SK281811B6

SK281811B6 - Spôsob mletia a mlecie médium s ortokremičitanom zirkoničitým

Info

Publication number: SK281811B6
Application number: SK997-96A
Authority: SK
Inventors: Thomas Ian Brownbridge; Philip M. Story
Original assignee: Kerr-Mcgee Chemical Corporation
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1995-12-08
Publication date: 2001-08-06
Also published as: UA52583C2; CN1140423A; CN1098126C; WO1996019291A1; UA26356C2; SK99796A3; CZ285879B6; MX9602461A; MY116385A; BR9506599A; US5544817A; CZ215896A3

Abstract

Spôsob mletia prášku vo vysokoenergetickom mlyne zahrnuje kroky vytvorenia mlecej suspenzie obsahujúcej mlecie médium s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého, ktorý má hustotu v rozmedzí od 4 g/cm3 až 6 g/cm3. Opísané je aj mlecie médium zahrnujúce prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého charakterizovaný hustotou v rozmedzí 4 g/cm3 až 6 g/cm3.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka mlecej náplne a najmä mlecieho média s ortokremičitanom zirkoničitým.

Doterajší stav techniky

Pri nových výrobných operáciách, ako je napríklad výroba keramických dielov, magnetických médií a farieb, sa vyžaduje, aby keramický, magnetický, prípadne pigmentový prášok bol čo možno najdokonalejšie rozptýlený v konkrétnom spojive vhodnom na danú výrobu. V dôsledku veľkého rozptýlenia keramických práškov vznikajú keramické diely s vyššou hustotou a pevnosťou, ako je to pri dieloch, ktoré sú vyrobené z menej dokonale rozptýlených tuhých látok. Schopnosti uchovávania dát pri magnetických médiách sú obmedzené veľkosťou častíc, a magnetického média s dokonale rozptýleným, jemne mletým práškom dosahujú maximálnej schopnosti úschovy dát. Optické vlastnosti farieb, napríklad krycia schopnosť, jasnosť, farba a trvanlivosť sú silne závislé od dosiahnutého stupňa rozptýlenia pigmentu. Pri jemne pomletých práškoch sa požaduje takéto dokonalé rozptýlenie. Obvykle sa mlecie prístroje, napríklad tanierové mlyny, klietkové mlyny a/alebo trecie mlyny, používajú s mlecou náplňou, na účely výroby takýchto jemne mletých práškov, v ideálnom prípade na zníženie veľkosti prášku na hraničnú hodnotu rozomletia, napríklad na veľkosť jediného kryštálu prášku.

Mletie niektorých práškov zahrnuje rozdružovací proces, podľa ktorého musia byť prerušené alebo prekonané chemické väzby, napríklad vodíkovými mostíkmi povrchovo viazaná vlhkosť, Van der Waalsove a elektrostatické sily, napríklad medzi časticami, ale taktiež akékoľvek ďalšie väzby, ktoré udržujú častice pohromade, a to s cieľom získať častice v ich hraničnom stave rozomletia. Jedným z pigmentových práškov, ktorý vyžaduje rozdružovací mlecí proces, aby sa získal jemne mletý prášok, je oxid titaničitý. Optimálne rozptýlenie prášku pigmentu oxidu titaničitého má za následok optimalizované vlastnosti, konkrétne zlepšený lesk, trvanlivosť a kryciu schopnosť.

Rozdružovací proces sa najlepšie uskutočňuje pomocou mlecieho média, charakterizovaného malou veľkosťou častíc, ktorá je najmenším násobkom skutočnej veľkosti výsledných častíc mletého produktu, ktorá môže byť ešte účinne oddelená od výsledného prášku. V kontinuálnom procese môže byť mlecia náplň oddeľovaná od výsledných častíc pomocou separačných technológií na princípe hustoty. V typickom guľôčkovom alebo pieskovom mlyne pracujúcom v kontinuálnej prevádzke sa separácia rozomieľacieho média od produktu môže uskutočňovať na základe rozdielov medzi lýchlosťou usadzovania, veľkosťou častíc alebo oboch parametrov, ktoré existujú medzi časticami mlecieho média a výsledného prášku.

Obvyklé aplikácie procesu mletia obvykle využívajú ako mlecie médium kremičitý piesok, sklené zrná, keramické média alebo oceľové broky. Medzi nimi, nízka hustota, približne 2,6 g/cm³, pri piesku a sklených zrnách, a nízka tvrdosť sklených zŕn obmedzujú výber materiálu, ktorý môže byť mletý pomocou piesku alebo sklených zŕn. Využitie oceľových brokov je obmedzené iba na tie aplikácie, kde môže byť tolerovaná kontaminácia železom, vznikajúca v dôsledku opotrebenia oceľových brokov počas procesu mletia.

Teda existuje potreba relatívne lacného, netoxického, mlecieho média s vysokou hustotou, ktoré je charakterizované malou veľkosťou častíc, dostatočne vysokou hustotou na účely separácie, aby ho bolo možné použiť na mletie veľkého rozsahu materiálov, a pri ktorom nevznikajú vedľajšie produkty, ktoré by spôsobovali kontamináciu výsledného prášku.

Podstata vynálezu

Uvedený problém doterajšieho stavu techniky do značnej miery rieši spôsob mletia prášku pomocou média s ortokremičitanom zirkoničitým, ktorého podstatou je, že sa najskôr na vytvorenie mlecej suspenzie zmieša východiskový prášok s charakteristickou veľkosťou častíc, rozomieľacie médium s hustotou v rozmedzí od 4,0 do 6,0 g/cm³, obsahujúce prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého a kvapalné médium, potom sa táto mlecia suspenzia melie v čase dostatočnom na vytvorenie výslednej suspenzie, zahrnujúcej výsledný prášok v podstate s rovnakým zložením ako východiskový prášok a s požadovanou veľkosťou častíc, načo sa výsledná suspenzia zahrnujúca výsledný prášok oddelí od mlecej suspenzie, pričom sa mlecie médium uchová v mlecej suspenzii. Východiskový prášok je výhodne aglomerovaný prášok, výhodne tvorený časticami s veľkosťou v rozmedzí 0,01 až 500 mikrónov, najvýhodnejšie do 200 mikrónov. V inom príklade uskutočnenia je východiskový prášok agregovaný prášok, pričom východiskový prášok a výsledný prášok majú hustotu spravidla v rozsahu od 0,8 g/cm³ do 5 g/cm³. V ďalšom príklade uskutočnenia je východiskový prášok organický prášok, v inom potom zas anorganický prášok. Nakoniec v ďalšom príklade uskutočnenia je východiskový pigment s oxidom titaničitým. Prírodné sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého je výhodne tvorený časticami s veľkosťou v rozmedzí 100 až 1500 mikrónov, ešte výhodnejšie v rozsahu 100 až 500 mikrónov a najvýhodnejšie v rozsahu od 150 do 250 mikrónov. Kvapalným médiom je kvapalina kompatibilná s uvedeným spôsobom a s uvedeným práškom.

Mletie sa uskutočňuje výhodne pri vertikálnom alebo horizontálnom toku mlecej suspenzie.

Oddeľovanie výslednej suspenzie od mlecej suspenzie sa uskutočňuje rozlišovaním výslednej suspenzie od mlecej suspenzie na základe rozdielov fyzikálnych vlastností východiskového prášku, mlecieho média a výsledného prášku, pričom fyzikálne vlastnosti sú vybrané zo skupiny, ktorú tvoria veľkosť častíc, hustota častíc a rýchlosť usadzovania častíc. Spôsob podľa vynálezu ďalej výhodne zahrnuje, že sa uskutočňuje kontinuálne alebo po dávkach.

Spôsob ďalej zahrňuje oddeľovanie výsledného prášku od výslednej suspenzie a rozptýlenie výsledného prášku v disperznom médiu, čím sa vytvorí disperzia. Disperzným médiom je kvapalné médium kompatibilné s uvedeným práškom a so spôsobom. Mlecie médium obsahuje prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého s hustotou v rozsahu od 4 do 6 g/cm³. Prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého je charakterizovaný veľkosťou svojich častíc, pričom veľkosť častíc ortokremičitanu zirkoničitého je najmenším násobkom veľkosti častíc výsledného pomletého prášku, ktoré ešte môže byť od výsledného mletého prášku oddelené. Veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zinočnatého je väčšia ako 100 mikrónov a menšia ako 1500 mikrónov. Kvapalné médium používané pri tomto vynáleze je vybrané zo skupiny, ktorú tvorí voda, olej, organické zlúčeniny a ich zmesi.

Vo výhodnom uskutočnení spôsobu podľa vynálezu sa prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého a kvapalné médium zmiešajú tak, že tvoria rozomieľaciu suspenziu s viskozitou, ktorá je v rozmedzí od 1,0 s'¹ do 10000 s’¹.

SK 281811 Β6

Mlecie médium má potom hustotu v rozsahu 4,6 až 4,9 g/cm³ alebo výhodnejšie 4,75 až 4,85 g/cm³. V takomto prípade je veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zinočnatého v rozmedzí od 100 do 500 mikrónov, výhodnejšie v rozmedzí od 150 do 250 mikrónov a suspenzia mlecieho média má viskozitu v rozmedzí 1,0 s'¹ až 500 s^-1 alebo výhodnejšie 1,0 s’¹ až 100 s’¹.

Úlohou vynálezu je opísať spôsob mletia prášku pomocou mlecieho média s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého.

Ďalšie úlohy, znaky a výhody vynálezu budú odborníkovi z danej oblasti zrejmé po prečítaní nasledujúceho opisu výhodných uskutočnení.

Príklady uskutočnenia vynálezu

V tomto opise a v nasledujúcich nárokoch znamená výraz „prírodný“, resp. „prirodzene sa vyskytujúci“, že piesok ortokremičitanu zirkoničitého sa ťaží vo forme piesku ortokremičitanu s konkrétnou veľkosťou častíc a odlišuje sa od materiálov, ktoré sa získavajú synteticky, vyrábajú alebo inak umelo človekom produkujú. Mlecie médium (rozomieľacie médium) piesku ortokremičitanu zirkoničitého podľa vynálezu sa v prírode vyskytuje vo vhodnej veľkosti a vhodnom tvare, ktorý sa môže triediť, aby sa získala vhodná frakcia na použitie v konkrétnej operácii rozomieľania. Ťažený piesok ortokremičitanu zirkoničitého sa triedi, aby sa na použitie ako mlecie médium izolovala vhodná frakcia piesku ortokremičitanu zirkoničitého, a to na základe veľkosti častíc. V tomto opise a v nasledujúcich nárokoch znamená výraz „mlecie médium“ materiál, ktorý sa umiestni do mlecieho prístroja, napríklad tanierového mlynu, klietkového mlynu alebo trecieho mlynu, spolu s práškom, ktorý má byť jemnejšie pomletý alebo rozdružený, na účely prenosu strižnej sily mlecieho prístroja na vyrábaný prášok, čím sa majú rozomieľať častice prášku.

Vynález opisuje mlecie médium zahrnujúce prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého, ktorý je charakterizovaný hustotou približne v rozmedzí 4 g/cm³ až 6 g/cm³, výhodne 4,6 g/cm³ až 4,9 g/cm³, a najlepšie v rozmedzí od 4,75 do 4,85 g/cm³.

Prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého má sklon byť jedinou fázou, zatiaľ čo syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého sú obvykle viacfázové materiály. Povrchové znečisťujúce látky, ako je napríklad hliník, železo, urán, tórium a ďalšie ťažké kovy, rovnako ako oxid titaničitý, môžu byť prítomné na povrchu častíc prirodzene sa vyskytujúceho piesku ortokremičitanu zirkoničitého. Keď sa akýmkoľvek známym spôsobom povrchovej úpravy odstránia povrchové znečisťujúce látky, napríklad umývaním a triedením, ukazuje chemická analýza, že zvyšné znečisťujúce látky sú vnútri štruktúry kryštálu ortokremičitanu zirkoničitého a neovplyvňujú nepriaznivo mletý prášok.

Pretože hustota prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého tak, ako bolo opísané, presahuje hustotu 3,8 g/cm³, ktorá je charakteristická pre vyrábané zrná ortokremičitanu zirkoničitého, môže sa použiť mlecie médium s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého s menšou veľkosťou častíc, než by to bolo pri vyrábaných zrnách ortokremičitanu zirkoničitého bez toho, aby sa piesok ortokremičitanu zirkoničitého vyplavoval z mlecej suspenzie a tým strácal účinnosť ako mlecie médium.

Mlecie médium s pieskom ortokremičitanu zirkoničitého môže sa vyznačovať veľkosťou častíc, ktorá je najmenším násobkom veľkosti častíc konečného produktu, veľko sti častíc pomletého výsledného prášku, ktorá ešte môže byť účinne odstránená z výsledného mletého prášku. Obvykle je veľkosť častíc prirodzene sa vyskytujúceho piesku ortokremičitanu zirkoničitého väčšia než 100 mikrónov a môže byť približne v rozmedzí od 100 mikrónov do 1500 mikrónov, výhodne od 100 do 500 mikrónov, najlepšie približne v rozmedzí od 150 do 250 mikrónov. Ťažený, prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého môže byť preosievaný pomocou dobre známych technológií, aby sa izolovala hrubá frakcia piesku, ktorá zahrnuje častice s vhodnou veľkosťou na použitie ako mlecie médium.

Mlecie médium môže byť akékoľvek kvapalné médium kompatibilné s mletým produktom a mlecím procesom a môže zahrňovať vodu, olej a akékoľvek ďalšie organické zlúčeniny alebo ich zmesi, a môže byť kombinované s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého, aby sa vytvorila suspenzia. Kvapalné médium je vybrané v závislosti od mletého produktu. Výsledný mletý prášok môže a nemusí byť po ukončení mlecieho procesu oddelený od kvapalného média, ale mlecie médium sa obyčajne po skončení mlecieho procesu oddeľuje od kvapalného média.

Pokiaľ je mletým práškom pigment na použitie v atramente alebo farbách na báze oleja, môže byť kvapalným médiom olej, napríklad prirodzený olej, ako je čínsky drevný olej, ľanový olej, sójový olej, tálový olej alebo ich zmesi. Tieto prirodzene sa vyskytujúce oleje môžu byť miešané s rozpúšťadlami, ako je napríklad ľahký benzín, nafta alebo toluol, alebo ich zmesi, ktoré môžu zahrňovať ďalšie látky, napríklad rastlinnú gumu, živicu, dispergačné prostriedky a/alebo vysúšacie činidlá. Kvapalné médium môže taktiež zahrňovať ďalšie materiály, používané pri výrobe tlačovej farby, atramentu alebo farieb na báze oleja, napríklad alkydové živice, epoxidové živice, nitrocelulózu, melamíny, uretány a silikóny.

Pokiaľ je mletým práškom pigment na použitie vo farbách na základe vody, napríklad latexových farbách, môže byť kvapalným médiom voda, prípadne zahrnujúce odpeňovacie a/alebo dispergačné činidlá.

Prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého a kvapalné médium môžu byť kombinované s cieľom vytvoriť mleciu suspenziu, ktorá sa ďalej vyznačuje svojou viskozitou, ktorá môže byť približne v rozmedzí od 1,0 do 10000 s¹, výhodne od 1,0 do 500 s’¹, najlepšie od 1,0 do 100 s'¹. Všeobecne je viskozita rozomieľacej suspenzie daná koncentráciou tuhých látok v rozomieľacej suspenzii, a teda čím vyššia bude koncentrácia tuhých látok rozomieľacej suspenzie, tým vyššia bude jej viskozita a hustota. Neexistuje absolutná horná hranica pre viskozitu rozomieľacej suspenzie, ale pri určitej viskozite sa dosiahne bod, keď už nie je nutné žiadne mlecie médium, ako je tomu v prípade plastov zlučovaných v extrudéroch, kotúčových mlynoch a podobne bez mlecieho média.

Vynález taktiež opisuje spôsob mletia prášku, ktorý zahrnuje kroky prípravy východiskového prášku vyznačujúceho sa svojou veľkosťou častíc, prípravy mlecieho média, ktoré zahrnuje prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého, vyznačujúci sa hustotou mlecieho média v rozmedzí od 4,0 do 6,0 g/cm³, prípravy kvapalného média, zmiešania východiskového prášku s kvapalným médiom, aby sa vytvorila mlecia suspenzia, mletie mlecej suspenzie počas času dostatočného na vytvorenie výslednej suspenzie, obsahujúcej výsledný prášok, charakterizovaný požadovanou veľkosťou výsledného prášku, a majúci v podstate rovnaké zloženie ako východiskový prášok, a separáciu výslednej suspenzie obsahujúcej výsledný prášok od mlecej suspenzie.

Východiskový prášok použitý podľa tohto spôsobu podľa vynálezu môže byť aglomerovaný a/alebo agregovaný prášok. Aglomerovaný prášok môže byť charakterizovaný svojou veľkosťou častíc, ktorá je menšia než 500 mikrónov a výhodne bude približne v rozmedzí od 0,01 do 200 mikrónov. Pri práškoch pigmentu oxidu titaničitého je veľkosť častíc aglomerovaného prášku približne v rozmedzí od 0,05 do 100 mikrónov, ktoré môžu byť mleté, aby sa priblížila veľkosť častíc veľkosti jednotlivého kryštálu oxidu titaničitého.

Východiskový prášok môže byť taktiež charakterizovaný svojou hustotou, ktorá je približne v rozmedzí od 0,8 do 5,0 g/cm³. Spôsob podľa vynálezu je vhodný pre organické prášky, ktoré majú typicky hustotu v nižšej oblasti uvedeného rozmedzia, ale taktiež pre anorganické prášky, napríklad oxid titaničitý, uhličitan vápenatý, bentonit alebo kaolín alebo ich zmesi. Východiskový prášok oxidu titaničitcho, ktorý má hustotu približne v rozmedzí od 3,7 do 4,2 g/cm³.

Prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého použitý v spôsobe podľa vynálezu, môže byť taktiež charakterizovaný veľkosťou častíc piesku ortokremičitanu zirkoničitého, ktorá je väčšia než 100 mikrónov, a môže byť približne v rozmedzí od 100 do 1500 mikrónov, výhodne od 100 do 500 mikrónov, najlepšie od 150 do 250 mikrónov.

Kvapalným médiom použitým v spôsobe podľa vynálezu môže byť olej alebo voda, vybrané podľa opísaného kritéria.

Krok mletia sa môže uskutočňovať v akomkoľvek vhodnom mlecom prístroji, ktorý využíva mleciu náplň, napríklad tak, ako je klietkový mlyn alebo tanierový mlyn, ktoré majú konštrukciu prispôsobenú na podporu zvislého prúdenia alebo horizontálneho prúdenia.

Presný typ použitia pieskového mlynu je klietkový alebo tanierový s menovitými strižnými rýchlosťami približne v rozmedzí od 6000 do 14 000 min.'¹ a s obvodovými rýchlostiami miešadla približne v rozmedzí od 304,8 do 762 m/min. Guľové mlyny pracujú obvykle so strižnými rýchlosťami približne 45,7 m/min. a nedávali by vhodné výsledky, keby sa použili v tomto vynáleze.

Média sú uchovávané vo zvislých tanierových mlynoch a klietkových mlynoch gravitačným usadzovaním. Stokesov zákon uvádza, že sú potrebné omnoho vyššie hustoty, keď sa znižuje veľkosť častíc. Pretože sa účinnosť mletia zvyšuje ako funkcia počtu častíc mlecieho média, je žiaduce použiť menšie média. Hustota médií preto určuje optimálnu veľkosť, ktorá je užitočná v týchto mlynoch.

Práve kombinácia prevádzkových parametrov tanierových a klietkových mlynov a veľkej hustoty zirkónového piesku umožňuje využiť špecifickú veľkosť piesku, pričom táto výhoda je opísaná výsledným zvýšením počtu mlecích centier na jednotku hmotnosti.

Predložený vynález poskytuje čas mletia približne od 30 sekúnd do 1 hodiny. Výhodné časy mletia sú približne od 1 do 4 minút, a najvýhodnejšie sú časy mletia od 2 do 3 minút. Guľové mlyny uvedené v doterajšom stave techniky nemôžu zaistiť dostatočné pomletie v takých krátkych časoch mletia, pretože tieto mlyny sú nízkoenergetické, bubnové mlyny, kde je materiál dodaný spolu s mlecím materiálom obyčajne v horizontálnej nádobe a táto nádoba sa potom otáča alebo prevracia. Guľové mlyny majú bežné časy mletia približne 24 hodín, keď sa použijú na mletie tu opisovaných práškov.

Proces mletia sa môže uskutočňovať po dávkach alebo kontinuálne. Krok (6) separácie výslednej suspenzie od mlecej suspenzie môže byť uskutočňovaný rozlišovaním výslednej suspenzie, ktorá obsahuje výsledný prášok spolu s kvapalným médiom od mlecej suspenzie na základe rozdielu fyzikálnych vlastností výsledného prášku a mlecieho média a fyzikálnych vlastností výsledného prášku, napríklad veľkosti častíc, hustoty častíc a rýchlosti usadzovania častíc. Ako už bolo opísané, môže a nemusí byť výsledný prášok oddelený od kvapalného média potom, čo je proces mletia ukončený, ale mlecie médium sa obvykle od kvapalného média po ukončení procesu mletia oddeľuje. Výsledný prášok môže byť oddelený od výslednej suspenzie a podrobený ďalšiemu spracovaniu, napríklad rozptyľovanie prášku v dispergačnom médiu, aby sa vytvorila disperzia. V závislosti od toho, či je disperziou tlačová farba, atrament alebo pigmentový náter či náterová farba na základe oleja, alebo tlačová farba, atrament alebo pigmentový náter či náterová farba na základe vody, alebo ide o disperziu keramického alebo magnetického prášku, môže byť disperzné médium vybrané podľa rovnakého kritéria, ako už bolo opísané pre výber kvapalného média. Pokiaľ sa má výsledný prášok použiť vo výslednej suspenzii, nie sú nutné ďalšie kroky na účely rozptýlenia.

Na ďalšiu ilustráciu vynálezu sú uvedené nasledujúce príklady. Konkrétne zlúčeniny, procesy a podmienky použité v príkladoch sú len ilustratívne a neobmedzujú rozsah vynálezu.

Príklad 1

Nasledujúci príklad je uvedený na porovnanie výkonu konvenčných, na trhu dostupných, syntetických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého ako mlecieho média, s výkonom štandardného kremičitého piesku s veľkosťou 3,937 až 15,748 ôk/cm.

Tanierové mlyny, ktoré majú menovitú strižnú rýchlosť 14 000 min.’¹, obvodovú rýchlosť miešadla 762 m/min., kapacitu mlecej komory 1041 litrov a celkovú kapacitu 1893 litrov sa naplnili oddelene 1361 kg syntetických keramických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého s menovitou veľkosťou 300 mikrónov a 210 mikrónov a s 544 kg štandardného kremičitého piesku 3,937-15,748 ôk/cm, najväčšia náplň mlynu prijateľná pre kremičitý piesok. Mlyny naplnené 1361 kg syntetických keramických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého, rovnako ako mlyn naplnený 544 kg kremičitého piesku 3,937-15,748 ôk/cm pracovali rýchlosťou prúdenia 61, 87 a 114 za minútu. Suspenzie, ktorými sa plnili všetky mlyny, mali hustotu 1,35 g/cm³ a obsahovali oxid titaničitý, z ktorého 40 % malo veľkosť menšiu než 0,5 mikrónov vo vode. Veľkosť častíc oxidu titaničitého vo výslednej suspenzii sa merala pomocou analyzátora veľkosti častíc Leeds and Northrupp 9200 série Microtrac™ vo vode nátriumhexametafosfátovým povrchovo aktívnym činidlom pri izbovej teplote. Výsledky sú zhrnuté v tabuľke I a ukazujú, že účinnosť rozomieľania syntetických keramických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého, ako je indikované percentuálnym množstvom výsledného prášku s veľkosťou menšou alebo rovnajúcou sa 0,5 mikrónov, je v porovnaní s účinnosťou rozomieľania pri kremičitom piesku 3,937 až 15,748 ôk/cm lepšia.

SK 281811Β6

Tabuľka I

Mlyn	Rýchlosť toku (liter/minútu)	Mlecie médium	% produktu SO,5 mikrónov
A	114	300 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého	66,57
B	114	300 mikrónové syntetické keramické mi ortokremičitanu zirkoničitého	64,42
A	87	300 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého
B	87	300 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého	70,41
A	61	300 tmkróoové syntetické keramické zrná ortokremičiUnu zirkoničitého	79,96
B	61	300 mikrónové syntetické kmmické zrná ottokremičttacu zirkoničitého	71,26
A	114	210 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého	85,29
B	114	210 mikrónové syntetické keramické zrná ortokrcmičitami zirkoničitého	74,72
A	87	210 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého	91,51
B	87	210 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičiunu zirkoničitého	83,11
A	61	210 mikrónové syntetické keramické zrná Ortokremičitanu zirkoničitého	95,22
B	61	210 mikrónové syntetické keramické zrná ortokremičitanu zirkoničitého	95,22
A	114	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	65,17
B	114	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	54,28
A	87	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	61,96
B	87	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	57,76
A	61	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	67,09
B	61	kremičitý piesok 3,937 až 15,748 ôk/cm	59,48
Ďalej, keď sa	vlastnosti konečného pigmentu výrobe-

ného so syntetickými keramickými zrnami ortokremičitanu zirkoničitého veľkosti 210 mikrónov porovnali s vlastnosťami farbív vyrobených s kremičitým pieskom, pozorovalo sa niekoľko zlepšení vzhľadom na vlastnosti konečného farbiva vyrobeného s kremičitým pieskom. Zlepšenia zahrňovali približne 57 % zníženia času drvenia, ktorý je definovaný ako čas na začlenenie farbiva do alkydovej živice, približne 42 % zníženie súdržnosti, ktorá je definovaná ako krútiaci moment nutný na miešanie systému farbiva alkydovej živice, keď sa do nej farbivo začlenilo, zvýšenie pololesku B235 o približne 6 jednotiek, pričom pololcsk je definovaný ako 60 stupňové meradlo lesku v systéme latexových farieb, zníženie zakalenia B202H o približne 12 jednotiek, pričom zakalenie je definované ako relatívna hĺbka, v ktorej je viditeľný obraz na povrchu farby, a zvýšenie lesku B202, o približne 2 jednotky, pričom lesk B202 je definovaný ako 20 stupňové meradlo odrážaného svetla od systému farby realizovaného v akrylovej živici.

Je nutné poznamenať, že mlecie médium prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého vzhľadom na svoju hustotu a mikroštruktúru s jedinou fázou, môže vytvárať pigmentový prášok, ktorý má lepšie vlastnosti než sú vlastnosti získané pri použití opísaných syntetických keramických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého.

Príklad 2

Príklad 2 sa uvádza na porovnanie výkonu syntetických keramických zŕn ortokremičitanu zirkoničitého s výkonom mlecieho média prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého podľa vynálezu. V prírode sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého má väčšiu hustotu než 3,8 g/cm³, čo je hustota syntetických produktov ortokremičitanu zirkoničitého, čo umožňuje použitie menších častíc v prírode sa vyskytujúceho piesku ortokremičitanu zirkoničitého v porovnaní s veľkosťami častíc syntetického produktu ortokremičitanu zirkoničitého, a tým sa zaisťuje väčšia účinnosť rozomieľania.

Prevádzky využívajúce mlecie médium s v prírode sa vyskytujúcim pieskom ortokremičitanu zirkoničitého s veľkosťou častíc približne v rozmedzí 180 až 210 mikrónov v klietkových mlynoch s menovitou strižnou íýchlosťou 6000 min.’¹a obvodovou rýchlosťou miešadla 304,8 m/min. ukázali, že prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého môže byť s úspechom použitý pri prevádzkových rýchlostiach prúdenia na odstraňovanie hrubých častíc, ktoré majú veľkosť väčšiu než 0,5 mikrónov vo farbive oxidu titaničitého. Nepozorovala sa žiadna viditeľná strata média z mlyna.

Príklad 2 sa uskutočnil pri meniacej sa rýchlosti v mlyne B, ktorý pracoval s bežným kremičitým pieskom, a v mlyne C, ktorý pracoval s prirodzene sa vyskytujúcim pieskom ortokremičitanu zirkoničitého. Pieskové náplne v mlyne B a C boli podobné ako v príklade 1, to znamená 544 kg kremičitého piesku v mlyne B a 1361 kg prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého v mlyne C. Vzorky sa získavali súčasne z oboch mlynov. Brali sa taktiež vzorky náplne mlynu, aby sa zmerali všetky odchýlky častíc náplne.

Údaje o veľkosti častíc, ktoré sú uvedené v tabuľke 2, ukazujú, že ako pri nízkej rýchlosti prúdenia (približne 49 litrov/minútu), tak pri vysokej rýchlosti prúdenia (približne 132 litrov/minútu) je prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého účinnejší na znižovanie veľkosti častíc v porovnaní s výkonom konvenčného kremičitého piesku.

Počas kontinuálnej prevádzky sa vzali vzorky z oboch prepadov mlynov, aby sa zistila optická kvalita a kontaminácia pigmentu.

Kontaminácia pigmentového produktu z mlecieho média s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého bola minimálna, ako sa nameralo rôntgenovou fluorescenčnou skúškou tuhých pigmentových látok nájdených v prepade mlyna. Úrovne kovových znečisťujúcich látok, taktiež namerané rôntgenovou fluorescenciou boli podobné úrovniam, zisteným v pigmentoch mletých pomocou konvenčnej mlecej náplne s kremičitým pieskom. Optická kvalita farbiva mletého s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého, ako sa namerala skúškou jasnosti a suchej farby B381, ktorá sa definuje ako celkové svetlo odrazené od kompaktného povrchu prášku a spektrum odrazeného svetla, to znamená farba, bolo porovnateľné s týmito hodnotami získanými pre vzorky pomleté pomocou konvenčného kremičitého piesku. Výsledky týchto skúšok sú zhrnuté v tabuľke 3.

Tabuľka 2

Údaje o veľkosti častíc farbiva

Parameter	Mlyn B	Mlyn C
Rýchlosť prúdenia (liter/min)	50	50
Stredný priemer častice	0,37	0,24
Frakcia častíc < 0,5 mikrónov	86,94	99,55
Rýchlosť prúdenia (liter/min)	133	133
Stredný priemer častice	0,38	0,37
Frakcia častíc < 0,5 mikrónov	75,64	87,55

SK 281811Β6

Tabuľka 3

Chemické zloženie farbiva a optické vlastnosti

Charakteristika	Mlyn B	Mlyn C
%A1₂0j	0,71	0,72
%Zr₂O	0,01	0,01
%Calgón	0,06	0,06
Fe (ppm)	35	34
Ni (ppm)	10	8
Jasnosť B381	97,87	97,94
Farba B381	1,14	1,09

Po devätnástich dňoch prevádzky s prírodným pieskom ortokremičitanu zirkoničitého, sa prezrel mlyn C, pričom sa hľadali znaky opotrebovania na gumovom obložení pomocou vláknovej optickej vzorky vloženej cez prírubu do spodnej časti mlyna. V zásade sa na gumovom obložení nepozorovali žiadne znaky opotrebenia, ktoré sú obvykle prítomné na povrchu čerstvo obložených mlynov. Naopak pri mlyne, ktorý pracoval iba jeden týždeň s konvenčným mlecím médiom z kremičitého piesku, obloženie mlyna malo značné opotrebenie, obzvlášť k vodiacim hranám rotorových tyčí mlyna, kde sa vlnovitý vzor takmer zotrel.

Príklad 3

Nasledujúci príklad sa uvádza na znázornenie rozdielov veľkostí častíc, obsahov nečistôt a účinnosti rozomieľania, medzi v prírode sa vyskytujúcimi pieskami ortokremičitanu zirkoničitého získanými z rôznych prírodných zdrojov.

Tri vzorky v prírode sa vyskytujúceho piesku ortokremičitanu zirkoničitého, ďalej nazývané vzorka 1, vzorka 2 a vzorka 3, sa hodnotili z hľadiska veľkosti časti pomocou sieťovej analýzy uskutočňovanej počas 30 minút na Rotap™. Na základe údajov uvedených v tabuľke 4, vzorky 2 a 3 sú podobné s ohľadom na veľkosť častíc, zatiaľ čo vzorka 1 je menšia, čo môže sťažiť uchovanie piesku vzorky 1 v klietkovom mlyne počas kontinuálneho procesu.

Tabuľka 4

Veľkosti častíc vzoriek piesku ortokremičitanu zirkoničitého

Pôvod vzorky	Vzorka 1	Vzorka 2	Vzorka 3
%180 mikrónov	0,61	75,1	67,2
%150 mikrónov	5,73	16	32,1
% menšie než
150 mikrónov	93,66	8,9	0,7

Tieto tri vzorky prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého sú taktiež podrobené elementárnej analýze technológií rôntgenovej fluorescencie. Výsledky elementárnej analýzy sú zhrnuté v tabuľke 5.

Tabuľka 5

Elementárna chemická analýza pieskov ortokremičitanu zirkoničitého

Pôvod vzorky	Vzorka 1	Vzorka 2	Vzorka 3
% prvku
%Na	0,38	0,41	0,2
%AI	0,16	0,16	0,73
%Si	15,15	15,43	14,5
%CI	0,2	0,24	0,1
%Ti	0,13	0,13	0,21
%Y	0,2	0,19	0,19
%Zr	48,16	47,69	48,88
%Hf	0,92	0,99	0,93
%0	34,49	3$	34,07

Stopová analýza

P(ppm)	659	—	—
K(ppm)	-	-	134
Ca(ppm)	327	614	689
Cr(ppm)	-	177	-
Mn(ppm)	-	201
Fetppm)	729	714	711
Srfppm)	81	-
Pbtppm)	50
Thfppm)	90	200	180
U(ppm)	180	200	220

S týmito tromi vzorkami prírodného piesku ortokremičitanu zirkoničitého sa taktiež urobila laboratórna štúdia stupňov rozomieľania. Štúdia sa urobila v klietkovom mlyne s menovitou strižnou rýchlosťou 10 000 min.'¹ a obvodovou rýchlosťou miešadla 533,4 m/min. pri štandardnej laboratórnej pieskovej náplni s pomerom zirkónového piesku a farbiva 1,8 :1. Tabuľka 6 ukazuje percentá častíc, ktoré prešli cez 0,5 mikrónov, to je, častice, ktoré majú veľkosť menšiu než 0,5 mikrónov, po 2, 4 a 8 minútach rozomieľania, rovnako ako stredné veľkosti častíc v tomto čase. Pigmentom bol neupravený pigment s oxidom titaničitým v smaltovanom stave. Veľkosti častíc sa určili pomocou analyzátora veľkosti častíc Microtrac™, ako bolo opísané.

Tabuľka 6

Výkon pri rozomieľaní pigmentu

Vzorka	Vzorka 1 Veľkosť častíc	Vzorka 2 Veľkosť častíc	Vzorka} Veľkosť častíc
Čas	Stredný ·λρτβί1ο	Stredný	%pre8o	Stredný	%preflo
	priemer 0,5mikrôn	priemer	0,5mjkrón	priemer 0,5 mikrón
Náplň
(Otnm)	1	21,9	1	21,9	1	21,9
2 mín	0,45	61,93	0,48	53,45	0,48	53,66
4 min.	0,38	80,96	0,42	69,84	0,42	71,53
8 min.	033	94,02	0,35	87,97	0,36	88,66

1. Spôsob mletia prášku pomocou média s ortokremičitanom zirkoničitým, vyznačujúci sa tým, že sa najskôr na vytvorenie mlecej suspenzie zmieša východiskový prášok s charakteristickou veľkosťou častíc, mlecie médium s hustotou v rozmedzí od 4,0 do 6,0 g/cm³, obsahujúce prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého a kvapalné médium, potom sa táto mlecia suspenzia melie v čase dostatočnom na vytvorenie výslednej suspenzie, zahrnujúcej výsledný prášok v podstate s rovnakým zložením ako východiskový prášok a s požadovanou veľkosťou častíc, načo sa výsledná suspenzia zahrnujúca výsledný prášok oddelí od mlecej suspenzie, pričom sa mlecie médium uchová v mlecej suspenzii.

Claims

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok je aglomerovaný prášok.

3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že aglomerovaný prášok je tvorený časticami s veľkosťou v rozmedzí 0,01 mikrónov až 500 mikrónov.

4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že uvedený aglomerovaný prášok má veľkosť častíc v rozmedzí od 0,01 do 200 mikrónov.

SK 281811Β6

5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok je agregovaný prášok.

6. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok a výsledný prášok majú hustotu v rozmedzí od 0,8 g/cm³ do 5 g/cm³.

7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok je organický prášok.

8. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok je anorganický prášok.

9. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že východiskový prášok je aglomerovaný pigment s oxidom titaničitým.

10. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého je tvorený časticami s veľkosťou v rozmedzí od 100 mikrónov do 1500 mikrónov.

11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zirkoničitého je v rozmedzí od 100 do 500 mikrónov,

12. Spôsob podľa nároku 11, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zirkoničitého je v rozmedzí od 150 do 250 mikrónov.

13. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že kvapalné médium je kvapalina kompatibilná s uvedeným spôsobom a s uvedeným práškom.

14. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že mletie sa uskutočňuje pri vertikálnom toku mlecej suspenzie.

15. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že mletie sa uskutočňuje pri horizontálnom toku mlecej suspenzie.

16. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že oddeľovanie výslednej suspenzie od mlecej suspenzie sa uskutočňuje rozlišovaním výslednej suspenzie od mlecej suspenzie na základe rozdielov fyzikálnych vlastností východiskového prášku, mlecieho média a výsledného prášku, pričom fyzikálne vlastnosti sú vybrané zo skupiny, ktorú tvoria veľkosť častíc, hustota častíc a rýchlosť usadzovania častíc.

17. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že postup sa uskutočňuje kontinuálne.

18. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že postup sa uskutočňuje po dávkach.

19. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje oddeľovanie výsledného prášku od výslednej suspenzie a rozptýlenie výsledného prášku v disperznom médiu, čím sa vytvorí disperzia.

20. Spôsob podľa nároku 19, vyznačujúci sa t ý m , že disperzným médiom je kvapalné médium kompatibilné s uvedeným práškom a so spôsobom.

21. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že uvedené mlecie médium obsahuje prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého s hustotou v rozsahu od 4 do 6 g/cm³.

22. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m , že prirodzene sa vyskytujúci piesok ortokremičitanu zirkoničitého je charakterizovaný veľkosťou svojich častíc, pričom veľkosť častíc ortokremičitanu zirkoničitého je najmenším násobkom veľkosti častíc výsledného pomletého prášku, ktoré ešte môže byť od výsledného mletého prášku oddelené.

23. Spôsob podľa nároku 22, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zinočnatého je väčšia ako 100 mikrónov.

24. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa t ý m , že uvedená veľkosť častíc piesku ortokremi čitanu zinočnatého je v rozmedzí od 100 do 1500 mikrónov.

25. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje kvapalné médium.

26. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa t ý m , že uvedené kvapalné médium je vybrané zo skupiny, ktorú tvorí voda, olej, organické zlúčeniny a ich zmesi.

27. Spôsob podľa nároku 25, vyznačujúci sa t ý m , že prírodný piesok ortokremičitanu zirkoničitého a kvapalné médium sú zmiešané tak, že tvoria rozomieľaciu suspenziu.

28. Spôsob podľa nároku 27, vyznačujúci sa t ý m , že rozomieľacia suspenzia je ďalej charakterizovaná viskozitou, ktorá je v rozmedzí od 1,0 s¹ do 10 000 s¹.

29. Spôsob podľa nároku 21, vyznačujúci sa t ý m , že mlecie médium má hustotu v rozsahu 4,6 až 4,9 g/cm³.

30. Spôsob podľa nároku 29, vyznačujúci sa t ý m , že mlecie médium má hustotu v rozsahu 4,75 až 4,85 g/cm³.

31. Spôsob podľa nároku 23, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zinočnatého je v rozmedzí od 100 do 500 mikrónov.

32. Spôsob podľa nároku 31, vyznačujúci sa t ý m , že veľkosť častíc piesku ortokremičitanu zinočnatého je v rozmedzí od 150 do 250 mikrónov.

33. Spôsob podľa nároku 31, vyznačujúci sa t ý m , že rozomieľacia suspenzia má viskozitu v rozmedzí od 1,0 s'¹ do 500 s'¹.

34. Spôsob podľa nároku 33, vyznačujúci sa t ý m , že rozomieľacia suspenzia má viskozitu v rozmedzí od 1,0 s'¹ do 100 s'¹.