TW200841932A - Method for Improved Agitator Milling of Solid Particles - Google Patents

Description

200841932 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 氧化鈦）作攪拌 本發明關於一種將固體粒子（特別是 磨粉使其品質及可變通性改善的方法。 【先前技術】 一種攪拌磨粉機（Rtihrwerksmiihle)原理上係一容器構 該容器部分地充以球形的磨體，例如由陶:是、鋼：玻 璃或特別處理的砂構成’且該容器中，舉例而言有一根軸 在轉動，該軸具有數個設成階段狀的盤。絲物懸浮液被 泵經此容器，其中轉力、壓力及彈力量使磨粉物粒子分散、 解集結（Deagglomeration)或磨碎。在磨粉機出口，將磨體 與磨粉物分開’這種授拌磨粉機係習知者，且普遍地用於 將固體粒子磨碎或解集結（例如US4989794, s 535647〇)。 在攪拌磨粉法，所要的細度可利用磨體的種類、大小、 密度、及量'以及軸轉速、以及懸浮液密度、以及通過量 (Duchsatz，英：thGungh_put)控制。—批充料（㈤㈣也可 數次聚經磨粉機。它可呈「通過操作」㈣叫―)或 「循環操作」#式，「通過操作」表示：磨粉物充料在重 新加料時已完全被㈣該磨粉機，在循環操作時，磨粉物 懸^夜連續地被泵送…般在_次通過磨粉機卜個「通道」） 的％合，粒徑分佈範圍較寬。 一 US 3998938提到，如果磨粉物懸浮液不在一通道中經 「大體積的磨粉過機通過，而係循環次且以較大的通過量 通過-較小的體積的磨粉機，刖相同的磨粉結果可更有效 200841932 地達成。在此，該磨粉的懸浮液係直接地，或間接經過一 中間容器’泵回到磨粉機中。該中間容器設計成固體粒子 不會沈積，而係保持漂浮。 在磨粉程多時，該流經磨粉機的磨粉物懸浮液作一道 此ο過耘此過私的作用係該懸浮液的成分在磨粉室中停 邊不同久的日$間’而與粒子大小無關。由&，對粒子造成 較大的駐留時間分佈範圍，隨著通道或循環數目增加，駐 留時間分佈改善，亦即分佈範圍變小。如此，目然平均粒 子尺寸以及懸浮粒子的粗成分減少，㈣時很細的粒子的 比例增加。粒子尺寸分佈曲線整個向細粒的範圍移動過 去。 虽製造一氧化鈦色素時，絕對粒子尺寸和顆粒尺寸分 佈對元工的色素的光學性質〔例如明亮化（色輝）能力：巧 (tinting strength)、光譜特性（FaTbstizh)(Spektralcharakteristik卜 光澤〕有決定性的影響。粗的成份會影響光澤，而太細的 成份以及太寬的粒子尺寸分佈範圍也會減少明亮化能力。 人們希望有儘量小的粒子尺寸分徑範圍，在〇2#m〜〇.4“ m範圍。一般，二氧化鈦本體粒子在最後覆以無機及/或有 機化合物鍍層之前先磨粉，使它們具有儘量好的顆粒尺寸 分佈。 在先雨技術有一些習知方法中，該磨粉物在每次通過 後就分級且只將粗的成分回送到磨粉機中，將磨粉作業最 佳化。分級作用係利用篩網（當粒子大小在cm範圍時）（us 5,3 3 7,966)或利用水旋渦（水渦流當氧化粒 6 200841932 子大小在/z m範圍時）(us 4,989,794)。 基本上，磨粉方法以批次（Batch)將操作或以連續操作 方式進行。批次操作表示·♦次材料只以—定的量（批次或 充量）先後處理。而連續操作則與此不同，係連續地將新 的材料設到設備並將加工過的材料帶離。 依us 4,989,794的方㈣作減操作，每次磨粉過程

在水旋涡中分離。其中粉粒子回送到「麵送料容器」。 細粒部分重新在水旋渦中分級。粗粒及細粒部分的回作業 繼續做到達到所要的顆粒細度為止。我們知道，利用水漩 渦不可能將顆粒分級到小於2//m顆粒尺寸最細範圍。此 外’ j US 4,989,794的方法用多個容器操作，它們除了需 要投貧成本外，主要還在一生產設備中佔許多空間。 種用於mm尺寸石灰石粒子的粉 US 4,278,208 提到一 碎方法，其中至少6()%粒子粉碎到小此方法的實 施方式使具有所要的細度的材料離心出來，而粗粒之剩餘 物再作粉碎。細粒部分利用_離心機，從水漩渦分離或根 據重力沈積方分離。US 5，_，293US 5,199,656提到-種 將固Π續式濕磨的粉碎襄置與方法。在這種方法也只將 粗未15刀送回去作濕磨粉，而細粒部分經篩網離心出來。 八中未提到顆粒大小Μ旦依經驗筛網只能將粒子分離到約 100# m的顆粒大小。 【發明内容】 的 範 本t明的目的在提供_種磨粉方法，利用它可令 使固體粒子（转？丨8 ^ 1守寸別疋一乳化鈦本體材料）的顆粒尺寸i 7 200841932 圍报小，特別是在顆粒尺寸範圍<2"m，A方法可經濟地 :作且可很有變通性地依所予磨粉物品質及操作負荷而 疋而使用且所需之附加空間很少。 這種目的達成之道係利用一種在一擾掉磨粉機中將固 體粒子磨粉的方法，其特徵在包含以下步驟： a) 準備種固體粒子懸浮液，其中粒子大小最大為2 // m， b) 將懸浮液泵經供攪拌磨粉機， c) 將懸浮液導入_、十# & ^ , 從净八沈和谷裔，其中該懸浮液作沈積分 級； 、 d) 在沈積容器的底將懸浮液抽出，且 e) 重新泵經該攪拌磨粉機。 其中步驟⑷〜(e)，—直重複到固體粒子具有所要之顆 粒大小分佈為止。 、 本發明其他有利的特點於申請專利範圍附屬項。 本發明的標的係一種用於攪拌磨粉操作的可簡單地且 有變通性地使用的方法，利用它可將固體粒子磨粉成顆粒 尺寸分佈範圍很小。特別是利用本發明的方法可製造具有 較佳之光學性質（如亮化能力、光譜轉性及光澤）的二氧化 鈦色素。 本發明係根據一點認知’即：使用循環操作，磨粉物 的顆粒尺寸分佈範圍仍是报不利地偏大，因為小粒子及較 大粒子在磨粉機中有相似的駐留時間。本發明的方法可磨 粉機中的粒子的駐留間依顆粒大小而定作控制。二 " 換5之’ 8 200841932 較大粒子比較細粒子對應地更頻繁地回授到磨粉機中。在 此，磨粉物在母次通過磨粉機後，作一道連續的沈積分級， 其方法係將磨粉過的粒子懸浮液導一個沈積容器，該沈積 容器的尺寸及形狀可使粒子能夠連續沈積。在底部懸浮液 從沈積谷為抽出，此懸浮液比起整個懸浮液來，其較粗粒 子很多。 如果粒子沈積遵守斯多噶定律（Stoke’s Law)，則當粒 子尺寸的1 # m時在實際上造成 地長的沈積間。但用 本發明的方法，比起沒有沈積分級的循環磨粉方式來，能 在更短的時間内將大於〇·6 # m的粗粒的粒子成分減小。 此處大概其他的因素如絮凝（F1〇ckulati〇n)及流出作用扮演 了一些角色。

比起上述之方法（US 4,989,794，us 4,278,248，US 5,080,293，US 5，199,656)本發明的方法的特出之處為：在 第一次通過磨粉機後，磨粉物充料並不分離成細粒部分及 粗粒部分，而係整個一齊作逐漸的分級，再送去作磨粉。 用此方式，一恆定量的懸浮液以恆定的通過量作循環。 比起上述方法，本發明的方法即使在約小於2“^的 較細顆粒尺寸，特別是在时嶋的顆粒尺寸小於 時也能用’且所需空間較小，因為除了沈積容器（它同時可 當作磨粉機的送料容器的功能）外，不需附加的設備。 本發明的循環磨粉方法係用批次操作方式。 【實施方式】 本發明的範圍不限於示之實施例。圖中一授摔磨粉機⑴ 9 200841932 及一沈積谷器（2)經管路（5)及（6)接成回路。此處可用孟直 及水平放置的磨粉機。磨粉物充料（3)被[直接地或經由容 器（2)]泵入磨粉機中。圖中未顯示一般在攪拌磨粉機出口 使用的機器篩網或水漩渦機，它們將磨粉體攔截住，並將 磨粉體碎片或其他在/z m到mm範圍的粗粒子離心出來。 在通過磨粉機後，該懸浮液由上導入沈積容器（2)中， =它不會作漩流，而係能使粒子不受干擾地沈積，舉例而 言，這種效應可藉著導入一平靜池（7)中而達成。由於沈積 作用，較大粒子聚集在容器底（13)，而較細粒子則保持漂 浮較久，較粗粒的懸浮液在容器出口（4)抽出，並經管路 重新泵入磨粉機（1)中，然後經管路（5)再泵入沈積容器（2) 中。此循環一直繼續，直到磨粉物懸浮物有所要的磨粉細 度[測量站（12)]為止，並在分岔點（u)(Weiche)導離，俾送 出去作進一步處理。 在容器出口（4)的抽出的懸浮液的密度高於整個充料 者，但在一充料的循環程序的過程會改變，且使得供到磨 粉機的懸浮液密度會改變。各依操作條件而定，特別是在 批充料的循裱磨粉作業開始時，該抽出的懸浮液密度很 ^匕可此在磨粉機造成操作故障，此方法的一特別實施 例可避免太咼密度發生，且可使磨粉機（^上的供應之懸浮 液在度调到一較低位準。為此，將容器出口（4)抽出的懸浮 液的密度在測量站（1〇)測量，如果此密度超過控制值，則 ^ /予液一股「部分流」在該分岔點（Weiche)(8)經一旁路 吕路（7)抽出，並回送到容器（2)中，因此，結果使該在容器 200841932 出口（4)抽出的懸浮液的密度減少，因此可利用在分岔點ο 抽出及回送懸浮液的量將磨粉機（1)入口處的密度調敕、 ^^成均 勻。 對行家而言，這些個別的參數已知者，它利用這些參 數一方面可改變磨粉機内的磨粉細度，另方面也可改盖粒 子的沈積（亦即分級）。舉例而言，這些參數有送料之 大小懸淨液密度、通過量、磨粉體的種類、大小、密度及 充填程度、以及磨粉機之軸轉。平靜池⑺及沈積容器⑺的 大小須配合磨粉機⑴的充料量及操作方式。在一較佳實施 例中’容器内部空間在下部⑼呈錐形變細窄。因此= 的粒子進人出π⑷在底（13)宜設__鐘除機财心叫[旋^ 的刮削器(14)]。利用它將沈積的粒子送到出口⑷，而不合 造成旋流。 9 ^尤積一容器的體積宜為至少磨粉體的五倍，特別是至少 10倍’貫際上也可將數個並聯的磨粉機與一沈積容器循 操作。

ϋ明的方法特別適合將二氧化鈦本體作濕磨粉。此 還可Θ通用於那些要用攪拌磨粉有效地達成小的粒 子顆粒分佈範圍的場合，例如在礦石（ [實例] 本發明利用以下實例說明，但其範圍並不限於此。 [實例1]

一 ^種500克/升之Τί〇2本體材料的水性懸浮液， 匕係用氟化物法製造。該水平放置的砂磨粉機（Netzsch LME 11 200841932 2〇)的體積為2G升（brutto)，且約有82%體積充以渥太華砂 (顆粒尺寸〇·6〜0.8 mm)。將此磨粉機作批次操作，充料量 為300升，相當於150kg之Ti〇2。所用分散劑為〇1重量 %HMP(六偏磷酸）（相對於Ti〇2)。 將此懸浮液用具有沈積作用的本發明之循環操作以及 用不具沈積的循環操作（先前技術）作磨粉。各作三次循環， 各1 50kg/小時。 在本發明的磨粉作業，懸浮液離開磨粉機後，送經一 中間容器，它可使粒子能藉沈積分級。在容器底將懸浮液 之富含較粗粒子的部分帶出並泵回磨粉機中。 在依先前技術循環在磨粉時，懸浮液離開磨粉機後送 經一個具有運轉的攪拌機的中間容器，因此可防止粒子沈 積。 然後將二氧化鈦粒子各以相同方式依一般規定用無機 氧化物作後處理，然後乾燥並作蒸氣磨粉，製成之色素測 φ 5式其細成分及粉成分（<0.2 // m或>0.6 /z m者），且就亮 化能力（ts)，光譜特性，光澤及光澤翳影（Glanzseheiei^^ 測試。 [實例2] 使用一種500克/升之Ti〇2本體材料的水性懸浮液， 匕係用氯化物法製造。該水平放置的砂磨粉機（Netzsch LME 20)的體積為20升（bnuto)，且約有85%體積充以氧化鍅/釔 穩定化之球體（Silibeads冗丫⑧顆粒尺寸〇·5〜〇·7ππη)。將此 磨粉機作批次操作，充料量為3〇〇升，相當於15〇kg之 12 200841932

Ti〇r所用分散劑為01重量％歸（六偏㈣）（ 丁i02)。 、 將此愁子液用具有沈積作用的本發明之循環操作以及 用不具沈積的循環操作（先前技術）作磨粉。各作三次循環， 各1 50kg/小時。 在本發明的磨粉作業，懸浮液離開磨粉機後，送經_ 中間谷裔，其體積約4m3，，它可使粒子能藉沈積分級。 在容器底將懸浮液之富含較粗粒子的部分帶出並果回磨粉 零 機中。 乃 在依先前技術循環在磨粉時，懸浮液離開磨粉機後送 經一個具有運轉的擾拌機的中間容器，因此可防止 積。 ^然後將二氧化鈦粒子各以和實施例1相同方式用無機 氧化物作後處理，然後乾燥並作蒸氣磨粉’製成之色素測 試：細.成分及粉成分㈤㈣或邊—者），且就亮 _ ^此力（TS)，光譜特性，光澤及光澤翦影（Glanzscheier , 英·· luster veii)作測試。 [測試結果;1 循環操作 實例1 具沈積作用 _不具沈1作$ 粒子大小(重量％) TS 102.8 101.7 SC 6.0 6.0 光澤 69 57 光澤翳影 17 34 >0.6/zm 9 12 <0.2 β m 11 11 ---- 實例2 具沈積作用 5 15 103.3 6.7 76 24 6 15 — ^102.4 6.6 66 39 13 200841932 本發明的磨粉方式防止磨粉物中的粗成份，且造成較 佳的免化能力，光澤及光澤翳影它特別是適合在較粗的供 應材料或具有很大粒子尺寸分佈範圍的供應材料。 [測試方法] a) 粒子尺寸分佈 粒子尺寸分佈的測試係利用Micrometitics TimbH的沈 殿圖 5100(根據 ISO/DIS 13317-1 及 ISO FDIS 13317.3:2000) b) 亮力能力（TS)光，譜特性 色素的党化能力與光譜態性係在加工成一黑色膏後依 DIN 53 1 645在1 7%色素體積濃度測定。此糊到一顏料割出 機（Antomctic Muller)上的灰色膏施到一白把Morest卡上。 利用一 HunterLab色度計PD_9〇〇〇測定濕狀態的層中的和 緩（Remission)值。由此導出的TS及sc值參考一内部的標 準。 c)光澤與光澤翦影 將此色素用一顏料刮出機（Automatic Muller)分散1在 一快乾的漆結合劑中。由此分散物在玻璃板上做出一抽出 膜（Abzug)。然後用Bky Gardner公司的一樹脂反射 計測光澤（20。）及光澤翦影。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明的方法的實施例的示意圖， 【主要元件符號說明】 ' (1) 攪拌磨粉機 (2) 沈積容器 14 200841932 (3) 磨粉物充料 (4) 出π (5)(6) 管路 ⑺ 平靜池 (8) 分岔點 (10) 測量站 (11) 分岔點 (12) 測量站 (13) 容器底 (14) 刮削器（鏟除機） 15

Claims (1)

1. 200841932 十、申請專利範圍： ,1·-種在一攪拌磨粉機中將固體粒子磨粉的方法，其 特徵在包含以下步驟·· x a) 準備-種ϋ體粒子懸浮液，其中粒子大 fi m， b) 將懸浮液泵經供攪拌磨粉機， c) 將懸浮液導入一沈藉宠哭 .^ 級； • 午 ，尤和谷為，其中該懸浮液作沈積分

   d) 在沈積容器的底將懸浮液抽出，且 e) 重新泵經該攪拌磨粉機。 其中步驟（c)〜(e)，一直重複到 „ [， 文J固體粒子具有所要之顆 粒大小分佈為止。 2·如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該固體粒子為二氧化鈦。 3.如申請專利範圍第i或第2項之方法，其中 在沈積容器的底有一鏟除機。 4.如申請專利範圍第！或第2項之方法，其中 懸浮液經一安靜盆導入該沈積容器中。八 5·如申請專利範圍第！或第2項之方法，其中： 、該沈積容器的體積至少為該磨粉機體積的’、5倍，且宜 至少為1 0倍。 2項之方法，其中： 的懸浮液的密度係藉由 斋中而控制。 將 6·如申請專利範圍第1或第 在步驟（e)中回泵到磨粉機中 懸浮液部分地旁路回授到沈積容 16 200841932 ^ 7.如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 在磨粉機輸出端使用篩網或液體漩渦將μ m〜mm顆粒 尺寸範圍的粗粒子攔截並離心出來。 8·如申請專利範圍第1或第2項之方法，其中： 使用一分散劑，且宜為六偏填酸垣。 ^*一、圈式： • 如次頁

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