説明

液体系中での増粘化のため及びチキソトロープ挙動を得るための新規沈降珪酸

150〜2000nmのd50−値、500〜7000nmのd90−値、2.5〜8 OH/nm2のシラノール基密度及び70g/l以下の改変タップ密度を有している沈降珪酸は、液体系中での増粘化のため及びチキソトロピーの提供のために好適であり、沈降珪酸の現存品質に比べて増粘化及びチキソトロピー取得の場合に優れた作用効果を示す。この沈降珪酸は、非極性又は中程度極性の液体系、例えば不飽和ポリエステル樹脂系(UPE−樹脂系)中でのチキソトロピー剤として最良に機能する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体系中での増粘化及びチキソトロピーを得るための新規沈降珪酸及びその製造法に関する。この新規沈降珪酸は、増粘化及びチキソトロピーを得る場合に沈降珪酸の現存品質に比べて優れた効果を示す。この新規沈降珪酸は、非極性又は中程度極性の液体系で、例えば不飽和ポリエステル樹脂系(UPE−樹脂系)中で、チキソトロープ剤として良好に機能する。
【0002】
背景技術
熱分解法で製造された親水性の珪酸及び沈降珪酸は、液体系中で増粘化作用をし、チキソトロピーを生じることは周知である。このレオロジー効果は、隣接珪酸粒子上のシラノール基間の水素架橋結合の形成に基づいている。親水性珪酸は、非極性液体、即ち少量の固有水素架橋結合を有する液体中での大きい増粘化及びチキソトロピー効果を有している。液状媒体のこの固有水素架橋結合は、珪酸のシラノール基間の水素架橋結合の形成を妨げ、増粘化効果を減少させることができる。ある種のエポキシド樹脂のような中程度極性系中では、この増粘化効果は依然としてかなり強い。しかしながら低分子量アルコールのような高極性系中では、親水性珪酸は、増粘化及びチキソトロピーの取得にあまり効果がない。その中で親水性珪酸を最良に使用できる液体系の例は、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、塩素化された溶剤、フルオロカーボン、鉱油、テルペン類、油変性アルキド樹脂、エポキシド樹脂、高分子量エステル、高分子量エーテル、グリコールエーテルエステル、不飽和ポリエステル、シリコーン、植物油及びビニル樹脂である。いくつかの場合に、親水性珪酸は、おそらくなお高い極性を有する系、例えば高分子量アルコール、高分子量アルデヒド、アルキド樹脂、高分子量アミド、高分子量アミン、グリコールエーテル、ポリウレタン、ビニルエステル及びチオール中でも使用できる。
【0003】
不飽和ポリエステル樹脂系は、親水性珪酸で増粘されうる最も慣用のかつ重要な液体樹脂系の1つである。グリコール及び2塩基性酸をベースとしている重縮合体である不飽和ポリエステル組成物が、多くの用途で使用されている。これらの不飽和ポリエステル樹脂は、本質的にニュートン挙動を示す、即ち、その粘度は剪断依存性でない。このような樹脂の多くの用途でこの樹脂は、硬化の前に垂直面から流下してはならず、増加可能なチキソトロープ特性と一緒に他の特性を有すべきである、即ち、この樹脂は低い剪断時には高い粘度を有し、かつ高い剪断時には非常に低い粘度を有すべきであり、更に硬化の前に垂直面から流下してはならないことを意味する。
【0004】
チキソトロープなポリエステル樹脂及びゲルコートは、船舶工業で船舶構築用のガラス繊維強化プラスチックとして広く使用されている。チキソトロープ樹脂の他の典型的な用途には、耐食性の製品、電気部品、浴槽及びシャワー、送風機及び輸送設備である。"Modern Plastics Encyclopedia", 1977-1978, P.65-66;及び1978-1979, P.56-59を参照されたし。これらは、前記のチキソトロープ特性の要件を満足するチキソトロープ樹脂を使用すべきである特殊な分野である(Connolly, "Modern Plastics Encyclopedia", 1975-1976, P.61-62参照)。
【0005】
チキソトロープな不飽和ポリエステル樹脂(UPE−樹脂)中での熱分解法珪酸(pyrogen hergestellter Kieselsaeure)の使用は、従来から周知の公知技術である。少なくとも1980年代早期から、沈降珪酸も使用されている。1985年に、J.M.Huber Corporationは、チキソトロープな不飽和ポリエステル処方物中での沈降珪酸と熱分解法珪酸とからの組み合わせ物の使用に関するUS−特許第4497918を得た。類似の船舶用ゲルコートがUS 200710001343中に開示されている。
【0006】
典型的な沈降珪酸に比べて熱分解法珪酸は、粘度の上昇時に、より有効かつよりチキソトロ−プ性であり、低粘度樹脂中で、より良好な懸濁安定性を提供し、かつ、より良好な澄明性をもたらす。熱分解法珪酸に比べた沈降珪酸の利点には、特に、より迅速かつより剪断依存性の分散、低コスト、被覆又は流し込み成形の良好な均展性、ゲルコート中の低い多孔性及びいくつかの場合の低い粘度ドリフト(Viskositaetsdrift)がこれに属する。その結果、多くの場合に、双方のタイプの珪酸の利点を得るために、熱分解法珪酸と沈降珪酸との混合物が使用されている。しかしながらこのことは、不飽和ポリエステルの製造にとっては屡々受け入れられない、それというのも、異なる2種の珪酸を購入し、貯蔵しなければならず、そのために2種の異なる貯蔵装置を必要とするからである。更に依然として、少なくとも部分的に、沈降珪酸よりも非常に高価である熱分解法珪酸を使用することが必要である。
【0007】
従って要約すると、液体系用の、特に非極性及び中程度極性の系、特にUPE−処方物用の、コストを低め、使用性能の改善及び製造法の簡略化のために好適である、新規の充填剤に対する多大の需要があることが確認できる。
【0008】
発明の開示
本発明の根底にある課題の1つは、技術水準の組成物の前記の欠点が完全に又は少なくとも部分的に除去されている、液体系、特に非極性及び中程度極性の系用の、特に好ましくはUPE−処方物用の新規充填剤を提供することであった。
【0009】
もう一つの課題は、このような充填剤の製造法を提供することにあった。もう一つの他の課題は、新規の液体組成物、特に非極性及び中程度極性の系、特別好ましくはUPE−処方物の提供にあった。
【0010】
説明されていない他の課題は、この発明の明細書の記載、請求の範囲及び実施例から直ちに明らかである。
【0011】
本発明者の研究で、意外にも、これらの課題は、
− 150〜2000nmのd50−値
− 500〜7000nmのd90−値
− 2.5〜8 OH/nm2のシラノール基密度及び
− 70g/l以下の改変タップ密度(modifizierten Stampfdicht)
有する下記の沈降珪酸によって解決できることが判明した。
【0012】
本発明の付加的な利点及び他の特徴は、部分的に以下の明細書中に記載されており、当業者にとっては、部分的に以下の実施形をみれば明らかであるか又は本発明の実施から学び知ることができる。本発明の利点は、殊に特許請求の範囲中に記載されているように具現化でき、かつ得ることができる。本発明は、他の及び異なる実施形を行うことができ、その詳細は種々の観点で、本発明の保護範囲を逸脱することなく変更することができることも認識できる。明細書の記載は説明のためのものであり、発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】図1は、流動床向流ジェットミルを示している。
【図2】図2は、組み込まれた動力学的空気分級機を有している流動床向流ジェットミルを示している。
【図3】図3は、組み込まれた動力学的空気分級機を示している。
【図4】図4は、組み込まれた動力学的空気分級機を有している流動床向流ジェットミルを示している。
【図5】図5は、組み込まれた動力学的空気分級機を示している。
【図6】図6は、SiOH単離吸光度比の測定曲線を示している。
【0014】
発明の詳細な説明
本発明の第1の実施形は、
− 150〜2000nmのd50−値
− 500〜7000nmのd90−値
− 2.5〜8 OH/nm2のシラノール基密度及び
− 70g/l以下の改変タップ密度
有している沈降珪酸である。
【0015】
50−値には、殊に200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800及び1900nmを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。d90−値には、殊に1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000及び6500nmを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。シラノール基密度には、殊に2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7及び7.5 OH/nm2を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。改変タップ密度には、殊に0、0.5、1、5、10、20、30、40、50及び60g/lを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0016】
本発明は、前記のパラメータと並んで、相互に無関係に1以上の次の物理化学的パラメータを有している沈降珪酸をも提供する:
− 100〜350m2/gのBET−表面積、
− 1.5〜8質量%の乾燥減量、
− 1.5〜9質量%の強熱減量及び
− 0.8以下のSiOH単離吸光度比。
【0017】
BET−表面積には、殊に120、140、150、160、180、200、220、240、250、260、280、300、320及び340m2/gを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。乾燥減量には、殊に2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7及び7.5質量%を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。強熱減量には、殊に2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8及び8.5質量%を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。SiOH単離吸光度比には、殊に0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0018】
本発明は、前記のパラメータと並んで、少なくとも1個の2価カチオン、例えばMg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+及びZn2+及び/又は1個の3価カチオン、例えばAl3+でドーピングされ、かつ/又は場合によってはpH−値の調節のための塩基、例えばNH3、NaOH又はCa(OH)2で処理された表面を有している沈降珪酸をも提供する。特別な1実施形でこの沈降珪酸は、2価カチオン及び塩基を含有している薬剤で処理されていることができる。
【0019】
更に、本発明は、
− 10〜30ml/(5g)のシアーズ−数、
− 100〜350m2/gのBET−表面積、
− 2〜8質量%の乾燥減量、
− 2〜9質量%の強熱減量、
− 4〜9のpH−値 及び
− 230〜400g/100g、特に250〜350g/100gのDBP−値
を有している沈降珪酸を、粉砕系(粉砕装置)、特別好ましくはジェットミルを有している粉砕系の使用下に粉砕し、同時に分級する方法で、本発明による沈降珪酸を製造する方法を提供しており、この方法は、この粉砕相でこの粉砕系のミルを、ガス及び/又は蒸気、特に水蒸気及び/又は水蒸気含有ガスからなる群からの作動媒体を用いて作動させ、かつこの粉砕室を、加熱段階で、即ち作動媒体を用いる特有の作動の前に、粉砕室中及び/又はミル出口の温度が、蒸気及び/又は作動媒体の露点よりも高くなる様に加熱し、かつ粉砕された珪酸を、150〜2000nmのd50−値及び500〜7000nmのd90−値に達するまで分級することを特徴としている。
【0020】
シアーズ−数には、殊に15、20及び25ml/(5g)を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。BET−表面積には、殊に120、140、150、160、180、200、220、240、250、260、280、300、320及び340m2/gを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。乾燥減量には、殊に2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7及び7.5質量%を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。強熱減量には、殊に2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8及び8.5質量%を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。pH−値には、殊に4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8及び8.5を含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0021】
DBP−値には、殊に2250、260、280、300、320、340、350、360、380g/100gを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0022】
50−値には、殊に200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1100、1200、1300、1400、1500、1600、1700、1800及び1900nmを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。d90−値には、殊に1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000及び6500nmを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0023】
本発明は、液体組成物、特に非極性及び中程度極性の系、特に好ましくはUPE−処方物を増粘化する方法をも提供し、これは、少なくとも1種の本発明による沈降珪酸と少なくとも1種のポリマーとを一緒にすることを特徴としている。
【0024】
本発明は、液体系、特に、少なくとも1種の本発明による沈降珪酸を含有している非極性のポリマー組成物をも提供する。この液体組成物の例は、非極性の接着剤、プラスチゾル、エポキシド樹脂、ビニル樹脂及び全く特別には不飽和ポリエステル樹脂である。
【0025】
更に本発明は、液体組成物で、特に非極性及び中極性の系、特に好ましくは本発明のUPE−処方物で被覆されている製品/物品及び本発明によるUPE−組成物で物品を被覆する方法も提供する。
【0026】
本発明による沈降珪酸は、技術水準で公知である珪酸に比べてより多くの利点を示す。慣用のUPE−処方物中で使用されている沈降珪酸、例えばEvonik Degussa GmbHからのSpirnat 22 LSに比べて、本発明による珪酸は、著しく改良された沈殿安定性及び著しく改良された増粘化挙動を示す。特定の理論と結びついてはいないが、弛い構造と高いシラノール基密度と組み合わされたこの特別な組み合わせが、この作用効果のために寄与していると考えられる。小さい粒子、即ちd50−値及びd90−値が分散液安定性の原因であり、他方で、高いシラノール基密度は良好な増粘化特性及び良好なレオロジーをもたらすと考えられる。
【0027】
もう一つの利点は、この新規珪酸が、同時に粘度を高すぎて上昇することなしに、非極性及び中程度極性の液体処方物中での高いチキソトロピーの取得を可能とすることにある。殊に、本発明の沈降珪酸の僅かに変性されたタップ密度が、非常に良好なチキソトロピーのために重要であると考えられる。ここで、この改変タップ密度(modifizierten Stampfdicht)とは、非圧縮物で測定されたタップ密度を意味していることに注意すべきである。この大きさが包装及び貯蔵によって既に予め圧縮された物質でも測定できるためには、試料調製を、「改変タップ密度の測定」の段に記載のように実施すべきである。本発明による珪酸は、低い改変タップ密度、即ち「弛るい構造(lockere Struktur)」を有している。
【0028】
本発明による沈降珪酸のもう一つの利点は、この珪酸を含有しているポリマー組成物が良好な脱気特性を有することにある。
【0029】
この珪酸の表面の多価カチオン及び/又はNH3でのドーピングによって、UPE−組成物の非凡な粘度及びチキソトロピーが得られている。特定の理論と結びついてはいないが、多価のカチオンが沈降珪酸粒子のシラノール基及びシラノレート基と相互に、かつUPEのカルボキシレート基と架橋すると考えられる。
【0030】
他の重要な1利点は、本発明によるUPE−組成物が、沈降珪酸と熱分解法珪酸との混合物を使用する必要なしに、優れた使用技術的性能を示すことにある。言い換えれば、解決されている主要問題の1つは、1種のみの充填剤、即ち前記の沈降珪酸のみを使用することが可能であるか又は少なくとも熱分解法珪酸の量を著しく減少させ、これによって処方物のコストを著しく低下させることが可能であることにある。
【0031】
ここで、不飽和ポリエステル組成物及びUPEの概念は同義的に使用される。同様に、ゲルコート、ゲルコーティング−組成物及びゲルコート組成物は、ここでは同義的に使用される。
【0032】
この発明の第1の実施形では、次の物理化学的特性を有する沈降珪酸が提供される:
ここに記載のような沈降珪酸は、
− 150〜2000nm、特に200〜1500nm、特に好ましくは250〜1200nm、全く特に好ましくは300〜900nm、特別好ましくは350〜600nmのd50−値;
− 500〜7000nm、特に700〜6500nm、特に好ましくは800〜6000nm、全く特に好ましくは900〜6000nm、特別好ましくは1000〜5000nmのd90−値;及び
− 2.5〜8 OH/nm2、特に2.6〜7 OH/nm2、特に好ましくは2.7〜6 OH/nm2、全く特に好ましくは2.8〜5.5 OH/nm2、特別好ましくは3.1〜5 OH/nm2のシラノール基密度及び
− 70g/l以下、特に1〜60g/l、特に好ましくは5〜55g/l、全く特に好ましくは10〜50g/l、特別10〜30g/lの変性スタンプ密度
有する。変性スタンプ密度には、殊に5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60及び65g/lを含む全ての値及びその間にある下位値が包含される。
【0033】
良好な増粘化作用及び良好なチキソトロピーを得るために、本発明による沈降珪酸は、−小さい粒径及び低い改変タップ密度と並んで−100〜350m2/gのBET−表面積及び0.8以下のSiOH単離吸光度比を有する場合が有利であると立証された。
【0034】
UPE中で使用される沈降珪酸の気孔率及びそれに伴う増粘化特性を特徴付けるパラメータは、BET−表面積である。本発明によるUPE中で使用される珪酸のBET−表面積は、特に100〜350m2/g、特に好ましくは110〜340m2/g、全く特に好ましくは120〜330m2/g、特別好ましくは130〜300m2/g、全く特別好ましくは145〜280m2/gである。
【0035】
この珪酸の化学的構造もこの増粘化特性に影響を有する。意外にも、本発明による珪酸の高いシラノール基密度の作用効果は、この珪酸表面により僅かな単離されたシラノール基が存在する場合に倍化されうることが判明した。この発明の好ましい1実施形において、本発明による沈降珪酸は、それらが特別低い割合の単離されたSiOH−基をその表面上に有すること(SiOH単離吸光度比で表現される)によって優れている。本発明による珪酸のSiOH単離吸光度比は、0.8以下、特に0.01〜0.75、特に好ましくは0.01〜0.7、全く特に好ましくは0.01〜0.65、特別好ましくは0.01〜0.6、全く特別好ましくは0.01〜0.6 SiOH/nm2である。
【0036】
本発明の特別好ましい1実施形では、この沈降珪酸の表面は多価カチオンでドーピングされている。この沈降珪酸のpH−値の調節のために、特にNH3、NaOH及びCa(OH)2からなる群から選択される塩基を添加することができる。特別な1実施形において本発明によるこの沈降珪酸は、少なくとも1つの2価カチオン及び少なくとも1種の塩基を含有している薬剤で処理されていることができる。
【0037】
多価の、特に2価及び/又は3価のカチオンは、アルカリ土類金属群又は遷移金属群から、特にMg2+、Ca2+、Zn2+及びAl3+からなる群から選択される。多価カチオンでの珪酸表面のドーピングは、不飽和ポリエステル樹脂中でのこの珪酸の増粘化作用を高める工業的利点を有する。
【0038】
本発明による珪酸は、
− 10〜30ml/(5g)、特に10〜25ml/(5g)のシアーズ−数、
− 100〜350m2/g、特に130〜300m2/gのBET−表面積、
− 2〜8質量%、特に2〜7質量%、特に好ましくは2.5〜6質量%の乾燥減量、
− 2〜9質量%、特に2〜7質量%、特別好ましくは2.5〜5質量%の強熱減量、
− 4〜9、特に4〜8、特に好ましくは5〜8のpH−値 及び
− 230〜400g/100g、特に250〜350g/100gのDBP−値
を有する沈降珪酸を、粉砕系(粉砕装置)、特に好ましくはジェットミルを有する粉砕系を用いる粉砕及び分級によって製造することができ、この方法は、粉砕相でこの粉砕系のミルを、ガス及び/又は蒸気、特に水蒸気及び/又は水蒸気含有ガスからなる群からの作動媒体を用いて作動させ、かつ加熱段階で、即ち作動媒体を用いる特有の作動の前に、粉砕室を、粉砕室中及び/又はミル出口の温度が蒸気及び/又は作動媒体の露点よりも高くなるように加熱し、かつ、粉砕された珪酸を、150〜2000nmのd50−値及び500〜7000nmのd90−値まで分級することを特徴としている。
【0039】
出発物質として好適な市場で入手される珪酸は、Evonik Degussa GmbH, DeutschlandからのSipernat 160、Sipernat 22、Sipernat 22S、Sipernat 22LS及びDWS, Degussa Wellink Silica, Nanping, ChinaからのYH350なる名称を有する珪酸である。
【0040】
相応する出発珪酸の選択は、粉砕に影響し、従って得られる珪酸のチキソトロピー及び粘度特性に影響する。
【0041】
DE102006048850.4中に記載の、そこに記載の粉砕系(ミル)を用いる方法によって粉砕を行うことが特別好ましく、この際には、特に好ましくは作動媒体として水蒸気が使用される。これと共にドイツ特許出願DE102006024591.1(2006年5月26日出願)、DE102007004757.8(2007年1月31日出願)及びDE102006048850.4(2006年10月16日出願)をも参照されうる。
【0042】
図1中の符号は、次の通りである:ジェットミル(1)、円筒状ハウジング(2)、粉砕室(3)、粉砕物(粉砕される物質;Mahlgut)供給部(4)、粉砕ジェット流入ゲート(5)、加熱オリフィス又は加熱ノズル(5a)、生成物取出し口(6)、空気分級機(7)、分級ホイール(8)、流入オリフィス又は流入ノズル(9)、粉砕ジェット(10)、熱源(11)、熱源(12)、供給管(13)、断熱ジャケット(14)、流入ゲート(15)、流出ゲート(16)、粉砕室の中心(17)、貯槽又は発生装置(18)、タンク(18a)及び導管装置(19)。
【0043】
図2中の符号は次の通りである:ジェットミル(1)、空気分級機(7)、分級機ギャップ(8a)、流出連管(沈み管)(20)、分級機ハウジング(21)、上部ハウジング(22)、下部ハウジング(23)、胴周りフランジ(24)、胴周りフランジ(25)、ジョイント(26)、矢印(27)、分級室ハウジング(28)、支持アーム(28a)、排出円錐部(29)、フランジ(30)、フランジ(31)、カバーディスク(32)、カバーディスク(33)、パドル(34)、分級ホイール軸(35)、ピボット軸受け(35a)、軸リード−スルー(35b)、上部加工板(36)、下部加工板(37)、ハウシング端部(38)、生成物供給口管(39)、回転軸(40)、流出室(41)、上部カバー板(42)、取外し可能なデッケル(43)、支持アーム(44)、円錐形リングハウジング(45)、吸引フィルター(46)、孔板(47)、微細物流出管(48)、転向円錐(49)、分級空気流入スパイラル(50)、粗大物排出口(51)、フランジ(52)、フランジ(53)、分散帯域(54)、内縁部加工された(固定された)フランジ及びライニング(55)、交換可能な保護管(56)、交換可能な保護管(57)、微細物取出し口/−出口(58)。
【0044】
図3中の符号は次の通りである:分級機ギャップ(8a)、流出連管(沈み管)(20)、カバーディスク(32)、カバーディスク(33)、パドル(34)、軸リード−スルー(35b)、回転軸(40)、パドルリング(59)。
【0045】
図4中の符号は次の通りである:ジェットミル(1)、空気分級機(7)、流出連管(沈み管)(20)、分級機ハウジング(21)、上部ハウジング(22)、下部ハウジング(23)、胴周りフランジ(24)、胴周りフランジ(25)、ジョイント(26)、矢印(27)、分級室ハウジング(28)、支持アーム(28a)、排出円錐部(29)、フランジ(30)、フランジ(31)、カバーディスク(32)、カバーディスク(33)、パドル(34)、分級ホイール軸(35)、ピボット軸受け(35a)、上部加工板(36)、下部加工板(37)、ハウジング端部(38)、生成物供給口管(39)、回転軸(40)、流出室(41)、上部カバー板(42)、取外し可能なデッケル(43)、支持アーム(44)、円錐形リングハウジング(45)、吸引フィルター(46)、孔板(47)、微細物流出管(48)、転向円錐部(49)、分級空気流入スパイラル(50)、粗大物排出口(51)、フランジ(52)、フランジ(53)、分散帯域(54)、内縁部加工された(固定された)フランジ及びライニング(Auskleidung)(55)、交換可能な保護管(56)、交換可能な保護管(57)、微細物取出し口/−出口(58)。
【0046】
図5中の符号は次の通りである:流出連管(沈み管)(20)、カバーディスク(32)、カバーディスク(33)、パドル(34)、回転軸(40)、パドルリング(59)。
【0047】
特別好ましい1実施形では、過熱水蒸気を用いる特有の粉砕を得るために、図2及び3に示されているような組み込まれた動力学的空気分級機を有する図1による流動床向流ジェットミルを、先ず、2つの加熱オリフィス又は加熱ノズル5a(図1中には1つのみが示されている)から、特に10バール及び160℃の熱い圧縮空気を吹き付けることによって、水蒸気及び/又は作動媒体の露点よりも高いミル出口温度、有利に約105℃になるまで加熱する。
【0048】
このミルの下流には、粉砕物の分離のためにフィルター装置(図1中に示されていない)が接続されており、そのフィルターハウジングは、同様に凝固を阻止するために、下部3分の1の所に設置された加熱コイルによって間接的に、飽和水蒸気(特に6バールの飽和水蒸気)を用いて加熱される。ミル、分離フィルター並びに水蒸気及び熱い圧縮空気の供給管の範囲の全ての装置表面は、特別に単離されている(isoliert)。
【0049】
所望の加熱温度の達成の後に、加熱ノズルへの熱い圧縮空気の供給を中断し、3個のミルノズルへの過熱水蒸気での吹き込みを、特に38バール(絶対)及び325℃で開始させた。
【0050】
分離フィルター中で使用されるフィルター部材の保護のため並びに粉砕物の特に2〜6%の特定残留水分調節のために、開始相での、及びミルの粉砕室中での粉砕の間の水は、ミル出口温度に依存して、圧縮空気で作動される2成分ノズルから噴入される。
【0051】
供給量の調節は、分級機モーター電流に依存して行われる。この電流は、定格電流の約70%を越えることができないように供給量を調節する。
【0052】
ここで、供給装置(4)としては、回転数調節されるバケットホイール(Zellenrad)が機能し、これは、貯蔵容器から供給物を、バロメータ遮断として作用する律動的ロックゲート(Taktschleuse)を介して、下部の過圧状態の粉砕室中に配量する。
【0053】
粗大物の粉砕は、膨張性の水蒸気流(粉砕ガス)中で行われる。生成物粒子は、放圧された粉砕ガスと一緒になって、粉砕容器の中心内を分級ホイールまで上昇する。調節された分級機回転数及び粉砕蒸気量に応じて、充分な微細性を有する粒子は、粉砕蒸気と一緒に微細物取出し口に達し、そこから後続の分離系中に達し、他方、粗大すぎる粒子は、粉砕帯域中に戻り、再度の粉砕に供される。この分離フィルターから分離された微細物の後続のサイロまでの排出及び包装は、バケットホイールロックゲートによって行われる。
【0054】
粉砕ノズルの所を支配する粉砕ガスの粉砕圧及びこれから生じる粉砕ガス量は、動力学的パドルホイール分級機の回転数と結びついて、この粒度分布係数の微細度並びに粒度上限を決定する。
【0055】
好ましい1実施形では、粉砕を次のように実施する。
【0056】
本発明の方法を、粉砕系(粉砕装置)中で、特にジェットミル、特別好ましくは向流ジェットミルを有する粉砕系中で実施する。このために、粉砕されるべき供給物を、高速の膨張性ガス流中で促進させ、粒子−粒子−衝突によって粉砕させる。ジェットミルとして、流動床向流ジェットミル又は圧縮床ジェットミル(Dichtbettstrahlmuehlen)又はスパイラルジェットミルが特別好ましく使用される。全く特別好ましい流動床向流ジェットミルの場合には、この粉砕室の下部3分の1中に、2個以上の粉砕ジェット流入ゲートが、有利に1水平面に存在する粉砕ノズルの形で存在する。この粉砕ジェット流入ゲートは、特に丸い粉砕容器の周りに、粉砕ジェットが全てこの粉砕容器の内部の1点に当たるように配置されていることが特に好ましい。この粉砕ジェット流入ゲートは、この粉砕容器の周囲に一様に分配されていることが殊に好ましい。従って3個の粉砕ジェット流入ゲートの場合には、この間隔はそれぞれ120°になるはずである。
【0057】
本発明の方法の特別な1実施形でこの粉砕系(粉砕装置)には、1個の分級機、特に動力学的分級機、特に好ましくは動力学的パドルホイール分級機、特別好ましくは、図4及び5に記載のような分級機が包含される。
【0058】
特に好ましい1実施形では、図2及び3に記載のような動力学的空気分級機が使用される。この動力学的空気分級機は、分級ホイール及び分級ホイール軸並びに分級機ハウジングを有しており、この際、この分級ホイールと分級機ハウジングとの間に分級機ギャップが形成され、かつ分級ホイール軸と分級機ハウジングとの間に軸リードスルーが形成されており、かつ分級機ギャップ及び/又は軸リード−スルーのギャップフラッシングが、低エネルギーの圧縮ガスを用いて行われることを特徴としている。
【0059】
本発明の条件下に作動されるジェットミルと組み合わされた分級機の使用によって、過大粒子の限定が行われ、この際に、放圧ガスジェットと一緒に上昇する生成物粒子が粉砕容器の中心から分級機を通って案内され、引き続き、充分な微細度を有する生成物がこの分級機から及びミルから取出される。粗大すぎる粒子はこの粉砕帯域中に戻り、更なる粉砕に供される。
【0060】
この粉砕系中で、分離ユニットとしての分級機がミルの後に接続されていることができるが、組み込まれた分級機を使用するのが有利である。
【0061】
本発明による特に好ましい粉砕法には、特有の粉砕工程の前に接続された加熱段階が包含され、ここで、粉砕室、特に好ましくはそれに接して水及び/又は水蒸気が凝縮することのありうるミル及び/又は粉砕系の全ての主要な構成部材を、それ/それらの温度が水蒸気の露点を上回るように過熱することが確実にされる。この加熱は原則的に任意の加熱法により行うことができる。しかしながらこの加熱は、熱いガスがミル及び/又は全粉砕系を通って導びかれて、ミル出口のガスの温度が蒸気の露点よりも高くなるように行なうことが好ましい。この場合にこの熱いガスを、水蒸気と接触するミル及び/又は全粉砕系の全ての主要構成部材を充分に加熱するように留意することが特に好ましい。
【0062】
加熱ガスとして、原則的に任意のガス及び/又はガス混合物を使用することできるが、熱い空気及び/又は燃焼ガス及び/又は不活性ガスを使用することが有利である。この熱いガスの温度は、水蒸気の露点よりも高い。
【0063】
この熱いガスを、原則的に任意の望ましい点で、この粉砕室中に導入することができる。このために、粉砕室中に流入ゲート(Einlaesse)又はノズルが存在する。この流入ゲート又はノズルは、これを通って粉砕相の間に粉砕ジェットも導通されると同じ流入ゲート又はノズル(粉砕ノズル)であることができる。しかしながらこの粉砕室中には、それを通って熱いガス及び/又はガス混合物が粉砕室中に導入されうる別の流入ゲート又はノズル(加熱ノズル)が存在することも可能である。好ましい1実施形では、熱いガス又は熱いガス混合物が、好ましくは丸い粉砕容器の周りの1平面上にこの粉砕容器の内部の1点に全てのジェット流が当たるように配置されている、少なくとも2個、特に3個以上のゲート及びノズルを通って導入される。これらの流入ゲート又はノズルは、この粉砕容器の周囲に一様に分配されていることが殊に好ましい。
【0064】
この粉砕の間に、特に粉砕ノズルの形の粉砕ジェット流入ゲートを通って、作動媒体としてのガス及び/又は蒸気、特に水蒸気及び/又はガス/水蒸気−混合物が放圧される。通常、この作動媒体は、空気の音速(343m/s)よりも実質的に高い速度、特に低くても450m/sを有する。有利にこの作動媒体には、水蒸気及び/又は水素ガス及び/又はアルゴン及び/又はヘリウムが包含される。過熱された水蒸気が特別好ましい。非常に微細な粉砕を得るためには、この作動媒体を15〜250バール、特に好ましくは20〜150バール、全く特に好ましくは30〜70バール及び殊に好ましくは40〜65バールの圧力で、ミル中に放圧させることが特別有利であると立証された。同様に、この作動媒体は200〜800℃、特に好ましくは250〜600℃、殊に300〜400℃の温度を有することが特別好ましい。圧力には、殊に20、40、60、80、100、120、140、160、180,200、220及び240バールを含む全ての値及びその間の下位値が包含される。作動媒体の温度には、殊に250、300、350、400、450、500、600、650、700、750℃を含む全ての値及びその間の下位値が包含される。
【0065】
作動媒体としての水蒸気の場合、即ち殊に蒸気供給管が水蒸気源に接続されている場合には、粉砕−又は流入ゲートノズルが、延長曲管を備えている蒸気供給管に接続されている場合が特に有利であることが判明した。
【0066】
更に、このジェットミルの表面積ができるだけ小さい値を有し、かつ/又は流路が少なくとも充分に突起不含でかつ/又はジェットミルの構成要素が、物質沈積を阻止するように設計されている場合が有利であることが判明した。これらの手段によって、ミル中での粉砕されるべき物質の沈着が抑制されうる。
【0067】
以下に記載で、本発明の方法の好ましい特別な実施形並びにジェットミルの好ましい特別好適な実施形並びに図面及び図面の記載を用いて、本発明を例示的に詳述するが、本発明は、これら実施例及び使用例又は個々の実施例中の組み合わせ、それぞれの特徴組み合わせに限定されるものではない。
【0068】
具体的な実施例との関連で記載及び/又は開示されている個々の特徴は、これら実施例又はこれら実施例の他の特徴との組み合わせのみに限定されるものではなく、技術的な可能性の範囲内で、現存する記載で特別に取り扱われていない場合でも他の任意の変法と組み合わせることもできる。
【0069】
図面中の個々の画像及び線図中の同じ符号は、同じ又は類似の構成要素又は同じ又は類似に作用する構成要素を示している。図面中の曲線により、それらの特徴が後に記載されていようといまいとに無関係に、符号を有していないような特徴も明らかになる。他方で、本発明の記載中に含まれているが、図面中に明らかでないか又は記載されていない特徴も、当業者には容易に理解可能である。
【0070】
既に記載のように、本発明の方法では、ジェットミル、特に組み込まれた分級機、特に組み込まれた動力学的空気分級機を有する向流ジェットミルを、非常に微細な粒子を得るために使用することができる。この空気分級機は、分級ホイール及び分級ホイール軸並びに分級機ハウジングを有していることが特別好ましく、この際、分級ホイールと分級機ハウジングとの間に分級機ギャップが形成されており、分級機ホイール軸と分級機ギャップとの間には軸リードスルーが形成されており、分級ギャップ及び/又は軸リードスルーのギャップフラッシングが低エネルギーの圧縮ガスを用いて行われるように作動される。
【0071】
この場合に、このフラッシングガス(Spuehlgas)を、ミル内圧よりも少なくとも約0.4バールを越えない、特に好ましくは少なくとも約0.3バールを越えない、殊に約0.2バールを越えない圧力で使用するのが有利である。この場合に、ミル内圧は少なくとも約0.1〜0.5バールの範囲内にあることができる。
【0072】
更に、約80〜約120℃、殊に約100℃の温度を有するフラッシングガスを用いる場合、及び/又はフラッシングガスとして、殊に約0.3バール〜約0.4バールを有する低エネルギー圧縮空気を使用する場合が有利である。
【0073】
空気分級機の分級ロータの回転数及び内部増幅率を、分級機ホイールと関連している沈み管及び流出連管(Austrittstutze)の所の作動媒体(B)の周速度が作動媒体の音速の0.8倍まで達するように、選択又は設定することができるか又は調節することが可能である。
【0074】
このことは、空気分級機の分級ロータの回転数及び内部増幅率を、この沈み管又は流出連管のところの作動媒体(B)の周速度が作動媒体の音速の0.7倍まで及び特に好ましくは0.6倍まで達するように選択又は設定することができるか又は調節することができることによって、更に進展させることができる。
【0075】
殊に、この分級ロータが直径の減少に伴い増加する空き高さ(lichte Hoehe)を有するように設計されていることが有利であり、この際、特に分級ロータの流過面積は少なくともほぼ一定であることが有利である。選択的に又は付加的に、この分級ロータが交換可能な共回転性の沈み管を有する場合が有利でありうる。もう一つの変形で、流れ方向で拡大性の断面積を有する微細物取出し室を有するように設計することが好ましい。
【0076】
更に本発明によるジェットミルは有利に、殊に、EP0472930B1による空気分級機の個々の特徴又は特徴組み合わせを有している空気分級機を有していることができる。ここで、単なる同じ記載の重複を避けるために、EP0472930B1の全体の開示内容を引用することができる。殊に、この空気分級機は、EP0472930B1によるフローの周囲構成要素の削減のための手段を有することができる。この場合に殊に、空気分級機の分級ホイールに関連している沈み管として構成されている流出連管が、流れの方向で特に渦形成を避けるために、丸く構成された断面積拡大を示すことを予測することができる。
【0077】
本発明の方法で使用可能な粉砕系又はミルの好ましい及び/又は有利な実施形は、図1〜5並びに関連記載から明らかであり、ここでは再度、これらの実施形は単に本発明を実例で詳述するためであり、即ち本発明はこれらの実施例及び使用例又は個々の実施例内のそれぞれの特徴組み合わせに限定されるものではないことを強調する。
【0078】
具体的な実施例との関連で記載及び/又は示されている個々の特徴は、これらの実施例又はこれら実施例の他の特徴との組み合わせに限定されるものではなく、技術的な可能性の範囲内で、それらが存在する記載で特別取り扱われていない場合でも、他の変形と組み合わせることができる。
【0079】
図面の個々の画像及び図表中の同じ符号は、同じ又は類似の又は同じ又は類似の作用をする要素を表している。図面中の曲線によって、それらの特徴が以下に記載されているか又はいないかに無関係に、符号を有していないような特徴も明らかである。他方、図面中に明らかでないか又は示されていないが本発明の明細書中に包含されている特徴も、当業者には直ちに理解可能である。
【0080】
図1中に、粉砕室3を包囲している円筒形ハウジング2、粉末室3の約半分の高さの所の粉砕物供給部4、粉砕室3の下部範囲中の少なくとも1個の粉砕ジェット流入ゲート5及び粉砕室3の上部の生成物取出し口6を有している、ジェットミル1の実施例が示されている。ここで、空気分級機7には回転可能な分級ホイール8が配置されており、これによって粉砕物を分級し、特定の粒径を下回る粉砕物(Mahlgut)のみを、生成物取出し口6を通って粉砕室3から取出し、選択された値を上回る粒径を有する粉砕物(図示されていない)を、更なる粉砕工程に供給する。
【0081】
分級ホイール8は、空気分級機に慣用の分級ホイールであることができ、このパドル(後の例えば図5との関係を参照)は、放射状に走るパドル溝で境をなしており、その外端から分級空気が入り、より小さい粒径又は質量の粒子は、中央の流出口まで及び生成物取出し口6まで随伴され、他方、より大きい粒子又は大きい質量の粒子は、遠心力の作用下に跳ね返される。空気分級機7及び/又は少なくともその分級ホイール8は、少なくともEP0472930B1におけるような構成特徴を備えていることが特別有利である。
【0082】
特有の粉砕ジェット10を、粉砕物供給部4から粉砕ジェット10の範囲内に達する粉砕物粒子上に高いエネルギーで当ててこの粉砕物粒子を粉砕して、小さい粒子(これは、分級ホイール8により吸引され、それらが相応して小さい寸法又は質量を有する限り、生成物取出し口6を通って外に搬出するために、例えば特有の放射状方向の入口オリフィス又は入口ノズル9から成っている1個のみの粉砕ジェット流入ゲート5を備えていることができる。しかしながらより良好な作用効果は、対になって、直径で相互に反対側で対向している、2個の相互に衝突する粉砕ジェット10(これらは、殊に複数の粉砕ジェット対が得られる場合に、結果的に1個のみの粉砕ジェット10のみを用いて可能であるよりも強力に作用することを可能とする)を形成する粉砕ジェット流入ゲート5を用いて達成される。
【0083】
粉砕室の円筒形ハウジングの下部3分の1中に設置されている2個以上の粉砕ジェット流入ゲート、好ましくは粉砕ノズル、殊に3、4、5、6、7、8、9、10、11又は12個の粉砕ジェット流入ゲートが有利に使用される。これらの粉砕ジェット流入ゲートは、理論的には一平面で、かつ一様にこの粉砕容器の周りに分配されて配置されるので、粉砕ジェットは全て、この粉砕容器内の1点に当たる。これらの流入ゲート又はノズルは、粉砕容器の周りに一様に分配されていることが殊に好ましい。3個の粉砕ジェットの場合には、それぞれの流入ゲート又はノズルの間の角度は120°であろう。一般に、粉砕室が大きい程、より多くの流入ゲート又は粉砕ノズルが使用されると云うことができる。
【0084】
本発明の方法の好ましい1実施形で粉砕室は、粉砕ジェット流入ゲートに加えて、加熱オリフィス又は加熱ノズル5aを、特に加熱ノズルの形で含有することができ、これを通って加熱段階の熱いガスがミル中に導入されうる。これらのノズル又はオリフィスは−先に記載のように−粉砕オリフィス又は−ノズル5と同様に、同じ平面に配置されていることができる。これは、1個の、有利には複数個の、特に好ましくは2、3、4、5、6、7又は8個の加熱オリフィス又は−ノズル5aを有していることもできる。
【0085】
全く特別に好ましい1実施形でこのミルは、2個の加熱ノズル又は−オリフィス及び3個の粉砕ノズル又は−オリフィスを有する。
【0086】
更に、例えば加工温度は、粉砕物供給部4と粉砕ジェット10の範囲又は粉砕物供給部4の外側の範囲内の相応する加熱源12との間の内部加熱源11の使用によって影響されるか又は熱損失の抑制下に粉砕物供給部4に達する、いずれにせよ既に温かい粉砕物粒子の処理(このために供給管13は、断熱性のジャケット14で包囲されている)によって影響され得る。熱源11又は12は、それらが使用される場合には、原則的に任意であり、従って目的に応じて使用可能であり、市場での提供可能性により選択されるので、これに関する更なる説明は必要でない。
【0087】
温度に関して、殊に粉砕ジェット10の温度及び粉砕物の温度が重要であり、この粉砕物の温度は、粉砕ジェット温度に少なくともほぼ一致している。
【0088】
本発明の実施例では更に、粉砕ジェット流入ゲート5を通って粉砕室3中へ導入される粉砕ジェット10の形成のために、過熱された水蒸気が使用される。この場合に、それぞれの粉砕ジェット流入ゲート5の入口ノズル9の後の水蒸気の熱量は、この入口ノズル9の前よりも著しく低くないことが前提である。それに反して、衝突粉砕のために必要なエネルギーは第1に流れエネルギーとして入手されるべきであるので、入口ノズル9の噴入口15とその噴出口16との間の圧力低下は著しくなり(圧縮エネルギーが実質的に流れエネルギーに変換される)、温度低下も些細ではなくなる。殊にこの温度低下は、粉砕物の加熱によって、少なくとも2個の相互に衝突する粉砕ジェット10の場合又は2個の粉砕ジェット10の複合の場合の粉砕室3の中心17の範囲内で粉砕物及び粉砕ジェット10が同じ温度を有する程度に、修正されるべきである。
【0089】
殊に閉鎖系の形での、過熱水蒸気からの粉砕ジェット10を得るための設計及び実施に関しては、DE19824062A1を参照すべきであり、単なる同じ課題の重複をさけるために、その完全な開示内容についてこの参考文献をもってここに開示されているものとする。閉鎖系によって、例えば粉砕物としての熱いスラグの粉砕が、最適作用効果で可能である。
【0090】
ジェットミル1の図1中では、作動媒体Bの各々の供給部は、貯蔵−又は発生装置18により代理されており、これは例えばタンク18aであり、これから作動媒体Bがパイプ装置19を経て、粉砕ジェット10又は複数の粉砕ジェット10を形成するために、粉砕ジェット流入ゲート5又は複数の粉砕ジェット流入ゲート5まで導かれる。
【0091】
殊に、空気分級機7を備えているジェットミル1(この際、この中の関連実施例は単に実例として理解すべきであり、限定を意図するものではない)から出発して、組み込まれた動力学的空気分級機7を有するこのジェットミル1を用いて、非常に微細な粒子を得るための方法が実施される。慣用のジェットミルに比べたその新規性は、粉砕相の前に、蒸気と接触する全ての部材を蒸気の露点を上回る温度まで加熱する加熱段階が接続されている事実及び特に組み込まれた分級機を使用する事実と並んで、ここでは、空気分級機7の分級ロータ又は分級ホイール8の回転数及び内部増幅率を、特に分級ホイール8に取付けられている沈み管又は流出連管20の所の作動媒体Bの周速度が、作動媒体Bの音速の0.8倍まで、特に0.7倍まで、特に好ましくは0.6倍に達するように、選択、調節又は調整される事実にある。
【0092】
作動媒体B又はその変形としての過熱された水蒸気を用いる前記の変法に関連して、作動媒体として、空気の音速(343m/s)より高い、殊に著しく高い速度を有するガス又は蒸気Bを使用することが特に有利である。作動媒体として少なくとも450m/sの音速を有するガス又は蒸気Bが特別に使用される。これによって、実際からの知識によって慣用されているような他の作動媒体を用いる方法に比べて、非常に微細な粒子の製造及び収率が明らかに改良され、かつこれによってこの方法は全体的に最適化される。
【0093】
作動媒体Bとしては、液体、好ましくは既に記載の水蒸気も水素ガス又はヘリウムガスも使用される。
【0094】
好ましい1実施形では、ジェットミル1(ここでこれは、殊に流動床ジェットミル又は圧縮床ジェットミル又は螺旋ジェットミルである)が、組み込まれた動力学的空気分級機7を有して、非常に微細な粒子を得るために相応して、空気分級機7の分級ロータ又は分級ホイール8の回転数及び内部増幅率が、沈み管又は流出連管20の所の作動媒体Bの周速度が作動媒体Bの音速の0.8倍まで、特に0.7倍まで、特に好ましくは0.6倍まで達するように選択又は調節されるか又は調整可能又は制御可能であるように、設計されているか又は構成されているか又は適当な装置を備えている。
【0095】
更に、このジェットミル1は、好ましく1個の媒体源、例えば水蒸気又は過熱水蒸気の貯蔵−又は発生装置18又は作動媒体Bの他の好適な貯蔵−又は発生装置を備えているか又はそれはそのような作動媒体と関連しており、そこから作動のために作動媒体Bが、空気の音速(343m/s)よりも著しく高い速度で、例えば特に少なくとも450m/sの速度で供給される。これらの作動媒体源、例えば水蒸気又は過熱水蒸気の貯蔵−又は発生装置18は、ジェットミル1の作動時に使用するためのガス又は蒸気B、しかも殊に既に前記されている水蒸気を含有しているが、この際には、水素ガス又はヘリウムガスも好ましい選択である。
【0096】
殊に作動媒体Bとしての熱水蒸気の使用の場合には、入口−又は粉砕ノズル9までの延長曲管(図示されていない)を備えているパイプ装置19(これは蒸気供給管とも称される)を有することが有利であり、即ち蒸気供給管が貯蔵−又は発生装置18としての水蒸気源に接続されていることが有利である。
【0097】
作動媒体Bとしての水蒸気の使用の場合のもう一つの有利な態様は、このジェットミル1ができるだけ小さい表面積を有しているか、又は言い換えると、このジェットミル1ができるだけ小さい表面積に関連して最適化されていることにある。正に、作動媒体Bとしての水蒸気との関連で、この系中での熱交換又は熱損失及びそれに伴うエネルギー損失を避けることが特に有利である。この目的のために、更なる選択的又は付加的な実施手段、即ちジェットミル1の構成要素も、物質沈積を避けるように設計するか又はそれに応じて最適化するために作用する。このことは、例えばパイプ装置19の及びパイプ装置19の接続のためのできるだけ薄いフランジの使用によって具現化することができる。
【0098】
更に、エネルギー損失及び他の流れに重要な障害は、ジェットミル1の構成要素が凝固を避けるように設計又は最適化されている場合に、抑制又は避けることができる。この目的のために、凝固阻止のための特別な装置(図示されてはいない)を有することもできる。更に、流路が少なくとも充分に突起不含であるか又はそれに関して最適化されている場合が有利である。言い換えると、この設計変形の単独又は任意の組み合わせによって、冷却される、従ってここで凝固が始まることがありうる原理は、できるだけ多く又は全て避けるように変えられうる。
【0099】
更に分級ロータは、半径の即ちその軸方向での減少に伴って増加する、空き高さ(lichte Hoehe)を有する場合が有利であり、この際、殊に分級ロータの貫流面積は少なくともほぼ一定である。差し当たり又は選択的に、流れ方向で断面積を拡大している微細物取出し室を備えていることができる。
【0100】
このジェットミル1における特別好ましい1態様は、分級ロータ8が、交換可能で、共回転性の沈み管20を有していることである。
【0101】
以下に、図4又は5との関連で、ジェットミル1及びその構成要素の好ましい態様の更なる詳細及び変形を説明する。
【0102】
ジェットミル1は、好ましくは、図4の略図に記載のように、組み込まれた空気分級機7を有しており、ここで、例えば、流動床ジェットミル又は圧縮床ジェットミルとして又は螺旋ジェットミルとしてのジェットミル1の構造は、有利にジェットミル1の粉砕室3の中央に配置されている動力学的空気分級機7である。粉砕ガスの流量及び分級機回転数に依存して、粉砕物の所望の微細度が影響されうる。
【0103】
図4によるジェットミル1の空気分級機7において、垂直な空気分級機7全体が分級機ハウジング21で包囲されており、このハウジングは実質的に上部ハウジング22及び下部ハウジング23から成っている。この上部ハウジング22及び下部ハウジング23は、上縁部又は下縁部にそれぞれ1個の外向きの胴周りフランジ24及び25を有している。二つの胴周りフランジ24、25は、空気分級機8の取付け−又は機能状態で上下に存在しており、適当な手段によって相互に固定されている。この固定のための好適な手段は、例えば、ネジ結合である(図示されていない)。解除可能な固定手段として、クランプ(図示されていない)又は類似物を使用することもできる。
【0104】
フランジ周囲の実際に望ましい各々の位置で、双方の胴周りフランジ24及び25はジョイント26によって相互に結合されていて、フランジ結合部をゆるめた後にハウジング上部22はハウジング下部23に対して矢印27の方向で上方に旋回でき、ハウジング上部22は下から並びにハウジング23は上からアクセス可能であるように、相互に結合されている。ハウジング下部23それ自体は、二部に構成されており、実質的にその上開放端に胴周りフランジ25を有する円筒状分級室ハウジング28及び下に向かって円錐状に先細になっている排出円錐部29を有している。この排出円錐部29及び分級室ハウジング28は、フランジ30、31で上端又は下端で相互に接しており、排出円錐部29及び分級室ハウジング28の双方のフランジ30、31は、胴周りフランジ24、25と同様に、解除可能な固定部材(図示されていない)によって相互に結合されている。このように構成されている分級機ハウジング21は、支持アーム28a中に又はそれに掛けられており、その複数ができるだけ一様な間隔でこのジェットミル1の空気分級機7の分級機−又は圧縮機ハウジング21の周りに分配されて、円筒状分級室ハウジング28を掴んでいる。
【0105】
更に、空気分級機7のハウジングビルトインの主要部は、上部カバーディスク32、それに対して軸方向で間隔を取られている下部流出側のカバーディスク33及び双方のカバーディスク32と33の外縁部の間に配置され、これらと堅固に結合していて、分級ホイール8の周りに一様に分配されている適切な輪郭を有するパドル34を有している分級ホイール8である。この空気分級機7の場合に、分級ホイール8は、上部カバーディスク32を介して駆動され、下部カバーディスク33は流出側のカバーディスクである。分級ホイール8の支持部は、適切に強制的に駆動される分級ホイール軸35を有し、これはその上端でこの分級機ハウジング21から突出していて、その下端で分級機ハウジング21内部で浮動取付で、回転不能(drehfest)に分級ホイール8を支えている。分級機ハウジング21からの分級ホイール軸35の突出は、分級機ハウジング21を、上向き円錐台形のハウジング端セクシヨン38の上端で閉鎖し、分級ホイール35を案内し、かつそのホイール通路を分級ホイール軸35の回転運動を阻害することなしに密閉する、対で作動するプレート36、37中で行われる。適切には、この上部プレート36は、フランジとして回転不能に分級ホイール軸35に取付けられていて、回転軸35aを介して下部プレート37の上に、回転可能に支持されていて、下部プレートそれ自体は、ハウジング端部38に取付けられていることができる。流出側のカバーディスク33の下側は、胴周りフランジ24と25との間の共通の面内に存在しているので、分級ホイール8は全体として、ハウジングの折畳み可能な上部22内に配置されている。円錐台形ハウジング端部38の範囲内で、このハウジング上部22は更に粉砕物供給部4の管状生成物供給口管39を有し、その長軸は、分級ホイール8の回転軸40及びその駆動−又は分級ホイール軸35に対して平行であり、この分級ホイール8の回転軸40及びその駆動−又は分級ホイール軸35からできるだけ広く離れて、ハウジング上部22に半径方向で外側に配置されている。
【0106】
図2及び3による特に好ましい1実施形では、組み込まれた動力学的空気分級機1が、既に説明されているように、分級ホイール8及び分級ホイール軸35並びに分級機ハウジングを有している。この場合に、分級ホイール8と分級機ハウジング21との間で分級機ギャップ8aが定義されていて、分級ホイール軸と分級機ハウジング21との間に軸リードスルー35bが形成されている(これに関しては図2及び3を参照すべし)。殊に、このような空気分級機7を備えているジェットミル1から出発して(この際、これに関連する実施例は、例示的なものであり、限定を意味するものではない)、組み込まれた力学的空気分級機7を有するジェットミル1を用いて、非常に微細な粒子を得る方法が実施される。この場合に慣用のジェットミルと比べた新規性は、粉砕室が、粉砕相の前に、蒸気の露点を上回る温度まで加熱される事実と並んで、低エネルギーの圧縮ガスを用いて分級機ギャップ8a及び/又は軸リードスルー35bのギャップフラッシングが行われる事実にある。この構成の特殊性は、正に、この圧縮された低エネルギーガスの使用と高エネルギー過熱水蒸気の使用との組み合わせにあり、粉砕ジェット流入ゲート、殊に粉砕ノズル又はその中に含有されている粉砕ノズルを通って、ミルにこの水蒸気が供給される。従って高エネルギー媒体と低エネルギー媒体が同時に使用される。
【0107】
一方では図4及び5による及び他方では図2及び3による実施形で、分級機ハウジング21は、分級ホイール8に対して同軸に配置されている管形流出連管20を収容しており、これは、その上端と分級ホイール8の流出側のカバーディスク33の下に気密に存在しているが、これと結合してはいない。管として構成されている流出連管20の下端には、流出室41が同軸に取り付けられており、これは同様に管形であるが、その直径は流出連管20の直径よりも著しく大きく、本発明の実施例では、流出連管20の直径の少なくとも約2倍である。従って流出連管20と流出室41との間の移行部に、明白な直径ジャンプ(Durchmessersprung)が存在する。流出連管20は、流出室41の上部カバー板42中に嵌め込まれている。流出室41は下部で、取り外し可能なデッケル43によって閉じられている。流出連管20及び流出室41からなる構造ユニットは、複数の支持アーム44中に保持されており、この支持アームは、構造ユニットの周りに星形に一様に分配されており、その内部で流出連管20の範囲内で、構造ユニットと堅固に結合されており、その外端部で分級機ハウジング21に固定されている。
【0108】
流出連管20は、円錐状リングハウジング45により包囲されており、その下部の大きい外径は流出室41の直径と少なくともほぼ同じであり、かつその上部の小さい外径は、少なくとも分級ホイール8の直径とほぼ一致している。支持アーム44は、リングハウジング45の円錐台形壁の所に終端しており、この壁と堅固に結合しており、この壁自体は、流出連管20及び流出室41からの構造ユニットの一部である。
【0109】
支持アーム44及びリングハウジング45は、フラッシング空気装置(図示されていない)の一部であり、この際、フラッシング空気は、分級機ハウジング21の内空間からの物質が分級ホイール8又は正確にはその下部カバーディスク33と流出連管20との間のギャップ中へ進入することを阻止する。このフラッシング空気をこのリングハウジング45中へ到達させ、かつそこから空けておくべきギャップ中へ到達させるために、支持アーム44は管として構成されており、その外部終端部で分散機ハウジング21の壁を通り、吸引フィルター46を経てフラッシング空気源(図示されていない)に接続している。リングハウジング45は、上方で孔板47により閉じられており、ギャップ自体は、孔板47と分級ホイール8の下部カバーディスク33との間の範囲内の軸方向で調節可能なリングディスクによって調節可能である。
【0110】
流出室41からの流出部は、外から分級機ハウジング21内に導通されて、正接配置で流出室41に接続されている微細物流出管48から形成されている。この微細物流出管48は、生成物取出し部6の構成要素である。転向円錐体(Abweiskegel)49は、流出室41への微細物流出管48の合流のクラッディング(Verkleidung)に作用する。
【0111】
円錐台形ハウジング終端部38の下端に、水平配置で、分級空気進入スパイラル(Sichtlufteintrittsspirale)50及び粗大物排出部51が取付られている。分級空気進入スパイラル50の回転方向は、分級ホイール8の回転方向に対して反対方向である。粗大物排出部51がハウジング端部38に取り外し可能に取付けられており、この際、ハウジング端部38の下端にフランジ52が、かつ粗大物排出部51の上端にフランジ53が取付られており、更に、双方のフランジ52及び53は、空気分級機7が作業準備されている場合に、公知手段によって解除可能に相互に結合されている。
【0112】
嵌め込まれるべき分散帯域が54で示されている。きれいな流れを得るため及び簡単なライニングのための内部端で加工された(固定された)フランジが55で示されている。
【0113】
最後に、なお流出連管20の内壁に、交換可能な保護管56が閉鎖部として取り付けられ、相当する交換可能な保護管57が、流出室41の内壁に取り付けられていることができる。
【0114】
記載の運転状態での空気分級機7の運転開始のために、分級空気進入スパイラル50を経て分級空気が、空気分級機7中に減圧下に、かつ目的に応じて選択される進入速度で導入される。殊にハウジング端部38の円錐台形と結びついているスパイラルな分級空気の導入の結果、分級空気はこの分級ホイール8の領域内を螺旋状で上昇する。同時に、種々の質量の固体粒子からなる「生成物」が、生成物供給口管39を経て分級機ハウジング21中に導入される。この生成物の内、粗大物、即ち大きい質量を有する粒子分は、分級空気に対して反対方向で、粗大物排出部51の範囲に達し、更なる加工のために供される。微細物、即ち小さい質量を有する粒子分は、分級空気と混合され、分級ホイール8によって半径方向で外から内側へ、流出連管20中に、流出室41中に、かつ最後に微細物流出管48を経て微細物取出し口58中に、かつそこからフィルター中に達し、この中で、流体の形の作動媒体、例えば空気と微細物とが相互に分離される。より粗大な微細物成分は、分級ホイール8から半径方向で遠心分離されて、粗大物と共に分級機ハウジング21を去るか又は分級空気と共に流出されるような粒度の微細物が得られるまで分級機ハウジング21内で循環させるために、粗大物と混合される。
【0115】
流出連管20から流出室41への突然の断面積拡大の結果、そこでは、微細物−空気−混合物の流動速度の明らかな低下が起こる。即ち混合物は、非常に低い流速で流出室41を通り、微細物流出管48を経て、微細物取出し口58中に達し、流出室41の壁で僅かに摩耗されるだけである。それ故に、保護管57は高々念のための手段にすぎない。しかしながら良好な分離技術の理由から、分級ホイール8中の高い流速がなお放出−又は流出連管20中で支配しているので、保護管56は保護管57よりも重要である。流出連管20から流出室41への移行の際の直径拡大を伴う直径ジャンプは特別重要である。
【0116】
ついでに云うと、この空気分級機7は、記載のような分級機ハウジング21の小区分化によって、及び個々の部分ハウジングに対する分級機構成要素の割り当てによって、なお良好に保守することができ、破損された構成要素は比較的低いコストで、かつ短い待ち時間で交換することができる。
【0117】
図4及び図2の略図中には、二つのカバーディスク32及び33及びこれらの間に配置されたパドル34を有するパドルリング59を有する分級機ホイール8が、なお既に公知の慣用の、平行の及び平行面状のカバーディスク32及び33を有する形で記載されているが、図5及び図3中には、有利な更なる構造の空気分級機7のもう一つの実施例の分級ホイール8が示されている。
【0118】
図5及び図3によるこの分級ホイール8は、パドル34を有するパドルリング59に加えて、上部カバ−ディスク32及びそれに対して軸方向で離された流出側の下部カバーディスク33を有しており、回転軸40の周りで及びそれに伴う空気分級機7の縦軸の周りで回転可能である。分級ホイール8の直径方向の広がりは、回転軸40に対して垂直に、即ち、回転軸40及びそれに伴う記載の縦軸が垂直であるか又は水平であるかに無関係に、空気分級機7の縦軸に対して垂直である。流出側の下部カバーディスク33は、同心円的に流出連管20を包囲している。パドル34は、双方のカバーディスク33及び32と結合している。双方のカバーディスク32及び33は、技術水準とは異なり円錐台形に構成されており、しかも有利には、流出側のカバーディスク33から上方カバーディスク32までの距離は、パドル34のリング59から内側に、即ち回転軸40に向かって大きくなり、しかも有利には連続的に、例えば直線的又は非直線的に大きくなり、より好ましくは、それを貫通する円筒ジャケットの面積は、パドル出口縁部と流出連管20との間の各々の活動範囲を得るために、少なくともほぼ一定に留まるように構成されている。公知解決策の場合には小さくなる半径の結果小さくなるこの流出速度は、この解決策では少なくともほぼ一定に留まっている。
【0119】
前記の、かつ図5及び3中で説明されている上部カバーディスク32及び下部カバーディスク33の形状の変形と並んで、これら双方のカバーディスク32又は33の一方のみが説明されているように円錐形に形成されていて、他方のカバーディスク33又は32が、図4における双方のカバーディスク32及び33の実施例と関連している場合のように平坦であることも可能である。この場合には殊に、非平行面のカバーディスクの形は、流過される円筒ジャケットの面積が、パドル出口縁部と流出連管20との間の各々の活動範囲に対して少なくともほぼ一定に留まるようであることができる。
【0120】
粉砕された生成物が、
−150〜2000nm、特に200〜1500nm、特に好ましくは250〜1200nm、全く特に好ましくは300〜900nm、特別好ましくは350〜600nmのd50−値;
−500〜7000nm、特に700〜6500nm、特に好ましくは800〜6000nm、全く特に好ましくは900〜6000nm、特別好ましくは1000〜5000nmのd90−値
を有するように、粉砕−及び分級パラメータを選択することが有利である。
【0121】
粉砕ノズルの直径は2〜11mm、ノズルタイプはLaval、ノズル数は3〜5、粉砕内圧は0.8〜1.5バール(絶対)、粉砕媒体の噴入圧は12〜300バール(絶対)、粉砕媒体の流入温度は190〜600℃、粉砕媒体のミル出口温度は105〜250℃、分級機回転数は100〜6000min-1、流出連管直径(沈み管直径)は100〜500mmであることが特に好ましい。
【0122】
全く特に好ましい1方法では、粉砕工程の間に、多価カチオン、例えばAl3+の溶液、特別好ましくは2価のカチオン、全く特に好ましくは、Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+及びZn2+からなる群からの1種のカチオンの溶液が添加される。この添加物の添加は、2成分ノズルを介して行われる。
【0123】
記載の沈降珪酸は、液体系、特に非極性及び中程度極性の系、特に好ましくはUPE−処方物に添加される際に、一般にレオロジー曲線の勾配を変えるチキソトロープ剤として、特に硬化された組成物の特性を不所望に劣化することなしに、機能する。
【0124】
本発明による沈降珪酸を含有している特に好ましい液体系は、特に不飽和のポリエステル、ゲルコート、ラミネート樹脂、エポキシド樹脂、PVC−プラスチゾル、ポリスルファイド、アクリル樹脂、シリコーン、塗料及び被覆物、インキ、接着剤、シーリング組成物、植物保護系、染料濃縮物、化粧品、塗り歯磨き、ケーブルゲル及び可塑剤である。
【0125】
ここで、本発明による液体系中の沈降珪酸の量は特別に限定されず、所望の結果に応じて変えることができる。限定するものではないが、典型的な量は、液体組成物の全質量に対して0.1〜15質量%、有利には0.5〜10質量%、特に好ましくは0.5〜2.5質量%であり、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14及び15%を含む全ての値並びにその間にある下位値も包含される。
【0126】
本発明の範囲内で使用される沈降珪酸生成物には、コントロールされた反応条件下で酸性化剤、例えば硫酸を用いるアルカリ金属珪酸塩、例えば珪酸ナトリウムの酸性化によって製造される合成二酸化珪素物質がこれに属する。沈降珪酸は、工業的に周知であり、高温で水素−酸素−火炎中での四塩化珪素蒸気の加水分解によって製造される熱分解法珪酸とは異なる。熱分解法珪酸は、Cab−o−Sil(R)及びAerosil(R)等の商品名で市販されている。
【0127】
前記の沈降珪酸と並んで、本発明による液体系は、場合によっては少なくとも1種の無機及び/又は有機の顔料を含有することができる。代表的な顔料は、開示の液体組成物に、色(白色−又は黒色彩色を含む)及び透明性を与え、通常は、相容性の担体中の例えば分散液の質量に対して約15〜約40質量%の乾燥顔料を有する乾燥顔料のペースト又は分散液の形で得られる。この顔料分散液は、湿潤剤、分散剤及び抑制剤を副次的量で含有することもできる。好適な担体樹脂は、特に不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ウレタンジアクリレート、アクリルシリコン又は他の当業者に慣用されている担体である。顔料分散液は、例えば顔料及び他の成分を担体樹脂に添加し、引き続き粉砕装置中で粉砕することによって製造することができる。代表的な顔料は、特に処理された又は処理されていない有機又は無機の顔料及びそれらの混合物、例えば二酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄黒、フタロブルー、フタログリーン、キナクリドンマゼンタ、LFオレンジ、アリリドレッド(Arylidrot)、キナクリドンレッド、ベンガラ(Rotoxid)、キナクリドンバイオレット、LFプライムローズイエロー、イエローオキシド(Gelboxid)及び当業者に慣用されている他の顔料である。好適な顔料は、Ciba Specialty Chemicals, Sun Chemical, Clariant und Cabot Corp.を包含する種々の提供者から市販されている。これらの顔料は、所望の厚さの半透明な硬化された被覆を生じるために充分な量で、例えば液体組成物に対して約1〜約30質量%、約5〜約25質量%又は約5〜約20質量%の顔料分散液質量で使用することが有利である。
【0128】
更に、この液体組成物は場合により少なくとも1種の他の増量充填剤(streckenden Fuellstoff)、例えば粘土、石灰石粉末、雲母、タルク、アルミニウム3水和物(Aluminiumtrihydrat)、硫酸バリウム、標準沈降珪酸、熱分解法珪酸及び類似物を含有することができる。増量充填剤は、本発明によるゲルコートのチキソトロピー化のために寄与することもできる。前記のような物理化学的特性を有する沈降珪酸を含有している本発明による液体組成物は、付加的な増量充填剤なしで、その導電性の劣化なしに製造できることを強調すべきである場合にも、所望によってはこのような付加的な充填剤を添加することができる。このような充填剤の量は、限定されるものではないが、通常は、ゲルコート組成物に対して約5〜約40質量%の量で添加することができる。
【0129】
本発明による液体組成物が船舶用ゲルコート組成物である場合には、これは、水により攻撃されうる(例えば水−接近及び水−影響されやすい)増量充填剤不含であり、硬化されたこの被覆が水中の長時間浸漬の後に乳白色にならないことが有利である。この場合の典型的な増量充填剤は、特に切断された又は粉砕されたガラス繊維、タルク、二酸化珪素、二酸化チタン、ケイ灰石、雲母、酸化アルミニウム3水和物、粘土、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム及び硫酸バリウムである。水で攻撃されうる増量充填剤の少量はおそらく許容可能であるが、ゲルコート組成物中では、高々約2質量%及び特に好ましくは、高々0.8、0.5、0.3及び0.1質量%を下回る量を含む高々約1質量%の水で攻撃されうる増量充填剤を使用するのが有利である。
【0130】
この開示された液体組成物中で、種々の不飽和ポリエステル樹脂を使用することができる。いくつかの代表的な不飽和ポリエステル樹脂は、US−特許4742121、5567767、5571863、5688867、5777053、5874503及び6063864明細書中及び公開PCT−出願WO94107674A1、WO00123495A1及びWO031101918A2中に記載されている。ポリエステル樹脂は、1種以上のカルボン酸(例えば、1−、2−又は多官能性の不飽和又は飽和カルボン酸)又はそれらの誘導体(例えば酸無水物、C−アルキルエステル等)と1種以上のアルコール(1官能性、2官能性及び多官能性のアルコールを含む)との縮合によって製造することができる。カルボン酸又はカルボン酸誘導体は、例えば不飽和カルボン酸又はそれらの誘導体と飽和カルボン酸又はそれらの誘導体とからの混合物であることができる。不飽和カルボン酸又はそれらの誘導体は、例えば炭素原子約3〜約12個、炭素原子約3〜約8個又は炭素原子約4〜約6個を有することができる。代表的な不飽和カルボン酸又はその誘導体は、特にマレイン酸、フマル酸、クロルマレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、メチレングルタール酸、メサコン酸、アクリル酸、メタクリル酸及びそれらのエステル又は無水物である。代表的な不飽和カルボン酸及びそれらの誘導体は、特にマレイン酸、フマル酸、フマル酸エステル及びそれらの無水物である。不飽和カルボン酸又はその誘導体は、例えば不飽和ポリエステル樹脂の製造のために使用される酸又は酸誘導体に対して約20〜約90モル%、約35〜約75モル%又は約50〜約65モル%の量で存在することができる。飽和カルボン酸及びその誘導体は、例えば炭素原子約8〜約18個、炭素原子約8〜約15個又は炭素原子約8〜約12個を有することができる。代表的な飽和カルボン酸及びその誘導体は、芳香族、脂肪族又はそれらの組み合わせであることができ;これには次のものが属する:コハク酸、グルタール酸、d−メチルグルタール酸、アジピン酸、セバシン酸、ピメリン酸、無水フタル酸、o−フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ジヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸又は−無水物、テトラクロロフタル酸、クロレンド酸又は−無水物、ドデカンジカルボン酸、ナディック−無水物、シス−5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸又は−無水物、ジメチル−2,6−ナフテンジカルボキシレート、ジメチル−2,6−ナフテンジカルボン酸、ナフテンジカルボン酸又は−無水物及び1,4−シクロヘキサンジカルボン酸。他の代表的カルボン酸は、特にエチルヘキサン酸、プロピオン酸、トリメリト酸、安息香酸、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸、1,2,4,5−ベンゼンテトラカルボン酸及びそれらの無水物である。代表的な芳香族飽和カルボン酸は、特にo−フタル酸、イソフタル酸及びそれらの誘導体である。代表的な脂肪族飽和カルボン酸は、特に1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸及びそれらの誘導体である。不飽和カルボン酸又はそれらの誘導体は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂の製造のために使用される酸又は酸誘導体に対して約10〜約80モル%、約25〜65モル%又は約35〜約50モル%の量で存在することができる。更に芳香族カルボン酸は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂の製造のために使用される飽和の酸又は酸誘導体に対して約0〜100%、0〜約50%又は0〜約25%の量で存在することができ、脂肪族カルボン酸は、例えば不飽和ポリエステル樹脂の製造のために使用される飽和の酸又は酸誘導体に対して0〜100%、約50〜100%又は約75〜100%の量で存在することができる。
【0131】
不飽和ポリエステル樹脂の製造時に使用するための代表的なアルコールは、特にアルカンジオール及びオキサアルカンジオール、例えばエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、プロパン−1,3−ジオール、1,3−ブチレングリコール、ブテン−1,4−ジオール、ヘキサン−1,6−ジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、2,2−ビス−(p−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、5−ノルボルネン−2,2−ジメチロール、2,3−ノルボルネンジオール、シクロヘキサンジメタノール及び類似物である。ネオ構造を有するアルコール、例えば1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチルヘプタンジオール、2,2−ジメチルオクタンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタエリスリット、ジペンタエリスリット、トリペンタエリスレット、トリメチロールプロパン、ジ−トリメチロールプロパン、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロピル−3−ヒドロキシ−2,2−ジメチルプロパネート及び類似物が有利でありうる。不飽和ポリエステル樹脂の製造のために、1官能性アルコールを使用することもできる。代表的な1官能性アルコールは、特にベンジルアルコール、シクロヘキサノール、2−エチルへキシルアルコール、2−シクロヘキシルエタノール,2,2−ジメチル−1−プロパノール及びラウリルアルコールである。1官能性アルコールが使用される場合のその量は、例えば不飽和ポリエステル樹脂の製造のために使用されるアルコールに対して約10モル%を下回る又は約5モル%を下回る量であることができる。
【0132】
不飽和ポリエステル樹脂は、当業者に慣用であるエステル化技術によって、例えば当業者にとって同様に慣用である触媒(例えばエステル化−又はエステル交換触媒)の使用によって製造されうる。このエステル化法は、通例、ポリエステルが所望の分子量に相当する酸価に達するまで実施される。例えば、最終酸価は約7〜約30であり、数平均分子量(Mn)は約800〜約3600であり、重量平均分子量(Mw)は約1300〜約11000であることができる。この酸価は、当業者に慣用されているように、反応温度の上昇、長時間にわたる反応の実施又は酸中和剤の添加によって低下させることができる。
【0133】
不飽和ポリエステル樹脂は、前記のUS−特許出願整理番号No.10/521225中に記載されているように、約200〜約4000の重量平均分子量を有するオリゴエステルとジイソシアネート及びヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとの反応によって、ビニル末端基を有するウレタンアクリレートを生じさせることによって製造することもできる。このウレタンアクリレート樹脂は、それ自体として又は他の不飽和ポリエステル樹脂、例えば脂肪族又は芳香族の不飽和ポリエステル樹脂と混合して使用することができる。
【0134】
UPE−組成物中で、不飽和ポリエステル樹脂は、例えばUPE−組成物の約25〜約94質量%、約30〜約89質量%又は約40〜約79質量%であることができるが、これらの値に限定されるものではない。
【0135】
前記の成分と並んで、本発明による液体組成物は、以下に記載の付加的成分を含有することができる。
【0136】
反応性希釈剤を使用することができる。代表的な例は次のものである:ビニルベンゼン(スチレンモノマー)、メチルメタクリレート(MMA)及びHAPS−リスト(Hazardous Air Pollutants)に挙げられていない反応性希釈剤、例えば置換されたスチレン(例えばビニルトルエン、パラ−t−ブチルスチレン、パラ−メチルスチレン又はジビニルベンゼン);不飽和1官能性酸(例えばアクリル酸及びメタクリル酸)と炭素原子数1〜約18を有するアルコール又はポリオールとの1−、2−及び多官能性エステル及び不飽和1官能性アルコールと炭素原子数1〜約18を有するカルボン酸又はその誘導体との1−、2−及び多官能性のエステルであることができる。他の好適な反応性希釈剤は、例えばアクリレート、メタクリレート、フタレート、例えばジアリルフタレート;トリアリルシアヌレート;ビニルエーテル及び類似物である。代表的なアクリレート及びメタクリレートは、特にブタンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、エチレンジメタクリレート(EGDMA)、ポリエチレングリコールジメタクリレート(PEGDMA)、ポリプロピレングリコールジメタクリレート(PPGDMA)、トリメチロールプロパントリメタクリレート(TMPTMA)、テトラメチロールプロパントリメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレート、イソデシルメタクリレート、1,3−ブチレングリコールジメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート(2−HEMA)、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート(HDODMA)、トリエチレングリコールジメタクリレート(TEGDMA)、アセトアセトキシエチルメタクリレート(AAEM)及びそのアクリレート−対応品(Gegenstuecke)である。反応性希釈剤の混合物を使用することもできる。好ましい反応性希釈剤は、特にスチレン、メチルメタクリレート、ビニルトルエン、パラ−t−ブチルスチレン、パラ−メチルスチレン、EGDMA、2−HEMA及びそれらの混合物である。反応性希釈剤は、例えば組成物の約5〜約50質量%、約10〜約45質量%又は約20〜約35質量%であることができる。
【0137】
更なる成分として、1種以上の促進剤が存在することができる。UPE−組成物中で使用するための代表的な促進剤は、開始剤又は触媒の分解を助け、比較的低い温度、例えば約0〜約30℃の温度でのゲルコート組成物の硬化を容易にするか又は促進する、電子供与体である。代表的な促進剤は、特に金属化合物(例えば有機酸のコバルト−、マンガン−、カリウム−、鉄−、バナジウム−、銅−及びアルミニウム塩);アミン(例えばジメチルアニリン、ジエチルアニリン、フェニルジエタノールアミン、ジメチル−パラ−トルイジン及び2−アミノピリジン);ルイス酸(例えば弗化ホウ素2水和物及び塩化鉄(III));塩基(例えばテトラメチルアンモニウムヒドロキシド);第4級アンモニウム塩(例えばトリメチルベンジルアンモニウムクロリド及びテトラキスメチロールホスホニウムクロリド);硫黄化合物(例えばドデシルメルカプタン及び2−メルカプトエタノール);ジメチルアセトアセタミド、エチルアセトアセテート、メチルアセトアセテート及びこれらの混合物である。従って、例えば低い温度でのペルオキシド触媒の分解を容易にし、開示のゲルコート組成物の硬化のために、有機酸のコバルト塩を使用することができる。好ましい促進剤は、特にオクタン酸コバルト、オクタン酸カリウム、ジメチルアセトアセタミド、エチルアセトアセテート、メチルアセトアセテート及びこれらの混合物である。これら促進剤は、通常、UPE−組成物に対して約0.05〜約3質量%又は約0.05〜約2質量%の量で使用される。
【0138】
更なる成分として1種以上の阻害剤が存在することができる。阻害剤は、硬化されていないゲルコート組成物の貯蔵安定性の延長又は保持の際に有益であり;これには、ラジカル阻害剤又は−掃去剤、例えばキノン(例えばヒドロキノン(HQ)、トルヒドロキノン(THQ)、モノ−t−ブチルヒドロキノン(MTBHQ)、ジ−t−ブチルヒドロキノン(DTBHQ)、ナフタキノン(NQ)及びモノメチルエーテルヒドロキノン(MEHQ)、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、t−ブチルカテコール(TBC)及び類似物が属する。阻害剤の量は、例えば組成物に対して約0.01〜約0.5質量%、約0.01〜約0.3質量%又は約0.01〜0.1質量%であることができる。
【0139】
液体組成物は、減圧剤、界面活性剤(Oberflaechenspannungsmittel)、脱気剤、開始剤及び触媒を含む、当業者に慣用されている他の助剤を含有することもできる。減圧剤は、易揮発性有機物質の放出を減少させることができ;これには、特に前記のUS−PS5874503に記載の物質が属する。減圧剤が使用される場合のその量は、例えば組成物に対して約2質量%まで、約1.5質量%まで又は0.1〜約1質量%であることができる。
【0140】
硬化される液体系の表面での表面張力を低めるために界面活性剤を添加することができ;これには次のものが属する:シリコン類、例えばジメチルシリコン、ジメチルシランジオールの液状縮合生成物、メチルヒドロゲンポリシロキサン、メチルヒドロゲンシランジオールの液状縮合生成物、ジメチルシリコン、アミノプロピルトリエトキシシラン及びメチルヒドロゲンポリシロキサン及びフルオロ炭化水素−界面活性剤、例えば弗素化されたカリウムアルキルカルボキシレート、弗素化された第4級アルキルアンモニウムアイオダイド、アンモニウムペルフルオロアルキルカルボキシレート、弗素化されたアルキルポリオキシエチレンエタノール、弗素化されたアルキルアルコキシレート、弗素化されたアルキルエステル及びアンモニウムペルフルオロアルキルスルホネート。市場で得られる代表的な界面活性剤は、特にシリコン界面活性剤BYK−306TM(BYK-Chemie USA, Inc.からの)、シリコン界面活性剤DCIOO及びDC200(Dow Corning Co.からの)、添加剤のMODAFO−系(Solutia, Incからの)及びシリコン界面活性剤SF−69及びSF−99(GE Silicones Co.からの)である。界面活性剤が使用される場合のその量は、例えば、組成物に対して約1質量%まで又は約0.01〜約0.5質量%であることができる。
【0141】
更なる成分として、1種以上の脱気剤が存在することができる。脱気剤は、空気封入及びそれによる脆弱性及び多孔性を生じさせることなしに、液体組成物の硬化を支持することができる。典型的な脱気剤は、特にシリコン−消泡剤を包含する、シリコン−又は非シリコン−物質、アクリルポリマー、疎水性固体及び鉱油ベースのパラフィンワックスである。市場で得られる脱気剤には、消泡剤BYK−066、BYK−077、BYK−500、BYK−501、BYK−515及びBYK−555(BYK-Chemie USA, Inc.からの)がこれに属する。脱気剤が用いられる場合のその量は、例えばゲルコート組成物に対して約1.5質量%まで、約1質量%まで又は約0.1〜約0.5質量%であることができる。脱気剤を添加できる場合でも、本発明による沈降珪酸は改良された脱気特性を有し、即ち脱気添加物の量を著しく減少させることができることを強調する。
【0142】
開始剤又は触媒は、型表面に適用する時点に液体組成物に添加することができるか又は最終使用者に提供される形の組成物中に含有されていてよく、適用過程の間に活性化されうる潜在的な開始剤又は触媒であることができる。代表的な開始剤又は触媒は、特にラジカル形成性触媒、例えばペルオキシド触媒(例えばベンゾイルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシド、クモールヒドロペルオキシド及び類似物)、アゾアルカン触媒及び市場で得られる開始剤又は触媒、例えば触媒LuperoxTMDDM9及びDHD9(Arkemaからの)、触媒HIGH POINTTM90(Chemturaからの)及び触媒CADOXTML50a(Akzo Nobelからの)である。代表的な放射線活性化又は熱活性化される開始剤又は触媒は、特に、開始剤IRGACURETM819(Ciba Specialty Chemicalsからの)及びクモールヒドロペルオキシドである。開始剤又は触媒が使用される場合のその量は、例えば不飽和ポリエステル樹脂の質量に対して約0.5〜約3質量%、約1〜約2.5質量%又は約1.2〜約2質量%であることができる。
【0143】
本発明による液体組成物は、少なくとも1種の本発明による沈降珪酸と少なくとも1種のポリマー化合物とを一緒にすることにより製造することができる。
【0144】
本発明の好ましい1実施形では、例えば、不飽和ポリエステル樹脂と好適な沈降珪酸及びその他の成分とを任意の適切な順序で混合することによって、液体組成物を製造することができる。
【0145】
好ましい粘度(例えば約2000〜10000センチポイズ、約3000〜8000センチポイズ又は約3500〜約5000センチポイズ、Brookfield Engineering LaboratoriesからのBROOKFIELD−粘度計及びSpindel Nr.4を用い、25℃で測定)を有する混合物を得るために、いくつかの又は全ての反応性希釈剤を、混合の最後に添加することができる。所望のゲル化−及び硬化時間を有するゲルコート組成物を得るために、促進剤量を調節するか又は阻害剤を添加するか又は調節することができる。
【0146】
更に本発明は、本発明による液体で被覆されている製品/物品を提供する。この被覆は、部分的又は完全であることができる。殊に、環境に曝される最外層中に本発明によるUPE−被覆を有している物品が好ましい。
【0147】
この被覆されるべき製品/物品には、プラスチック又は他の加工材料からの成形体がこれに属する。殊に、通常はネガレリーフ中の物品に一致する表面を有している型の表面上に液体組成物を広げることにより被覆され、場合により繊維強化された成形体が製造されうる。その硬化の後にこの液体組成物は、成形体の最外層になり、環境に曝されうる。この液体組成物は、任意の1連の技法(例えば刷毛塗り、手載せ又はスプレー)によって、かつ通例は、例えば約0.8mmまでの厚さの未乾燥層の比較的厚い層の形で、型表面上に分配される。
【0148】
この液体組成物を、1以上の層で型表面上に適用することができ、前記の開放又は閉鎖された型を用いる成形法を含む、当業者に公知の技術の使用下に、所望の場合には層状で、少なくとも部分的に硬化させることができる。この被覆組成物層は、それぞれ例えば約0.05〜約0.8mmの未乾燥厚さを有することができる。
【0149】
液体組成物の後に、当業者に慣用されている技術の使用下に、種々の強化性のプラスチック担持材を形成させることができる。代表的な強化性プラスチック担持材は、特に繊維強化されたプラスチック(これは、例えばガラス繊維布又はガラス繊維ロービングの使用下に製造される)、炭素繊維複合材料、強化された又は強化されていない表面成形コンパウンド及び他の強化された又は強化されていないプラスチック、例えば強化されたポリエステル又は強化されたエポキシド樹脂である。硬化の前のこの強化性プラスチック担持材の全体の厚さは、例えば約5mm〜約125mmであることができる。
【0150】
所望の場合には、被覆組成物と強化性プラスチック担持材との間に1つ以上の中間層、例えばバリア被覆(Barrierueberzug)、カバー被覆(Deckueberzug)又は印刷ブロッカー(Druckblocker)を適用することができる。好適な中間層材料は当業者に慣用されており;これには、ビニルエステル、ポリエステル又はエポキシド樹脂が属している。このような中間層の未乾燥厚さは当業者には周知であり、例えば約0.1〜約3mmであることができる。
【0151】
本発明による液体組成物で被覆されている製品/物品の典型的な例は、ボートの部材、送風機、スイミングプール、浴槽及びシャワー、衛生陶器、タンク、ハウジング、腐食防止用途、例えば管、タンク、ダクト、煙突、建築プレート、船舶、例えば沿岸警備船舶、電気部品、飛行機−及び電子工学構造要素及び光、水、溶剤又は高温に曝される他の部材、自動車−及び屋外適用部材及び類似物である。水に曝される製品/物品が特別好ましい。非常に長時間、例えば1週間にわたり間断なく水に曝される製品/物品が全く特別好ましい。
【0152】
本発明の一般的記載に続き、更なる理解を高めるために具体的な例を参考として記載するが、これらは単に説明の目的のために提示されているものであり、他に記載のない限り、決して本発明を限定するものではない。
【0153】

本発明によるゲルコート中で使用された沈降珪酸の反応条件及び/又は物理的/化学的データを次の方法を用いて測定した:
BET−表面積の測定
DIN ISO 9277に従って、BET−表面積を測定した。BET−法による珪酸及び珪酸塩の比N2−表面積の測定のために、この方法を使用した。ここに記載の方法を用いて、良好に定義された分圧での窒素の極低温吸収による測定値を測定した。分析を多点測定として行い、0.05〜0.2の分圧範囲(p/p0)で、合計5点の測定の場合の測定値は、線状挙動を示した。
【0154】
乾燥減量(乾燥時の減量、LOD)の測定
DIN ISO 787−2に従い、珪酸及び珪酸塩の乾燥減量を測定した。
【0155】
栓の取り外された秤量びんを、炉内で少なくとも1時間105℃に加熱した。デシケータ中での冷却及び栓の差し込みの後に、精密秤上で(少なくとも)0.01gまで正確に秤量した。試料の10±1gを、秤量びんの底部上に均一層に広げた。次いで、栓を再び差し込み、充填された秤量びんを0.01gまで正確に秤量した(msp)。この秤量びんを注意深く開き、取り外された栓と共に炉内で2時間、105±2℃に加熱した。その後、この秤量びんをゆっくり栓をして、デシケータ中で放置冷却させた。この秤量びんを0.01gまで正確に秤量した(mLOD)。試験結果を小数点まで記載し;0.1%より小さい値を、<0.1として記載した。
【0156】
【数1】

【0157】
sp = 出発試料の質量[g]
LOD = 乾燥減量後の残分の質量[g]。
【0158】
強熱減量(強熱時の減量、LOI)の測定
出発珪酸試料物質1gを正確に風袋測定された白金るつぼ中に秤取し(msp)、1000℃に2時間加熱した。デシケータ中でP25の存在下に冷却の後に、るつぼを再び秤量した。強熱減量後の質量(mLOI)を計算した。
【0159】
強熱減量(LOI)は、次式によって得られた:
【数2】

【0160】
sp = 出発試料の質量[g]
LOI = 強熱減量後の試料質量[g]。
【0161】
改変タップ密度(modifizierte Stampfdichte)の測定
DIN EN ISO 787−11に従う慣用のタップ密度測定の場合に、この測定結果は、例えば荷下ろしの過程で既にこの珪酸が既に前圧縮される事実によって誤ることがありうる。このことを避けるために、本発明による珪酸では「改変タップ密度」を測定した。
【0162】
濾過筒(例えば、Typ 598、Schleicher+Schuell)を備えている磁製濾過器(公称寸法110、直径=12cm、高さ=5.5cm)に、上縁の下約1cmの所まで、珪酸を弛く充填し、弾性シート(Parafilm(R))で被った。弾性シートの形状及び寸法を、これが、磁製濾過器の縁部をできるだけ完全に密閉するように選択すべきであった。濾過器を吸引びん上に載せ、その後、−0.7バールの真空を5分間適用した。この際に、珪酸は吸引されたシートによって一様に圧縮された。その後、注意深く空気を吹き込み、生じた珪酸プレートを、転倒(Stuerzen)によって濾過ユニットから除去して、磁器皿中にとった。
【0163】
軽く前粉砕された物質を、内部捕集皿を有する遠心粉砕機(ZM 1,Retsch、0.5mm篩インサート、速度段階1、サイクロンなし、内部ロートインサートなし)によって一様に(出発珪酸をゆっくり−スパーテルで−粉砕供給部中に加え、内部生成物−捕集皿は完全には満杯されるべきではない)(珪酸/空気−エーロゾルの意味で)再分散させた。この場合に、ミルの電力消費は3アンペアの値を超えるべきではない。この処理過程は、古典的な粉砕と云うよりは、(例えば空気ジェット粉砕される珪酸の)珪酸構造の定義の緩解(Auflockern)である。それというのも、ここでのエネルギー入力は、ジェット粉砕の場合のそれよりも著しく低かったからである。
【0164】
こうして得られた物質の5gを、タップ容量計(EngelsmannのSTAV 2003)の250ml−メスシリンダー中に0.1gまで正確に秤取する。DIN ISO 787−11に従って、1250回タッピングの後に、得られた珪酸の量をml単位スケールで読む。
【0165】
強熱減量及びSiO2−含有率の測定
珪酸出発試料物質1gを、正確に風袋測定された白金るつぼ中に秤取し(msp)、1000℃に2時間加熱した。デシケータ中で、P25の存在下に冷却の後に、改めてこのるつぼの質量測定をした。強熱減量(mGV)を計算した。
【0166】
強熱残分を脱イオン水で湿らせ、HClO4(70%p.a.)2ml及びHF(40%p.a.)25mlを加えた。試料を、強い煙発生が観察されるまでゆっくり加熱した。更にHF2mlを添加した後に、試料を改めて蒸発濃縮させた。残分を1000℃に1時間加熱した。デシケータ中でP25の存在下に冷却の後に、残分の質量測定を行った(mHF)。
【0167】
SiO2−含有率を、次式に従って得た:
【数3】

【0168】
sp = 当初試料の質量[g]
GV = 強熱減量後の試料の質量[g]
HF = HFでの処理後の試料の質量[g]。
【0169】
Na2O−含有率の測定
フレーム原子吸光分光分析計を用いて、Na2O−含有率を測定した。
【0170】
出発試料の3.0gを、白金ビーカー中に正確に秤取した。この試料を脱イオン水で湿らせ、硫酸(1:1)5ml及び弗化水素酸25mlを加えた。強い煙発生が観察されるまで試料をゆっくり加熱した。暗色残分の形の残留有機物質が観察されたら、この試料をH22で後処理した。次いで、残分を脱イオン水で希釈し、溶解させた。この溶液を、目盛付き試験管中に50mlまで充填した。
【0171】
この溶液の0.2mlを第2の管中に移し、CsCl−溶液(w(Cs=10%)2.5mlを加え、50mlまで脱イオン水を充填した。
【0172】
校正のために、0.1mg/l、0.2mg/l及び0.3mg/lのNa−含分を有する溶液及び空溶液を製造した。
【0173】
全ての溶液を、フレーム原子吸光分光分析法を用い、589nmの波長で測定した。
【0174】
この測定結果は、測定溶液中のNa−含有率であった。Na2O−含有率は、次式に従って得られた:
【数4】

【0175】
Na = 測定溶液中で測定されたNa−含分[mg/l]
sp = 容積[l]=0.05
F = 希釈係数=250
W = 秤取された試料[g]
LOI = 強熱減量[%]
1.348 = 化学量論ファクター(Na−>Na2O)。
【0176】
導電率の測定
DIN EN ISO 787−14に従い、水性珪酸懸濁液又は抽出液の電気抵抗率の測定法を使用した。
【0177】
適切な量の試料及び蒸留水を用いて、5%(m/m)の含有率を有する懸濁液を製造した。次いで、この懸濁液の温度を、サーモスタットで21℃に調節し、導電率測定器(導電率測定器 Metrohm 660又はLF 530,WTW)及び導電性セル(Metrohm,Modell 6.0908.110)を用いて、導電率を測定した。
【0178】
検体の15g及び脱イオン水285gを、精密秤を用いて風袋測定されたビーカー中に秤取した。ビーカー中の時計皿で被われたこの懸濁液を、撹拌棒を有する磁気撹拌機を用いて、室温で5分間(±10秒)充分に撹拌した。この懸濁液の約40mlを、50ml−ビーカー中に移し、サーモスタットで21±0.5℃に調節した。21℃の参照温度を、導電率測定器の調整のためにも使用した。
【0179】
懸濁液の更なる40mlを第2の50mlビーカー中に入れ、導電性セルをこの懸濁液中に繰り返し浸漬することによって予め洗浄した。次いで、導電性セルを21±0.5℃に調節された測定懸濁液中に沈めた。導電性測定装置で読み取られる測定値は、21℃での懸濁液の導電性に一致する。
【0180】
この測定結果は、21℃の温度に関する5%懸濁液(m/m)の導電率(μS/cm)であった。導電率>=200μS/cmの場合には、この結果を、10μS/cmでまるめた。導電率が<200μS/cmの場合には、これを1μS/cmでまるめた。
【0181】
シラノール基密度の測定
差し当たり、珪酸試料の水分を「乾燥減量の測定」に従って測定した。その後、試料の2〜4g(正確に1mgまで)を接続された圧力測定器を有する圧密ガラス装置(滴下ロート付きガラスコルベン)中に移した。ここで、これを真空下(<1hPa)に、120℃で1時間乾燥させた。次いで室温で、滴下ロートから、脱ガスされたジグライム中のLiAlH4の2%溶液の約40mlを滴加した。場合により、更なる圧力減少が観察されなくなるまで更なる溶液を滴加した。LiAlH4と珪酸のシラノール基との反応時に生じる水素による圧力増加を、圧力測定(測定前に行われた装置の校正による既知の量で)によって、≦1hPamまで正確に測定した。この圧力増加から、一般的なガス平衡を用いる計算により、珪酸のシラノール基濃度を逆算することができたが、この際に、珪酸の水分を考慮すべきであった。この場合に、溶剤の蒸気圧の影響も相応して修正するべきである。シラノール基密度は、次のように計算された:
【数5】

【0182】
シアーズ数の測定
pH6〜pH9の範囲内での水酸化カリウム溶液を用いる珪酸の滴定によって、遊離シラノール基の数の尺度としての変性シェアーズ数(以後、シェアーズ数V2)を測定することができる。この測定法は、次の化学反応に基づいている、ここで、
≡SiOHは、珪酸のシラノール基を意味している:
≡SiOH + NaCl → ≡SiONa + HCl
HCl + KOH → KCl + H2O 。
【0183】
方法
5±1%水分を含有する粉末形、球形又は顆粒形の珪酸の10.00gを、IKA−ユニバーサルミルM20(550W;20000U/min)中で60秒間粉砕した。場合によっては、水分含有率を乾燥機中で105℃での乾燥により又は一様な湿潤化によって調整し、粉砕過程を繰り返すべきであった。このように処理された珪酸の2.50gを室温で、250ml−滴定容器中に秤取し、メタノール(p.A)60.0mlを加えた。試料が完全に湿潤化された後に、脱イオン水40.0mlを加え、その後、Ultra Turrax T 25(撹拌軸 KV−18G、直径18mm)を用いて、18000U/minの回転数で30秒間分散させた。脱イオン水100mlを用いて、容器縁部及び攪拌機に付着している試料粒子をフラッシングして懸濁液中に入れ、その後、この混合物を、恒温保持された水浴中で25℃に調節した。
【0184】
pH−測定器(Knick,Typ:熱センサー付き766 pH−Meter Calimatic)及びpH−電極(Schott,Einstabmesskette N7680)を、緩衝液(pH 7.00及び9.00)の使用下に室温で校正した。このpH−測定器を用いて、先ず25℃で懸濁液の当初pH−値を測定し、その後、結果に応じて水酸化カリウム−溶液(0.1モル/l)又は塩酸溶液(0.1モル/l)を用いてpH−値を6.00に調節した。次の周辺条件を用いる動的滴定法を選択した:増加性滴定量Vmin=0.05ml〜Vmax=1.0ml;量添加の間の待機時間Tmin=2.0秒〜Tmax=20.0秒。pH6.00までのKOH−又はHCl−溶液の消費量(ml)はV1’に相当した。その後、塩化ナトリウム溶液(NaClp.A 250.00gに脱イオン水を1リットルまで充填)20.0mlを加えた。次いで、KOH0.1モル/lを用いて、9.00のpH−値になるまで滴定した。pH9.00までのKOH−溶液のml消費量は、V2’に相当した。
【0185】
引き続き、量V1’又はV2’を、先ず1gの理論的な秤量分に対して標準化し、5を掛けると、V1及びシェアーズ−数V2が単位ml/(5g)で得られた。
【0186】
IR−測定
IR−分光法を用いて、種々異なる種類のSiOH−基(単離され、架橋された、+H2O)を測定することができた。種々のシラノール基の強度(Intensitest)を測定するために、粉末層としての珪酸を計量する。種々のシラノール基の吸光度値を、1870cm-1におけるSiO−結合−振動帯の吸収値で割った(標準化した)。
【0187】
IR−分光法測定を、BrukerからのFR−IR−分光器IFS 85を用いて行なう。この測定のために、K.Korth,KielからのNaCl−単結晶ディスク(円d=25mm、h=5mm)、テフロン製0.5mm−スペーサー及びディスクの取付台を使用する。このスペーサーを、清浄な研磨されたNaCl−単結晶−ディスク上に置いた。試料物質を、スペーサーの間でスパッタリング(aufgestaubt)し、更に清浄な研磨されたNaCl−単結晶ディスクで被った、この際に空気泡が封入されてはならない。粉末層を有するこの2枚のNaCl−単結晶ディスクを、試料取付台にクランプ固定させた。この試料取付台をIR−照射線路中に入れ、試料室を閉じた。測定の前に試料室を、水蒸気及び二酸化炭素を除いた空気でフラッシングした。調整モードで、"Align"を実施し、測定を開始した。
【0188】
測定を、次のパラメータを用いて実施した。
【0189】
分解能(Aufloesung): 2cm-1
スキャナ速度: 6;10.51Hz
測定幅: 4500cm-1〜100cm-1
アポダイゼーシヨン関数: 三角形
スキャンの数: 128。
【0190】
スペクトルは、4000〜1400cm-1の波数範囲内で連続的波数で示された。
【0191】
SiOH単離吸光度比を、次のように測定した(図6):
先ず、2本の基線を決定した。これは、吸収曲線に2つの接線を適用することにより行った。第1の接線(第1基線)は、一方で、4000cm-1〜38000cm-1の範囲内の吸収曲線に、かつ他方で、3000cm-1〜2100cm-1の範囲内の吸収曲線に接している。この場合にこの接線は、4000cm-1〜3800cm-1の範囲内でも3000cm-1〜2100cm-1の範囲内でも、吸収曲線と交叉しないことに注意すべきである。第2接線(第2基線)は、一方で、2200cm-1〜2000cm-1の範囲の、かつ他方で、1850cm-1〜1650cm-1の範囲内の吸収曲線に接している。この場合にこの接線は、2200cm-1〜2000cm-1の範囲内でも1850cm-1〜1650cm-1の範囲内でも吸収曲線と交叉しないことに注意すべきである。
【0192】
これら基線の決定の後に、重要な吸収帯(3750及び1870cm-1)の最大から相応する基線まで垂直線を下ろして、最大から基線までのそれぞれの高さをmmで測定した。次の商が得られた:
【数6】

【0193】
各試料から6個のIR−スペクトルを記録し、その際に、それぞれ新たな試料物質を用いて測定した。各々のIR−スペクトルを、先に記載の処置法に従って、5回評価した。最後に、この吸光度比(SiOH単離)を、全ての評価の平均値として記載した。
【0194】
pH−値の測定
DIN EN ISO 787−9に従い、室温で5%水性懸濁液として珪酸のPH−値の測定を行った。この規定の処方とは異なり、秤取量を変更した(脱イオン水100ml上に珪酸5.000g)。
【0195】
レーザー回折を用いる粒度分布の測定
レーザー回折の原理に従い、レーザー回折計(Horiba,LA−920)上で、粒度分布の測定を行った。
【0196】
先ず、珪酸試料を、150ml−ビーカー(直径:6cm)中で、分散剤添加物を添加せずに、水100ml中に分散させて、1質量%SiO2の質量部を有する分散液を生じさせた。その後この分散液を、超音波プローブ(Dr.Hielscher UP400s、Sonotrode H7)を用いて、5分間激しく(300W、パルスなし)分散させた。このために、超音波プローブの下端を、ガラスビーカーの底から約1cm上まで沈めた。この分散処理の終了直後に、超音波処理された分散液の一部試料で、レーザー回折計(Horiba LA−920)を用いて粒度分布を測定した。このHoriba LA−920に付随している標準ソフトを用いる評価のために、1.09の屈折率を選択した。
【0197】
全ての測定を室温で行った。粒度分布並びに重要な値、例えば粒度d50及びd90が、この装置によって自動的に算出され、グラフ表示される。操作指針中の示唆に注意すべきである。
【0198】
例1
市場で入手されるEvonik Degussa GmbHからの沈降珪酸Spirnat 160(物理化学的データは第1表参照)を、水蒸気で作動される流動床向流ジェットミル上で過圧下に、超微細に粉砕した。この粉砕系(粉砕機)及び使用粉砕法は、前記詳細な説明に記載されている。
【0199】
過熱水蒸気を用いる特有の粉砕を得るために、図2及び図3におけるような組込まれた動力学的空気分級機を有する図1に示されている流動床向流ジェットミルを、先ず10バール及び160℃の熱い圧縮空気が吹き込まれる2個の加熱ノズル5a(図1中にはこれの1つのみが示されている)によって、約105℃のミル出口温度まで加熱した。
【0200】
粉砕物の分離のために、このミルには、フィルター装置(図1中には示されていない)が後接続されており、そのフィルターハウジングは、同様に凝固を避けるために、下部3分の1の所に設置されている加熱コイルによって間接的に、6バールの飽和水蒸気を用いて加熱されていた。このミル、分離フィルター並びに蒸気及び熱い圧縮空気の供給管の範囲内の全ての装置表面は特別に単離されていた。
【0201】
所望の加熱温度に到達の後に、加熱ノズルへの熱い圧縮空気の供給を中断し、3本の粉砕ノズルへの過熱水蒸気の吹き込みを開始した。
【0202】
分離フィルター中で用いられているフィルター材の保護のため並びに粉砕物の特定の残留水分含有率(第3表参照)の調節のために、開始相で粉砕の間に水を、ミル出口温度に依存して、圧縮空気で作動される2成分ノズルを介してミルの粉砕室中へ噴入させた。この粉砕構成の詳細は、第2表中に示されている。
【0203】
前記作動パラメータが一定の場合に、生成物供給を開始した。供給量の調節は、適用分級機電流に依存して行われた。この分級機電流は、公称電流の約70%を超えることができないように、供給量を調節する。
【0204】
この場合に、回転数調節されるバケットホイール(Zellenrad)が供給装置(4)として機能し、これは、貯蔵容器から供給物を、バロメータ遮断部として作用する律動的ロックゲート(Taktschleuse)を経て、過圧下の粉砕室中に配量した。
【0205】
粗大物の粉砕は、膨張性蒸気ジェット(粉砕ガス)中で行われた。この放圧粉砕ガスと一緒に、生成物粒子はこのミル容器の中心内を粉砕ホイールまで上昇する。各々の調節された分級機回転数及び粉砕蒸気量(第2表参照)に応じて、充分な微細性を有する粒子は粉砕蒸気と一緒に微細物取出し口に達し、かつそこから後続の分離系中に達するが、他方で、粗大すぎる粒子は粉砕帯域中に戻され、再度の粉砕に供された。分離フィルターからの分離された微細物の後続のサイロ中への放出及び包装は、バケットホイールロックゲートを用いて行われる。
【0206】
粉砕ガスの粉砕ノズルを支配している粉砕圧又はこれから生じる粉砕ガス量は、動力学的パドルホイール分級機の回転数と結びついて、粒度分布係数の微細度及び粒度上限を決定する。
【0207】
物質は、第3表中でd50−及びd90−値によって定義された粒度まで粉砕された。
【0208】
例2a及び2b
例2a中では、市場で得られるEvonik Degussa GmbHの沈降珪酸Sipernat 22(物理化学的データは第1表参照)を、水蒸気で作動される流動床向流ジェットミル上で、約38バールの過圧下に超微細に粉砕し、例2b中では、市場で得られるDWS, Nanping, Chinaの沈降珪酸YH 350(物理化学的データは第1表参照)を粉砕した。粉砕系(ミル)及び使用粉砕法の詳細は、前記の詳細な説明中に記載されている。
【0209】
過熱水蒸気を用いる特有の粉砕を得るために、図2及び3におけるような組み込まれた動力学的空気分級機を有する図1における流動床向流ジェットミルを先ず、10バール及び160℃の熱圧縮空気の吹き込まれる2つの加熱ノズル5a(図1中にはこれの1つのみが示されている)によって、約105℃のミル出口温度まで加熱した。
【0210】
このミルの下流には、粉砕物の分離のためのフィルターが接続されており(図1に記載されていない)、そのフィルターハウジングは、下部3分の1の所で、設置されている加熱コイルによって間接的に、同様に凝固を避けるために6バールの飽和水蒸気を用いて加熱されていた。このミル、分離フィルター並びに蒸気及び熱圧縮空気の供給管の範囲の全ての装置表面は、特別に単離されていた(wurde isoliert)。
【0211】
所望の加熱温度に達成の後に、加熱ノズルへの熱圧縮空気の供給を中断し、3本の粉砕ノズルへの過熱水蒸気の吹き込みを開始した。
【0212】
例1とは対照的に、例2及び3ではこの粉砕の間に、MgSO4*7H2O(20質量%)の溶液及びNH3を加えた。
【0213】
分離フィルター中で用いられているフィルター材の保護のため並びに粉砕物の特定の残留水分の調節(第3表参照)のために、開始相で及び粉砕の間に水を、ミル出口温度に依存して圧縮空気で作動される2成分ノズルを経て、ミルの粉砕室中に噴入させた。
【0214】
このミル構成の詳細は、第2表中に記載されている。
【0215】
前記の作動パラメータが一定になったら、生成物供給を開始した。供給量の調整は、適用分級機電流に依存して行われた。この分級機電流は、公称電流の約70%を越えることができないように供給量を調節する。
【0216】
この場合に、回転数調整されたバケットホイールが供給装置(4)として機能し、これは、貯蔵容器からの供給物を、バロメータ遮断として作用する律動的ロックゲート(Taktschleuse)を経て過圧状態の粉砕室中に配量した。
【0217】
粗大物の粉砕を、膨張性蒸気ジェット(粉砕ガス)中で行った。放圧された粉砕ガスと一緒に生成物粒子は、ミル容器の中心内を分級機ホイールまで上昇する。調節された分級機回転数及び粉砕蒸気量に依存して、充分な微細性を有する粒子は、粉砕蒸気と一緒に微細物取出し口に達し、そこから後続の分離系中に達し、他方で粗大すぎる粒子は、粉砕帯域中に戻され、再度の粉砕に供された。分離フィルターからの分離された微細物の後続のサイロ中への放出及び包装は、バケット−ホイールゲートロックを用いて行われる。
【0218】
粉砕ノズルを支配している粉砕ガスの粉砕圧又はこれから生じる粉砕ガス量は、動力学的パドルホイール分級機の回転数と結びついて、粒度分布係数の微細度並びに粒度上限をも決定する。
【0219】
物質は、第3表中にd50−及びd90−値として定義されている粒度まで粉砕された。
【0220】
【表1】

【0221】
【表2】

【0222】
【表3】

1)95−値、Coulter LS 230、Vibracellの19−mm−Sonotrodeを有する7’Ultrasound、浸漬4cm、増幅率80%、珪酸0.5g/50mlを用いて測定。
【0223】
例3
例1、2a及び2bによる沈降珪酸を、本発明によるチキソトロープUPE−処方物の製造のために使用した。比較例には、2種の異なる沈降珪酸製品Evonik Degussa(R) GmbHからのSipernat(R)22LS(比較例1)及びDE102007004757の例2による珪酸(比較例2)が包含される。使用沈降珪酸の特性を第3表中にまとめた。
【0224】
この例中では、ベース樹脂として、Ashland Aropol S570、Ashland Specialy Chemicals Co., Columbus, OH, USAからのイソフタル酸及びネオペンチルグリコール(ISO NPG)をベースとする低分子量UPE−樹脂を用いた。このポリエステルポリマーを、スチレン27.9%、反応性希釈剤中に溶かした。この樹脂中で珪酸試料を、ディスペルマットを有するCowles−Typ 50−mm−パドルを用い、5000U/minの回転数で10分間分散させた。粉砕された珪酸試料の4.0質量%分を配量添加した。更に、コバルト助触媒、OMG(R),Westlake,OH,USAからの12%コバルト触媒510を、0.15質量%の量で使用した。このコバルトを、ディスペルマットを有するCowles−Typの50mm−パドルを用い、1000U/minで1.0分間分散させた。
【0225】
この分散された試料を、粉砕された珪酸粒子の最大粗大凝集物寸法を測定するために、粉砕微細度測定器を用いて試験した。樹脂試料を、この粉砕微細度測定器の各々0〜50μmのスケールを有する各通路のヘッド上に置き、粉末微細度スケールの長さを越える試料を除去するために、平らな金属棒を使用した。目による読み取りにより、各々の通路内で粒子の1本の線が観察できる所を記録した。μmとしても、ヘグマンー細度としても読み取られた粉砕微細度値を、第4表中にまとめた。微粉砕されたすべての3例は、比較例よりも著しく良好である、類似の粉砕微細度読み値を示した。
【0226】
【表4】

【0227】
チキソトロープUPE−処方物のレオロジー特性の比較のために、BrookfieldのDVII+ProViscometerを、及び試料の粘度に応じて、RV−Spindel No.3又はNo.4を用いた。2及び20U/minでの粘度計読みを記録した。チキソトロピー指数(TI)は、2U/minでの粘度と20U/minでの粘度との比として計算された。粘度及びチキソトロピーの当初値が第5表中に挙げられている。
【0228】
【表5】

【0229】
例1、2a及び2bからの物質を用いて製造された処方物の増粘効果(2U/min)は、比較例のそれよりも2.8倍、1.7倍又は2.0倍大きかった。例1、2a及び2bにより製造された珪酸のチキソトロピー指数も同様にすべて、比較例のそれよりも著しく優れていた。例2からの珪酸を用いて製造された処方物が最良であり、これは比較例のそれよりも約1.5倍高いTIを提供した。
【0230】
前記の開示から、本発明の多くの変性及び変更が可能である。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲の保護範囲内で、ここに詳細に記載されているもの以外も実施できることは自明である。
【符号の説明】
【0231】
1 ジェットミル、 2 円筒状ハウジング、 3 粉砕室、 4 粉砕物(粉砕される物質)供給部、 5 粉砕ジェット流入ゲート、 5a 加熱オリフィス又は加熱ノズル、 6 生成物取出し口、 7 空気分級機、 8 分級ホイール、 8a 分級機ギャップ、 9 流入オリフィス又は流入ノズル、 10 粉砕ジェット、 11 熱源、 12 熱源、 13 供給管、 14 断熱ジャケット、 15 流入ゲート、 16 流出ゲート、 17 粉砕室の中心、 18 貯槽又は発生装置、 18a タンク、 19 導管装置、 20 流出連管(沈み管)、 21 分級機ハウジング、 22 上部ハウジング、 23 下部ハウジング、 24 胴周りフランジ、 25 胴周りフランジ、 26 ジョイント、 27 矢印、 28 分級室ハウジング、 28a 支持アーム、 29 排出円錐部、 30 フランジ、 31 フランジ、 32 カバーディスク、 33 カバーディスク、 34 パドル、 35 分級ホイール軸、 35a ピボット軸受け、 35b 軸リード−スルー、 36 上部加工板、 37 下部加工板、 38 ハウシング端部、 39 生成物供給口管、 40 回転軸、 41 流出室、 42 上部カバー板、 43 取外し可能なデッケル、 44 支持アーム、 45 円錐形リングハウジング、 46 吸引フィルター、 47 孔板、 48 微細物流出管)、 49 転向円錐、 50 分級空気流入スパイラル、 51 粗大物排出口、 52 フランジ、 53 フランジ、 54 分散帯域、 55 内縁部加工された(固定された)フランジ及びライニング、 56 交換可能な保護管、 57 交換可能な保護管、 58 微細物取出し口/−出口、 59 パドルリング

【特許請求の範囲】
【請求項1】
次の特性:
− 150〜2000nmのd50−値;
− 500〜7000nmのd90−値;
− 2.5〜8 OH/nm2のシラノール基密度;及び
− 70g/l以下の改変タップ密度
を有している、沈降珪酸。
【請求項2】
沈降珪酸の表面は、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+、Zn2+及びこれらの混合物からなる群からの2価のカチオン少なくとも1種でドーピングされていることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項3】
沈降珪酸のBET−表面積は100〜350m2/gであることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項4】
乾燥減量は1.5〜8質量%であり、及び/又は強熱減量は1.5〜9質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項5】
シラノール基密度は3.1〜5 OH/nm2であることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項6】
pH−値は4〜9であることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項7】
SiOH単離−値は0.8を下回っていることを特徴とする、請求項1に記載の沈降珪酸。
【請求項8】
次の特性:
10〜30ml/(5g)のシェアーズ−数、
100〜350m2/gのBET−表面積、
2〜8質量%の乾燥減量、
2〜9質量%の強熱減量、
4〜9のpH−値及び
230〜400g/100gのDBP−値
を有している沈降珪酸を粉砕し、同時に分級し、この際に粉砕された珪酸を得る方法によって沈降珪酸を製造する方法であって、粉砕及び同時の分級を1粉砕装置の使用下に実施する沈降珪酸の製造方法において、粉砕装置のミルを、1粉砕相で、ガス、蒸気、水蒸気、水蒸気を含有するガス及びこれらの混合物からなる群からの作動媒体を用いて作動させ;かつ
粉砕室を、加熱段階で、即ち作動媒体を用いる特有の作動の前に、この粉砕室中の及び/又はミル出口の温度がこの作動媒体の露点よりも高い温度になるように加熱し;かつ
この粉砕された珪酸を、150〜2000nmのd50−値及び500〜7000nmのd90−値まで分級する
ことを特徴とする、沈降珪酸を製造する方法。
【請求項9】
粉砕をジェットミルの使用下に実施する、請求項8に記載の方法。
【請求項10】
ジェットミルは、作動媒体としての水蒸気で作動される流動床向流ジェットミルであることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項11】
沈降珪酸と少なくとも1種の多価カチオン及び/又はNH3とを接触させることを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項12】
カチオンは2価又は3価のカチオンであることを特徴とする、請求項11に記載の方法。
【請求項13】
請求項1に記載の沈降珪酸少なくとも1種を含有している、液体組成物。
【請求項14】
硬化された又は硬化されていない不飽和ポリエステル樹脂組成物を含有している、請求項13に記載の液体組成物。
【請求項15】
着色された組成物である、請求項13に記載の液体組成物。
【請求項16】
沈降珪酸0.1〜15質量%を含有している、請求項13に記載の液体組成物。
【請求項17】
請求項1に記載の沈降珪酸少なくとも1種とポリマー化合物少なくとも1種とを一緒にすることによって液体組成物を製造する方法。
【請求項18】
請求項13に記載の液体組成物を物品上に適用し、その後に硬化させることによって液体組成物を適用する方法。
【請求項19】
請求項13に記載の液体組成物で被覆されている物品。
【請求項20】
粉砕装置はジェットミルを有していることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項21】
作動媒体は水蒸気であることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項22】
粉砕装置は流動床向流ジェットミルを有していることを特徴とする、請求項8に記載の方法。
【請求項23】
カチオンを、Mg2+、Ca2+、Ba2+、Sr2+及びZn2+、Al3+及びこれらの混合物からなる群から選択する、請求項11に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公表番号】特表2011−510891(P2011−510891A)
【公表日】平成23年4月7日(2011.4.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−535317(P2010−535317)
【出願日】平成20年10月24日(2008.10.24)
【国際出願番号】PCT/EP2008/064413
【国際公開番号】WO2009/068379
【国際公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【公序良俗違反の表示】
(特許庁注:以下のものは登録商標)
1.テフロン
【出願人】(501073862)エボニック デグサ ゲーエムベーハー (837)
【氏名又は名称原語表記】Evonik Degussa GmbH
【住所又は居所原語表記】Rellinghauser Strasse 1−11, D−45128 Essen, Germany
【Fターム(参考)】