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1. (WO2018228878) VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON WACHSBESCHICHTETER KIESELSÄURE
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Verfahren zur Herstellung von wachsbeschichteter Kieselsäure

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wachsbeschichteter Kieselsäure.

Aus EP 1 182 233 ist ein Verfahren zur Belegung von Kieselsäuren mit Wachsen bekannt, bei dem man in einem Mischaggregat die Fällungskieselsäure und das Coatungsmittel innig miteinander mischt. Die Mischung wird in einer Sichtermühle vermählen, wobei erhitzte Luft eingedüst wird. Die Temperatur der Luft liegt zwischen der Schmelztemperatur des Wachses und zwischen seiner Zersetzungstemperatur.

Ferner ist aus WO 97/08250 das Vermählen einer Mischung aus Kieselsäuren und Wachs in einer Fließbettmühle bei einer Lufttemperatur von 180 Grad Celsius bekannt.

In beiden Dokumenten wird ein zweistufiger Prozess beschrieben, der aus einer ersten Mischstufe mit anschließender Vermahlung und Beschichtung bei erhöhter Temperatur besteht.

Aus EP 0 541 359 A1 ist die Beschichtung von Kieselsäuren mit Mischungen aus verschiedenen Wachsen bekannt.

Auch in dieser Veröffentlichung wird ein mehrstufiger Prozess beschrieben, der aus einer Mischstufe mit anschließender Vermahlung besteht.

Ferner ist aus EP 2 301 667 A2 ein Verfahren zur Erzeugung feiner Partikel mittels einer

Strahlmühle bekannt, wobei das Mahlgas einen Druck von < 4 bar (abs) und eine Temperatur von kleiner 100 °C aufweist.

Aus EP 2 089 163 ist ein Verfahren zur Vermahlung von Feststoffen in einer Strahlmühle bekannt, wobei Dampf als Betriebsmittel eingesetzt werden kann.

Im Kongreßbericht der„International Conference on Developments in New Technologies and Marketing Opportunities in East & West Europe" (18. - 20. November 1991 , Brüssel, Paper 5) beschreiben Aldcroft und Black, dass die Beständigkeit der mit Wachs beschichteten Kieselsäuren gegen Gelbildung in einer Lackformulierung mit steigender Beschichtungstemperatur bei Beschichtung zunimmt und Beschichtungstemperaturen von 250 °C und mehr anzustreben sind.

In einem weiteren Kongreßbericht„4th Asia Pacific Conference Advances in Coatings, Inks & Adhesives" (Hong Kong, 16. - 18. Mai 1994, Paper 37) beschreiben Aldcroft und Earl über die Herstellung von Mattierungsmitteln durch Beschichtung von Kieselsäuren mit Wachsen und Erhöhung der Beständigkeit der mit Wachs beschichteten Kieselsäuren gegen Gelbildung und Sedimentation in einer Lackformulierung mit steigender Beschichtungstemperatur.

Es bestand angesichts des vorstehend diskutierten Standes der Technik die Aufgabe, ein vereinfachtes Verfahren zu entwickeln, das aber trotzdem zu Partikeln mit hervorragenden Mattierungseigenschaften auch ohne Emulgatoren in Lacken führt.

Ferner soll bei dem Herstellungsverfahren eine Vermahlung bei niedrigem Druck zu groben Partikeln (ca. 10μιη) auf Grund eines möglichen hohen Energieeintrages ermöglicht werden und die Beschichtung unter einer schützenden Atmosphäre erfolgen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von Kieselsäuren mit Wachs, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass

man das Wachs in fester oder flüssiger Form, vorzugsweise in fester Form, in den Mahlraum einer Fliessbettgegenstrahlmühle oder Dichtbettstrahlmühle einbringt und gleichzeitig Wasserdampf als Mahlgas in den Mahlraum mit einer Druckdifferenz von Dampfeintrittsdruck minus

Mühleninnendruck von 0,05-0,8 bar , vorzugsweise 0, 1-0,5 bar , besonders bevorzugt 0, 1-0,3 bar, eindüst.

Die Temperatur im Mahlraum kann zwischen 100°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 100°C und 200°C, besonders bevorzugt zwischen 130°C und 160°C betragen.

Der Druck im Mahlraum kann zwischen 1 ,005 bar(abs) und 1 ,3 bar(abs), bevorzugt zwischen 1 ,01 bar(abs) und 1 , 1 bar(abs) und ganz besonders bevorzugt zwischen 1 ,02 bar(abs) und 1 ,05 bar(abs), sein.

Der Wasserdampf kann vorzugsweise überhitzter Wasserdampf sein. Der Wasserdampf kann eine Temperatur von 180°C bis 800°C, bevorzugt zwischen 200°C bis 400°C und ganz besonders bevorzugt 240°C bis 300°C, aufweisen. Die Temperatur des Wasserdampfes wird am

Mahlgaseintritt in die Mühle gemessen.

Durch die Reduzierung des Druckes vor dem Mühleneintritt hat diese neue Technologie den Vorteil, dass man aus vielen möglichen Dampfquellen / Dampferzeugungsmethoden wählen kann. Hierdurch ist man bei der Wahl des Dampfdruckes nicht auf sehr hohe Drücke im Dampfsystem (Leitungssystem) angewiesen. Der Dampf im Leitungssystem vor der Mühle kann somit einen Druck aufweisen, der zwischen dem verwendeten Mahldruck und jenem des zur Verfügung stehenden Dampferzeugungssystem liegt, wobei übliche Systeme einen Druck von 4bar (abs) bis weit über 15bar (abs) aufweisen können.

Das Wachs kann im festen Zustand über einen Injektor direkt in den Mahlraum einer Mühle eingebracht werden. Dadurch kann auf den vorgeschalteten Mischungsvorgang der Komponenten Wachs und Kieselsäure verzichtet werden. Dies stellt eine deutliche Vereinfachung des

Herstellungsverfahrens dar. Das Wachs kann bei fester Einbringung als Pulver oder Mikrogranulat vorliegen. Das feste Wachs kann mit einem Gas, beispielsweise N2, Luft, entspannter Dampf oder Edelgas, eingebracht werden.

Das Wachs kann ebenso im flüssigen Zustand über einen Injektor, vorzugsweise Düse, direkt in den Mahlraum einer Mühle eingebracht werden. Dadurch kann auf den vorgeschalteten

Mischungsvorgang der Komponenten Wachs und Kieselsäure verzichtet werden. Dies stellt ebenso eine deutliche Vereinfachung des Herstellungsverfahrens dar. Das Wachs kann dabei eine Temperatur oberhalb des Schmelzbereichs und unterhalb der Zersetzungstemperatur des

Wachses haben. Das flüssige Wachs kann hierbei über eine Einstoff-, Zweistoff- oder

Ultraschalldüse in den Mahlraum eingedüst werden.

Die Austrittstemperatur der wachsbeschichteten Kieselsäure kann zwischen 80°C und 180°C, vorzugsweise zwischen 100°C und 160°C, besonders bevorzugt zwischen 120°C und 140°C, betragen.

Die Kieselsäure kann gefällte Kieselsäure, pyrogene Kieselsäure, Semigel, Kieselgel, Silikat, Aluminosilikat, Lichtbogenkieselsäure, z. B. Amosil der Fa. Quarzwerke GmbH, und Silicagele sein. Besonders bevorzugt werden gefällte Kieselsäuren eingesetzt.

Die eingesetzte Kieselsäure kann nach einem Verfahren wie in EP 2 448 865, EP 0 322 671 , EP 1

398 301 , EP 1 541 525, DE 1767332 oder EP 0 078 909 beschrieben hergestellt werden.

Ein Verfahren zur Herstellung der gefällten Kieselsäuren kann die folgenden Schritte umfassen:

a) Umsetzen einer Alkalisilikatlösung mit einem Säuerungsmittel, bevorzugt unter alkalischen bis schwach sauren Bedingungen,

b) optional weitere Zugabe eines Säuerungsmittels zur Einstellung eines pH-Werts von 7 bis 2 unter Erhalt einer Siliciumdioxidsuspension,

c) optional Abfiltrieren des ausgefällten Feststoffs und

d) optional Waschen des abfiltrierten Feststoffs

e) optional Trocknung des Feststoffs mittels Langzeittrocknung, z.B. Drehrohrtrockner oder Tellertrockner, oder mittels Kurzzeittrocknung, z.B. Sprühtrockner oder Spinflashtrockner, so, dass das Produkt eine Restfeuchte von kleiner 10 Gew.-% aufweist.

In den Schritten a) und b) dieses Verfahrens kann als wässrige Alkalisilikatlösung bevorzugt Natriumsilikat (Wasserglas) mit einer Dichte von ca. 1 ,343 kg/l und/oder mit einem Gewichtsanteil von 23 - 30 Gew.-%, vorzugsweise ca. 27,3 Gew.-%, S1O2 und 7 - 9 Gew.-%, vorzugsweise ca. 7,9 Gew.-%, Na2Ü eingesetzt werden. Als Säuerungsmittel kann jede Mineralsäure, insbesondere konzentrierte Schwefelsäure (96 Gew.-% H2SO4) oder CO2, eingesetzt werden.

In den Schritten a) und b) dieses Verfahrens kann als wässrige Alkalisilikatlösung bevorzugt Natriumsilikat (Wasserglas) mit einem Gewichtsanteil von 12 - 23 Gew.-%, vorzugsweise 14 - 18 Gew.-%, S1O2 und 4 - 7 Gew.-%, vorzugsweise 5 - 6,5 Gew.-%, Na2Ü und einem Modul von 2,0 -5,75, vorzugsweise 2,5 - 4,5, eingesetzt werden.

In Schritt a) können die Alkalisilikatlösung und das Säuerungsmittel, wie z. B. in DE 31 44 299 beschrieben, unter Rühren miteinander zur Reaktion gebracht werden. Optional kann die Zugabe des Säuerungsmittels bzw. des Säuerungsmittel zusammen mit Wasserglas in eine Wasser- oder Natriumsilikatvorlage erfolgen. Es sollte vorzugweise darauf geachtet werden, dass die Fällung unter Einhaltung eines schwach sauren bis alkalischen pH-Werts durchgeführt wird. Der pH-Wert kann insbesondere 6 - 12 betragen. Optional kann die Fällung bei konstantem pH-Wert oder konstanter Alkalizahl durchgeführt werden.

In Schritt b) kann vorzugsweise durch Zugabe eines Säuerungsmittels, hier insbesondere das bereits zur Fällung eingesetzte Säuerungsmittel, ein pH-Wert im sauren oder neutralen Bereich (pH 7 bis 2) eingestellt werden.

In Schritt c) kann das in der Suspension enthaltene Siliciumdioxid, gegebenenfalls nach einer Wartezeit von 0 bis 90 Minuten, bevorzugt 15 bis 60 Minuten, abfiltriert und mit deionisiertem Wasser neutral gewaschen werden.

In Schritt d) kann der Feststoff bevorzugt mittels Kurzzeittrocknung, z.B. Sprühtrockner oder Spinflashtrockner, oder Langzeittrocknung, z.B. Drehrohrtrockner oder Tellertrockner, so getrocknet werden, dass das Produkt eine Restfeuchte von kleiner 10 Gew.-% aufweist.

Als Wachse können Polyethylen-Wachse (PE-Wachse), Fischer-Tropsch-Wachse, Wachse auf Siliconöl-Basis, Wachse auf Basis natürlicher Rohstoffe (z.B. aus Zuckerrohr) oder Mischungen der vorstehend genannten Komponenten eingesetzt werden.

Die Schmelz- und Erweichungstemperaturen der im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbaren Wachse oder Wachsmischungen können zwischen 40°C und 250°C, bevorzugt zwischen 60°C und 200°C und ganz besonders bevorzugt zwischen 80°C und 150°C, sein.

Die Menge an Wachs kann, bezogen auf die zu beschichtende Kieselsäure, zwischen 1 Gew.-% und 10 Gew.-%, bevorzugt zwischen 3 Gew.-% bis 6 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt zwischen 4 Gew.-% und 5 Gew.-%, sein.

Das Wachs kann zusätzliche Beschichtungsmittel, wie beispielsweise Silane, Silikone, Silkonöl, Fettsäuren, Kohlenstoffverbindungen, Polymere, wie beispielsweise Polyethylenglykol,

Polysaccharide, Lactid- und Glycolidpolymere, Polyanhydride, Polyester, Polyphosphazene,

Polyphosphoester, Polyvinylalkohol oder Polyvinylacetat, Alginat, Hydroxybuttersäuren, Gelatine, Agar oder Pectin enthalten.

Als Fließbettgegenstrahlmühle kann eine Mühle des Typs S-Jet®, Hersteller Netzsch-Condux eingesetzt werden.

Die Fließbettgegenstrahlmühle kann eine Strahlmühle mit dynamischer Sichtung sein.

Bei der Fließbettgegenstrahlmühle kann das Aufgabegut über Zellenradschleuse, Injektor oder Pulverpumpe in den zylindrischen Mahlbehälter gelangen und dort in den Bereich der

Mahlstrahlen. Es wird dabei von dem aus den Mahldüsen expandierenden Dampf erfasst und beschleunigt. An der Außenfläche der Mahlstrahlen (Freistrahl) treten überall Partikel ein. Je nach Ort des Eintritts in den Mahlstrahl und Verweildauer haben die Mahlgutpartikel unterschiedliche Geschwindigkeiten. Es treffen hochbeschleunigte Partikel auf Partikel, die gerade in den Strahl eintreten und noch geringe Geschwindigkeit in Strahlrichtung besitzen. Die Partikel treffen mit hoher Differenzgeschwindigkeit aufeinander und zerkleinern sich durch gegenseitigen Partikelstoß. Dieser Vorgang findet in den Mahlstrahlen statt und besonders intensiv im gemeinsamen

Brennpunkt der Strahlen. Die zur Zerkleinerung zur Verfügung stehende Energie hängt vom Vordruck und der Menge des Mahlgases ab. Je nach spezifischem Energieeinsatz kann das Mahlgut mehr oder weniger stark zerkleinert werden. Die Verwendung von Dampf als Mahlgas erlaubt gegenüber Luft als solchem einen wesentlich höheren Energieeintrag.

Mit Wasserdampf lassen sich Strahlgeschwindigkeiten bis zu 1.200 m/s erzielen, während bei Luft nur etwas mehr als 550 m/s erreicht werden können. Damit steigt die kinetische Stoßenergie der der im FlieOßbett aufeinanderprallenden Partikel um etwa das Vierfache.

Im Unterschied zu Spiralstrahlmühlen ist die Strömung im Mahlbehälter unregelmäßig, so dass hier keine statische Sichtung erfolgen kann. Es ist deshalb ein fremdgetriebener Sichter oberhalb der Mahlzone angeordnet (integrierter Sichter). Derartige Sichter sind als Schaufelradsichter - auch Abweiseradsichter genannt - ausgebildet. Ein mit feinen Lamellen in engem Abstand bestücktes Schaufelrad ist mit senkrechter Achse in der Mahlkammer angeordnet. Der Sichter ist in der Drehzahl stufenlos verstellbar mit Umfangsgeschwindigkeiten, beispielhaft zwischen 5 m/s und 120 m/s. Das Mahlgas gelangt in Folge eines Überdruckes aus der Mahlkammer in ein

nachgeschaltetes Schlauchfilter und von dort gereinigt in die Atmosphäre.

Durch die Rotation des Sichtrads bildet sich eine Spiralströmung aus. Partikel, die mit dem Mahlgas in den Bereich des Sichtrades getragen werden, erfahren anhängig von der Korngröße unterschiedlich starke Massen- und Strömungskäfte. Hinreichend feine Partikel gelangen auf Grund der höheren Schleppkräfte der Gasströmung durch die Lamellen des Sichtrades in den Feingutaustritt. Die noch zu groben Partikel werden auf Grund der höheren Fliehkräfte vom Sichtrad abgewiesen und verbleiben in der Mahlkammer. Die Trennung nach der Korngröße kann über Sichtradumfangsgeschwindigkeit und Sichtgasmenge beeinflusst werden.

Im Spalt am Übergang vom rotierenden Sichtrad zum feststehenden Feingutauslass herrscht ein Druckabfall. Geraten grobe Partikel in diesen Bereich, so können sie auf direktem Wege am Sichtrad vorbei ins Mahlgut ausgetragen werden und erscheinen dort als grobes Spritzkorn (im Falle von Mattierungsmittel: Stippen). Dies wird vermieden, indem der Spalt mit Gas gespült wird. Der Anteil des Spaltspülgases, bezogen auf die Mahlgasmenge, beträgt je nach Mühlengröße beispielsweise zwischen 10 und 20%. Der erforderliche Vordruck des Spülgases liegt beispielhaft bei ca. 0,25 baru.

In der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Strahlmühle 1 zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens schematisch dargestellt. Wie bereits vorstehend dargelegt, kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres mit Einrichtungen und Mitteln realisierbar, die dem Fachmann an und für sich bekannt sind. Die Strahlmühle 1 gemäß der Fig. 1 enthält ein zylindrisches Gehäuse 2, das eine Mahlkammer 3 umschließt, eine Mahlgutaufgabe 4 etwa in der halben Höhe der Mahlkammer 3, zumindest einen Mahlstrahleinlass 5 im unteren Bereich der Mahlkammer 3 und einen Produktauslass 6 im oberen Bereich der Mahlkammer 3. Dort ist ein Windsichter 7 mit einem drehbaren Sichtrad 8 angeordnet, mit dem das Mahlgut (nicht gezeigt) klassiert wird, um nur Mahlgut unterhalb einer bestimmten Korngröße durch den Produktauslass 6 aus der Mahlkammer 3 abzuführen und Mahlgut mit einer Korngröße über dem ausgewählten Wert einem weiteren Mahlvorgang zuzuführen. Das Sichtrad 8 kann ein bei Windsichtern übliches Sichtrad sein, dessen Schaufeln (siehe später z.B. im Zusammenhang mit der Fig. 3) radial verlaufende Schaufelkanäle begrenzen, an deren äußeren Enden die Sichtluft eintritt und Partikel kleinerer Korngröße oder Masse zum zentralen Auslass und zum Produktauslass 6 mitschleppt, während größere Partikel oder Partikel größerer Masse unter dem Einfluss der Fliehkraft abgewiesen werden. Insbesondere sind der Windsichter 7 und/oder zumindest dessen Sichtrad 8 mit wenigstens einem Gestaltungsmerkmal gemäß der EP 0 472 930 B1 ausgestattet. Es kann nur ein Mahlstrahleinlass 5 z.B. bestehend aus einer einzigen, radial gerichteten Einlassöffnung oder Einlassdüse 9 vorgesehen sein, um einen einzigen Mahlstrahl 10 auf die Mahlgutpartikel, die von der Mahlgutaufgabe 4 aus in den Bereich des Mahlstrahles 10 gelangen, mit hoher Energie auftreffen und die Mahlgutpartikel in kleinere Teilpartikel zerlegen zu lassen, die vom Sichtrad 8 angesaugt und, soweit sie eine entsprechend geringe Größe bzw. Masse haben, durch den Produktauslass 6 nach außen gefördert werden. Eine bessere Wirkung wird jedoch mit paarweise diametral einander gegenüberliegenden Mahlstrahleinlässen 5 erzielt, die zwei aufeinander prallende Mahlstrahlen 10 bilden, die die Partikelzerlegung intensiver bewirken als dies mit nur einem Mahlstrahl 10 möglich ist, insbesondere wenn mehrere Mahlstrahlpaare erzeugt werden. Ferner kann beispielsweise die Verarbeitungstemperatur beeinflusst werden durch Einsatz einer internen Heizquelle 1 1 zwischen Mahlgutaufgabe 4 und dem Bereich der Mahlstrahlen 10 oder einer entsprechenden Heizquelle 12 im Bereich außerhalb der Mahlgutaufgabe 4 oder durch Verarbeitung von Partikeln eines ohnehin schon warmen Mahlgutes, das unter Vermeidung von Wärmeverlusten in die Mahlgutaufgabe 4 gelangt, wozu ein Zuführungsrohr 13 von einem temperaturisolierenden Mantel 14 umgeben ist. Die Heizquelle 1 1 oder 12 kann, wenn sie eingesetzt wird, dem Grunde nach beliebig sein und daher zweckgerichtet einsatzfähig und gemäß der Verfügbarkeit am Markt ausgewählt werden, so dass weitere Erläuterungen dazu nicht erforderlich sind. Für die Temperatur ist insbesondere die Temperatur des Mahlstrahls oder der Mahlstrahlen 10 relevant und die Temperatur des Mahlgutes sollte dieser Mahlstrahltemperatur zumindest annähernd entsprechen. Zur Bildung der durch Mahlstrahleinlässe 5 in die Mahlkammer 3 eingebrachten Mahlstrahlen 10 kann Wasserdampf als Betriebsmittel verwendet werden. Dabei sollte sichergestellt werden, dass der Wärmeinhalt des Betriebsmediums nach der Einlassdüse 9 des jeweiligen Mahlstrahleinlasses 5 nicht wesentlich geringer ist als vor dieser Einlassdüse 9.

Weil die für die Prallzerkleinerung notwendige Energie primär als Strömungsenergie zur Verfügung stehen soll, wird demgegenüber der Druckabfall zwischen dem Einlass 15 der Einlassdüse 9 und deren Auslass 16 erheblich sein (die Druckenergie wird weitestgehend in Strömungsenergie umgesetzt sein) und auch der Temperaturabfall wird nicht unerheblich sein. Insbesondere dieser Temperaturabfall soll durch die Erwärmung des Mahlgutes so weit kompensiert sein, dass Mahlgut und Mahlstrahl 10 im Bereich des Zentrums 17 der Mahlkammer 3 bei zumindest zwei aufeinander treffenden Mahlstrahlen 10 oder einem Vielfachen von zwei Mahlstrahlen 10 die gleiche

Temperatur haben. Verfahren zur Gestaltung und Durchführung der Aufbereitung des Mahlstrahles 10 sind dem Fachmann bekannt. Bei der Darstellung des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Strahlmühle 1 ist stellvertretend für jegliche Zufuhr eines Betriebsmittels oder Betriebsmediums B eine Reservoir- oder Erzeugungseinrichtung 18, wie beispielsweise ein Tank 18a dargestellt, woraus das Betriebsmittel oder Betriebsmedium B über Leitungseinrichtungen 19 zu dem

Mahlstrahleinlass 5 oder den Mahlstrahleinlässen 5 zur Bildung des Mahlstrahles 10 bzw. der Mahlstrahlen 10 geleitet wird.

Der Dampf kann über ein externes Dampferzeugungsaggregat zur Verfügung gestellt werden, oder aber, falls vorhanden, von einem betriebsinternen Netz genommen werden.

Insbesondere ausgehend von einer mit einem derartigen Windsichter 7 ausgestatteten Strahlmühle 1 , wobei die diesbezüglichen Ausführungsbeispiele hierin nur als exemplarisch und nicht als beschränkend beabsichtigt und zu verstehen sind, wird mit dieser Strahlmühle 1 mit einem integrierten dynamischen Windsichter 7 ein Verfahren zur Erzeugung feiner Partikel durchgeführt. Als Betriebsmittel B wird Wasserdampf eingesetzt. Weiterhin ist es vorteilhaft und daher bevorzugt, wenn der Sichtrotor 8 eine mit abnehmendem Radius, also zu seiner Achse hin zunehmende oder konstante lichte Höhe aufweist, wobei insbesondere die durchströmte Fläche des Sichtrotors 8 konstant ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine Feingutaustrittskammer (nicht gezeigt) vorgesehen sein, die in Strömungsrichtung eine Querschnittserweiterung aufweist. Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung besteht bei der Strahlmühle 1 darin, dass der Sichtrotor 8 ein auswechselbares, mitrotierendes Tauchrohr 20 aufweist. Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und Fig. 3 weitere Details und Varianten exemplarischer Ausgestaltungen der

Strahlmühle 1 und ihrer Komponenten erläutert. Die Strahlmühle 1 enthält, wie der schematischen Darstellung in der Fig. 2 zu entnehmen ist, einen integrierten Windsichter 7, bei dem es sich beispielsweise bei Bauarten der Strahlmühle 1 als Fliessbettgegenstrahlmühle oder als

Dichtbettstrahlmühle um einen dynamischen Windsichter 7 handelt, der vorteilhafterweise im Zentrum der Mahlkammer 3 der Strahlmühle 1 angeordnet ist. In Abhängigkeit von

Mahlgasvolumenstrom und Sichterdrehzahl kann die angestrebte Feinheit des Mahlgutes beeinflusst werden. Bei dem Windsichter 7 der Strahlmühle 1 gemäß der Fig. 2 wird der gesamte vertikale Windsichter 7 von einem Sichtergehäuse 21 umschlossen, das im Wesentlichen aus dem Gehäuseoberteil 22 und dem Gehäuseunterteil 23 besteht. Das Gehäuseoberteil 22 und das Gehäuseunterteil 23 sind am oberen bzw. unteren Rand mit je einem nach außen gerichteten

Umfangsflansch 24 bzw. 25 versehen. Die beiden Umfangsflansche 24, 25 liegen im Einbau- oder

Funktionszustand des Windsichters 8 aufeinander und sind durch geeignete Mittel gegeneinander fixiert. Geeignete Mittel zum Fixieren sind beispielsweise Schraubverbindungen (nicht gezeigt). Als lösbare Befestigungsmittel können auch Klammern (nicht gezeigt) oder dergleichen dienen. An einer praktisch beliebigen Stelle des Flanschumfangs sind beide Umfangsflansche 24 und 25 durch ein Gelenk 26 miteinander so verbunden, dass das Gehäuseoberteil 22 nach dem Lösen der Flanschverbindungsmittel gegenüber dem Gehäuseunterteil 23 nach oben in Richtung des Pfeils 27 geschwenkt werden kann und das Gehäuseoberteil 22 von unten sowie das Gehäuseunterteil 23 von oben zugänglich sind. Das Gehäuseunterteil 23 seinerseits ist zweiteilig ausgebildet und es besteht im Wesentlichen aus dem zylindrischen Sichtraumgehäuse 28 mit dem Umfangsflansch 25 an seinem oberen offenen Ende und einem Austragkonus 29, der sich nach unten kegelförmig verjüngt. Der Austragkonus 29 und das Sichtraumgehäuse 28 liegen am oberen bzw. unteren Ende mit Flanschen 30, 31 aufeinander und die beiden Flansche 30, 31 von Austragkonus 29 und Sichtraumgehäuse 28 sind wie die Umfangsflansche 24, 25 durch lösbare Befestigungsmittel (nicht gezeigt) miteinander verbunden. Das so zusammengesetzte Sichtergehäuse 21 ist in oder an Tragarmen 28a aufgehängt, von denen mehrere möglichst gleichmäßig beabstandet um den Umfang des Sichter- oder Verdichtergehäuses 21 des Windsichters 7 der Strahlmühle 1 verteilt sind und am zylindrischen Sichtraumgehäuse 28 angreifen. Wesentliches Teil der

Gehäuseeinbauten des Windsichters 7 ist wiederum das Sichtrad 8 mit einer oberen Deckscheibe 32, mit einer dazu axial beabstandeten unteren abströmseitigen Deckscheibe 33 und mit zwischen den Außenrändern der beiden Deckscheiben 32 und 33 angeordneten, mit diesen fest verbundenen und gleichmäßig um den Umfang des Sichtrades 8 verteilten Schaufeln 34 mit zweckmäßiger Kontur. Bei diesem Windsichter 7 wird der Antrieb des Sichtrades 8 über die obere Deckscheibe 32 bewirkt, während die untere Deckscheibe 33 die abströmseitige Deckscheibe ist. Die Lagerung des Sichtrades 8 umfasst eine in zweckmäßiger Weise zwangsweise angetriebene Sichtradwelle 35, die mit dem oberen Ende aus dem Sichtergehäuse 21 herausgeführt ist und mit ihrem unteren Ende innerhalb des Sichtergehäuses 21 in fliegender Lagerung drehfest das Sichtrad 8 trägt. Die Herausführung der Sichtradwelle 35 aus dem Sichtergehäuse 21 erfolgt in einem Paar bearbeiteter Platten 36, 37, die das Sichtergehäuse 21 am oberen Ende eines nach oben kegelstumpfförmig verlaufenden Gehäuseendabschnittes 38 abschließen, die Sichtradwelle 35 führen und diesen Wellendurchtritt ohne Behinderung der Drehbewegungen der Sichtradwelle 35 abdichten. Zweckmäßigerweise kann die obere Platte 36 als Flansch drehfest der Sichtradwelle 35 zugeordnet und über Drehlager 35a drehbar auf der unteren Platte 37 abgestützt sein, die ihrerseits einem Gehäuseendabschnitt 38 zugeordnet ist. Die Unterseite der abströmseitigen Deckscheibe 33 liegt in der gemeinsamen Ebene zwischen den Umfangsflanschen 24 und 25, so dass das Sichtrad 8 in seiner Gesamtheit innerhalb des klappbaren Gehäuseoberteils 22 angeordnet ist. Im Bereich des konischen Gehäuseendabschnittes 38 weist das Gehäuseoberteil 22 außerdem einen rohrartigen Produktaufgabestutzen 39 der Mahlgutaufgabe 4 auf, dessen Längsachse parallel zur Drehachse 40 des Sichtrades 8 und seiner Antriebs- oder Sichtradwelle 35 verläuft und der möglichst weit von dieser Drehachse 40 des Sichtrades 8 und seiner Antriebs-oder Sichtradwelle 35 entfernt, am Gehäuseoberteil 22 radial außen liegend angeordnet ist. Das Sichtergehäuse 21 nimmt den achsgleich zum Sichtrad 8 angeordneten rohrförmigen

Austrittsstutzen 20 auf, der mit seinem oberen Ende dicht unterhalb der abströmseitigen

Deckscheibe 33 des Sichtrades 8 liegt, ohne jedoch mit diesem verbunden zu sein. An das untere Ende des als Rohr ausgebildeten Austrittsstutzens 20 ist eine Austrittskammer 41 achsgleich angesetzt, die ebenfalls rohrförmig ist, deren Durchmesser jedoch wesentlich größer ist als der Durchmesser des Austrittsstutzens 20 und beim vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest doppelt so groß wie der Durchmesser des Austrittsstutzens 20 ist. Am Übergang zwischen dem Austrittsstutzen 20 und der Austrittskammer 41 liegt also ein deutlicher Durchmessersprung vor. Der Austrittsstutzen 20 ist in eine obere Deckplatte 42 der Austrittskammer 41 eingesetzt. Unten ist die Austrittskammer 41 durch einen abnehmbaren Deckel 43 verschlossen. Die Baueinheit aus Austrittsstutzen 20 und Austrittskammer 41 ist in mehreren Tragarmen 44 gehalten, die sternförmig gleichmäßig um den Umfang der Baueinheit verteilt, mit ihren inneren Enden im Bereich des Austrittsstutzens 20 fest mit der Baueinheit verbunden und mit ihren äußeren Enden am

Sichtergehäuse 21 befestigt sind. Der Austrittsstutzen 20 ist von einem kegelförmigen

Ringgehäuse 45 umgeben, dessen unterer, größerer Außendurchmesser zumindest etwa dem Durchmesser der Austrittskammer 41 und dessen oberer, kleinerer Außendurchmesser zumindest etwa dem Durchmesser des Sichtrades 8 entspricht. An der konischen Wand des Ringgehäuses 45 enden die Tragarme 44 und sind mit dieser Wand fest verbunden, die ihrerseits wieder Teil der Baueinheit aus Austrittsstutzen 20 und Austrittskammer 41 ist. Die Tragarme 44 und das

Ringgehäuse 45 sind Teile einer Spüllufteinrichtung (nicht gezeigt), wobei die Spülluft das

Eindringen von Materie aus dem Innenraum des Sichtergehäuses 21 in den Spalt zwischen dem Sichtrad 8 oder genauer dessen unterer Deckscheibe 3 und dem Austrittsstutzen 20 verhindert. Um diese Spülluft in das Ringgehäuse 45 und von dort in den freizuhaltenden Spalt gelangen zu lassen, sind die Tragarme 44 als Rohre ausgebildet, mit ihren äußeren Endabschnitten durch die Wand des Sichtergehäuses 21 hindurchgeführt und über ein Ansaugfilter 46 an eine Spülluftquelle (nicht gezeigt) angeschlossen. Das Ringgehäuse 45 ist nach oben durch eine Lochplatte 47 abgeschlossen und der Spalt selbst kann durch eine axial verstellbare Ringscheibe im Bereich zwischen Lochplatte 47 und unterer Deckscheibe 33 des Sichtrades 8 einstellbar sein. Der Auslass aus der Austrittskammer 41 wird von einem Feingutaustragrohr 48 gebildet, das von außen in das Sichtergehäuse 21 hineingeführt ist und in tangentialer Anordnung an die Austrittskammer 41 angeschlossen ist. Das Feingutaustragrohr 48 ist Bestandteil des Produktauslasses 6. Der Verkleidung der Einmündung des Feingutaustragrohrs 48 an die Austrittskammer 41 dient ein Abweiskegel 49. Am unteren Ende des konischen Gehäuseendabschnittes 38 sind in horizontaler Anordnung eine Sichtlufteintrittsspirale 50 und ein Grobgutaustrag 51 dem Gehäuseendabschnitt 38 zugeordnet. Die Drehrichtung der Sichtlufteintrittsspirale 50 ist der Drehrichtung des Sichtrades 8 entgegengerichtet. Der Grobgutaustrag 51 ist dem Gehäuseendabschnitt 38 abnehmbar zugeordnet, wobei dem unteren Ende des Gehäuseendabschnittes 38 ein Flansch 52 und dem oberen Ende des Grobgutaustrages 51 ein Flansch 53 zugeordnet und beide Flansche 52 und 53 wiederum durch bekannte Mittel lösbar miteinander verbunden sind, wenn der Windsichter 7 betriebsbereit ist. Die auszulegende Dispersionszone ist mit 54 bezeichnet. An der Innenkante bearbeitete (angefaste) Flansche für eine saubere Strömungsführung und eine einfache

Auskleidung sind mit 55 bezeichnet. Schließlich ist noch an die Innenwand des Austrittsstutzens 20 ein auswechselbares Schutzrohr 56 als Verschleißteil angelegt und kann ein entsprechendes auswechselbares Schutzrohr 57 an die Innenwand der Austrittskammer 41 angelegt sein. Zu Beginn des Betriebs des Windsichters 7 im dargestellten Betriebszustand wird über die

Sichtlufteintrittsspirale 50 Sichtluft in den Windsichter 7 unter einem Druckgefälle und mit einer zweckentsprechend gewählten Eintrittsgeschwindigkeit eingeführt. Infolge der Einführung der Sichtluft mittels einer Spirale insbesondere in Verbindung mit der Konizität des

Gehäuseendabschnittes 38 steigt die Sichtluft spiralförmig nach oben in den Bereich des

Sichtrades 8. Gleichzeitig wird das "Produkt" aus Feststoffpartikeln unterschiedlicher Masse über den Produktaufgabestutzen 39 in das Sichtergehäuse 21 eingegeben. Von diesem Produkt gelangt das Grobgut, d.h. der Partikelanteil mit größerer Masse entgegen der Sichtluft in den Bereich des Grobgutaustrages 51 und wird zur Weiterverarbeitung bereitgestellt. Das Feingut, d.h. der Partikelanteil mit geringerer Masse wird mit der Sichtluft vermischt, gelangt von außen nach innen radial durch das Sichtrad 8 in den Austrittsstutzen 20, in die Austrittskammer 41 und schließlich über ein Feingutaustrittsrohr 48 in einen Feingutaustritt oder -auslass 58, sowie von dort in ein Filter, in dem das Betriebsmittel in Form eines Fluides, wie beispielsweise Luft, und Feingut voneinander getrennt werden. Gröbere Feingutbestandteile werden aus dem Sichtrad 8 radial herausgeschleudert und dem Grobgut zugemischt, um das Sichtergehäuse 21 mit dem Grobgut zu verlassen oder so lange im Sichtergehäuse 21 zu kreisen, bis es zu Feingut einer solchen Körnung geworden ist, dass es mit der Sichtluft ausgetragen wird. Infolge der abrupten

Querschnittserweiterung vom Austrittsstutzen 20 zur Austrittskammer 41 findet dort eine deutliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Feingut-Luft-Gemisches statt. Dieses Gemisch wird also mit sehr geringer Strömungsgeschwindigkeit durch die Austrittskammer 41 über das Feingutaustrittsrohr 48 in den Feingutauslass 58 gelangen und an der Wand der Austrittskammer 41 nur in geringem Masse Abrieb erzeugen. Deswegen ist das Schutzrohr 57 auch nur eine höchst vorsorgliche Maßnahme. Die aus Gründen einer guten Trenntechnik hohe

Strömungsgeschwindigkeit im Sichtrad 8 herrscht jedoch noch im Austrag- oder Austrittsstutzen 20, weshalb das Schutzrohr 56 wichtiger ist als das Schutzrohr 57. Besonders bedeutsam ist der Durchmessersprung mit einer Durchmessererweiterung beim Übergang vom Austrittstutzen 20 in die Austrittskammer 41. Im übrigen kann der Windsichter 7 durch die Unterteilung des

Sichtergehäuses 21 in der beschriebenen Weise und die Zuordnung der Sichterkomponenten zu den einzelnen Teilgehäusen wiederum gut gewartet werden und können schadhaft gewordene Komponenten mit relativ geringem Aufwand und innerhalb kurzer Wartungszeiten ausgewechselt werden. Während in der schematischen Darstellung der Fig. 2 das Sichtrad 8 mit den beiden Deckscheiben 32 und 33 und dem zwischen diesen angeordneten Schaufelkranz 59 mit den Schaufeln 34 noch in bereits bekannter, üblicher Form mit parallelen und parallelflächigen

Deckscheiben 32 und 33 dargestellt ist, ist in Fig. 3 das Sichtrad 8 für ein weiteres

Ausführungsbeispiel des Windsichters 7 einer vorteilhaften Weiterbildung dargestellt. Dieses Sichtrad 8 gemäß der Fig. 3 enthält zusätzlich zu dem Schaufelkranz 59 mit den Schaufeln 34 die obere Deckscheibe 32 und die dazu axial beabstandete untere abstromseitige Deckscheibe 33 und ist um die Drehachse 40 und damit die Längsachse des Windsichters 7 drehbar. Die diametrale Ausdehnung des Sichtrades 8 ist senkrecht zur Drehachse 40, d.h. zur Längsachse des

Windsichters 7, unabhängig davon ob die Drehachse 40 und damit die genannte Längsachse senkrecht steht oder horizontal verläuft. Die untere abströmseitige Deckscheibe 33 umschließt konzentrisch den Austrittsstutzen 20. Die Schaufeln 34 sind mit beiden Deckscheiben 33 und 32 verbunden. Die beiden Deckscheiben 32 und 33 sind nun abweichend vom Stand der Technik konisch ausgebildet und war vorzugsweise derart, dass der Abstand der oberen Deckscheibe 32 von der abströmseitigen Deckscheibe 33 vom Kranz 59 der Schaufeln 34 nach innen, d.h. zur Drehachse 40 hin, größer wird und zwar bevorzugt kontinuierlich, wie beispielsweise linear oder nicht linear, und mit weiterem Vorzug so, dass die Fläche des durchströmten Zylindermantels für jeden Radius zwischen Schaufelaustrittskanten und Austrittsstutzen 20 konstant bleibt. Die infolge des kleiner werdenden Radius bei bekannten Lösungen geringer werdende

Abströmgeschwindigkeit bleibt bei dieser Lösung konstant. Außer der vorstehend und in der Fig. 3 erläuterten Variante der Gestaltung der oberen Deckscheibe 32 und der unteren Deckscheibe 33 ist es auch möglich, dass nur eine dieser beiden Deckscheiben 32 oder 33 in der erläuterten Weise konisch ausgebildet ist und die andere Deckscheibe 33 bzw. 32 eben ist, wie dies im

Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 2 für beide Deckscheiben 32 und 33 der Fall ist. Insbesondere kann dabei die Form der nicht parallelflächigen Deckscheibe derart sein, dass zumindest annähernd so, dass die Fläche des durchströmten Zylindermantels für jeden Radius zwischen Schaufelaustrittskanten und Austrittsstutzen 20 konstant bleibt. Während der Vermahlung wird ein Beschichtungsmittel zugegeben. Die Beschichtung im erfindungsgemäßen Verfahren ist besonders effektiv, da beim Zusammenprall der Partikel im Innern der Mühle eine Gutwolke aus den vermahlenen, feinen Partikeln gebildet wird in die das Beschichtungsmittel eingetragen, besonders bevorzugt eingesprüht, werden kann. Dadurch kommt das

Beschichtungsmittel während der Anbindung nicht in Kontakt mit den Wänden der Mühle, so dass Anbackungen verhindert werden. Diese Anbackungen stellen einen großen Nachteil und ein großes Problem der mechanischen bzw. klassierenden mechanischen Mühlen dar. Das

Beschichtungsmittel wird bevorzugt über Injektoren oder Düsen, bevorzugt Zweistoffdüsen eingetragen, wobei das Zerstäubungsmedium das gleiche Medium wie das Mahlgas sein kann. Der Ort der Einbringung ist bevorzugt innerhalb der unmittelbaren Mahlzone, besonders bevorzugt auf gleicher Höhe der Mahldüsen.

Falls das Beschichtungsmittel Wachs als Flüssigkeit in den Mahlraum eingedüst werden soll, kann dieses in einem Schmelzwachsgerät, beispielsweise der Firma Dynatec, Modell S45, vorab geschmolzen werden.

Der Einsatz von Wasserdampf als Mahlgas hat den Vorteil, dass eine statische Aufladung der Partikel und die Gefahr einer Staubexplosion vermieden werden kann. Ferner kann eine

Vermahlung bei Niederdruck zu groben Partikeln (ca. 10um) auf Grund des hohen

Energieeintrages des Wasserdampfes ermöglicht werden und die Beschichtung erfolgt unter Schutzatmosphäre.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist ein vereinfachtes Verfahren und benötigt gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren keine zwei Stufen.

Die Verwendung von Dampf als Mahlgas sorgt weiterhin für eine inerte Atmosphäre bei der Vermahlung, vor allem hinsichtlich oxidationsempfindlicher Mahlgüter oder Beschichtungsagenzien wie z.B. PE-Wachse. Vor allem bei PE-Wachsen kann eine oxidative Schädigung zu einer autokatalytischen Folgereaktion führen.

Der äußerst geringe„relative Mahldruck in der Mühle" (Differenzdruck), welcher

überraschenderweise für die Herstellung von Mattierungsmitteln auch mit dem Mahlmedium Dampf erreicht werden kann, ist entscheidend für deren anwendungstechnischen Eigenschaften. Die niedrige relative Mahldruck in der Mühle sorgt zum einen für einen gut einstellbaren d50 Wert im unteren μητι Bereich und zum anderen für eine Vermeidung eines Fein(st)anteils, welcher zu einer signifikanten, unerwünschten Viskositätssteigerung in möglichen Formulierungen führen würde.

Beispiele

Messmethoden

Bestimmung von Glanz in einem Schwarzlack

Bei dem Prüflack ML 2004 handelt es sich um einen Medium-Solid-Einbrenndecklack der Fa. Axalta Coating Systems Austria GmbH mit der Bezeichnung: DUPLEX D 1326.

Es werden jeweils 6 g des Mattierungsmittels eingearbeitet.

100 g Lack DUPLEX D 1326 werden in einen 350 ml Polyethylenbecher eingewogen und 20 g Verdünnung V 0003 (Verdünnung der Fa. Axalta Coating Systems Austria GmbH) zugewogen. Anschliessend wird die angegebene Menge Mattierungsmittel auf 10 mg genau eingewogen und sorgfältig mit einem Spatel in den verdünnten Prüflack eingearbeitet. Im Anschluss daran wird mit einem Flügelrührer 0 43mm 10 min bei 2000 U/min dispergiert, wobei der PE-Becher zur

Vermeidung von Verdunstungsverlusten abgedeckt ist. Nach Einarbeitung des Mattierungsmittels wird der mattierte Lack im verschlossenen Becher zum Entlüften 30 min stehen lassen. Es ist dabei zu beachten, dass der Standard zeitnah mit den zu untersuchenden Proben dispergiert wird (maximale Zeitdifferenz 3h).

Nach der erfolgten Entlüftung wird der Lack mit einem motorischen Aufziehgerät (Erichsen

Coatmaster 509 MC) bei einer Geschwindigkeit von 25 mm/s mit einem Vierkantrakel mit Spalthöhe 120 μιτι auf gereinigte Glasscheiben 130 x 90 x 3 mm appliziert. Dabei wird das Vierkantrakel mit einem Block aus VA-Stahl (Maße: 71 x 30 x 24 mm, Gewicht: ca. 420g) zur Erhöhung des

Auflagegewichtes beschwert. Von jeder dispergierten Probe sind 2 Glasscheiben zu beschichten. Bei jedem Einbrennvorgang sind diese Musterscheiben gegen 2 Scheiben des Standards zu prüfen. Die maximale Belegung einer Horde beträgt 10 Musterscheiben + 2 Standards.

Der applizierte Lack wird im Rahmen der festgelegten Ablüftbedingungen abgelüftet:

Temperatur: 20°C bis 25°C

relative Luftfeuchte: 40% bis 60%

Ablüftzeit: 10 min bis 20 min

Anschliessend wird der Lack in einem Umluft-Lacktrockenschrank 20 min bei 150 °C eingebrannt. An den eingebrannten, mattierten Lackfilmoberflächen werden folgende Prüfungen durchgeführt:

Die Reflektometerwerte werden nach dem Auskühlen der Glasscheiben ( min. 30 min ) am BYK Haze Gloss gemessen.

Der Reflektometerwert wird aus dem Mittelwert der Doppelbestimmung gebildet.

Es werden die 60°- und 85°-Reflektometerwert in Anlehnung an die DIN 67530, ISO 2813 oder TM 523-78 bestimmt und der Sheen (= 85°-Reflektometerwert - 60°-Reflektometerwert) errechnet. Der Sheen erlaubt eine Aussage über die Mattierungswirkung einer Oberfläche bei verschiedenen Beobachtungswinkeln. Ein niedrigerer Sheen bedeutet, dass unter allen Betrachtungswinkeln einer Oberfläche diese matt erscheint.

Bestimmung der Reflektometerwerte

Grundlagen

Die Beeinflussung des Reflektionsvermögens durch gezielte Aufrauung von Lackfilmoberflächen ist die herausragende Eigenschaft von Mattierungskieselsäuren. Der Reflektometerwert ist somit ein wichtiges Kriterium zur Charakterisierung von mattierten Lackfilmen.

Prinzip

Mit dieser Methode werden direkte Aussagen über das Reflektionsvermögens und damit der Glanzcharakteristik der Lackfilmoberflächen getroffen, sowie indirekte Aussagen über den Grad deren Aufrauung.

Geräte

Reflektometer mit Meßgeometrie nach DIN 67530, geprüft nach DIN 67530 (z.B. Haze-gloss, BYK-Instruments).

Durchführung

Voraussetzung für die Messung ist, dass die zu messenden Lackfilmoberflächen plan, sauber und ausgehärtet sind.

Die Messung ist an mindestens 3 repräsentativen Stellen der Probe durchzuführen. Werden zu große Abweichungen der Einzelmessungen erzielt, sollte in der Regel eine erneute Messung an repräsentativen Stellen erfolgen oder die Anzahl der Einzelmessungen auf >3 erhöht werden. Am BYK haze-gloss wird im Display die Standardabweichung der Messungen angezeigt. Ist die Standardabweichung s > 0,5 ist die Durchführung der o.g. Maßnahmen zu empfehlen.

Der Mittelwert ist auf 1 Dezimalstelle anzugeben.

Anmerkung zur Messgeometrie

Bei der Charakterisierung von mattierten Lackfilmoberflächen hat es sich bewährt, mit der 60°- und der 85°-Messgeometrie zu messen. In der Abweichung von der DIN 67530 werden deshalb die Reflektometerwerte mattierter Lackfilmoberflächen mit beiden Messgeometrien bestimmt.

Durch die Ermittlung des sog. Sheens, (d.h. 85°-Reflektometerwert minus 60°-Reflektometerwert) können wichtige Hinweise auf die im Lackfilm vorliegende Teilchenverteilung des

Mattierungsmittels gewonnen werden.

Um den Sheen aussagekräftig ermitteln zu können, sollten die 60°-Reflektometerwerte der ggf. zu vergleichenden Proben Abweichungen von max. + 1 ,5 Reflektometerwerten aufweisen.

Bestimmung der Feuchte von Siliciumdioxiden

Nach dieser Methode werden in Anlehnung an ISO 787-2 die flüchtigen Anteile (im folgenden der Einfachheit halber„Feuchte" genannt) von Siliciumdioxiden nach 2 stündiger Trocknung bei 105°C bestimmt. Dieser Trocknungsverlust besteht im Allgemeinen überwiegend aus Wasserfeuchtigkeit.

Durchführung

In ein trockenes Wägeglas mit Schliffdeckel (Durchmesser 8 cm, Höhe 3 cm) werden 10 g des pulverförmigen, kugelförmigen oder granulären Siliciumdioxids werden auf 0.1 mg genau eingewogen (Einwaage E). Die Probe wird bei geöffnetem Deckel 2 h bei 105 ± 2 Grad Celsius in einem Trockenschrank getrocknet. Anschließend wird das Wägeglas verschlossen und in einem Exsikkatorschrank mit Kieselgel als Trocknungsmittel auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Auswaage A wird gravimetrisch bestimmt.

Man bestimmt die Feuchte in % gemäß (E in g - A in g) * 100% / E in g.

Die Messung wird als Doppelbestimmung durchgeführt.

Bestimmung des dso-Wertes

Aggregatgrößenverteilung durch Laserbeugung (Coulter)

Geräte:

Laserbeugungsgerät LS 230, Fa. Coulter

Utraschallfinger Bandelin, Typ HD 2200 mit Horn DH 13 G

Kühlbad 80 ml

Eppendorfpipette 5 ml

Zentrifugenglas, Höhe 7 cm, 0 3 cm

Petrischale, Höhe 4 cm, 0 7 cm

Dewar-Gefäß, Höhe 21 cm, 0 4 cm

Digitales Thermometer, Genauigkeit + 0.1 K

Chemikalien:

Ethanol, p.A., Fa. Merck

Triton X-100, Fa. Merck

Natriumhexametaphosphat, Fa. Baker

Probenvorbereitung:

Granulate werden in einen Mörser gegeben und die grobkörnigen Granulatstücke zerdrückt, nicht gemörsert.

1 g ungealtertes Siliciumdioxid (Zeitspanne zur Produktion max. 10 Tage) wird in ein 30 ml

Rollrandgläschen eingewogen und mit 20 ml Dispersionslösung (20 g Natriumhexametaphosphat auf 1000 ml mit demineralisiertem Wasser aufgefüllt) versetzt. Anschließend wird die Probe in ein Kühlbad, welches die starke Erwärmung der Suspension verhindert, gestellt und 1 min mit Ultraschall behandelt (20 W-Leistung, 80 % Pulse). Je Kieselsäure werden nacheinander drei Dispersionslösungsmuster hergestellt.

Bis die Probenzugabe in das Flüssigkeitsmodul erfolgt, gibt man die Suspension in eine

Petrischale mit Magnetrührer, um eventuelle Sedimentation zu verhindern.

Durchführung:

Vor Beginn der Messung lässt man das Gerät und das Flüssigkeitsmodul mindestens 30 min warmlaufen und spült das Modul (Menüleiste„Steuerung/Spülen") 10 min. automatisch.

In der Steuerleiste der Coultersoftware wählt man über dem Menüpunkt„Messungen" das

Dateifenster„Opt. Modell berechnen" aus und legt die Brechungsindizes fest

(Flüssigkeitsbrechungsindex Real = 1 .332; Material Brechungsindex Real = 1 .46, Imaginär = 0.1 ).

In dem Dateifenster„Messzyklus" stellt man die Leistung der Pumpgeschwindigkeit auf 26 % und die Ultraschallleistung auf 3 % ein. Die Punkte Ultraschall„während der Probenzugabe",„vor jeder

Messung" und„während der Messung" sind zu aktivieren.

Zusätzlich wählt man in diesem Dateifenster die folgenden Punkte aus:

Offsetmessung (1x täglich)

Justieren

Hintergrundmessung

Messkonzentration einstellen

Probeninfo eingeben

Messinfo eingeben

2 Messungen starten

Automatisch Spülen

Nach Abschluss der Kalibrierung, erfolgt die Probenzugabe. Man fügt so lange dispergierte Kieselsäure zu, bis eine Lichtabsorption von ca. 45 % erreicht ist und das Gerät OK meldet.

Die Messung erfolgt mit dem Fraunhofer Modell, wobei die Standardsoftware des

Laserbeugungsgerät LS 230, Fa. Coulter verwendet wurde.

Von jeder Probenzugabe werden drei Doppelbestimmungen von 60 Sekunden durchgeführt. Aus der Rohdatenkurve berechnet die Software auf Basis der Volumenverteilung die

Teilchengrößenverteilung.

Bestimmung des C-Gehalts

Geräte:

C-mat 500 der Fa. Ströhlein Instruments

Analysenwaage

Porzellanschiffchen mit Deckel

Pinzette

Dosierlöffel

Reagenzien

Euro-Analysen-Kontrollprobe 077-2 (Fa. Ströhlein Instruments)

Sauerstoff

Durchführung

Messung der Kontrollprobe

Zuerst wird die Kontrollprobe gemessen. Dazu werden auf ein ausgeglühtes, abgekühltes Porzellanschiffchen 0, 14 - 0, 18 g auf einer Analysenwaage eingewogen. Beim Bedienen der Starttaste wird das Gewicht übernommen, da die Waage mit dem C-mat gekoppelt ist. Das Schiffchen muss innerhalb von 30 Sekunden in die Mitte des Verbrennungsrohres geschoben werden. Nach Abschluß der Verbrennung wird der Meßwert in Impulse umgewandelt und vom Rechner ausgewertet. Es werden 2 und mehr Bestimmungen durchgeführt. Eventuell muss der Faktor des Gerätes neu eingestellt werden. Der Faktor wird nach folgender Formel berechnet:

,_ ., Sollwert * Einwaage * 100

Faktor =

Impulse

Messung der Siliciumdioxidproben

Nach der Ermittlung des Faktors werden die Siliciumdioxidproben gemessen. Dazu werden jeweils 0,04 - 0,05 g der Kieselsäure in ein Porzellanschiffchen eingewogen und das Porzellanschiffchen mit einem Porzellandeckel abgedeckt. Anschließend werden die Kieselsäureproben analog zur Kontrollprobe vermessen. Bei Abweichungen > 0,005% wird eine dritte und ggf. weitere

Messungen durchgeführt und der Durchschnitt errechnet.

Auswertung

Der Kohlenstoffgehalt wird nach folgender Formel berechnet:

o/oC = I * F * IQ-5

E * 1000

Dabei bedeuten: I = Impulse

F = Faktor

E = Einwaage in g

Ergebnisangabe

Das Ergebnis wird in 2 Nachkommastellen in %C abgegeben.

Anmerkung

Die Handhabung des„C-mat 500" kann der Bedienungsanleitung der Fa. Ströhlein Instruments entnommen werden.

Bestimmung der rheologischen Eigenschaften

Grundlagen

Mattierungsmittel auf Basis von Siliciumdioxiden verändern die rheologischen Eigenschaften von Lacken. Diese Veränderungen können sich im Aufbau von nicht-newton'schen Fließverhalten, wie Fließgrenzen, Strukturviskositäts- und Thixotropieeffekten, ausdrücken. Im Allgemeinen sind diese Effekte mit einem kugelgelagerten Rotationsviskosimeter messbar. Bei ungenügender Präzision des kugelgelagerten Rotationsviskosimeters sind Messungen mit einem luftgelagerten Rotationsbzw. Oszillationsviskosimeter durchzuführen.

Geräte

RheolabQC

Messzylinder CC 27

Messzylinder CC 39

Einwegmessbecher

Steuer- und Auswertecomputer

Arbeitsvorschrift

Messsystem

Das koaxiale Zylinder-Messsystem besteht aus Messkörper, Einwegmessbecher und

Messbecherhalter.

Es stehen 2 verschiedene Messkörper zur Verfügung.

Messzylinder

Viskositätsbereich Füllmenge

(Drehkörper)

Mittel- bis hochviskose

CC 27 17 ml

Lacke

Niedrig- bis

CC 39 65 ml

mittelviskose Lacke

Messvorbereitung

Thermostat einschalten, die Messtemperatur beträgt 23 °C. Kühlung des Thermostaten einschalten. Rheolab QC einschalten, der interne Check am Rheolab wird durchgeführt.

Rheologiesoftware "RHEOPLUS" am angeschlossenen PC starten. Messkörper im RhoelabQC einkuppeln. Über "Messgerät" "Diagnose starten" eine Eigendiagnose der Verbindung PC <-> RheolabQC durchführen. Bei ordnungsgemäßem Zustand erkennt der "Toolmaster" des

RheolabQC den verwendeten Messkörper eigenständig, zeigt diesen im Display des RheolabQC an und übergibt die hinterlegten Messsystem-Kenndaten an die Messsoftware. Die benötigte Probenmenge entsprechend des verwendeten Messkörpers blasenfrei in einen entsprechenden Einwegmessbecher einfüllen. Den Einweg messbecher (mit Mantel) in den Halter schieben, und mit der Überwurfmutter verschrauben. Das Gerät ist bereit zur Messung, welche nach

Betriebsanleitung des Gerätes durchgeführt wird.

Messung der Transparenz / Density

Beim Einsatz von Mattierungsmitteln in transparenten Lacken kann in Abhängigkeit von dem eingesetzten Mattierungsmittel und dem Bindemittelsystem ein mehr oder weniger ausgeprägter Schleier auftreten, der dem transparenten Lackfilm einen bläulichen Unterton verleiht. Deshalb wird dieser Effekt auch Blauschleier genannt. Die analytischen Prüfdaten der Mattierungsmittel lassen keine Rückschlüsse auf diesen Effekt zu. Mit einem Densitometer bzw. einem Farbmessgerät lässt sich dieser Effekt an entsprechend präparierten Mattlacken reproduzierbar messtechnisch erfassen.

Durch die Applikation von Lackfilmen auf schwarze Glasscheiben wird je nach Ausprägung des Schleiers die Farbtiefe der schwarzen Glasscheibe gemindert. Über die Messung der Density = Farbtiefe durch die Lackschicht kann indirekt eine Aussage über die Ausprägung des Schleiers getroffen werden.

Geräte

Farbmessgerät SpectroEye Gretag Macbeth

Arbeitsvorschrift

Kalibrierung

Das Gerät verfügt über eine Routine zur Eigenkalibrierung. Diese erfolgt unmittelbar nach

Einschalten des Gerätes.

Grundeinstellung

Im Hauptmenü > Einstellungen > Benutzerbezogen > Standard Messung > Messbedingungen sind folgende Einstellungen zu wählen:

Parameter Einstellung

Physikalischer Filter No

Weissbezug Abs

Lichtart D65

Beobachtungswinkel 10°

Dichtestandard DIN

Im Messfenster > Messfunktion die Funktion "Dichte" auswählen.

Im Messfenster > Absolut/Differenz die Funktion "Absolut" wechseln.

Im Messfenster > Grafisch/Numerisch die Funktion "Numerisch" wechseln.

Im Messfenster > Dichtefilter den Filter "Gelb" anwählen. Im Display erscheint Dy für

"Dichtemessung mit Gelbfilter".

Im Messfenster > Mittelwertbildung kann die automatische Mittelwertbildung mit Vorgabe der

Anzahl der Werte eingestellt werden.

Im Messfenster > Dichtefilter den Gelbfilter anwählen.

Messung

Das Gerät im Messfenster mit dem Drehrad auf "Probe" einstellen. Durch Drücken der Messtaste wird die Messung gestartet. Es werden mind. 5 Messungen durchgeführt. Es ist darauf zu achten, dass die Messstellen keine Schädigungen, wie Krater, Einschlüsse, Kratzer, Luftblasen etc.

aufweisen. Die größte zulässige Abweichung zwischen dem niedrigsten und höchsten Wert darf D = 0,05 betragen. Aus den ermittelten Messdaten ist ein Mittelwert (sofern nicht automatisch aktiviert) zu bilden.

Bestimmung SQ4-Gehalt

Der S04-Gehalt wird IR spektrometrisch bestimmt.

Bestimmung der Schüttdichte

Zwischen 500 und 700 ml Kieselsäure-Pulver bzw. -Granulat werden über einen Weithalstrichter aus einer definierten Höhe in einen Messzylinder gefüllt. Dabei ist die Probemenge so zu wählen, dass das Füllvolumen zwischen 500 und 700 ml liegt. Nach dem Absetzen der Probe (ohne mechanische Verdichtung) erhält man aus dem abgelesenen Volumen und dem Gewicht der Probe die Schüttdichte [g/L].

Geräte

Messzylinder 800 ml (10 ml-Graduierung, Genauigkeit +/- 5 ml oder besser); Innendurchmesser 60

+/- 5 mm

Schaufel

Präzisionswaage. Genauigkeit 0.1 g

Verfahrensbeurteilung

Das Verfahren erfolgt in Anlehnung an eine ASTM D 1513.

Beispiel 1

Für die Belegungsversuche mit Wachs wird die wärmeisollierte Fließbettgegenstrahlmühle CGS 50 verwendet. Als Kieselsäure wird eine pulverförmige Kieselsäure, hergestellt in Anlehnung an DE 1767332 Beispiel 1 , und den folgenden Kenndaten verwendet:

DOA 262 ml/100g

BET-Mp 169 m2/g

Leitfähigkeit Lf 120 mS/cm

pH-Wert 6,7

SR-Alpine, 63pm 0,5%

Trocknungsverlust TV (2h/105°C) 6,41 %

Als Wachs wird ein PE-Wachs - VISCOWAX® 122 (Firma Innospec Leuna GmbH) eingesetzt. Das Wachs wird in fester Form zugegeben.

Die Tabelle 1 zeigt die verwendeten Einstellungen für den Versuch.

Tabelle 1

Die mit wachsbelegte Kieselsäure hat die in Tabelle 2 enthaltenen analytischen Daten.

Tabelle 2


Die mit wachsbelegte Kieselsäure wird in einem Schwarzlack gegen ACEMATT® OK412 untersucht (Tabelle 3). ACEMATT® OK412 ist eine nach dem Stand der Technik hergestellte mit Wachs belegte Kieselsäure der Firma Evonik Ressource Efficiency GmbH.

Tabelle 3


Die mit Wachs belegte Kieselsäure, hergestellt mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, Vergleich zu ACEMATT® OK412 zeigen vergleichbare sehr gute Ergebnisse.

Bezugszeichenliste

1 : Strahlmühle

2 : zylindrisches Gehäuse

3 : Mahlkammer

4 : Mahlgutaufgabe

5 : Mahlstrahleinlass

6 : Produktauslass

7 : Windsichter

8 : Sichtrad

9 : Einlassöffnung oder Einlassd "

10 : : Mahlstrahl

1 1 : : Heizquelle

12 : : Heizquelle

13 : Zuführungsrohr

14 : : temperaturisolierender Mantel

15 : : Einlass

16 : Auslass

17 : Zentrum der Mahlkammer

18 : Reservoir- oder Erzeugungseinrichtung, bevorzugt ein Gebläse

19 : Leitungseinrichtungen

20 : Austrittsstutzen

21 : Sichtergehäuse

22 : Gehäuseoberteil

23 : Gehäuseunterteil

24 : Umfangsflansch

25 : Umfangsflansch

26 : Gelenk

27 : Pfeil

28 : Sichtraumgehäuse

28a : Tragarme

29 : Austrag konus

30 : Flansch

31 : Flansch

32 : Deckscheibe

33 : Deckscheibe

34 : Schaufel

35 : Sichtradwelle

35a : Drehlager

36 : obere bearbeitete Platten

37 : untere bearbeitete Platte

38 : Gehäuseendabschnitt

39 : Prod u ktaufgabestutzen

40 : Drehachse

41 : Austrittskammer

42 : obere Deckplatte

43 : abnehmbarer Deckel

44 : Tragarme

45 : kegelförmiges Ringgehäuse

46 : Ansaugfilter

47 : Lochplatte

48 : Feingutaustragrohr

49 : Abweiskegel

50 : Sichtlufteintrittsspirale

51 : Grobgutaustrag