(57)【要約】本発明は低沸点の凝縮されたガスまたはこれから得られる冷たいガスの形で用意された冷却媒体を使用することにより微粒の粉末状固形物を直接的に冷却し、引き続き固形物をばら物充填体に充填する方法に関する。本発明は更に微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する装置およびばら物充填体の内部に配置され、固形物粒子の間の気相に空気より少ない酸素を含有する微粒の粉末状固形物に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体を添加し、引き続きばら物充填体に充填することにより微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法であり、微粒の固形物が平均粒度５０μｍ未満、有利に２０μｍ未満を有し、冷却媒体が
ａ）１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスからなるか、
ｂ）または１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して製造した冷たいガスまたはガス混合物からなるか、
ｃ）または１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して予め冷却した冷たいガスまたはガス混合物からなる微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法。
【請求項２】
微粒の粉末状固形物が平均粒度５μｍ未満、有利に１μｍ未満を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
冷却し、充填すべき微粒の粉末状固形物が無機顔料または有機顔料である請求項１記載の方法。
【請求項４】
冷却し、充填すべき微粒の粉末状固形物が二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、耐光性顔料、有色顔料、金属顔料、磁性顔料またはカーボンブラックである請求項１記載の方法。
【請求項５】
冷却し、充填すべき微粒の粉末状固形物がセメントである請求項１記載の方法。
【請求項６】
冷却し、充填すべき微粒の粉末状固形物が温度に敏感な化合物または温度に敏感な化合物が被覆された固形物である請求項１記載の方法。
【請求項７】
微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する処理工程の前に粉砕する請求項１記載の方法。
【請求項８】
微粒の粉末状固形物が蒸気ジェット粉砕の処理工程とばら物充填体または移動するばら物容器中の充填の処理工程の間に冷却媒体の添加により直接的に冷却される顔料である請求項１記載の方法。
【請求項９】
蒸気ジェット粉砕の直後に存在する粉砕された顔料と水蒸気含有気相の混合物のうち水蒸気含有気相の一部をまずサイクロンまたはダストフィルターを用いて粉砕された顔料から分離し、その後粉砕された顔料を、冷却媒体を用いて直接的冷却により冷却する請求項８記載の方法。
【請求項１０】
直接的冷却に使用される冷却媒体が０℃未満、有利に−２０℃未満、特に−４０℃未満の温度を有する請求項１記載の方法。
【請求項１１】
微粒の粉末状固形物をばら物充填体または移動するばら物容器に充填するために空気により搬送し、空気による搬送に使用されるガスを直接的冷却の冷却媒体として使用し、このガスが微粒の粉末状固形物と接触する前に、間接的に熱交換機中で低沸点の凝縮されたガスを用いて冷却されたかまたは直接１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを噴射して入れることにより冷却されたものである請求項１記載の方法。
【請求項１２】
微粒の粉末状固形物の空気による搬送の際に冷却媒体を搬送管に供給する請求項１記載の方法。
【請求項１３】
冷却媒体としてガス状窒素またはガス状二酸化炭素を使用する請求項１記載の方法。
【請求項１４】
冷却媒体として液体の窒素または液体または固体の二酸化炭素を使用する請求項１記載の方法。
【請求項１５】
微粒の粉末状固形物を冷却媒体と混合するために必要である短時間内に少なくとも２０℃、有利に少なくとも５０℃だけ冷却する請求項１記載の方法。
【請求項１６】
微粒の粉末状固形物を最高１００℃、有利に最高７０℃に冷却する請求項１記載の方法。
【請求項１７】
搬送ガスが微粒の粉末状固形物と接触する前に、冷却媒体を微粒の粉末状固形物の空気による搬送のための搬送ガスに導入する請求項１記載の方法。
【請求項１８】
直接的冷却に使用される冷却媒体が０.０００１質量部未満の水を含有し、このやり方で固形物を含有する気相の露点を低下する請求項１記載の方法。
【請求項１９】
微粒の粉末状固形物を冷却後に紙袋またはプラスチック袋に充填する請求項１記載の方法。
【請求項２０】
微粒の粉末状固形物を冷却後にサイロ車両に充填する請求項１記載の方法。
【請求項２１】
請求項１記載の方法により製造されるばら物充填体に存在する微粒の粉末状固形物において、顔料粒子の間の気相の組成が酸素２０質量％未満、有利に酸素１５質量％未満を有することを特徴とする微粒の粉末状固形物。
【請求項２２】
請求項１記載の方法により製造されるばら物充填体に存在する微粒の粉末状固形物において、顔料粒子の間の気相の組成が４より多い、有利に５.７より多い窒素と酸素の質量比を有することを特徴とする微粒の粉末状固形物。
【請求項２３】
請求項１記載の微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法を実施する装置において、前記装置が低沸点の凝縮されたガスの貯蔵容器、貯蔵容器と微粒の粉末状固形物を空気により搬送するための搬送管との間の分離した接続管、低沸点の凝縮されたガスを搬送管に導入するノズルおよび制御装置および調節装置からなることを特徴とする微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法を実施する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項１および２３の上位概念に記載のばら物充填体に充填する前に微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法および装置に関する。
【０００２】
多数の微粒の粉末状固形物は販売、搬送のために、環境の影響から保護するために、またはばら物充填体に保存するために充填する。微粒の粉末状固形物の温度は製造工程または処理工程により所望のばら物充填体に問題なく充填するためにしばしば高すぎる。従って十分に冷却しないとこれは、例えば以下のような多くの問題または欠点を生じることがある。
ゴムパッキングまたは圧縮弁のような温度に敏感な装置部品の著しい摩耗、
固形物の高すぎる温度による例えば紙袋またはプラスチック袋のばら物充填体の損傷、
充填する時点の固形物の低いかさ密度、
熱い気相のかなり高い粘度によるばら物充填体およびサイロ車両の充填の際の劣悪な排気特性、
ばら物充填体およびサイロ車両の低い充填量、
ばら物充填体およびサイロ車両の時間のかかる充填、
高すぎる充填容積によるばら物充填体（例えば紙袋）の損傷、
ばら物充填体に固形物を充填する際の強いダスト傾向、
袋およびパレットの光学的によくない印象の外観、
収縮フードでのパレット内部の凝縮作用、
ばら物充填体の熱い表面による引き続く取り扱い（例えば積載または搬送）の際の作業安全性の損傷。
【０００３】
ばら物充填体に微粒の粉末状固形物を充填する際の前記の問題または欠点は個々におよび組み合わされて発生することがある。前記の問題または欠点の一部は熱い固形物を取り扱い、ばら物充填体に充填しなければならない場合には当然であるが、ほかの前記の問題または欠点（例えば低いかさ密度、劣悪な排気特性）はきわめて微粒の熱い粉末状固形物を取り扱い、ばら物充填体に充填するために固有である。この意味で本発明において５０μｍ未満、有利に２０μｍ未満の平均粒度を有する粉末状固形物、特に５μｍ未満、有利に１μｍ未満の平均粒度を有する固形物を“微粒の”と記載する。
【０００４】
“ばら物充填体”は本発明において販売、搬送のために、環境の影響から保護するために、または持続的に保存するために使用される充填体、例えば紙袋またはプラスチック袋、たる、大きい袋、袋、紙、ボール紙、プラスチックまたは他の材料からなる容器であると理解される。
【０００５】
原則的にこのような問題は、例えば焼成後の、焼成し、引き続き粉砕した後の、乾燥後の、その他の高温処理の後のまたは高温での製造方法の際の、製造または処理の形式により高い温度を有するすべての微粒の粉末状固形物においてばら物充填体に充填する際に発生することがある。これは例えばばら物充填体に充填すべきであるセメント、カーボンブラックまたは熱により、例えば焼成により予め処理された顔料に該当する。特にこれは蒸気ジェット粉砕した顔料に該当する。
【０００６】
１μｍ以下の範囲の粒度を有するきわめて微粒の固形物の粉砕のためにしばしばジェット粉砕技術を使用する。ジェット粉砕は粉砕物が急速なガス流中で加速され、衝突により互いにまたは衝突壁に対して粉砕される衝突粉砕である。その際粉砕効果は衝突速度または衝突エネルギーに決定的に依存する。
【０００７】
例えば種々の無機顔料のような粉砕または凝結の解除に特に高いエネルギーの投入または特に高い分散度が必要である固形物の粉砕の場合に、一般に粉砕媒体として過熱蒸気を使用する蒸気ジェット粉砕法を使用する。二酸化チタンを最後に蒸気ジェット粉砕で処理する二酸化チタン顔料を製造する方法はドイツ特許第１９５３６６５７号に記載されている。
【０００８】
蒸気ジェット粉砕の場合に粉砕器を離れた後の顔料−ガス混合物の温度は多くの場合に約２００〜３００℃の範囲である。サイクロンまたはダストフィルターを使用して水蒸気から顔料を分離した後に水蒸気含有顔料ばら物の温度は典型的になお約２００〜２５０℃の範囲である。サイロに中間保存することによりまたは機械的または空気により搬送する際になおある程度の冷却が生じるが、顔料は袋または他の充填物に充填する時点でしばしばなお約１００℃以上の温度を有する。これはすでに記載したような多くの問題または欠点を生じることがある。
【０００９】
例えば微粒の粉末状固形物を空気により搬送する際の周囲温度の空気の添加による微粒の粉末状固形物の冷却効果は少ない温度差および空気の低い熱容量により制限される。これから多くの量の空気を使用する場合でも温度の低下がかなり少なく、これにより前記の欠点があまり弱まらない。
【００１０】
きわめて多くの量の空気は著しい温度の低下を引き起こすことがあるが、この方法は微粒の粉末状固形物の気相からの分離および充填特性および運転費用に関するかなりの欠点を有する。更に湿度、ダスト、二酸化炭素、硫黄酸化物または窒素酸化物、微量の油または空気からの他の不純物による微粒の粉末状固形物の汚染の危険が高まる。
【００１１】
長時間にわたる対流冷却は多くの微粒の粉末状固形物の悪い熱伝導率およびこれによるばら物容器の極端に長い閉鎖のために同様に不利である。これは生成物の生産能力を著しく低下することがある。
【００１２】
ドイツ特許第３４１４０３５号には蓄熱材料を充填した蓄熱装置によりガスを導入することによるダスト含有ガスの間接的冷却が記載されている。この方法または冷却面または熱交換器により間接的に冷却する相当する方法はあまり有利でなく、それというのもこのためにかなりの熱伝達面が提供されなければならないからである。このドイツ特許第３４１４０３５号に記載される方法において更に約２０ｍｇ／ｍ３のガスのダスト負荷はきわめて少なく、ばら物充填体に意図的に充填する際に顔料技術で例えば一般的な固形物−ガス混合物比に匹敵しない（しばしば数ｋｇ／ｍ３）。経験によれば気相中の固形物含量が多い場合に冷却する接触面での付着の危険が高まる。微粒の粉末状固形物を間接的に冷却するための冷却スクリューはたびたび使用されているが、この場合も付着、運転の安全性および投入費用に関する欠点が大きい。
【００１３】
ドイツ特許第３７１３５７１号にはプラスチックの袋に粉末状または粒状材料を充填する装置が記載され、その際溶接の継ぎ目の安定性を保証するために、充填した袋を溶接し、冷却帯域に運ぶ。ここに記載される冷却は袋に充填した直後に行うので、前記の欠点を回避するために適していない。
【００１４】
米国特許第３６６４３８５号には充填体を充填するための粉末の機械的圧縮が記載され、その際ダストを除去するために冷却した空気の推進力を使用することができる。
【００１５】
しかし冷却した空気のこの推進力の冷却効果は微粒の粉末状固形物の十分な圧縮を達成するためには十分でなく、従って粉末をなお付加的に機械的に圧縮しなければならない。そのほかにこの方法は、例えば顔料のような分散性および微細性に関する特別の要求を有する微粒の粉末状固形物にはあまり適してなく、それというのも機械的圧縮により凝結の危険が存在し、これにより粉砕により意図される目的が再び部分的に取り除かれることがある。
【００１６】
米国特許第４６１９１１３号には温度に敏感な洗剤粉末添加剤の添加を可能にするために、液体窒素を使用するサイロでの洗剤粉末の直接的冷却が記載されている。冷却した洗剤粉末の平均粒度が５００μｍである（１欄２４〜２５行）ので、この米国特許第４６１９１１３号に記載される方法はばら物充填体にきわめて微粒の粉末状固形物を充填する際の特別な問題または解決に関する示唆を提供しない。
【００１７】
ドイツ特許第３９４１２６２号には液体窒素と接触する前に粉末ジェットを機械的部品により噴霧することによる液体窒素を使用する粉末状物質の直接的冷却が記載されている。
【００１８】
ドイツ特許第３６２３７２４号にはセメントを液体窒素と同時にセメントサイロに吹き込むことによる液体窒素を使用するセメントの直接的冷却が記載されている。
【００１９】
これらのドイツ特許第３９４１２６２号およびドイツ特許第３６２３７２４号に記載される方法は簡単な冷却だけを目的とし、ばら物充填体に包装する充填特性の改良を目的としていない。これらの刊行物はきわめて微粒の粉末状固形物の固有の要求または微粒の粉末状固形物の取り扱いおよびばら物充填体に充填する際の前記の固有の問題および問題の解決の示唆を提供しない。
【００２０】
米国特許第３３３００４６号には複数の互いに結合した部屋からなる装置を使用し、前記部屋によりガス流および固形物流が反対方向で流動する、ガスと５０μｍ未満の粒度を有する微粒子の固形物の熱交換が記載されている。
【００２１】
このために使用される装置は費用がかかり、多くの量の冷却ガスが必要である。従ってこの方法は多くの量の空気を使用する前記冷却の場合と同様の欠点を有する。微粒子の粉末状固形物の取り扱いおよびばら物充填体に充填する際の前記の固有の問題および問題の解決に関する示唆は見出されない。
【００２２】
欧州特許第６１１９２８号、欧州特許第５０１４９５号およびドイツ特許第３８３３８３０号には低沸点の凝縮されたガスを使用する粉砕物の直接的冷却が記載されている。しかしこの冷却は粉砕の前に本来の粉砕工程の最適化のために粉砕物の脆性を高めることにより行い、従って前記の問題の解決を生じない。
【００２３】
この種の冷却により達成される粉砕の前の温度の低下は一般に粉砕と結びついた熱の発生により再び失われ、充填の際の利点がもはや存在しない。
【００２４】
微粒の粉末状固形物を取り扱い、ばら物充填体に充填する際の前記の固有の問題およびその解決に関する示唆は見出されない。
【００２５】
前記の多くの方法は冷却の種々の変形により明らかな熱の結果の問題を減少することを目的とする。しかし微粒の粉末状固形物の具体的な要求、例えば顔料の微細性および分散性に関するきわめて高い要求およびこれと結び付いたばら物充填体に充填する際の問題についての明らかな示唆は見出されない。従って前記方法の欠点は微粒の粉末状固形物をばら物充填体に取り扱い、充填する際の前記の問題を除去できないかまたはわずかな部分でのみ除去することである。これは前記の顔料に固有の問題に特に該当する。
【００２６】
本発明の課題は、微粒の粉末状固形物を取り扱い、引き続きばら物充填体に充填する際の前記の欠点を完全にまたは少なくとも十分に回避するやり方で熱い微粒の粉末状固形物の処理を可能にする方法を提供することである。
【００２７】
本発明の課題は更に、ガスを分離し、ダストを除去する際の費用をできるだけ少なく保つために、微粒の粉末状固形物を取り扱いおよびばら物充填体に充填する際にできるだけ少ないガス量を使用することである。
【００２８】
本発明のもう１つの課題は、微粒の粉末状固形物およびガスからなる混合物の冷却を簡単かつ効率のよいやり方で実施することができる装置を提供することである。
【００２９】
本発明のもう１つの課題は、固形物粒子の間の気相に空気に比べて少ない量の酸素を有するばら物充填体に存在する微粒の粉末状固形物を製造することである。
【００３０】
前記課題は請求項１記載の方法および請求項２３記載の装置により解決される。
【００３１】
本発明の方法は冷却媒体の添加による微粒の粉末状固形物の直接的冷却およびこれに続くばら物充填体への粉砕物の充填からなり、その際冷却媒体が１種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスまたは冷却ガスまたは１種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して製造したガス混合物からなり、または冷却媒体が冷却ガスまたは１種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して予め冷却したガス混合物からなる。この方法は微粒の粉末状固形物の冷却および引き続くばら物充填体、例えば市販されている紙袋、プラスチック袋、袋、たるまたは種々の材料からなる他の小さい容器への充填にとって特に重要である。サイロ車両の充填の際に前記方法は有利である。
【００３２】
冷却媒体として該当する微粒の粉末状固形物に関して不活性の特性を有するすべての化合物が適している。これは例えば希ガス、二酸化炭素、窒素、酸素または前記物質の混合物（例えば空気）であってもよい。
【００３３】
直接的冷却に使用される冷却媒体は有利に低沸点の凝縮したガスの蒸発により得られる。液体窒素、液体空気または液体二酸化炭素が特に適している。固体の二酸化炭素も、特に細かく分散された形で存在する場合に適している。
【００３４】
その際直接的冷却に使用される冷却媒体は、顕著な冷却効果を生じるために、有利に０℃未満、特に−２０℃未満、特に有利に−４０℃未満の温度を有する。
【００３５】
冷却すべき微粒の粉末状固形物もしくは冷却すべき固形物含有混合物に要求される温度はもちろん固形物の種類および固形物の品質の要求に依存する。冷却すべき微粒の粉末状固形物が少なくとも２０℃、有利に少なくとも５０℃だけ冷却するように、冷却媒体の種類および量を有利に選択する。直接的冷却により最高１００℃、特に有利に最高７０℃に冷却することが有利である。
【００３６】
直接的冷却に使用される冷却媒体は有利に０.０００１質量部未満の水を有する。このやり方で固形物−ガス混合物の露点を低下することができ、これは凝結物を形成する固形物の傾向の減少に現れる。例えばきわめて少ない量の水を有する液体窒素の使用により固形物ばら物内の露点を有利に低下することができる。
【００３７】
微粒子の粉末状固形物の冷却は原則的に製造工程または処理工程の種々の位置で、例えば粉末状固形物の熱処理の直接後方で、搬送管内で、またはばら物充填体に充填する直前で行うことができる。
【００３８】
本発明の方法は、微粒の粉末状固形物を方法技術的または論理的条件により高温で製造するかまたは処理し、対流冷却または空気での冷却により温度が不十分に低下し、ばら物充填体への従来の充填がかなりの問題を生じる場合に特に有利である。
【００３９】
本発明の冷却が有利に作用する方法の例は、以下のものである。
熱による乾燥および場合による粉砕に続く微粒の粉末状固形物の直接的冷却および充填、
焼成および場合による粉砕に続く微粒の粉末状固形物の直接的冷却および充填、
熱分解製造工程または燃焼工程に続く微粒の粉末状固形物の直接的冷却および充填、
蒸気ジェット粉砕に続く微粒の粉末状固形物の直接的冷却および充填。
【００４０】
平均粒度５０μｍ未満、有利に２０μｍ未満の微粒の粉末状固形物、特に平均粒度５μｍ未満、特に有利に１μｍ未満のきわめて微粒の粉末状固形物の場合に、レオロジー特性もしくは取り扱い特性が固形物の温度に依存することが示された。従って例えば低い温度で袋、たる、大きい袋またはサイロのような一般に使用される充填体に充填する微粒の粉末状固形物のかさ密度が高い温度でこの充填体に充填する同じ製品に比べて著しく高い。
【００４１】
冷却し、充填すべき微粒の粉末状固形物は、例えば二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、耐光性顔料、有色顔料、金属顔料、磁気顔料、カーボンブラックまたはセメントであってもよい。
【００４２】
充填すべき微粒の粉末状固形物は温度に敏感な化合物または温度に敏感な化合物が被覆された固形物であってもよい。
【００４３】
本発明による冷却媒体による直接的冷却は、例えば冷却媒体を搬送管に空気により微粒の粉末状固形物に供給することにより行うことができる。特に強い温度の低下を達成するために、多くの異なる位置で冷却媒体を供給することが有利である。このやり方で冷却媒体は場合により空気による搬送にかなり貢献する。
【００４４】
冷却媒体の搬送管への注入は冷却媒体の強い渦流または少ない渦流が要求されるかに応じて流動方向でおよび流動方向に反対に行うことができる。
【００４５】
本発明による直接的に冷却する装置は、低沸点の凝縮されたガスの貯蔵容器、貯蔵容器と微粒の粉末状固形物を空気により搬送する搬送管の間の分離した接続管、低沸点の凝縮されたガスを搬送管に導入するノズルおよび制御装置および調節装置からなる。
【００４６】
本発明による直接的冷却のこの方法は間接的冷却法に比べて熱伝達に大きな接触面が必要でないという接触面の利点を有する。そのほか間接的冷却の場合より冷却がかなり速く、これは特に温度に敏感な粉砕物を使用するかまたは短時間に大きな温度の低下が求められる場合に特に有利に作用する。
【００４７】
これに比べて間接的冷却の場合は冷却すべき材料中のかなり大きい温度勾配により特に冷却面の領域で局所的な凝縮の危険が存在する。
【００４８】
周囲温度の多くの量の空気を使用する冷却に比較して本発明の方法のすぐれた点は、１つは直接的冷却により低沸点の凝縮されたガスを使用する場合にその蒸発エンタルピーによりかなり速く、強い冷却効果を達成できることにある。
【００４９】
他方で本発明の方法では少ない量の気相が必要であり、これはばら物充填体を充填する前または充填する際の微粒の粉末状固形物からの気相の分離をかなり簡単にする。更にガスのダスト除去の費用がかなり低下する。
【００５０】
そのほか湿分、ダスト、二酸化炭素、硫黄酸化物または窒素酸化物、微量の油、または空気からの他の不純物による微粒の粉末状固形物の汚染が減少するかまたは回避される。特に微粒の粉末状固形物の塩基性表面の場合に（例えば相当する化合物で化学的に処理した後に）多くの量の空気を使用する場合に空気の酸性成分による表面の好ましくない中和が行われることがある。
【００５１】
最後に一般にきわめて乾燥した冷却媒体の湿分の吸収能力により微粒の粉末状固形物の残留湿度が低下する。
【００５２】
低沸点の凝縮されたガスによる微粒の粉末状固形物の低温冷却が冷却媒体のかなり高い費用により特徴づけられるにもかかわらず、この効果は更に詳しく考察すると意想外にもこの方法の多くの利点により過剰に補償される。例えば固形物−ガス混合物の低い温度によりおよび（固形物に対して）少ない比ガス成分により以下の利点が生じる。
例えばゴムパッキングのような温度に敏感な装置部品の少ない摩耗、
充填すべき微粒の粉末状固形物の低い温度による、例えば紙袋、プラスチック袋のような温度に敏感なばら物充填体の少ない損傷、
少ない熱負荷により廉価な充填体を使用する可能性、
充填する時点での微粒の粉末状固形物の高いかさ密度、
気相の低い粘度によるばら物充填体およびサイロ車両を充填する際の良好な排気特性、
ばら物充填体およびサイロ車両の高い充填量、
ばら物充填体およびサイロ車両の速い充填、
高すぎる充填容積によるばら物充填体（例えば紙袋）の少ない損傷、
ばら物充填体に微粒の粉末状固形物を充填する際の少ないダスト傾向、
空気による搬送もしくは冷却の際の少ないガス容積、従ってガスのダストを除去するためのより小さいフィルター面積もしくは一定のフィルター面積でのより高い充填容量、
例えば袋およびパレットの光学的に要求される外観、
冷却媒体の吸収能力による生成物中の少ない湿度、
収縮フードでのパレット内部の少ない凝縮、
引き続く取り扱い（例えば積載または搬送）の際の充填された微粒の粉末状固形物の低い温度による作業安全性の改良。
【００５３】
本発明の微粒の粉末状固形物を冷却する方法は、例えば破裂した袋のような装入物の欠損の少ない割合を生じるだけでなく、他の利点として信頼できる運転、充填装置の高い容量および少ないダスト傾向を有し、個々の袋またはパレットの要求される光学的外観を生じる。
【００５４】
本発明の方法は無機顔料または有機顔料を直接的に冷却し、引き続きばら物充填体に充填するために特に適しており、それはこれらの顔料にしばしば分散性もしくは微細度に関する特に高い要求が課せられ、同時に粉砕された顔料のレオロジー特性もしくは取り扱いが特に重要であるからである。
【００５５】
顔料に使用する場合の本発明の方法の特別の利点は、ばら物充填体に充填する際の粉砕された顔料の良好な分散性、良好な光特性および良好な取り扱いのような顔料の重要な要求が同時に満足できることにある。顔料のレオロジー特性もしくは取り扱い性はまさに顔料の温度に強く依存する。従って例えば低い温度で袋、たる、大きい袋またはサイロのような一般に使用される充填体に充填される顔料のかさ密度は、高い温度でこの充填体に充填される同じ製品に比べて著しく高い。
【００５６】
顔料の蒸気ジェット粉砕の際に粉砕物の冷却は、例えば蒸気ジェット粉砕器の直接後方に、搬送管内の例えばダストフィルターまたはサイクロンのような分離装置の後方に、またはばら物充填体に充填する直前に存在してもよい。直接的冷却により露点を下回ることを避けるために、粉砕物の気相の水蒸気分圧が例えば空気による水蒸気の部分的交換または希薄化によりすでに十分に低い値を有する場合にはじめて冷却媒体を添加する場合が有利である。有利に蒸気ジェット粉砕の後に水蒸気含有気相の一部をまず粉砕された顔料から分離し、引き続き粉砕された顔料を冷却媒体を使用して直接的冷却により冷却する。水蒸気含有気相の一部のこの分離は例えばサイクロンおよび／またはダストフィルターを用いて行う。
【００５７】
本発明の方法は充填する際のかさ密度のようなパラメーターへの温度の強い影響により二酸化チタン顔料に特に適している。本発明の方法は特にプラスチックの着色にまたは分散染料に使用され、特別の組成により特に低いかさ密度を有する二酸化チタン品質に特に有利であることが示された。このようにして例えば粒状化またはペレット化のような代用法を省くことができる。
【００５８】
有機被覆顔料の場合は高い温度により顔料表面の有機添加剤の分解傾向に不利な影響が容易に生じることがあり、これが色調に特に不利に作用することがある。これは本発明の方法により同様に回避される。本発明の方法は多数の蒸気ジェット粉砕を並列に運転する場合に特に有利であり、こうして達成される顔料の高い供給量は対流冷却または他の従来の方法により不十分にのみ温度を低下することができる。
【００５９】
本発明の方法は酸化鉄顔料にも十分に適している。この場合の利点は１つは二酸化チタン顔料の場合と同様である。しかし酸化可能な酸化鉄顔料、例えば磁鉄鉱変態の酸化鉄顔料の場合は、冷却媒体として例えばＣＯ２またはＮ２のような非酸化ガスの使用により酸化傾向が処理および貯蔵の経過中に冷却媒体による空気酸素の部分的または広い範囲の排除により阻止されることが更に付け加えられる。更に袋に充填する際に本発明の方法により達成されるような低い温度によりこれらの顔料の反応性が空気酸素の残りの部分に比べて著しく低下する。
【００６０】
従って本発明の方法を使用して、蒸気ジェット粉砕により一般に粉砕できない顔料をこの記載された効果的な粉砕技術で粉砕することが多くの場合に可能である。
【００６１】
本発明により得られるばら物充填体に存在する材料は固形物粒子の間の気相に有利に２０質量％未満の酸素、特に１５質量％未満の酸素もしくは４より多い、有利に５.７より多い窒素と酸素の質量比を有する。
【００６２】
微粒の粉末状固形物は固有の組成に応じて明らかに異なるレオロジー特性を示すことができるので、冷却媒体の添加およびこれとともに温度の適当な選択により搬送特性の意図的な調節を行うことができる。固形物の種類に応じて空気によるまたは機械的な搬送の前のまたは搬送の直後の冷却が有利である。ばら物充填体に充填する直前の冷却が有利である。
【００６３】
本発明の１つの有利な構成は空気による搬送に使用される搬送空気を冷却し、冷却媒体としてこの冷たい搬送空気を使用して微粒の粉末状固形物の直接的冷却を行うことにある。この場合に搬送空気の温度は冷却すべき微粒の粉末状固形物と混合後に所望の目的温度が達成されるように選択することができる。搬送空気の冷却は例えば熱交換器を使用してまたは低沸点の凝縮されたガスまたは固体の二酸化炭素を搬送空気に直接供給することにより行うことができる。その際熱交換器による搬送空気の冷却は任意の当業者に周知の方法により行うことができる。この場合に固形物不含のガス上で間接冷却を行い、固形物−ガス混合物を直接的に冷却することがこの方法で特に有利である。
【００６４】
冷却すべき微粒の粉末状固形物と接触する前の空気による搬送に使用される搬送空気の冷却は方法技術的に搬送すべき微粒の粉末状固形物と搬送空気の混合後に生じるような固形物含有ガスの冷却より有利である。
【００６５】
前記の変形を互いに組み合わせることも可能である。例えば搬送空気の冷却（直接的または間接的）およびこれと一緒に固形物−ガス混合物の直接的冷却を行うか、付加的に固形物−ガス混合物の直接的冷却（例えば低沸点の凝縮されたガスを使用して）を行うことができる。
微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する本発明の方法において冷却媒体の種類に関係なく温度に依存するパラメーターに関する全工程の意図的な調節および制御の可能性が特に有利である。例えば冷却媒体の添加量または添加温度の調節により生成物に依存して微粒の粉末状固形物の最適で一定の温度を調節することができ、これにより例えば搬送特性またはばら物充填体を充填する際の特性を意図的に調節し、最適にし、一定に保つことができる。
【００６６】
紙袋またはプラスチック袋内の微粒の粉末状固形物の充填は一般に充填サイロにより固形物搬送装置を使用して行う。６０℃以上の温度で廉価なプラスチック袋（例えばポリエチレンまたはポリプロピレンからなる）の使用は一般に排除される。このために高温安定性を有する特別な高価なプラスチック袋のみを使用することができる。
【００６７】
しかし本発明の方法を使用してこの高価なプラスチック袋の代わりに廉価なポリエチレン袋またはポリプロピレン袋を使用することが可能である。このために一般に６０℃以下の範囲の温度に冷却することが必要である。低い安定性を有する廉価な紙袋または密閉部分にプラスチックの詰め物またはプラスチック部品を有する紙袋の使用も本発明の方法により可能である。
【００６８】
本発明の方法は同様に技術水準により生じる温度に対して安定でない他の袋材料、例えば低い熱負荷を有するプラスチックを基礎とする大きい袋または他の温度に不安定なプラスチック充填体の使用を可能にする。
【００６９】
例１
技術水準により製造した、後処理し、乾燥した二酸化チタン顔料を蒸気ジェット粉砕器中で微細化する。生成物と蒸気の比は１質量部：２.２質量部である。蒸気の温度は２６０℃である。搬送空気に接触してＴｉＯ２１トン当たり約１００ｍ３の粉砕すべき顔料と一緒に蒸気ジェット粉砕器に導入する。蒸気ジェット粉砕後の顔料−ガス混合物の温度は約２３０℃である。サイクロンを使用して気相から顔料を排除した後に水蒸気含有顔料ばら物の温度は約１８０℃である。気相の含水量は約９５質量％であり、ＴｉＯ２に関する気相の含水量は約０.２質量％であり、ＴｉＯ２のかさ密度は０.５ｇ／ｃｍ３である。サイロで中間保存後、水蒸気含有顔料ばら物を空気により袋詰め機に搬送する。乾燥した搬送空気の量はＴｉＯ２１トン当たり７５ｍ３である。搬送管にノズルを介してＴｉＯ２１トン当たり液体窒素９７リットルを導入する。これにより二酸化チタン−ガス混合物の温度が１１０℃から６０℃に低下する。これにより気相の含水量は約１質量％であり、ＴｉＯ２に関する気相の含水量は約０.２質量％である。
【００７０】
ＴｉＯ２からの気相の分離を充填サイロ内で行い、これから袋を充填する。紙袋に充填する時点でのガス含有顔料ばら物の温度は６０℃である。紙袋内のＴｉＯ２粒子の間の気相の組成はＮ２８７質量％、Ｏ２１２質量％である。ＴｉＯ２に関する気相の含水量は０.０１質量％未満で達成される。これに関係なくＴｉＯ２は吸着した水約０.３質量％を有する。
【００７１】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物の高いかさ密度により良好である。この結果としてパレットは光学的に要求される外観を示す。
【００７２】
例２
技術水準により製造した、後処理し、乾燥したプラスチックを着色するための二酸化チタン顔料を蒸気ジェット粉砕器中でシリコーン油１質量％を添加して微細化する。袋に充填する前までの方法の引き続く経過は例１と同様に行う。
【００７３】
しかし例１と異なり市販のポリプロピレン袋に充填する。ポリプロピレン袋に充填する時点のガス含有顔料ばら物の低い温度（６０℃）により袋の損傷が生じない。
【００７４】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物のかなり高いかさ密度により良好である。この結果としてパレットは光学的に要求される外観を示す。
【００７５】
この顔料は特にプラスチックの着色に適している。顔料を充填体と一緒に直接処理工程で使用することが可能である。
【００７６】
例３
技術水準により製造した、（ＴｉＯ２に関して）ＳｉＯ２およびＡｌ２Ｏ３全部で１５質量％を有する、後処理し、乾燥した二酸化チタン顔料を蒸気ジェット粉砕器中で微細化する。方法の引き続く経過は例１と同様に行う。袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物のかなり高いかさ密度により良好である。この結果としてパレットは光学的に要求される外観を示す。この顔料は特に分散染料の製造に適している。
【００７７】
例４
技術水準により磁鉄鉱から焼成により製造した、酸化鉄顔料（Ｆｅ２Ｏ３）を蒸気ジェット粉砕器中で微細化する。生成物と蒸気の比は１質量部：２質量部である。蒸気の温度は２６０℃である。方法の引き続く経過は例１と同様に行う。
【００７８】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物の高いかさ密度により良好である。ガス含有顔料ばら物の低い温度（６０℃）により生成物を従来のポリエチレン袋またはポリプロピレン袋に充填することが可能である。
【００７９】
例５
技術水準により焼成により製造したニッケルルチルイエロー顔料をレーモンドミル内で粉砕する。サイロに中間保存後、顔料ばら物を空気により袋詰め機に搬送する。搬送管にノズルにより液体窒素を、袋に充填した時点でガス含有顔料ばら物の温度が６０℃であるほど多く導入する。
【００８０】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物の高いかさ密度により良好である。ガス含有顔料ばら物の低い温度（６０℃）により生成物を従来のポリエチレン袋またはポリプロピレン袋に充填することが可能である。
【００８１】
例６
技術水準により製造したファーネスブラックをダストフィルターにより気相から分離し、サイロに中間保存する。ここからファーネスブラックを空気により袋詰め機に搬送する。搬送管にノズルにより液体窒素を、袋に充填した時点でガス含有ファーネスブラックばら物の温度が６０℃であるほど多く導入する。
【００８２】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有ファーネスブラックばら物の高いかさ密度により良好である。ガス含有ファーネスブラックばら物の低い温度（６０℃）により生成物を従来のポリエチレン袋またはポリプロピレン袋に充填することが可能である。
【００８３】
例７
技術水準により製造した磁鉄鉱顔料（Ｆｅ３Ｏ４）を蒸気ジェット粉砕器中で粉砕する。サイクロンまたはダストフィルターを使用して気相を十分に分離し、サイロに中間保存後、搬送ガスとして窒素を使用して顔料ばら物を空気により袋詰め機に搬送する。搬送管にノズルにより液体窒素を、袋に充填する時点でガス含有顔料ばら物の温度が最高３０℃であるほど多く導入する。
【００８４】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物の高いかさ密度により良好である。低い充填温度により酸素の残留部分に対する反応性が阻止される。蒸気ジェット粉砕した磁鉄鉱は際立つ微細度および分散性を有する。
【００８５】
例８（比較例）
技術水準により製造し、後処理し、乾燥した二酸化チタン顔料を蒸気ジェット粉砕器中で微細化する。
【００８６】
生成物と蒸気の比は１質量部：２.２質量部である。蒸気の温度は２６０℃である。搬送空気に接触してＴｉＯ２１トン当たり約１００ｍ３の粉砕すべき顔料と一緒に蒸気ジェット粉砕器に導入する。蒸気ジェット粉砕後の顔料−ガス混合物の温度は約２３０℃であり、サイクロンにより気相から顔料を分離した後に水蒸気含有顔料ばら物の温度は約１８０℃である。気相の含水量は約９５質量％であり、ＴｉＯ２に関する気相の含水量は約０.２質量％であり、ＴｉＯ２のかさ密度は０.５ｇ／ｃｍ３である。サイロに中間保存後、水蒸気含有顔料ばら物を空気により袋詰め機に搬送する。搬送空気の量はＴｉＯ２１トン当たり１５０ｍ３である。これにより気相の含水量は約１質量％であり、ＴｉＯ２に関する気相の含水量は約０.２質量％である。
【００８７】
ＴｉＯ２からの気相の分離を充填サイロ中で行い、これから袋を充填する。紙袋に充填した時点でのガス含有顔料ばら物の温度は１１０℃である。紙袋内のＴｉＯ２粒子の間の気相の組成はＮ２７６質量％、Ｏ２２３質量％である。
【００８８】
袋に充填する際の充填特性および排気特性はガス含有顔料ばら物の低いかさ密度により劣悪である。この結果としてパレットは光学的に低い要求の外観を示す。
【００８９】
市販されているポリエチレン袋またはポリプロピレン袋に充填することは高い温度により不可能である。
【００９０】
例９（比較例）
技術水準により製造し、後処理し、乾燥した二酸化チタン顔料を蒸気ジェット粉砕器中で微細化する。
【００９１】
生成物と蒸気の比は１質量部：２.２質量部である。蒸気の温度は２６０℃である。搬送空気に接触してＴｉＯ２１トン当たり約１００ｍ３の粉砕すべき顔料と一緒に蒸気ジェット粉砕器に導入する。蒸気ジェット粉砕後の顔料−ガス混合物の温度は約２３０℃であり、サイクロンにより気相から顔料を分離した後に水蒸気含有顔料ばら物の温度は約１８０℃である。サイロに短時間中間保存後、水蒸気含有顔料ばら物を空気により袋詰め機に搬送する。二酸化チタンの十分な冷却を達成するために、ＴｉＯ２１トン当たり７３０ｍ３の搬送空気を使用する。
【００９２】
ＴｉＯ２からの気相の分離を充填サイロ中で行い、これから袋を充填する。紙袋に充填した時点でのガス含有顔料ばら物の温度は６０℃である。
【００９３】
気相の分離は多いガス量により煩雑である。搬送ガスのダストを除去するための相当する拡大したフィルター面を使用しない場合は、単位時間当たりかなり少ない二酸化チタンを搬送し、充填することしかできない。
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月11日(2003.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却媒体を添加し、引き続きばら物充填体に充填することにより高温の微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法において、無機顔料または有機顔料、特に二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、光堅牢性顔料、有色顔料、金属顔料、磁気顔料またはカーボンブラックまたはセメントまたは温度に敏感な化合物または温度に敏感な化合物が被覆された固形物からなる平均粒度５０μｍ未満、有利に２０μｍ未満を有する固形物の量に、
ａ）１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスからなるか、
ｂ）または１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して製造した冷たいガスまたはガス混合物からなるか、
ｃ）または１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを使用して予め冷却した冷たいガスまたはガス混合物からなる冷却媒体を導入することを特徴とする微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する方法。
【請求項２】
微粒の粉末状固形物が平均粒度５μｍ未満、有利に１μｍ未満を有する請求項１記載の方法、
【請求項３】
微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する処理工程の前に粉砕する請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
微粒の粉末状固形物が蒸気ジェット粉砕の処理工程とばら物充填体または移動するばら物容器中に充填する処理工程の間に冷却媒体の添加により直接的に冷却される顔料である請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
蒸気ジェット粉砕の直後に存在する粉砕された顔料と水蒸気含有気相の混合物のうち水蒸気含有気相の一部をまずサイクロンまたはダストフィルターを用いて粉砕された顔料から分離し、その後粉砕された顔料を冷却媒体を用いて直接的冷却により冷却する請求項４記載の方法。
【請求項６】
直接的冷却に使用される冷却媒体が０℃未満、有利に−２０℃未満、特に−４０℃未満の温度を有する請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
微粒の粉末状固形物をばら物充填体または移動するばら物容器に充填するために空気により搬送し、空気による搬送に使用されるガスを直接的冷却の冷却媒体として使用し、このガスが微粒の粉末状固形物と接触する前に、間接的に熱交換機中で低沸点の凝縮されたガスを用いて冷却されたかまたは直接１種または２種以上の異なる低沸点の凝縮されたガスを噴射して入れることにより冷却されたものである請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
微粒の粉末状固形物の空気による搬送の際に冷却媒体を搬送管に供給する請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
冷却媒体としてガス状窒素またはガス状二酸化炭素を使用する請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
冷却媒体として液体の窒素または液体または固体の二酸化炭素を使用する請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
微粒の粉末状固形物を冷却媒体と混合するために必要である短時間内に少なくとも２０℃、有利に少なくとも５０℃だけ冷却する請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
微粒の粉末状固形物を最高１００℃、有利に最高７０℃、特に６０℃以下に冷却する請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
搬送ガスが微粒の粉末状固形物と接触する前に、冷却媒体を微粒の粉末状固形物の空気による搬送のための搬送ガスに導入する請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
直接的冷却に使用される冷却媒体が０.０００１質量部未満の水を含有し、このやり方で固形物を含有する気相の露点を低下する請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
微粒の粉末状固形物を冷却後にばら物充填体、特に紙袋またはプラスチック袋にまたはサイロ車両に充填する請求項１から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
ばら物充填体中で顔料粒子の間の気相が酸素２０質量％未満、有利に酸素１５質量％未満を有するように固形物に冷却媒体を供給し、ばら物充填体に充填する請求項１から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
ばら物充填体中で顔料粒子の間の気相が４より多い、有利に５.７より多い窒素と酸素の質量比を有するように固形物に冷却媒体を供給し、ばら物充填体に充填する請求項１から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
低沸点の凝縮されたガスの貯蔵容器、貯蔵容器と固形物を空気により搬送するための搬送管との間の分離した接続管、低沸点の凝縮されたガスを搬送管に導入するノズルおよび制御装置および調節装置からなる、蒸気ジェット粉砕の後に微粒の粉末状固形物の直接的冷却を行う請求項１から１８までのいずれか１項記載の方法を実施する装置において、搬送管に蒸気ジェット粉砕器および搬送管内で蒸気ジェット粉砕器の後方および充填装置の前方に配置された、固形物および蒸気を分離する分離装置が配属されていることを特徴とする微粒の粉末状固形物を直接的に冷却する装置。
【国際調査報告】
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