(57)【要約】  丸く球形の二酸化チタン研磨媒体およびこの媒体を作製する方法が開示される。上記研磨媒体は、二酸化チタン反応容器の壁上の二酸化チタン積層を除去するのに効果的である。上記方法は、高強度ミキサー中で、市販の二酸化チタン粉、水、および界面活性剤を混合することによって未焼成二酸化チタン・ペレットを形成することからなる。高強度ミキサーで、ほぼ丸く球形の未焼成ペレットを作製し、続いてサイズ調節し、キルン中で焼結して、研磨媒体として適した丸く球形の二酸化チタン焼結ペレットを形成する。高強度ミキサーは、成型プロセス中にオペレーターが、ほぼ丸く球形の未焼成ペレットが作製されるようにペレットのサイズおよび形状を厳密に制御することを可能にする。焼結された二酸化チタン・ペレットは、形状がほぼ丸く球形であるため、反応容器の壁の磨耗が格段に少なくなる。更に、ペレットは、それ自体が磨耗してなくなるので、二酸化チタン製品を汚染せず、丸く球形の研磨媒体に再加工することさえ可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ丸く球形の二酸化チタン研磨媒体を作製する方法であって、
（ａ）高強度ミキサー中で水、疎水性の二酸化チタン粉、および表面張力を低下させる量の少なくとも１種の界面活性剤を混合して未焼成ペレットを形成するステップと、
（ｂ）二酸化チタン未焼成ペレットを乾燥させるステップと、
（ｃ）乾燥した二酸化チタン・ペレットを焼成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
結着剤を前記水、前記二酸化チタン粉および前記界面活性剤と混合して前記未焼成ペレットを形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記未焼成ペレットを約６５℃から約１２１℃の範囲の温度で乾燥させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記未焼成ペレットを約９３８℃から約１１２１℃で焼結する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
焼結する前に前記未焼成ペレットを篩い分けするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼結ペレットを篩い分けするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、アニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および両性界面活性剤からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、飽和長鎖脂肪酸または酸の塩、不飽和長鎖脂肪酸または酸の塩、長鎖アルコール、多価アルコール、ジメチルポリシロキサンおよびポリエチルヒドロシロキサンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れカルボン酸および酸の塩；炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れアルキルスルホン酸および酸の塩；アルキル直鎖が炭素原子約４〜３０個を含む直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩；スルホコハク酸塩；リン酸塩；ホスホン酸塩；リン脂質；エトキシ化化合物、カルボン酸塩、スルホン酸塩および硫酸塩、ポリグリコールエーテル、アミン、アクリル酸の塩、ピロリン酸塩およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、ステアリン酸ナトリウム；オクタデカン酸；ヘキサデシルスルホン酸塩；ラウリル硫酸塩；オレイン酸ナトリウム；およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、アニオン界面活性剤および非イオン界面活性剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１種の界面活性剤の前記表面張力を低下させる量が、前記疎水性の二酸化チタン粉の表面張力を前記未焼成ペレットが形成されるような表面張力に低下させるのに十分な量である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記疎水性の二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）が、水約６．５〜約７．５ガロン（２４．６〜２８．４リットル）および前記少なくとも１種の界面活性剤約２．５〜約４．５ミリリットルと混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記焼結ペレットが、４０００ポンド／平方インチ（２８１．２ｋｇ／ｃｍ２）で約４０％未満の破砕強度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結ペレットが約１．６６ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記焼結ステップが、約１０１５℃の温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記焼結ステップが、約１０１５℃の温度で実施され、前記焼結ペレットが、４０００ポンド／平方インチ（２８１．２ｋｇ／ｃｍ２）で約４０％未満の破砕強度および約１．６６ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記焼結ペレットが、約１．５５ｇ／ｃｃから約１．８５ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記乾燥二酸化チタン・ペレットの焼結ステップが、密度および破砕強度からなる群から選択される、前記乾燥二酸化チタン・ペレットの性質を操作するステップを更に含み、この操作が、約９３８℃から１１２１℃の範囲で焼結温度を制御することによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記焼結温度が、約９３８℃から１０１５℃の範囲であり、前記焼結ペレットが、１．６６ｇ／ｃｃ未満の密度を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記焼結温度が、約１０１５℃から１１２１℃の範囲であり、前記焼結ペレットが、約１．６６ｇ／ｃｃより大きい密度を有する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結した二酸化チタンを含むほぼ丸く球形のペレットを作製する方法に関する。これらのペレットは、研磨媒体（ｓｃｏｕｒｉｎｇ  ｍｅｄｉａ）として有用である。
【０００２】
本明細書に開示した方法は、二酸化チタン粉、水、および少なくとも１種類の界面活性剤を混合するステップと、この混合物からペレットを形成するステップと、このペレットを焼結して二酸化チタン研磨媒体を形成するステップとを含む。
【背景技術】
【０００３】
四塩化チタンの気相酸化による二酸化チタンの製造が、二酸化チタン顔料の製造においてよく使われるプロセスになってきた。このプロセス中、四塩化チタン蒸気は、酸化反応器中で高温で酸素または空気あるいはその両方と反応する。反応器から出る得られた熱い酸化生成物の流れは、ガス成分中に浮遊する微細に分散した形の二酸化チタンを含んでいる。新たに形成された二酸化チタン粒子は、最初は互いに非常に反発し合う粒子として存在するが、一緒になって成長して、直径０．１５ｍｍ未満の小さな凝集体を形成する。これらの小さな凝集体の一部は、サイズがより大きくなり、部分的に焼結して、より大きく硬く不格好な、直径が０．１５ｍｍより大きい凝集体を形成する。これらのより大きな凝集体は、層を形成し、酸化反応器の高温反応ゾーンの表面上に堆積する傾向がある。酸化反応器が連続的に使用され、また高温の反応生成物が酸化反応器を通過するので、この層は絶えず再生成する。この層が反応器の連続使用によって再生成するのみならず、しばしばこの層の破片がはがれ、反応混合物中に運び去られる。これらの大きい粒子は、顔料製造に適さず、反応混合物を汚染する働きをする。
【０００４】
この二酸化チタン粒子層の形成を防ぐため、化学的に不活性な洗浄用固体（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ  ｓｏｌｉｄｓ）からなる研磨媒体が、反応混合物に適切な場所で添加されてきた。酸化アルミニウム、ケイ酸ジルコニウム、ケイ砂など、多数の物質が、研磨媒体として使用されてきた。最もよく使われる研磨媒体の１つが、ケイ砂である。しかし、酸化反応器中で研磨媒体としてケイ砂を使用することには欠点がある。
【０００５】
ケイ砂は、いくぶんかどのある形状をしている。かどのある形状は、反応器の壁を研磨するのに効果的であるが、一方ではまた反応器の壁をひどく磨耗させる。ついには、ケイ砂は、反応器に穴を生じさせ、それによって反応器の修理が、あるいは場合によってはその交換が必要になる。交換時間は、数週間にも及ぶこともあり、したがって生産が著しく妨げられることもある。
【０００６】
更に、ケイ砂粒子は、容易に粉々になる。粉々になったケイ砂は、反応混合物を汚染するので、混合物から除去しなければならない。除去しないと、ケイ砂は、得られる製品の品質を低下させる。したがって、二酸化チタン反応器の壁を効果的に研磨するのに十分強くかつ緻密であるが、反応器の磨耗を少なくするあるいは磨耗させないように丸く球形でかどが少ない研磨媒体が必要である。妥当な分離および再利用をもたらすのに適したサイズであり、反応混合物が汚染される潜在的可能性を低下させる研磨媒体も必要である。
【０００７】
従来の研磨媒体の使用に伴う欠点に対処するための研磨媒体として二酸化チタンが使用されてきた。しかし、研磨媒体として使用するために以前作製された二酸化チタンは、他の研磨媒体に伴う問題の全てを解消してはいない。例えば、米国特許第４７８４８４１号に記載された方法では、二酸化チタン研磨用粒子は、四塩化チタンの気相酸化によって作製される。最初に形成された、寸法が０．１５ｍｍより大きい粒子凝集体が、分離され、アルカリ性水酸化物と混合され、か焼され、プロセスに戻される。この方法では、０．２〜２．０ｍｍのサイズの粒子凝集体が生成され、それが、熱交換器上に堆積物が形成するのを防ぐための研磨用凝集体（ｓｃｏｕｒｉｎｇ  ａｇｇｒｅｇａｔｅ）として使用される。しかし、米国特許第４７８４８４１号に開示された方法では、形成される凝集体のサイズおよび形状を制御できず、したがって反応器の壁を損ずる可能性を減少できず、分離および再利用／再使用の効率を最大にできない。
【０００８】
米国特許第２７２１６２６号に記載されたプロセスでは、寸法が０．１５〜６．３５ｍｍの範囲の粗大な研磨用固体（ｓｃｏｕｒｉｎｇ  ｓｏｌｉｄｓ）が、熱い反応混合物と混ぜ合わされ、冷却後に反応生成物から分離され、研磨用固体として再使用される。微粒子状の二酸化チタンからの粗大な研磨用二酸化チタン粒子の乾式分離は効率がよくない。したがって、最終製品中に一定の割合の粗大な研磨用固体が常に残り、それによってプロセスの全体的効率が下がる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の例示的な方法は、二酸化チタン粒子のサイズ、強度、密度、および形状を制御することによって、ほぼ丸く球形の二酸化チタン研磨媒体を作製する。本発明の方法によって作製される研磨媒体は、二酸化チタン顔料製造工程中の反応器の磨耗および反応混合物の汚染の問題を軽減または解消する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の方法の諸実施形態によれば、研磨媒体として使用するための主として二酸化チタンからなるほぼ丸く球形のペレットが作製される。最初に、これらのペレットは、高強度ミキサー（ｈｉｇｈ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｍｉｘｅｒ）中で二酸化チタン粉に十分な量の水と十分な量の界面活性剤を添加することによって形成される。高強度ミキサーは、ほぼ丸く球形の未焼成（ｇｒｅｅｎ）のペレットを作製し、続いてこの未焼成のペレットが焼結されて、最終製品が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の方法の諸実施形態では、二酸化チタン研磨媒体が作製され、この研磨媒体は二酸化チタン・ペレットのサイズおよび形状が、ほぼ丸く球形の焼結されたペレットを作製するように制御される。本発明の方法によって作製される二酸化チタン・ペレットは、研磨媒体としての使用に適しており、二酸化チタン顔料製造工程中の反応器の磨耗および反応混合物の汚染の問題を軽減または解消する。本特許出願においては、ペレットに関して用いられる「ほぼ丸く球形の」という用語は、Ｋｒｕｍｂｅｉｎ／Ｓｌｏｓｓ真円度および真球度チャート（Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ  ａｎｄ  Ｓｐｈｅｒｉｃｉｔｙ  Ｃｈａｒｔ）で０．８以上であるペレットを意味するものである。
【００１２】
詳細には、本方法では、疎水性二酸化チタンの出発原料からほぼ丸く球形の焼結されたペレットが作製される。例えば、本発明の諸実施形態で出発原料として用いられる二酸化チタン粉は、二酸化チタンが疎水性の表面をもつようにコーティングや紫外線暴露などによって処理されたものでよい。本方法の一例によれば、出発原料は、Ｋｅｒｒ  ＭｃＧｅｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手した、疎水性表面をもつ二酸化チタン粉であった。本方法の他の例によれば、疎水性の二酸化チタン粉は、いくつかの市販のソースのどれからも入手することができる。
【００１３】
本方法の別の例によれば、未焼成ペレットが、高強度ミキサー中で十分な量の疎水性二酸化チタン粉、十分な量の水、および十分な量の少なくとも１種の界面活性剤を含む出発原料を混合することによって作製される。「十分な量の」という用語は、疎水性出発原料、水および界面活性剤それぞれの、混合してペレットを形成するのに必要な量を示す。
【００１４】
ただし、特に、本方法による「十分な量の」界面活性剤は、表面張力を減少させる量として更に定義することができる。表面張力を減少させる量とは、疎水性二酸化チタン粉の出発原料の表面張力を、疎水性二酸化チタン粉を界面活性剤および水と混合するとペレットができ上がるような表面張力に下げるのに十分な量のことである。
【００１５】
「十分な量」を構成する水と界面活性剤の個々の量は、疎水性の出発原料の量によって決まることを当分野の技術者なら理解されよう。本方法の一例によれば、未焼成の二酸化チタン・ペレットは、高強度ミキサー中で、二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）を水約６．５〜約７．５ガロン（２４．６〜２８．４リットル）および少なくとも１種の界面活性剤約２．５〜約４．５ミリリットルと混合することによって作製される。再混合を使用する本方法の諸例では、未焼成の二酸化チタン・ペレットを上記の通り作製し、未焼成のペレットの少なくとも一部分を高強度ミキサーに戻し、二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）および水約４．５〜約５．５ガロン（１７．０〜２０．８リットル）と混合する。このような再混合を使用するいくつかの例では、再混合物には界面活性剤は添加されない。
【００１６】
本発明の諸実施形態によれば、本方法に用いられる疎水性の出発原料は、少なくとも約９０％の二酸化チタン、または少なくとも９５％の二酸化チタン、または少なくとも約９８％の二酸化チタンを含む疎水性の二酸化チタン粉である。出発原料の疎水性の度合いは、どんな値でもよい。
【００１７】
本発明の諸実施形態によれば、水は、真水である。
【００１８】
一般的に、界面活性剤は、水溶性界面活性剤である。全ての界面活性剤は、水に添加されると表面張力を低下させるという共通の性質を有する。表面張力は、液体の表面積を拡張させるのに必要なエネルギー量の測度である。界面活性剤は、通常、親水性のまたは水溶性を高める官能基に結合した疎水性部分、例えば長鎖アルキルからなる。界面活性剤は、（水溶液に解離後の）分子の親水性部分に存在する電荷によって、アニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および両性界面活性剤に分類することができる。
【００１９】
例示的な界面活性剤には、それだけには限らないが、飽和もしくは不飽和の長鎖脂肪酸または酸の塩、長鎖アルコール、多価アルコール、ジメチルポリシロキサンおよびポリエチルヒドロシロキサンが含まれる。より詳しい例示的な界面活性剤には、それだけには限らないが、炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れカルボン酸および酸の塩；炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れアルキルスルホン酸および酸の塩；アルキル直鎖が炭素原子約４〜３０個を含む直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩；スルホコハク酸塩；リン酸塩；ホスホン酸塩；リン脂質；エトキシ化化合物、カルボン酸塩、スルホン酸塩および硫酸塩、ポリグリコールエーテル、アミン、アクリル酸の塩、ピロリン酸塩およびそれらの混合物が含まれる。更に具体的な例示の界面活性剤には、それだけには限らないがステアリン酸ナトリウム；オクタデカン酸；ヘキサデシルスルホン酸塩；ラウリル硫酸塩；オレイン酸ナトリウム；およびそれらの組合せが含まれる。
【００２０】
本方法の使用に適した界面活性剤には、アニオンおよび非イオン界面活性剤が含まれる。本発明のいくつかの例によれば、適切な界面活性剤は、Ｐｒｏｃｔｏｒ＆Ｇａｍｂｌｅ  ＣｏｍｐａｎｙからＤａｗｎ（登録商標）の商標で市販されている皿洗い用液体などの洗剤である。Ｐｒｏｃｔｏｒ＆Ｇａｍｂｌｅ  ＣｏｍｐａｎｙからＪｏｙ（登録商標）およびＩｖｏｒｙ（登録商標）などの商標で市販されている他の皿洗い用液体も、使用に適していることがある。更に他の市販の皿洗い用液体、粉末およびゲル、ならびに他の形の界面活性剤も本方法で使用してよい。
【００２１】
いくつかの例によれば、ペレット化フェーズでペレットを固める助けとして、少量の結着剤が、二酸化チタン粉、水、および界面活性剤と混合される。この結着剤は、ペレット化の前のどの段階でも添加することができるが、いくつかの実施形態によれば、二酸化チタン粉と確実に均質に混合されるように粉砕段階で添加する。結着剤は、焼結フェーズでこの結着剤が燃え尽きる、ＰＶＡやデンプンなど、性質が有機性のものである。本発明のいくつかの実施形態によれば、デンプンが結着剤であり、添加される量は、二酸化チタン粉出発原料の乾燥重量の約０．５％である。
【００２２】
本明細書に記載された疎水性出発原料から二酸化チタン・ペレットを作製するペレット化プロセスは、その全体の開示を参照によって本明細書に組み込む米国特許第４４２７０６８号に記載のセラミックのプロッパント（ｐｒｏｐｐａｎｔ）の作製プロセスときわめて似ている。本方法の一例によれば、二酸化チタンの、焼結された球形ペレットは、疎水性の二酸化チタンの出発原料から次のように作製される。
【実施例１】
【００２３】
ジョージア州ＳａｖａｎｎａｈのＫｅｒｒ  ＭｃＧｅｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎの工場から入手した二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）を、Ｅｉｒｉｃｈ  Ｍａｃｈｉｎｅｓ，Ｉｎｃ．から市販されＥｉｒｉｃｈ  Ｍｉｘｅｒとして知られている高強度ミキサーに加える。このタイプのミキサーは、水平のまたは傾斜した円形テーブルを備え、この円形テーブルは毎分約１０〜６０回転（ｒｐｍ）の速度で回転させることができ、毎秒約５〜５０メートルの先端速度で回転させることができる回転する衝撃羽根車（ｉｍｐａｃｔｉｎｇ  ｉｍｐｅｌｌｅｒ）を備える。テーブルの回転方向は、羽根車の回転方向と反対であり、それによってミキサーに加えた材料が上下逆方向に流れるようになっている。衝撃羽根車の中心軸は、通常、ミキサー内の回転するテーブルの中心軸から外れた位置にある。テーブルは、水平のまたは傾斜した位置でよく、傾きはあっても水平面から０〜３５度である。
【００２４】
ＳａｖａｎｎａｈのＫｅｒｒ  ＭｃＧｅｅの工場から入手した二酸化チタン粉は、少なくとも疎水性表面を有する。二酸化チタン粉を撹拌しながら、水および少なくとも１種の界面活性剤を、所望のサイズの本質的に球形のペレットの形成をもたらすのに十分な量でミキサーに加える。この特定の実施例では、水は真水であり、添加する水の量は約７．０ガロン（２６．５リットル）であるが、この量は、二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）から出発する場合、約６．５〜約７．５ガロン（２４．６〜２８．４リットル）でよい。ただし、一般的に、本方法で用いる水の量は、混合したとき二酸化チタンの本質的に球形なペレットを形成させるのに十分な量である。この特定の実施例における界面活性剤は、Ｄａｗｎ（登録商標）皿洗い洗剤であり、添加した界面活性剤の量は、約２．５〜約４．５ミリリットルである。ただし、一般的に、本方法で用いられる界面活性剤の量は、二酸化チタン粉の表面張力を、二酸化チタン粉を界面活性剤および水と混合したときペレットが形成されるような表面張力に低下させるのに十分な量である。
【００２５】
テーブルを、約２０〜約４０ｒｐｍで回転させ、衝撃羽根車を、毎秒約２８メートル（約１１３６ｒｐｍ）の先端速度となるように回転させる。ただし、一般的に、本例による先端速度は、毎秒約２５〜約３５メートルの範囲とすることができる。本実施例によれば、羽根車を、最初、水の半量を添加する間、毎秒約１４メートル（約５６８ｒｐｍ）で回転させ、その後、毎秒約２８メートルのより高い先端速度で回転させる。羽根車の初期の回転は任意選択である。使用する場合、初期の回転は、毎秒約５〜約２０メートルでよい。
【００２６】
ミキサーに水を添加する速度は重要ではない。強力な混合作用によって粒子にむらなく水が分散される。本実施例の全混合時間は、約２〜約６分である。通常、ミキサー中でペレットが形成された後、篩い分けに十分な未焼成強度が得られるように、ペレットを例えば乾燥機によって乾燥させる。
【００２７】
この特定の実施例では、乾燥温度は、約８５℃である。ただし、一般的に、乾燥温度は、約６５℃〜約１２１℃とすることができる。乾燥したペレットを篩い分けして、本実施例では約−８／＋２５メッシュである所望のサイズ未満のペレットおよび超過のペレットを取り除く。所望のサイズの乾燥したペレットを、焼結するためにロータリーキルンに送る。
【００２８】
この特定の実施例では、焼結温度は、約１０１５℃である。ただし、一般的に、本方法で用いる焼結温度は、約９３８℃〜約１１２１℃の範囲である。
【００２９】
この特定の実施例では、得られる二酸化チタン・ペレットは、密度が約１．６６ｇ／ｃｃである。一般的に、本方法を使用して、かさ密度が約１．５５ｇ／ｃｃ〜約１．８５ｇ／ｃｃである二酸化チタン・ペレットを作製することができる。以下に更に記載のように、焼結プロセスを制御することによってペレットの密度を調節することができる。
【００３０】
本実施例では、焼結ペレットを、所望のサイズ、すなわち本実施例では焼結ペレットの約９０％が１０メッシュの上部篩いを通過し、かつ３０メッシュの下部篩いで保持されるサイズに篩い分けする。ただし、一般的に、所望のサイズを得るために、篩いのサイズを調節することによって、焼結ペレットを、より大きいまたはより小さいサイズに篩い分けすることができる。本実施例による焼結ペレットは、Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅのプロッパント用破砕試験で測定して、４０００ポンド／平方インチ（２８１．２ｋｇ／ｃｃ）で約４０％未満の破砕を示す。
【００３１】
操作
本方法による焼結ペレットの密度および強度は、焼結プロセスによって制御され、必要に応じて調節することができる。例えば、約９３８℃〜約１１２１℃の焼結温度範囲において、高い温度範囲で焼結されたペレットは、低い温度範囲で焼結されたペレットより密度がより大きく、強度がより大きい。言い換えれば、焼結温度が高いほど、強く緻密なペレットが生成される。
【００３２】
したがって、焼結温度を操作することによって、ペレットの性質を操作することができ、このことは所与の用途で使用するための特定の性質を有するペレットを提供するのに役立つかもしれない。例えば、上記範囲の下端付近の焼結温度、例えば９３８℃では、上記範囲内のより高い温度で焼結したペレットよりも低密度で低強度のペレットが生成される。更に別の例として、実施例１で用いた１０１５℃より低い焼結温度では、実施例１の焼結ペレットの密度より低い密度および強度の焼結ペレットが生成されると予想される。したがって、１０１５℃未満の温度で焼結したペレットは、約１．６６ｇ／ｃｃ未満の密度になると予想される。より高密度および高強度のペレットに比べて、より低密度および低強度のペレットは、反応器の管の磨耗がより少なくなるが、研磨効率はより低くなる。
【００３３】
一方、上記範囲の上端付近の焼結温度、例えば１１２１℃では、より低い温度で焼結したペレットよりも高い強度および密度のペレットが生成されるはずである。更に別の例として、実施例１で用いた１０１５℃より高い焼結温度では、実施例１の焼結ペレットより高い密度および強度の焼結ペレットが生成されることが予想される。したがって、１０１５℃より高い温度で焼結したペレットは、約１．６６ｇ／ｃｃより高い密度であると予想される。より低い密度および強度のペレットに比べて、より高い強度および密度のペレットは、研磨効率はより高くなるが、反応器の管をより多く磨耗することになる。
【００３４】
本方法に従って生成したペレットの強度、密度、サイズおよび形状は、従来技術において明らかな、二酸化チタン顔料製造工程中の反応器の磨耗および反応混合物の汚染に関する問題を解決する助けとなる。
【００３５】
反応器の管を研磨する過程で、二酸化チタン研磨媒体は、管壁と衝突する際の粒子の摩擦によって磨耗してなくなる。研磨媒体の一部は、システムを通過するのに十分微細で、販売可能な二酸化チタン製品中に含まれることになる。磨耗した材料の一部は、研磨媒体としてリサイクルするのに十分な粗さとなる。しかし、材料の一部は、販売には粗すぎ、研磨媒体としての使用には細かすぎるはずである。この製品の重要な１つの利点は、この中間サイズの材料が、丸く球形の研磨媒体に再加工でき、それによって廃棄物および廃棄処分の問題が解消できることである。再加工は、磨耗した二酸化チタンを微粉に粉砕し、それを新しい二酸化チタンの場合と同様にして再ペレット化することによって実現される。粉砕した二酸化チタンを、単独で、または新しい二酸化チタン粉と混合して再加工することができる。
【００３６】
本明細書に記載の発明は、材料含有量または製造方法に軽微な変更を加えて本質的に同様に実施できることは、当分野の技術者には明らかであろう。このような材料または方法は、実質的に等価である限り、添付の特許請求の範囲によって包含されるものとする。
【手続補正書】
【提出日】平成18年2月22日(2006.2.22)
【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】
ほぼ丸く球形の二酸化チタン研磨媒体を作製する方法であって、
（ａ）高強度ミキサー中で水、疎水性の二酸化チタン粉、および少なくとも１種の界面活性剤を混合するステップであって、前記少なくとも１種の界面活性剤が、前記水、前記疎水性の二酸化チタン粉、および前記少なくとも１種の界面活性剤を混合するとほぼ丸く球形の未焼成ペレットが形成するのを可能にするのに十分な、表面張力を低下させる量で存在するステップと、
（ｂ）二酸化チタン未焼成ペレットを乾燥させるステップと、
（ｃ）乾燥した二酸化チタン・ペレットを焼結するステップと
を含む方法。
【請求項２】
結着剤を前記水、前記二酸化チタン粉および前記界面活性剤と混合して前記未焼成ペレットを形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記未焼成ペレットを約６５℃から約１２１℃の範囲の温度で乾燥させる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記未焼成ペレットを約９３８℃から約１１２１℃で焼結する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
焼結する前に前記未焼成ペレットを篩い分けするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼結ペレットを篩い分けするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、アニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、カチオン界面活性剤および両性界面活性剤からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、飽和長鎖脂肪酸または酸の塩、不飽和長鎖脂肪酸または酸の塩、長鎖アルコール、多価アルコール、ジメチルポリシロキサンおよびポリエチルヒドロシロキサンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れカルボン酸および酸の塩；炭素原子約４〜３０個を有する直鎖および枝分れアルキルスルホン酸および酸の塩；アルキル直鎖が炭素原子約４〜３０個を含む直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩；スルホコハク酸塩；リン酸塩；ホスホン酸塩；リン脂質；エトキシ化化合物、カルボン酸塩、スルホン酸塩および硫酸塩、ポリグリコールエーテル、アミン、アクリル酸の塩、ピロリン酸塩およびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、ステアリン酸ナトリウム；オクタデカン酸；ヘキサデシルスルホン酸塩；ラウリル硫酸塩；オレイン酸ナトリウム；およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１種の界面活性剤が、アニオン界面活性剤および非イオン界面活性剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記疎水性の二酸化チタン粉約３００ポンド（１３６ｋｇ）が、水約６．５〜約７．５ガロン（２４．６〜２８．４リットル）および前記少なくとも１種の界面活性剤約２．５〜約４．５ミリリットルと混合される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記焼結ペレットが、４０００ポンド／平方インチ（２８１．２ｋｇ／ｃｍ２）で約４０％未満の破砕強度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記焼結ペレットが約１．６６ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結ステップが、約１０１５℃の温度で実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記焼結ステップが、約１０１５℃の温度で実施され、前記焼結ペレットが、４０００ポンド／平方インチ（２８１．２ｋｇ／ｃｍ２）で約４０％未満の破砕強度および約１．６６ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記焼結ペレットが、約１．５５ｇ／ｃｃから約１．８５ｇ／ｃｃの密度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記乾燥二酸化チタン・ペレットの焼結ステップが、密度および破砕強度からなる群から選択される、前記乾燥二酸化チタン・ペレットの性質を操作するステップを更に含み、この操作が、約９３８℃から１１２１℃の範囲で焼結温度を制御することによって実施される、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記焼結温度が、約９３８℃から１０１５℃の範囲であり、前記焼結ペレットが、１．６６ｇ／ｃｃ未満の密度を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記焼結温度が、約１０１５℃から１１２１℃の範囲であり、前記焼結ペレットが、約１．６６ｇ／ｃｃより大きい密度を有する、請求項１８に記載の方法。