JPH07500524A - 破砕及び粉砕の方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 破砕及び粉砕の方法 本発明は結晶質或いは非結晶質の材料Ａを破砕するか或いは粉砕し、物理化学的 反応をもたらす方法に関する。

はぼ全ての材料に於て、表面はその材料の非常に重要な部分である。その材料の 残りはその表面の単なる支持体として働くとさえ言われ得る。典型的な例は、フ ァイバの強度／質量は表面積が大きくなる、つまりその直径が小さくなるのに従 って連続的に大きくなる。

セラミック及び他の材料に於ては、小さいブレーンの大きさ、つまり大きい表面 積／質量　単位が最も重要なものである。

固体物質に於ては、あらゆる化学反応及び物理的付着は常に表面上で生じる。

それ故に、益々小型の粒子寸法、つまり表面積／質量　単位をより大きくするこ と、を目的とする色々な粉砕技術が開発されてきた。

表面は、その全てが同時に意図された使用に関して必ずしも肯定的な或いは望ま しいものであるとは限らない非常に数多くの特質を有する。

材料処理の際に生じる最も一般的なコーティング形成が自然に、実際は防ぐのが 困難でさえあるふうに発生する。一般的にこれは、大気中に存在する分子、特に 酸素、が幾つかの分子の層として新しく形成された表面の上に着定する時に発生 する。ある意味では、この表面は汚染されている。

このように全ての表面の特定の性質は、それらが酸素分子によって変えられる時 にほぼ自動的に変化し、あらゆる表面の特長は互いに近くなる。これは、特に一 般的な方法に基づいて大気中で行われる殆どの粉砕作業の際に発生する。

大気中の分子によって生じる汚染、つまり“コーティングは、表面にしっかりと 付着して、その結果粉砕の際に形成された表面からの吸着された空気の除去は真 空中での長い電子ビームのボンピングさえも必要とする。

新しく形成された表面は、“古い表面”よりもあらゆる表面の一般的な反応に対 してより活性である。この現象は、２つの主な範鴫の中に入れられ得る多くの方 法で説明されることができる。

１）破砕表面は自由な結合していない原子価電子を含んでいる。

２）大気からのガス層はまだ、“絶縁体”つまり汚染−を形成するまでに表面に 着定されていない。

化学用語には、“生まれつつある状態”を意味する発生期（ｉｎ　５ｊａｔｕ　 ｎａｓｃｅｎｄｉ　）の概念があるので、この状態にないものよりもより迅速に 且つ効果的に反応、吸着等を生じることができる。これは上の２つの範鴫によっ て示されたものと同じ現象である。

本発明は、特に、次ぎの処理ステップのための粉砕に関連する材料の粉砕及び処 理に関する。

砕は易く堅い、つまり粉砕可能な結晶質、非結晶質のもの、例えばガラスのよう な材料を粉砕する際に、粉砕は材料の意図された次ぎの使用のための単なる中間 ステップである。

例えば、爆発の危険のために、不燃性の粉末の粉砕は保護ガス（ｐｒｏｊｒｃｊ ｉｖｅｇａｓ）中で行うことは昔から知られている。

安全ガスの目的は爆発を無くすことだけである。米国特許第３、９３７．４０５ 号明細書参照。

本発明の目的は、粉砕される材料とコーティング材料或いはマトリックス材料と の間の不都合な遷移ゾーンの形成を防ぐ新しい方法を提供することである。

本発明の方法は、新しい破断表面が形成されるとすぐに、その物理化学的特性が 、強固な結合体或いは合成物が破断表面と環境の分子との間に形成されるように 選択された環境Ｖ１との直接接触がもたらされて、前記結合体或いは合成物の少 なくとも１つの分子が、破砕或いは粉砕された材料のもう１つの環境■２の中で の更なる処理の目的のために加えられ、それによって環境Ｖ１の物理化学的特性 は、破砕或いは粉砕された材料の更なる処理に関して不都合な構成要素が破断さ れた表面に影響を与えるのを防ぐように更に選択されることで特徴付けられる。

本発明の方法の好ましい実施例は、添付の請求項２乃至９内で開示される。本発 明は、本発明の方法によって作られた生成物にも関する。

粉砕環境は、ガス、液体、或いは溶液である。それは、破砕或いは粉砕中の大気 の汚染が防がれなければならない場合には液体と固体物質との混合物でもあり得 る。１つの例は水セメントのペースト中でのコンクリートの石材料の破砕或いは ビチューメン構成要素中でのアスファルトの石材料の破砕である；両方の場合共 、汚染によってもたらされる弱い遷移ゾーンが無くなり、石材料の表面への接着 は改良される。本発明の方法に於て、粉砕は塊状で多くの新しい破断表面が形成 されることが好ましい。新しい破断表面の割合は元の表面積よりも、通常１０対 １，０００倍、或いはそれよりもずっと大きい。

本発明の方法によって、所望の材料が破砕或いは粉砕される材料に効果的に接着 されることができる。工程の特質の理由から、粉砕される材料は、寸法が大きい （例えばコンクリートの生成物は１０乃至１００ｍｍ）ものであり得る或いはあ ることが好ましく、生成される生成物は、良い最終の生成物に到達するために成 る破片状の出発材料を含む必要はない。

このことは例えばコンクリートの生成物に於ては重要であると思われる。その結 果良い特性を持つコンクリートが、それがある大きさの石材料だけを含む場合で さえ、得ることができる。コンクリートの生成に於て、大きい出発材料の別の利 点は、コンクリートの生成に於て必要とされる予め決められた水分にすることが 容易なことである。更に、コンクリートの生成に於て粉砕される石材料の質は、 通常“粗悪品”とみなされるもの、つまり材料の表面が水セメントのペーストに くっつかないであろう多くの物質を含んでいるものであってもよい。これはこの 種の石材料を破砕する時でさえ、水セメントのペーストが良くくっつく、たくさ んの新しい破断表面が得られるという事実に因る。通常破砕している石材科内に 不都合にも発見されるダストは、それが強力な望ましい接着の形成の際に使用さ れるたくさんの新しい破断表面を持っているので、本発明の方法では都合が良い と考えることさえできる。

本発明は下記の幾つかの例で説明されるであろう。

例１ 珪灰石が、それをポリスチレン・プラスチック内の充填ノくウダーとして使用す るために粉砕された。この目的のために、粉砕機は粉砕される材料が粉砕チャン バ内へ供給される前に１ｍｍ　Ｈｇ未満の圧力に排気され、粉砕工程を取り囲む べきスチレン・ガスが普通の圧力でチャンバ内へ入れられた。

粉砕後、新しく形成された表面は、その後粉砕されコーティングされた生成物が 接触するようになる、ポリスチレン・マトリックスで反応するべきスチレン・コ ーティングを有した。

生成物の密度は標準の生成物のそれよりも０．２５％高く、その引張り強度は従 来の標準の生成物のそれよりも２５％強かった。

例２ タルクが、ポリプロピレン・プラスチックの充填物として゛　それを使用するた めに粉砕された。その目的のために、タルクは、ポンプで汲み出されて空にされ ている供給空間を通って、そこからそれが遮断供給装置によってそこからプロパ ン面チャンバ内へ導入された。第２のチャンバからタルクは、プロパンが絶えず 継続的に入れられている粉砕チャンバ内へ通された。粉砕後に、タルクは、公知 の方法で粉砕チャンバから、タルクに加えてプロパン・ガス雰囲気が残っている 密閉容器へ移された。この容器から、タルクはそれがポリプロピレン−プラスチ ックと混ざり合わされる押出し機へ供給された。生成物の曲げ剛性は、標準の生 成物よりも２２％大きく、その密度は標準の生成物のそれよりも０．１１％高か った。

例３ 粉砕は、普通の方法ではガス化され得ない物質でコーティングしている間に行わ れ、それによってその粉砕は“濡れ（ｗｅｔ　）“を出し、コーティングはイオ ンの状態で行われる。

しかしこの場合、コーティングされるイオンは新しく形成された破断表面上の場 所のために溶剤と張り合う。この種の典型的な工程は、石灰水中の水硬性のポゾ ラン生成物の粉砕で例４ セメントは二酸化炭素ガス内で粉砕された。それによってセメント粒子の表面は 二酸化炭素で飽和させられ、セメントが水及び充填物と一緒に通されて、コンク リート及びモルタル、或いは他のそのような典型的な生成物を形成した時、二酸 化炭素はセメントから遊離した石灰と共にセメント表面上に作用し、それによっ て水がセメント表面全体に作用することができる時に反応速度が上がる。

この実施例は、その表面が同じように二酸化炭素で飽和される石材料と一緒にセ メントが二酸化炭素ガス中で粉砕される時に特に有用である。得られたモルタル の角柱の密度は、標準の生成物のそれよりも５．２２％高く、張力下の曲げ強度 は標準の生成物のそれよりも４５％高かった。同様に、同じ理由のために二酸化 炭素の環境中でコンクリート用の石材料のみを粉砕して、固体表面と新しい結晶 質のセメント石との間の一般的に言ういわゆる遷移ゾーンのないしっかりした結 合が形成されることは有用である。

例５ 上記の例では、５％のポリビニル・アルコールが粉砕前に水に更に溶解され、モ ルタル番プリズムが粉砕直後に型で作られた。このテストは、その密度が二酸化 炭素もポリビニル・アルコールも使用されなかった標準の生成物のそれよりも６ ．２％高く、且つ張力下のその曲げ強度がこの標準の生成物のそれよりも８２％ 高い生成物が提供された。

先の例では、粉砕は、生成物の表面積が大きくなり、その結果粉砕前に測定され た表面積よりも約２０倍になるように行われた。例４及び５に於て、石材料は結 合剤の粉砕と共に粉砕された。これらの例で、最初の石材料は直径３０ｍｍの均 一の大きさであり、最大で３乃至４ｍｍの石材料が獲得された。

しかし遂行されたテストに於て、如何なる溶けた二酸化炭素もコンクリートの混 合水内で殆ど発見されないならば、それは二酸化炭素が新しく形成された表面に とてもしっかりと結合されたことを示している。

例６ コンクリートは、セメント、水、及び他の構成要素と一緒に石材料を粉砕するこ とによって生成された。それによって不利益な汚染（石材料が最初に別に破砕さ れるならば空気）は新しい破砕された表面上で吸着する時間がなく、続いて不十 分な接着ゾーン、（遷移ゾーン）を作るのが見られるが、水セメントのペースト は石表面のほんの表皮に接着するようにされる。

例７ 石材料はセメント材料内で破砕された。その塊は境内へ空気を入れることなしに ロッドに形成され、そのロッドは公知の方法で硬化されることができた。公知の 方法で空気内で破砕された石材料のロッドも生成された。ロッドが折られた時、 後に述べたロッドは、予想されたように、石材料と水セメントのペーストとの間 の接触表面に沿って折れたことが分かった。石材料が本発明に基づいて破砕され た最初に述べたロッドはセメントＱゾーンで折れた。

例８ ２本の石ロッド（ドリル・ロッド）が折られた、即ちその第１のものは空気中で 、第２のものは水セメントのペースト中で折られた。破損後に、水セメントのペ ーストが第１のロッドの破断表面に塗布され、ロッドの断片は互いに押付けられ 、一方策２のロッドの断片は水セメントのペースト内に保たれ、その中で互いに 押付けられた。硬化後、ロッドは再び折られ、そこでは空気中で接着されたロッ ドは石材料と水セメントのペーストとの間で折れたが、水セメントのペースト内 で折られ、接着されたロッドは水セメントのペーストのゾーンで折れたことが分 かった。

例９ アスファルトが石材料とビチューメンの成分とを破砕することによって生成され 、新しい表面はそれらの最後の環境中で或いは有益な成分即ちこの有益な媒体の 無い時よりもより良く両方向で結合される結合化学物質で形成されることができ る。その結果、より良い接着が石材料とビチューメンとの間で達成される。

本発明の技術は色々な技術分野及び製品に使用されることができる。先の例に加 えて、下記のものが一般的である。

−湿った強力樹脂が存在する環境に於ける紙の充填顔料の粉砕。

一結合剤のポリマの単位体のかなりの量が、破砕媒体のガス或いは液体中に存在 するような方法での塗料或いは印刷インクの生産。

本発明によると、次の処理ステップの材料に対して特別な親和力を持つ分子がそ の材料の表面にくっつき、次の処理ステップの材料が粉砕される前記粉末に固着 される環境で材料を粉砕或いは破砕することが可能であり有益である。良くても 、この特別な親和力は化学反応或いは表面の化学的適合或いは類似性によって生 じる物理的な特別の力であり得る。主要な事柄は、新しい表面が後で使用するの に不利益な汚染をもたらす環境中では形成されないということである。成る応用 に於て生成物の更なる処理のために重要な、生成物それ自身の粒子間の或いは他 の成分への接着或いは親和力を弱める（回流動性）点で本発明の方法を適用する ことができる。例えば、成る物質の水をはじく特質（疎水性）が望ましくあり得 る。

我々のテストによると、粉砕される材料の固定はコーティング材料及び粉砕され た表面から見てあまり過酷な要求ではないように思われる。勿論、例えば化学反 応が粉砕中でさえ形成された表面にコーティング・　“ガス”の部分を結合させ るならば、それは有益である；しかし破砕された材料を取囲んでいる、次の“直 接環境の表面”に生じる類似の結合はより重要である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成６年２月１５日

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．新しい破断表面が形成されると直ぐに、それは環境Ｖ１と直接に接触するよ うになり、それの物理化学的特質は、強固な結合体或いは合成物が破断表面と環 境の分子との間で形成されるように選択され、前記結合体或いは合成物の少なく とも１つの分子は、別の環境Ｖ２での破砕或いは粉砕された材料の更なる処理の ためにその目的に適合されており、それによって環境Ｖ１の物理化学的組成が、 破砕或いは粉砕された材料の次の処理から見て不利益な構成要素が破断表面に影 響を与えるのを防ぐように選択されることを特徴とする、結晶質の、或いは非結 晶質の物質Ａが破砕或いは粉砕される物理化学的反応をもたらす方法。
2. ２．形成される結合体或いは合成物が、別の環境Ｖ２中に存在し且つ次の処理ス テップで破砕或いは粉砕される材料の破断表面に加えられることを意図される材 料Ｂと適合し、前記材料Ｂが破砕或いは粉砕される材料Ａのためのマトリックス として働くことを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ３．環境Ｖ１が、少なくとも２つの官能基を含んでいることと、破砕或いは粉砕 される材料Ａが環境Ｖ１内に存在する少なくとも１つの官能基と反応し、後でＡ と接触する材料Ｂが環境Ｖ１内に存在する少なくとも１つの他の或いは同じ官能 基と反応することとを特徴とする請求項１記載の方法。
4. ４．材料Ａ及びＢが、材料Ａ或いはＢの何れかと反応するか或いは材料Ａ及びＢ の両方と反応する媒体Ｖ１中で一緒に破砕或いは粉砕されることを特徴とする請 求項１或いは２の何れか１項記載の方法。
5. ５．材料Ａが、化学反応により材料Ａから或いは材料Ａに加えられる材料Ｂから 化学反応により形成される物質Ｄと反応する物質Ｃを含む媒体中で粉砕され、前 記物質Ｄが媒体Ｖ１中に存在する構成要素Ｅで形成されていることを特徴とする 請求項１乃至４の何れか１項記載の方法。
6. ６．媒体Ｖ１或いはその構成要素或いはそれらの官能基が、それらが空気の環境 内で破砕及び粉砕する時に生じる結合と較べてより大きい物理的表面力で材料Ａ 及び材料Ｂに結合されるように選択されることを特徴とする請求項３乃至５の何 れか１項記載の方法。
7. ７．媒体Ｖ１がその構成要素の１つが材料Ａと化学的に反応するように、また物 質Ｃが前記化学反応によって形成される表面に積極的に付着することができるよ うに選択されることを特徴とする請求項５或いは６の何れか１項記載の方法。
8. ８．環境Ｖ１がビチューメンを含むことと、材料Ａが石であることと、材料Ｂが アスファルトであることとを特徴とする請求項１記載の方法。
9. ９．媒体Ｖ１が水セメントのペーストであることと、材料Ａが石であることと、 材料Ｂがコンクリートであることとを特徴とする請求項１記載の方法。