PL208832B1

PL208832B1 - Sposób rozdrabniania aglomeratów proszkowych

Info

Publication number: PL208832B1
Application number: PL379998A
Authority: PL
Inventors: Antoni Kunicki; Krzysztof Jan Kurzydłowski; Andrzej Olszyna; Antoni Pietrzykowski; Wanda Ziemkowska; Aneta Zawada
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2011-06-30
Also published as: PL379998A1

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób rozdrabniania aglomeratów proszkowych.

Substancje chemiczne i metale w postaci proszków są jednymi z ważniejszych produktów wykorzystywanych w wielu obszarach przemysłu jak np. w produkcji farmaceutyków i kosmetyków, produkcji tworzyw sztucznych, metalurgii proszków, optoelektronice itp.

Materiały w postaci proszków można otrzymać różnymi metodami, wykorzystując zjawiska fizyczne lub chemiczne. Do otrzymania proszków wykorzystuje się np. tworzenie zoli i żeli, strącanie, nietrwałość niektórych połączeń chemicznych, spalanie, reakcje w ciele stałym, odparowanie i kondensację w łuku elektrycznym, naświetlanie substancji chemicznej lub jej roztworów wiązką lasera lub wiązką elektronów. W większości dotychczas stosowanych metodach otrzymywania proszków, produktami są aglomeraty, złożone z tysięcy lub dziesiątków tysięcy zespolonych cząstek, mające strukturę przestrzenną o rozmiarach od około 10 nm do 50 μm.

Stosowanie proszków w postaci dużych aglomeratów wpływa często niekorzystnie na właściwości wyrobów. Mogą pojawić się: nierównomierność rozprowadzenia substancji chemicznej w wyrobie, generowanie wad strukturalnych, niejednorodność mikrostruktury wyrobu, niejednorodność np. składu chemicznego spieku itp.

Najczęściej stosowaną metodą rozdrabniania aglomeratów jest mielenie w młynach kulowych, planetarnych, wibracyjnych, obrotowo-wibracyjnych, pierścieniowych, strumieniowych itp. Te metody rozdrabniania są jednak mało skuteczne, szczególnie w wypadku rozdrabniania aglomeratów złożonych z ziaren o rozmiarach poniżej 1 μm. Efektywniejszą metodą rozdrabniania proszków składających się z aglomeratów zawierających cząstki poniżej 1 μm jest obróbka termiczna tych proszków w rozpuszczalnikach takich jak np. chloroform, dichlorometan, toluen, etery. Wadą tego rozwiązania jest obciążanie środowiska naturalnego rozpuszczalnikami organicznymi oraz ich szkodliwe oddziaływanie na człowieka. Obróbka termiczna proszków w rozpuszczalnikach została opisana m.in. w publikacji R. Pampuch, K. Haberko, M. Kordek, Nauka o procesach ceramicznych, PWN, Warszawa 1992.

Z opisu zgłoszenia międzynarodowego nr WO2005035127 znane jest zastosowanie gazów w procesie otrzymywania wysoko zdyspergowanych proszków. Zgodnie z ww. rozwiązaniem materiał, który ma zostać sproszkowany miesza się ze sprężonym gazem w celu wytworzenia suspensji.

Sposób według wynalazku polega na zastosowaniu skroplonych gazów do rozdrabniania aglomeratów proszkowych. Zgodnie ze sposobem według wynalazku do komory zbiornika zawierającej aglomeraty proszkowe wprowadza się skroplony gaz, a następnie wprowadzony gaz poddaje się procesowi odparowania.

Korzystnie podczas procesu odparowania gazu utrzymuje się niewielkie nadciśnienie tego gazu w zbiorniku celem zapobieżenia przedostania się do niego powietrza i skraplania zawartej w nim pary wodnej

Korzystnie jako gaz stosuje się hel, azot, argon, powietrze.

Korzystnie rozdrabnianiu sposobem według wynalazku poddaje się stałe substancje chemiczne lub proszki metaliczne.

Korzystnie rozdrabniane aglomeraty mają wyjściowe rozmiary od 10 nm do 50 μm.

W procesie rozdrabniania aglomeratów proszkowych sposobem według wynalazku stosuje się substancje, które nie obciążają środowiska naturalnego i uzyskuje się rozdrobnienie aglomeratów nawet do rozmiarów cząstek, z których te aglomeraty się składały.

Przedmiot wynalazku jest objaśniony w przykładach wykonania.

P r z y k ł a d 1

Do naczynia zawierającego 10 g proszku AI₂O₃ o średnim rozmiarze aglomeratów 3 nm, średnim rozmiarze cząstek 45 nm wprowadzono 100 ml ciekłego azotu, następnie naczynie umieszczono w szczelnym pojemniku zabezpieczonym zamknięciem hydraulicznym uniemożliwiającym dostanie się pary wodnej z powietrza do tego pojemnika, a równocześnie przez które odprowadzany jest, powstający w wyniku odparowania gazowy azot. Po odparowaniu gazu i osiągnięciu w pojemniku temperatury otoczenia wykonano pomiar rozmiaru aglomeratów. Średni rozmiar aglomeratów wynosił 150 μm, średni rozmiar cząstek 45 nm.

P r z y k ł a d 2

Do naczynia zawierającego 7 g proszku AI₂O₃ o średnim rozmiarze aglomeratów 5 μm, średnim rozmiarze cząstek 55 nm wprowadzono 100 ml ciekłego argonu, następnie naczynie umieszczono

PL 208 832 B1 w szczelnym pojemniku zabezpieczonym zamknię ciem hydraulicznym uniemoż liwiają cym dostanie się pary wodnej z powietrza do tego pojemnika, a równocześnie przez które odprowadzany jest powstający w wyniku odparowania gazowy argon. Po odparowaniu gazu i osiągnięciu w pojemniku temperatury otoczenia wykonano pomiar rozmiaru aglomeratów. Średni rozmiar aglomeratów wynosił 180 nm, średni rozmiar cząstek 55 nm.

P r z y k ł a d 3

Do naczynia zawierającego 5 g proszku Si₃N₄ o średnim rozmiarze aglomeratów 55 μm, średnim rozmiarze cząstek 9 μm wprowadzono 100 ml ciekłego azotu, następnie naczynie umieszczono w szczelnym pojemniku zabezpieczonym zaniknięciem hydraulicznym uniemożliwiającym dostanie się pary wodnej z powietrza do tego pojemnika, a równocześnie przez które odprowadzany jest, powstający w wyniku odparowania gazowy azot. Po odparowaniu gazu i osiągnięciu w pojemniku temperatury otoczenia wykonano pomiar rozmiaru aglomeratów. Średni rozmiar aglomeratów wynosił 30 μm, średni rozmiar cząstek 9 μm.

P r z y k ł a d 4

Do naczynia zawierającego 6 g proszku Cu o średnim rozmiarze aglomeratów 5 μm, średnim rozmiarze cząstek 20 nm wprowadzono 100 ml ciekłego helu, następnie naczynie umieszczono w szczelnym pojemniku zabezpieczonym zamknięciem hydraulicznym uniemożliwiającym dostanie się pary wodnej z powietrza do tego pojemnika, a równocześnie przez które odprowadzany jest, powstający w wyniku odparowania gazowy hel. Po odparowaniu gazu i osiągnięciu w pojemniku temperatury otoczenia wykonano pomiar rozmiaru aglomeratów. Średni rozmiar aglomeratów wynosił 80 nm, średni rozmiar cząstek 20 nm.

P r z y k ł a d 5

Do naczynia zawierającego 4 g proszku Cu o średnim rozmiarze aglomeratów 5 μm, średnim rozmiarze cząstek 20 nm wprowadzono 100 ml ciekłego powietrza, następnie naczynie umieszczono w szczelnym pojemniku zabezpieczonym zamknięciem hydraulicznym uniemożliwiającym dostanie się pary wodnej z powietrza do tego pojemnika, a równocześnie zapobiegającym wzrostowi ciśnienia w pojemniku na skutek odparowania skroplonego powietrza. Po odparowaniu gazu i osiągnięciu w pojemniku temperatury otoczenia wykonano pomiar rozmiaru aglomeratów. Średni rozmiar aglomeratów wynosił 120 nm, średni rozmiar cząstek 20 nm.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób rozdrabniania aglomeratów proszkowych z wykorzystaniem gazów, znamienny tym, że do komory zawierającej aglomeraty proszkowe wprowadza się skroplony gaz, a następnie wprowadzony gaz poddaje się procesowi odparowania.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako gaz stosuje się hel, azot, argon, powietrze.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas procesu odparowania gazu utrzymuje się niewielkie nadciśnienie tego gazu.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako aglomeraty proszkowe stosuje się stałe substancje chemiczne lub proszki metaliczne.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozdrabniane aglomeraty mają wyjściowe rozmiary od 10 nm do 50 μm.