DE2520636A1

DE2520636A1 - Beschichtete teilchen und daraus hergestellte leitfaehige massen

Info

Publication number: DE2520636A1
Application number: DE19752520636
Authority: DE
Inventors: Jun Wendell William Moyer; Robert Smith-Johannsen
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1974-05-10
Filing date: 1975-05-09
Publication date: 1975-11-20
Also published as: GB1511741A; JPS50160350A; FR2270070A1; GB1511742A; US3992558A; CA1087933A; FR2270070B1; BE828906A

Description

DR.-ING. GERALD KLOPSOH 25208 36 SOOO KÖLN 1

PATENTANWALT frVfcVVvO MARSPLATZ 11

Köln, den 7.5-1975 Kl/En

RAYCHEM CORPORATION,

300 Constitution Drive, Menlo Park, California 9Λ025 / USA

Beschichtete Teilchen und daraus hergestellte

Feine Teilchen in Pulverform mit einer Teilchengröße von 20 α oder weniger werden als Zusatzstoffe und Füllstoffe in den verschiedensten Massen und Stoffgemischen, z.B. in polymeren Beschichtungsmaterialien und Anstrichmitteln, verwendet. Die endgültigen Eigenschaften der getrockneten oder gehärteten Masse sowie die Leichtigkeit der Dispereierung und die Menge des Füllstoffs,die in eine bestimmte Masse eingearbeitet werden kann, hängen weitgehend von den Oberflächeneigenschaften und der Teilchengröße der jeweils verwendeten Füllstoffe ab. Viele Füllstoffe mit geringer Teilchengröße haben zwar geeignete Eigenschaften für bestimmte Zwecke, können jedoch nicht für die genannten Anwendungen verwendet werden, weil sie schwierig zu dispergieren sind, sehr unterschiedliche Produkte ergeben, nur in geringen Volumenmengen in die Bindemittel eingearbeitet werden können oder sich während der Lagerung im Falle von Beschichtungsmaterialien und Anstrichmitteln absetzen und agglomerieren, so daß die Beschichtungsmaterialien und Anstrichmittel unbrauchbar werden.

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Die Behandlung feiner Teilchen mit Chemikalien, z.B. oberflächenaktiven Mitteln, zur Beeinflussung der Oberfläoheneigenschaften der Teilchen löst nicht immer wirksam die vorstehend genannten Probleme. Beispielsweise kann die Behandlung eines Füllstoffs, der in einer Isoliercasse verwendet werden soll, mit einem ionischen οοerflächenaktiveη Mittel die elektrischen Eigenschaften der Masse so nachteilig beeinflussen, daß sie nicht mehr als Isolierung geeignet ist.

Für viele Anwendungen ist es somit erwünscht, die Oberflächeneigenschaften der Teilchen durch Überziehen oder Umhüllen mit einer Schicht eines anderen Materials, z.B. einem Polymerisat, zu verändern. Wenn das Teilchen einwandfrei umhüllt ist, hat es die Oberflächeneigenschaften des Umhüllungsmaterials. Diese Eigenschaften haben häufig bessere Benetzbarkeit, leichte Dispergierung und Veträglichkeit mit dem Bindemittel des Polymerisats oder des Beschichtungsmaterials oder Anstrichmittels zur Folge. Ferner ist es für gewissen Anwendungen ex'wünscht, die Teilchen in einem bestimmten Bindemittel leicht dispergierbar zu machen, während die Teilchen mit diesem Bindemittel chemisch unverträglich bleiben. Durch Umhüllen der Oberfläche der Teilchen mit einem bestimmten Polymerisat können die endgültigen Eigenschaften der Masse, in der die Teilchen dispergiert werden oder der sie zugemischt werden, beeinflußt und eingestellt werden. Beispielsweise können bei der Herstellung leitfähiger Massen feinteilige Ruße mit einem Hochpolymeren umhüllt werden, das die gleichmäßige Dispergierung der Teilchen in einem Kunststoff ermöglicht, während die Teilchen dennoch von ihrer Natur her mit diesem Kunststoff unverträglich sind. Beim Tempern können die gleichmäßig dispergierten umhüllten leitfähigen Teilchen sich in der Kunststoffmatrix ungehindert so umlagern und umordnen, daß sie einen leitfähigen Weg bilden.

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Wenn andererseits eine Verstärkung ohne wesentliche Leitfähigkeit gewünscht wird, muß ein polymerer Überzug verwendet werden, der die Kohleteilchen sowohl leicht dispergierbar als auch verträglich mit dem Kunststoff macht. Ein solcher Überzug bewirkt, daß jedes einzelne Teilchen von der Kunststoffmatrix mit nur geringer Agglomerierung vollständig eingehüllt und umschlossen ist, wobei Teilchen erhalten werden, die vollständig voneinander isoliert sind und eine maximale Oberflächengröße zur physikalischen Verstärkung mit dem Kunststoff in Berührung haben.

Das Umhüllen von Pulvern mit Polymermassen war bisher im allgemeinen auf grobkörnige Materialien mit Teilchengrößen von etwa 50 u oder mehr begrenzt. Hierzu wird beispielsweise auf die folgenden Veröffentlichungen verwiesen: "Fluid Plow Analysis" von G.Sharpe, American Elsevier Pub.Co., Inc., N.Y. 1967, Seite 370; "Drying of Solids in the Chemical Industry" von G.Nonhebel und A.Moss, CRC Press, Cleveland, Ohio (N.D.) Seite 211; "Unit Operations of Chemical Engineering" von McCave und J.Smith, McGraw-Hill Book Co., N.Y. (N.D., 2.Auflage), Seite 175, und " Principles of Unit Operations" von A.Foust und Mitarbeitern, Dept.of Chem. Eng., lehigh University, Bethlehem, Pa. (N.D.) Seite 480. Diese Teilchen können nach Wirbelschicht-Beschichtungsverfahren umhüllt werden, wenn sie eine genügende Größe haben, um von einem aufwärts strömenden Gas so in Suspension gehalten zu werden, daß sie eine Schicht von im Gas suspendierten gesonderten oder diskreten Teilchen bilden. Das zum Umhüllen verwendete Polymerisat wird dann in die Kammer zerstäubt, wobei es die Teilchen umhüllt. Ein solches Verfahren ist mit feinen Pulvern nicht erfolgreich durchführbar. Diese Pulver pflegen sich unter Bildung großer Agglomerate zusammenzulagern und erfordem einen übermäßig starken Gasstrom, um die Agglomerate <~

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in der Schicht zu fluidisieren. Durch eine übermäßig starke Oasströmung werden die feinen Teilchen aus der Kammer ausgetragen.

Es wurden Versuche gemacht, die Schwierigkeiten bei feinen Teilchen so zu beheben, daß sie mit Flüssigkeiten von niedriger Viskosität in einer Wirbelschicht umhüllt werden können. Beispielsweise wird in der US-PS 3 237 eine geschlossene Wirbelschichtapparatur beschrieben,die die Teilchen unter Druck von unten nach oben so durch eine Düse schleudert, daß eine Agglomerierung vermindert wird, wobei sie gleichzeitig mit einer nach unten gesprühten zerstäubten !Flüssigkeit umhüllt werden, worauf die umhüllten Teilchen sich in die Wirbelschicht absetzen. Feine Teilchen, die von der Gasströmung ausgetragen werden, werden in Filtern aufgefangen und in die Kammer zurückgeführt. Ein solches Verfahren eignet sich zwar zum Umhüllen von Teilchen mit Flüssigkeiten von niedriger Viskosität, jedoch erwies es sich als ungeeignet zum Umhüllen der Teilchen mit hochmolekularen Polymerisaten. Ein weiteres Beispiel für die Bemühungen, feines Pulver, das vom Gasstrom ausgetragen wird, im Kreislauf zu führen, findet sich in der US-PS 3 110 626. Diese Vorrichtung ist ebenfalls zum Umhüllen mit hochmolekularen Polymerisaten ungeeignet, weil keine Mittel vorgesehen sind, durch die ein häufiger, mit hoher Geschwindigkeit erfolgender Zusammenstoß der Teilchen bewirkt wird.

Es wurde gefunden, daß es zur Bildung eines Endprodukts, das ausschließlich aus gesonderten, diskreten, umhüllten Teilchen besteht, notwendig ist, die Teilchen so im Kreislauf zu führen, daß ein häufiger Zusammenprall mit hoher Geschwindigkeit zwischen den Teilchen und dem Umhüllungsmaterial stattfindet. Ein solcher Vorgang kann mit Hilfe des Wirbelschichtverfahrens nicht herbeigeführt werden. Der wiederholte Zusammenprall steht im Gegensatz zu anderen Verfahren, bei denen ein Zusammenprall

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mit hoher Geschwindigkeit stattfindet. Beispielsweise werden gemäß der US-PS 3 009 826 agglomerierte Teilchen dispergiert und umhüllt, indem ein Strom aus Flüssigkeit und Feststoff mit Überschallgeschwindigkeit gegen eine Sperre geschleudert wird, wodurch die festen Teilchen dispergiert und mit der Flüssigkeit umhüllt werden. Bei einem solchen Verfahren werden die Teilchen zwar mit hohen Geschwindigkeiten vorwärts getrieben, jedoch sind keine Vorkehrungen zur Kreislaufführung der Teilchen getroffen, d.h. man verläßt sich auf einen einmaligen Zusammenprall, um Dispergierung und Umhüllung herbeizuführen. Noch wichtiger ist, daß ein solcher mit hoher Geschwindigkeit erfolgender Aufprall auf einer festen Sperre sich nicht zum Umhüllen von Teilchen mit Hochpolymeren eignet. Auf Grund der hohen Viskositäten und der schlechten Fließeigenschaften von Hochpolymeren ist ein solches Verfahren nicht anwendbar, da es schwierig oder unmöglich ist, auf diese Weise einen gleichmäßigen Überzug zu erhalten,und das Gemisch von Polymerisat und Teilchen im Gegensatz zur Trennung von trockenen, umhüllten gesonderten Teilchen beim Aufprall auf der Sperre dazu neigt, miteinander zu verschmelzen und zu agglomerieren.

Zu den weiteren vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung von Pulvern, die mit Polymeren umhüllt sind, gehören die in der US-PS 3 711 319 beschriebenen Beschichtungsverfahren im Pilzmischer und das in der US-PS 2 800 457 allgemein beschriebene Verfahren der "Mikroumhüllung" (micro encapsulation). Auch diese Verfahren haben den gleichen Nachteil, daß sie zum Umhüllen von feinen Teilchen einer Größe von etwa 20 u oder weniger ungeeignet sind.

Eine Strahlmühle, wie sie beispielsweise in der US-PS 3 491 954 beschrieben wird, gibt die Möglichkeit, einen Zusammenprall von agglomerierten Teilchen und Umhüllungs-

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material bei Überschallgeschwindigkeiten herbeizuführen, die !Teilchen kontinuierlich bei diesen Geschwindigkeiten umzuwälzen oder im Kreislauf zu führen, um erneute Agglomerierung zu verhindern, und nur Teilchen mit geringer Größe von weniger als 20 ja abzusondern und zu gewinnen. Mühlen dieser Art wurden bisher zum Mahlen oder Mischen von feinen Teilchen verwendet. Dadurch, daß die Mühle bei einer Temperatur unter der Schmelztemperatur eines polymeren Materials gehalten wird, können mit diesen Mühlen auch Teilchen aus Hochpolymeren gemahlen und gemischt werden. Es wurde jedoch bisher angenommen, daß das umhüllen diskreter Teilchen mit einem Hochpolymeren in einer solchen Mühle unmöglich ist, da es im Gegensatz zum Mahlen von polymeren Materialien notwendig ist, das Polymere zu schmelzen und es zu veranlassen, um jedes einzelne Teilchen zu fließen. Es wurde angenommen, daß das Polymerisat nach dem Schmelzen eine so hohe Viskosität hat, daß es nicht jedes einzelne Teilchen umhüllt, sondern stattdessen eine erneute Agglomerierung der Teilchen mit dem viskosen Polymerisat bewirkt, besonders wenn es in erheblichen Mengen aufgebracht wird. Dies ist bei anderen bekannten Verfahren ein Problem, und es wurde angenommen, daß das Agglomerat aus Teilchen und Polymerisat schnell die Mühle verstopfen und sich an den Seiten der Kammer ansetzen würde. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Strahlmühlen zum Umhüllen von gesonderten Teilchen auf flüssige oder geschmolzene niedrigmolekulare Materialien begrenzt, die in so geringen Mengen verwendet werden, daß sie keine erneute Agglomerierung oder Anbacken an den Wänden der Kammer verursachen. Bisher war die Verwendung von Strahlmühlen zum Umhüllen von freifließenden oder rieselfähigen Pulvern auf die Umhüllung mit Materialien wie Fettsäuren, anderen oberflächenaktiven Mitteln oder wachsartigen Materialien beschränkt. Eine Vorrichtung, die zum Umhüllen von Teil-

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chen mit niedrigmolekularen Materialien besonders gut geeignet ist, wird in der US-PS 3 550 868 beschrieben.

Es wurde nun gefunden, daß eine Vorrichtung, die die Teilchen ungefähr bei Überschallgeschwindigkeit umwälzt oder im Kreislauf führt, verwendet werden kann, um kleine gesonderte Teilchen mit Polymerisaten zu umhüllen. Dies galt bisher als unmöglich.

Eine der Anwendungen von feinteiligen umhüllten Materialien, bei denen nicht umhüllte Teilchen alle die vorstehend genannten Probleme einschließlich schwieriger Dispergierung, Agglomerierung und Lagerbeständigkeit mit sich bringen, ist die Verwendung in Massen, die Ruße enthalten. Rußteilchen sind im allgemeinen sehr klein, d.h. ihr Durchmesser wiegt unter 1 u. Rußteilchen haben in großem Umfang Anwendung für die Herstellung von leitfähigen Massen gefunden, wobei sie in hohen Konzentrationen in nicht leitfähige Bindemittel eingearbeitet werden, um die Masse leitfähig zu machen. Diese Rußteilchen haben im allgemeinen eine hohe Ölabsorption, Sie sind schwierig zu dispergieren, agglomerieren leicht und setzen sich ab, wenn sie in einem fließfähigen Bindemittel dispergiert sind. Auf Grund dieser Eigenschaften ist die Rußmenge, die in einer gegebenen Masse dispergiert werden kann, im allgemeinen begrenzt. Hierdurch ist wiederum die Leitfähigkeit, die für diese Überzüge erzielt werden kann, begrenzt. Da außerdem viele der Rußteilchen oder anderen leitfähigen Teilchen ungenügend dispergiert sind oder beim Stehenlassen agglomerieren, ist die Leitfähigkeit des endgültigen Überzuges äußerst unterschiedlich und nicht reproduzierbar. Es besteht somit offensichtlich ein Bedürfnis für leitfähige Teilchen, die einer Masse, die aus den Teilchen und einem Bindemittel, in dem die Teilchen dispergiert sind, besteht, vorher bestimmbare und konstante elektrische Eigenschaften verleihen können.

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Wie bereits erwähnt, sollten zur Herstellung leitfähiger Massen mit vorherbestimmbareη und konstanten elektrischen Eigenschaften Teilchen mit ganz speziellen Oberflächeneigenschaften verwendet werden. Im allgemeinen sollten die Teilchen im Bindemittel leicht dispergierbar, um eine gleichmäßige Masse zu bilden, jedoch genügend agglomeriert sein, um einen gleichmäßigen leitfähigen Weg durch die gesamte Masse zu bilden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Umhüllen von feinen Teilchen, wobei man die zu umhüllenden Teilchen und ein Hochpolymeres in eine Strahlmühle bläst, die die Teilchen dispergiert, ihren Zusammenprall herbeiführt, suspendiert und sie hierdurch umhüllt, und, falls ein Lösiirgsmittel verwendet wird, die umhüllten Teilchen trocknet, wobei man einen Trägergasstrom verwendet, der unter Druck und bei erhöhter Temperatur in die Mühle geblasen wird. Der Trä^ergasstrom bewirkt, daß die Teilchen dispergiert werden und das Hochpolymere um die dispergierten Teilchen fließt und mit ihnen verschmilzt, wenn sie zusammenprallen, worauf die Teilchen, wenn ein Lösungsmittel verwendet wurde, getrocknet werden können und schließlich als freifließendes feinteiliges Material aus der Mühle abgezogen werden können.

Bei Verwendung von feinteiligen leitfähigen Kohlenstoffen können die in dieser Weise umhüllten Teilchen leicht unter Bildung einer leitfähigen Masse in höheren Konzentrationen, als dies bisher für möglich gehalten wurde, dispergiert werden.

Die Erfindung ist demgemäß auf das Umhüllen von gesonderten und diskreten Teilchen einer Größe von weniger als 2OyU mit einem Hochpolymeren nach einem Verfahren gerichtet, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Polymerisat und die Teilchen in eine Kammer spritzt, die einen geschlossenen gekrümmten Weg mit einem Austritt aufweist, in die Kammer unter Druck und bei erhöhter

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Temperatur einen Tragergasstrom bläst, der das Polymerisat und die Teilchen mit hohen Geschwindigkeiten längs des Weges treibt, auf dem das Polymerisat und die Teilchen wiederholt mit hoher Geschwindigkeit zusammenprallen, wodurch die Teilchen mit dem Polymerisat umhüllt werden, wobei man diskrete Teilchen, die mit einem Polymerüberzug versehen sind, aus der Kammer durch den Austritt abzieht, jedoch agglomerierte Teilchen einer Größe von mehr als 20 u längs des gekrümmten Weges im Kreislauf führt.

Die Erfindung umfaßt ferner die in dieser Weise hergestellten umhüllten feinteiligen Materialien und Massen, die sie enthalten.

Zum Umhüllen von feinen Teilchen einer Größe von weniger als 20 u mit Hochpolymeren wird eine Strahlmühle, z.B. eine von der Fluid Energy Processing and Equipment Company, Lansdale, Pa., USA, hergestellte Strahlmühle, verwendet. Unter Verwendung einer solchen Mühle werden feinteilige Stoffe mit einem Hochpolymeren umhüllt, worauf der feinteilige Stoff suspendiert, getrocknet (wenn ein Lösungsmittel vorhanden ist) und aus der Mühle abgezogen wird, wobei freifließende oder rieselfähige umhüllte Teilchen erhalten werden.

Unter Hochpolymeren sind Materialien zu verstehen, die thermoplastische Eigenschaften und ein solches Molekulargewicht haben, daß sie eine selbsttragende Folie bilden, die wenigstens 80$ der Zugfestigkeit und des Young-Moduls aufweisen, die in dem Molekulargewichtsbereich erhalten werden, in dem diese physikalischen Eigenschaften im wesentlichen unabhängig vom Molekulargewicht bei dem jeweiligen Polymerisat werden. Das Molekulargewicht und die Schmelzviskosität variieren natürlich mit dem jeweils verwendeten Polymerisat, jedoch sollte bei jedem Polymerisat das Molekulargewicht im allgemeinen genügen, um eine selbsttragende folie zu bilden. Beispielsweise

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werden im Falle von Polyäthylen Molekulargewichte in der Größenordnung von wenigstens 6000 für die Zwecke der Erfindung bevorzugt.

Die Menge des Hochpolymeren, mit der ein feinteiliger Peststoff nach einem oder mehreren der nachstehend beschriebenen Verfahren beschichtet werden kann, kann bemerkenswert hoch sein. Der Anteil des Polymerisats, das die Teilchen umhüllt, am endgültigen Pulverprodukt kann beispielsweise weniger als 1% bis mehr als 50 Gew.-<$> betragen.

Die Abbildung zeigt einen Querschnitt durch eine Strahlmühle und veranschaulicht ein gemäß der Erfindung durchgeführtes Verfahren.

Die Abbildung zeigt im Querschnitt eine Strahlmühle. Ein HochpolyCier.es in geeigneter Form und die zu umhüllenden Teilchen werden in einen Aufgabetrichter 2 gefüllt, aus dem sie über eine Venturi-Einspeisevorrichtung 4 in eine Beschichtungskammer 6 gesaugt werden. Die Teilchen und das Polymerisat können, wie in der Abbildung dargestellt, in die gleiche Speisevorrichtung eingeführt oder durch getrennte Eintrittsöffnungen eingeblasen werden. Das zum Umhüllen dienende Polymerisat kann natürlich in beliebiger geeigneter Form, z.B. als Lösung in einem Lösungsmittel, als feinteiliges Pulver oder als Gel, in die Kammer eingeführt werden. Die Wahl der Form hängt im allgemeinen von Faktoren wie der Löslichkeit, dem Schmelzpunkt, dem Molekulargewicht, der Kristallisationsneigung und den Viskositäten der Schmelze una der Lösung ab. Auf die verschiedenen geeigneten Polymerformen wird nachstehend näher eingegangen.

Ein Trägergasstrom wird in die Kammer 6 durch die Düsen 10 eingeführt, die so ausgebildet sind, daß sie das Trägergas veranlassen, tangential um die bogenförmige oder gekrümmte Kammer zu strömen. Das Trägergas wird

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vorzugsweise bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck eingeführt. Es reißt das Polymerisat und die Teilchen mit sich. Das Polymerisat und die Teilchen werden am unteren Teil der Kammer 6 zum Zusammenprall gebracht, so daß die agglomerierten Teilchen dispergiert und die Teilchen mit dem Polymerisat umhüllt werden. Als Trägergas wird Wasserdampf bevorzugt, der durch die Düsen unter einem Druck von 0,21 bis 4,9 kg/cm bei einer Temperatur von 125 bis 400⁰C eingeblasen wird. Die Teilchen werden dann durch das Trägergas längs der Kammer auf einem gekrümmten Weg, der allgemein mit 12 bezeichnet ist, getragen, wobei die fein dispergierten umhüllten Teilchen sich nach Innen absetzen und die agglomerierten Teilchen in der Kammer nach außen getrieben werden. Die Teilchen, die sich zum Innern der Kammer absetzen, fließen durch den Austritt 14, worauf sie durch eine durch das Bauteil 16 gebildete Öffnung und durch einen Austritt 18 fließen. Teilchen, die nicht durch die durch das Bauteil 16 gebildete öffnung hindurchtreten, und Teilchen, die in die äußeren Bereiche getrieben worden sind, werden über den Weg 20 in die Beschichtungskammer 6 zurückgeführt, wo sie weiter dispergiert, umhüllt und im Kreislauf geführt werden.

Eine geeignete physikalische Form für das Polymerisat ist eine Lösung in einem geeigneten Lösungsmittel. Die Polymerlösung kann entweder mit den zu umhüllenden Teilchen vorgemischt und dann in die Mühle eingeführt werden, oder die Teilchen und die Lösung können durch getrennte Eintrittsöffnungen in den Mischer eingeführt werden, wobei beide Materialien dosiert werden, um die Menge des endgültigen Überzuges auf den Teilchen zu regeln. Das Lösungsmittel sollte zweckmäßig mit dem Trägergas in der Mühle nicht mischbar sein. Wenn beispielsweise Wasserdampf als Trägergas verwendet wird, werden im allgemeinen nicht-polare organische Polymerlösungsmittel, z.B. Xylol,

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verwendet. Für wirksamsten Betrieb werden Lösungen mit hohem Feststoffgehalt, jedoch niedriger Viskosität bevorzugt. Durch Verwendung der geringsten möglichen Menge des Lösungsmittels in der Lösung werden Wärmeverluste "beim Trocknen in der Mühle auf ein Minimum gesenkt. Lösungen mit niedrigerer Viskosität ermöglichen ferner leichteres Dosieren und Pumpen, wenn die Beschichtungslösung durch einen getrennten Eintritt eingespritzt wird.

Wenn das feine Pulver und die Polymerlösung vorgemischt werden, sollte die Menge des feinen Pulvers genügen, um eine trockene Konsistenz oder die Konsistenz von feuchten Krümeln auszubilden. Bei Verwendung von geringeren Mengen Pulver, das nasse, dicke Aufschlämmungen bildet, können schlechte Zuführung und Verstopfung des Eintritts die Folge sein. Als Folge hiervon ist die Menge des Polymerisats, die bei Anwendung der Vormischmethode auf die Teilchen aufgebracht wird, begrenzt. Die Teilchenmenge, die in die Vormischung eingearbeitet werden kann, ist in Abhängigkeit von den Teilchen selbst verschieden.

Eine andere geeignete Form für das Polymerisat ist ein Gel in einem geeigneten Lösungsmittel. Das Polymergel wird in feinteiliger Form mit den zu umhüllenden Teilchen vorgemischt und das Gemisch in die Mühle eingeführt. Da die Polymerlösung in gelierter Form vorliegt, sind höhere Beladungen mit Polymerisat möglich, als wenn eine Lösung verwendet würde. Diese Arbeitsweise eignet sich für Polymerisate, die sich in gewissen Lösungsmitteln lösen, wenn sie heiß sind, aber im kühlen Zustand Gele bilden. Besonders geeignet für die Aufbringung in dieser Weise sind Polyäthylen und Athylencopolymerisate. Die Konzentration des Polymerisats im Gel hängt von der Beschaffenheit des Gels bei Raumtemperatur sowie von der Viskosität der heißen Lösung ab. Um am zweckdienlichsten zu sein, muß das kühle Gel so bröckelig sein, daß es zum Vormischen mit dem feinteiligen Pulver zerkleinert werden kann.

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In der Praxis hat sich gezeigt, daß Polyäthylen von niedriger Dichte und Athyiencopolymerisate sich bei einer Polymerkonzentration von etwa 20$ gut verhalten. Polyäthylen von hoher Dichte und Polyäthylene mit höherem Molekulargewicht erfordern eine Senkung des Feststoffgehalts auf einen Bereich von 10 bis 15$.

Größere Polymermengen können aufgebracht werden, wenn Vormischungen unter Verwendung von Polymergelen an Stelle von Polymerlösungen hergestellt werden. Das Gel hält das ^r Lösungsmittel wirksam fest und vermindert sein Benetzungsvermogen für das feine Pulver. Trotzdem ist die Polymermenge, die nach der Polymergel-Vormischmethode aufgebracht werden kann, ebenfalls begrenzt. Gröbere Teilchen, d.h. solche mit einem Durchmesser von 1 bis 20 um, können im allgemeinen bis zu 100 Gew.-5» Polymergel festhalten. Im Falle von sehr feinen Teilchen, wie sie bei Verwendung von Ruß oder hydratisierten Kieselgelen vorliegen, können die feinen Pulver ein Gel aus 20# Polyäthylen in Xylol in einer Menge von 200 Gew.-% oder mehr aufnehmen.

Eine weitere geeignete Form für das Polymerisat ist ein trockenes Polymerpulver. Das trockene Polymerpulver kann mit den zu umhüllenden Teilchen gemischt werden, oder es kann in die Strahlmühle durch getrennte Eintrittsöffnungen eingeführt werden.

Wenn die zu umhüllenden Teilchen und das zum Umhüllen verwendete Polymerisat vorgemischt werden, ist es wichtig, daß sie gleichmäßig gemischt werden, um eine gleichmäßige und feinteilige Mischung der Materialien zu erhalten. Für diesen Zweck ist beispielsweise ein Patterson-Kelley-Flüssig-fest-Mischer geeignet.

Wenn das Polymerisat als Lösung oder Polymergel in die Strahlmühle eingeführt worden ist, muß die Temperatur des Trägergases genügen, um das Gel nach der Aufbringung auf ein dispergiertes Teilchen zu schmelzen und das

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Lösungsmittel abzudampfen. Eine Begrenzung der Erfindung durch die folgende Theorie ist in keiner Weise "beabsichtigt, jedoch wird angenommen, daß die folgende Aufeinanderfolge von Vorgängen abläuft: 1) Schmelzen der Gelteilchen (falls vorhanden), 2) Zusammenprall des geschmolzenen Gels oder der Lösung mit dem Teilchen, 3) Fließen des geschmolzenen Polymermaterials um das Teilchen und 4) Trocknen des Lösungsmittels.

Wenn das Polymerisat als trockenes Pulver zugeführt wird, muß die Temperatur des Trägergases genügen, das Polymerisat zu schmelzen, so daß es um die dispergierten Teilchen fließt. Zur Einführung in Form von trockenem Polymerisat sollte dieses einen Schmelzpunkt im Bereich von 50 bis 200⁰C, im Falle von Polyäthylen einen Schmelzindex von 5 bis 100 und eine Teilchengröße von 1 bis haben. Es hat sich gezeigt, daß gemahlene Polyäthylene und Äthylencopolymerisate für diese Arbeitsweise gut geeignet sind.

Beliebige Polymerisate., die eine selbsttragende Folie zu bilden vermögen, sind für die Zwecke der Erfindung geeignet, besonders gut geeignet sind jedoch Polymerisate wie Polyäthylen, Copolymerisate von Äthylen, Polypropylen, Äthylen-Propylen-Copolymerisate, andere Polyolefine, Polyvinylidenfluorid, Polytetrafluoräthylen, Polychlortrifluoräthylen, verschiedene fluorhaltige Copolymerisate (z.B. Copolymerisate von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen), Polyvinylchlorid, Copolymerisate von Vinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Silicone, Polyacrylate, Polymethacrylate, Polyamide, Polyester, Polyimide, Polycarbonate, Polyäther, Polyketone, Phenolharze, Polyisobutylen, Polystyrol, Styrolcopolymerisate, Polyvinylacetat, Vinylacetatcopolymerisate, Polysulfone, Polyacrylnitril, Polyoxymethylen, Polyurethane, Polyamine, Polybutadien, Copolymerisate von Butadien, Polyisopren und Polychloropren (Neoprene).

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Beliebige feinteilige Materialien können nach dem Verfahren gemäß der Erfindung umhüllt werden, jedoch eignen sich besonders gut für die Umhüllung Ruße, Graphit, feine Tone, Kalksteinmehl, Aluminiumoxyd, hydratisiertes Aluminiumoxyd, Kieselsäuren und Siliciumdioxyd, hydratisierte Kieselgele und Eisenoxyd. Feine organische Pulver, die für die Herstellung von Beschichtungsmaterialien und Anstrichmitteln und Kunststoffen verwendet ; werden, können ebenfalls nach dem Verfahren gemäß der Erfindung umhüllt werden.

Von besonderem Interesse ist das Umhüllen von halogenierten organischen Materialien, die als feuerhemmende und flammwidrigmachende Mittel in Beschichtungsmaterialien, Anstrichmitteln und Kunststoffen geeignet sind. Besonders gut geeignet sind Verbindungen der Formel

in der X₁ bis Xg,die gleich oder verschieden sein können, für Wasserstoff,.Fluor, Chlor, Brom oder Jod stehen,

wobei wenigstens einer der Reste

bis X.

t.i sowie wenigstens einer der Reste X,- bis Xg Chlor oder Brom sind, ; und worin R ein Cj-C^-Alkylenrest, C^-C^-Cycloalkylen-j rest, C^-C₂Q-Arylenrest oder halogensubstituierter Arylenrest, alkylsubstituierter Arylenrest oder ein | Arylenrest mit verschmolzenen Ringen oder eine Gruppe der Formel R₁-Z-R₂ ist, in der R₁ und R₂, die gleich ! oder verschieden sein können, ^-CgQ-Alkylenreste, j Cg-CgQ-Cycloalkylenreste, Cg-C^-Arylenreste, halogen- j substituierte Arylenreste, alkylsubstituierte Arylenreste oder Arylenreate mit verschmolzenen Ringen sind,

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und worin Z für Schwefel, Sauerstoff, Isopropyliden oder eine chemische Bindung, die R₁ und I^ verbindet, steht.

Von besonderem Interesse "ist ferner das Umhüllen von leitfähigen Teilchen in einer solchen Weise, daß sie freifließend oder rieselfähig und leicht in einem Bindemittel dispergierbar sind. Diese Ergebnisse können beim Verfahren gemäß der Erfindung erzielt werden, jedoch ist der Überzug überraschenderweise so beschaffen, daß er wenig Einfluß auf die Leitfähigkeitseigenschaften der Teilchen hat. Die genaue Natur des umhüllten Teilchens ist zwar nicht bekannt, jedoch wird angenommen, daß der Polymerüberzug so dünn ist, daß er die Leitfähigkeitseigenschaften des Teilchens.nicht beeinflußt, wobei er jedoch genügend dick ist, um die Oberflächeneigenschaften des Teilchens zu verändern. Als Alternative kann das umhüllte Teilchen ein© genügende Zahl unbedeckter Stellen aufweisen, um das pmnullte Teilchen nicht zu isolieren. Schließlich sollten der Polymerüberzug und das Bindemittel, in dem die Teilchen dispergiert werden, in einem genügenden Maße unverträglich sein, um eine genügend starke Agglomerierung der leitfähigen Teilchen unter Bildung eines leitfähigen Weges zu ermöglichen, wenn Leitfähigkeit mit verhältnismäßig geringen Kohlenstoffkonzentrationen gewünscht wird.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

1,7 kg Ruß "Vulcan XC-72P» (Cabot Corp.) mit einer mittleren Teilchengröße von 0,03 ja wurdenmit 0,227 kg einer 2Oj6igen Lösung von Polyvinylidenfluorid ("Kyner", Hersteller Pennwalt Corp.) in Dimethylformamid in einem 15 1-Mischer "Patterson-Kelley, Typ V", gemischt, bis die Konsistenz des Gemisches gleichmäßig war. Dieses Gemisch wurde durch eine Strahlmühle, die eine Eintritts-

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temperatur von 288⁰C und eine Austrittstemperatur von 243⁰C hatte, und in die Wasserdampf unter einem Eintritts-

druck von 5,25 kg/cm geblasen wurde, in einer 24,4 kg/ Stunde entsprechenden Menge gegeben. Als Produkt wurde ein äußerst feines, gleichmäßiges schwarzes Pulver erhalten, das sich im Aussehen nicht vom eingesetzten Ruß unterschied. Die Oberflächeneigenschaften waren jedoch wesentlich verändert. Unter Verwendung von 4$ Natriumnaphthalins ulfonat als Netzmittel war es möglich, ein 30$ Feststoffe enthaltendes Rußkonzentrat in Wasser herzustellen, das eine leicht gießbare Flüssigkeit war. Im Vergleich hierzu war die nicht umhüllte Vergleichsprobe steif und bei dieser Konzentration überhaupt nicht fließfähig.

Beispiel 2

Eine auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellte 25#ige Rußaufschlämmung wurde mit einem Bindemittel der folgenden Zusammensetzung gemischt:

50$ Feststoffe enthaltende Acrylharzemulsion (AC61, Hersteller Rohm & Haas)

Kolloidale Kieselsäure

Feststoffe in Wasser)

59	Gew.-
200	Il
34	Il
142	H

Entionisiertes Wasser

Leitfähige Formkörper wurden mit verschiedenen Gemischen von Rußaufschlämmung und Bindemittel im allgemeinen nach der in der US-PS 3 399 451 beschriebenen Methode hergestellt. Der Widerstand variierte wie folgt:

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- 18 -	2520636
Tabelle I
Gewichtsverhältnis von Bindemittel zu Rußauf- achlämmung	Widerstand in Ohm/ Quadrat
1:1	260
2:1	400
4:1	2.000
6:1	14.000
8:1	720.000

Im Gegensatz zu Überzügen, die mit nicht umhüllten Rußteilchen unter Verwendung bekannter Dispergiermittel und durch mechanische Behandlung hergestellt wurden, hatten Überzüge, die mit diesem umhüllten Ruß hergestellt wurden, vorherbestimmbare und gleichmäßige spezifische Widerstände. "Außer einfachem Rühren erfordert der umhüllte Ruß keine andere mechanische Arbeit, um gute Dispergierung zu erzielen.'

Beispiel 3

Zu 100 Gew.-Teilen einer auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellten 25%igen Rußaufschlämmung wurden 34 Teile Graphit gegeben, der mit Polyvinylidenfluorid auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise umhüllt worden war. Die erhaltene leitfähige Aufschlämmung wurde dann mit einem Bindemittel auf Basis der Acrylharzemulsion ähnlich derjenigen von Beispiel 2 gemischt. Leitfähige Elemente wurden hergestellt und wie in Beispiel 2 geprüft.

Tabelle II

Gewichtsverhältnis von Widerstand, Ohm/Quadrat

Graphit-Ruß-Aufschlämmung

zu Bindemittel

1:0,24 10

1:1 28

1:2,5 160

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Überzüge, die unter Verwendung von nicht umhüllten Rußteilchen und Graphitteilchen hergestellt worden waren, ergaben sehr unregelmäßige spezifische Widerstände und schlechte mechanische Eigenschaften. Die unter Verwendung der umhüllten Teilchen hergestellten Überzüge zeigten diese Nachteile nicht und hatten viel niedrigere spezifische Widerstände als sie vorher erhalten wurden.

Beispiel 4

2,04 kg Ruß "Sterling MT-NS" (Hersteller Cabot Corp.) wurden mit 0,24 kg eines gut zerkrümelten, 20% Äthylen-Äthylacrylat-Copolymerisat (DPD 6181, Hersteller Union Carbide Corp.) in Xylol enthaltenden Gels vorgemischt und in einem Patterson-Kelley-Mischer gut gemischt, bis gleichmäßige Konsistenz erreicht war. Dieses Gemisch wurde unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen durch eine Strahlmühle gegeben. Das Produkt war gleichmäßig und sehr fein und hatte eine mittlere Teilchengröße von 4,OyU. (Für den eingesetzten Ruß wurde eine Teilchengröße von 0,05 ϊχ angegeben.) Die Benetzbarkeit und Dispergierbarkeit stimmten mit den diesbezüglichen Eigenschaften überein, die für einen "umhüllten" Ruß erwartet wurden. Die verbesserte Verträglichkeit und das Bindevermögen des behandelten Rußes wurden in einer Mischung mit Polyäthylen von niedriger Dichte veranschaulicht. -Eine Mischung, bestehen aus 300 Teilen des behandelten Rußes und 100 Teilen Polyäthylen von niedriger Dichte (Sinclair) wurde auf einem beheizten Zweiwalzenkautschukmischer hergestellt. Das Produkt war eine glatte zähe Platte mit einer Zugfestigkeit von 153 kg/cm und einer Dehnung von Z>0%. Im Gegensatz hierzu war ein Versuch, ein vergleichbares Produkt mit unbehandeltem Ruß "Sterling MT-NS" bei gleicher Beladung (249 g Ruß und 151 g des gleichen Polyäthylens herzustellen, erfolglos. Bei diesem Versuch mit der genannten Beladung wurde das Bindevermögen des Harzes für den als Füllstoff verwen-

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deten Ruß überschritten, und nur eine krümelige Masse wurde erhalten.

Ein Prüfkörper für die Bestimmung der elektrischen Eigenschaften wurde wie folgt hergestellt: Ein Teil der Platte wurde in einer heißen Presse (200⁰C) zwischen zwei Stahldrahtnetzen von 3,9 cm Kantenlänge mit einer Maschenweite von 0,42 mm, an die Kupferstreifen als Zuleitungen gelötet waren, gepreßt. Die Probe wurde auf eine Dicke von 0,32 cm gepreßt und 12 Minuten in der heißen Presse gehalten. Sofort nach der Entnahme aus der heißen Presse wurde die Probe 5 Minuten in einer kalten Presse gehalten. Der elektrische Widerstand der Probe wurde zu diesem Zeitpunkt und nach Temperung für 8 Stunden bei 150⁰C gemessen. Er betrug in beiden Fällen mehr als 16 Obm, d.h. er war viel höher, als für diese starke Beladung mit Ruß zu erwarten war, ein Zeichen, daß die Rußteilchen voneinander isoliert waren und nur eine geringe erneute Agglomerierung der Rußteilchen nach dem Tempern unter Bildung eines "leitfähigen Weges" durch die Probe stattgefunden hatte. Dieser Versuch zeigt, daß durch Mischen von Rußteilchen, die mit einem Hochpolymeren umhüllt sind, das mit dem Polymerisat, dem es zugemischt wird, verträglich ist, die Rußteilchen isoliert und dispergiert bleiben und selbst beim Tempern nicht erneut agglomeriert werden.

Beispiel 5

5,4 kg eines gut zerkrümelten Gels aus 10$ Polyäthylen von hoher Dichte "Marlex 6003", Schmelzindex 0,3, Dichte 0,96 (Hersteller Phillips Petroleum Co.) in Xylol wurde in einem Patterson-Kelley-Mischer 5 Minuten mit 2,72 kg Ruß "Sterling MT-NS" gut gemischt. Das Gemisch wurde in einer 22,75 kg/Std. entsprechenden Menge zusammen mit

Dampf von 5,25 kg/cm durch die Strahlmühle gegeben, die auf eine Eintrittstemperatur von 288⁰C und eine Austritts-

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temperatur von 243⁰C eingestellt war. Als Produkt wurde ein äußerst feines (etwa 1 u), gleichmäßiges Pulver erhalten. Die Benetzbarkeit und die Oberflächeneigenschaften dieses "behandelten¹¹ Rußes stimmten mit den für ein "umhülltes" Produkt erwarteten Eigenschaften überein.

Beispiel 6

1,36 kg Ruß ^MVulcan XC-72P» und 1,36 kg pulverförmiges Polyäthylen von niedriger Dichte ("Microthene FN-500", Schmelzindex 20, Dichte 0,915, Hersteller U.S.I.Chemicals) wurden in einem Patterson-Kelley-Mischer vorgemischt und dann in einer Menge, die 27,7 kg/3td. entsprach, mit Wasserdampf, der einen Eintrittsdruck von 5,25 kg/cm hatte, durch eine Strahlmühle gegeben, die auf eine Eintrittstemperatur yon 288⁰C und eine Austrittsteniperatur von 243°C eingestellt war. Das Produkt war äußerst fein und gleichmäßig. Die mittlere Teilchengröße betrug 3,75yU. Die Benetzbarkeit und die Oberflächeneigenschaften dieses "behandelten" Rußes entsprachen den für ein ¹¹ umhülltes^H Produkt erwarteten Eigenschaften.

Zwei Proben von je 70 g dieses "behandelten" Rußes wurden mit 180 g Polyäthylen von niedriger Dichte "DFD 6040" (veträgliches Polymerisat) bzw. 180 g Polypropylen "Profax 7523" (unverträgliches Polymerisat) 10 Minuten in einem 0,4 kg-Banbury-Mischer gemischt. Die heißen Gemische wurden dann auf einem Zweiwalzen-Kautschukmischer zu einem Fell von etwa 6,3 mm Dicke ausgewalzt. Prüfkörper für die Bestimmung der elektrischen Eigenschaften wurden wie in Beispiel 4 hergestellt. Der elektrische Widerstand dieser Proben wurde unmittelbar nach ihrer Herstellung und nach zweimaligem Tempern für 16 Stunden bei 150⁰C gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten:

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Widerstand Vor dem Kach dem Nach dem

Tempern ersten zweiten

_. Tempern ■ Tempern

Polyäthylen-Bindemittel >10⁷ >1O⁷ >1O⁷ Polypropylen-Bindemittel >10⁷ 1700 360

Die Ergebnisse zeigen, daß die Leitfähigkeit im Falle des Gemisches aus umhülltem Ruß mit dem verträglichen Polymerisat schlecht war, während sie im Falle des Gemisches aus umhülltem Ruß mit unverträglichem Polymerisat gut war. Es wird angenommen, daß diese Unterschiede in der Leitfähigkeit auf das relative Ausmaß der Dispergierung des umhüllten Rußes in diesen "beiden Bindemitteln zurückzuführen sind. Der Ruß ist im veträglichen System gut dispergiert und daher schlecht leitend, während er im unverträglichen System verhältnismäßig schlecht dispergiert ist und sich zu leitfähigen Kanälen abgesondert und entmischt hat und daher eine viel bessere Leitfähigkeit aufweist.

Beispiel 7

2,72 kg liydratisiertes Aluminiuaoxyd "Hydral-7O5^H (Hersteller Alcoa Aluminum Co.) und 2,3 kg eines 22?ό Polyäthylen "DYNH" (Hersteller Union Carbide) in Xylol enthaltenden Gels wurden in einem Patterson-Kelley-Mischer 5 Minuten gut vorgemischt. Das Gemisch wurde zusammen mit Wasserdampf, dessen Eintrittsdruck 3,85 kg/cm betrug, in einer Menge, die 27,2 kg/Std. entsprach, durch eine Strahlmühle gegeben, die auf eine Eintrittstemperatur von 288⁰C und eine Austrittstemperatur von 243°C eingestellt war. Das Produkt war ein feines, gleichmäßiges weißes Pulver. Das Aluminiumoxyd hatte eine Teilchengröße von 0,3 M vor dem Umhüllen und von 1,22 .u nach dem Umhüllen. Im Gegensatz zum unbehandelten Aluminiumoxyd war das Produkt mit Wasser völlig unmischbar, jedoch mit Mineralöl leicht mischbar.

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Eine Probe von 100 g dieses "umhüllten" Aluminiumoxyds wurde mit 200 g Polyäthylen von niedriger Dichte "DYIiH" auf einem erhitzten Zweiwalzen-Kautschukmischer gemischt. Der umhüllte Füllstoff ließ sich schnell und leicht einarbeiten und ergab ein vollkommen dispergiertes und glattes Endprodukt. Im Gegensatz hierzu ließ sich eine vergleichbare Menge des "unbehandelten" Aluminiumoxyds nur langsam und schwierig in das Polyäthylen einarbeiten, und das Endprodukt war offensichtlich nicht so glatt.

Beispiel 8

Ein gleichmäßiges Gemisch von 2,72 kg hydratisiertem Aluminiumoxyd "Hydral-705" und 4,98 kg pulverförmigem Polyäthylen von niedriger Dichte "Microthene FN-500" (Schmelzindex 20, Dichte 0,915) wurde mit Wasserdampf,

ο der einen Eintrittsdruck von 3,85 kg/cm hatte, in einer Menge, die 12,7 kg/Stunde entsprach, durch eine Strahlmühle gegeben, die auf eine Eintrittstemperatur von 288⁰C und eine Austrittstemperatur von 238⁰C eingestellt war. Das Produkt war mit dem gemäß Beispiel 7 hergestellten Produkt im wesentlichen identisch. Es hatte eine mittlere Teilchengröße von 2,1 u.

Beispiel 9

0,96 kg Siliciumdioxyd "Cab-0-Sil" (Hersteller Cabot Corp,) und 2,75 kg gut gekrümeltes Gel aus 22$ Polyäthylen "DYNH" in Xylol wurden etwa 5 Minuten in einem Patterson-Kelley-Mischer vorgemischt. Dieses Gemisch wurde mit Wasserdampf, dessen Eintrittsdruck 3,85 kg/cm betrug, in einer Menge, die 39,4 kg/Stunde entsprach, durch eine Strahlmühle gegeben, die auf eine Eintrittstemperatur von 288⁰C und eine Austrittstemperatur von 252°C eingestellt war. Das Produkt war ein sehr flockiges, feines weißes Pulver. Sein Schüttgewicht war jedoch nicht mehr als doppelt so hoch wie das des Ausgangsmaterials. Das Produkt war mit Wasser völlig unmisch-

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bar, ließ sich Jedoch, in organischen Lösungsmitteln, z.B. Xylol, Hexan und Mineralöl, leicht dispergieren. Diese Eigenschaften stehen in scharfem Gegensatz zu denen des unbehandelten Ausgangsmaterials. Das Ausgangsmaterial hatte eine Teilchengröße von 0,2 α (angegeben 0,01 u) und das "umhüllte" Material eine Teilchengröße von 0,3 >u.

Beispiel 10

In den Patterson-Kelley-Mischer wurden 6,7 kg pulverförmiges Fe,0. "Pfizer BK 5099" (Hersteller Pfizer Chemical Co.) und 5,44 kg gekrümeltes Gel von 22% Polyäthylen von niedriger Dichte "DYNH" in Xylol gegeben. Das Gemisch wurde 10 Minuten im Mischer "homogenisiert" und dann mit Wasserdampf, dessen Eintrittsdruck 3,85 kg/ cm betrug, in einer Menge, die 27,2 kg/Stunde entsprach, in die Strahlmühle eingeführt, 'die auf eine Eintrittstemperatur von 288⁰C und eine Austrittstemperatur von 246⁰C eingestellt war. Das Produkt war ein feines, gleichmäßiges schwarzes Pulver. Die mittlere Teilchengröße des Fe,0. betrug 1,5 M vor dem Umhüllen und 6,4 yU nach dem Umhüllen. Das Produkt war mit Wasser völlig unmischbar, ließ sich jedoch mit organischen Medien, z.B. Xylol oder Mineralöl, leicht benetzen und darin dispergieren. Diese Benetzungseigenschaften stehen im völligen Gegensatz zu den Eigenschaften der unbehandelten ■Vergleichsprobe.

Beispiel 11

In einen 15 1-Patterson-Kelley-Flüssig-fest-Mischer wurden 4,53 kg N,N'-(p,p'-Diphenyl)bis-3,4,5,6-tetrabromphthalimid in feinteiliger Form, das als feuerhemmendes oder flammwidrigmachendes Mittel dient, zusammen mit 3,1 kg eines gut gekrümelten Gels von 22$ Polyäthylen von niedriger Dichte "DYNH" in Xylol gegeben. Das Gemisch wurde 5 Minuten gemischt. Das erhaltene Gemisch war feucht, jedoch freifließend und rieselfähig. Dieses Material wurde in einer Menge von 29,5 kg/Stunde durch

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die Strahlmühle gegeben, die mit einer Eintrittstemperatur von 315°C, einer Austrittstemperatur von 260⁰C und einem Eintrittsdruck des Wasserdampfes von 2,8 kg/cm arbeitete. Das Produkt war ein gleichmäßiges, rieselfähiges, feines gelbes Pulver. Das Ausgangsmaterial hatte eine mittlere Teilchengröße von 0,75 j& und das umhüllte Endprodukt eine mittlere Teilchengröße von 1,85 #. Das umhüllte Produkt war merklich oleophiler als die nicht umhüllte Vergleichsprobe.

Die Dispergiereigenschaften des "umhüllten" Materials wurden wie folgt bestimmt: In einem 2,26 kg-Banbury-Mischer wurde eine ^viochung kompoundiert, die aus 36$*> Polyäthylen von hoher Dichte und 17$ Äthylen-Propylen-Kautschuk, 365ε "umbülltem¹¹ Material und 115ε Antimonoxyd bestand. Streifen von 2,54 cm Breite und 0,127 mm Dicke wurden aus dieser Mischung extrudiert. Die Zahl der Teilchen pro Meter wurde gezählt. Eine ähnliche Vergleichsprobe, die aus 40?έ Polyäthylen von hoher Dichte und 32$ nicht umhülltem Material sowie den übrigen Bestandteilen bestand, wurde hergestellt. Die mit dem umhüllten Material hergestellten Proben enthielten pro m durchschnittlich 560 Teilchen einer Größe von 0,1J mm oder mehr.

Die Vergleichsprobe enthielt durchschnittlich 24.300 Teilcben/m.

Beispiel 12

Die strahlmühle wurde auf eine Eintrittstemperatur des Wasserdampfes von 288 C und eine Austrittstemperatur von 260⁰C eingestellt. Der Eintrittsdruck betrug 3,5 kg/cm . Die in Beispiel 11 genannte pulverförmige organische Verbindung wurde in einer Menge von 23»1 kg/Stunde in die Mühle dosiert. Gleichzeitig wurde eine heiße 20^ige Lösung von Polyäthylen von niedriger Dichte "DYNH¹¹ in Xylol in einer Menge von 13 1/Std. in die Mühle gespriti. Das Produkt war mit der gemäß Beispiel 11 hergestellten

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Probe im wesentlichen identisch.

Die Dispersionseigenschaften des Materials wurden auf die in Beispiel 11 beschriebene Weise ermittelt. Die Zahl der Teilchen in den hergestellten Streifen betrug 3840/m und war bedeutend geringer als in der Vergleichsprobe, in der sie 24.300 betrug.

Beispiel 13

1,23 kg der in Beispiel 11 genannten pulverförmig en organischen Verbindung und 0,48 kg Äthylen-Vinylacetat-Oopolymerisat "Microthene MU 760" (Hersteller U.S.I. Chemicals, Schmelzindex 20, Dichte 0,94, mittlere Teilchengröße 500 /U) wurden gut gemischt. Das Gemisch wurde in einer Menge, die 22 kg/Stunde entsprach, in die auf eine Eintrittstemperatur von 288 C, eine Austrittstemperatur von 241⁰C und einen Eintrittsdruck von 3,85 kg/cm eingestellte Strahlmühle eingeführt. Das Produkt war ein feines gelbes Pulver mit einer mittleren Teilchengröße von 2,0 /U (Teilchengröße des Ausgangsmaterials 0,75 ti) · Die Dispersionseigenschaften des Produkts wurden auf die in Beispiel 11 beschriebene Weise ermittelt. Die hergestellten Streifen enthielten 400 Teilchen/m.

Beispiel 14

2,27 kg Ruß "Regal 66OR^lf (mittlere Teilchengröße, niedrige Struktur) und 0,54 kg hochmolekulares Siliconöl "Viscasil 10.000» (Hersteller General Electric Co.) wurden in einem Patterson-Kelley-Mischer vorgemischt, bis die Konsistenz des Gemisches gleichmäßig war. Dieses Gemisch wurde dann in einer Menge von etwa 12,5 kg/Std. durch die Strahlmühle gegeben, die auf eine Sintrittstemperatur von 288°C, eine Austrittstemperatur von etwa 26O⁰C und einen Eintrittsdruck des Wasserdampfes von 4,9 kg/cm² eingestellt war. Das Produkt war ein feines, gleichmäßiges schwarzes Pulver.

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300 Teile dieses "umhüllten" Rußes wurden auf einem Zweiwalzen-Kautschukmischer in 100 Teile Polyäthylen von niedriger Dichte ("Sinclair") eingearbeitet. Die Mischung war etwas steif, ließ sich jedoch zufriedenstellend verarbeiten. Prüfkörper (4) für die Bestimmung der elektrischen Eigenschaften wurden auf die in Beispiel 4 beschriebene Weise hergestellt. Diese Prüfkörper hatten ursprünglich einen Widerstand von 813, 1568, 2090 und 2554 Ohm. Nach dem Tempern für 8 Stunden bei 15O⁰C betrug der Widerstand der Proben 377, 361, 394 und 386 u. Durch weiteres Erhitzen auf 150⁰C wurde der Widerstand bei Raumtemperatur nicht wesentlich verändert.

Die ungewöhnlichen Eigenschaften dieser Probe sind die höhere Beladung mit Ruß, als dies mit nicht umhülltem Ruß möglich ist, hohe Tempergeschwindigkeiten und gute, gleichbleibende Leitfähigkeit, bedingt vermutlich durch die Unverträglichkeit der Hülle auf den Rußteilchen mit dem Harz des Bindemittels.

Beispiel 15

Die Strahlmühle wurde bei einer Eintrittstemperatur des Wasserdampfes von 321⁰C und einer Austrittstemperatur von 265⁰C betrieben. Der Eintrittsdruck betrug 3,15 kg/

cm . In die Mühle wurden 5,4 kg der in Beispiel 11 genannten pulverförmigen organischen Verbindung mit einer Geschwindigkeit von 26,4 kg/Stunde dosiert. Gleichzeitig wurde eine Lösung von 500 g PoIy-N,N'-dodecamethylenpyromellitimid in 4 1 N-Methyl-2-pyrrolidon in einer Menge von 333 ml/Min, in die Mühle gespritzt. Das Produkt war ein gleichmäßiges, rieselfähiges feines Pulver. Es zeigte sich, daß das umhüllte flammwidrigmachende Material verbesserte Verträglichkeit mit PoIy-N,N¹-dodecamethylenpyromellitimid hatte.

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Claims

Patentansprüche

1) Verfahren zum Umhüllen von diskreten Teilchen einer Größe von weniger als 20 ja mit einer Schicht aus einem Hochpolymeren, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymerisat und die Teilchen in eine Kammer "bläst oder spritzt, die einen geschlossenen gekrümmten Weg mit einem Austritt aufweist, und in die Kammer unter Druck und bei erhöhter Temperatur einen Trägergasstrom "bläst, der das Polymerisat und die Teilchen mit hohen Geschwindigkeiten längs des Weges vorantreibt, auf dem das Polymerisat und die Teilchen wiederholt mit hoher Geschwindigkeit zusammenprallen, wodurch die Teilchen mit dem Polymerisat umhüllt werden, und daß gesonderte und diskrete Teilchen, die mit dem Polymerüberzug versehen sind, aus der Kammer durch den Austritt abgeschieden werden, jedoch agglomerierte Teilchen einer Größe von mehr als 20 u erneut um den gekrümmten Weg im Kreislauf geführt werden.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Teilchen und das Polymerisat vor dem Einblasen oder Einspritzen in die Kammer vormischt.

3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Trägergas Wasserdampf verwendet, der bei Temperaturen zwischen 125 und 400⁰C unter einem Druck zwischen 0,2 und 5,0 kg/cm in die Kammer geblasen wird.

4·) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymerisat in Lösung in die Kammer einführt.

5) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymerisat in Form eines feintei- ligen Polymergels in.die Kammer einführt.

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6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß man das Polymerisat in Form eines trockenen Pulvers in die Kammer einführt.

7) Verfahren nach Anspruch 1 Ms 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen von Ruß, Graphit, Ton, Talkum, Kalksteinmehl, Aluminiumoxyd, hydratisiertem Aluminiumoxyd, Siliciumdioxyd, hydratisiertem Kieselgel oder Eisenoxyd umhüllt.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Teilchen einer halogenierten organischen Verbindung umhüllt.

9) Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß man feinteilige halogenierte organische Verbindungen der Formel

umhüllt, in der X₁ bis X_Q, die gleich oder verschieden sein können, für Wasserstoff, Fluor, Chlor, Brom oder Jod stehen, wobei wenigstens einer der Reste X₁ bis X. sowie wenigstens einer der Reste Xc bis Xg Chlor oder Brom sind, und worin R ein Cj-Cj^Q ein Cg-C₂₀-Cycloalkylenrest, ein C£-C₂Q-Arylenrest oder halogensubstituierter Arylenrest, alkylsubsti-^ tuierter Arylenrest oder ein Arylenrest mit kondensierten Ringen oder eine Gruppe der Formel R₁-Z-R₂ ist, in der R₁ und R₂, die gleich oder verschieden sein können, Cj-CgQ-Alkylenreste, C^-C₂Q-Cycloalkylenreste, Cg-CgQ-Arylenreste, halogensubstituierte Arylenreste, alkylsubatituierte Arylenreste oder Arylen-

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reste mit kondensierten Ringen sind, und worin Z für Schwefel, Sauerstoff, Isopropyliden oder eine chemische Bindung, die R^ und R₂ verbindet, steht.

10) Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Teilchen von Ν,Ν'-(ρ,ρ'-Ι)ΐρ]3θην1)Μ3-3,4,5,6-tetrabromphthalimid umhüllt werden.

11) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß leitfähige Teilchen mit dem Hochpolymereη so umhüllt werden, daß die erhaltenen umhüllten Teilchen freifließend und rieselfähig sind und nicht agglomerieren, sondern leitfähig bleiben, wenn sie in einem geeigneten Bindemittel dispergiert werden.

12) Verfahren nach Anspruch 1 bis β und 11, dadurch gekennzeichnet, daß man als Hochpolymeres Polyvinylidenfluorid verwendet.

13) Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß man als leitfähige Teilchen Kohlenstoffteilchen umhüllt»

14) Verfahren nach Anspruch 11 bis 13» weiter gekennzeichnet durch eine anschließende Stufe, in der die umhüllten leitfähigen Teilchen zur Bildung eines leitfähigen Überzuges in einem geeigneten Bindemittel dispergiert werden.

15) Verfahren nach Anspruch 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel ein in Wasser dispergiertes Acrylpolymerisat verwendet.

16) Beschichtungsmaterialien und Überzugsmassen, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 bis 13 hergestellte umhüllte Teilchen enthalten oder nach dem Verfahren gemäß Anspruch oder 15 hergestellt worden sind.

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17) Leitfähige Teilchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Größe von weniger als 20 a. haben und mit einem Hochpolymeren umhüllt sind und die Hülle der Teilchen eine solche Dicke hat, daß die Teilchen freifließend und rieselfähig sind und nicht agglomerieren, die Dicke jedoch nicht genügt, um die Teilchen zu isolieren und sie nicht-leitfähig zu machen, wenn sie in einem geeigneten Bindemittel dispergiert sind.

18) Leitfähige Beschichtung bzw. Umhüllung, enthaltend leitfähige beschichtete Teilchen nach Anspruch 17, dispergiert in einem geeigneten Bindemittel.

19) Beschichtung nach Anspruch 18, enthaltend als leitfähige Teilchen Ruß.

20) Beschichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein Acrylpolymeres in Wasser enthält.

21) Beschichtung nac'i Anspruch 18, enthaltend als Hochpolymeres Polyvinylidenfluorid.

22) Beschichtung nach Anspruch 21, enthaltend zusätzlich mit einem Hochpolymeren beschichte Graphitteilchen.

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