WO2006005536A1

WO2006005536A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von nanopartikeln

Info

Publication number: WO2006005536A1
Application number: PCT/EP2005/007406
Authority: WO
Inventors: Jörg HALPAP; Richard Van Gelder; Bernd Sachweh; Siegfried Welker; Norbert Wagner; Andreas Marquard; Gerhard Kasper
Original assignee: Basf Aktiengesellschaft
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2005-07-08
Publication date: 2006-01-19
Also published as: CN1984967B; JP2008505992A; US7736553B2; JP4664974B2; KR101247838B1; DE102004033320A1; EP1773947A1; US20070262482A1; KR20070036173A; CN1984967A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln, insbesondere von Pigmentpartikeln, das folgende Schritte umfasst: i) Überführen einer Rohsubstanz (1) in die Gasphase, ii) Erzeugen von Partikeln durch Abkühlen oder Reaktion der gasför-migen Rohsubstanz(1) und Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Partikel während des Erzeugens der Partikel in Schritt ii) in einer Vorrichtung zur Erzeugung von Nanoparti-keln. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Nanopar-tikeln, mit einer Zuleitung (28) zum Transport des Gasstroms (29) in die Vorrichtung, einem Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich zum im wesentlichen gleichzeitigen Erzeugen und Aufladen von Nanopartikeln und einer Ableitung (30) zum Transport der aufgeladenen Nanopartikel aus dem Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Na¬ nopartikeln durch im Wesentlichen gleichzeitige Erzeugung von Partikeln und Aufladung der Partikel aus einer in einem Gasstrom enthaltenen gasförmigen Verbindung.

Ein Gebiet, bei welchem Nanopartikel hergestellt und eingesetzt werden, betrifft Pigmente, wie sie zur Farbgebung zum Beispiel in Lacken verwendet werden. Mit abnehmender Größe der Partikel wird bei Pigmenten zum Beispiel die Brillanz und die Farbstärke der Lacke verbessert.

Ein weiterer Bereich, bei welchem Nanopartikel eingesetzt werden, betrifft Katalysatoren. So wird mit abnehmendem mittlerem Partikeldurchmesser die Gesamtoberfläche des Kata¬ lysators bezogen auf die Masse vergrößert, woraus eine effektivere Wirkung des Katalysa¬ tors resultiert.

Weiterhin kann durch den Einsatz von Nanopartikeln im Bereich der Pharmaprodukte oder Pflanzenschutzmittel die Bioverfügbarkeit dieser erhöht werden.

Bei Materialien, die in einem Herstellungsverfahren auf ein Substrat aufgedampft werden, ist es von Vorteil, wenn die Partikel sehr feinteilig vorliegen, damit sie schneller in die Gas¬ phase überfuhrt werden können und damit die thermische Belastung verringert werden kann.

Nanopartikuläre Feststoffe können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Gän¬ gigerweise werden diese pulverförmigen Feststoffe durch Mahlschritte, Reaktionen in der Gasphase, in einer Flamme, durch Kristallisation, Fällung, Sol-Gel-Prozesse, im Plasma oder durch Desublimation erzeugt. Neben der Erzeugung spielt die anschließende Formulie¬ rung eine entscheidende Rolle bei der gezielten Einstellung von Produkteigenschaften wie zum Beispiel leichte Redispergierbarkeit und Farbstärke bei Pigmenten. Partikel mit einem kleineren Durchmesser als 1 μm neigen besonders stark zum Agglomerieren und müssen deshalb stabilisiert und in einen Zustand versetzt werden, aus dem sie möglichst leicht wei- terverarbeitet (zum Beispiel redispergiert) werden können. WO 03/039716 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung von nanopartikulären Pigmenten, bei dem ein Pigment- Vormaterial verdampft und anschließend kondensiert und in einer Sammelflüssigkeit gesammelt wird.

EP-A 0 343 796 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Pigmentdispersionen. Hierzu wird zunächst ein Pigment oder ein Zwischenprodukt bei der Pigmentherstellung in Gegen¬ wart eines inerten Gasstromes verdampft, bei Verwendung von Zwischenprodukten zur Pigmentherstellung wird ein weiterer Gasstrom zugegeben, der die Substanzen enthält, wel¬ che für die Reaktion der Zwischenprodukte zu Pigmenten erforderlich sind. Der Gasstrom wird in eine Flüssigkeit geleitet, in welcher der Pigmentdampf zu feinteiligen Pigmentparti¬ keln desublimiert. Die Pigmentpartikel verbleiben in der Flüssigkeit und bilden so eine Dis¬ persion.

Ein Verfahren zur Herstellung von Chinacridon durch Dampfphasendehydrierung von Di- hydrochinacridon ist aus US 3,097,805 bekannt. Das dabei entstehende dampfförmige Chi¬ nacridon wird durch Zumischen eines kalten Gasstromes abgekühlt, so dass sich Nanoparti- kel bilden.

DE 41 211 19 Al offenbart ein Verfahren zur Herstellung feiner Partikel eines Materials durch Verdampfung des Materials in einem Inertgas. Das Material wird in einem Verdamp¬ fungsgefäß verdampft und die feinen Partikel werden durch Abkühlung des verdampften Materials in dem Inertgas erzeugt, welches in das verdampfte Material von dem Verdamp¬ fungsgefäß eingeblasen wird. Die feinen Partikel werden an der Oberfläche des Verdamp¬ fungsgefäßes abgelagert und nachfolgend entfernt.

Die Agglomeratbildung von Nanopartikeln kann zum Beispiel durch Aufbringen einer Coa- tingschicht verhindert werden. In JP 63031534A wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine organische Substanz in der Gegenwart eines Inertgases erhitzt und verdampft wird. Die gasförmige organische Substanz bildet anschließend hyperfeine Partikel auf einer festen Oberfläche. Die Partikel werden mit einer Coatingschicht belegt, um eine leichte Disper- gierbarkeit zu bewirken.

Die elektrostatische Aufladung von Nanopartikeln als ausreichende Maßnahme zur Vermei¬ dung der Agglomeratbildung wurde bisher von der Fachwelt nicht in Betracht gezogen, da davon ausgegangen wurde, dass kleine Partikel nur sehr wenige Elementarladungen auf¬ nehmen können. Aus Fuchs, N. A. (1963) On the stationary Charge distribution on aerosol particles in a bipolar ionic atmosphere, Geofisica pura e applicata 56, 185 bis 193, geht her- vor, dass ein Partikel mit einem Durchmesser von 35 nm im Mittel nur 1,4 Elementarladun¬ gen aufnehmen kann.

DE 199 61 966 Al bezieht sich auf ein Verfahren zur Überführung von organischen Roh¬ pigmenten in eine für die Anwendung geeignete Pigmentform durch Sublimation des Roh¬ pigments und Desublimation des verdampften Pigments. Das Rohpigment wird durch kurz¬ zeitige Zufuhr von Energie sublimiert und durch Abschrecken in einer Zeit von 10^"5 bis 1 s desublimiert. Die Temperaturabsenkung zur Desublimation erfolgt durch Zumischen kälte¬ rer gasförmiger oder flüssiger Komponenten. Es wird vorgeschlagen, durch die elektrostati¬ sche Aufladung der desublimierten Pigmentteilchen zusätzlich zu anderen Maßnahmen ein Aggregieren der Pigmentteilchen zu verhindern. Die elektrostatische Aufladung als aus¬ schließliche Maßnahme zur Unterbindung eines Agglomerierens wird nicht erwähnt. Ferner werden die Teilchen im bereits desublimierten Zustand aufgeladen, so dass ein Agglomerie¬ ren während des Entstehens der Partikel nicht verhindert wird. Nach diesem Verfahren her¬ gestellte Produkte enthalten daher immer noch viele Agglomerate.

Durch die Agglomeratbildung werden über die Nanoskaligkeit gewonnene Eigenschaften verschlechtert. Agglomerate beispielsweise von Farbpigmenten, die in Druckfarben, La¬ cken, Anstrichmitteln und Kunststoffen verwendet werden, haben negative Auswirkungen auf die Farbeigenschaften, insbesondere auf die Farbstärke und den Glanz nach der Verar¬ beitung der Farbpigmente.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln bereitzustellen, durch die eine Agglomeratbildung von erzeugten, insbesondere durch Desublimation entstandenen Nanopartikeln weitgehend ver¬ hindert wird. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen insbesondere für die großtechnische Anwendung geeignet sein und auch bei einer Partikelerzeugung bei hohen Temperaturen, z.B. durch Desublimation der gasförmigen Verbindung, bei einer turbulenten Strömung und einem hohen Massendurchsatz das Agglomerieren der Nanopartikel weitgehend unterbinden und eine enge Partikelgrößenverteilung gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung von Nanoparti¬ keln gelöst, das folgende Schritte umfasst:

i) Überführen einer Rohsubstanz in die Gasphase, ii) Erzeugen von Partikeln durch Abkühlen oder Reaktion der gasförmigen Roh¬ substanz und iii) Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Partikel während des Erzeugens der Partikel in Schritt ii).

Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln, durch im Wesentlichen gleichzeitige Erzeugung von Partikeln und Aufladung der Partikel aus einer in einem Gasstrom enthaltenen gasförmigen Verbindung, umfassend

• eine Zuleitung zum Transport des Gasstroms in die Vorrichtung,

• einen Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich zum Erzeugen aufgeladener Na- nopartikel und

• eine Ableitung zum Transport der aufgeladenen Nanopartikel aus dem Partikel¬ erzeugungs- und Aufladungsbereich.

Unter Nanopartikeln sind dabei nanopartikuläre Feststoffe und Flüssigkeitströpfchen mit einem Teilchendurchmesser < lμm zu verstehen.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich Nanopartikel, insbesondere heiße Nano¬ partikel, während der Bildung aus der (heißen) Gasphase unmittelbar mit einer zur Verhin¬ derung von Agglomeratbildung ausreichenden Ladung elektrostatisch aufladen lassen. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt diese Erkenntnis, indem es einen Verfahrensschritt um- fasst, in dem das Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Partikel während des Erzeu¬ gens der Partikel erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzt diese Erkenntnis, indem sie einen Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich, umfasst, in dem eine im Wesentli¬ chen gleichzeitige Erzeugung und Aufladung der Partikel erfolgen kann. Der Vorteil dieses Aufbaus und dieses Verfahrens ist, dass eine gezielte Einstellung von Produkteigenschaften mit geringer Streubreite der einzustellenden physikalischen Größe (zum Beispiel enge Par¬ tikelgrößenverteilung, geringer Agglomeratanteil) ermöglicht wird und dabei ein hoher Qualitätsstandard gewährleistet wird. Verbesserte Produkteigenschaften sind zum Beispiel Brillanz, Farbe, Reinheit, Verdampfbarkeit und Löslichkeit.

Neben der Bildung der Nanopartikel durch Abkühlen, insbesondere durch Desublimation können die Nanopartikel z.B. auch durch eine Reaktion, bei der ein festes oder flüssiges Produkt entsteht, gebildet werden. Hierzu werden einem Ofen vorzugsweise mindestens zwei Eduktsubstanzen zugeführt, die im Ofen auf Reaktionstemperatur aufgeheizt werden. Die Eduktsubstanzen können dabei fest, flüssig oder gasförmig sein. In der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln reagieren die Eduktsubstanzen miteinander unter Bildung von Nanopartikeln. Um zu vermeiden, dass die einzelnen Nanopartikel miteinander agglo¬ merieren, werden diese in der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln im Wesentli¬ chen gleichzeitig mit ihrer Bildung elektrostatisch aufgeladen.

Unter Desublimation ist im Zusammenhang mit dieser Erfindung die Umwandlung eines gasförmigen in einen festen Stoff durch Abkühlung (Kondensation) zu verstehen. Sie ist ein der Sublimation entgegengesetzter Vorgang.

Die Aufladung der Partikel erfolgt vorzugsweise durch Anlagerung von Ionen. Die Aufla¬ dung kann jedoch auch durch weitere dem Fachmann bekannte Methoden zur Partikelaufla¬ dung erfolgen, wie zum Beispiel der Elektronenstoßionisation. Neben der Aufladung der Nanopartikel über das elektrische Feld, welches mit einer Sprühelektrode erzeugt wird, kann eine Aufladung auch durch Zufuhr eines ionenhaltigen Kühlgasstromes erfolgen. In diesem Fall lagern sich die im Kühlgasstrom enthaltenen Ionen an die Nanopartikel an und führen so zu deren Aufladung. Um zu vermeiden, dass die Nanopartikel agglomerieren, ist es auch hier erforderlich, dass die Ionen alle unipolar geladen sind.

Der Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung ent¬ hält ferner vorzugsweise eine für eine Korona-Entladung geeignete Elektrodenanordnung mit mindestens einer Sprühelektrode und mindestens einer Gegenelektrode. Bei einer An¬ ordnung von Elektroden, von denen die eine (Sprühelektrode) einen viel kleineren Krüm¬ mungsradius als die andere (Gegenelektrode) hat und bei denen der Abstand zwischen den Elektroden größer als der Krümmungsradius der kleineren ist (zum Beispiel Spitze-Platte, Draht-Platte, Draht-Rohr), erfolgt eine Ionisation des Gases in der Nähe der kleineren Elekt¬ rode weit unterhalb der Durchbruchsfeldstärke des gesamten Spaltes. Diese Ionisation ist mit einem schwachen Leuchten verbunden und wird Korona genannt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Sprühelektrode die Kathode und die Gegenelektrode die Anode. Vereinfacht dargestellt erfolgt die Ionener¬ zeugung dann so, dass die hohe Feldstärke in unmittelbarer Umgebung der Sprühelektrode im Gas vorhandene Elektronen stark auf die Gegenelektrode hin beschleunigt. Die be¬ schleunigten Elektronen stoßen mit den neutralen Gasmolekülen, so dass durch Stoß- Ionisation positive Gasionen und weitere Elektronen entstehen. Die positiven Gasionen werden zur Sprühelektrode hin beschleunigt und lösen dort beim Auftreffen weitere Elekt¬ ronen aus. Es entsteht eine Elektronenlawine, die sich auf die Gegenelektrode zubewegt. In weiterer Entfernung von der Kathode nehmen die Feldstärke und die Energie der Elektronen ab, so dass keine weiteren positiven Gasionen entstehen. Es kommt zur Anlagerung von Elektronen an Gasmoleküle und damit zur Bildung von negativen Gasionen. Die negativ geladenen Gasionen wandern zur Gegenelektrode und lagern sich bei Zusammenstößen mit den desublimierten Feststoffpartikeln an diesen an. Die Nanόpartikel werden durch diesen Prozess im Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgeladen.

Die Zuleitung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ein Rohr sein, das direkt an eine Heizstrecke angeflanscht ist, in der die Sublimation einer als nanopartikulärer Feststoff ab¬ zuscheidenden Verbindung oder eines Vormaterials davon stattfindet.

Vorzugsweise enthält der in die erfindungsgemäße Vorrichtung eintretende Gasstrom außer der als Nanopartikel herzustellenden Verbindung mindestens ein Trägergas, bevorzugt min- destens ein Trägergas, das inert gegenüber der Verbindung ist.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln welches folgende Schritte umfasst:

I) Dosieren einer Rohsubstanz in einen Ofen,

H) Überführen der Rohsubstanz in die Gasphase,

IE) Erzeugen von Partikeln durch Abkühlen der gasförmigen Rohsubstanz, indem ein Kühlfluidstrom zugeführt wird, dessen Temperatur unterhalb der Kondensa¬ tionstemperatur bzw. Desublimationstemperatur der Rohsubstanz liegt und

IV) Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Partikel während der Erzeugung der Partikel in Schritt JS).

Durch das unipolare Aufladen der Partikel wird bereits während des Erzeugungsprozesses der Partikel weitgehend vermieden, dass diese zu größeren Partikeln agglomerieren.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Roh¬ substanz in einen Trägergasstrom dosiert und mitsamt dem Trägergas dem Ofen zugeführt. Rohsubstanz ist dabei die Substanz, aus der durch Sublimation und Desublimation bzw. durch eine chemische Reaktion die Nanopartikel erzeugt werden. Die Rohsubstanz kann zum Beispiel als Feststoff oder Flüssigkeit vorliegen. In fester Form kann die Rohsubstanz zum Beispiel pulver- oder granulatförmig.

Die in fester Form vorliegende Rohsubstanz wird zum Beispiel mit einem kommerziell er¬ hältlichen Bürstendosierer, wie dem Bürstendosierer RBG 1000 der Firma Palas GmbH, in den Trägergasstrom dosiert. Als Trägergas wird vorzugsweise ein Gas eingesetzt, welches nicht mit der Rohsubstanz reagiert. Geeignete Gase sind zum Beispiel Stickstoff, Kohlendi¬ oxid oder Edelgase.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Trägergas vorgeheizt. Zum Vorheizen des Trägergases werden vorzugsweise Wärmetauscher einge¬ setzt. Als Wärmeträger eignen sich zum Beispiel Thermalöle, kondensierender Wasser¬ dampf oder Salzschmelzen. Neben der indirekten Erwärmung in einem Wärmetauscher kann das Trägergas auch direkt zum Beispiel in einer Metallschmelze erhitzt werden.

Bei Verwendung von nicht vorgeheiztem Trägergas wird das Trägergas gemeinsam mit der Rohsubstanz im Ofen erhitzt.

Der Ofen, in dem die Rohsubstanz in die Gasphase überführt wird, wird vorzugsweise kon¬ tinuierlich betrieben. Kontinuierliche Öfen, welche von dem zu erhitzenden Medium durch¬ strömt werden, haben den Vorteil, dass das Medium nur kurzzeitig thermisch beansprucht wird. Die Verdampfung der Rohsubstanz kann zum Beispiel in einem Wirbelbett mit iner¬ tem Wirbelgut (zum Beispiel Quarz oder Aluminiumoxid), wobei eine Erwärmung vor¬ zugsweise durch in der Wirbelschicht liegende Wärmetauscher erfolgt, oder durch Öfen, bei denen die Wände von außen beheizt werden, erfolgen. Öfen, bei denen die Wände von au¬ ßen beheizt werden, sind zum Beispiel Rohröfen. Die Beheizung der Wände erfolgt in der Regel elektrisch, mit Flammen, Salzschmelzen oder Metallschmelzen. Zur Verdampfung der Rohsubstanz werden bevorzugt Rohröfen mit elektrischer Beheizung eingesetzt.

Um eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Ofen zu erreichen, ist der Ofen vorzugs¬ weise in mindestens drei Heizzonen unterteilt. Dabei kann den einzelnen Heizzonen abhän¬ gig von Verdampfungsgrad der Rohsubstanz eine unterschiedliche Wärmemenge zugeführt werden. So ist zum Beispiel am Ofeneinlass, wenn noch keine Rohsubstanz verdampft ist, eine größere Wärmemenge erforderlich, um die Temperatur im Ofen auf Verdampfungs¬ temperatur zu halten, als am Ende des Ofens, wenn bereits der größte Teil der Rohsubstanz verdampft ist. Sobald die Rohsubstanz verdampft ist, führt eine weitere Wärmezufuhr dazu, dass sich die verdampfte Rohsubstanz weiter erhitzt und zersetzen kann.

Um eine gleichmäßige Verdampfung und eine gleichmäßige thermische Beanspruchung, insbesondere von thermisch sensibler Rohsubstanz zu erreichen, ist die Temperatur im Ofen vorzugsweise so geregelt, dass die niedrigste Temperatur im Ofen höchstens 20 % niedriger ist als die höchste im Ofen auftretende Temperatur. Um eine nur kurze thermische Beanspruchung, insbesondere von thermisch sensibler Roh¬ substanz zu gewährleisten, ist die Strömungsgeschwindigkeit des die Rohsubstanz enthal¬ tenden Trägergasstromes vorzugsweise so gewählt, dass die Verweilzeit im Ofen maximal 10 s, bevorzugt maximal 1 s und besonders bevorzugt maximal 0,1 s beträgt. Die Verweil¬ zeit der Rohsubstanz im Ofen ist dabei auch an die thermische Stabilität der Rohsubstanz anzupassen.

Zur Verbesserung der Strömungsführung im Ofen können im Ofen Leitbleche oder Leitkör¬ per angeordnet sein. Durch die Anordnung der Leitkörper oder Leitbleche wird der Strö¬ mungsquerschnitt verringert und damit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht. Gleichzeitig wird durch den Einsatz der Leitbleche oder Leitkörper die Strömung gleichgerichtet.

Im Unterschied zu thermisch sensibler Rohsubstanz ist es bei thermisch unempfindlicher Rohsubstanz nicht erforderlich, ein gleichmäßiges Temperaturprofil und eine kurze Ver¬ weilzeit im Ofen einzustellen.

Um entsprechend kurze Verweilzeiten realisieren zu können, während derer die Rohsub¬ stanz vollständig verdampft, ist es erforderlich, dass die Rohsubstanz bereits zerkleinert dem Ofen zugeführt wird. Zum Zerkleinern können zum Beispiel handelsübliche Mühlen, wie Prallmühlen, Kugelmühlen, Gegenstrahlmühlen, Spiralstrahlmühlen oder beliebige andere dem Fachmann bekannte Mühlen eingesetzt werden. Bevorzugt werden Prallmühlen, Spiral¬ strahlmühlen oder Gegenstrahlmühlen verwendet.

Zur Vermeidung einer kurzfristigen starken thermischen Beanspruchung der Rohsubstanz durch Berührung mit den Ofenwänden, wird in einer bevorzugten Verfahrensvariante der die Rohsubstanz enthaltende Trägergasstrom im Ofen von einem Hüllgasstrom umschlos¬ sen. Als Hüllgas eignen sich ebenso wie als Trägergas Gase, die gegenüber der Rohsubstanz inert sind. Das Hüllgas wird dem Ofen vorzugsweise über um den Umfang des Ofens ver¬ teilte Gaszufuhrdüsen zugeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gaszu¬ fuhrdüsen so ausgerichtet, dass das Hüllgas dem Ofen parallel zu den Ofenwänden zuge¬ führt wird. Hierdurch wird vermieden, dass sich das Hüllgas bereits am Eintritt vollständig mit dem die Rohsubstanz enthaltenden Trägergas vermischt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Ofenwände aus einem porösen Sintermaterial ausgebildet, über die das Hüllgas dem Ofen zugeführt wird. Über die porösen Sinterwände wird eine gleichmäßige Zufuhr des Hüllgases über die gesamte Ofenlänge ge- währleistet. Hierdurch kann ein Kontakt der Rohsubstanz mit den Ofenwänden sicher ver¬ mieden werden.

In einer weiteren Ausführungsform wird die Rohsubstanz dem Ofen in Form einer Suspen¬ sion in einem verdampfbaren Lösungsmittel zugeführt. Im Ofen verdampft das Lösungsmit¬ tel, so dass auf die Zugabe eines weiteren Trägergases verzichtet werden kann. Um zu ver¬ meiden, dass die Rohsubstanz mit dem Lösungsmittel reagiert, ist ein Lösungsmittel zu wählen, welches auch bei hohen Temperaturen gegenüber der Rohsubstanz inert ist. Ein geeignetes Lösungsmittel ist zum Beispiel Wasser.

Auch bei der Verdampfung einer Suspension, die die Rohsubstanz enthält, ist es vorteilhaft, einen Hüllgasstrom im Ofen zu verwenden, um zu verhindern, dass Rohsubstanz mit den Ofenwänden in Kontakt kommt.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens desublimiert die gasförmige Rohsubstanz durch plötzliche starke Abkühlung zu einer großen Anzahl einzelner Nanopar- tikel. Vorzugsweise wird zur Abkühlung ein gegenüber der Rohsubstanz inertes Kühlgas zugegeben. Als Kühlgas wird zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder ein Edelgas ein¬ gesetzt. Bevorzugt ist das Kühlgas das gleiche Gas wie das Trägergas.

Um Partikel mit einem mittleren Partikeldurchmesser von vorzugsweise weniger als 0,3 μm zu erhalten, ist es erforderlich, dass die Desublimation in weniger als 1 s, bevorzugt in we¬ niger als 0,1 s erfolgt. Eine schnelle Abkühlung kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass vorgekühltes Kühlgas zugegeben wird. So kann zum Beispiel Stickstoff zur schnellen Abkühlung als Flüssigstickstoff mit einer Temperatur von unter -195,8⁰C zugegeben wer¬ den. Auch ist die Zugabe beliebiger anderer gegenüber den Nanopartikeln inerter Kühlgase mit Temperaturen von unter 0⁰C oder in ihrer flüssigen Form denkbar. Eine weitere Be¬ schleunigung der Abkühlung kann dadurch erreicht werden, dass in der Vorrichtung zur Desublimation und Aufladung der Strömungsquerschnitt stark verkleinert wird und damit die Strömungsgeschwindigkeit erhöht wird.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bilden sich aus der Rohsub¬ stanz durch chemische Reaktion Nanopartikel. Diese werden vorzugsweise durch Zugabe eines inerten Kühlgases abgekühlt. Anstelle des inerten Kühlgases kann jedoch auch ein weiterer gasförmiger Reaktand zur Herstellung der Nanopartikel zugegeben werden. Um zu vermeiden, dass die geladenen Nanopartikel in_. Richtung der mindestens einen Ge¬ genelektrode strömen, ist es möglich, die mindestens eine Gegenelektrode durch ein Hüllgas zu umströmen, so dass die geladenen Nanopartikel mit der Gasströmung mitgerissen werden und nicht an die mindestens eine Gegenelektrode gelangen. Auch ist es möglich, die min¬ destens eine Gegenelektrode außerhalb der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln anzuordnen und die Wände selbst negativ zu laden. Aufgrund der negativ geladenen Wände werden dann die ebenfalls negativ geladenen Nanopartikel abgestoßen und verbleiben so im Trägergasstrom.

Auch bei Wänden aus elektrisch neutralem, aber elektrisch leitfähigem Material, ist ein Kontakt der geladenen Nanopartikel mit der Wand zu vermeiden, da dies dazu führen wür¬ de, dass die Ladungen vom Partikel an die Wand übertragen werden. Hierdurch neutralisie- ren sich die Nanopartikel und können dann agglomerieren. Ein solcher Kontakt kann zum Beispiel auch durch den Einsatz eines Hüllgases vermieden werden.

Das Hüllgas wird der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise über um den Umfang der Vorrichtung verteilte Gaszufuhrdüsen zugeführt. 'In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Gaszufuhrdüsen so ausgerichtet, dass das Hüllgas der Vorrichtung parallel zu den Wänden zugeführt wird.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Wände der Vorrichtung aus einem porösen Sintermaterial ausgebildet. Das Hüllgas wird dann über die Poren der Wände aus Sintermetall gleichmäßig über den Umfang und die Länge des Partikelerzeugungs- und Auf¬ ladungsbereichs zugeführt. ^■ .^{•■ ■'•■ '}

Entsprechend sind bei positiv geladenen Nanopartikeln in einer bevorzugten Ausführungs¬ form die Wände der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln ebenfalls positiv gela¬ den, um zu verhindern, dass die geladenen Nanopartikel von den Wänden angezogen wer¬ den. Auch bei positiv geladenen Nanopartikeln kann dieser Effekt durch den Einsatz eines Hüllgasstromes verstärkt werden.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit und um zu vermeiden, dass es zu Personenschäden durch elektrischen Schlag bei Berührung der Wände kommt, ist in vielen Anwendungsfällen nur der Einsatz eines Hüllgases ohne elektrische Ladung der Wände möglich, um zu ver¬ meiden, dass Nanopartikel die Wand berühren. Die elektrisch geladenen Nanopartikel werden in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Elektrofilter abgetrennt. Als Elektrofilter eignet sich dabei jeder kommerziell erhältliche Elektrofilter. Dies sind zum Beispiel Elektrofilter der Fa. Künzer oder der Firma Lurgi.

Wenn die Nanopartikel in einer Flüssigkeit dispergiert werden sollen, wird zur Abtrennung der Nanopartikel aus dem Trägergasstrom vorzugsweise ein Nass-Elektrofilter, bei welchem die Nanopartikel in einen Flüssigkeitsfilm abgeschieden werden, eingesetzt. Der die Nano¬ partikel enthaltende Flüssigkeitsfilm wird in einem Auffangbehälter gesammelt. Um die Dispersion aufzukonzentrieren, kann die bereits Nanopartikel enthaltende Flüssigkeit im Kreislauf erneut dem Nass-Elektrofilter zugeführt werden, wobei dann weitere Nanopartikel von der Flüssigkeit aufgenommen werden.

Neben der Abtrennung in Elektrofiltern oder Nass-Elektrofiltern kann die Abtrennung der Partikel aus dem Trägergasstrom auch durch herkömmliche Gasfilter, wie zum Beispiel Schlauchfilter oder Taschenfilter, oder bei Herstellung einer Dispersion durch Gaswäscher, zum Beispiel Venturiwäscher, erfolgen.

Wenn die Abtrennung in einem Elektrofilter oder in einem herkömmlichen Gasfilter erfolgt, können die Nanopartikel entweder in Pulverform trocken gelagert oder weiter verarbeitet werden oder nach der Abscheidung in einer Flüssigkeit dispergiert werden.

Wenn die Partikel in einer Flüssigkeit dispergiert werden, werden der Flüssigkeit vorzugs¬ weise Additive zur Stabilisierung der Dispersion zugegeben. Geeignete Additive zur Stabili¬ sierung der Pigmentdispersion sind zum Beispiel Dispergiermittel z. B. kationische oberflä¬ chenaktive Additive, oder anionische oberflächenaktive Additive auf der Basis von Sulfona- ten, Sulfaten, Phosphonaten oder Phosphaten oder Carboxylaten, oder nicht-ionische ober¬ flächenaktive Additive auf Basis von Polyethern. Solche Dispergiermittel werden zum Bei¬ spiel von den Firmen Lubrizol, Byk Chemie, EFKA oder Tego angeboten. Mischungen von Additiven sind auch möglich.

Eine alternative Stabilisierung der Nanopartikel gegen Agglomeration kann dadurch erreicht werden, dass die geladenen Partikel mit entgegengesetzt geladenen Aerosoltröpfchen zu¬ sammengeführt werden. Die Aerosoltröpfchen bestehen aus einer Flüssigkeit und ein oder mehreren Additiven, die zur Stabilisierung dienen. Durch die entgegengesetzte Ladung zie¬ hen sich die Nanopartikel und die Aerosoltröpfchen an, so dass diese zusammenstoßen. Durch die dabei noch vorherrschende hohe Temperatur verdunstet die Flüssigkeit, so dass die Additive aus dem Aerosoltröpfchen auf der Oberfläche der Nanopartikel zurückbleiben und so ein Agglomerieren der Nanopartikel weitgehend verhindern.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zwischen dem Ofen und der Vor¬ richtung zur Herstellung von Nanopartikeln ein erster Partikelabscheider angeordnet, in welchem nicht verdampfte Teile abgetrennt werden. Dies sind zum Beispiel Verunreinigun¬ gen, die bei den im Ofen herrschenden Temperaturen nicht verdampfen oder auch Rohsub¬ stanz, welche aufgrund der kurzen Verweilzeit im Ofen nicht vollständig verdampft ist. Als Partikelabscheider kann zum Beispiel ein Heiß-Elektrofilter, ein Sintermetallfilter, ein Plan¬ filter, ein Schlauchfilter, oder ein Absolutfilter anderer Bauart eingesetzt werden.

Die in dem ersten Partikelabscheider abgetrennten Feststoffe, können zum Beispiel erneut dem Ofen zugeführt werden, um eine vollständige Verdampfung zu erreichen. Dabei erfolgt die Rückführung in den Ofen vorzugsweise nach einer Abkühlung der nicht verdampften Rohsubstanz. Neben der Rückführung in den Ofen kann die nicht verdampfte Rohsubstanz auch in die Mühle oder den Dosierer zurückgeführt werden. Auch ist es möglich, die abge¬ trennten Feststoffe aus dem Verfahren abzuziehen, um so zum Beispiel den Prozess von Verunreinigungen zu befreien.

Li einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Vorrichtung zur Her¬ stellung von Nanopartikeln ein zweiter Partikelabscheider nachgeschaltet, in welchem gas¬ förmige Verunreinigungen abgetrennt werden. Die gasförmigen Verunreinigungen können zum Beispiel als Abgas einer Gaswäsche zugeführt werden. Den noch nicht vollständig ab¬ gekühlten Nanopartikeln, die in dem zweiten Partikelabscheider ausgeschleust wurden, wird in einer bevorzugten Ausführungsform ein kalter Gasstrom zur weiteren Abkühlung zuge¬ geben. Als Gas eignet sich auch hier jedes Gas, welches gegenüber den Nanopartikeln inert ist. Bevorzugte Gase sind Stickstoff, Kohlendioxid oder Edelgase. Bevorzugt ist das gleiche Gas wie das in der Vorrichtung zur Desublimation und Aufladung eingesetzte Kühlgas und/oder das gleiche Gas wie das Trägergas.

Die Temperatur mit der der Nanopartikel enthaltende Trägergasstrom dem zweiten Partikel¬ abscheider zur Abtrennung von gasförmigen Verunreinigungen zugeführt wird, liegt vor¬ zugsweise unterhalb der Desublimationstemperatur der Nanopartikel und oberhalb der De- sublimations- bzw. Kondensationstemperatur der Verunreinigungen.

Eine verbesserte Desublimation der gasförmigen Rohsubstanz zu Nanopartikeln in der Vor¬ richtung zur Herstellung von Nanopartikeln kann dadurch erreicht werden, dass dem Trä- gergas, in welches die Rohsubstanz dosiert ist, unverdampfbare Substanzen oder eine Sub¬ stanz mit einer höheren Desublimationstemperatur zugegeben wird, die als Desublimati- onskeime wirken. Auch können dem Kühlgas bereits erstarrte Keime der Rohsubstanz, aus der die Nanopartikel gebildet werden, zugegeben werden. Die zugegebenen Keime sind vorzugsweise kleiner als die herzustellenden Nanopartikel.

Li einer besonders bevorzugten Verfahrensvariante wird die Rohsubstanz bei Atmosphären¬ druck in die Gasphase überführt und desublimiert.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Partike- lerzeugungs- und Aufladungsbereich ein Desublimations- und Aufladungsbereich zum Er¬ zeugen aufgeladener Nanopartikel, mit einer Gaszuführung zum Zuführen eines gegenüber dem Gasstrom eine geringere Temperatur aufweisenden Kühlfluids. In einer weiteren be¬ vorzugten Ausführungsform ist der Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich ein für den Ablauf chemischer Reaktionen zum Erzeugen von Nanopartikeln geeigneter Reaktions- und Aufladungsbereich.

Die Erfindung betrifft daher insbesondere auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Nano¬ partikeln, insbesondere von nanopartikulären Pigmenten, durch im Wesentlichen gleichzei¬ tige Desublimation und Aufladung einer in einem Gasstrom enthaltenen gasförmigen Ver¬ bindung, umfassend

• eine Zuleitung zum Transport des Gasstroms in die Vorrichtung,

• einen Desublimations- und Aufladungsbereich zum Erzeugen aufgeladener Nanopar¬ tikel mit einer Gaszuführung zum Zuführen eines gegenüber dem Gasstrom eine ge¬ ringere Temperatur aufweisenden Kühlfluids und mit einer für eine Korona- Entladung geeigneten Elektrodenanordnung, enthaltend eine Sprühelektrode und ei¬ ne Gegenelektrode und

• eine Ableitung zum Transport der aufgeladenen Nanopartikel aus dem Desublimati¬ ons- und Aufladungsbereich.

Der Desublimations- und Aufladungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält eine Gaszuführung zum Zuführen eines gegenüber dem Gasstrom eine geringere Tempera¬ tur aufweisenden Kühlfluids (z.B. eines Quenchgases). Der das mindestens eine Trägergas und die gasförmige Verbindung enthaltende Gasstrom wird durch die Zuführung des Kühlfluids auf eine niedrigere Temperatur als die Sublimationstemperatur der Verbindung abgekühlt und damit desublimiert, also in den festen Zustand überführt. Es entstehen sehr feine Partikel mit einer engen Partikelgrößenverteilung.

Die Temperatur des zugeführten Kühlfluids liegt bei der vorliegenden Erfindung unter der Sublimationstemperatur der zu desublimierenden Verbindungen. Bevorzugt weist das Kühlfluid eine Temperatur auf, die mindestens 10 ⁰C, besonders bevorzugt zwischen 100 und 700 ⁰C, ganz besonders bevorzugt zwischen 500 und 650 °C niedriger ist als die Tem¬ peratur des Gasstroms, der die gasförmige Verbindung enthält. Vorzugsweise beträgt das Verhältnis des dem Desublimations- und Aufladungsbereich zugeführten Volumens des Gases zu dem Kühlfluid pro Zeiteinheit zwischen 10:1 und 1:100, besonders bevorzugt 1:1.

Vorzugsweise enthalten das Kühlfluid und/oder der Gasstrom als Trägergas mindestens ein Gas aus der Gruppe Luft, Kohlendioxid, Edelgase und Stickstoff.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umgibt im De¬ sublimations- und Aufladungsbereich ein poröses Rohr die Sprühelektrode konzentrisch, wobei das poröse Rohr so ausgeführt ist, dass es die Gaszuführung für das Kühlfluid bildet.

Das Kühlfluid gelangt durch die poröse Wand des Rohres in das Rohrinnere, in dem das die zu desublimierende Verbindung enthaltende Gas geführt wird und in dem eine Sprühelekt¬ rode für eine Korona-Entladung angeordnet ist. Die poröse Rohrwand fungiert gegebenen¬ falls außerdem als geerdete Gegenelektrode, gegen die bei an der Sprühelektrode angelegter DC-Hochspannung eine Korona aufrechterhalten wird. Der durch die poröse Rohrwand ins Rohrinnere strömende Kühlfluidstrom dient als kühlender Gasstrom, der die gasförmige Verbindung kondensiert und damit eine Partikelbildung verursacht. Außerdem unterbindet der Kühlfluidstrom durch "Freiblasen" der Gegenelektrode (falls das poröse Rohr als diese dient) ein Abscheiden der aufgeladenen Partikel an der Gegenelektrode und die daraus fol¬ genden unerwünschten Partikelverluste im Desublimations- und Aufladungsbereich. Die aufgeladenen Partikel können daher zu einem für die Abscheidung vorgesehenen Abschei¬ deort gelangen, der sich an den Desublimations- und Aufladungsbereich anschließen kann.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient das poröse Rohr, das konzentrisch die Sprühelektrode umgibt, lediglich zur Kühlfluidzufuhrung und es existiert eine zusätzliche Gegenelektrode zu der Sprühelektrode.

Vorzugsweise ist das poröse Rohr von einem Ringraum zur Zuführung des Kühlfluids um¬ geben. Das Kühlfluid umströmt über den Ringraum die Rohraußenseite des porösen Rohres und gelangt durch die Poren des porösen Rohres in den warmen, die Sprühelektrode um¬ strömenden Gasstrom, der die zu desublimierende Verbindung, zum Beispiel ein Pigment oder einen Katalysator, enthält.

Beispiele für Materialien, die zur Herstellung solcher porösen Rohre geeignet sind, sind poröse Sintermetalle oder Sinterkeramiken.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Elektroden¬ anordnung eine stäbförmige Sprühelektrode, die an einem in den Desublimations- und Auf¬ ladungsbereich hineinragenden Ende mit mindestens einem sich radial erstreckenden Draht versehen ist. Dabei handelt es sich beispielsweise um einen temperaturstabilen Platindraht.

Der mindestens eine Draht weist dabei bevorzugt einen Durchmesser zwischen 20 und 200 μm auf. Durch diese Sprühelektrodenanordnung wird eine näherungsweise punktförmige Entladung erreicht. Die Drähte dienen als Spitzen, an denen eine Entladung stattfinden kann. Sie gewährleisten eine gleichmäßige Korona-Entladung.

In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung enthält diese mindestens einen Verdrängungskörper, der zumindest teilweise in dem porösen Rohr so angeordnet ist, dass sich zwischen dem Verdrängungskörper und der Innenwand des porö¬ sen Rohres ein Strömungsspalt ausbildet. Der die zu desublimierende Verbindung enthal¬ tende Gasstrom strömt durch diesen Strömungsspalt zwischen dem Verdrängungskörper und der Innenwand des porösen Rohres, durch das das kalte Kühlfluid in den Strömungsspalt eintritt. Dadurch werden in einem kurzen Desublimations- und Aufladungsbereich eine gro¬ ße Abkühlrate und eine thermodynamische Homogenisierung erreicht. Die Keimbildung innerhalb der so entstandenen Ringspaltströmung führt zu höheren Partikelkonzentrationen. Vorzugsweise handelt es sich um zwei Verdrängungskörper, von denen in Strömungsrich¬ tung des Gasstromes einer vor und einer hinter der Sprühelektrode angeordnet ist oder um eine Vielzahl von Verdrängungskörpern, die abwechselnd mit einer Vielzahl von Sprüh¬ elektroden in Strömungsrichtung des Gasstroms angeordnet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Ableitung, die zum Transport der aufgeladenen Nanopartikel aus dem Partikelerzeugungs- bzw. De¬ sublimations- und Aufladungsbereich dient, eine Abscheidezone oder mündet in eine sol¬ che, in der die aufgeladenen Nanopartikel abgeschieden werden. Die Nanopartikel können auf ein festes oder in ein flüssiges Medium abgeschieden werden. Die Abscheidung in ein flüssiges Medium kann beispielsweise mittels eines Nass-Elektrofilters erfolgen. Die Ab- scheidung auf ein festes Medium kann in einem Trocken-Elektrofilter oder auf einem Fil¬ termedium (Gewebe, Filz, Vlies ) erfolgen. Um möglichst geringe Partikelverluste zu erreichen, sollte der Ort der Partikelabscheidung so nahe wie möglich an den Aufladebe¬ reich anschließen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich insbe¬ sondere zur Überführung von thermisch stabilen organischen Rohpigmenten in eine für die Anwendung geeignete Pigmentform. Geeignete Pigmentklassen sind zum Beispiel: Phthalo- cyaninpigmente, Perylenpigmente, Perinonpigmente, Chinacridonpigmente, Indanthron- pigmente, Flavanthronpigmente, Anthrapyrimidinpigmente, Pyranthronpigmente, Vio- lanthron- und Isoviolanthronpigmente, Anthanthronpigmente, Anthrachinonpigmente, Chi- nophthalonpigmente, Dioxazinpigmente, Diketopyrrolopyrrolpigmente, Thioindigopigmen- te, Iso-indolinpigmente, Isoindolinonpigmente und Anilinschwarz, Monoazopigmente, Di- sazopigmente, Disazokondensationspigmente, Metallkomplexpigmente und generell metall¬ organische Komplexe (wie zum Beispiel für O-LEDs), Pyrazolochmazolonpigmente, CI. Pigment Black 1 (Anilinschwarz), CI. Pigment Yellow 101 (Aldazingelb), Beta-Naphthol Pigmente, Naphthol AS-Pigmente, Benzimidazolon Pigmente, Triarylcarbonium Pigmente und CI. Pigment Brown 22.

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung oder des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Pigmentpartikel zeichnen sich durch ihre Feinteiligkeit, Farbstärke und leichte Dispergierbarkeit bei der Anwendung aus.

Neben den genannten Pigmentklassen, eignet sich das Verfahren auch zur Herstellung sehr feinteiliger Katalysatorpartikel, die so eine größere Gesamtoberfläche pro Masse und damit eine wesentlich effektivere Wirkung zeigen. Bei Pharmaprodukten oder Pflanzenschutzmit¬ teln kann durch die Feinteiligkeit aufgrund der geringen Größe der Nanopartikel die Biover¬ fügbarkeit erhöht werden. Ein Pharmaprodukt, bei welchem das Verfahren verwendet wer¬ den kann, ist zum Beispiel Ephedrin, (Chemische Bezeichung: Erythro-2-methylamino-l- hydroxy- 1 -phenylpropan ; 2-Methylamino- 1 -phenyl- 1 -propanol) .

Geeignete Katalysatoren sind zum Beispiel DMPS (Dimethylolpropionsäure) oder TEDA (Triethylendiamin) als Katalysatoren für die Herstellung von Polyurethanschäumen.

Weitere Substanzen, aus denen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Nanopartikel her¬ gestellt werden können, sind zum Beispiel optische Aufheller, wie Ultraphor oder Pflanzen¬ schutzmittel wie BAS 600 F®. Neben der Herstellung von Nanopartikeln eignet sich das Verfahren auch zur Abtrennung von Verunreinigungen. So können zum Beispiel in einem Partikelabscheider, der zwischen dem Ofen und der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln angeordnet ist, unver- dampfte Feststoffpartikel aus dem Gasstrom abgetrennt werden. In einem Abscheider, der hinter der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln angeordnet ist, können leichter flüchtige Verunreinigungen, die bei Temperaturen unterhalb der Desublimationstemperatur des Produktes noch gasförmig vorliegen, ausgeschleust werden. Auf diese Weise lässt sich ein Produkt erhalten, welches weitgehend frei von Verunreinigungen ist. Die Aufreinigung ist möglich für Stoffe, die oberhalb der Verdampfungstemperatur des Produktes fest oder flüssig bzw. unterhalb der Desublimationstemperatur des Produktes gasförmig vorliegen.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 ein Verfahrensfließbild für das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Aus¬ führungsform,

Figur 2 ein Verfahrensfließbild für das erfindungsgemäße Verfahren in einer zweiten Ausführungsform,

Figur 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Her¬ stellung von Nanopartikeln und

Figur 4 einen Graphen mit der mittleren Ladung, der Effizienz und dem Partikelverlust in Abhängigkeit von der Korona-Spannung in einer erfindungsgemäßen Vor¬ richtung.

Figur 1 zeigt ein Verfahrensfließbild für das erfindungsgemäße Verfahren in einer ersten Ausführungsform.

Rohsubstanz 1 wird von einem Vorrat über einen Dosierer 2 einem Trägergasstrom 3, der vorzugsweise inert gegenüber der Rohsubstanz 1 ist, zugeführt. Die Rohsubstanz 1 ist zum Beispiel als Pulver oder Granulat in einem Vorratsbehälter vorgelegt. Weiterhin ist es mög¬ lich, die Rohsubstanz 1 von einem Block abzutrennen, zu zerkleinern und dem Trägergas 3 zuzudosieren. Neben der Zudosierang der Rohsubstanz 1 in fester Form ist es auch möglich, die Rohsubstanz 1 in einer Suspension vorzulegen.

Bei Rohsubstanz 1 in fester Form ist der Dosierer 2 vorzugsweise ein Bürstendosierer. Es ist aber auch jeder andere geeignete, dem Fachmann bekannte Dosierer 2 einsetzbar. Dies sind zum Beispiel Dosierrinnen oder Injektoren.

Das Trägergas 3, welchem die Rohsubstanz 1 zudosiert wurde oder die in Suspension vor¬ liegende Rohsubstanz 1 wird (vorzugsweise vorgeheizt) einem Ofen 4 zugeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ofen 4 durch eine elektrische Heizung 5 beheizt. Um eine weitgehend homogene Temperaturverteilung im Ofen 4 zu erhalten, ist der Ofen 4 vorzugsweise in mehrere Heizzonen aufgeteilt. Eine im Wesentlichen homogene Tempera¬ turverteilung bedeutet hier, dass die minimale im Ofen auftretende Temperatur um höchs¬ tens 20 % unterhalb der maximal im Ofen 4 auftretenden Temperatur liegt. Bei der hier dar¬ gestellten Ausführungsform wird der Ofen 4 von drei elektrischen Heizungen 5 beheizt, was einer Einteilung des Ofens 4 in drei Heizzonen entspricht.

Im Ofen 4 wird die Rohsubstanz 1 in die Gasphase überführt. Das die gasförmige Rohsub¬ stanz 1 enthaltende Trägergas 3 wird einer Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 zugeführt. Zur plötzlichen Abkühlung des die gasförmige Rohsubstanz 1 enthaltenden Trä¬ gergases wird der Vorrichtung 9 ein Kühlgas 6 zugeführt, um die Rohsubstanz 1 aus dem Trägergas 3 zu Nanopartikeln zu desublimieren bzw. durch chemische Reaktion und an¬ schließende Abkühlung Nanopartikel zu bilden. Als Kühlgas 6 eignet sich jedes Gas, wel¬ ches gegenüber der Rohsubstanz 1 inert ist.

Das Kühlgas 6 wird der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 zum Beispiel über um den Umfang der Vorrichtung 9 verteilte Düsen zugeführt. Bevorzugt erfolgt die Zufüh¬ rung jedoch über poröse Wände der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9. Bei der Zufuhr des Kühlgases 6 über poröse Wände wirkt das Kühlgas 6 gleichzeitig als Hüllgas und verhindert so, dass gebildete Nanopartikel mit den Wänden in Kontakt kommen und an diesen haften.

Um zu vermeiden, dass einzelne Nanopartikel miteinander agglomerieren, werden diese bei der Entstehung elektrostatisch geladen. Hierzu ist innerhalb der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 in einer bevorzugten Ausführungsform eine Sprühelektrode 7 aufge¬ nommen. Zwischen der Sprühelektrode 7 und entlang der Wandung der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 sind Gegenelektroden 8 angeordnet. Zwischen der Sprüh- elektrode 7 und den Gegenelektroden 8 bildet sich ein elektrisches Feld auf, in welchem das Gas zwischen der Sprühelektrode 7 und den Gegenelektroden 8 durch Emission von Elekt¬ ronen aus der Sprühelektrode 7 ionisiert wird. Wenn der Nanopartikel enthaltende Gasstrom das elektrische Feld durchströmt, lagern sich Ladungen durch Diffusionsaufladung an die Nanopartikel an, so dass diese elektrostatisch aufgeladen werden. Bei unipolarer Ladung stoßen sich die einzelnen Nanopartikel gegenseitig ab, so dass ein Agglomerieren verhindert wird.

Die Temperatur und die Menge des zugeführten Kühlgases ist so gewählt, dass sich zum Beispiel für organische Pigmente innerhalb der Abkühlstrecke eine Abkühlung von vor¬ zugsweise 300°C pro 10 mm bis 10°C pro 10 mm einstellt. Die Abkühlrate kann durch eine verbesserte Isolation (zum Beispiel mit Quarz-Scheiben) zwischen Ofen und Quench erhöht werden. Außerdem kann die Abkühlrate durch adiabatische Entspannung zum Beispiel mit Hilfe einer Laval-Düse deutlich erhöht werden.

Durch das Aufladen der Nanopartikel bereits während der Bildung wird verhindert, dass einzelne Nanopartikel zu größeren Partikeln agglomerieren.

Neben der Aufladung der Nanopartikel durch von einer Sprühelektrode 7 abgegebene Elekt¬ ronen, kann die Aufladung auch dadurch erfolgen, dass der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 ionenhaltiges Kühlgas zugegeben wird.

Der partikelhaltige Gasstrom wird aus der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 einem Elektrofilter 10 zugeführt. Im Elektrofilter 10 werden die geladenen Nanopartikel aus dem Gasstrom abgetrennt. Die geladenen Nanopartikel werden als Produkt 12 aus dem E- lektrofilter 10 abgezogen und können einer Weiterverarbeitung zugeführt werden. Der Gas¬ strom wird als Abgas 11 vorzugsweise einer hier nicht dargestellten Abgasreinigung zuge¬ führt und nach der Reinigung an die Umgebung abgegeben.

Neben dem Elektrofilter 10 eignet sich zur Abtrennung der geladenen Nanopartikel aus dem Gasstrom auch ein Nass-Elektrofilter, in welchem die Nanopartikel in einen Flüssigkeitsfilm dispergiert werden oder ein Gasfilter, zum Beispiel ein Schlauchfilter, bei dem die gelade¬ nen Nanopartikel von den Filterschläuchen zurückgehalten werden und später von den Fil¬ terschläuchen abgereinigt werden können. Eine Kombination verschiedener Apparate (zum Beispiel eine Reihenschaltung) zur Verbesserung des Abscheidegrades (zum Beispiel Ven- turi Wäscher vor einem Elektrofilter) ist denkbar. Figur 2 zeigt ein Verfahrensfließbild des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer zweiten Ausführungsvariante.

Wie bei der in Figur 1 dargestellten Verfahrensvariante wird auch hier die Rohsubstanz 1 über einen Dosierer 2 einem Trägergas 3 zudosiert und mit dem Trägergas 3 einem Ofen 4 zugeführt. Der Ofen 4 ist vorzugsweise durch elektrische Heizungen 5 beheizt, kann jedoch auch durch Wärmeträger, wie zum Beispiel Salzschmelzen oder Metallschmelzen beheizt werden.

Auch bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante ist der Ofen 4 in drei Heizzonen, die jeweils mit einer eigenen elektrischen Heizung 5 beheizt werden, aufgeteilt. Durch die Aufteilung des Ofens 4 in einzelne Heizzonen lässt sich eine weitgehend homogene Tempe¬ raturverteilung im Ofen 4 realisieren.

Im Ofen 4 wird soviel Wärme zugeführt, dass die Rohsubstanz 1 verdampft. Nach dem O- fen wird der die verdampfte Rohsubstanz 1 enthaltende Trägergasstrom 3 einem ersten Par¬ tikelabscheider 13 zugeführt. Im ersten Partikelabscheider 13 werden nicht verdampfte Sub¬ stanzen abgetrennt. Nicht verdampfte Substanzen können zum Beispiel Verunreinigungen sein, die bei einer höheren Temperatur als der im Ofen 4 herrschende, verdampfen. Auch kann es sich bei der nicht verdampften Substanz um Rohsubstanz 1 handeln, die aufgrund der Partikelgröße während der Verweilzeit der Rohsubstanz 1 im Ofen 4 nicht vollständig verdampft ist. Im ersten Partikelabscheider 13 abgetrennter Feststoff 21 wird aus dem ersten Partikelabscheider 13 ausgetragen. Wenn der ausgetragene Feststoff 21 unverdampfte Roh¬ substanz 1 enthält, wird der Feststoff 21 vorzugsweise über eine Feststoffrückfuhr 22 erneut , dem Ofen 4 zugeführt. Hierzu kann die Feststoffrückfuhr 22 direkt in den Ofen 4 münden oder in die Zufuhr des Rohsubstanz 1 enthaltenden Trägergases 3. Die Feststoffrückfuhr 22 kann gekühlt werden, um thermische Zersetzung bei hoher Verweilzeit und Temperatur zu verhindern.

Der im ersten Partikelabscheider 13 von Feststoff 21 gereinigte Gasstrom wird der Vorrich¬ tung zur Herstellung von Nanopartikeln 9 zugeführt. In der Vorrichtung 9 werden aus der gasförmigen Rohsubstanz 1 Nanopartikel gebildet. Während der Entstehung werden die entstehenden Partikel elektrostatisch geladen, um ein Agglomerieren zu verhindern. Die elektrostatische Aufladung erfolgt, wie in Figur 2 dargestellt, über eine Koronaentladung an der Sprühelektrode 7. Der Auflademechanismus der Partikel entspricht dabei dem des in Figur 1 beschriebenen Verfahrens. Um bei einer Aufreinigung zu verhindern, dass eventuell im Gasstrom vorhandene Verun¬ reinigungen in der Vorrichtung 9 desublimieren oder auskondensieren, wird der Gasstrom auf eine Temperatur abgekühlt, die unterhalb der Desublimationstemperatur der Rohsub¬ stanz 1 und oberhalb der Desublimations- bzw. Kondensationstemperatur der Verunreini¬ gungen liegt. Der das in Form von Nanopartikeln vorliegende Produkt enthaltende Gasstrom wird einem zweiten Partikelabscheider 14 zugeführt, in welchem die Nanopartikel von dem Gasstrom getrennt werden. Mit dem als Abgas 11 aus dem zweiten Partikelabscheider 14 austretenden Gasstrom werden noch vorhandene gasförmige Verunreinigungen abgetrennt. Das in Form von Nanopartikeln vorliegende Produkt wird zur weiteren Abkühlung einer Kühlvorrichtung 15 zugeführt. Der Kühlvorrichtung 15 wird ein Kühlgas 20 zugeführt, wel¬ ches gegenüber dem Produkt inert ist. Als Kühlgas eignet sich zum Beispiel Stickstoff oder Kohlendioxid, es können aber auch Edelgase wie zum Beispiel Argon oder Wasser, welches zu Wasserdampf verdampft, eingesetzt werden. Aus der Kühlvorrichtung 15 wird der das Produkt enthaltende Gasstrom einem Nass-Elektrofilter 16 zugeführt. Ln Nass-Elektrofilter 16 werden die geladenen Nanopartikel in einem Flüssigkeitsfilm dispergiert. Die die Nano¬ partikel enthaltende Dispersion 17 wird einem Auffangbehälter 18 zugeführt. Um die Dis¬ persion 17 aufzukonzentrieren, das heißt weitere Nanopartikel in die Dispersion zu disper- gieren, wird die Dispersion 17 über einen Kreisstrom 19 erneut dem Elektrofilter 16 zuge¬ führt. Im Elektrofilter 16 scheiden sich dann weitere Partikel in der Dispersion ab. Das im Nass-Elektrofilter 16 von den Nanopartikeln gereinigte Gas wird als Abgas 11 abgeführt. Das Abgas 11 kann zur Weiterbehandlung einer Abgasreinigung zugeführt werden, bevor es an die Umgebung abgegeben wird.

Neben der hier dargestellten Verfahrensvariante, bei der die Nanopartikel in einen Nass- Elektrofilter 16 in eine Flüssigkeit dispergiert werden, können die geladenen Nanopartikel auch wie bereits im Verfahren in Figur 1 dargestellt in einem Elektrofilter oder auch in ei¬ nem Gasfilter, zum Beispiel einem Taschenfilter, aus dem Gasstrom abgetrennt werden. Weiterhin ist eine Abtrennung der Nanopartikel mit einem Nasswäscher möglich.

Wenn die Nanopartikel nicht in eine Dispersion abgeschieden werden, ist es möglich, um eine Langzeitlagerung zu ermöglichen, ohne dass die Nanopartikel agglomerieren, die Na¬ nopartikel nach der Abtrennung aus dem Gasstrom mit einer oberflächenaktiven Substanz zu beschichten. Dies ist insbesondere deshalb erforderlich, weil die Nanopartikel sich wie¬ der entladen und sich damit nicht mehr gegenseitig abstoßen.

Figur 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von Nano¬ partikeln. Die Vorrichtung umfasst ein als Zuleitung 28 dienendes Ofenrohr, einen Desublimations- und Aufladungsbereich 31 und ein als Ableitung 30 dienendes Abgasrohr. In die Zuleitung 28 strömt ein eine Verbindung enthaltender Gasstrom 29 (z.B. 40 L/min). Der Desublimati- ons- und Aufladungsbereich 31 enthält eine Elektrodenanordnung 23, 25 mit einer Sprüh¬ elektrode 23 und einer Gegenelektrode 25. Die Gegenelektrode 25 wird durch ein poröses Rohr 32 gebildet, das aus einem geerdeten Sintermetall besteht. Der Durchmesser des Roh¬ res 32 beträgt z.B. 40 mm, die Länge z.B. 20 mm. Die Sprühelektrode 23 besteht aus einem dünnen Stab, dessen Ende auf Höhe des porösen Rohres 32, in dem sie zentral angeordnet ist, mit (z.B. sechs) radial eingespannten feinen Platindrähten 33 (Durchmesser 40 μm) ver¬ sehen ist.

Ein Kühlfluid 27 tritt in den Ringraum 26 ein (z.B. 40 L/min) und umströmt das poröse Rohr 32. Durch die Poren des porösen Rohres 32 gelangt das Kühlfluid 27 in den Desubli- mations- und Aufladungsbereich 31, in dem es als kühlendes Gas fungiert, das eine gasför¬ mige Verbindung in dem Gasstrom 29 aus heißem Gas kondensiert und damit die Bildung von Nanopartikeln verursacht. Ferner dient das Kühlfluid 27 zum Freiblasen des als Gegen¬ elektrode 25 dienenden porösen Rohres 32, um Partikelverluste durch ein Abscheiden an der Rohrinnenseite zu vermeiden. Ferner kann mit dem Kühlfluid 27 eine weitere dampfförmige Substanz zugeführt werden (zum Beispiel eine Coatingsubstanz), die bei geeigneten Kon¬ densationstemperaturen auf dem Weg der Partikel zur (nicht dargestellten) Abscheidezone auf den Nanopartikeln heterogen aufkondensiert.

Des Weiteren umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Verdrängungskörper 24, 34, von denen der Erste 24 in Strömungsrichtung des Gasstroms 7 vor der Sprühelektrode 23 und der Zweite 34 hinter der Sprühelektrode 23 angeordnet ist. Dadurch bildet sich ein Strömungsspalt 35 zwischen den Verdrängungskörpern 24, 34 und der Innenwand des porö¬ sen Rohres 32, durch den der Gasstrom 7 während seiner Abkühlung durch das Kühlfluid 27 unter Aufladung der desublimierten Partikel durch die negative Korona-Entladung strömt. Der Strömungsspalt 35 hat z.B. eine Breite von 15 mm.

Figur 4 zeigt einen Graphen mit der mittleren Partikelladung und der Effizienz in Abhän¬ gigkeit von der Korona-Spannung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Dazu wurden nanoskalige Heliogenblau®-Partikel (Kupferphthalocyanine der BASF AG) in niedrigen Konzentrationen bei 25 ⁰C in der Vorrichtung (ohne den Desublimationsschritt) untersucht. Zwei in Abhängigkeit von der Korona-Spannung ermittelte Größen wurden da¬ bei wie folgt berechnet: 1. Effizienz:

_* C ^v^ aus, neutral

C ^ aus, total

mit

C_aus,_neut_tai der Konzentration der neutralen Partikel, die einen an die Vorrichtung angeschlos¬ senen elektrischen Abscheider bei angelegter Hochspannung passieren und

C_aUs,_totai der aus dem Desublimations- und Aufladungsbereich austretenden Partikelkonzent¬ ration.

und

2. Mittlere Ladung:

q = ¹FCE ^{β '}C aus, total y FCE

mit

I_FCE dem in einem Faradaycup-Elektrometer gemessenen Partikelladungsstrom,

e der Elementarladung und

V_FCE dem Volumenstrom durch das Faradaycup-Elektrometer.

In Figur 4 sind die aus Messwerten berechneten Effizienzwerte ε als kleine dunkle Dreiecke und die mittlere Ladung q als schwarze Rauten dargestellt. Die Höhe der Effizienzwer- te/Verlustwerte ist von der rechten, die Höhe der Werte der rnittleren Ladung von der linken Ordinate ablesbar.

Die polydispersen Heliogenblau®-Partikel (d = 35 nm, σ_g = 1,5; c = 10 #/cm ) wurden ca. 20 cm nach der Aufladezone abgesaugt. Die in der Abbildung aufgetragene Aufladung (mittlere Ladμng und Effizienz) setzt mit zunehmender Korona-Spannung etwas unterhalb von 8 kV ein, steigt dann steil an, bis sie schließlich ab 14 kV in eine Sättigung mündet.

Trotz einer kurzen Verweilzeit in der Aufladezone (ca. 0,5 s) und einer mittleren Partikel¬ größe von 35 nm werden mit knapp vier Ladungen pro Partikel sehr hohe Werte erreicht, die nach der Faustformel von Batel (1972) der zu erwartenden Sättigungsladung bei theore¬ tisch unendlich langer Verweilzeit bei Diffusionsaufladung nahe kommen. Damit wurde gezeigt, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine schnellere Aufladung von Nano- partikeln erreicht werden kann als erwartet. Diese Aufladung dient bei der Herstellung von Nanopartikeln der Vermeidung von Agglomeratbildung. Es wurden mit der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung Versuche zur Beeinflussung der Agglomeration durch die Aufladung durchgeführt. Die bei etwa 290 °C und Partikelkonzentration von ca. 4 x 10 #/cm durchge¬ führten Versuche dokumentierten eine signifikante Hemmung der Agglomeration. Je stärker die Aufladung, umso höher die Konzentration und umso kleiner die_rmittlere Partikelgröße. Zudem näherte sich die gemessene Partikelgrößenverteilung mit zunehmender Stabilisie¬ rung der Form einer Gaußverteilung an.

Beispiele

Beispiel 1

Die Formulierung des nanoskaligen Pigmentes Rot 179 erfolgt durch Aufgabe eines gemah¬ lenen Rohpigmentes mit einer mittleren Partikelgröße von 15 μm mittels einem handelsüb- liehen Bürstendosierer in einen N₂-StTOm von 1 m /h. Der das gemahlene Rohpigment ent¬ haltende N₂-Strom wird in einem 3-zonigen Ofen auf 600°C erwärmt, wobei das Pigment vollständig sublimiert. Anschließend wird das Sublimat durch koaxiale Eindüsung von 1 m³/h N₂, welcher eine Temperatur von 2O⁰C hat, abgekühlt, wobei das Pigment zu Nanopar¬ tikeln desublimiert. Gleichzeitig werden die entstehenden Partikel über eine zentrisch im Bereich der Einspritzdüsen des Stickstoffs angeordnete Hochspannungselektrode aufgela¬ den. Der Gasstrom wird auf eine Temperatur von unter 100°C abgekühlt und in einen Nass- Elektrofilter geleitet. Im Nass-Elektrofilter wird voll entsalztes Wasser im Kreislauf geför¬ dert und durch Abscheidung der entstehenden geladenen Nanopartikel aufkonzentriert. Zur Stabilisierung wird dem voll entsalzten Wasser Solsperse 27000 der Firma Lubrizol als Dispergieradditiv zugegeben. Beispiel 2

Die Aufreinigung einer Pigmentrohware auf Basis P. B. 15:1, die aus der Synthese her¬ kömmliche Verunreinigungen enthält, erfolgt durch Aufgabe des gemahlenen Rohpigments (X₅₀ = 15 μm) in einen N₂-Strom (1 mVh i. N.) mittels Bürstendosierer (RBG 1000, Fa. Pa- las). Der das Rohpigment enthaltende N₂-Strom wird in einem 3 -zonigen Ofen bei einem engen Temperaturprofil auf 600 ⁰C erwärmt, wobei das Material vollständig sublimiert. Danach wird das Sublimat über ein Planfilter geleitet, wobei feste Verunreinigungen auf dem Filter zurückbleiben. Anschließend wird das Sublimat durch koaxiale Eindüsung von N₂ (1 m³/h LN., 20 ⁰C) abgekühlt. Dies führt zur Desublimation des Wertproduktes. Dieses Wertprodukt wird in einem Elektrofilter (Delta Profimat, Fa. Künzer) bei 200 °C abgeschie¬ den. Bestimmungen der Wertgehalte haben gezeigt, dass eine signifikante Steigerung des Wertgehaltes des Rohmaterials um bis zu 6 % möglich ist.

Bezugszeichenliste

Rohsubstanz

Dosierer

Trägergas

Ofen elektrische Heizung

Kühlgas

Sprühelektrode

Gegenelektrode

Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln

Elektrofilter

Abgas

Produkt erster Partikelabscheider zweiter Partikelabscheider

Kühlvorrichtung

Nass-Elektrofilter

Dispersion

Auffangbehälter

Kreisstrom

Kühlgas

Feststoff

Feststoffrückfuhr

Sprühelektrode erster Verdrängungskörper

Gegenelektrode

Ringraum

Kühlfluid beheizte Zuleitung

Gasstrom

Ableitung

Desublimations- und Aufladungsbereich poröses Rohr

Platindrähte zweiter Verdrängungskörper

Strömungsspalt

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Nanopartikeln, insbesondere von Pigmentpartikeln, das folgende Schritte umfasst:

i) Überführen einer Rohsubstanz (1) in die Gasphase, ii) Erzeugen von Partikeln durch Abkühlen oder Reaktion der gasförmigen Roh¬ substanz (1) und iii) Aufbringen von elektrischer Ladung auf die Partikel während des Erzeugens der Partikel in Schritt ii) in einer Vorrichtung zur Erzeugung von Nanopartikeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen von Partikeln durch Abkühlen der gasförmigen Rohsubstanz (1) erfolgt, indem ein Kühlfluidstrom (6) zugeführt wird, dessen Temperatur unterhalb der Kondensationstemperatur bzw. De- sublimationstemperatur der Rohsubstanz (1) liegt

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohsubstanz (1) in einen gegenüber der Rohsubstanz (1) inerten Trägergasstrom (3) dosiert wird, der einem Ofen (4) zugeführt wird, der zum Überführen einer Rohsubstanz (1) in die Gasphase dient.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägergasstrom (3) vor¬ geheizt ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ofen (4) in min¬ destens drei Heizzonen aufgeteilt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die minima¬ le Temperatur im Ofen (4) höchstens 20 % unterhalb der höchsten Temperatur im O- fen (4) liegt und dass die Verweilzeit der Rohsubstanz (1) im Ofen (4) maximal 10 s be¬ trägt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der die Rohsubstanz (1) enthaltende Trägergasstrom (3) im Ofen (4) von einem Hüllgasstrom umschlossen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladung auf die Nanopartikel durch Koronaentladung oder durch Zufuhr eines ionenhaltigen Kühlgasstromes aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln (9) und die Partikel unipolar geladen sind oder dass entlang der Wände der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln (9) ein inertes Hüllgas strömt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro¬ statisch aufgeladenen Nanopartikel in einem Elektrofiltef (10) abgetrennt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel in einem Nass- Elektrofilter (16) in eine Flüssigkeit abgeschieden werden.^{" '}

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ofen (4) und der Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln (9) ein erster Par¬ tikelabscheider (13) angeordnet ist, in welchem nicht verdampfte Substanz abgetrennt wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeug¬ ten Nanopartikel in einer Flüssigkeit dispergiert werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Dispersion zur Stabili¬ sierung Additive zugegeben werden und die Dispersion^*, zur Aufkonzentrierung im Kreislauf gefahren wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeug¬ ten Nanopartikel mit entgegengesetzt geladenen, Additive enthaltenden Aerosoltröpf¬ chen zusammengeführt werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Vor¬ richtung zur Herstellung von Nanopartikeln (9) ein zweiter Partikelabscheider (14) nachgeschaltet ist, in welchem gasförmige Verunreinigungen bei einer Temperatur un¬ terhalb der Desublimationstemperatur der Rohsubstanz und oberhalb der Desublimati- onstemperatur/Kondensationstemperatur der Verunreinigungen aus dem Produktstrom abgetrennt werden.

17. Vorrichtung zur Herstellung von Nanopartikeln, insbesondere von nanopartikulären Pigmenten, durch im Wesentlichen gleichzeitige Desublimation und Aufladung einer in einem Gasstrom enthaltenen gasförmigen Verbindung, umfassend

• eine Zuleitung (28) zum Transport des Gasstroms (29) in die Vorrichtung,

• einen Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich zum im wesentlichen gleichzeiti¬ gen Erzeugen und Aufladen von Nanopartikeln und

• eine Ableitung (30) zum Transport der aufgeladenen Nanopartikel aus dem Partike¬ lerzeugungs- und Aufladungsbereich.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikelerzeugungs¬ und Aufladungsbereich eine für eine Korona-Entladung geeignete Elektrodenanordnung mit mindestens einer Sprühelektrode (23) und mindestens einer Gegenelektrode (25) enthält.

19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Partikeler¬ zeugungs- und Aufladungsbereich ein Desublimations- und Aufladungsbereich (31) mit einer Gaszuführung zum Zuführen eines gegenüber dem Gasstrom (29) eine geringere Temperatur aufweisenden Kühlfluids oder ein für den Ablauf chemischer Reaktionen zum Erzeugen von Nanopartikeln geeigneter Reaktions- und Aufladungsbereich ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass im Desublimations- und Aufladungsbereich (31) ein poröses Rohr (32) die Sprühelektrode (23) konzentrisch umgibt, wobei das poröse Rohr (32) so ausgeführt ist, dass es die Gaszuführung für das Kühlfluid (27) bildet.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Rohr (32) so ausgeführt ist, dass es die Gegenelektrode (25) zu der Sprühelektrode (23) bildet.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Rohr (32) von einem Ringraum (26) zur Zuführung des Kühlfluids (27) umgeben ist.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das poröse Rohr (32) ein Sintermetall- oder ein Sinterkeramikrohr ist.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlfluid und/oder der Gasstrom als Trägergas mindestens ein Gas aus der Gruppe Luft, Kohlendioxid, Edelgase und Stickstoff enthält.

25. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrodenanordnung eine stabförmige Sprühelektrode (23) umfasst, die an einem in den Partikelerzeugungs- und Aufladungsbereich (31) hineinragenden Ende mit mindestens einem sich radial erstreckenden elektrisch leitfähigen Draht (33) versehen ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, gekennzeichnet durch mindestens einen Verdrängungskörper (24, 34), der zumindest teilweise in dem porösen Rohr (32) angeordnet ist, so dass sich zwischen dem Verdrängungskörper (24, 34) und der Innen¬ wand des porösen Rohres (32) ein Strömungsspalt (35) ausbildet.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch zwei Verdrängungskörper (24, 34), von denen in Strömungsrichtung des Gasstromes (29) einer vor und einer hinter der Sprühelektrode (23) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitung (30) eine Abscheidezone enthält oder in eine Abscheidezone mündet, in der die aufgeladenen Nanopartikel auf ein festes oder in ein flüssiges Medium abgeschieden werden können.