(57)【要約】３０〜９０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、８０以下のＤＢＰ指数、２５０００ｎｍ２未満の平均凝集体面積及び１０００ｎｍ未満の平均凝集体周囲長を有し、その際、その凝集体の少なくとも７０％が１３００ｎｍ未満の周囲長を有する熱分解法二酸化ケイ素粉末。該粉末は、蒸気状態の少なくとも１種のケイ素化合物、遊離酸素含有ガス及び燃焼ガスを公知の構造の燃焼器中で混合し、このガス混合物を燃焼器口で点火させ、そして燃焼器の火炎管内で燃焼させ、得られた固体をガス混合物から分離し、そして場合により精製することを含み、その際、遊離酸素含有ガスの酸素含量を、ラムダ値が１以上でるように調整し、ガンマ値が１．２〜１．８であり、処理量が０．１〜０．３ｋｇのＳｉＯ２／ｍ３（コアガス混合物）であり、かつ燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が少なくとも５ｍ／秒であることを特徴とする方法によって製造される。該粉末は充填剤として使用できる。本発明による粉末を含有する分散液。該粉末はゴム、シリコーンゴム及びプラスチックにおける充填剤として使用できる。該分散液はガラス製品の製造のために使用できる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱分解法二酸化ケイ素粉末であって、
−  ３０〜９０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、
−  ８０以下のＤＢＰ指数
−  ２５０００ｎｍ２未満の平均凝集体面積
−  １０００ｎｍ未満の平均凝集体周囲長
を有し、その際、その凝集体の少なくとも７０％が１３００ｎｍ未満の周囲長を有する二酸化ケイ素粉末。
【請求項２】
ＢＥＴ表面積が３５〜７５ｍ２／ｇである、請求項１記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項３】
ＤＢＰ指数が６０〜８０である、請求項１又は２記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項４】
ＢＥＴ表面積が４０〜６０ｍ２／ｇであり、かつＤＢＰ指数が６０〜８０である、請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項５】
本発明による二酸化ケイ素粉末が多くとも２００００ｎｍ２の平均凝集体面積を有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項６】
ＢＥＴ表面積が４０〜６０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ指数が６０〜８０であり、かつ平均凝集体面積が１５０００〜２００００ｎｍ２である、請求項１から５までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項７】
１０００ｎｍ未満の平均凝集体周囲長を有する、請求項１から６までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項８】
ＢＥＴ表面積が４０〜６０ｍ２／ｇであり、ＤＢＰ指数が６０〜８０であり、平均凝集体面積が１５００〜２００００ｎｍ２であり、かつ平均凝集体周囲長が６００〜１０００ｎｍである、請求項１から７までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項９】
水性分散液中の粉末の充填度が９０質量％までである、請求項１から８までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項１０】
３０質量％の水性分散液に関して剪断速度５ｒｐｍで１００ｍＰａｓ未満の粘度を有する、請求項１から９までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項１１】
４％濃度の水性分散液中で測定されてｐＨ３．８〜５を有する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の本発明による二酸化ケイ素粉末の製造方法であって、蒸気状態の少なくとも１種のケイ素化合物、遊離酸素含有ガス及び燃焼ガスを公知の構造の燃焼器中で混合し、このガス混合物を燃焼器口で点火させ、そして燃焼器の火炎管内で燃焼させ、得られた固体をガス混合物から分離し、そして場合により精製することを含み、その際、
−  遊離酸素含有ガスの酸素含量を、ラムダ値が１以上であるように調整し、
−  ガンマ値が１．２〜１．８であり、
−  処理量が０．１〜０．３ｋｇのＳｉＯ２／ｍ３（コアガス混合物）であり、
−  燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が少なくとも５ｍ／秒である
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
遊離酸素含有ガスの酸素含量が４０容量％以下である、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
１＜ラムダ≦１．２である、請求項１２又は１３記載の方法。
【請求項１５】
１．６＜ガンマ≦１．８である、請求項１２から１４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が８ｍ／秒より高い、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
燃焼器口でのガス混合物の平均排出速度が少なくとも３０ｍ／秒である、請求項１２から１６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
付加的な空気（二次空気）を火炎管中に導入する、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
四塩化ケイ素及び／又は少なくとも１種の有機ケイ素化合物をケイ素化合物として使用する、請求項１２から１８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
四塩化ケイ素を使用し、１＜ラムダ≦１．２であり、１．６＜ガンマ＜１．８であり、処理量が０．１〜０．３ｋｇのＳｉＯ２／ｍ３（コアガス混合物）であり、更に、燃焼器に導入される遊離酸素含有ガスの量に対して少なくとも二倍量の空気を火炎管に導入し、かつ燃焼器口での供給原料の流速が４０〜６５ｍ／秒であり、燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が８〜１２ｍ／秒である、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液。
【請求項２２】
二酸化ケイ素粉末の濃度が２０〜８０質量％、有利には４０〜６０質量％である、請求項２１記載の水性分散液。
【請求項２３】
５０質量％の分散液の粘度が剪断速度５０ｒｐｍで２５００ｍＰａｓ未満である、請求項２１又は２２記載の水性分散液。
【請求項２４】
二酸化ケイ素粉末の平均粒径が２００ｎｍ未満である、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の水性分散液。
【請求項２５】
塩基又はカチオン系ポリマー又はアルミニウム塩又はカチオン系ポリマーとアルミニウム塩又は酸との混合物の添加によって安定化されている、請求項２１から２４までのいずれか１項記載の水性分散液。
【請求項２６】
添加剤を含有する、請求項２１から２５までのいずれか１項記載の水性分散液。
【請求項２７】
請求項２１から２６までのいずれか１項記載の水性分散液の製造方法であって、請求項１から４までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を、分散装置を用いて水中に導入し、これを塩基又はカチオン系ポリマー又はアルミニウム塩又はカチオン系ポリマーとアルミニウム塩又は酸との混合物の添加により安定化してよく、かつ次いで更に５〜３０分間分散させることを特徴とする方法。
【請求項２８】
分散装置としてローター−ステーター装置を使用する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
請求項１から１１までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の使用であって、ゴム、シリコーンゴム及びプラスチックにおける充填剤としての、染料及び塗料のレオロジーを調節するための、及び触媒の担体としての使用。
【請求項３０】
請求項２１から２６までのいずれか１項記載の分散液の使用であって、ガラス製品の製造のための、化学的−機械的ポリシングのための、及びインクジェット紙の製造のための使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末、この二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液及び該二酸化ケイ素粉末及び分散液の製造及び使用に関する。
【０００２】
熱分解法二酸化ケイ素又は熱分解法シリカ（英語：ヒュームドシリカ、熱分解シリカ）という表現は、気相中で高温においてモノマーのシリカを凝集させることによって得られる全ての高分散性シリカを含む。熱分解法シリカの工業的な製造には高温加水分解及びアーク法という２つの方法が存在する。
【０００３】
高温加水分解法では、蒸気状のケイ素化合物、通常は四塩化ケイ素、水素、酸素及び不活性ガスの均一混合物を冷却された燃焼室中で燃焼器を用いて燃焼させる。その際、連続して以下の反応が行われる：
１．  ２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ      ２．  ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→ＳｉＯ２＋４ＨＣｌ
そのガス混合物の均一性のゆえに、反応条件、ひいては製造条件及び成長条件は各ＳｉＯ２粒子について大部分は同じなので、非常に一様なかつ均一な粒子を形成することができる。よく知られた方法では酸素源として空気が使用される。よく知られた方法により製造される熱分解法シリカは、１０〜６００ｍ２／ｇの比表面積を有する。
【０００４】
ＥＰ−Ａ−７５９４１０号は、９０ｍ２／ｇ未満、有利には６０ｍ２／ｇの表面積及び、二酸化ケイ素粉末１００グラムあたりのジブチルフタレートのグラム数として表現されるジブチルフタレート指数（ＤＢＰ指数）６０未満を有する熱分解法二酸化ケイ素粉末の製造を記載している。ＤＢＰ指数は、粉末中の粒子の連晶の構造又は程度の尺度であると理解される。低いストラクチャーは低いＤＢＰ指数によって表現される。ＥＰ−Ａ−７５９４１０号に記載される二酸化ケイ素粉末は従って比較的に低いストラクチャーを有すると共に比較的に低い表面積を有する。該粉末の製造方法の必須の特徴は、ケイ素化合物と酸素の混合物を約４００℃の温度に予熱することである。
【０００５】
低い表面積及び低いストラクチャーの組合せは、ＥＰ−Ａ−１１８２１６８号にも明示されている。その文献で製造された二酸化ケイ素粉末の分散液は低粘度を有する。しかしながら、安定な分散液が３０質量％より高い充填度で得ることができないことは欠点である。高度に充填された分散液は、例えばガラス製品を製造するためのコロイド状ゾル−ゲル法において、乾燥及び焼結の間に生ずる収縮が低いため効果的に使用することができる。
【０００６】
先行技術は、低い表面積及び低いストラクチャーを有する二酸化ケイ素粉末を記載している。
【０００７】
本発明の課題は、先行技術と比較して低いＢＥＴ表面積を有するが、より一層低減されたストラクチャーを有する二酸化ケイ素粉末を提供することである。また本発明の課題は、該二酸化ケイ素粉末を製造するための方法を提供することである。更に本発明の課題は、高い充填度を有する分散液を提供することである。
【０００８】
前記課題は、熱分解法二酸化ケイ素粉末であって、
−  ３０〜９０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、
−  ８０以下のＤＢＰ指数
−  ２５０００ｎｍ２の平均凝集体面積
−  １０００ｎｍ未満の平均凝集体周囲長
を有し、その際、その凝集体の少なくとも７０％が１３００ｎｍ未満の周囲長を有する粉末によって解決される。
【０００９】
ＢＥＴ表面積は、有利には３５〜７５ｍ２／ｇであってよい。特に有利にはその値は、４０〜６０ｍ２／ｇであってよい。ＢＥＴ表面積はＤＩＮ６６１３１に従って測定される。
【００１０】
ＤＢＰ指数は、有利には６０〜８０であってよい。ＤＢＰ吸収の間に、ＤＢＰ測定機器中の回転ブレードの力の吸収又はトルク（Ｎｍ）を規定量のＤＢＰが添加される間に測定する、つまり滴定に相当する。その際、本発明による粉末については、特定のＤＢＰ添加量で降下に引き続く鋭く定義された最大値が結ばれる。
【００１１】
４０〜６０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積及び６０〜８０のＤＢＰ指数を有する二酸化ケイ素粉末が特に有利なことがある。
【００１２】
更に、本発明による二酸化ケイ素粉末は、有利には多くとも２００００ｎｍ２の平均凝集体面積を有する。特に有利には平均凝集体面積は１５０００〜２００００ｎｍ２であってよい。凝集体面積は、例えばＴＥＭ画像の画像解析によって測定できる。本発明の内容における凝集体は、類似の構造及びサイズの互いに連晶した一次粒子からなり、その表面積は個々の独立した一次粒子の合計未満であると解される。本発明の内容における一次粒子は、まず反応で形成され、そして一緒に成長して、反応が更に進むにつれて凝集体を形成する粒子であると解される。
【００１３】
４０〜６０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、６０〜８０のＤＢＰ指数及び１５０００〜２００００ｎｍ２の平均凝集体面積を有する二酸化ケイ素粉末が特に有利なことがある。
【００１４】
有利な実施態様では、本発明による二酸化ケイ素粉末は１０００ｎｍ未満の平均凝集体周囲長を有してよい。特に有利には平均凝集体周囲長は６００〜１０００ｎｍであってよい。凝集体周囲長はまたＴＥＭ画像の画像解析によって測定できる。
【００１５】
４０〜６０ｍ２／ｇのＢＥＴ表面積、６０〜８０のＤＢＰ指数、１５０００〜２００００ｎｍ２の平均凝集体面積及び６００〜１０００ｎｍの平均凝集体周囲長を有する二酸化ケイ素粉末が特に有利なことがある。
【００１６】
更に、少なくとも８０％、特に有利には少なくとも９０％の凝集体が１３００ｎｍ未満の周囲長を有することが有利なことがある。
【００１７】
有利な実施態様では、本発明による二酸化ケイ素粉末は９０質量％までの水性分散液中の充填度を示すことがある。６０〜８０質量％の範囲が特に有利なことがある。
【００１８】
水性分散液中の最大充填度の測定は、他の添加剤を添加することなく溶解機を用いて粉末を少しずつ水に導入することによって実施される。最大充填度は、撹拌出力を高めたにもかかわらず粉末が分散液中にもはや取り込まれない、すなわち粉末が分散液の表面上に乾燥状態で残留する際か、又は分散液が固化する際か、もしくは分散液が塊を形成し始めた際に達成される。
【００１９】
更に、本発明による二酸化ケイ素粉末は、２３℃の温度で３０質量％の水性分散液に関して５ｒｐｍの剪断速度で１００ｍＰａｓ未満の粘度を有することがある。特に有利な実施態様では、粘度は５０ｍＰａｓ未満であってよい。
【００２０】
本発明による二酸化ケイ素粉末のｐＨは、４％の水性分散液中で測定して３．８〜５であってよい。
【００２１】
また本発明は、本発明による二酸化ケイ素粉末の製造方法であって、蒸気状態の少なくとも１種のケイ素化合物、遊離酸素含有ガス及び燃焼ガスを公知の構造の燃焼器中で混合し、このガス混合物を燃焼器口で点火させ、そして燃焼器の火炎管内で燃焼させ、得られた固体をガス混合物から分離し、そして場合により精製することを含み、その際、
−  遊離酸素含有ガスの酸素含量を、ラムダ値が１以上であるように調整し、
−  ガンマ値が１．２〜１．８であり、
−  処理量が０．１〜０．３ｋｇのＳｉＯ２／ｍ３（コアガス混合物）であり、
−  燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が少なくとも５ｍ／秒である
ことを特徴とする方法を提供する。
【００２２】
遊離酸素含有ガスの酸素含量は空気のそれに相当してよい。すなわちこの場合に遊離酸素含有ガスとして空気が使用される。しかしながら酸素含量は、それより高い値であってもよい。有利には、酸素富化された空気は、４０容量％以下の酸素含量を有することが望ましい。
【００２３】
ラムダはコアに供給される酸素と化学量論的に必要とされる酸素量との比を説明するものである。有利な実施態様では、ラムダは１＜ラムダ≦１．２の範囲内にある。
【００２４】
ガンマは、コアに供給される水素と化学量論的に必要とされる水素量との比を説明するものである。有利な実施態様では、ガンマは１．６＜ガンマ≦１．８の範囲内にある。
【００２５】
正規化ガス流速は２７３Ｋ及び１アトムでの流速をいう。
【００２６】
公知の構造の燃焼器は、同心円管を有する燃焼器と解される。コアガスは内管、つまりコアを通過する。該管の端部、つまり燃焼器口で、ガスに点火される。内管は少なくとも１つの他の管、つまりスリーブによって包囲されている。火炎管と呼ばれる反応室は、燃焼器口の高さから始まる。反応室は一般に、他のガス（スリーブガス）、例えば水素又は空気により供給できる水により冷却された錐体状の管である。
【００２７】
燃焼室の端部の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速、少なくとも５ｍ／秒とは、反応混合物が燃焼器を出た直後の流速を指す。その流速は、蒸気状態の反応生成物の体積流量と火炎管の形状によって決定される。
【００２８】
コアガスは、燃焼器に供給されるガス及び蒸気、すなわち遊離酸素含有ガス、一般に空気又は酸素富化された空気、燃焼ガス、一般に水素、メタン又は天然ガス及び蒸気状態の１種以上のケイ素化合物であると解される。
【００２９】
本発明による方法の必須の特徴は、燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が少なくとも５ｍ／秒であるということである。有利な実施態様では、その燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速は８ｍ／秒より高い値を示す。
【００３０】
燃焼器口でのガス混合物（供給原料）の平均排出速度には制限はない。しかしながら燃焼器口での排出速度が少なくとも３０ｍ／秒であることが有利であると判明している。
【００３１】
有利な実施態様では、付加的な空気（二次空気）を反応室に導入し、そうして反応室中の流速を更に高めてよい。
【００３２】
有利な実施態様では、燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速は８〜１２ｍ／秒であってよい。
【００３３】
本発明による方法で使用されるケイ素化合物の種類には更に制限はない。四塩化ケイ素及び／又は少なくとも１種の有機塩素化ケイ素化合物を有利には使用してよい。
【００３４】
本発明による方法の特に有利な実施態様は、
−  四塩化ケイ素を使用すること、
−  ラムダ値が１＜ラムダ≦１．２であること、
−  ガンマ値が１．６〜１．８であること、
−  処理量が０．１〜０．３ｋｇのＳｉＯ２／ｍ３（コアガス混合物）であること、
−  更に、燃焼器に導入される遊離酸素含有ガスの量に対して少なくとも二倍量の空気を火炎管に導入すること、及び
−  燃焼器口での供給原料のガス流速が４０〜６５ｍ／秒（標準条件に関して）であること、及び
−  燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速が８〜１２ｍ／秒であること
である。
【００３５】
一般に熱分解法酸化物の製造の間には、水冷反応室（火炎管）及び後続の冷却装置（冷却領域）におけるガス流速は、最良の可能な冷却力、すなわち反応生成物の迅速な冷却が確保されるように調整される。原則的に、冷却力はガス流速の減少に伴い増大することは確かである。下限は、単純に、導管を通ってガス流により依然として生成物を輸送できるという基準に基づくものである。
【００３６】
意想外にも、本発明による方法では、反応室においてガス流速がかなり増大することで冷却力が低下したにも拘わらず、予想されない特性を有する粉末をもたらすことが裏付けられた。一方、物理的特性、例えばＢＥＴ表面積及びＤＢＰ吸収は、先行技術による粉末と比較して実質的に変化が無いが、本発明による粉末はかなり低いストラクチャーを示す。
【００３７】
また本発明は、本発明による二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液を提供する。
【００３８】
本発明による水性分散液は、２０〜８０質量％の二酸化ケイ素粉末濃度を有してよい。４０〜６０質量％の二酸化ケイ素粉末濃度を有する分散液が特に有利であってよい。これらの分散液は、高い安定性及び比較的に低いストラクチャーを有する。約５０質量％を有する分散液が殊に有利であってよい。
【００３９】
有利な実施態様では、本発明による５０質量％の二酸化ケイ素粉末を有する水性分散液は、５０ｒｐｍの剪断速度で２５００ｍＰａｓ未満の粘度を有する。２０００ｍＰａｓ未満の範囲が特に有利なことがある。
【００４０】
本発明による水性分散液は、有利には二酸化ケイ素粉末の凝集体について２００ｎｍ未満の平均粒径を有する。一定の用途のために、１５０ｎｍ未満の値が特に有利なことがある。
【００４１】
本発明による分散液は、塩基又はカチオン系ポリマー又はアルミニウム塩又はカチオン系ポリマーとアルミニウム塩又は酸との混合物の添加によって安定化させることができる。
【００４２】
塩基としては、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、一級、二級又は三級の有機アミン、水酸化ナトリウム溶液又は水酸化カリウム溶液を使用してよい。
【００４３】
使用できるカチオン系ポリマーは、少なくとも１つの四級アンモニウム基又はホスホニウム基、一級、二級もしくは三級アミン基の酸付加物を有するポリマー、ポリエチレンイミン、ポリジアリルアミンもしくはポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ジシアノジアミド縮合物、ジシアノジアミド−ポリアミン縮合物又はポリアミド−ホルムアルデヒド縮合物である。
【００４４】
使用できるアルミニウム塩は、塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＣｌ［式中、ｘ＝２〜８］の水酸化塩化アルミニウム、塩素酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＮＯ３［式中、ｘ＝２〜８］の水酸化硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、明礬、例えば硫酸アルミニウムカリウム又は硫酸アルミニウムアンモニウム、ギ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酢酸水酸化アルミニウム、イソプロピル酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム及び前記の化合物の混合物である。
【００４５】
使用できる酸は、無機酸、有機酸又は前記の酸の混合物である。
【００４６】
使用できる無機酸は、特にリン酸、亜リン酸、硝酸、硫酸、その混合物及びそれらの塩である。
【００４７】
有利な有機酸は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯ２Ｈ［式中、ｎ＝０〜６又はｎ＝８、１０、１２、１４、１６］のカルボン酸又は一般式ＨＯ２Ｃ（ＣＨ２）ｎＣＯ２Ｈ［式中、ｎ＝０〜４］のジカルボン酸又は一般式Ｒ１Ｒ２Ｃ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ［式中、Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ３、ＣＨＣＯ２Ｈ、ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ］のヒドロキシカルボン酸又はフタル酸又はサリチル酸、又は前記の酸の酸性塩又は前記の酸及びそれらの塩の混合物である。
【００４８】
本発明による分散液は、特に有利には、酸媒体中の水酸化テトラメチルアンモニウム又は水酸化塩化アルミニウムによって安定化してよい。
【００４９】
該分散液はまた場合により更なる添加剤を含有してよい。これらの添加剤は、例えば酸化剤、例えば過酸化水素又は過酸、酸化速度を高める目的の酸化活性剤、腐食防止剤、例えばベンゾトリアゾールであってよい。更に、ノニオン型、カチオン型、アニオン型又は両性型の界面活性物質を本発明による分散液に添加してよい。
【００５０】
また本発明は、本発明による分散液の製造方法であって、本発明による二酸化ケイ素粉末を、分散装置を用いて水中に導入し、これを塩基又はカチオン系ポリマー又はアルミニウム塩又はカチオン系ポリマーとアルミニウム塩又は酸との混合物の添加により安定化してよく、かつ次いで更に５〜３０分間分散させることを特徴とする方法を提供する。
【００５１】
分散装置の型には制限はない。しかしながら、高度に充填された分散液の製造に特化して設計された高エネルギー出力を有する分散装置を使用することが有利なこともある。これらの装置は、例えばローター−ステーター装置、遊星形配合機又は高エネルギーミルであってよい。最後に挙げた装置では、高圧下にある２つの予備分散された分散液流がノズルを介して減圧される。２つの分散液ジェットは的確に互いに衝突し、そしてこれらの粒子は互いに粉砕される。もう一つの実施態様では、予備分散液を高圧下に置くか、粒子の衝突は硬質壁部領域に対して行われる。ローター−ステーター装置を有利には使用して、本発明による分散液を製造することができる。
【００５２】
また本発明は、本発明による二酸化ケイ素粉末の、ゴム、シリコーンゴム及びプラスチックにおける充填剤としての使用、染料及び塗料のレオロジーを調節するための使用及び触媒の担体としての使用を提供する。
【００５３】
また本発明は、本発明による分散液の、ガラス製品の製造のための使用、化学的−機械的ポリシングのための使用及びインクジェット紙の製造のための使用を提供する。
【００５４】
実施例
ＢＥＴ表面積はＤＩＮ６６１３１に従って測定される。
【００５５】
ジブチルフタレート吸収はＨａａｋｅ社（カールスルーエ）製のＲＨＥＯＣＯＲＤ９０機器で測定される。この目的のために、０．００１ｇの精度にまで秤量された１６ｇの二酸化ケイ素粉末を混合室に入れ、これを蓋で密封し、そしてジブチルフタレートを蓋にある開口部を介して０．０６６７ｍｌ／秒のプリセット添加速度で添加する。混合機は１分間あたり１２５回転のモータ速度で作動させる。最大トルクに達した後に、混合機とＤＢＰ添加は自動的に停止される。ＤＢＰ吸収は消費されたＤＢＰ量と秤量された粒子の量とから以下の式に従って計算される：
ＤＢＰ指数（ｇ／１００ｇ）＝（消費されたＤＢＰ（ｇ）／粒子の初期質量（ｇ））×１００
複雑な流動挙動を試験するためにプログラム可能で、標準的な回転棒を備えたレオメーターを粘度測定のために利用できた。
【００５６】
剪断速度：５〜１００ｒｐｍ
測定温度：室温（２３℃）
分散速濃度：３０質量％
手順：５００ｍｌの分散液を６００ｍｌのガラスビーカー中に入れ、そして室温で（測定センサによる統計的な温度記録）種々の剪断速度において試験する。
【００５７】
圧縮嵩密度の測定はＤＩＮ ＩＳＯ７８７／ＸＩ Ｋ５１０１／１８（篩別せず）に基づくものである。
【００５８】
ｐＨ測定はＤＩＮ ＩＳＯ７８７／ＩＸ、ＡＳＴＭ Ｄ１２８０、ＪＩＳ Ｋ５１０１／２４に基づくものである。
【００５９】
画像解析は、Ｈｉｔａｃｈｉ社製のＴＥＭ機器Ｈ７５００とＳＩＳ社製のＣＣＤカメラＭｅｇａＶｉｅｗＩＩを用いて実施した。評価目的の画像拡大は３．２ｎｍのピクセル密度で３００００：１であった。評価された粒子数は１０００より多かった。調製はＡＳＴＭ３８４９−８９に従った。検出下限閾値は５０ピクセルであった。
【００６０】
水性分散液中の最大充填度の測定：２００ｇの完全脱塩水をまず１ｌ容器（直径は約１１ｃｍ）中に入れた。ＶＭＡ−Ｇｅｔｚｍａｎｎ社製の、直径約６５ｍｍの溶解機ディスクを有するＤｉｓｐｅｒｍａｔｏ（Ｒ）ＣＡ−４０−Ｃ型の溶解機を分散装置として使用した。
【００６１】
開始時に、その溶解機を約６５０ｒｐｍで作動させる。粉末を約５ｇずつ添加する。各添加後に、粉末が懸濁液中に完全に取り込まれるまでの待機期間を設ける。次いで後続の部を添加する。添加された粉末量の取り込みに約１０秒より長くかかったら、溶解機ディスクの速度を１１００ｒｐｍに高める。次いで更なる段階的な添加を実施する。添加された粉末量の取り込みに約１０秒より長くかかったら、溶解機ディスクの速度を１７００ｒｐｍに高める。
【００６２】
最大充填度は、撹拌出力を高めたにもかかわらず粉末が分散液によりもはや取り込まれない、すなわち粉末が分散液の表面上に乾燥状態で残留する際か、又は分散液が固化する際か、もしくは分散液が塊を形成し始めた際に達成される。
【００６３】
添加された粉末量は、秤量値差（有利には粉末材料の秤量値差）によって測定できる。最大充填度は以下のように計算される：
最大充填度＝添加された粉末量［ｇ］／（添加された粉末量［ｇ］＋最初に導入された水の量［ｇ］）×１００
実施例１（比較例）：
５００ｋｇ／ｈのＳｉＣｌ４を約９０℃で気化させ、そして公知の構造の燃焼器の内管に輸送する。また１４５Ｎｍ３／ｈの水素と、３５容量％の酸素含量を有する２０７Ｎｍ３／ｈの空気をこの管中に導入する。このガス混合物を水冷燃焼器の火炎管中で点火させ、燃焼させる。燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速は０．７ｍ／秒である。反応ガスの冷却後に、熱分解法二酸化ケイ素粉末をフィルタ及び／又はサイクロンを用いて塩化水素酸含有ガスから分離する。熱分解法二酸化ケイ素粉末を脱酸装置中で水蒸気及び空気で処理する。
【００６４】
実施例２〜４（比較例）は実施例１と同様に実施する。その都度に変更されたパラメータを第１表に示す：
実施例５（作業例）：
４００ｋｇ／ｈのＳｉＣｌ４を約９０℃で気化させ、そして公知の構造の燃焼器の内管に輸送する。また１９５Ｎｍ３／ｈの水素と、３０容量％の酸素含量を有する３０３Ｎｍ３／ｈの空気をこの管中に導入する。このガス混合物を水冷燃焼器の火炎管中で点火させ、燃焼させる。燃焼器口の高さでの火炎管における平均正規化ガス流速は１０ｍ／秒である。反応ガスの冷却後に、熱分解二酸化ケイ素粉末をフィルタ及び／又はサイクロンを用いて塩化水素酸含有ガスから分離する。熱分解法二酸化ケイ素粉末を脱酸装置中で水蒸気及び空気で処理する。
【００６５】
実施例６〜８（本発明による）は実施例１の記載と同様に実施する。その都度に変更されたパラメータを第１表に示す。
【００６６】
粉末１〜８についての分析データを第２表に示す。
【００６７】
実施例５〜８における本発明による粉末は、平均凝集体面積、平均凝集体周囲長及び最大凝集体直径及び最小凝集体直径について比較例１〜４における粉末よりもかなり低い値を示し、そしてかなり低いストラクチャーを示す。
【００６８】
また本発明による粉末は、水性分散液においてかなり高い最大充填度及びかなり低い粘度を有する。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
【表２】
2006509712.tif 000003
【００７１】
第３表は、凝集体の周囲長分布を示す。図１Ａ及び１Ｂはこのデータに関連するものであり、これは一定の範囲の凝集体直径（ｎｍ）が粉末において生ずる相対頻度（％として）を示す。ｘ軸は以下のものとして読み取るべきである：４９０ｎｍまで、４９０ｎｍ〜１２７０ｎｍ、１２７０ｎｍ〜１６６０ｎｍなど。
【００７２】
図１Ａは、実施例３からの本発明によるものでない粉末についての凝集体周囲長の分布を示す。図１Ｂは、実施例５からの本発明による粉末についての周囲長分布を示す。本発明による粉末からの凝集体に関する、より狭い分布に注目すべきである。
【００７３】
図２Ａ及び２Ｂは、同じ拡大率でのＴＥＭ画像を示す。図２Ａは、比較例１の粉末を示し、図２Ｂは実施例５における本発明による粉末を示している。ここでもまた本発明による粉末の低いストラクチャーを見いだせる。
【００７４】
【表３】
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【００７５】
実施例９：本発明による分散液の製造
実施例５からの本発明による二酸化ケイ素粉末を、分散条件下で少しずつ２４６．５ｋｇの完全脱塩水に導入し、水酸化テトラメチルアンモニウムでｐＨ１１に調整した。Ｙｓｔｒａｌ社製のＣｏｎｔｉ−ＴＤＳ５型のローター−ステーター装置を用いて分散液にする。ｐＨは水酸化テトラメチルアンモニウムを添加することにより１０〜１１の値に維持する。粉末の完全な取り込み後に、更に１２分間の間、分散を継続する。
【００７６】
得られた分散液は５０質量％の二酸化ケイ素含量を有し、そしてｐＨ９．６を有する。粘度は、ブルックフィールド粘度計で測定して１９４２ｍＰａｓである。Ｈｏｒｉｂａ社製のＬＢ−５００型の粒径解析機を用いて測定された分散液中の平均凝集体径は１４５ｎｍである。
【００７７】
該分散液は６ヶ月間貯蔵した後でさえも増粘又は沈殿を示さない。実施例１からの二酸化ケイ素粉末を用いて同様に製造された分散液は２週間以内に増粘する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】図１Ａは、実施例３からの本発明によるものでない粉末についての凝集体周囲長の分布を示す
【図１Ｂ】図１Ｂは、実施例５からの本発明による粉末についての周囲長分布を示す
【図２Ａ】図２Ａは、比較例１の粉末のＴＥＭ画像を示す
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施例５における本発明による粉末のＴＥＭ画像を示す
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【国際調査報告】
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