DK144331B - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SPECIFIC AMORFT COUNTED SILICON Dioxide PIGMENT WITH VERY HIGH STRUCTURE - Google Patents

PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SPECIFIC AMORFT COUNTED SILICON Dioxide PIGMENT WITH VERY HIGH STRUCTURE Download PDF

Info

Publication number
DK144331B
DK144331B DK512174AA DK512174A DK144331B DK 144331 B DK144331 B DK 144331B DK 512174A A DK512174A A DK 512174AA DK 512174 A DK512174 A DK 512174A DK 144331 B DK144331 B DK 144331B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
silica
acid
high structure
silicate
acidification
Prior art date
Application number
DK512174AA
Other languages
Danish (da)
Other versions
DK512174A (en
DK144331C (en
Inventor
S K Wason
Original Assignee
Huber Corp J M
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huber Corp J M filed Critical Huber Corp J M
Publication of DK512174A publication Critical patent/DK512174A/da
Publication of DK144331B publication Critical patent/DK144331B/en
Application granted granted Critical
Publication of DK144331C publication Critical patent/DK144331C/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/19Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
    • A61K8/25Silicon; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q11/00Preparations for care of the teeth, of the oral cavity or of dentures; Dentifrices, e.g. toothpastes; Mouth rinses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02Amorphous compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80Compositional purity
    • C01P2006/82Compositional purity water content

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Cosmetics (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Description

(19) DANMARK(19) DENMARK

|® (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT (n> 144331 B| ® (12) PUBLICATION (n> 144331 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENETDIRECTORATE OF THE PATENT AND TRADEMARKET SYSTEM

(21) Ansøgning nr. 5121/74 (51) |nt.CI.3 C 01 B 33/18 (22) Indleveringsdag 27· sep. 1974 C 09 C 1/30 (24) Løbedag 27· sep. 1974 (41) Aim. tilgængelig 4. apr. 1975 (44) Fremlagt 22. f eb. 1 982 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -(21) Application No. 5121/74 (51) | nt.CI.3 C 01 B 33/18 (22) Filing day 27 · sep. 1974 C 09 C 1/30 (24) Race day 27 · sep. 1974 (41) Aim. available Apr 4 1975 (44) Presented 22. f eb. 1 982 (86) International application no. - (86) International filing day - (85) Transfer day - (62) Master application no. -

(30) Prioritet 5* okt. 1975, 402927, US(30) Priority 5 * Oct. 1975, 402927, US

(71) Ansøger J.M. HUBER CORPORATION, Locust, US.(71) Applicant J.M. HUBER CORPORATION, Locust, US.

(72) Opfinder Satish Kumar Wason, US.(72) Inventor of Satish Kumar Wason, US.

(74) Fuldmægtig Firmaet Chas. Hude.(74) Associate Company Chas. Hude.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af et specielt amorft fældet silicium® dioksydpigment med meget høj struk= tur.(54) Process for producing a particularly high amorphous precipitated silicon® dioxide pigment with very high structure.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af et specielt amorft fældet siliciumdioxidpigment med meget høj struktur, en fugtighed af den våde kage, som overstiger 85%, 3 en olieabsorption på over 200 cm /100 g, et overfladeareal større end 250 m /g egnet til brug som fortykkelsesmiddel i tandplejemidler, ved hvilken der tilvejebringes et vandigt reaktionsmedium indehol-jQ dende 10-20 vægt% af et alkalimetalsilikat med et vægtforhold — SiC^/l^O, kaldet X, fra 2,4 til 3,3, hvor M er et alkalimetal, ^ hvorefter reaktionsmediet opvarmes til fra 71 til 77°C og tilsæt- :f tes et syrningsmiddel, og det udfældede pigment til sidst isoleres, __ tørres og findeles.The present invention relates to a process for producing a particularly high amorphous precipitated silica pigment, a wet cake moisture exceeding 85%, an oil absorption greater than 200 cm / 100 g, a surface area greater than 250 m / g suitable for use as a thickening agent in dentifrices, providing an aqueous reaction medium containing from 10 to 20% by weight of an alkali metal silicate having a weight ratio - SiC₂ / l₂O, called X, from 2.4 to 3.3, where M is an alkali metal, after which the reaction medium is heated to from 71 to 77 ° C and an acidifier is added and the precipitated pigment is finally isolated, dried and comminuted.

t a 2 144331t a 2 144331

Som bekendt kan industrielt tilgængelige siliciumdioksyder stort set opdeles i to grundlæggende kategorier. Disse kategorier er de, der fremstilles ved en væskefaseproces og de, der fremstilles ved en dampfaseproces.As is well known, commercially available silica can be broadly divided into two basic categories. These categories are those produced by a liquid phase process and those produced by a vapor phase process.

Væskefasesiliciumdioksyder indbefatter fældede siliciumdioksyder fremstillet ved at syrne et alkalimetalsilikat med en syre såsom svovlsyre. Andre væskefasesiliciumdioksyder er silikageler og kol-loide siliciumdioksydero Eksempler på den kendte teknik, der indebærer syrning af en silikatopløsning til fremstilling af fældede siliciumdioksyder, er beskrevet i de amerikanske patenter nr0 3.110.606 og 3.582.379.Liquid phase silicon dioxides include precipitated silica produced by acidifying an alkali metal silicate with an acid such as sulfuric acid. Other liquid phase silicas are silica gels and colloidal silica. Examples of the prior art involving acidification of a silicate solution to prepare precipitated silica are disclosed in U.S. Patents Nos. 0,110,606 and 3,582,379.

Fældede siliciumdioksyder har været anvendt til mange formål, men forskellige egenskaber hos dem (såsom lav slibeevne) gør dem uegnede til visse formål. F. eks. er det kendt, at sædvanlige syntetiske fældede siliciumdioksyder er uegnede som polerende og sliben= de midler i tandplejemidler. Se amerikansk patent nr. 3.250.680 og tysk patent nr. 974.958. Amerikansk patent nr. 3.558.230 beskriver specielt, at kendte amorfe siliciumdioksyder såsom fældede silicium= dioksyder, pyrogene siliciumdioksyder og aerogeler er uegnede til tandpiejemiddelbrug på grund af deres fra begyndelsen lille partikelstørrelse og på grund af den lethed, hvormed de nedbrydes til mindre partikelstørrelser.Precipitated silica has been used for many purposes, but various properties of them (such as low abrasion) make them unsuitable for certain purposes. For example, it is known that conventional synthetic precipitated silica is unsuitable as a polishing and abrasive agent in dentifrices. See U.S. Patent No. 3,250,680 and German Patent No. 974,958. Specifically, US Patent No. 3,558,230 discloses that known amorphous silica such as precipitated silica, pyrogenic silica and aerogels are unsuitable for toothpaste use due to their initially small particle size and the ease with which they decompose into smaller particles.

For yderligere at udvide anvendeligheden af fældede siliciumdioksyder har man i de senere år udviklet ny teknik til fremstilling af siliciumdioksydpigmenter med nye og særlige egenskaber f. eks. for at gøre dem særligt egnede til brug i tandplejemidler og som en erstatning for fosfatpolermidler.In order to further expand the usefulness of precipitated silica, new techniques have been developed in recent years for the production of silica pigments with new and special properties, for example, to make them particularly suitable for use in dentifrices and as a substitute for phosphate polishes.

I amerikansk patentansøgning nr. 285.966 er således beskrevet en fremgangsmåde til fremstilling af kiselsyreholdige pigmenter, der kan anvendes som slibemiddel eller polermiddel i tandpasta, ved hvilken et salt eller en elektrolyt: anvendes til at forpolymerisere alkalimetalsilikatet før dets syrning med en syre.Thus, U.S. Patent Application No. 285,966 discloses a process for preparing silicic acid pigments which can be used as abrasive or polishing agent in toothpaste, wherein a salt or electrolyte: is used to prepolymerize the alkali metal silicate before its acidification with an acid.

3 1-4433 13 1-4433 1

Amerikansk patent nr. 3.110.606 beskriver udfældning af et silici= umdioxydpigment af en silikatopløsning med fortyndet svovlsyre. Patentet beskriver kun syrning af calciumsilikat og andre silikater af gruppe II metaller, men ikke syrning af natriumsilikat eller andre alkalimetalsilikater.U.S. Patent No. 3,110,606 discloses the precipitation of a silica pigment of a dilute sulfuric acid silicate solution. The patent discloses only acidification of calcium silicate and other Group II metal silicates, but not acidification of sodium silicate or other alkali metal silicates.

Den foreliggende opfindelse angiver en yderligere forbedring i fremstillingen af fældede siliciumdioksydpigmenter, som indebærer syrning af et alkalimetalsilikat med en syre. Opfindelsen er baseret på den opdagelse, at siliciumdioksydpigmenter med forbedrede egenskaber kan fremstilles ved omhyggeligt at regulere hastigheden af syrningen. Nærmere betegnet har det vist sig, at siliciumdioksydpigmenter med meget høj struktur (som defineret i det følgende), høj olieabsorption og meget højt overfladeareal kan fremstilles ved at regulere syrningen og opretholde denne på en meget lav hastighed under syrens tilsætning til opløsningen af alkalimetalsilikatet. På denne måde bevirkes udfældningen under homogene omgivelser og således, at den endelige partikelstørrelse reguleres. Det fremkomne produkt har de ovenfor nævnte forbedrede egenskaber, som gør produktet særligt egnet til brug som fortykkelsesmiddel i tandpastaer, som matteringsmiddel i malinger og lakker og lignende.The present invention provides a further improvement in the preparation of precipitated silica pigments which involves acidification of an alkali metal silicate with an acid. The invention is based on the discovery that silicon dioxide pigments with improved properties can be produced by carefully controlling the rate of acidification. Specifically, it has been found that very high structure silica pigments (as defined below), high oil absorption and very high surface area can be produced by controlling the acidification and maintaining it at a very low rate during the acid addition to the solution of the alkali metal silicate. In this way, the precipitation is effected under homogeneous environments and so that the final particle size is controlled. The resultant product has the above-mentioned improved properties which make the product particularly suitable for use as a thickening agent in toothpastes, as a matting agent in paints and varnishes and the like.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at syrningsmidlet er en fortyndet vandig opløsning af fra 8 til 25 vægt% af en stærk mineralsyre som tilsættes med en hastighed fra 200 til 350 ml/minut, hvorved fås fra 1/x til 2/x mol hydrogenioner pr. minut, og at der yderligere tilsættes et addukt af fra 3 til 10 vægt% af et vandopløseligt aluminiumsalt til syrningsmidlet før dets indføring i reaktionsmediet.The process according to the invention is characterized in that the acidifying agent is a dilute aqueous solution of from 8 to 25% by weight of a strong mineral acid which is added at a rate of 200 to 350 ml / minute, thereby obtaining from 1 / x to 2 / x mol of hydrogen ions. per. and that an adduct of from 3 to 10% by weight of a water-soluble aluminum salt is added to the acidifying agent prior to its introduction into the reaction medium.

Fældede siliciumdioksyder har ikke været anvendt som fortykkelsesmidler eller geleringsmidler i tandpasta. Når fosfater anvendes som polerende eller slibende middel, har der i almindelighed været anvendt et fortykkelsesmiddel såsom tragant, jvf. U. S. patent nr. 2.588.992.Precipitated silica has not been used as a thickening agent or gelling agent in toothpaste. When phosphates are used as a polishing or abrasive agent, a thickening agent such as tragacanth has generally been used, cf. U.S. Patent No. 2,588,992.

4 144331 I de senere år har brugen af fældede siliciumdioksyder som polerende eller slibende midler skabt behovet for og den almindelige anvendelse af siliciumholdige materialer som fortykkelsesmidler. Specielle eksempler på siliciumholdige fortykkelsesmidler eller geleringsmidler er beskrevet i U.S. patent nr. 3.538.230. Fortykkelsesmidlerne beskrevet deri indbefatter "Cab-O-Sil" (pyrogent sili= ciumdioksyd) og "Syloid 244" (aerogel).4 144331 In recent years, the use of precipitated silica as polishing or abrasive agents has created the need for and the general use of silicon-containing materials as thickening agents. Specific examples of silicon-containing thickeners or gelling agents are described in U.S. Pat. Patent No. 3,538,230. The thickening agents described therein include "Cab-O-Sil" (pyrogenic silicon dioxide) and "Syloid 244" (aerogel).

Som nærmere beskrevet i det følgende har produkterne fremstillet ifølge opfindelsen reguleret brydningsindeks, en meget høj struktur og kan også anvendes som armeringsmidler, matteringsmidler i malinger og lakker og som strømningsregulerende midler og lignende.As further described below, the products made according to the invention have regulated refractive index, a very high structure and can also be used as reinforcing agents, paint and lacquer matting agents and as flow regulating agents and the like.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen forstås bedre efter følgende detaljerede beskrivelse, som beskriver særligt fordelagtige udførelsesformer for fremgangsmåden og sammensætningen.The process of the invention is better understood by the following detailed description which describes particularly advantageous embodiments of the method and composition.

Ved. den praktiske udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen bliver en opløsning af et alkalimetalsilikat først fyldt i en reaktionsbeholder (udstyret med egnede opvarmnings- og omrøringsorganer), hvorefter silikat opløsningen opvarmes til en temperatur i intervallet fra 71 til 77°C, fortrinsvis i intervallet fra 71 til 74°C. Silikatopløsningen kan naturligvis fremstilles i selve reaktionsbeholderen.By. in the practical embodiment of the process according to the invention, a solution of an alkali metal silicate is first charged into a reaction vessel (equipped with suitable heating and stirring means), after which the silicate solution is heated to a temperature in the range of 71 to 77 ° C, preferably in the range of 71 to 74 ° C. Of course, the silicate solution can be prepared in the reaction vessel itself.

Som anvendt i den foreliggende beskrivelse omfatter udtrykket "alka= limetalsilikat11 de almindelige former af alkalisilikater, f. eks. metasilikat, disilikater og lignende. Vandopløselige kaliumsilikater og natriumsilikater er særligt fordelagtige, og sidstnævnte foretrækkes.As used herein, the term "alkali metal silicate11 encompasses the common forms of alkali silicates, e.g., metasilicate, disilicates and the like. Water-soluble potassium silicates and sodium silicates are particularly advantageous and the latter preferred.

Efter at opløsningen er blevet opvarmet til ovennævnte temperatur, tilsættes syrningsmidlet eller syren med meget langsom hastighed i et interval fra 200 til 350 ml/minut. Ved sædvanlige fremgangsmåder der indebærer syrning af et silikat, har tilsætningshastighederne i almindelighed været meget høj og af størrelsesordenen 500 ml/minut.After the solution has been heated to the above temperature, the acidifier or acid is added at a very slow rate in a range of 200 to 350 ml / minute. In conventional methods involving acidification of a silicate, the addition rates have generally been very high and of the order of 500 ml / minute.

5 1443315 144331

Ifølge den foreliggende opfindelse må tilsætningshastigheden ikke overstige (på noget trin af syrningen) en hastighed på 350 ml/mi-nut.According to the present invention, the rate of addition must not exceed (at any stage of the acidification) a rate of 350 ml / min.

Syren er fortrinsvis en stærk mineralsyre såsom svovlsyre, salpetersyre og saltsyre. Andre syrer, derunder organiske syrer eller salte deraf (f. eks. eddikesyre, myresyre, kulsyre, ammoniumkarbonat o.s.v.) kan anvendes.The acid is preferably a strong mineral acid such as sulfuric acid, nitric acid and hydrochloric acid. Other acids, including organic acids or salts thereof (e.g. acetic acid, formic acid, carbonic acid, ammonium carbonate, etc.) may be used.

Som det vil ses af ovenstående, indbefatter udgangsmaterialerne alkalimetalsilikatet og syren. Betydningsfulde procesvariable indbefatter vægtforholdet Si02/Na20, reaktionstemperaturen og hastigheden af syretilsætningen til opløsningen af alkalisilikatet.As will be seen from the above, the starting materials include the alkali metal silicate and the acid. Significant process variables include the SiO2 / Na2O ratio, the reaction temperature and the rate of acid addition to the solution of the alkali silicate.

Det har også vist sig, at brydningsindekset af produktet (samt de andre førnævnte egenskaber) kan reguleres omhyggeligt og opretholdes, hvis et adduktmateriale såsom aluminiumsulfat forblandes med syren før dens indføring i silikatopløsningen. Før syrningen bliver alu= miniumsulfatet (fortrinsvis som en opløsning deraf) derfor forblandet med syren, således at dens koncentration er af størrelsesordenen 3 - 10% aluminiumsulfat beregnet på den samlede vægt af syren. Adduktmaterialet er et vandopløseligt aluminiumsalt såsom aluminiumsulfat, men andre salte såsom magniumsulfat kan anvendes. Som nævnt l'orblandes adduktet med syren, og blandingen af syre og metalsalt anvendes så til at syrne den vandige opløsning af alkalimetalsilikatet.It has also been found that the refractive index of the product (as well as the other aforementioned properties) can be carefully controlled and maintained if an adduct material such as aluminum sulfate is premixed with the acid prior to its introduction into the silicate solution. Therefore, prior to acidification, the aluminum sulfate (preferably as a solution thereof) is premixed with the acid such that its concentration is on the order of 3 - 10% aluminum sulfate based on the total weight of the acid. The adduct is a water-soluble aluminum salt such as aluminum sulfate, but other salts such as magnesium sulfate can be used. As mentioned, the adduct is mixed with the acid and the mixture of acid and metal salt is then used to acidify the aqueous solution of the alkali metal silicate.

Som ovenfor nævnt har produkterne fremstillet ifølge opfindelsen en meget høj struktur. Det kan således nævnes på dette sted, at udtrykket struktur anvendt i den foreliggende beskrivelse skal indbefatte og er defineret som evnen af et siliciumdioksydmateriale til at holde vand som en våd kage, d.v„se efter at bundfaldet er blevet filtre ret. Industrielt tilgængelige fældede siliciumdioksyder indeholder en høj procentmængde vand (d.v.s. af størrelsesordenen 75-85%) og omtales som siliciumdioksyder med høj struktur. Materialer, der holder vand i intervallet fra 65 til 75%, omtales i almindelighed som siliciumdioksyder af middelstruktur. Siliciumdioksyder, der 6 144331 har et fugtighedsindhold i den våde kage, som overstiger 85% og ligger op til 95% og mere, omtales som siliciumdioksyder med meget høj struktur.As mentioned above, the products made according to the invention have a very high structure. Thus, it may be mentioned at this location that the term structure used in the present specification should include and is defined as the ability of a silica material to hold water as a wet cake, i.e., check that the precipitate has been filtered properly. Commercially available precipitated silica contains a high percentage of water (i.e., on the order of 75-85%) and is referred to as high structure silica. Materials that hold water in the range of 65 to 75% are commonly referred to as medium structure silica. Silicon dioxides having a moisture content of the wet cake exceeding 85% and up to 95% and more are referred to as very high structure silica.

Den foreliggende opfindelse angår fremstilling af siliciumdioksyder til fortykkelsesmiddel med meget høj struktur fremstillet under omhyggeligt regulerede syrningsbetingelser.The present invention relates to the production of very high structure silicon dioxides made under carefully controlled acidification conditions.

Som førnævnt er det velkendt, at udfældede siliciumdioksyder fremstilles ved syrning af et vandigt alkalimetalsilikat med et egnet syrningsmiddel, indtil der fås en endelig pH-værdi fra ca« 5»6 til 6,Oo Siliciumdioksydbundfaldet filtreres så, vaskes fri for salte, tørres og formales til den ønskede finhedsgrad.As previously mentioned, it is well known that precipitated silica is prepared by acidifying an aqueous alkali metal silicate with a suitable acidifying agent until a final pH of about 5 to 6 is obtained. The silica precipitate is then filtered, washed free of salts, dried and dried. ground to the desired degree of fineness.

Opfindelsen angiver en forbedret fremgangsmåde til fremstilling af siliciumdioksyder som fortykkelsesmidler med meget høj struktur, en fremgangsmåde, der regulerer de relative størrelser og ensartetheden af primærpartiklerne og giver enestående silicium= dioksyder, der har forbedret funktionalitet i tandpastaer og inden for andre anvendelsesområder.The invention provides an improved process for producing silicon dioxide as very high structure thickeners, a process which regulates the relative sizes and uniformity of the primary particles and provides unique silicon dioxides which have improved functionality in toothpastes and in other applications.

Industrielt tilgængelige natriumsilikatopløsninger kan repræsenteres ved formlen Na2Q,xS02, hvor x er vægtforholdet Si02/Na20. Da molekylvægtene af Na^O og Si02 er i hovedsagen ens, er det almindelig praksis at anvende vægtforhold for natriumsilikater. Vandglas er det mest almindeligt anvendte silikat til fremstilling af kiselsyr epigmenter. Dette produkt har et vægtforhold på 3>22, hvilket vil sige, at det har 3,22 dele Si02 og 1 del alkali, d.v.s. Na20.Commercially available sodium silicate solutions may be represented by the formula Na2Q, xSO2, where x is the SiO2 / Na2O weight ratio. Since the molecular weights of Na 2 O and SiO 2 are substantially the same, it is common practice to use weight ratios for sodium silicates. Water glass is the most commonly used silicate for the production of silicic epigments. This product has a weight ratio of 3> 22, that is, it has 3.22 parts SiO 2 and 1 part alkali, i.e. Na20.

Ved den tidligere kendte teknik har det været almindeligt at syrne et natriumsilikat, hvori værdien af x var i intervallet fra ca. 3>0 til 3,4. Ved denne tidligere kendte teknik blev syren blot indført i natriumsilikatopløsningen, indtil den ønskede endelige pH-værdi var opnået, hvorefter produktet blev udvundet under anvendelse af sædvanlige metoder.In the prior art it has been common to acidify a sodium silicate in which the value of x was in the range of approx. 3> 0 to 3.4. By this prior art, the acid was simply introduced into the sodium silicate solution until the desired final pH was reached, after which the product was recovered using conventional methods.

Ved den foreliggende fremgangsmåde reguleres syrningen meget omhyggeligt, især ved begyndelsen af reaktionen og på det punkt, hvor udfældningen først sker, d.v.s. hvor værdien af x er ca. 4,2.In the present process, the acidification is very carefully controlled, especially at the beginning of the reaction and at the point where the precipitation first occurs, i.e. where the value of x is approx. 4.2.

7 U4331 x ændres under syrningen, idet natriumoxid forlader natriumsili-catet, således at forholdet mellem siliciumdioxid og natriumoxid vokser indtil et punkt på ca. 4,2.7 U4331 x changes during acidification as sodium oxide leaves the sodium silicate so that the ratio of silica to sodium oxide grows to a point of approx. 4.2.

Opfindelsen illustreres nærmere af følgende eksempler, der viser særligt fordelagtige udførelsesformer for fremgangsmåden. Eksemplerne tjener til at illustrere opfindelsen, men ikke til at begrænse denne.The invention is further illustrated by the following examples which show particularly advantageous embodiments of the method. The examples serve to illustrate the invention, but not to limit it.

Eksempel 1Example 1

Ved dette forsøg blev 38 liter natriumsilikatopløsning med et vægtforhold SiO^/Na^O på 2,6 sat til en omrørt reaktionsbeholder, og op-* løsningen blev opvarmet til 74°C. Koncentrational af silikatopløsningen var 13,3%. Svovlsyre med en koncentration på 11,4% og alumi= niumsulfatopløsning (0,17 kg/liter) blev forblandet i forholdet 100 til 7 efter rumfang. Dette blandede syrningsmiddel blev så sat meget langsomt til reaktoren med en hastighed af 300 ml/minut, indtil der fremkom en endelig pH-værdi på 5,9. Produktet i dette eksempel havde en meget høj struktur, et fugtighedsindhold af den våde kage på 88%, en olieabsorption på 240 cm^/100 g og et overfladeareal på 250 m2/g.In this experiment, 38 liters of sodium silicate solution having a SiO 2 / Na 2 O weight ratio of 2.6 was added to a stirred reaction vessel and the solution was heated to 74 ° C. Concentrational of the silicate solution was 13.3%. Sulfuric acid with a concentration of 11.4% and aluminum sulphate solution (0.17 kg / liter) was premixed in a ratio of 100 to 7 by volume. This mixed acidifying agent was then added very slowly to the reactor at a rate of 300 ml / minute until a final pH of 5.9 was obtained. The product in this example had a very high structure, a moisture content of the wet cake of 88%, an oil absorption of 240 cm 2/100 g and a surface area of 250 m 2 / g.

Eksempel 2Example 2

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, at hastigheden af tilsætningen af det forblandede syrningsmiddel var 250 ml/minut0 Produktet i dette eksempel havde en meget høj struktur, en fugtighed af den våde kage på 87%, en olieabsorption på 230 cm^/gThe procedure of Example 1 was repeated except that the rate of addition of the premixed acidifying agent was 250 ml / minute. The product of this example had a very high structure, a wet cake moisture of 87%, an oil absorption of 230 cm 2 / g

OISLAND

og et overfladeareal på 275 m /g.and a surface area of 275 m / g.

Eksempel 3Example 3

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, at has- 8 144331 tigheden af tilsætningen af syrningsmidlet var 275 ml/minut. Produktet i dette eksempel havde meget høj struktur, en fugtighed af den våde kage på 86%, en olieahsorption på 220 cm^/100 g og et overfladeareal på 265 m2/g.The procedure of Example 1 was repeated except that the rate of addition of the acidifying agent was 275 ml / minute. The product in this example had a very high structure, a wet cake moisture of 86%, an oil absorption of 220 cm 2/100 g, and a surface area of 265 m 2 / g.

Eksempel 4Example 4

Fremgangsmåden i eksempel 1 blev gentaget med undtagelse af, at . hastigheden af tilsætningen af syrningsmidlet blev holdt på 225 ml/ minut op til igangsætningen af udfældningen ved en x værdi på 4,2. Produktet i dette eksempel havde meget høj struktur, en fugtighed af den våde kage på 89%, en olieabsorption på 250 cm^/100 g og et p overfladeareal på 280 m /g.The procedure of Example 1 was repeated except that. the rate of addition of the acidifying agent was maintained at 225 ml / minute up to the initiation of the precipitate at a x value of 4.2. The product in this example had a very high structure, a wet cake moisture of 89%, an oil absorption of 250 cm 2/100 g and a p surface area of 280 m / g.

Eksempel 5Example 5

Som kontroleksempel blev 38 liter af en natriumsilikatopløsning med et vægtforhold Si0£/Na20 på 2,6 sat til en omrørt reaktionsbeholder, og opløsningen blev opvarmet til 74°C. Koncentrationen af silikat= opløsningen var 13,3%. Svovlsyre med en koncentration på 11,4% blev sat til reaktoren med en hastighed af 500 ml/minut, indtil der blev nået en endelig pH-værdi på 5,9. Produktet i dette kontroleksempel havde kun høj struktur og en fugtighed af den våde kage på 84%, enAs a control example, 38 liters of a sodium silicate solution having a SiO 2 / Na 2 O ratio of 2.6 was added to a stirred reaction vessel and the solution was heated to 74 ° C. The concentration of the silicate = solution was 13.3%. Sulfuric acid with a concentration of 11.4% was added to the reactor at a rate of 500 ml / minute until a final pH of 5.9 was reached. The product in this control example had only high structure and a wet cake moisture of 84%, one

~Z O~ Z O

olieabsorption på 180 cnr/100 g og et overfladeareal på 150 myg.oil absorption of 180 cnr / 100 g and a surface area of 150 mosquitoes.

Som ovenstående eksempler illustrerer, muliggøres fremstilling af siliciumdioksydpigmenter med meget høj struktur ved omhyggeligt reguleret syrning til ca. det punkt, hvor der sker begyndende udfældning ved en x værdi på 4,2, hvor det drejer sig om natriumsilikat med et vægtforhold (x værdi) Si02/Na20 på 2,6 og en koncentration på 13,3%. Ved at regulere syrningen til og omkring en x værdi på 4,2, så længe som det er praktisk muligt, er det muligt at regulere de endelige siliciumdioksydpartikler og udfælde dem under homogene omgivelser med reguleret micelledannelse under udfældningsprocessen. Denne regulerede proces giver så et siliciumdioksyd med forbedrede egenskaber og funktionalitet sammenlignet med siliciumdioksyd fremstillet ved de kendte fremgangsmåder.As the above examples illustrate, the production of very high structure silica pigments is possible by carefully controlled acidification to approx. the point at which initial precipitation occurs at an x value of 4.2, in the case of sodium silicate having a weight ratio (x value) SiO 2 / Na 2 O of 2.6 and a concentration of 13.3%. By regulating the acidification to and around an x value of 4.2, as long as practicable, it is possible to regulate the final silica particles and precipitate them under homogeneous environments with controlled micelle formation during the precipitation process. This controlled process then provides a silica with improved properties and functionality compared to silica produced by the known methods.

9 144331 Når de resultater, der er illustreret med ovenstående eksempler, sammenholdes med beslægtede konstateringer, er det muligt at bemærke, at molforholdet og vægtforholdet SiC^/l^O, hvor M er et alkalimetal såsom natrium, kalium og lignende, er omvendt proportionalt med antallet af mol hydrogenioner, der leveres af syrningsmidlet pr. tidsenhed, for at give den regulerede micelledanneIse under udfældningen af siliciumdioksyd ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.When the results illustrated by the above examples are compared with related findings, it is possible to note that the molar ratio and the weight ratio of SiC₂ / l₂O where M is an alkali metal such as sodium, potassium and the like are inversely proportional with the number of moles of hydrogen ions supplied by the acidifying agent per time unit, to provide the controlled micelle formation during the precipitation of silica by the process of the invention.

For de ovenstående eksempler, hvor der anvendes et natriumsilikat med et vægtforhold (x værdi) SiC>2/Na20 på 2,6, er den foretrukne syrningshastighed fra 200 til 350 ml/minut eller fra ca. 0,4 mol til 0,8 mol hydrogenioner pr. minut.For the above examples, where a sodium silicate having a weight ratio (x value) of SiC> 2 / Na 2 O of 2.6 is used, the preferred acidification rate is from 200 to 350 ml / minute or from approx. 0.4 mole to 0.8 mole of hydrogen ions per minute.

I almindelighed er den ønskede hastighed af syrningen af et alkali= metalsilikat med et molforhold (eller vægtforhold) x = SiOg/l^O, hvor M er et alkalimetal, fra [H+]/x til 2[H+]/x, hvor [H+] er molkoncentrationen af hydrogenioner, der skal tilsættes pr, minut.In general, the desired rate of acidification of an alkali = metal silicate having a molar ratio (or weight ratio) x = SiOg / l 2 O, where M is an alkali metal, from [H +] / x to 2 [H +] / x, where [ H +] is the molar concentration of hydrogen ions to be added per minute.

Siliciumdicksyderne ifølge opfindelsen blev fremstillet i 2 partier på 675 kg for at bekræfte dataene og effektiviteten af produktet fra eksempel 1 til 4. Disse forsøg resulterede i materialer med følgende egenskaber: "2The silicon dicksides of the invention were prepared in 2 portions of 675 kg to confirm the data and efficiency of the product of Examples 1 to 4. These experiments resulted in materials having the following properties: "2

Forsøg og produkt A: Olieabsorption 237 cnr/100 gExperiment and product A: Oil absorption 237 cnr / 100 g

OISLAND

Overfladeareal 308 m /gSurface area 308 m / g

Forsøg og produkt B: Olieabsorption 222 cm^/100 gExperiment and product B: Oil absorption 222 cm 2/100 g

Overfladeareal 259 m^/g.Surface area 259 m 2 / g.

Overfladearealet af produkt A var højere end af produkt B, fordi det blev gjort færdigt ved en lavere endelig pH-værdi end produktet B.The surface area of product A was higher than that of product B because it was finished at a lower final pH than product B.

Fortykningseffekten af produkterne A og B blev sammenlignet i typiske fugtbindende systemer anvendt i tandplejemidler.The thickening effect of products A and B was compared in typical moisture binding systems used in dentifrices.

Der blev anvendt to fugtbindende systemer. Det ene betegnet "C*'omfattede en 70% sorbitopløsning forhandlet som*,S0RB0"af Atlas Chemical, Inc., Wilmington, Delaware, og en anden betegnet "D" omfattende en 10 144331 blanding af 45 dele af en 70% sorbitopløsning og 15 dele af en 95% glycerinopløsning.Two moisture-binding systems were used. One designated "C *" comprised a 70% sorbit solution marketed as *, SORB0 "by Atlas Chemical, Inc., Wilmington, Delaware, and another designated" D "comprising a 45 part mixture of a 70% sorbit solution and 15 parts of a 95% glycerine solution.

Produkterne A og B blev dispergeret ved omrøring i en kendt vægtmængde af hvert af de fugtbindende midler C og D, indtil der fremkom et fritstrømmende pulver. Siliciumdioksyd fra eksempel 5 blev også dispergeret i de fugtbindende midler C og D til sammenligning.Products A and B were dispersed by stirring in a known amount of weight of each of the moisture-binding agents C and D until a free-flowing powder was obtained. The silica of Example 5 was also dispersed in the moisture binding agents C and D for comparison.

Kontrolsiliciumdioksydet beholdt maksimalt 280% af C og 270% af D. Produktet A beholdt maksimalt 300% C og 296% D. Produktet B beholdt maksimalt 294% C og 296% D.The control silicon dioxide retained a maximum of 280% of C and 270% of D. Product A retained a maximum of 300% C and 296% D. Product B retained a maximum of 294% C and 296% D.

Som det vil ses, har siliciutrdidksyderne fremstillet ifølge opfindelsen bedre fortykkelsesevne og optørringsevne for typiske fugtbindende midler end tidligere kendt siliciumdioksyd.As will be seen, the silica nitrides produced in accordance with the invention have better thickening and drying properties for typical moisture-binding agents than previously known silica.

Siliciumdioksyderne fremstillet ifølge opfindelsen med meget høj struktur kan således anvendes som geleringsmidler og fortykkelsesmidler i mange forskellige tandpastaer og tandplejemidler.Thus, the silicon dioxides prepared according to the invention with very high structure can be used as gelling agents and thickening agents in many different toothpastes and dentifrices.

Siliciumdioksyder fremstillet ifølge opfindelsen kan også anvendes son, anæringsmidler, matteringsmidler i malinger og lakker og som en bærer, et strømningsregulerende middel og som flydende tørringsmiddel og lignende .Silicon dioxides made in accordance with the invention can also be used as agents, nutrients, matting agents in paints and varnishes and as a carrier, a flow regulating agent and as a liquid desiccant and the like.

Til matteringsformål blev 10 g siliciumdioksyd (som var luftformalet) ifølge opfindelsen blandet med 350 g nitrocelluloselak (svarende til den militære specifikation MIL-L-10287A - tilføjelse 2, type II, udstedt august 27, 1959) og blandet i 3 minutter under anvendelse af en Hamilton-Beach #30 blandemaskine med lav hastighed. Lakken indeholdende dispergeret siliciumdioksyd blev undersøgt for Hegman formalings-finhed (5,50) (ASIM prøve D 1316 del 27 (1975)) og renlighed af formaling.For matting purposes, 10 g of silica (which was air-milled) according to the invention were mixed with 350 g of nitrocellulose varnish (corresponding to military specification MIL-L-10287A - Addition 2, Type II, issued August 27, 1959) and mixed for 3 minutes using a Hamilton-Beach # 30 low speed mixer. The lacquer containing dispersed silica was examined for Hegman grinding fineness (5.50) (ASIM sample D 1316 part 27 (1975)) and cleanliness of grinding.

Lakken indeholdende dispergeret siliciumdioksyd blev blandet med yderligere lak til fremstilling af stamopløsninger indeholdende henholdsvis 10%, 3,5% og 1,75 vægt% faste bærestoffer. Et opstrøg af forskellige stamopløsninger (indeholdende 10%, 3,5% og 1,75% sili= ciumdioksyd i lakken) blev foretaget på karraraglas under anvendelse XI 144331 af en #= 34 trådomviklet påføringsstang. Karraraglasopstrøg fik lov at tørre i 45 minutter under støvfrie betingelser. Under anvendelse af ovenstående fremgangsmåde blev der også foretaget opstrøg med stamopløsninger indeholdende siliciumdioksyd fremstillet ved kendte fremgangsmåder.The lacquer containing dispersed silica was mixed with additional lacquer to prepare stock solutions containing 10%, 3.5% and 1.75% solids, respectively. A coating of various stock solutions (containing 10%, 3.5% and 1.75% silica in the lacquer) was made on Carrara glass using X = 144331 of a # = 34 wirewound applicator bar. Carrara glass coatings were allowed to dry for 45 minutes under dust-free conditions. Using the above method, coatings were also made with stock solutions containing silica prepared by known methods.

Under anvendelse af Gardner multi-angle glansmåler blev glansen og blankhedsværdierne af de forskellige opstrøg målt ved henholdsvis 60° og 85°. Disse værdier blev sammenlignet med målte værdier fremkommet, når tidligere kendt siliciumdioksyd var dispergeret i lakken.Using the Gardner multi-angle gloss gauge, the gloss and gloss values of the different areas were measured at 60 ° and 85 °, respectively. These values were compared with measured values obtained when previously known silica was dispersed in the lacquer.

Siliciumdioksyder fremstillet ifølge opfindelsen resulterer i renere Hegman formalinger og udviser bedre klarhed, når de er dispergeret i lakken. Den bedre klarhed tilskrives den omstændighed, at siliciumdioksyderne ifølge opfindelsen har ensartet partikelstørrelse og gunstig struktur.Silicon dioxides made according to the invention result in cleaner Hegman mills and exhibit better clarity when dispersed in the varnish. The better clarity is attributed to the fact that the silicon dioxides of the invention have uniform particle size and favorable structure.

De nedenfor anførte matteringsdata antyder, at de hidtil ukendte siliciumdioksyder ifølge opfindelsen udviser lavere glans og blank-hedsværdier end kontrollen. Lavere glans og blankhedsværdier foretrækkes og er fordelagtige til mattering af maling.The matting data given below suggests that the novel silica according to the invention exhibits lower gloss and gloss values than the control. Lower gloss and gloss values are preferred and are advantageous for matting paint.

Matteringsdata _60° glans 85° blankhed 1096 3,5% 1,75% 10% 3,5% 1,75%Matter data _60 ° gloss 85 ° gloss 1096 3.5% 1.75% 10% 3.5% 1.75%

Siliciumdioksyd ifølge eks.l 8 29 44 28 61 74Silica according to Example 8 29 44 28 61 74

Siliciumdioksyd ifølge eks.5 10 38 54 37 72 82 (kontrol)Silica according to ex.5 10 38 54 37 72 82 (control)

DK512174A 1973-10-03 1974-09-27 PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SPECIFIC AMORFT COUNTED SILICON Dioxide PIGMENT WITH VERY HIGH STRUCTURE DK144331C (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US40292773A 1973-10-03 1973-10-03
US40292773 1973-10-03

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK512174A DK512174A (en) 1975-06-09
DK144331B true DK144331B (en) 1982-02-22
DK144331C DK144331C (en) 1982-07-19

Family

ID=23593839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK512174A DK144331C (en) 1973-10-03 1974-09-27 PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SPECIFIC AMORFT COUNTED SILICON Dioxide PIGMENT WITH VERY HIGH STRUCTURE

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS604129B2 (en)
BR (1) BR7408074D0 (en)
CA (1) CA1062439A (en)
DK (1) DK144331C (en)
FI (1) FI62129C (en)
GB (1) GB1478387A (en)
ZA (1) ZA745778B (en)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2159580A5 (en) * 1971-11-04 1973-06-22 Sifrance

Also Published As

Publication number Publication date
AU7334874A (en) 1976-03-18
ZA745778B (en) 1975-10-29
FI62129B (en) 1982-07-30
BR7408074D0 (en) 1975-07-22
FI62129C (en) 1982-11-10
JPS604129B2 (en) 1985-02-01
DK512174A (en) 1975-06-09
DK144331C (en) 1982-07-19
FI275674A (en) 1975-04-04
CA1062439A (en) 1979-09-18
GB1478387A (en) 1977-06-29
JPS5064197A (en) 1975-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3967563A (en) Process for producing precipitated thickener silica
FI61909C (en) FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV FOER ANVAENDNING I TANDRENGOERINGSMEDEL AVSEDDA AMORFA UTFAELLDA KISELSYRAPIGMENT
US4076549A (en) Amorphous precipitated siliceous pigments for cosmetic or dentifrice use and methods for their preparation
US3977893A (en) Amorphous precipitated siliceous pigments and improved process for producing such pigments
NO154398B (en) Abrasive for use in dental floss added to fluoride.
US2285477A (en) Method of producing sols
DK145022B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AMORPHE PREPARED SILICONE ACID PIGMENTS
US4155769A (en) Non-settling coating composition and flatting pigment
SE466535B (en) APPLICATION OF ZEOLITE A, AS ION EXCHANGERS FOR WATER DISPOSAL IN WASHING MACHINES
US3846537A (en) Process of preparing silica xerogels
WO1986005476A1 (en) Stabilized silica gel and process for making same
US4156717A (en) Process for producing precipitated thickener silica
DK144732B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF AMORPHE PREPARED SILICONE ACID PIGMENTS
US3993497A (en) Coating compositions containing precipitated silica
DK144331B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF A SPECIFIC AMORFT COUNTED SILICON Dioxide PIGMENT WITH VERY HIGH STRUCTURE
US2914503A (en) Vulcanized rubber-silica compositions
RU2674801C1 (en) Method of producing aluminosilicate glue binder
US2920974A (en) Method of preparing a finely-divided alumina-silica pigment
US3052563A (en) Calcium silicate product and method of preparing the same
US3083113A (en) Zinc oxide pigments and their production
NO143163B (en) PROCEDURE FOR THE MANUFACTURE OF AMORPHE, DEPOSITED SILICONE ACID PIGMENTS
JPS6345114A (en) Production of silica sol
US3711419A (en) Process for preparing silica aquasols
JPH0457604B2 (en)
JPS6163520A (en) Production of hydrated silicic acid having electrical conductivity

Legal Events

Date Code Title Description
PBP Patent lapsed