FI64791B

FI64791B - Foerfarande foer framstaellning av finfoerdelad amorf kiseldioxid

Info

Publication number: FI64791B
Application number: FI751351A
Authority: FI
Inventors: Satish Kumar Wason; Robert Kenneth Mays
Original assignee: Huber Corp J M
Priority date: 1974-05-22
Filing date: 1975-05-07
Publication date: 1983-09-30
Also published as: NO146593C; JPS6154728B2; NO751687L; DK146884B; ES437829A1; JPS6131313A; NL7505952A; US4067746A; CH605408A5; SE7505742L; SE409985B; ZA752835B; AU497891B2; NO146593B; GB1501905A; DE2522486A1; FR2272033B1; BE829326A; FI64791C; FI751351A

Description

-.«rfc-rl rm kuulutusjulkaisu , . n .

™ (11) UTLÄCGNINGSSICIUFT 64 7 91 (45) ^ (51) Kv.ik.3/tat.cL3 c 01 B 33/193, C 09 C 1/30 SUOMI_FINLAND {21) P»w«ttll«k*mu· —PaMntamBIcnliig 751351 (22) H>k«mJsp4ivf—AncMcnlnpdag 07.05.75 * ' (23) AlkupVvft—GlMghrtftJtg 07.05.75 (41) Tulluc (ulktMfcsl — Bllvlt offantlig 23.11.75 fMMttl· j« rrictowritalUtu.

Patent- och registantyrelaan Aratkan uttofd och utl.*krtfc*n pubtiurad 30.09.83 (32)(33)(31) Pyydetty «tuolkeu»—e«ftrd pclortt«t 22.05. jk USA(US) U725Ö0 (71) J.M. Huber Corporation, Locust, New Jersey, USA(US) (72) Satish Kumar Wason, Churchville, Maryland, Robert Kenneth Mays,

Havre de Grace, Maryland, USA(US) (7*0 Berggren Oy Ab (5**) Menetelmä hienojakoisen amorfisen piidioksidin valmistamiseksi -Förfarande för framställning av finfördelad amorf kiseldioxid

Esillä oleva keksintö koskee uusia synteettisiä, saostettuja piidioksideja ja menetelmää sellaisten synteettisten saostettujen piidioksidien valmistamiseksi, joilla on uusi ja ainutlaatuinen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmä. Tarkemmin sanoen keksintö koskee amorfisten, saostettujen, "matalarakenteisten" piidioksidien valmistusta, jotka on valmistettu saattamalla vesipitoinen alkalimetalliliuos reagoimaan happaman aineen kanssa. Nämä uudet keksinnön mukaisen menetelmän avulla valmistetut tuotteet ovat ma-talarakenteisia piidioksideja, joilla on määrättyjä ainutlaatuisia ominaisuuksia, erikoisesti mitä tulee rakenneindeksiin, öljyn absorptioon, huokostilavuuteen ja muihin fysikaalisiin ominaisuuksiin. Nämä uudet matalarakenteiset piidioksidit ovat käyttökelpoisia hankaus- ja kiillotusaineina hammastahnoissa, koska niiden puhdistus-ja kiiltovaikutus on ylivoimainen verrattuna tavanomaisiin hammastahnoissa käytettäviin hankaaviin fosfaatteihin ja muihin tunnettuihin piioksidigeeleihin, aluminidioksideihin jne.

Kuten tältä alalta on hyvin tunnettua voidaan hienojakoista pii-happoa tai piidioksidipigmenttejä valmistaa hapottamalla vesipitoi- 64791 nen silikaattiliuos hapolla, kuten rikkihapolla. Tällaisia tuotteita pidetään kaupan, ja yleisesti sanoen niillä on seuraavat ominaisuudet: "korkea rakenne", suuri kostean tuotteen kosteuspitoisuus, suuri öljyn absorptiokyky, alhainen hankauskyky, suuri pinta-ala ja pieni kiintotiheys. Johtuen sellaisista ominaisuuksista kuin suuresta öljyn absorptiokyvystä, on näitä pigmenttejä käytetty laajasti ja menestyksellisesti vahvistavina pigmentteinä kumissa. Suuri kostean tuotteen kosteuspitoisuus on kuitenkin haitallinen, koska kui-vumis- ja suodatusnopeudet lisääntyvät. Lisäksi tekevät edellä mainittujen tunnettujen ja kaupan olevien piidioksidien ominaisuudet ne sopimattomiksi useisiin käyttötarkoituksiin. Vaikkakin nämä tunnetut piidioksidit ovat sopivia kumin vahvistustäyteaineina, ei niitä voida käyttää esim. hammastahnojen ja hammasjauheiden puhdistus- ja kiillotusaineina. Katso esim. saksalaista patenttijulkaisua 974 958, ranskalaista patenttijulkaisua 1 130 627, brittiläistä patenttijulkaisua 995 351, sveitsiläistä patenttijulkaisua 280 671 ja US-patent-tijulkaisua 3 250 680.

Kuten edellä lyhyesti on todettu, on olemassa joukko sellaisia menetelmiä piidioksidipigmenttien valmistamiseksi, jotka käsittävät hapotuksen silikaatin vesiliuoksessa. Niinpä US-patenttijulkaisussa 2 940 830 on kuvattu menetelmä hienojakoisten piidioksidien valmistamiseksi, jotka ovat sopivia kumiseosten vahvistusaineita. Siinä kuvataan tarkemmin sanoen menetelmää piidioksidimateriaalin valmistamiseksi, jolle on luonteenomaista se, että osasten suuruuden ääri-arvo on keskimäärin 0,015-0,04 mikronia ja pinta-ala 25-200 m grammaa kohden lisäämällä säädetyllä nopeudella happoa alkalimetallisi-likaattiin, jolloin saatu liete pidetään jatkuvasti pH-arvossa yli 7 tarkoituksella aikaansaada lopputuotteen edellä mainitut ominaisuudet. Tämä patenttijulkaisu on erikoisesti suunnattu sellaisen tuotteen valmistukseen, joka on sopiva vahvistusaine kumiseoksissa.

US-patenttijulkaisussa 3 235 331 on kuvattu menetelmä saostetun piidioksidin valmistamiseksi, jonka on myös esitetty olevan käyttökelpoisen kumia vahvistavana aineena. Tarkemmin sanoen on tässä patenttijulkaisussa esitetty menetelmä, jonka mukaisesti alkalime-tallisilikaatin vesiliuos ja happo lisätään samanaikaisesti reaktio-astiaan. Tässä patenttijulkaisussa on tähdennetty sitä, että tämä samanaikainen lisäys jatkuu siksi, kunnes tuotteen viskositeetti nousee maksimiarvoon ja alenee sitten huomattavasti alhaisempaan arvoon. Hapottavan aineen määrä ja alkalimetallisilikaatti on 3 64791 suhteutettu toisiinsa nähden siten, että saadun lietteen pH pysyy oleellisesti vakiona reaktion pääasiallisen osan ajan ja tällöin alueella noin 10-12. Tämä menetelmä toteutetaan pääasiallisesti lämpötilassa 80-90°C ja lopputuote muodostaa kuivaamisen jälkeen sellaisen piidioksidin, jonka pinta-ala voi olla 260 m^ grammaa kohden. Patenttijulkaisussa esitetään, että tuote on tyydyttävä kumia vahvistavana aineena.

US-patenttijulkaisussa 3 4^5 189 on kuvattu menetelmä hienojakoisen piihapon valmistamiseksi lisäämällä samanaikaisesti alkalisilikaatin ja voimakkaan mineraalihapon liuoksia veteen lämpötilassa välillä 70 ja 90°C samalla kun reaktioliuoksen pH-arvo pidetään välillä 7 ja 9. Edellä mainitun US-patenttijulkaisun selityksessä esitetään, että sen mukaisella menetelmällä saatu tuote on hienojakoinen, ei-geeli-mäinen piihappo, joka on käyttökelpoinen täyteaineena luonnon- ja synteettisissä kumeissa sekä muissa elastomeereissa. Tässä patentissa on myös esitetty, että jotta piidioksidi olisi käyttökelpoinen täyteaine luonnosta saatuja synteettisiä kumeja sekä muita elastomeerejä varten3 on sen pinta-alalla ja öljyn absorptiokyvyllä erittäin suuri merkitys. Tässä patentissa esitetään edelleen, että laajat kokeet ovat osoittaneet, että mikäli hienojakoisella piihapolla halutaan olevan hyvät kumia vahvistavat ominaisuudet, tulee sen pinta-alan olla 100-250 m^/g ja öljyn absorptiokyvyn suuremman kuin 2 ml/g tai 200 ml/100 g. Katso sarake 2, rivit 18-22.

US-patenttijulkaisussa 3 730 7.49 on kuvattu menetelmä piidioksidin valmistamiseksi käyttöä varten vahvistavissa seoksissa. Tässä patenttijulkaisussa esitetään, että vesipitoisen alkalimetallisilikaatin hapottamisen tai neutraloimisen aikana tapahtuvaa viskositeetin kasvua pienennetään huomattavasti lisäämällä säädetty määrä alkalime-tallisilikaattia. Tämän patenttijulkaisun esimerkeissä I, II ja III on myös huomautettu, että piidioksidisuodatuskakkujen kiinteäainepi-toisuudet ovat vastaavasti 18,5; 2^,9 ja 25,1 %· Tämä tarkoittaa sitä, että esimerkeissä I, II ja III esitettyjen märkien piidioksidikakku-jen kosteusprosentti on sata miinus tällaisen suodatuskakun kiinteä-aineprosentti. Toisin sanoen esimerkeissä I, II ja III mainittujen kosteiden piidioksidien kosteusprosentti on vastaavasti 81,5; 75,1 ja 7^,9- Esimerkkien II ja III mukaisesti valmistettujen piidioksidien pinta-ala, keskimääräinen suurin osaskoko ja kumille antamat arvot on esitetty taulukossa 3, jossa myös esitetään, että sellaisilla kumiseoksilla, jotka sisältävät esimerkkien TI ja ΙΓ1 mukaisia 64791 ί» piidioksideja, on edulliset ominaisuudet. Edelleen tässä patenttijulkaisussa on esitetty, että näiden piidioksidien kumille antamat ominaisuudet riippuvat piidioksidipigmentin kosteuspitoisuudesta. Sellainen piidioksidi, jonka kostealla massalla tai kakulla on suuri kosteuspitoisuus ja sopiva osasten koko ja pinta-ala, antaa kumille paremmat ominaisuudet kuin alhaisemman kosteuspitoisuuden omaava vastaava materiaali. Täten on tässä patenttijulkaisussa esitetyillä piidioksideilla korkea rakenneindeksi, ja tämän johdosta nämä piidioksidit ovat käyttökelpoisia kumia vahvistavia täyteaineita.

Edellä esitetystä ilmenee, että piidioksidin rakenneindeksi vaikuttaa kumin ominaisuuksiin, jolloin piidioksidilla, jolla on korkeampi rakenneindeksi, on paremmat ominaisuudet kumin lisäaineena kuin alhaisemman rakenneindeksin omaavilla piidioksideilla. Tämän johdosta käsitellään jäljempänä erilaisia synteettisiä piidioksideja samoin kuin niiden rakennetta ja rakenneindeksiä.

On huomattava, kuten tältä alalta on tunnettua, että kaupan olevat synteettiset piidioksidit on valmistettu joko käyttäen nestefaasia tai höyrymenetelmää. Sellaisia piidioksideja, jotka on saatu höyry-menetelmän avulla, kutsutaan "höyrytetyiksi" tai pyrogeenisiksi piidioksideiksi. Tuotteita, jotka on saatu nestemenetelmällä, nimitetään piidioksidigeeleiksi tai saostetuiksi piidioksideiksi. Täten markkinoilla on kolmea eri synteettisten piidioksidien lajia: 1. Pyrogeeniset piidioksidit

Pyrogeenisia tai höyrytettyjä piidioksideja valmistetaan saattamalla piitetrakloridihöyry reagoimaan hapen ja vetykaasun kanssa korkeissa lämpötiloissa. Näillä tuotteilla on suuri ulkoinen pinta-ala ja ne eroavat muista piidioksideista (geeleistä saostetuista piidioksideista), jotka on valmistettu nestefaasimenetelmällä. Cabot ja DeGussa ovat kaksi pyrogeenisten piidioksidien tuottajaa.

2. Piidioksidigeelit

Piidioksidigeelejä on kahta lajia, hydrogeelejä ja aerogeelejä. Hydrogeelejä valmistetaan saattamalla liukoinen silikaatti, kuten natriumsilikaatti, reagoimaan voimakkaan rikkihapon kanssa. Geeli pestään suolavapaaksi, kuivataan, hajotetaan höyryn avulla ja lajitellaan sitten. Aerogeelit valmistetaan raaoista hydrogeeleistä korvaamalla niiden vesipitoisuus alkoholilla. Alkoholi otetaan sitten talteen kuumentamalla geeliä autoklaavissa.

5 64791

Aerogeelit ovat kevyempiä ja ilmavampia kuin hydrogeelit, koska geelirakenteen kokoonkutistuminen vältetään kuivauskäsittelyn aikana.

p

Geeleillä on erittäin suuri pinta-ala, yleensä alueella 300-1000 m /g, ja suuri huokoisuus. Piidioksidigeelejä valmistaa esim. W.R. Grace and Company tavaramerkillä "Syloid", Monsanto tavaramerkillä "Santo-cel" ja Glidden tavaramerkillä "Silcron".

3. Saostetut piidioksidit

Saostettuja piidioksideja valmistetaan destabiloimalla ja saostamalla piidioksideja liukoisesta silikaatista lisäämällä mineraalihappoa ja/tai happamia kaasuja. Reagoivat aineet käsittävät täten alkalime-tallisilikaatin ja mineraalihapon, kuten rikkihapon, tai hapotusai-neen, kuten CC^in ·

Lisättäessä hapotusaine alkalimetallisilikaattiin määrätyssä kohdassa käsittelyn aikana alkaa piidioksidi saostua. Hapotusaineen lisäämistä jatketaan siksi, kunnes alkalimetallisilikaatin M20-arvo (M on alka-limetalli) lopullisessa piidioksidissa on pienempi kuin noin 1 paino-?. Täten voidaan yleisesti sanoa, että hapotusaine lisätään alkalimetallisilikaattiin sen alkalisen osan neutraloimiseksi, joka on sitoutunut silikaattianioniin. Reaktioliete suodatetaan ja pestään vapaaksi reaktiotuotteesta, joka on hapotusaineen alkalimetallisuola. Suoda-tuskakku kuivataan ja jauhetaan halutun hienousasteen omaavan piidioksidin saamiseksi.

Ennen kuivausvaihetta sisältää piidioksidisuodatuskakku yllättävän suuren vesimäärän. Esimerkiksi sellainen piidioksidisuodatuskakku, joka on käyttökelpoinen täyteaineena kumin ja elastomeerin vahvistamiseksi, sisältää yleensä 80-85 ? vettä.

Katso esim. US-patenttijulkaisun 3 730 7^9 esimerkkiä n:o I, jossa kostean kakun kosteus-? on 81,5. Suodatuskakussa olevaa veden prosenttimäärää nimitetään "märän kakun kosteuspitoisuudeksi" ja se lyhennetään yleensä merkinnällä "?WCM". Sata miinus WCM-? antaa suo-datuskakun kiinteäainepitoisuuden, so. sen piidioksidimäärän, joka voidaan ottaa talteen kiinteässä muodossa suodatuskakun kuivaamisen jälkeen. Suodatuskakun kiinteiden aineiden prosenttimäärää nimitetään suodatuskakun kiinteäaine-?:ksi ja sen yleinen lyhennys on "PCS-?". Täten WCM-?:n ja FCS-?:n suhteet saadaan seuraavista yhtälöistä :

? WCM = 100.- ? PCS ? PCS = 100 - ? WCM

6 64791

Kun tunnetaan arvo WCM-%, voidaan FCS-% laskea ja päinvastoin.

Täten piidioksidisuodatuskakulla, jonka WCM-$ on 85* on FCS-% 100 miinus 85 eli 15. Tämä tarkoittaa sitä, että 15 kg piidioksidia voidaan ottaa talteen tällaisesta suodatuskakusta haihduttamalla ja kuivaamalla 85 kg vettä 100 kg:sta suodatuskakkua. Suodatuskakun kokonaispaino muodostuu vedestä ja kiinteästä piidioksidista. Esimerkissä, jossa WCM-% on 85, voidaan ottaa talteen ainoastaan 15 kg kiinteätä piidioksidia, kuten seuraavasta ilmenee: 100 kg suodatuskakkua = 85 kg vettä + 15 kg kuivaa piidioksidia

= 85 % WCM + 15 % FCS

Täten 85 kg vettä on liittynyt 15 kg:an kanssa kiinteätä piidioksi-. . 85 dia eli x 100 = 5β7 kg vettä 100 kg kohden kiinteätä piidioksidia.

Suodatuskakussa olevaan piidioksidiin liittynyt vesi on rakenteellista vettä. Tämä vesi täyttää piidioksidiosasten väliset tilat ja myös piidioksidiosasen sisäiset tilat. Tässä yhteydessä termi "rakenne" tarkoittaa piidioksidin kykyä pidättää vettä sen märässä suodatuskakussa. Kun piidioksidit, kuten edellä mainitut tunnetut tuotteet, sisältävät suuren prosenttimäärän vettä, so. noin 70-85 %, nimitetään niitä "korkearakenteisiksi piidioksideiksi". Sellaisia tuotteita, jotka pidättävät vähemmän kuin 70 % tai noin 50-70 % vettä, nimitetään "matalarakenteisiksi piidioksideiksi". Tämä rakenteellinen koko-naisvesipitoisuus on erittäin tärkeä piidioksidin ominaisuus ja siitä riippuvat suoraan piidioksidin funktionaaliset ominaisuudet ja sen käyttötarkoitus. Sitä rakenteellisen veden kokonaismäärää, joka on 100 kg:ssa kiinteätä piidioksidia suodatuskakussa, nimitetään rakenneindeksiksi ja sen lyhennys on S.I.

Matemaattisesti voidaan piidioksidirakenneindeksi (S.I.) laskea mikäli tunnetaan joko märän kakun kosteusprosentti (WCM) tai suodatuskakun kiinteäaine-# (FCS): S1 _ ( % WCM ) χ 100 _ % WCM x 100

( 100 - % WCM) '% FCS

Kostean kakun rakenneindeksi on 80-85 % vettä sisältävillä piidioksideilla kuten taul ukosta I ilmeinen.

7 64791

Taulukko I

Piidioksidien rakenneindeksi kun % WCM = 85-80 % WCM 100 - % WCM S.I.

85 15 567 84 16 525 83 17 488 82 18 455 81 19 426 80 20 400

Aikaisemmin tunnetut saostetut piidioksidit, esim. ne, jotka on kuvattu edellä mainituissa patenttijulkaisuissa (katso US-patenttijulkaisut 2 940 830, 3 235 331, 3 445 189 ja 3 730 749), ovat korkean rakenteen omaavia piidioksideja, joilla on suuri S.I.-arvo. Kuten mainittiin, ovat nämä piidioksidit käyttökelpoisia vahvistavina täyteaineina elas-tomeereissa ja kumissa.

Yleisesti voidaan sanoa, että esillä oleva keksintö koskee uusien synteettisten, saostettujen piidioksidien valmistusta ja uutta ja erikoislaatuista menetelmää sellaisten saostettujen piidioksidien valmistamiseksi, joilla on määrätyt erikoislaatuiset ominaisuudet.

Keksinnön mukaiset piidioksidit ovat alhaisen rakenteen omaavia piidioksideja, mikä merkitsee, että niillä on alhainen S.I. (rakennein-deksi) arvo. Aikaisemmin tunnettujen piidioksidien ollessa käyttökelpoisia vahvistavia aineita, ovat keksinnön mukaiset piidioksidit sopimattomia vahvistaviksi täyteaineiksi. Keksinnön mukaiset alhaisen rakenteen omaavat piidioksidit ovat erikoislaatuisia ja kuuluvat pii-dioksidiyhdisteiden uuteen luokkaan. Täten keksinnön mukaiset uudet piidioksidit ovat käyttökelpoisia kiillotus- ja puhdistusaineita hammastahnoissa. Tunnetuilla piidioksideilla, jotka ovat käyttökelpoisia vahvistavia täyteaineita, ei ole käyttöä puhdistus- ja kiillo-tusaineina hammastahnoissa. Tässä suhteessa on US-patenttijulkaisus-sa 3 538 23Ο esitetty, että tunnetut amorfiset piidioksidit, kuten saostetut piidioksidit, pyrogeeniset piidioksidit ja aerogeelit, ovat sopimattomia hammashoitoaineissa johtuen niiden pienestä osasten koosta ja siitä helppoudesta, jolla ne hajoavat pieniksi osasiksi, mistä huonot puhdistusominaisuudet ovat seurauksena. Vahvistavilla piidioksideilla on korkea rakenne ja niillä on hyvät sakeutusominai-suudet, mutta epätyydyttävät hankaus-, puhdistus- ja kiillotusominai-suudet. Toiselta puolelta ovat keksinnön mukaiset piidioksidit erit- 8 64791 täin tehokkaista ja käyttökelpoisia hammastahnojen hankausaineina ja niillä on ylivoimaiset puhdistus- ja kiillotusominaisuudet verrattuna tavanomaisiin fosfaatteihin, kalsiumkarbonaattiin ja alumiini-oksidiin, j’oita käytetään hammastahnojen hankausaineina.

Yleisesti sanoen perustuu keksinnön mukainen uusi menetelmä toteamukseen, että mikäli hapon lisäämistä silikaattiliuokseen säädetään huolellisesti, on saaduilla pigmenteillä edellä mainittu ainutlaatuinen ominaisuuksien yhdistelmä. Tarkemmin sanoen tämä menetelmä sisältää toteamuksen, että mikäli reaktioväliaineen alkalisuutta silikaat-tiliuoksen hapotuksen aikana säädetään huolellisesti ja pidetään arvossa, joka on korkeampi kuin alkuperäisellä silikaattiliuoksella, muodostuu edellä mainittu uusi piidioksidien luokka. Tässä yhteydessä tarkoitetaan termillä "alkalisuus" sitä Na20-määrää (natriumsili-kaattia käytettäessä) grammoina tai mooleina laskettuna, joka on sitoutunut tai liittynyt silikaattiänioniin. On huomattava, että tämä ei tarkoita reaktiomassan pH-arvoa. Esimerkiksi useissa edellä mainittujen patenttijulkaisujen mukaisissa menetelmissä pidetään reaktiomassan pH-arvo vakiona. Keksinnön mukaisessa menetelmässä pH-arvo laskee. Keksinnön mukaista menetelmää toteutettaessa johdetaan alustava määrä sen silikaatin kokonaismäärästä, joka vaaditaan teoreettisesti reagoimaan hapon kanssa, reaktioastiaan. Tämän jälkeen hapo-tusaine tai happo ja alkalimetallisilikaattiliuoksen jäljellä oleva osa lisätään samanaikaisesti siihen silikaattiliuokseen, joka aluksi on johdettu reaktoriin. Kuten jäljempänä tarkemmin esitetään, säädetään tai suhteutetaan silikaatti- ja happoliuosten lisäysnopeuksia tai suhdetta niin, että joka hetki (mainitun hapon ja silikaattiliuok-sen samanaikaisen lisäämisen kuluessä) kokonaisalkalisuus on suurempi kuin sen silikaattiliuoksen alkalisuus, joka aluksi johdettiin reaktioastiaan, so. joka esiintyy reaktioväliaineessa nolla-hetkellä.

Kun kaikki silikaattiliuos on lisätty, jatketaan hapon lisäämistä keksinnön mukaisten silikaattipigmenttien uuden luokan saostamiseksi täydellisesti. Keksinnön erään toisen toteuttamismuodon mukaisesti esisekoitetaan hapotusaine, kuten rikkihappo, additiotuotteen, kuten aluminiumin kanssa (joka lisätään edullisesti vesiliukoisena suolana, kuten esim. aluminiumsulfaattina). On todettu, että additiotuotteen lisääminen yhdessä keksinnön mukaisen saostustekniikan kanssa säätää saadun pigmentin taitekerrointa.

Kuten edellä esitetystä ilmenee, aikaansaavat keksinnön mukaisesti 9 64791 seostetut pigmentit sellaisia piidioksidituotteita, joissa esiintyy ainutlaatuinen tasapaino fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien suhteen tavanomaisesti saostettuihin piidioksideihin verrattuna.

Näin ollen esillä olevan keksinnön yleisenä tarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmä sellaisten saostettujen piidioksidien valmistamiseksi, joilla on uudet fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.

Eräs toinen ja tarkempi päämäärä on aikaansaada ainutlaatuinen menetelmä synteettisten, amorfisten, saostettujen, piipitoisten pigmenttien valmistamiseksi, joilla on erikoinen käyttökelpoisuus hankaus-ja kiillotusaineina hammastahnaseoksissa.

Tarkoituksena on edelleen aikaansaada erittäin tehokas ja parannettu menetelmä piihappopigmentin valmistamiseksi, jolla on alhaisempi kostean kakun kosteuspitoisuus ja suurempi kiinteiden aineiden prosenttimäärä ja jolla on suuri hankauskyky ja alhainen öljyn absorptio-kyky.

Tarkoituksena on edelleen aikaansaada uusia synteettisiä, amorfisia, saostettuja piipigmenttejä, jotka ovat käyttökelpoisia hankaus- ja puhdistusaineina kirkkaissa hammastahnaseoksissa.

Tarkoituksena on edelleen aikaansaada menetelmä sellaisten saostettujen piihappopigmenttien valmistamiseksi, joilla on alhainen rakenne, alhainen kostean kakun kosteuspitoisuus, säädetty pinta-ala, pieni öljyn absorptiokyky, suuri hankauskyky ja suuri kiintotiheys.

Se tapa, jolla edellä esitetyt ja muut päämäärät aikaansaadaan esillä olevan keksinnön mukaisesti, voidaan ymmärtää paremmin keksinnön seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauksesta ja oheenliitetyistä piirustuksista, joissa kuvio 1 esittää graafisesti tyypillistä huokosten koon (rakenteen) jakaantumista tällaisessa uudessa keksinnön mukaisessa alhaisen rakenteen omaavassa piidioksidissa, kuvio 2 esittää graafisesti kumulatiivista alkalisuusmäärää ajan funktiona keksinnön mukaista menetelmää toteutettaessa.

Kuten edellä lyhyesti esitettiin, on esillä oleva keksintö suunnattu uuden piidioksidien luokan valmistukseen, jota nimitetään "alhaisen 10 64791 rakenteen omaaviksi piidioksideiksi", ja jotka eroavat huomattavasti aikaisemmin tunnetuista piidioksideista. Aikaisemmin tunnetuilla piidioksideilla on sellaisia ominaisuuksia, jotka tekevät nämä piidioksidit käyttökelpoisiksi vahvistavina täyteaineina. Keksinnön mukaiset piidioksidit ovat sopimattomia vahvistavina täyteaineina johtuen niiden alhaiselle rakenteella luonteenomaisista indeksiarvoista. Esillä olevan keksinnön avulla aikaansaadaan uusi menetelmä alhaisen rakenteen omaavien piidioksidien valmistamiseksi. Aikaisemmin tunnetuissa piidioksidien valmistusmenetelmissä on esitetty, että saostuskäsitte-lyn aikana reaktioväliaine kulkee maksimiviskositeetin kautta.

On ilmeistä, että tämä viskositeetin kasvu on oleellinen sellaisten vahvistavien piidioksidien valmistamiseksi, joilla on suuret rakenneindeksiarvot. Esillä olevan keksinnön mukaisesti tällaisia alhaisen rakenteen omaavia piidioksideja valmistetaan hapottamalla alkalimetallisilikaattia huolellisesti säädetyissä olosuhteissa. Mitään oleellista viskositeetin lisääntymistä ei tapahdu koko menetelmässä näitä uusia alhaisen rakenteen omaavia piidioksideja valmistettaessa.

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan esittää yhteenvetona seuraavasti : 1) johdetaan 8-50 % alkalimetallisilikaatin reaktiossa käytettävästä kokonaismäärästä vettä sisältävään reaktioastiaan vesiliuoksen muodostamiseksi, jolloin alkalimetallisilikaatin kaava on M20(Si0?)x,jossa M on natrium tai kalium, ja x on 2-4, 2) sekoitetaan vesiliuosta jatkuvasti reaktioastiassa, 3) lisätään reaktiossa käytettävän alkalimetallisilikaatin loppuosa samanaikaisesti rikki-, typpi- tai fosforihapon vesi-liuoksen kanssa reaktioastiassa olevaan sekoitettuun alkalime-tallisilikaattiin, lisäysnopeuksien ja -väkevyyksien ollessa säädetyt siten, että lisätyllä hapolla neutraloimattoman alkalin määrä kasvaa niin, että sen maksimimäärä alkalimetallisilikaatin kokonaismäärän lisäämisen lopussa ajankohtana t , on 20-500 % suurempi kuin reaktioastiassa olevan alkalin määrä reaktion alkaessa, hapon mahdollisesti sisältäessä lisäainetta, joka on jokin alumiinin tai maa-alkalirnetallin vesiliukoinen suola, saostuneen piidioksidin taitekertoimen säätämiseksi, 4) jatketaan mineraalihapon lisäämistä alkalimetallisilikaa- 11 64791 tin lisäämisen lopettamisen jälkeen reaktiomassan pH-arvoon alle 6,0, jolloin saatu reaktiomassa kaikkien lisäysten jälkeen sisältää 3-12 pa.ino-% Si0^ reaktion päättymisajankohtana t^, jolloin t „ on välillä 20 min - tuntia ja aika t silikaatti-i m lisäyksen lopettamiseen on 55-90 % arvosta t , 5) pidetään alkalimetallisilikaatti-reaktiomassan reaktio-lämpötila välillä 50 ja 90°C koko reaktion ajan, 6) suodatetaan reaktioliete, ja 7) pestään, kuivataan ja jauhetaan suodatettu massa ja otetaan saatu tuote talteen.

Käytetyn alkalimetallisilikaatin kokoomuksen tulee normaalisti olla M20.(Si02)x, jossa M on alkalimetalli ja x on 2 tai sen yli, tavallisesti 2-b murtoluvut mukaanlukien. Natrium- tai kalium-silikaatteja ja muita alkalimetallisilikaatteja voidaan käyttää, mutta natriumsilikaatti on edullisin, koska se on kaikkein talou- / dellisin. Keksintöä toteutettaessa voidaan käyttää useita τηίηβ* " raalihappoja ja muita heikkoja hapotusaineita samoin kuin C02:ta ja orgaanisia happoja. Sellaisia mineraalihappoja, jotka on todettu erittäin sopiviksi, ovat fosfori-, typpi-, kloorivetyjä rikkihappo. Näistä kloorivetyhappo ja rikkihappo ovat edullisimpia, ja rikkihappo on erittäin edullinen, koska se on kaikkein taloudellisin mineraalihappo käyttää. Mikäli mineraa-lihappo on kaksiemäksinen happo, so. rikkihappo, tulee tämän hapon väkevyyden olla suuruusluokkaa 8-22 % ja edullisesti noin 10-15 paino-%. Muiden happojen, kuten mono- tai tri-emäksisten happojen väkevyys on säädettävä sellaisiin normaalisuuksiin, jotka vastaavat kaksiemäksisen hapon normaalisuutta. Oletetaan, että alhainen mineraalihapon väkevyys auttaa pienentämään sellaisia paikallisia reaktiolta, jotka tapahtuvat korkeissa alkalime-tallisilikaatti-liuoksen väkevyyksissä ja tämä edistää alhaisen rakenteen omaavien piidioksidien muodostumista. Lisäksi on edullista, tarkoituksella pienentää paikallisten suurten happo-väkevyyksien vaikutusta, että alkalimetallisilikaattiliuos ja mineraalihappoliuos johdetaan diametrisesti vastakkaisiin vesi-lietteen osiin, jotta ne laimenevat nopeasti .reaktioseoksen johdosta ennen kuin paikalliset reaktiot suurten happo- ja si-likaattiväkevyyksien välillä voivat tapahtua. Toisin sanoen silikaatti- ja happoliuokset lisätään edullisesti reaktioliet-teen eri osiin tarkoituksella välttää reaktiota silikaatin ja 12 64791 hapon paikallisten suurten väkevyyksien välillä.

Alkalimetallisilikaattiliuos ja mineraalihapon vesiliuos lisätään samanaikaisesti säädetyllä nopeudella pitkähkön ajan kuluessa reaktioväliaineeseen, joka jo sisältää halutun määrän alkalimetallisilikaattia tarvittavan alkualkalisuuden aikaansaamiseksi. Alkalisuuden kasvunopeutta, so. reaktioväliaineen Nagö-pitoisuutta, säädetään aikayksikössä siten, että kun silikaatin lisääminen on päättynyt, on kokonaisalkalisuus tässä vaiheessa huomattavasti suurempi kuin se alkalisuus, joka esiintyy reaktioväliaineessa nolla-hetkenä. Silikaatin lisääminen suoritetaan yhdessä hapotusaineen kanssa ajanjaksona, joka on noin 55-90 # (tm) kokonaisreaktioajasta (tf,), viimeksimainitun ollessa noin 20 minuutista aina 4 tuntiin.

Tarkasteltaessa seuraavassa muita yksityiskohtia keksintöä toteutettaessa voidaan todeta, että osa reaktiossa käytetyn alkali-metallisilikaatin kokonaismäärästä (so. siitä, joka teoreettisesti tarvitaan reagoimaan hapon kanssa) johdetaan ensin reaktoriin liuoksena ja liuos kuumennetaan sitten lämpötila-alueelle noin 50-90°C, edullisesti noin 70-90°C, samalla jatkuvasti sekoittaen. Silikaattiliuoksen alustavan alkalisuuden, so. niiden M^O-moolien määrän (M on = alkalimetalli), jotka ovat sitoutuneet silikaattianioniin, tulee olla vähintään 8,0 ^laskettuna siitä alkalimetallisilikaatin kokonaismäärästä, jonka on tarkoitus reagoida hapon kanssa. Mikäli esimerkiksi 100 moolia alkalimetallisilikaattia reagoitetaan hapon kanssa, on reakticastiaan tällöin aluksi johdettava 8 moolia silikaattia. Alkalimetalli-silikaattiliuoksen väkevyys voi olla alueella noin 8-25 paino-# silikaattia, edullisesti noin 8-15 paino-# silikaattia. Aluksi reaktioastiaan johdetun alkalimetallisilikaatin määrä on 8-50 # kumulatiivisesta kokonaismäärästä.

Hapotusaine tai happo, so. rikkihappo ja alkalimetallisilikaatti-liuoksen jäljellä oleva osa, johdetaan sitten samanaikaisesti reaktioastiaan sellaisella tavalla ja sellaisella nopeudella, että reaktiomassan alkalisuus lisääntyy. Tällöin silikaattiliuoksen lisäysnopeus on niin paljon happoliuoksen lisäysnopeutta suurempi (ts. happoa lisätään alle ekvivalenttimäärä), että aikaansaadaan alkalisuuden säädetty kasvu niin, että aikaansaatu maksi- 13 64791 mialkalisuus alkalimetallisilikaatin kokonaismäärän lisäämisen jälkeen alkalisuuden maksimiajankohtana t on 20-500 % suurempi kuin alkali-metallisilikaatin alkualkalisuus reaktioastiassa. Tuotteita, joilla on erittäin ainutlaatuiset ominaisuudet, saadaan silloin, kun alkali-suutta lisätään siten, että maksimialkalisuus on 250-500 % suurempi kuin alustava alkalisuus.

Sen jälkeen kun kaikki alkalimetallisilikaatti on johdettu reaktoriin, so. se määrä, joka vaaditaan teoreettisesti reagoimaan hapon kanssa, jatketaan hapon lisäämistä saostuksen tekemiseksi täydelliseksi ja vesipitoisen reaktiomassan pH-arvon alentamiseksi arvoon alle 6,0. Tarvittaessa voidaan käyttää happoylimäärää. Kuitenkin on keksintöä toteutettaessa todettu, että tämä ei ole välttämätöntä. Reagoivien aineiden lisäämisen jälkeen tulee reaktiomassan sisältää noin 3-12 paino-ί? Sioitta. Koko reaktion ja Siedin saostamisen aikana pidetään reaktlomassa lämpötilassa välillä noin 50-90°C ja edullisesti 70-90°C. Reaktion päätyttyä suodatetaan reaktiomassa ja valmistetun piidioksidin muodostama suodatuskakku otetaan talteen. Suodatettu massa tai kakku pestään sitten (reaktiossa syntyneiden liukoisten suolojen, kuten natriumsulfaatin, poistamiseksi), kuivataan ja jauhetaan hienoksi.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti, ja tämä muodostaa keksinnön erään huomattavan piirteen, vaihtelemalla reaktioastiaan aluksi johdetun silikaattiliuoksen määrää, voidaan saada uusi luokka alhaisen rakenteen omaavia piidioksideja, joilla on hyvin erilaiset, ennakolta määrättävissä olevat ominaisuudet. Jos esim. alkalimetallisilikaatin alkualkalisuus on 8-1** % sen kumulatiivisesta kokonaismäärästä, on saadun tuotteen kostean massan kosteuspitoisuus alle 66 rakenne-indeksi alle 200 ja öljyn absorptio pienempi kuin 125 ml/100 g, huokostilavuus 1-2,55 ml Hg/g Si02 ja BET-pinta-ala 65-375 m^/g.

Kun alustava mooliprosenttimäärä on 1*1-36, on kostean massan kosteuspitoisuus 66-76 %, rakenneindeksi 200-35*1, öljyn absorptio 125-175 ml/100 g, huokostilavuus 2,55-**,0 ml Hg/g SiO2 ja BET-pinta-ala 80-200 m^/g.

Edellä olevasta ilmenee, että keksinnön mukainen menetelmä aikaansaa uuden luokan tuotteita, joilla on ainutlaatuinen fysikaalisten ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmä. Näihin sisältyy esim. öljyn absorptio alueella 75~l80 ml/100 g, rakenneindeksi alle 35**, ja alueella 125-35**, BET-pinta-ala 65-375 m'Vg, kostean kakun kosteus- ΐ4 64791 pitoisuus (suodatuskakku) alueella 55-76 % ja huokostilavuus 1-4,1. Kuten edellä mainittiin, niin erään toteuttamismuodon mukaisesti voidaan saostetun tuotteen taitekerrointa säätää lisäämällä jotain ad-ditiotuotetta (kuten aluminiumia, magnesiumia yms.) hankaus- tai kiillotusaineen aikaansaamiseksi kirkasta, läpikuultavaa tai läpinäkyvää hammastahnaa varten. Täten tässä toteuttamismuodossa esisekoite-taan happo additiomateriaalin, so. aluminiumin (joka on edullisesti vesiliukoisen suolan, kuten aluminiumsulfaatin jne. muodossa), liuoksen kanssa, ja happo-metallisuolaseosta käytetään sitten vesipitoisen alkalimetallisilikaattiliuoksen hapottamiseen. On todettu, että additiotuotteen lisääminen voi lisätä tuotteen pinta-alaa, mutta ei vaikuta sen muihin ominaisuuksiin.

Keksintöä toteutettaessa aikaansaadaan myös parannettuja ja erittäin tärkeitä käsittelyetuja. Vaikkakin keksinnön määrättyjä toteuttamismuotoja on edellä esitetty kuvaavassa mielessä, ei ole tarkoitus, että keksintö on rajoitettu niihin. Niinpä tuote voidaan esim. valmistaa helposti jotain erikoiskäyttöä varten. Myöskään ei, kuten alan asiantuntijalle on selvää, mitään erikoislaitteita tarvita kuvatun menetelmän toteuttamiseksi. Tässä suhteessa on reaktori tai reaktio-astia varustettava kuumennuslaitteella, esim. hyöryvaipalla, tarkoituksella ylläpitää haluttu reaktiolämpötila, ja se on varustettava sopivilla sekoituslaitteilla voimakkaan takaisinvirtauksen aikaansaamiseksi nesteen pääosaan ja sellaisten vyöhykkeiden välttämiseksi, joissa esiintyy tulevien reagoivien aineiden suuri väkevyys. Varasto-säiliöitä (reaktantteja varten), jotka on yhdistetty reaktioastiaan sellaisten johtojen avulla, jotka on varustettu virtauksen säätölaitteella, voidaan myös käyttää. Reaktioastia voidaan varustaa poisto-johdolla, joka johtaa suodattimeen, joka voi olla rakenteeltaan tavanomainen. Kuten edellä mainittiin, niin suodatinmassa pestään ja kuivataan. Tällaiset vaiheet voidaan myös toteuttaa tavanomaisessa laitteistossa.

Seuraavat esimerkit kuvaavat edelleen esillä olevaa keksintöä, mutta on ymmärrettävä, etteivät ne rajoita keksintöä.

Esimerkki I

151 litran ruostumatonta terästä olevaan reaktoriin, joka oli varustettu vaipalla höyrykuumennusta varten, lisättiin 6,8 1 natriumsili-kaattiliuosta (5,78 % Na20, 9,6? % 3i0?>) , jonka ominaispaino oli 15 64791 1,121 ja joka sisälsi 42 g Na20 per litra. Reaktioväliaineen alkali-määrä nolla-hetkellä oli 285,6 g Na20. Reaktioväliaine kuumennettiin lämpötilaan 88°C samalla jatkuvasti sekoittaen. Tässä vaiheessa lisättiin samanaikaisesti 10 %:sta rikkihappoa (ominaispaino 1,066) ja natriumsilikaattiliuosta reaktioväliaineeseen nopeudella 550 ml/min happoa ja 1330 ml/min natriumsilikaattia, samalla kun reaktiolämpöti-la pidettiin arvossa 88 - 1°C. Nämä molemmat liuokset lisättiin reak-tioväliaineeseen taulukossa II esitetyn ajan kuluessa. Sellaisena ajankohtana, jona kokonaisalkalisuus (silikaatin Na20-osa) reaktio-väliaineessa oli noin nelinkertainen verrattuna alkuperäiseen arvoon reaktioväliaineessa, lopetettiin silikaattiliuoksen lisääminen (katso taulukkoa II), mutta hapon lisäämistä jatkettiin siksi, kunnes lietteen pH oli alle 6,0. Reaktiolietettä keitettiin lämpötilassa 100°C 20 min ja reaktion pH säädettiin jälleen arvoon alle 6,0. Saatu liete sisälsi 6 % SiC>2 ja se suodatettiin, pestiin vapaaksi reaktiosivu-tuotteista (natriumsulfaatti) ja suodatuskakku otettiin talteen. Osa suodatuskakkua kuivattiin lämpötilassa 105°C vakiopainoon kostean massan kosteuspitoisuuden ja alhaisen rakenteen omaavan piidioksidin suodatuskakun kiinteäaine-$:n määräämiseksi. Piidioksidin jäljellä oleva osa kuivattiin uunissa ja kuiva materiaali jauhettiin haluttuun hienousasteeseen. Kuiva piidioksidi saatettiin erilaisiin fysi-kaalis-kemiallisiin kokeisiin, jolloin saatiin seuraavat arvot: % WCM = 65,1

Rakenneindeksi = 186,5 öljyn absorptio = 96 ml/100 g

Huokostilavuus = 1,67 ml Hg/g piidioksidia BET-pinta-ala = 230 m2/g

Rakenneindeksi laskettiin seuraavasta yhtälöstä: S.I. = x 100 ( 100 - % WCM)

Lopputuotteen spesifinen pinta-ala määrättiin typen absorptiomene-telmällä, jonka ovat kuvanneet Brunauer, Emett ja Teller, (BET), aikakausjulkaisussa "Journal of the American Chemical Society", Volume 60, s. 309, julkaistu 1938.

Esimerkin I mukaisesti valmistetun lopputuotteen öljyn absorptio määrättiin hankausmenetelmän avulla. Tämä perustui periaatteeseen sekoittaa pellavansiemenöljyä piidioksidi’n kanssa hankaamalla spatu-lalla sileällä pinnalla siksi, kunnes oli muodostunut jäykkä kitti- i6 64791 mäinen tahna. Mittaamalla se öljymäärä, joka tarvitaan sellaisen tahnaseoksen aikaansaamiseksi, joka käyristyy kun se levitetään, voidaan laskea piidioksidin öljynabsorptioarvo eli arvo, joka ilmaisee sen öljytilavuuden, joka tarvitaan piidioksidin painoyksikköä kohden tyydyttämään piidioksidin sorptiokyvyn. öljyn absorptioarvon laskeminen suoritettiin seuraavasti: öljyn absorptio = ml.ff.1jyä absorboitunut, x 100 näytteen paino, g = ml öljyä/100 g piidioksidia

Piidioksidin huokostilavuus määrättiin käyttäen "Aminco-Winslow"-huokoisuusmittaria. Tämä laite on täysin hydraulinen laite, jota käytetään mittaamaan erilaisten materiaalien huokostilavuus. Elohopea puristetaan näihin huokosiin paineen funktiona ja syrjäytetyn elohopean tilavuus g kohden näytettä lasketaan kussakin painearvcssa. Tilavuuden kasvu (ml/g) kussakin painearvossa merkitään niiden huokoskoon lisääntymisten funktiona, jotka vastaavat painelisäyksiä. Seuraavat arvot saatiin esimerkin I mukaiselle alhaisen rakenteen omaavalle piidioksidille (taulukko Ha) 17 64791 ϊί-%

I I

W ·Η d ·Η d -P

W Cd OrHOHOCT»OCMrHOOr^.^r--3-LnvOH d cd

• H I-1 ^^ CdW

I—I G Oie\y3mai4tDH^N(MsnjSWNH cd w td E (U orOvocriK'vvocT'iK'iVochKN'^ooM-'i!-- τ3<υ 44 d d MMMHCdcucvJrOrOrorOCMOjM ·ρ φ M 44 -H ox;

*=1; J> *H

cd d > φ x’ ad O I 3 w

C\M w W

cd ·η ad

2 -p · -P

cd cvirnt— oc\i-=rt--oc\i.^-.=rir\ir\Lr\mir\ir\ d cd H ^ voHvocMf-cxj^-iOcororOrorOhoroKNo ·η e

•H IHSC **·»*·*«Ν***»*ν*\*>«\«\*\*\#\#Ν ·Η O

M S Φ ^rvot^crvOcMromvocomojo^vjorooo 40

Odd MMMMMHMM 40 W

O 44 ·Η <1) d s —' > -P ra cd

S -S -P

Oi r—Ί* W

m» o cd o MC M 44 > i—i λ ra i—i e =r d d cd cd o o ·η rad 4i co > d d 44 44 cnj-h trcotnomoirvoinoLnoinotoro -h ra m d 2 Ή t'-Lnojoc'-iocviot'- ir\ cm o t- ir\ oj ir\ E d cd r-1 X> «ηηΛΛΛΛΛηΛΛΛΛηηΛ ad ·Η d £>> Cd O C\J LPi OO M ΙΌ M3 C7\ CM o3" t— O ΓΌ LT\ CX> M M ad>d cd 4-5 cd M MMMMC\IC\JCMN4K\K%rO-^-^r ra-nra E-< -P cd d -h ·η ra ad d S M 4 0 d w 40 d cd ·η •H ·Η 44 d M cd i-4 m —' ra d ή «j ε m 44 d ad O 44 > cd d o cd Tl e Ή

Id'-' Μ ·Η P

a 40 d -H -H 44 d ·η ra 40 e cd •H M d 40 Φ d ·Η cd ·» d 40 * > »4 cd cd

Cd ·Η "H O ΙΟ O LO O LO o LO O Lf\ 44 40¾¾ d 40 *H CO-=l-rHt— -^-O.O-r^OUS ·ΗΦ 4J 4J ,—j f-_ >> cd cd '.ογοο^ιοοόκνοό ·Ηοσ- 40 cd H H(\ii\iic\4fiincovo κι 4 ιλ 40 44 d tt

ad Ή S

W M d •H -H 44 id W —' d Φ d

•H

>

•H

• -h m d 40 « •h cd oinoinomoLnoLTioirvOLnoLnin SM MMCMCMrOiO^-^rLOLOVOVOC-'-t'-r-- d cd s 44 d •H 44 C'-' ',18 64791

Taulukko Ila Huokosten Kumulatiivinen

Ylipaine halkaisija puristustilavuus Puristustilavuus

Pa (mikronia) (ml/g) (ml/g) 100 0,00 0,00 70 0,00 0,00 50 0,00 0,00 30 0,04 0,04 20 0,10 0,06 44,5 x 103 10 0,24 0,14 166 x 103 5 0,36 0,12 318 x 103 3 0,44 0,08 1,13 x 106 1 0,73 0,29 1,65 x 106 0,7 0,87 0,14 2,35 x 106 0,5 0,95 0,08 3,95 x 106 0,3 1,09 0,14 12.1 x 106 0,1 1,37 0,28 24.1 x 106 0,05 1,59 0,22 48,3 x 106 0,025 1,67 0,08

Kuten edellä olevista arvoista ilmenee, niin esimerkin I mukaisessa lopputuotteessa on sellaisia huokosia, joiden koko on välillä 0,025 ja 30 mikronia. Näiden huokosten kokonaistilavuus on 1,67 ml eloho-peaa/g näytettä. Hammastahnojen hyvän toiminnan kannalta tulisi lopputuotteella olla mahdollisimman alhainen huokosten kokonaistilavuus. Kaupan olevissa vahvistavissa piidioksiditäyteaineissa, jotka on valmistettu edellä mainittujen aikaisemmin tunnettujen menetelmien avulla, kokonaishuokostilavuus ylittää 4,5 ml Hg/g piidioksidia. Keksinnön mukaisen piidioksidin huokosten koon jakautuminen on esitetty kuviossa 1 ja on selvästi useita kertoja pienempi kuin tavanomaisissa aikaisemmin tunnetuissa piidioksideissa.

Esimerkki II

Esimerkin I mukainen käsittely toistettiin lukuunottamatta seuraavia muutoksia: silikaattiliuos, jonka ominaispaino oli 1,30 ja joka sisälsi 8,9 % Na20 ja 28,7 % S1O2, laimennettiin riittävällä vesimäärällä sellaisen laimean silikaattiliuoksen valmistamiseksi, jonka ominaispaino oli 1,101 (ja joka sisälsi 2,98 % NajO ja 9,62 % Si02). Tätä silikaattiliuosta käytettiin reaktioväliaineena ja se sisälsi 32,8 g Na20 per litra. Käytetyn rikkihapon väkevyys oli 11,4 % ja 19 64791 ominaispaino 1,076 lämpötilassa 20°C. Tässä esimerkissä käytettiin sekoitettua hapotusainetta lisäämällä 7 tilavuusosaa 15,4 £:sta alu-miniumsulfaattia, jonka ominaispaino oli 1,092, 100 osaan rikkihappoa. Sekoitettu hapotusaine lisättiin samanaikaisesti silikaatin kanssa reaktioväliainueseen, joka sisälsi 7,57 1 natriumsilikaattia, jonka ominaispaino oli 1,101. Hapon lisäämisnopeus oli 613 ml/min ja silikaatin 1,480 ml/min. Silikaatin lisäys säädettiin siten, että alka-lisuus siinä pisteessä, jossa silikaatin lisääminen lopetettiin, oli vähintään 120 % suurempi kuin reaktioväliaineen alkuperäinen alkali-suus. Reaktiolämpötila ja muut käsittelyn parametrit olivat samanlaiset kuin esimerkissä I. Näiden kahden liuoksen lisäysnopeus reak-tioväliaineeseen ja alkalisuuden muutos ajan funktiona on esitetty taulukossa III.

Tästä kokeesta saadusta lopputuotteesta kokeiltiin erilaiset fysikaa-lis-kemialliset ominaisuudet, jotka olivat seuraavat: % WCM = 66,6

Rakenneindeksi = 199,4 öljyn absorptio = 118

Huokostilavuus = 2,55 BET-pinta-ala = 175 20 64791

I I

m *H

3 -H

3 -P

w cd oLr\LT\c— cmcmltvc·— ocMc-tr— ipj p ]

rH 3 3 OCM^rVOOOiHK^LOOOO^d-LfN

Cd E Φ OOOOOrHrHrHrHCMCM

44 3 3 f—I i—I I—li—I r—( I—li—If—li—li—I

rH 44*H

O I

CMH Cd Ή

2 -P

cd οοοο>-κ\ΐΓ\2^-κ\οϋι—ισ\ΚΛ

CdrHr-v O iH rH CM K\ .=3- LTN VD C— OO CT\ CM

•Γ-1 £ ** #ί ^ ^ *i nrirvr, r, r,

fH£<l> OO

0 3 3 Ο 44·Η S'-' > .—* H 3 Μ Φ Η ·=Γ 3 3 Ο ·Η ·Η O CO > ·Η

44 CM Ή OMDCMCO^TOMdCMOO^rOrH -P

44 K ·Η OOrHHCMKNKA^r^rmvOCM -P

<X)

rH >>cd OrOVDCTiCMinoOfH^rC— OrH -P

3 -PCdrH rH rH I—I CM CM CM ΚΛ ΚΛ Φ cd -p cd 3 ft

Eh ad 3 B o ω -p 3 Ή

•H -H X

JH-V 3 0) 3

*H

ε cd :cd cd :<-d

1 3-^ W

E -P 3 -H

3·Η Φ rH

•H rH 3 3 ·Η 3 .p ·» > »; *h

Cd ·Η ·Η C— C— C— t— C— C— C— t— C— t— -P

3 -P ·Η mcrvfOt-rHLOC^f^lH-H Cti 4343 rt***«**Cft*ft*\** Cd >5 cd cd tr— -=r cm σ\ r— -=rrHc>iv£)^r x 43 cd rH rH CM CM ΚΛ -=T ITc LTc VO C— ·Η

P X 3 rH

:cd ·Η E ·Η

10H 3 CO

•Η ·Η 4*!

3 CO'-' I

K

3 Φ 3

•H

>

•H

Cp omoLTsomomotnofH

•H Cd ΓΗιΗ(ΜΟϋΝΛΚΛ-=Τ-=3-υΛΐη ε —1 D cd E X 3 •H 44 < w 21 64791

Esimerkki III

Lisäkoe suoritettiin samalla tavoin kuin esimerkin II mukainen käsittely lukuunottamatta sitä, että reaktioväliaineeseen lisättiin 7,57 1 natriumsilikaattiliuosta, jonka ominaispaino oli 1,138, ja joka sisälsi 3,69 % Na20 ja 11,89 % S1O2. Reaktioväliaine kuumennettiin lämpötilaan 80°C samalla jatkuvasti sekoittaen. Kokonaisalkalisuuden alku-väkevyys reaktioväliaineessa oli 41,9 g Na20/1. Silikaatti- ja happo-liuokset lisättiin reaktioväliaineeseen vastaavasti nopeuksilla 1480 ml/min ja 613 ml/min. Silikaatin lisääminen lopetettiin kun alkalisuus käsittelyn aikana oli lisääntynyt 308 %:ksi reaktioväliaineen alkuarvosta. Hapotusainetta lisättiin siksi, kunnes alkalisuus oli pudonnut alle 4 %:n reaktioväliaineen alkuperäisestä alkalisuudesta laskettuna. Tutkittaessa tämän esimerkin lopputuotteen erilaisia fysikaalis-ke-miallisia ominaisuuksia saatiin seuraavat arvot: % WCM = 61,4

Rakenneindeksi = 159 öljyn absorptio = 90

Huokostilavuus = 2,l6 BET-pinta-ala = 373

Esimerkin III mukaisesta tuotteesta saadut arvot on esitetty taulukossa IV.

22 64791 I ·Η co ·Η 3 ρ 3 cd OHNinoociom^ r-- cm οο cm h j 3 C OmMOChCMLOCn CM moD^rCTiLnom J β 1) O CM J- ω (Ji I J, h~\ MO CO Ο m LPi OO r-t

_0j 3 3 i—! I—I '—I I—I rH CM CM CM CM ΚΛ CM i—I

Pi 44 -H

< — >

o I

C\>H

cd *H

2 -P Ln -=Τ m m Γ<~\ CM H <H O CD VO m CT\ LH MO

cd Hidint-crcHtoLr\N<Tcocj ιλιλη

cd I—I

•H 3 3 iT\voc^oocr\rHc\ir^^rLnc\jco^roo

I—I B Φ 1—I r—I*—*'—1>—!>—I

O 3 C ^ 0 44 ·Η S-^ > 3 > Φ m p- 3

Ο -H

O CO > t'-^rrHOQLnCUChVOK'iOr— r-! CM

44 CM *H Or-lCMCMtnp-^rLr\Moc--f~-cocr\CM

34 ββ Ή »\A#x*x»x«x*\«\#\«\»x*\*x#x

3 -P OmMOCTMCMinoOr-lp-C^OI-nMOCrNO

rH >1 Cd r-HrHiHCMCMCMmmi-nm.=r

3! P (AH

cd p cd 3

6-< id β E

MP3 •Η -H 44 μβ I—I -— cd cd fi p^ 3 -Η a> •H rH 3

*H

-P + >

Cd ·Η ·Η t— t— C— C*— t— r*— E>~ t>— C—

d Ρ ·Η LP\ ΟΛ Γ-Λ t— i—I Li"\ Q\ ΚΛ t— i—I

43 4_i >jtdcd s -3· cm m s m 1 1 cn mo -3- P cd Ή rH CM CM m -3' 1. \ m Ό t~- p 44 3 Μ)·Η E 01 H 3 Η ·Η 44 μβ ra ^ 3

CD

3

•H

> •H LT\ • ·Η *\ 3 p o m o tn o m >j lc\ o cr\ o lp. o m m •h cd r-t 1 -h r\i cm kc r<e p- ~r m m mo ό mo

H rH 3 cd E

44 3 •H 44 < ^ 23 64791

Esimerkki IV

Tämä koe toteutettiin samalla tavoin kuin esimerkin III mukainen koe lukuunottamatta sitä, että 7,57 1 natriumsilikaattia, jonka ominaispaino oli 1,120 ja joka sisälsi 4,52 % Na20 ja 8,74 % Si02, lisättiin höyryvaipalla varustettuun reaktoriin reaktioväliaineena. Na20:n väkevyys grammoina litraa kohden reaktioväliaineessa oli 50,6. Liuosta sekoitettiin jatkuvasti reaktiolämpötliassa 80°C. Sekä silikaatti-että happoliuos lisättiin samanaikaisesti reaktioväliaineeseen. Rikkihappo esisekoitettiin 15,4 %:sen aluminiurnsulfaat.tiliuoksen kanssa tilavuussuhteessa 100:7 ennen lisäämistä samanaikaisesti silikaatin kanssa reaktoriin. Silikaatin lisääminen keskeytettiin kun lopullinen alkalisuus juuri ennen silikaatin lisäämisen keskeyttämistä oli vähintään 400 % reaktioväliaineen alkuperäisestä alkalisuudesta laskettuna. Tästä kokeesta saadun lopputuotteen fysikaalis-kemialliset ominaisuudet määrättiin, jolloin saatiin alempana esitetyt arvot.

% WCM = 56,2

Raki nneindeksi = 128,3 Öljyn absorptio = 80

Huokostilavuus -- 1,63 BET-pinta-ala = 303

Se nopeus, jolla alkalisuus muuttui aina 5 minuutin jaksoin koko käsittelyn aikana, on esitetty taulukossa V.

2 ί4 64791 tA I ! Ή CO ·Η d -P o ολ ο- t-— vjd cxj^r^r κλ oj n c- co o cm tn e-— ^ #\ «Ί »\ »*#%*«%

ro rH ^ O ΙΛ H ΚΛ -^r LP\ ι—I S ΓΛ rl N VO ^ OJ CO

'1 3 C onNo-JNHinmnjvcmfosHin U E (D ΗΗΗ«(ΜΚΙΛ(ΛΙΛ^ΙΛ(\Ι(\ΙΗΗ 3, 3 c H X -H > o i

OJH

cd *h 2-P H^rOOmmC^CMincO^ri-lr— COCdiVO^J-

Cd C\l-=TVOCT>rHC>ir\COOCM.=J-VOt^O\C>CMm rH '—' •H 3 C vocooojmc^crirH^rvocucxD^roc— k>o

r—t E (U i—ii—li—li—li—I C\l C\J OJ C\j r—I rH i—I

O 3 C

0 3sä ·Η

Sw > ΐ

CU

> C

O -H

O W > f-^riHooLnrvjcricjDrooo-^riHcomcrN

X CVJ ·Η O i—I OJ OJ ΓΟ -=3- LO VO C— C'"- CO ΟΛ CT\ O OO

X K -H « » *> « *...... 1 « d -p omvocr\ojLr\corH-d-c— οκΛνοσ\(\ινοο- 1-H >jCd HrlHW(MWIAM|C\K>4i4

d j-5 cd iH

cd JJ ci 3

E-· *d β E

n-P 3 •H ·Η X 1-3 f-J *—' cd cd 1 u ^ E -P C d ·Η Φ

•H r-l C ίπ *H

P λ > t— C~— C— C— C— C— C-— t— t— t—

Cd-H-H ΐηοίΛ^ΗΗΟίΛ^Η £3 J-> ·Η * *#**1Λ*1Λ*\**«\

-p .p C^-^d-OJOND— ·=Γ r-I CT\ VO -=T

>scdcd ΗΛΐ(ΜίΛ3·ιηιηνοΝ

-P cd rl -P X d xd-H E

CO I—I 3 H -H 3* 1-3 CO ^ c 0) β

H

> •H • Ή C-p omoinomomomoinotnomco •H cd i-HiHCMOjK'iK'v^r-a'Lr'cLnvDVOC'-t'-t- E ή d cd E di d •H di < ^ 25 64791

Edellä esitetyn perusteella voidaan todeta, että keksinnön mukaista uutta ja ainutlaatuista tuotetta voidaan valmistaa säätämällä alkuja loppu-alkalisuus reaktioseoksessa. Kuinka tämä alkalisuus muuttuu reaktioajan funktiona, on esitetty kuviossa 2, jossa on esitetty esimerkeistä I-IV saadut arvot. Kuviosta 2 voidaan helposti todeta, että saadaan tuote, jolla on korkeampi rakenneindeksi kun loppu- ja alku-alkalisuuden suhde reaktioväliaineessa on suhteellisesti alhaisempi. Toisin sanoen alhaisemman rakenneindeksin omaava tuote voidaan valmistaa helposti seuraamalla keksinnön mukaista menetelmää mikäli suhde reaktioväliaineen loppu- ja alku-alkalisuuden välillä pidetään suhteellisen suurena. Esimerkiksi esimerkissä n:o IV oli lopullinen maksimialkalisuus 423,2 % kun reaktioväliaineen alku-al-kalisuudeksi lasketaan 100 %. Tämä esimerkistä IV saatu suhde on katsottava erittäin suureksi, ja kuten edellä mainittiin, menetelmän avulla, jossa alkalisuussuhde pidetään suurena, saadaan suhteellisen alhaisen rakenneindeksin omaavaa tuotetta. Tätä vahvistaa se seikka, että rakenneindeksi esimerkissä IV oli erittäin alhainen, tarkasti sanoen 128,3· Esimerkissä II reaktioseoksen loppu- ja alku-alkali-suuksien suhde kohdassa, jossa silikaatin lisääminen lopetettiin, on suhteellisen alhainen. Maksimialkalisuus saavutti ainoastaan arvon 120,2 % alustavasta arvosta. Tämän johdosta on esimerkin II mukaisella lopputuotteella suhteellisesti suurempi rakenneindeksi esimerkin IV mukaiseen tuotteeseen verrattuna. Esimerkin II mukaisen piidioksidituotteen rakenneindeksi oli 199,4.

Rakenneindeksi reaktioväliaineen silikaattiväkevyyden funktiona Sarjassa lisäkokeita toistettiin esimerkkien I-IV mukaiset yleiset käsittelytavat lukuunottamatta sitä, että vaihdeltiin sen silikaat-tiliuoksen prosenttimäärää, joka kaikkiaan johdettiin reaktioastiaan. Voitiin todeta, että piidioksidin rakenneindeksiä voidaan vaihdella vaihtelemalla silikaatti-prosenttimäärää, reaktioväliaineessa nolla-hetkellä. Näissä kokeissa käytetyn silikaatin ominaispaino oli 1,16 ja se sisälsi 4,98 % Na20 ja 13,02 % Si02. Silikaattiliuos sisälsi 57,8 g Na20 per litra. Käytetyn rikkihappoliuoksen väkevyys oli 14 % ja ominaispaino 1,106. Silikaatin ja hapon lisääminen reaktio-väliaineeseen suhteutettiin siten, että alkalisuuden muutos aikayksikössä säädettiin haluttuihin rajoihin. Muut käsittelyparametrit olivat samanlaiset kuin esimerkeissä I-IV kuvatut. Näiden kokeiden tulokset on esitetty taulukossa VI.

64791 26

Taulukko VI

Ε„η. Silikaatti-? reaktioväli- Öljyn Huokos- BET- aineessa % WCM S. I. absorptio tilavuus pinta-ala V 10 61,1 157,1 95 1,84 65 VI 15 68}2 214,5 144 2,65 191 VII 20 70,4 237,8 151 2,87 138 VIII 30 72,3 261,0 160 3,11 126 IX 35 75,2 303,2 175 3,96 141 X 13 65,8 192,4 109 2,01 364 XI 9 55,7 125,7 87 1,53 114 XII 50 78,0 354,0 180 4,10 200

Keksinnön mukaisen tuotteen osasten koon mittaus suoritettiin käyttäen MSA-osasten koon analyysitekniikkaa ja laitteistoa. Se on sedi-mentoimismenetelmä joka perustuu Stoke'n lakiin. Stoke'n laki koskee laskeutumisnopeutta osasten koon funktiona seuraavan yhtälön mukaisesti: n t _ 18,37 x 10ö UQ h (p-p0) g d2 jossa t = laskeutumisaika sekunteina kun matka on h cm:inä.

UQ = käsiteltävän nesteen absoluuttinen viskositeetti (poisea) p = osasten tiheys g/ml PQ = liuoksen tiheys (g/ml) d = osasten suuruus mikronia, g = painovoimavakio, 980 cm/sek.

Tämä yhtälö osoittaa, että laskeutumisaika määrätyllä matkalla on kääntäen verrannollinen osasten koon neliöön ja funktio nesteen viskositeetista ja osasten ja nesteen tiheydestä. MSA-tekniikassa käytetään sekä painovoimaa että keskipakoisvoimaa osasten saostamiseksi. tai laskeuttamiseksi. Keskipakoisvoimaa käytetään hienojen osasten kysymyksessä ollessa tarkoituksella suorittaa käsittely sopivassa ajassa. Esimerkiksi vedessä tarvitaan 24 tuntia, jotta 1 mikronin osanen, jonka tiheys on 2,7, laskeutuu 10 cm.

Osasten koon jakautumisen kysymyksessä ollessa käytetään MSA-menetel-mässä ajan yhdistelmää ja yhtä neljästä määrätystä vakionopeuden 27 64791 omaavasta sentrifugista (300, 600-1200, 1800 ja 3600 kierr/min). Erikoisia sentrifugiputkia, joissa on pienet kapillaarit pohjalla, käytetään tällöin. Sedimentin korkeutta kapillaarissa mitataan käyttäen erikoista projektorilaitetta. Osasten koon jakautuminen lasketaan sedimentin korkeuden suhteena ajankohtina, jotka vastaavat osasten spesifistä kokoa korkeuteen, sen jälkeen kun kaikki osaset ovat laskeutuneet.

Arvot eivät ilmaise materiaalien osasten äärikokoja. Ne osoittavat aggregaatin ja/tai agglomeraatin koon jakautumisen. MSA-menetel-mässä dispergoidaan 0,2 g materiaalia 100 ml:aan asetonin ja veden seosta (tilavuussuhde 30/70). Käytetty sekoittaja on ei-leikkaava, vastakkaisiin suuntiin pyörivä sekoituslaite. Pieni tilavuusmäärä tätä dispersiota johdetaan sitten sedimentoimisputkeen, joka sisältää tislattua vettä.

Esimerkkien I-VIII mukaisesti valmistettujen lopputuotteiden MSA:n koon jakautuminen on esitetty taulukossa VII.

Taulukko VII

MSA-osasten koon jakautumisarvot, esitettyä kokoa pienempi painoprosenttimäärä

Esimerkki n:o

Koko (mikronia) I II III IV V VI VII VIII

30 98 98 98 99 94 100 99 100 20 95 93 90 96 86 99 95 100 15 88 83 80 89 75 96 90 99 10 70 61 60 69 58 91 74 9*» 5 43 34 30 38 39 67 48 70 3 29 20 24 24 25 54 30 54 1 8 7 878 13 7 13 0,5 2012142 4 0,3 0000000 0

Taulukosta VII voidaan todeta, että keksinnön mukaisten matalan rakenteen omaavien piidioksidien osasten suuruutta voidaan säätää säätämällä käsittelyparametreja edellä kuvatulla tavalla.

Kuten edellä mainittiin, voidaan keksinnön mukaisia piidioksideja 28 6 4 7 91 käyttää edullisesti hankaus- tai kiillotusaineina hammastahnoissa. Tämä on erittäin huomattavaa, koska aikaisemmin tunnettuja saostettuja piidioksideja ei ole voitu käyttää tässä tarkoituksessa. Käytettäessä keksinnön mukaisia tuotteita hammastahna-seoksissa voi hammastahna sisältää, kuten tunnettua, esim. kos-tutusainemineraaleja ja sideaineita, jotka antavat hammastahnalle tasaisen rakenteen ja hyvän juoksevuuden. Edellä mainitut materiaalit, samoin kuin erilaiset spesifiset hammastahnatuotteet, ovat tältä alalta hyvin tunnettuja ja niitä on esitetty esim. US-patenttijulkaisuissa 2 99^ 6^2 ja 3 538 230 sekä useissa muissa julkaisuissa. Yksityiskohtainen selostus erilaisista hammas-tahnaseoksista on esitetty myös US-patenttijulkaisussa 3 726 961.

Hammastahnoissa olevien terapeuttisten aineiden tarkoituksena on estää hampaiden vaurioituminen ja niinä käytetään yleisesti stannofluorideja ja natriumfluoridia.

Keksinnön mukaiset tuotteet eivät sisällä kalsiumia ja ne soveltuvat siten hyvin yhteen hammastahnassa käytetyn fluoridiseoksen kanssa. Keksinnön mukaisen kiillotusaineen hankauskykyä voidaan säätää säätämällä piidioksidien rakenneindeksiä ja niiden osasten suuruutta.

Täten on esillä olevan keksinnön mukaisesti aikaansaatu uusi piidioksidi-kiillotusaine, jolla on halutut kiillotus- ja puh-distusominaisuudet hammastahnaseoksessa käytettynä.

Sarjassa kokeita, käytettäessä alhaisen rakenteen omaavia esimerkkien I-IV mukaisia piidioksideja, yhdistettiin ne hammastahnaan, joka sai seuraavan koostumuksen painon perusteella laskettuna:

Glyseriiniä 25 %

Sorbitolia (70 %) 15 %

Vettä 20 %

Kiillotusainetta 35 %

Kaupan olevaa hartsia 1 %

Kaupan olevaa pesuainetta 1 %

Piparminttuöljyä 1 % Säilöntäainetta 0,1 %

Stannof luoridia 0,!1 t

Sakkariinia G/1 %

Muita aineosia 1,1 % 29 64791

Keksinnön mukaisen kiillotusaineen hankausominaisuuksia tutkittiin ja verrattiin kaupan olevien kiillotusaineiden vastaaviin ominaisuuksiin. Kalsiumpyrofosfaatti-hankausainetta käytettiin vertailussa ja sen hankausarvoksi annettiin 500. Tähän vertailu-aineeseen verrattuna on alla olevassa taulukossa VIII esitetty keksinnön mukaisten kiillotusaineiden hankausindeksi.

Taulukko VIII

Kiillotusaine, saatu Hankausindeksi

Esimerkistä I 300

Esimerkistä II 310

Esimerkistä III 280

Esimerkistä IV 420

Kuten taulukon VIII arvoista ilmenee, on keksinnön mukaisten kiillotusaineiden hankausindeksi pienempi kuin vertailufosfaa-tin indeksi 500. Alhaisemman hankausindeksin omaavat kiillo-tusaineet ovat edullisia, koska ne eivät vaurioita hammasemalia ja ovat turvallisia hammastahnoissa käytettäessä.

Claims

30 64791
1. Menetelmä hienojakoisen, amorfisen, saostetun piidioksidin valmistamiseksi, jolla on alhainen kosteudensitomiskyky (rakenne-indeksi alle 35^), hapottamalla alkalimetallisilikaattiliuosta hapolla siten, että reaktioastiassa olevaan silikaattiliuokseen johdetaan aluksi hapon ohella lisää silikaattiliuosta, tunnet-t u siitä, että 1. johdetaan 8-50 % alkalimetallisilikaatin reaktiossa käytettävästä kokonaismäärästä vettä sisältävään reaktioastiaan vesi-liuoksen muodostamiseksi, jolloin alkalimetallisilikaatin kaava on M OfsiC^) , jossa M on natrium tai kalium, ja x on 2-h, 2. sekoitetaan vesiliuosta jatkuvasti reaktioastiassa, 3. lisätään reaktiossa käytettävän alkalimetallisilikaatin loppuosa samanaikaisesti rikki-, typpi- tai fosforihapon vesi-liuoksen kanssa reaktioastiassa olevaan sekoitettuun alkalime-tallisilikaattiin, lisäysnopeuksien ja -väkevyyksien ollessa säädetyt siten, että lisätyllä hapolla neutraloimattoman alkalin määrä kasvaa niin, että sen maksimimäärä alkalimetallisilikaatin kokonaismäärän lisäämisen lopussa ajankohtana tm, on 20-500 % suurempi kuin reaktioastiassa olevan alkalin määrä reaktion alkaessa, hapon mahdollisesti sisältäessä lisäainetta, joka on jokin alumiinin tai maa-alkalimetallin vesiliukoinen suola, saostuneen piidioksidin taitekertoimen säätämiseksi, ) jatketaan mineraalihapon lisäämistä alkalimetallisilikaa tin lisäämisen lopettamisen jälkeen reaktiomassan pH-arvoon alle 6,0, jolloin saatu reaktiomassa kaikkien lisäysten jälkeen sisältää 3-12 paino-$ SiO^ reaktion päättymisajankohtana t^, jolloin t^. on välillä 20 min - 4 tuntia ja aika t^ silikaattilisäyk-sen lopettamiseen on 55-90 % arvosta tf, 5. pidetään alkalimetallisilikaatti-reaktiomassan reaktiolämpö-tila välillä 50 ja 90°C koko reaktion ajan, 6. suodatetaan reaktioliete, ja 7. pestään, kuivataan ja jauhetaan suodatettu massa ja otetaan saatu tuote talteen.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että natriumsilikaattiin, jonka Si02/Na20-moolisuhde on alueella 2,0-2,8, lisätään rikkihappoa, jonka väkevyys on noin 8-22 paino-$. 31 64791
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkalimetallisilikaatin loppuosa ja happoliuosta lisätään samanaikaisesti siten ja sellaisella nopeudella, että reaktioliuoksen tehokkaan alkalin maksimimäärä on 200-500 % suurempi kuin alkualkalimäärä.
1. Förfarande för framställning av en finkornig, amorf, fälld kiseldioxid med en svag förmäga att binda fuktighet (strukturindex under 35*0 genom surgöring av en alkalimetall-silikatlösning med en syra sä, att mera silikatlösning leds tili silikatlösningen i ett reaktionskärl i första steget utöver syra, kännetecknat av att 1) 8-50 % av den totala mängden av alkalimetallsilikatet, som används vid reaktionen, leds tili ett vatten innehällan-de reaktionskärl för att bilda en vattenlösning, varvid alkalimetallsilikatet har formeln I^CKSiC^ix, där M är natrium eller kalium och x är 2-4, 2. vattenlösningen omrörs kontinuerligt i reaktionskärlet, 3. resten av alkalimetallsilikatet, som används vid reaktionen, sätts samtidigt med en vattenlösning av svavel-, salpeter-eller fosforsyra tili det omrörda alkalimetallsilikatet i reaktionskärlet, medan tillsättningshastigheter och -koneentrationer är reglerade sä, att mängden av det med den tillsatta syran oneut-raliserade alkalit stegras, sä att dess maximala mängd i slutet av tillsättningen av alkalimetallsilikatets totala mängd vid tidpunkten t är 20-300 % större än a.lkalimängden i reaktionskärlet vid reaktionens början, medan syran eventuellt inne-häller ett tillsatsmedel, som är ett vattenlösligt sait av aluminium eller en jordalkalimetall, för att reglera brytnings-koefficienten hos den fällda kiseldioxiden, 4. tillsättningen av mineralsyra fortsätts under reaktions-massans pH av 6,0, när tillsättningen av alkalimetallsilikatet slutats, varvid den erhällna reaktionsmassan efter alla till-sättningar innehäller 3-12 vikt-% SiO^ vid reaktionens slut-tidpunkt t^,, varvid tf är mellan 20 min och 4 timmar och tiden tffl tili silikattillsättningens slut är 55~90 % av värdet t^,