JP3051450B2 - 新規な沈降シリカ、それらの製造方法及びそれらのエラストマーを強化するための使用 - Google Patents
新規な沈降シリカ、それらの製造方法及びそれらのエラストマーを強化するための使用Info
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Description
ニュールの形態の新規な沈降シリカ、それらの製造方法
及びそれらのエラストマー用補強充填剤としての使用に
関する。
色補強充填剤として長い間使用されてきたことは知られ
ている。
に、一方で、取り扱うことができ、他方でかつとりわけ
混合物中に容易に加入することができるべきである。
得るためには、充填剤はエラストマー性マトリックス中
に同時にできるだけ微細でかつできるだけ均一に分散さ
れた最終形態で存在しなければならないことが知られて
いる。さて、そのような状態は、一方で、充填剤が、エ
ラストマーに混合する際にマトリックス中に加入される
(充填剤の加入可能性)及び非常に微細な粉末の形態に
分割或は砕解される(充填剤の砕解)ための極めて良好
な性能を有する限りにおいて、他方で、前述の砕解プロ
セスから生じる粉末が、立ち代わってエラストマーに完
全にかつ均一に分散されることができる(粉末の分散)
限りにおいてのみ達成されることができる。
ストマーマトリックス中で一緒になって凝集する遺憾な
傾向を有する。これらのシリカ/シリカ相互作用の不利
な結果は、補強特性を、混合作業の間に生じさせること
ができるシリカ/エラストマー相互作用がすべて得られ
るならば達することが理論的に可能なレベル(シリカ/
エラストマー相互作用のこの理論数は、良く知られてい
る通りに、使用するシリカの外面に直接比例する)に比
べて認め得る程に小さいレベルに制限することである。
態では、混合物の剛性及びコンシステンシーを増大さ
せ、これより加工を一層困難なものにする傾向にある。
ながら、エラストマーへの極めて良好な分散性を有する
入手可能な充填剤を有することである。
問題を解決するにある。
のビーズ或は、随意にグラニュールの形態でありかつ比
較的大きなサイズになることができながら、極めて満足
すべき分散性(及び砕解性)及び補強特性を有する新規
な沈降シリカに関する。
することの目的を有する。
て良好な機械的性質を付与するための補強充填剤として
使用することに関する。
砕解性)及び補強特性を有し、好ましくは比較的大きな
サイズの新規な沈降シリカからなる。
l of the American Chemical Society」、60巻、3
09頁、1938年2月に記載されかつNF(フランス規格)T4
5007(1987年11月)に一致するブルナウアー−エメット
−テーラー法に従って求める。
11月)(5.12)に従って求める外表面積である。
準30−022(1953年3月)に従って求める。
は、NF(フランス規格)T030100に従って測定する。
て測定し、細孔直径は、Washburn関係により、130゜に
等しい接触角テータ及び484ダイン/cmに等しい表面張力
ガンマを用いて(Micro−meritics9300ポロシメータ(M
icromeritics社製))計算すると条件を明記する。
ての特定の試験によって量で表わすことができる。
カの懸濁液に関して粒子サイズ測定を(レーザー散乱を
使用して)行うことによって評価する;シリカの砕解性
をこのようにして測定する(対象物を0.1から数十ミク
ロンに破壊する)。超音波砕解は、直径19mmのプローブ
を装着したVibracell Bioblock(600W)超音波発生装
置(Bioblock社製、周波数約20,000Hz)を使って行う。
粒子サイズ測定は、Sympatec粒子サイズアナライザー
(Sympatec社製)でレーザー散乱によって行う。
径4cm)に入れ、脱イオン水を加えることによって50グ
ラムまでにする;こうしてシリカ4%を含有する水性懸
濁液を生成し、これを磁気撹拌によって均質化する。次
いで、超音波砕解を下記の通りにして行う:プローブを
長さ4cm以上浸漬し、出力を、20%を示すパワースケー
ルでの針変位(プローブの端によって散逸されるエネル
ギー120ワット/cm2に相当する)を得るように調節す
る。砕解を420秒間行う。次いで、粒子サイズ測定を、
既知の容量(mlで表わす)の均質化された懸濁液を粒子
サイズアナライザーのセル中に導入した後に行う。
性が大きい程、比例して小さくなる。比(10×導入する
懸濁液の容量(mlで表わす))/粒子サイズアナライザ
ーによって検出する懸濁液の光学濃度もまた求める(こ
の光学濃度はおおよそ20である)。この比は微粉含量、
すなわち粒子サイズアナライザーによって検出されない
0.1μmより小さい粒子の含量の表示を与えるものであ
る。この比は、超音波砕解因子(FD)と呼ばれ、シリカ
が示す砕解性が大きい程、比例して大きくなる。
〜135m2/gを有し、 ・超音波砕解した後のメジアン直径(φ50)が2.8μm
より小さい、好ましくは2.7μmより小さい、例えば2.5
μmより小さい ことを特徴とする新規な沈降シリカを提案する。
い、好ましくは4mlより大きい、例えば4.5mlより大きい
超音波砕解因子(FD)を示すのが普通であるる。
〜135m2/gを有し、 ・直径が175〜275Åである細孔からなる細孔容積が、40
0Åに等しい又はそれより小さい直径の細孔からなる細
孔容積の55%未満に相当するような細孔分布を有し、 ・超音波砕解した後のメジアン直径(φ50)が4.5μm
より小さい、好ましくは4μmより小さい、例えば3.8
μmより小さい ことを特徴とする新規な沈降シリカからなる。
は、従って、また、細孔容積の分布、或は広がり、一層
特には400Åに等しい又はそれより小さい直径の細孔に
よって生成される細孔容積の分布からなる。この後者の
容積は、エラストマーを補強するために用いられる充填
剤の有効細孔容積に相当する。プログラムを分析する
と、発明の第二の実施態様に従うシリカは、直径が175
〜275Åの範囲の細孔からなる容積が有効細孔容積の55
%より少ない、好ましくは50%より少ない、特に40%よ
り少ない、いくつかの場合には30%より少なくなるよう
にすることを示す。
きい、例えば3.9mlより大きい超音波砕解因子(FD)を
有するのが普通である。
概100〜210m2/g、特に100〜180m2/gを有する。
〜1.2を有する、すなわちシリカは低い微孔質を示す。
きい、例えば1.21〜1.4のSBET/SCTAB比を示す、すなわ
ちシリカは比較的高い微孔質を示す。
には180〜350ml/100g、例えば200〜310ml/100gのDOP油
吸収量を示す。
は、随意にグラニュールの形態になることができ、特
に、比較的大きなサイズであるが、極めて顕著でありか
つ良好な補強特性である砕解性及び分散性を有すること
を特徴とする。発明に従うシリカは、これより、従来技
術のシリカに比べて、同じ或は同様の比表面積でかつ同
じ或は同様のサイズで、有利なことに優れた砕解性及び
分散性を有する。
〜150μm、例えば30〜100μmの平均サイズを有するの
が好ましい。
は、大概少なくとも0.17であり、例えば0.2〜0.3であ
る。
特には3〜5cm3/gを有する。
特性と間の極めて良好な折衷を得るのを可能にする。
を合成するための好適なプリカーサーを構成する。
くとも80μmを有するのが好ましい。
サイズは少なくとも100μm、例えば少なくとも150μm
である;この平均ビーズサイズは、大概300μmを越え
ず、100〜270μmの間にあるのが好ましい。この平均サ
イズは、NF(フランス規格)X11507(1970年12月)に従
い、乾燥篩分けして累加網上50%に対応する直径を求め
ることによって求める。
は、大概少なくとも0.17であり、例えば0.2〜0.32であ
る。
特には3〜5cm3/gを有する。
ようなシリカは、有利には固体でありかつ均質であり、
ダストをほとんど形成せず、良好な盛込容積を有するも
のであり、良好な砕解性及び分散性を示す。加えて、そ
れは良好な補強特性を示す。そのようなシリカは、ま
た、発明に従う粉末及びグラニュールを合成するための
好適なプリカーサーを構成する。
好ましい。その場合、それらは、超音波砕解した後のメ
ジアン直径(φ50)が3μmより小さく、かつ超音波砕
解因子(FD)が8mlより大きい、例えば12mlより大きい
のが有利である。
て(長さ)少なくとも1mmが好ましく、特には1〜10mm
である。
できる。例として、特に球形、円筒形、平行六面体形、
タブレット形、血小板形及びペレット形並びに円形或は
多葉(polylobar)セクションを有する押出物の形態を
挙げることが可能である。
填密度は、大概少なくとも0.27であり、0.37までの範囲
になることができる。
には1.5〜2cm3/gを有する。
酸性化剤とを反応させ、それによって沈降シリカの懸濁
液が得られ、次いでこの懸濁液を分離しかつ乾燥させる
ことを含むプロセスによって製造するのが好ましい。該
プロセスは、沈殿を下記のようにして行うことを特徴と
する: (i)反応に関与するアルカリ金属Mのシリケートの全
量の内の一部を含む初期のストックを形成し、該ストッ
ク中のSiO2として表わすシリケート濃度は20g/より低
くし、 (ii)該初期ストックに酸性化剤を、該初期ストック中
に存在するM2Oの量の少なくとも5%が中和されるまで
加え、 (iii)酸性化剤を残りの量のアルカリ金属シリケート
と同時に反応混合物に、団結比、すなわちシリケート
(SiO2として表わす)の添加量/初期ストック中に存在
するシリケート(SiO2として表わす)の量の比が12〜10
0になるように加える。
ケートの極めて低い濃度、及び同時の添加段の間の適し
た団結比が、得られる生成物に優れた性質を付与するた
めの重要な条件を構成することが分かった。
ロセスである、すなわち酸性化剤をアルカリ金属Mのシ
リケートに反応させることに留意すべきである。
れている方法で行う。使用する酸性化剤は、大概、硫
酸、硝酸もしくは塩酸のような強無機酸、或は酢酸、ギ
酸もしくはカルボン酸のような有機酸であることが想起
される。
は、Mがナトリウム或はカリウムであるアルカリ金属M
のシリケートのような任意の普通の形態のシリケートを
シリケートとして用いてよい。
ケートとして用いるのが普通である。
ル比2〜4、一層特には3.0〜3.7を有するのが普通であ
る。
り、沈殿は、特に下記の段階に従って行う。
この初期のストック中に存在するシリケートの量は、反
応に関与するシリケートの全量の一部だけに相当するの
が有利である。
トック中のシリケートの濃度はSiO220g/リットルより低
い樟る。この濃度は11g/、必要に応じて8g/を越え
ないのが好ましい。
件は、一部得られるシリカの特性を決める。
に従う製造のプロセスの間、電解質を用いないのが好ま
しく、特に、初期ストックは電解質を何ら含まないのが
好ましい。
れる意味で理解されることを意図でする。すなわち、そ
れは、溶解させる場合に、分解或は解離して荷電イオン
或は粒子を形成する任意のイオン性或は分子状物質を意
味する。電解質として、アルカリ金属及びアルカリ土類
金属の塩の群の内の塩、特に出発シリケートの金属と酸
性化剤との塩、例えばケイ酸ナトリウムと硫酸との反応
の場合硫酸ナトリウムを挙げることが可能である。第二
段は、酸性化剤を上記の組成のストックに加えることに
在る。
に、該初期ストック中に存在するM2Oの量の少なくとも
5%、好ましくは少なくとも50%が中和されるまで加え
る。
くは該初期ストック中に存在するM2Oの量の50〜99%が
中和されるまで加える。
その規定度は0.4〜36N、例えば0.6〜1.5Nにすることが
できる。
0g/が好ましく、例えば60〜130g/である。
いで、酸性化剤と、団結比、すなわちシリカの添加量/
初期ストック中に存在するシリカの量の比が12〜100、
好ましくは12〜50、特には13〜40になるような量のアル
カリ金属Mのシリケートとの同時の添加を行う((ii
i)段)。
の添加量の80〜99%、例えば85〜97%が中和されるよう
にするのが好ましい。
を、反応混合物の第一のpH平坦域pH1において、次いで
反応混合物の第二のpH平坦域pH2において、7<pH2<pH
1<9になるように行うことが可能である。
濃厚であってもよい。その規定度は0.4〜36N、例えば0.
6〜1.5Nにすることができる。
〜180g/が好ましく、例えば60〜130g/である。
は、シリカとして表わして、濃度が大概40〜330g/、
例えば60〜250g/である。
えた際に、終了される。
後に行うのが有利であり、このエージングは、例えば1
〜60分間、特には5〜30分間続けることが可能である。
の前に、更なる量の酸性化剤を反応混合物に加えること
が望ましい。この添加は、反応混合物のpH値3〜6.5、
好ましくは4〜5.5が得られるまで行うのが普通であ
る。また、それは、(iii)段の間に加えるM2Oの全量を
中和しかつ最終シリカのpHを調整して所定の用途につい
ての所望の値にすることを可能にする。
プロセスの(iii)段の間に用いる酸性化剤と同じにす
るのが普通である。
の間酸性化剤を加えることを行うのが好ましい。
度で行う。発明の更に別の態様に従えば、反応の終りの
温度は、反応の始まりの温度に比べて高くなる。これよ
り、反応の始まりの温度を70゜〜96℃に保つのが好まし
く、温度は反応の間数分にわたって、好ましくは80゜〜
98℃の値にまで上昇され、温度をその値で反応の終りま
で保つ。
れ、これを次いで分離する(液/固分離)。この分離
は、ろ過した後に、必要ならば洗浄することからなるの
が普通である。ろ過は、任意の適した方法によって、例
えばフィルタープレス或はベルトフィルター或は回転真
空フィルターを使用して行ってよい。
ターケーク)を、次いで乾燥させる。
て行ってよい。
い。
ビン−、ノズル−、液圧−或は二流体−噴霧器を使用し
てよい。
は、18重量%より多い、好ましくは20重量%より多い固
形分を有する。次いで、乾燥をタービン−或は好ましく
はノズル−噴霧器によって行うのが普通である。
リカは、大概実質的に球形のビーズ形態で、好ましくは
平均サイズ少なくとも80μmを有するものである。
をもたらす適したフィルターを使用することによって直
接ろ過として得ることができる。別の方法は、ろ過した
後に、方法の次の段で、必要に含量を得るように、ケー
クに乾燥物質、例えば粉末形態のシリカを加えることに
在る。
ように、通常、特にその粘度が過度に高いために、スプ
レーすることを可能にする状態で無いことに留意される
べきである。
業を行う。この作業は、ケークをコロイド状或はビーズ
タイプのミルを通過させることによって行うことができ
る。その上、スプレーすべき懸濁液の粘度を低下させる
ために、特許出願FR−A−2,536,380に記載されるプロ
セスの間、アルミニウム、特にアルミン酸ナトリウムの
形態のアルミニウムを加えるのがよい。同特許出願の教
示を本明細書中に援用する。この添加は、特に実際に粉
砕する時点で行うのがよい。
に固形分が18重量%より多い懸濁液を乾燥させることに
よって得られる生成物に関して行ってもよい。次いで得
ることができる沈降シリカは、通常、好ましくは平均サ
イズ少なくとも15μm、特に20〜150μm、例えば30〜1
00μmを有する粉末の形態である。
と、例えば適したメッシュサイズの振動篩によって分離
することができ、このようにして回収された不適格な生
成物を粉砕段階に循環させてもよい。
るべき懸濁液は、18重量%より少ない固形分を有する。
次いで、乾燥をタービン−或はノズル−噴霧器によって
行うのが普通である。次いで発明のこの別の態様に従っ
て得ることができる沈降シリカは、通常粉末の形態であ
り、好ましくは平均サイズ少なくとも15μm、特に20〜
150μm、例えば30〜100μmを有するものである。
い懸濁液から)或は粉砕した生成物に、発明の方法の更
に別の態様に従って、凝集段階を施してもよい。
層大きくかつ機械的に耐性な物体の形態にさせるため
に、微細な物体を一緒に結合させることを可能にする任
意のプロセスを意味することを意図する。
(すなわち、水、シリカスラリー、等のようなバインダ
ーを使用することによる)、押出、好ましくは乾燥成形
である。
に、粉末の生成物を、その中に含まれる空気を排除して
一層均一な成形を確実にするように、脱気する(また、
プレ稠密化(predensification)とも呼ばれる作業)す
るのが有利と認められるかもしれない。
リカは、好ましくはサイズが少なくとも1mm、特に1〜1
0mmのグラニュールの形態であるのが有利である。
によってキャリブレートして所望のサイズにし、次いで
将来使用するために包装するのがよい。
ビーズは、これより、取り分け、特に例えば造粒或は成
形のような慣用の成形作業により、これらが、従来技術
において、慣用の粉末を使用している場合にそうなるよ
うな、これらの粉末に付随する固有の補強特性を隠す、
或は無効にさえし得る損傷を起こさないで、前述したよ
うなグラニュールを簡単に、有効にかつ経済的に入手す
ることの利点を供する。
ー、特にタイヤの補強において特に有利な用途を見出
す。それらはこれらのエラストマーに、極めて満足すべ
き流動学的性質を付与しながら、破断点伸び、破壊強さ
及び引裂強さのような機械的性質の相当の向上を付与す
る。
制限するものではない。
トルのケイ酸ナトリウム溶液(3.4に等しいSiO2/Na2Oモ
ル比を有する)を、プロペラを用いる撹拌システム及び
ジャケットを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反
応器中に導入する。
て表わす)は、10g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。全反応を85℃で行
なう。次いで、硫酸溶液を、80g/の濃度で、3分20秒
かけて、10.2/分の速度で導入する。この添加の終り
に、このストックの中和度は85%である、換言すれば、
初期ストック中に存在するNa2Oの量の85%が中和され
る。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度10.2/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度130g/、速度14.2/分)。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の92%が中和され
る。
同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、反
応混合物のpHを4.5にする。
的に強熱減量が87%(従って、固形分が13重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、ロータリー真空フ
ィルターによりろ過し且つ洗浄する。
させる。この粉砕操作の後に、生じたスラリーをタービ
ンスプレーヤーにより噴霧する。
通りである: − CTAB比表面積 125m2/g − BET比表面積 164m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.58cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.14cm3/g − V2/V1比 24% − 平均粒度 60μm シリカP1を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
2.35μm及び超音波砕解因子(FD)5.2mlを有する。
加する外は、実施例1の通りである。従って: シリカとして表わして10g/の濃度を有する662リッ
トルのケイ酸ナトリウム溶液(3.4に等しいSiO2/Na2Oモ
ル比を有する)を、プロペラを用いる撹拌システム及び
ジャケットを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反
応器中に導入する。
て表わす)は、10g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。全反応を85℃で行
なう。次いで、硫酸溶液を、80g/の濃度で、3分20秒
かけて、10.2/分の速度で導入する。この添加の終り
に、このストックの中和度は85%である、換言すれば、
初期ストック中に存在するNa2Oの量の85%が中和され
る。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度10.2/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度230g/、速度7.9/分)。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の93%が中和され
る。
を同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、
反応混合物のpHを4.5にする。
的に強熱減量が87.1%(従って、固形分が12.9重量%)
であるシリカケーキが回収されるように、ロータリー真
空フィルターによりろ過し且つ洗う。
させる。この粉砕操作の後に、生じたスラリーをタービ
ンスプレーヤーにより噴霧する。
通りである: − CTAB比表面積 100m2/g − BET比表面積 138m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.26cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.07cm3/g − V2/V1比 27% − 平均粒度 60μm シリカP2を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
6μm及び超音波砕解因子(FD)3.5mlを有する。
ルのケイ酸ナトリウム溶液(3.4に等しいSiO2/Na2Oモル
比を有する)を、プロペラを用いる撹拌システム及びジ
ャケットを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反応
器中に導入する。
て表わす)は、5g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。全反応を85℃で行
なう。次いで、硫酸溶液を、80g/の濃度で、1分40秒
かけて、10.2/分の速度で導入する。この添加の終り
に、このストックの中和度は85%である、換言すれば、
初期ストック中に存在するNa2Oの量の85%が中和され
る。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度10.2/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度130g/、速度14.2/分)。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の92%が中和され
る。
を同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、
反応混合物のpHを4.5にする。
的に強熱減量が87%(従って、固形分が13重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、ロータリー真空フ
ィルターによりろ過し且つ洗う。
させる。この粉砕操作の後に、生じたスラリーをタービ
ンスプレーヤーにより噴霧する。
通りである: − CTAB比表面積 119m2/g − BET比表面積 137m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.38cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.10cm3/g − V2/V1比 26% − 平均粒度 60μm シリカP3を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
3μm及び超音波砕解因子(FD)5.0mlを有する。
トルのケイ酸ナトリウム溶液(3.4に等しいSiO2/Na2Oモ
ル比を有する)を、プロペラを用いる撹拌システム及び
ジャケットを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反
応器中に導入する。
て表わす)は、10g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。次いで、硫酸溶液
を、80g/の濃度で、3分20秒かけて、10.2/分の速
度で導入する。この反応混合物を、硫酸溶液を添加する
間、85℃の温度に維持する。この添加の終りに、このス
トックの中和度は85%である、換言すれば、初期ストッ
ク中に存在するNa2Oの量の85%が中和される。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度9.9/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度130g/、速度14.2/分)。
間、85℃に維持する。次いで、それを5分間かけて85℃
から90℃に上昇させ、次いで、反応の終りまで90℃に維
持する。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の90%が中和され
る。
を同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、
反応混合物のpHを4.5にする。
(90℃で撹拌しながら)。
的に強熱減量が87%(従って、固形分が13重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、ロータリー真空フ
ィルターによりろ過し且つ洗う。
させる。この粉砕操作の後に、生じたスラリーをタービ
ンスプレーヤーにより噴霧する。
通りである: − CTAB比表面積 109m2/g − BET比表面積 136m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.38cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.12cm3/g − V2/V1比 32% − 平均粒度 60μm シリカP4を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
0μm及び超音波砕解因子(FD)4.0mlを有する。
りである。
トルのケイ酸ナトリウム溶液(3.4に等しいSiO2/Na2Oモ
ル比を有する)を、プロペラを用いる撹拌システム及び
ジャケットを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反
応器中に導入する。
て表わす)は、10g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。次いで、硫酸溶液
を、80g/の濃度で、3分20秒かけて、10.2/分の速
度で導入する。この反応混合物を、硫酸溶液を添加する
間、80℃の温度に維持する。この添加の終りに、このス
トックの中和度は85%である、換言すれば、初期ストッ
ク中に存在するNa2Oの量の85%が中和される。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度9.9/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度130g/、速度14.2/分)。
間、80℃に維持する。次いで、それを7分間かけて80℃
から95℃に上昇させ、次いで、反応の終りまで95℃に維
持する。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の90%が中和され
る。
を同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、
反応混合物のpHを4.5にする。
(95℃で撹拌しながら)。
的に強熱減量が87%(従って、固形分が13重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、ロータリー真空フ
ィルターによりろ過し且つ洗う。
させる。この粉砕操作の後に、生じたスラリーをタービ
ンスプレーヤーにより噴霧する。
通りである: − CTAB比表面積 118m2/g − BET比表面積 160m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.48cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.11cm3/g − V2/V1比 23% − 平均粒度 60μm シリカP5を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
6μm及び超音波砕解因子(FD)4.2mlを有する。
トを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反応器中に
導入する: − 626リットルの水、及び − シリカとして表わして130g/の濃度を有する36リ
ットルのケイ酸ナトリウム溶液(3.6に等しいSiO2/Na2O
モル比を有する)。
て表わす)は、7.1g/である。この溶液を次いで撹拌
し続けながら95℃の温度まで加熱する。全反応を95℃で
行なう。次いで、硫酸溶液を、80g/の濃度で、3分20
秒かけて、5.4/分の速度で導入する。この添加の終
りに、このストックの中和度は67%である、換言すれ
ば、初期ストック中に存在するNa2Oの量の67%が中和さ
れる。
物に導入する: − 硫酸溶液(濃度80g/、速度5.4/分)及び − ケイ酸ナトリウム溶液(シリカとして表わして、濃
度130g/、速度8.8/分)。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の83%が中和され
る。
を同じ速度で10分間継続する。この酸の更なる導入は、
反応混合物のpHを4.5にする。
(95℃で撹拌しながら)。
的に強熱減量が78%(従って、固形分が22重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、フィルタープレス
によりろ過し且つ洗う。
ppmのAl/SiO2重量比に相当する量のアルミン酸ナトリウ
ムの添加)により流動化させる。この粉砕操作の後に、
ポンプ供給可能なケーキを、pH6.7で得て、次いで、ノ
ズル/スプレーヤーにより噴霧する。
う)の特性は、下記の通りである: − CTAB比表面積 131m2/g − BET比表面積 145m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.84cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.40cm3/g − V2/V1比 48% − 平均ビーズ寸法 200μm シリカP6を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
7μm及び超音波砕解因子(FD)11.0mlを有する。
トを用いる加熱器を取り付けたステンレス鋼反応器中に
導入する: − 853リットルの水、及び − シリカとして表わして237g/の濃度を有する18.4
リットルのケイ酸ナトリウム溶液(3.5に等しいSiO2/Na
2Oモル比を有する)。
て表わす)は、5g/である。この溶液を次いで撹拌し
続けながら85℃の温度まで加熱する。全反応を85℃で撹
拌しながら行なう。次いで、20℃で相対密度1.050を有
する希硫酸を、3分20秒かけて、4.8/分の速度で導
入する。この添加の終りに、このストックの中和度は91
%である、換言すれば、初期ストック中に存在するNa2O
の量の91%が中和される。
けて、5.4/分の速度で、希硫酸(これも上記の型)
と同時に、反応混合物において下記のpHを維持するよう
に調節された量で、反応混合物に導入する: − 値8.5±0.1(最初の15分間)、 − 値7.8±0.1(最後の45分間)。
換言すれば加えたNa2O(毎分)の量の92%が中和され
る。
分間かけて反応混合物のpH値を4.4に下げるように希硫
酸を導入し続ける。
度で10分間撹拌し続ける。
的に強熱減量が81%(従って、固形分が19重量%)であ
るシリカケーキが回収されるように、フィルタープレス
によりろ過し且つ洗う。
ppmのAl/SiO2重量比に相当する量のアルミン酸ナトリウ
ムの添加及び硫酸の添加)により流動化させる。この粉
砕操作の後に、ポンプ供給可能なケーキを、pH6.5で得
て、次いで、ノズル−スプレーヤーにより噴霧する。
う)の特性は、下記の通りである: − CTAB比表面積 123m2/g − BET比表面積 136m2/g − d≦400Åの細孔が相当する細孔容積V1 0.77cm3/g − 175Å≦d≦275Åの細孔が相当する細孔容積V2 0.21cm3/g − V2/V1比 27% − 平均ビーズ寸法 250μm シリカP7を、上で説明において規定した砕解試験にか
ける。
9μm及び超音波砕解因子(FD)14.5mlを有する。
可能な、100〜140m2/gのCTAB比表面積を有する3種類の
市販のシリケートを研究した。これらは: − 一方において、粉末形態の2種類シリケート: − Akzoから市販されているPerkasil KS(登録商
標)300粉末(以下においては、PC1と言う)、 − Degussaから市販されているUltrasil VN2(登
録商標)粉末(以下においては、PC2と言う)であり、 − 他方において、実質的に球形のビーズの形態のシリ
カ、Rhone−Poulenc Chimieから市販されているZeosil
(登録商標)125 MPシリカ(以下においては、MP1と言
う)であった。
す。この表は又、比較のために、この発明によるシリカ
P1〜P7の特性をも繰り返して示す。
りシリカ及び従来技術によるシリカの利用及び挙動を説
明する。
−p−フェニルジアミン (4)N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアジルスルフ
ェンアミド (5)ジフェニルグアニジン (6)加硫剤 (7)シリカ/ゴムカップリング剤(Degussaにより市
販されている製品) これらの配合物を、下記のように調製する: 下記を、この順序で且つ括弧内に示した時間及び混合
温度にて、密閉式ミキサー(バンバリー式)に導入す
る: − SBR1712(t0)(55℃) − X50S及びシリカの2/3(t0+1分)(90℃) − ZnO、ステアリン酸、6PPD及び1/3のシリカ(t0+2
分)(110℃)。
約t0+5分)に、このミキサーを排出する(ミックスを
落とす)。このミックスを、ロールを30℃に維持したロ
ール練り機に導入してカレンダー掛けする。CBS、DPG及
び硫黄をこの練り機に導入する。
をカレンダーにかけて2.5〜3mmの厚みのシートを形成す
る。
に用いた装置を示した。
を生じる。
の一層大きい加工性を、特に、タイヤの製造の間に頻繁
に行なわれる押出し及びカレンダー操作の面において反
映する(混合物の処理に対する一層少ないエネルギー消
費、混合の間の一層容易な注入、押出し中の一層少ない
ダイ膨潤、カレンダーにおける一層少ない収縮等)。
行なう。
伸び): NF(フランス規格)T46−002又はISO37−1977 (II)引裂強さ試験 DIN53−507 得られた結果を下記の表IIIに列記する。
同じ理論的補強力にもかかわらず、この発明によるシリ
カにより授与された一層良い補強効果を明確に示してい
る。
明する最低の100%モジュラスを生じる。
強さ及び引裂強さ及び破断点伸びについて得られる一層
高い値により確実にされる。
Claims (17)
- 【請求項1】下記: ・CTAB比表面積(SCTAB)100〜140m2/gを有し、 ・直径が175〜275Åである細孔からなる細孔容積が、40
0Åに等しい又はそれより小さい直径の細孔からなる細
孔容積の55%未満に相当するような細孔分布を有し、 ・超音波砕解した後のメジアン直径(φ50)が4.5μm
より小さい ことを特徴としかつ平均サイズ少なくとも15μmを有す
る粉末の形態、平均サイズ少なくとも80μmを有する実
質的に球形のビーズと形態及びサイズ少なくとも1mmを
有するグラニュールの形態の内の少なくとも一つである
ことを特徴とする沈降シリカ。 - 【請求項2】直径が175〜275Åである細孔からなる細孔
容積が、400Åに等しい又はそれより小さい直径の細孔
からなる細孔容積の50%未満に相当するような細孔分布
を有することを特徴とする請求項1のシリカ。 - 【請求項3】3.0mlより大きい超音波砕解因子(FD)を
有することを特徴とする請求項1又は2のシリカ。 - 【請求項4】実質的に球形のビーズの形態であり、超音
波砕解した後に、3.1μmより小さいメジアン直径(φ
50)及び8mlより大きい超音波砕解因子(FD)を有する
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一のシリカ。 - 【請求項5】BET比表面積(SBET)100〜210m2/gを有す
ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一のシリ
カ。 - 【請求項6】DOP油吸収量150〜400ml/100gを有すること
を特徴とする請求項1〜5のいずれか一のシリカ。 - 【請求項7】アルカリ金属Mのシリケートと酸性化剤と
を反応させ、それによって沈降シリカの懸濁液が得ら
れ、次いでこの懸濁液を分離しかつ乾燥させることを含
み、沈殿を下記のようにして行う: (i)反応に関与するアルカリ金属Mのシリケートの全
量の内の一部を含む初期のストックを形成し、該ストッ
ク中のSiO2として表わすシリケート濃度は20g/より低
くし、 (ii)該初期ストックに酸性化剤を、該初期ストック中
に存在するM2Oの量の少なくとも5%が中和されるまで
加え、 (iii)酸性化剤を残りの量のアルカリ金属Mのシリケ
ートと同時に反応混合物に、シリケート(SiO2として表
わす)の添加量/初期ストック中に存在するシリケート
(SiO2として表わす)の量の比が12〜100になるように
加える ことを特徴とするタイプの請求項1〜6のいずれか一の
シリカの製造方法。 - 【請求項8】(ii)段において、酸性化剤を、該初期ス
トック中に存在するM2Oの量の少なくとも50%が中和さ
れるまで加えることを特徴とする請求項7の方法。 - 【請求項9】(iii)段において、酸性化剤を残りの量
のアルカリ金属Mのシリケートと同時に反応混合物に、
シリケートの添加量/初期ストック中に存在するシリケ
ートの量の比が12〜50になるように加えることを特徴と
する請求項7又は8の方法。 - 【請求項10】(iii)段の後に、更なる量の酸性化剤
を反応混合物に、好ましくは反応混合物のpH値3〜6.5
が得られるまで加えることを特徴とする請求項7〜9の
いずれか一の方法。 - 【請求項11】(iii)段を通じてずっと、酸性化剤の
添加量を、M2Oの添加量の80〜99%が中和されるように
することを特徴とする請求項7〜10のいずれか一の方
法。 - 【請求項12】前記初期ストック中のSiO2として表わす
前記シリケートの濃度が11g/を越えないことを特徴と
する請求項7〜11のいずれか一の方法。 - 【請求項13】電解質を用いない請求項7〜12のいずれ
か一の方法。 - 【請求項14】前記乾燥をスプレーすることによって行
うことを特徴とする請求項7〜13のいずれか一の方法。 - 【請求項15】乾燥させた生成物を、次いで凝集させる
請求項14の方法。 - 【請求項16】乾燥させた生成物を、次いで粉砕し、次
いで必要に応じて凝集させる請求項14の方法。 - 【請求項17】請求項1〜6のいずれか一のシリカをエ
ラストマー用補強充填剤として使用する方法。
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