JP5340270B2 - 低い増粘効果を有する熱分解的に製造された二酸化ケイ素 - Google Patents

Description

本発明は、低い増粘効果を有する熱分解的に製造された二酸化ケイ素（フュームドシリカ）粉末に、及びその製造及び使用に関する。

ＤＥ−Ａ−１０１４５１６２号は、有利には、最小の表面粗さを有する比表面積２５〜５００ｍ²／ｇ（ＤＩＮ ６６１３１及び６６１３２に従ったＢＥＴ法によって測定される）を有する、平均粒子サイズ１００ｎｍ未満を有する凝集一次粒子の形で、親水性の熱分解二酸化ケイ素を開示している。さらに有利には、熱分解二酸化ケイ素は、２．３以下のフラクタル表面次元、及び／又は２．８以下のフラクタル質量次元を有する。

ＤＥ−Ａ−１０２００４０６３７６２号は、有利には、比表面積１〜１０００ｍ²／ｇ（ＤＩＮ ６６１３１及び６６１３２に従ったＢＥＴ法によって測定される）を有する、平均粒子サイズ０．５〜１０００ｎｍを有する凝集一次粒子の形で、親水性の熱分解二酸化ケイ素を開示している。さらに有利には、熱分解二酸化ケイ素は、２．３以下のフラクタル表面次元、及び／又は２．８以下のフラクタル質量次元を有する。

ＤＥ−Ａ−１０２００５００７７５３号は、有利には、比表面積１０ｍ²／ｇ、有利には７５〜３５０ｍ²／ｇ（ＤＩＮ ６６１３１及び６６１３２に従ったＢＥＴ法によって測定される）を有する、平均粒子サイズ０．５〜１０００ｎｍを有する凝集一次粒子の形で、親水性の熱分解二酸化ケイ素を開示している。さらに有利には、熱分解二酸化ケイ素は、２．３以下のフラクタル表面次元、及び／又は２．８以下のフラクタル質量次元を有する。

この二酸化ケイ素、及び従ってＤＥ−Ａ−１０１４５１６２号及びＤＥ−Ａ−１０２００４０６３７６２号において記載されているものは、従来技術と比較して、増加された増粘作用を呈することが言われている。

増粘作用を測定するための液体として、有機溶剤中でオリゴマー又はポリマー樹脂を使用することが可能である。

表面粗さは、フラクタルの理論によって定量されうる。フラクタルは、種々の長さの尺度に対して同一である構造である。フラクタルの多くの特徴は、べき法則を使用して記載されうる。例えば、質量ｍにおける半径ｒに伴う増加が試験される場合に、質量フラクタル次元ｄ_m ３が、圧縮球体の制限される場合に関して見出される。空洞及び孔を有する構造に関して、得られる質量フラクタル次元ｄ_mは、３未満である。

表面は、フラクタル特性を有することもできる。本明細書で、表面のサイズは、半径で増える。完全平滑面に関して、数値は５である。

フュームドシリカに関して、質量フラクタル次元は、一般的に、１．５〜２．０の範囲内であり、かつ表面関連次元は、約２．０である。

ＤＥ−Ａ−１９７５６８４０号は、ＢＥＴ表面積３０〜１５０ｍ²／ｇ、及びＰｆｅｉｆｅｒ、Ｏｂｅｒｔ及びＣｏｌｅ（Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ、Ａ ４２３、１６９（１９８９年））によって明記されている方法による多層吸収のためのフラクタルＢＥＴ理論に従って、圧力範囲ｐ／ｐ０＝０．５〜０．８におけるＮ₂吸収によって測定されたフラクタルＢＥＴ次元２．６０５未満を有する熱分解二酸化ケイ素を開示している。得られた二酸化ケイ素は、例えば、研磨のために使用されることができるのに対して、従来技術の二酸化ケイ素と比較して、増加された表面粗さに基づいて、より高い浸食率が観察される。

この二酸化ケイ素は、火炎加水分解法において、１未満の水素比ガンマ及び同時に同様に１未満の酸素比ラムダを観察することによって得られる。本明細書でガンマは、供給された水素及び原材料からの水素と、化学量論的に要求された水素との比である。ラムダは、供給された酸素と、化学量論的に要求された酸素との比である。

本発明の目的は、低い増粘作用を有する粒子を提供することであった。

本発明の他の目的は、かかる粒子を製造するための方法を提供することであった。

本発明は、
− ＳＴＳＡ表面積１０〜５００ｍ²／ｇ、
− ＳＴＳＡ表面積に基づいて、増粘作用４〜８ｍＰａｓ・ｇ／ｍ²、及び
− ミクロ細孔体積０．０３〜０．０７ｃｍ³／ｇ
を有する凝集一次粒子の形の、熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末を提供する。

本発明の意味における一次粒子は、最初に反応において形成され、かつ反応の他の過程において凝集体を形成性するために融合してよい粒子である。

本発明の目的のための凝集体は、同様の構造の一次粒子、及び表面積が個々の単離された一次粒子の合計よりも小さいサイズの一次粒子を混合させる。２つ以上の凝集体、或いは個々の一次粒子は、集まってさらに凝集塊を形成してよい。これらの場合における凝集体又は一次粒子は、適切に互いと接触される。凝集塊は、それぞれの場合において、それらが混合される程度に依存して、エネルギーの導入によって再度粉砕されうる。

ＳＴＳＡ（ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ：統計的厚さ表面積）表面積は、二酸化ケイ素粉末を形成する、言い換えれば、ミクロ細孔によって製造された表面を考慮に入れない、粒子の外側の表面積である。ＳＴＳＡ表面積は、層の厚さの式、
ｔ＝（２６．６８１８／（０．０１２４８０６−ｌｏｇ（ｐ／ｐ₀）））^0.4
［式中、ｐはガス相であり、ｐ₀は、測定温度での吸収の飽和蒸気圧であり、双方とも単位Ｐａである］を使用するｔ法（ＤＩＮ ６６１３５−２、ＡＳＴＭ Ｄ ５８１６）によって測定される。

二酸化ケイ素粒子のミクロ細孔構造のために、ＢＥＴ法（ＤＩＮ ６６１３１）による表面積の測定は、特性目的に好適ではない。一般に、ＢＥＴ表面積は、ＳＴＳＡ表面積よりも２０％〜１５０％高い。

増粘作用（ｍＰａｓ）は、不飽和ポリエステル樹脂、例えばオルト−もしくはメタ−フタル酸及びマレイン酸もしくはフマル酸、又はそれらの無水物、並びに低分子質量のジオール、例えばエチレングリコール、１，２−もしくは１，３−プロパンジオール、１，２−、もしくは１，３−もしくは１，４−ブタンジオール、又はネオペンチルグリコール（（ＣＨ₃）₂Ｃ（ＣＨ₂ＯＨ）₂）、又はポリオール、例えばペンタエリトリトールの縮合物中で、有利には３０質量％〜８０質量％、より有利には６０質量％〜７０質量％での溶液中で、例えば溶剤、例えばモノスチレンとしてのオレフィン反応性希釈液中で、二酸化ケイ素粉末の分散について測定される。ポリエステル樹脂の粘度は、２２℃の温度で、１３００±１００ｍＰａｓである。二酸化ケイ素粉末７．５ｇを、２２℃の温度でポリエステル樹脂１４２．５ｇに導入し、そして３０００ｍｉｎ^-1で溶解機によって分散する。さらに、不飽和ポリエステル樹脂９０ｇを、この分散液６０ｇに添加し、そして分散操作を繰り返す。

増粘作用として指定されるのは、剪断速度２．７ｓ^-1で回転粘度計で測定された、２５℃での分散液中のｍＰａｓにおける粘度の値である。好適な不飽和ポリエステル樹脂の例は、ＢＡＳＦ社製のＬｕｄｏｐａｌ（登録商標）Ｐ６である。

本発明の二酸化ケイ素粉末のＳＴＳＡ表面積は、有利には、３０〜３００ｍ²／ｇであってよく、特に５０〜１５０ｍ²／ｇが好ましい。

前記のＳＴＳＡ表面積に基づく、本発明の二酸化ケイ素粉末の増粘作用は、有利には５〜７ｍＰａｓ・ｇ／ｍ²であってよく、特に５．５〜６．５ｍＰａｓ・ｇ／ｍ²が好ましい。

ミクロ細孔の体積は、有利には０．０３５〜０．０６５ｃｍ³／ｇであってよく、特に０．０４〜０．０６ｃｍ³／ｇが好ましい。メソ孔の体積（２〜５０ｎｍ）は、有利には０．１５〜０．６０ｃｍ³／ｇであってよく、特に０．２０〜０．５０ｃｍ³／ｇが好ましい。

本発明の二酸化ケイ素粉末のフラクタル次元Ｄ_mは、有利には２．６１より大きく２．８５までであってよく、特に２．６３〜２．７８が好ましく、かつ非常に特に２．６７〜２．７４が好ましい。それは、Ｐｆｅｉｆｅｒ、Ｏｂｅｒｔ及びＣｏｌｅ（Ｐｒｏｃ．Ｒ．Ｓｏｃ．Ｌｏｎｄｏｎ、Ａ ４２３、１６９（１９８９年））によって報告された方法による多層吸収のためのフラクタルＢＥＴ理論に従って、圧力範囲ｐ／ｐ₀＝０．５〜０．８におけるＮ₂吸収によって測定される。

本発明の二酸化ケイ素粉末の平均一次粒子直径は、有利には１０ｎｍより大きく４０ｎｍ未満であって良く、特に１５〜３８ｎｍが好ましく、かつ非常に特に２０〜３３ｎｍが好ましい。該平均一次粒子直径は、有利にはＴＥＭ顕微鏡写真から計数することによって測定されうる（ＴＥＭ＝Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（透過型電子顕微鏡））。

本発明の二酸化ケイ素粉末のＤＢＰ吸収は、有利にはジブチルナフタレン３００ｇ／１００ｇ以下であってよい。特に、２００〜３００ｇ／１００ｇ未満のＤＢＰ吸収が好ましくてよく、かつ非常に特に２５０〜２９０ｇ／１００ｇのＤＢＰ吸収が好ましい。

本発明は、さらに、本発明の熱分解二酸化ケイ素粉末を製造するための方法を提供し、その際、
− １つ以上の加水分解可能なケイ素化合物を含有する混合物、
− 酸素含有ガス、及び
− 一次燃焼ガスを、混合チャンバー中で混合し、
− かつ、その混合物を、火炎が形成される状態で、該混合物を点火させる反応チャンバー中に管を介して通過し、
− さらに、二次燃焼ガスを、該反応チャンバーに通過し、そして
− 続いて、形成された粉末を、ガス状物質から分離し、その際、
− 水素比ガンマ_一次は、１未満であり、かつ同時に酸素比ラムダ_一次は、１より大きく、かつその際、
− ガンマ_一次は、化学量論的に要求された燃焼ガスによって分けられた混合チャンバーに供給された燃焼ガスと定義され、かつ
− ラムダ_一次は、化学量論的に要求された酸素によって分けられた混合チャンバーに供給された酸素と定義される。

熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末、より特に火炎加水分解によって製造された二酸化ケイ素粉末は、特に、互いに対して化学量論比でガス状出発材料で得られ、その結果、供給された燃焼ガスは、少なくとも、反応物を加水分解するために十分である。この目的のために要求される燃焼ガスの量は、化学量論的燃焼ガス量と言われる。

ただ定義されている燃焼ガスの化学量論的に要求される量（ｍｏｌ）に対する混合チャンバーに供給される一次燃焼ガス（ｍｏｌ）の比は、ガンマ_一次を示す。本発明の方法において、ガンマ_一次は、１未満である。
ガンマ_一次＝（一次燃焼ガス／化学量論的燃焼ガス）＜１

熱分解二酸化ケイ素粉末の場合において、さらに、少なくとも、ケイ素の出発化合物を二酸化ケイ素に転化するため、及び未だ存在するあらゆる過剰の燃焼ガスを転化するために十分である酸素（例えば空気から）の量が、典型的に使用される。この酸素の量は、化学量論的酸素量と言われる。

ただ定義されている酸素の化学量論的に要求される量（ｍｏｌ）に対する酸素含有ガスの形で混合チャンバーに供給される酸素（ｍｏｌ）は、ラムダ_一次と言われる。本発明の方法において、ラムダ_一次は、１より大きい。
ラムダ_一次＝（一次酸素／化学量論的酸素）＞１

さらに、本発明の方法において、二次燃焼ガスが使用される。しかしながら、このガスは、既に、一次燃焼ガスのように混合チャンバー中にはなく、しかし代わりに反応チャンバー中へ、反応における遅い時間で、導入される。

化学量論的に要求される燃焼ガスの量（ｍｏｌ）に対する、導入された燃焼ガス、一次及び二次燃焼ガスの全量（ｍｏｌ）の比は、ガンマ_合計を示す。本発明の方法において、ガンマ_合計は、１以上である。
ガンマ_合計＝（合計燃焼ガス／化学量論的燃焼ガス）≧１

さらに、本発明の方法において、さらに酸素含有ガスを供給し、かつ１つ以上の点で、反応チャンバー内で、行うことが可能である。この酸素含有ガスは、一般的に空気であり、バーナー中に導入される一次空気に対する供給としては、二次空気を示す。

化学量論的酸素量（ｍｏｌ）に対する酸素含有ガスの形で供給される酸素、一般的に一次空気及び二次空気（ｍｏｌ）の比は、ラムダ_合計で示される。
ラムダ_合計＝（合計酸素／化学量論的酸素）≧１

好ましい一実施態様において、ガンマ_一次は、０．４〜０．９５である。特に好ましいガンマ_一次は、０．５〜０．８でありうる。

さらに好ましい一実施態様において、ガンマ_合計は、１．０５〜４である。特に好ましいガンマ_合計は、１．１〜２でありうる。

さらに好ましい一実施態様において、ラムダ_一次は、１より大きく１０までである。特に好ましいラムダ_一次は、２〜５でありうる。

さらに好ましい一実施態様において、ラムダ_合計は、１より大きく１０までである。特に好ましいラムダ_合計は、１．２〜２でありうる。

本発明の方法は、１つ以上の加水分解可能なケイ素化合物を使用する。加水分解可能なケイ素化合物は、本明細書で、水と反応することによって二酸化ケイ素に転化されるものである。前記ケイ素化合物は、蒸気の形で、又は反応を生じない溶剤中で溶液として導入されてよい。該ケイ素化合物は、有利には蒸気の形で導入される。

前記の加水分解可能なケイ素化合物は、有利には、ハロゲン化ケイ素、オルガノハロゲン化ケイ素及び／又はケイ素アルコキシドである。特に、ＳｉＣｌ₄、ＭｅＳｉＣｌ₃、Ｍｅ₂ＳｉＣｌ₂、Ｍｅ₃ＳｉＣｌ、Ｍｅ₄Ｓｉ、ＨＳｉＣｌ₃、Ｍｅ₂ＨＳｉＣｌ、ＭｅＥｔＳｉＣｌ₂、Ｃｌ₃ＳｉＳｉＭｅＣｌ₂、Ｃｌ₃ＳｉＳｉＭｅ₂Ｃｌ、Ｃｌ₃ＳｉＳｉＣｌ₃、ＭｅＣｌ₂ＳｉＳｉＭｅＣｌ₂、Ｍｅ₂ＣｌＳｉＳｉＭｅＣｌ₂、Ｍｅ₂ＣｌＳｉＳｉＣｌＭｅ₂、Ｍｅ₃ＳｉＳｉＣｌＭｅ₂、Ｍｅ₃ＳｉＳｉＭｅ₃、ＭｅＥｔＳｉＣｌ₂、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン、Ｄ４−ポリシロキサン及び／又はＤ５−ポリシロキサンを使用することが可能であることが好ましい。非常に特に、ＳｉＣｌ₄を使用することが好ましい。

使用される燃焼ガスは、有利には、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス及び／又は一酸化炭素でありうる。特に、水素が好ましい。

使用される酸素含有ガスは、有利には空気（一次空気、二次空気）である。しかしながら、一般的に３５容量％の酸素の割合まで酸素で空気を富化することも可能である。

ガス状物質の分離に続いて、二酸化ケイ素粉末は、有利には蒸気で処理されうる。この処理は、第一に、塩素含有基を表面から除去するために供給される。同時に、この処理は、多くの凝集塊を低減する。その方法は、粉末が、適宜空気と共に、蒸気で並流に又向流に処理される方法で、連続的に実施されうる。蒸気処理を行う温度は、２５０〜７５０℃であり、その際、４５０〜５５０℃の値が好ましい。

本発明は、さらに、本発明の二酸化ケイ素粉末を含有する分散液を提供する。

該分散液の水性相は、水性又は有機であってよい。より特にそれらの液体相として水９０質量％以上を含有する水性分散液が好ましい。

本発明の分散液は、二酸化ケイ素粉末含有率０．１質量％〜５０質量％を有してよい。

特に、二酸化ケイ素粉末含有率５質量％〜３０質量％を有する分散液が好まれてよい。

本発明の分散液は、さらにｐＨ２〜１１．５を有してよい。特に、アルカリ性のｐＨ８．５〜１１．５が好ましくてよい。

さらに、該分散液中の二酸化ケイ素粒子の平均一次粒子直径は、５００ｎｍ未満（中央値）であってよい。例えば、高エネルギーミルを使用する好適な分散方法は、平均一次粒子直径１００〜４００ｎｍを得るために使用されうる。

本発明の分散液は、塩基の添加によって安定化されてよい。使用されうる塩基は、アンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、第一級、第二級又は第三級有機アミン、水酸化ナトリウム水溶液、又は水酸化カリウム水溶液を含む。

本発明の分散液は、さらに、酸の添加によって安定化されてよい。使用される酸は、有機酸、無機酸、又はそれらの混合物を含む。使用されうる無機酸は、詳述すれば、リン酸、亜リン酸、硝酸、硫酸、それらの混合物、及びそれらの酸性塩を含む。使用されうる有機酸は、有利には、一般式Ｃ_nＨ_2n+1ＣＯ₂Ｈ［式中、ｎは０〜６であり、又はｎは８、１０、１２、１４もしくは１６である］のカルボン酸、又は一般式ＨＯ₂Ｃ（ＣＨ₂）_nＣＯ₂Ｈ［式中、ｎは０〜４である］のジカルボン酸、又は一般式Ｒ₁Ｒ₂Ｃ（ＯＨ）ＣＯ₂Ｈ［式中、Ｒ₁はＨであり、Ｒ₂はＣＨ₃、ＣＨ₂ＣＯ₂Ｈ、又はＣＨ（ＯＨ）ＣＯ₂Ｈである］のヒドロキシカルボン酸、又はフタル酸もしくはサリチル酸、又は上記酸の酸性塩、又は上記酸とそれらの塩との混合物である。

さらに、アミノ酸のアラニン、アルギニン、アスパラギン、システイン、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、トレオニン、トリプトファン、チロシン及びバリン、並びにそれらの塩に関して、本発明の分散液の一部であることが可能である。

本発明の分散液は、さらに、カチオンポリマー、もしくはアルミニウム塩、又はカチオンポリマーとアルミニウム塩との混合物の添加によって安定化されてよい。使用されうるカチオンポリマーは、少なくとも１つの第四級アンモニウム基もしくはホスホニウム基、第一級、第二級もしくは第三級アミン基に対する酸付加物、ポリエチレンアミン、ポリジアリルアミンもしくはポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド縮合物、ジシアンジアミド−ポリアミン縮合物、又はポリアミド−ホルムアルデヒド縮合物を有するものである。

使用されうるアルミニウム塩は、塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）_xＣｌ［式中、ｘは２〜８である］の水酸化塩化アルミニウム、塩素酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）_xＮＯ₃［式中、ｘは２〜８である］の水酸化硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ミョウバン、例えば硫酸アルミニウムカリウム又は硫酸アルミニウムアンモニウム、ギ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酸化アルミニウム、酢酸水酸化アルミニウム、イソプロピル化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、及び前記化合物の混合物を含む。

前記分散液は、適宜、さらに添加剤を含有してよい。それらは、例えば、酸化剤、例えば過酸化水素もしくは過酸、目的が酸化の速度を増加することである酸化活性剤、又は腐食防止剤、例えばベンゾトリアゾールであってよい。表面活性物質が、さらに、本発明の分散液に添加されてよく、かつそれらの物質は、非イオン性、カチオン性、アニオン性、又は両親媒性の性質であってよい。

本発明の分散液は、当業者に公知である方法によって製造されうる。分散装置の性質に対する制限はない。しかしながら、特に極めて充填された分散液の製造のために、高エネルギー入力を有する分散装置を使用することが有利であってよい。かかる装置は、例えば、ローター−ステーター系、遊星型混練機、又は高エネルギーミルであってよい。

特に有利には、
− 水を、酸の添加によって２〜４のｐＨ値に調整し、ローター／ステーター機械を介して貯蔵槽から循環し、そして
− 充填装置を使用して、連続的に又は不連続に操作して、及びローター／ステーター機械を駆動しながら、二酸化ケイ素粉末を、固体含有率２０質量％〜４０質量％を有する予備分散液をもたらすような量で、ローターの歯の溝とローターの溝との間の剪断域に導入し、そして全ての二酸化ケイ素粉末が添加された場合に、その充填装置を終え、そして剪断を続け、そして
− 続いて、希釈によって、その予備分散液を、分散液の状態を維持しながら、所望の固体含有率及び分散液のｐＨに調整する
方法に附随する。

この場合における剪断速度は、有利には１００００〜４００００ｓ^-1の範囲内で定められる。

さらに、高エネルギーミルを使用することが可能である。その場合において、高圧下での２つの予め分散された懸濁液流を、ノズルによって放出する。この２つの分散液流は、正確に互いに衝突し、そして粒子は、セルフグリンディングを受ける。他の実施態様においては、前記の予備分散液が、同様に高圧下に置かれるが、しかしその粒子は、強化された壁の領域に衝突される。

本発明は、さらに、ポリエステル膜を製造するための、触媒担持体を製造するための、ペイント及びインクの構成成分としての、及び研磨するための、本発明の二酸化ケイ素粉末又は本発明の分散液分散液の使用を提供する。本発明の二酸化ケイ素粉末又は本発明の分散液は、より詳述すれば、金属及び酸化物の表面の化学機械研磨（ＣＭＰ）に好適である。

ＳＴＳＡ表面積の関数として増粘を示す図。

実施例
分析：
ジブチルフタレート吸収を、Ｈａａｋｅ社（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）のＲＨＥＯＣＯＲＤ ９０装置を使用して測定する。これを、二酸化ケイ素粉末８ｇを０．００１ｇの精度まで、混練チャンバー中に導入し、蓋を有するこのチャンバーを閉じ、そして予め決定した計量供給速度０．０６６７ｍｌ／ｓで、蓋にある穴を介してジブチルフタレートを計量供給することによって行う。この混練機を、１２５毎分回転数の回転速度で操作する。最大回転力に達した時に、該混練機及びＤＢＰ供給を、自動的にスイッチを切る。ＤＢＰ吸収を、消費されたＤＢＰの量及び導入された粒子の量から、次の式のように計算する：
ＤＢＰ数（ｇ／１００ｇ）＝（ＤＢＰの消費（ｇ）／粒子の初期質量（ｇ））×１００

実施例１：
四塩化ケイ素１０８ｋｇ／ｈ、水素（一次燃焼ガス）１４ｍ³／ｈ（ｓｔｐ）、及び空気１４０ｍ³／ｈ（ｓｔｐ）を、バーナー中で混合し、そしてその混合物を、点火し、そして反応チャンバー中で燃焼する。さらに反応チャンバー中に、水素（二次燃焼ガス）２１ｍ³／ｈ（ｓｔｐ）及び二次空気４０ｍ³／ｈ（ｓｔｐ）を導入する。

それらの量から計算されるように、ガンマ_一次は０．０５であり、ガンマ_合計は１．２４であり、ラムダ_一次は４．１３であり、かつラムダ_合計は１．６７である。

得られた粉末を、下流のフィルタ中で分離し、そして５２０℃で、空気及び蒸気で向流的に処理する。

これは、表２において報告されている特性を有する二酸化ケイ素粉末を得る。

実施例２〜１３を、実施例１に関するような同様の方法で、しかし表１において報告されている反応物の量を使用して実施する。

実施例２〜１３から得られた粉末の特性を、表２において報告する。

図１は、ＳＴＳＡ表面積（ｍ²／ｇ）の関数として増粘（ｍＰａｓ）を示す。その増粘を、Ｌｕｄｏｐａｌ Ｐ６を使用して前記で記載されているように測定する。黒いダイヤで示される実施例１〜１３の本発明の二酸化ケイ素粉末を、白抜きの四角で示される市販の粉末と対比する。それらの市販の粉末は、全てＤｅｇｕｓｓａ社製のＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）１３０、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）１５０、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）２００、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）３００及びＡｅｒｏｓｉｌ（登録商標）３８０である。図１において、それらを、小さいＳＴＳＡ表面積から大きいＳＴＳＡ表面積の定められた順序で示す。

図１は、従来技術と比較した、本発明の二酸化ナトリウム粉末の著しく低い増粘を示す。

実施例１４：本発明の分散液の製造
ＤＩ水３７．１４ｋｇを導入し、そして実施例１からの粉末２０ｋｇを、１０分の過程にわたって、Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３を使用して、吸引下で吸い込み、続いて１５分間剪断する。その後、ＤＩ水２１ｋｇ及び３０質量％濃度の水酸化カリウム水溶液４．３ｋｇを添加する。これは、２５質量％の二酸化ケイ素の分数及びｐＨ１０．５を有する分散液を得る。その平均粒子直径（中央値）は、０．４μｍである。

Claims (22)

1. 以下、
   − ＳＴＳＡ表面積１０〜５００ｍ²／ｇ、
   − ＳＴＳＡ表面積に基づいて、増粘作用４〜８ｍＰａｓ・ｇ／ｍ²、及び
   − ミクロ細孔体積０．０３〜０．０７ｃｍ³／ｇ
   を有する凝集一次粒子の形の、熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
2. 前記のＳＴＳＡ表面積が、３０〜３００ｍ²／ｇであることを特徴とする、請求項１に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
3. 前記のＳＴＳＡ表面積に基づく増粘作用が、５〜７ｍＰａｓ・ｇ／ｍ²であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
4. 前記のミクロ細孔体積が、０．０３５〜０．０６５ｃｍ³／ｇであることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
5. フラクタル次元Ｄ_mが、２．６１より大きく２．８５までであることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
6. 平均一次粒子直径が、１０ｎｍより大きく４０ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
7. ＤＢＰ吸収が、ジブチルフタレート３００ｇ／１００ｇ以下であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末。
8. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末の製造方法であって、
   − １つ以上の加水分解可能なケイ素化合物、
   − 酸素含有ガス、及び
   − 一次燃焼ガスを混合し、
   − その混合物を、バーナーで点火し、そして管を介して反応チャンバー中で燃焼し、
   − さらに、二次燃焼ガスを、該反応チャンバー中に通過させ、そして
   − 続いて、形成された粉末を、ガス状物質から分離し、その際、
   − 原材料混合物の水素比ガンマ_一次は、１未満であり、かつ同時に、原材料混合物の酸素比ラムダ_一次は、１より大きく、かつその際、
   − ガンマ_一次は、混合チャンバーに供給される燃焼ガスを化学量論的に要求される燃焼ガスによって除したものとして定義され、かつ
   − ラムダ_一次は、混合チャンバーに供給される酸素を化学量論的に要求される酸素によって除したものとして定義される
   ことを特徴とする方法。
9. ガンマ_一次が、０．４〜０．９であることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. ガンマ_合計が、１．０５〜４であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
11. ラムダ_一次が、１より大きく１０までであることを特徴とする、請求項８から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. ラムダ_合計が、１より大きく１０までであることを特徴とする、請求項８から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 前記の加水分解可能なケイ素化合物を、蒸気の形で導入することを特徴とする、請求項８から１２までのいずれか１項に記載の方法。
14. ハロゲン化ケイ素、オルガノハロゲン化ケイ素及び／又はケイ素アルコキシドを、ケイ素化合物として使用することを特徴とする、請求項８から１３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、天然ガス及び／又は一酸化炭素を、燃焼ガスとして使用することを特徴とする、請求項８から１４までのいずれか１項に記載の方法。
16. 空気又は酸素を富化させた空気を、酸素含有ガスとして使用することを特徴とする、請求項８から１５までのいずれか１項に記載の方法。
17. 請求項１から７までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末を含有する分散液。
18. 前記の二酸化ケイ素の割合が、０．１質量％〜５０質量％であることを特徴とする、請求項１７に記載の分散液。
19. 前記の分散液のｐＨが、２〜１１．５であることを特徴とする、請求項１７又は１８に記載の分散液。
20. 前記の分散液における二酸化ケイ素粒子の平均直径が、５００ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項１７から１９までのいずれか１項に記載の分散液。
21. ポリエステル膜を製造するための、触媒担持体を製造するための、ペイント及びインクの構成成分としての、又は金属及び酸化物の表面を研磨するための、請求項１から７までのいずれか１項に記載の熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末の使用。
22. ポリエステル膜を製造するための、触媒担持体を製造するための、ペイント及びインクの構成成分としての、又は金属及び酸化物の表面を研磨するための、請求項１７から２０までのいずれか１項に記載の分散液の使用。

Images