JP5538895B2 - 大量生産設備でのヒュームドシリカの製造 - Google Patents
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Description
多くの用途に対して、固有の特性だけでなく、特に、これらの特性の経時安定性もまた、個別に、もしくは組み合わせることが重要である。このことは、特に、表面被覆産業用途、断熱用途、乾燥粉末における流動性補助剤としての用途、シーリング材用途、例えば、湿気の影響により室温で架橋するシリコーンシーリング材、ポリウレタンシシーリング材、自動車産業における部品に対する使用、例えば、接着剤等、電子半導体部品の製造における消耗品として使用、例えば、処理装置、メモリー、制御装置、及び集積回路等におけるヒュームドシリカの使用に当てはまる。
「好ましくは放射状に均一に分布する」とは、ここでは、好ましくはガス速度が炎の中心縦軸に基づいて放射状に対称的に分布することを意味する。
反応室は、好ましくは円形断面を有する。
式中、Rは炭素数1〜8のアルキル基、好ましくはメチル基、
Hは、水素、
Xは、ハロゲン又はアルキル基OR、好ましくはCl、
Yは、酸素、
及びaは、0より大きい整数であり、
a=1,b=0,そして、x+y+z=4の場合;好ましくは、x=1もしくはy=1、及びz=3、より好ましくは、z=4、及びXは塩素である。
a=2,x+y+z=6、及びbが0もしくは1の場合、また、更なる蒸気もしくは気体が、好ましくは10体積%未満であり、これは反応を中断せず、例えば、N2,Ar,He,CO2等が挙げられる。
空気は、そのように用いられ、又は0℃未満、特に−20℃未満で水を濃縮及び/又は吸収することで予備乾燥できる。
Si+3HCl→HSiCl3+H2
四塩化ケイ素、ハイドロジェントリクロロシラン等の反応副生成物が形成され、又は概して簡略化した下記式により表されるメチルクロロシランの反応及び生成がなされる。
HCl+CH3OH→CH3Cl+H2O
そして、塩化メチル及び水の分離後、任意で乾燥した塩化メチルが金属シリコンとの反応に使用される。
Si+2CH3Cl→(CH3)2SiCl2
メチルトリクロロシラン、CH3SiCl3、トリメチル塩化ケイ素(Trimethylsiliciumchlorid)、(CH3)3SiCl等の副生成物を形成してもよい。
水の生成
O2+2H2→2H2O
高温加水分解
SiCl4+2H2O→4HCl+SiO2(ヒュームドシリカ)
酸化、水の生成及び高温加水分解
HSiCl3+O2+H2→3HCl+SiO2(ヒュームドシリカ)
酸化、水の生成及び高温加水分解
CH3SiCl3+2O2→3HCl+CO2+SiO2(ヒュームドシリカ)
好ましくは、炎が必要とする反応ガス流量で炎が生じると、バックファイアーを防ぎ、確実に安定する。
好ましくは、始動時に低処理量の場合、ノズル断面は好ましくは縮小する。
好ましくは、高処理量の場合、ノズル断面は好ましくは拡大する。
好ましくは、更に燃焼ガス、例えば、水素を、反応室内の反応領域の異なる箇所に供給することができる。この水素は、好ましくは、反応器内で生成される塩素、及び塩素ガスを還元し、塩化水素HClを形成するために付加的に使用される。
好ましくは、シリカの調製方法において、塩素減少が10重量%未満、より好ましくは5重量%未満、さらにより好ましくは1重量%未満である。
この付加的に加える水素は、好ましくは、窒素を含み、該窒素含有量は、好ましくは0.001体積%〜90体積%、好ましくは30体積%〜70体積%である。
サンプルは、特定のサンプリング装置で採取することが好ましい。
一実施形態において、同じ反応室にガスを供給する2つ以上の反応器ヘッドは、例えば図2に示すV字形体に互いに並んで配置されるヘッド、ノズルもしくはノズルシステムであり、好ましくは、距離dは、1,000mm未満、好ましくは100mm未満であり、角度φは、2つのヘッド間の角度αの2倍であり、0度〜90度、好ましくは45度〜80度である。
Q=Q1+Q2+…=ΣQn
反応器ノズルの合計吐出口面積は、大きさが0.001m2〜0.1m2、より好ましくは0.002m2〜0.05m2、最も好ましくは0.008m2〜0.03m2である。
好ましくは、本発明の方法で調製されるヒュームドシリカは、上記の微細なヒュームドシリカの除去後、水分散体中に、1ml当り、10μm超、より好ましくは1.5μm超、更により好ましくは1.0μm超、特に好ましくは0.56μm超の粗粒子を、10,000個未満、好ましくは2,000個未満、より好ましくは1,000個未満、更により好ましくは500個未満、特に好ましくは100個未満含む。
特に、塩素化芳香族ダイオキシン及びフランの量は1重量ppb未満である。
予め混合された混合ガスがガス速度60m/sでノズルから吐出され、反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン6体積%と、周囲の空気74体積%(ノズルから82体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から18体積%程度が供給される)と、燃焼ガス20体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が50m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が53g/l、4重量%分散体のpHが4.3、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.008重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が2.2、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が300nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度69m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン7体積%と、周囲の空気74体積%(ノズルから74体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から26体積%程度が供給される)と、燃焼ガス19体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が100m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が46g/l、4重量%分散体のpHが4.2、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.005重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が2.5、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が235nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度60m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン9体積%と、周囲の空気75体積%(ノズルから67体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルの外側における供給装置から33体積%程度が供給される)と、燃焼ガス17体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が125m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が45g/l、4重量%分散体のpHが4.2、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が3.1、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が230nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度58m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン9体積%と、周囲の空気74体積%(ノズルから70体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から30体積%程度が供給される)と、燃焼ガス17体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が150m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が43g/l、4重量%分散体のpHが4.2、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が3.5、超音波分散後、220nmの濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が220nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度60m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン9体積%と、周囲の空気72体積%(ノズルから88体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から12体積%程度が供給される)と、燃焼ガス18体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が200m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が42g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.0、超音波分散後、200nmの濃濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が200nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度77m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン7体積%と、周囲の空気77体積%(ノズルから87体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から13体積%程度が供給される)と、燃焼ガス16体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が300m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が38g/l、4重量%分散体のpHが4.0、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.8、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が166nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度67m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超の四塩化ケイ素を含むシラン7体積%と、周囲の空気77体積%(ノズルから94体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から6体積%程度が供給される)と、燃焼ガス16体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が400m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が35g/l、4重量%分散体のpHが4.0、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.002重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.3、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が157nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度73m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超のメチルトリクロロシランを含むシラン6体積%と、周囲の空気88体積%(ノズルから94体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から6体積%程度が供給される)と、燃焼ガス5体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が150m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が40g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.005重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が4.0、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が220nmである。
予め混合された混合ガスがガス速度101m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、90体積%超のメチルトリクロロシランを含むシラン4体積%と、周囲の空気88体積%(ノズルから96体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から4体積%程度が供給される)と、燃焼ガス8体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスをと含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから形成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が200m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が40g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.005重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.5、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が200nmである。
予め混合された混合ガスが、8,760時間で10,300tの生産量に対応して、ガス速度54m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、四塩化ケイ素20体積%超、及びハイドロジェントリクロロシラン80体積%を含むシラン10体積%と、周囲の空気78体積%(ノズルから90体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から10体積%程度が供給される)と、燃焼ガス12体積%とを含み、燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が200m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が41g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.5、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が200nmである。
予め混合された混合ガスが、ガス速度47m/sでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して50mbar未満のゲージ圧を有し、温度が100℃〜200℃である混合ガスが前記反応室で1,000℃〜2,000℃で反応し、前記反応室での反応は、シラン10体積%(四塩化ケイ素を20体積%超のハイドロジェントリクロロシランを45体積%及びメチルトリクロロシランを35体積%含む)と、周囲の空気78体積%(ノズルから90体積%程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から10体積%程度が供給される)と、燃焼ガス12体積%とを含み、該燃焼ガスは90体積%超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、200℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び400℃〜800℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、BET比表面積が200m2/g、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が41g/l、4重量%分散体のpHが4.2、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.007重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.4、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、マルバーン ゼータサイザーナノZS(登録商標)で、後方散乱の角度173度で測定する平均流体力学的球相当粒径が198nmである。
参考例5と同様の手順で行う。年間実行時間合計7,884時間に亘り、得られたヒュームドシリカ10,000トン(to)のBET比表面積が200m2/gであり、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が42g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.003重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.0、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10の平均流体力学的球相当粒径が200nmである。BET比表面積は10,000トン(to)から100個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が200m2/gであり、標準偏差σが7.5m2/gである。平均粒径は、10,000トン(to)から100個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が200nmであり、標準偏差σが1.5nmである。
参考例9と同様の手順で行う。年間実行時間合計8,760時間に亘り、得られたヒュームドシリカ7,000トン(to)のBET比表面積が約200m2/gであり、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が40g/l、4重量%分散体のpHが4.1、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.005重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が約6.5、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、平均流体力学的球相当粒径が約193nmである。BET比表面積は7,000トン(to)から100個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が200m2/gであり、標準偏差σは7.5m2/gである。平均粒径は、7,000トン(to)から100個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が215nmであり、標準偏差σが1.5nmである。
参考例11と同様の手順で行う。8,760時間に亘り、得られたヒュームドシリカ10,800トン(to)のBET比表面積が200m2/gであり、10kgの紙袋に詰めた後のタップ密度が41g/l、4重量%分散体のpHが4.2、Mocker(>40μm)によるフルイ残分が0.007重量%、シリコーンオイルの増粘作用η/η0が6.5、超音波分散後、濃度0.3重量%、温度25℃、pH10とし、平均流体力学的球相当粒径が約210nmである。BET比表面積は7,000トン(to)から100個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が192m2/gであり、標準偏差σが7.5m2/gである。平均粒径は、7,000トン(to)から100個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が215nmであり、標準偏差σが1.5nmである。
BET比表面積:ドイツ工業規格DIN 9277/66132
pH:欧州規格EN ISO 787/9
Mocker(>40μm)によるフルイ残量:欧州規格EN ISO 787/18
タップ密度:欧州規格EN ISO 787/11
水分(2時間、105℃での損失重量):欧州規格EN ISO 787/2
m3の定義:標準立方メートル(m3(STP)の略)は、ガスの標準体積に対する処理技術で頻繁に用いられる単位である。
標準立方メートルは、圧力1.01325bar、湿度0%(乾燥ガス)、温度0℃(DIN1343)もしくは15℃(ISO2533)の条件で、ガス1立方メートルに相当する量である。
これは、ガス1標準立方メートルが一定条件下で1m3の体積を有するが、概して、体積は、異なる条件下で特定の計算によって決めることができることを意味する。
圧縮空気業界(Druckluftindustrie)において、DIN1945に準拠する異なる値が適用される。ここでは、標準体積は、圧力1bar、温度20度、空気湿度0%に対して示す。
工程能力指数(CpK)
CpK値は工程能力を評価する指数である(参照:工程能力)。設定した目標(規格に従って)がどれくらい頻繁に達成でき、どれくらいの頻度で達成するかを示す。
CpKは、(平均値−規格限度下限)又は(規格限度上限−平均値)―どちらの場合もより小さな値―を標準偏差の3倍で割って得られる。この値が高ければ高いほど、規格内で生産全体がより信頼できる。
また、Cp値は予定の許容範囲に対して工程管理の割合だけを示し、CpK値は、また、予定の許容範囲の中央値に対する平均位置も含む。従って、CpK値は、通常Cp値より小さい。
Cp値は次の式で計算できる:(規格限度上限−規格限度下限)/標準偏差の6倍。
Claims (31)
- 反応器によるヒュームドシリカの調製方法であって、
前記反応器は、
反応ガスを提供して、反応領域としての炎をつくりだすように構成される反応器ノズルと、
純酸素、純窒素、空気、空気酸素混合ガス、もしくは空気窒素混合ガス、またはこれらの混合物から選択される追加ガスを供給し、前記追加ガスによって前記反応領域を囲うための、少なくともひとつの付加的ノズルと
を含み、
前記ヒュームドシリカは、比表面積が30m2/g〜500m2/g、平均凝集粒子径が100nm〜500nmであり、
シリコーンオイル中に最適に分散された前記ヒュームドシリカ2重量%に基づく相対的な増粘作用η/η0が2.0超であり、前記ヒュームドシリカに対する粗粒子の割合が0.03重量%未満であり、前記ヒュームドシリカの10重量%水分散体1ml当り粗粒子が100,000個未満であり、
前記反応器内で炎中で反応する前記反応ガスは、
少なくとも1つ又は複数のケイ素化合物100kg/h超と、
燃焼ガス100m3(STP)/h超と、
酸素を20体積%超含む空気300m3(STP)/h超と
を含むものであり、
前記反応器ノズルで使用される気体のノズル流出速度は、10m/s〜200m/sであり、
前記反応器における前記反応器ノズルでの気体のノズル流出速度及び温度が放射状に均一に分布し、
前記相対的な増粘作用η/η0は、温度25℃で測定されるヒュームドシリカを含む液体溶媒の粘度指数ηを、温度25℃で測定されるヒュームドシリカを含まない液体溶媒の粘度指数η0で割った値として定められ、
前記粗粒子は、Mocker法(>40μm)によるフルイ残分であり、
前記反応器ノズルの断面積は、制御して調整できるものである
ことを特徴とするヒュームドシリカの調製方法。 - 前記付加的ノズルが、前記反応器の上部に位置した前記反応器ノズルを囲むように配置され、空気を導入するように構成される、請求項1に記載の方法。
- ケイ素化合物は、少なくとも四塩化ケイ素、メチルトリクロロシラン、ハイドロジェントリクロロシラン、及びそれらの混合物の少なくともいずれかを含む請求項1から2のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 反応領域の大きさが変更可能である請求項1から3のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 空気中の窒素に加えて、更に不活性ガスを反応に導入する請求項1から4のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 塩素ガス分子(塩素)を減少させる燃焼ガスを更に反応に導入する請求項1から5のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 反応ガスが2つの離間した反応器ノズルから供給される請求項1から6のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 反応ガスが予め混合される請求項1から7のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 前記付加的ノズルが、前記反応ガスを吐出する前記反応器ノズルを環状に囲んだ更なる反応器ノズルを含む、請求項1から8のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 高温反応ガスが急冷される請求項1から9のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 前記反応器における、前記反応器ノズル以外の少なくとも1箇所で、炎に燃焼ガスが加えられる請求項1から10のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 炎の中心縦軸を基準としたガス速度の対称からの偏差は、50%未満である請求項1から11のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 反応器ノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸からの炎の中心縦軸の偏差が30度未満の角度である請求項1から12のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 反応器ノズルから等距離、且つ反応器ノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸から等距離での、最大ガス速度が、最小ガス速度の2倍未満である請求項1から13のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- 炎の中心縦軸を基準としたガス速度の理想的な放射分布からの偏差は、互いに直角を成す2つの直径指数として決まり、より小さい直径をより大きい直径で割った指数として決まり、反応器ノズルから等距離で0.2超である請求項1から14のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- プロセスのcpk値が、少なくともシリカの分析方法のデータセットに対して1.0より大きく、前記分析手法は、BET比表面積測定法、Searsの酸塩基滴定測定法、平均凝集粒子径の測定法、欧州規格EN ISO 787/9に従うpH測定法、欧州規格EN ISO 787/11に従うタップ密度測定法、欧州規格EN ISO 787/2に従う水分測定法、欧州規格EN ISO 787/18に従うMocker(>40μm)によるフルイ残量測定法、および光遠心分離機による粗粒子割合測定法からなる群から選択される、請求項1から15のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
- ヒュームドシリカの調製装置であって、
反応器と、
反応ガス供給装置と、
反応ガスを前記反応器内に提供して炎をつくりだすための内部反応器ノズルと、
純酸素、純窒素、空気、空気酸素混合ガス、もしくは空気窒素混合ガス、またはこれらの混合物から選択される追加ガスを供給し、前記追加ガスによって炎を囲うための、少なくともひとつの付加的ノズルと
を含み、
前記内部反応器ノズルは、反応器ノズル断面積を調整するための変位体を有し、
前記反応ガスは、少なくとも1つ又は複数のケイ素化合物と、燃焼ガスと、空気とを含む
ことを特徴とするヒュームドシリカの調製装置。 - 前記付加的ノズルが、前記反応器の上部における前記内部反応器ノズルの外側に配置される請求項17に記載のヒュームドシリカの調製装置。
- 前記付加的ノズルが、前記内部反応器ノズルを環状に囲む少なくとも1つの又は複数の更なるノズルリングを含む、請求項17および18のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
- 前記反応器が、少なくとも1つの燃焼ガスを供給するための付加的な供給装置をさらに有する請求項17から19のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
- 前記付加的ノズルが、可変断面積を有する前記内部反応器ノズルを環状に囲む少なくとも1つ又は複数の更なるノズルリングを含む、請求項17から20のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
- 少なくとも2つの離間した反応器ノズルを有する請求項17から21のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
- 前記付加的ノズルが、操作中にノズル先端領域を空気で覆う又は空気流で覆うことが可能となる穴を有する請求項17から22のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
- ヒュームドシリカであって、
増粘性を有し、シリコーンオイルに最適に分散された相対的な増粘作用η/η0が2.0超であり、pH9超の水中の平均流体力学的球相当径が150nm〜300nmであり、ホウ素含量が1ppm未満、チタン含量が1ppm未満、鉄含量が1ppm未満、アルミニウム含量が10ppm未満、ニッケル含量が1ppm未満、及び銅含量が1ppm未満である請求項1から16のいずれかに記載の方法により調製可能なヒュームドシリカ。 - ヒュームドシリカが1重量%〜50重量%のシリカ水分散体に対して、1ミリリットル(ml又はcm3)当り、10μm超の粗粒子を100,000個未満含む請求項24に記載のヒュームドシリカ。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが、研磨剤又は艶出剤として使用されることを特徴とする化学機械的研磨プロセス。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする成形体。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とするコーティング。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする含浸物。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする粉末。
- 請求項24または25のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項1から16のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とするトナー。
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