JPS6335567B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、焔内加水分解による珪酸の製造に際
し比表面積および濃稠化特性の相関性を変更する
方法に関する。 珪酸を、例えば四塩化珪素に焔内加水分解を施
こすことにより高熱法で製造することが公知であ
る。例えば、この種の珪酸は、アエロジル
（Aerosil 登録商標）なる名称下に市販されてい
る種々の種類の珪酸である。これらは、７〜40n
ｍの範囲内の種々の粒度を有しかつ、そのため、
例えば液体系の濃稠化のような種々多様な用途に
使用されることができる。 一般に代表的な特性値として、粒度ではなく、
BETにより測定された比表面積（m²／ｇ）が記
載される。気孔不含の珪酸が挙げられる場合、こ
れら２つの値は相互に密接に相関する。 同じく重要な特性値は、種々の種類の珪酸の、
液体系中の濃稠化作用である、それというのも大
部分のこの種珪酸が濃稠化剤および揺変性化剤と
して使用されるからである。 この特性値はBET表面積に関連し、従つて、
焔内加水分解を使用し製造された公知の種類の珪
酸の場合、特定の非表面積に特定の濃稠化効果も
添記されることができる。 このような相関性を、第１図により図表で表わ
した。 ハロゲン化珪素化合物を水素焔中で焔内加水分
解する公知の方法の場合、四塩化珪素を加水分解
する例で示すと、空気ないしは酸素、水素および
四塩化珪素が、１方で水素が完全に水蒸気の形成
下に燃焼されかつ他方で四塩化珪素が定量的に
SiO₂の形成下に、生じた水蒸気と反応すること
ができるような割合で相互に混合されかつ燃焼し
去られる。順次ないしは同時に進行する反応は、
式１、２および３により表わされることができ
る： １ 2H₂＋O₂→2H₂O２ 2H₂O＋SiCl₄→SiO₂＋4HCl ３ 2H₂＋O₂＋SiCl₄→SiO₂＋4HCl これらの式が、他のハロゲン化珪素化合物を出
発物質として使用する場合にも該当する。このた
め、珪素の蒸発可能な無機ハロゲン化合物およ
び／または有機ハロゲン化合物を使用することが
できる。 例えば、無機ハロゲン化合物として、SiHCl₃、
SiCl₂H₂、SiCl₄が、および有機ハロゲン化合物と
して、CH₃SiCl₃、（CH₃）₂SiCl₂、（CH₃）₃SiCl、
CH₃−CH₂−CiCl₃または（CH₃−CH₂）₂SiCl₂が
使用可能である。 これら成分、すなわち水素、酸素ないしは空気
および四塩化珪素が、焔内加水分解を実施するた
め、米国特許明細書第2990249号に略示されてい
るような種類のバーナーに別々にまたは混合して
供給され、かつバーナー出口で燃焼し去られる。
水素量は、これが水蒸気形成下に、珪素原子から
の塩素原子の、塩化水素形成下の定量的反応に十
分なように計算されている。わずかな過剰量が、
反応の進行が定量的にだけでなく、十分迅速に行
なわれることを保証する。四塩化珪素量に対する
水素過剰量を任意に大きく決めることは不可能で
ある。この方法が工程費用を不必要に高めるのと
無関係に、水素過剰量の大きさが、これら反応成
分が塩化物の加水分解に必要な成分だけでなくエ
ネルギ供給量をも表わすことにより制限される。
水素過剰量の過大な増大が、SiO₂反応生成物の
品質に不利な結果を有する火焔温度の上昇を生じ
る。反応温度を、化学量論的量を上廻る量の空気
ないしは酸素を反応混合物に添加することにより
低下させることが可能である。一般にこの方法に
より、反応温度が左右され、かつそれにより反応
生成物の粒度ないしは比表面積が決定される。し
かしこの方法には制限がある。それというのもバ
ーナー出口からの流出速度をせまい範囲内で変動
させる必要があり、従つて不活性ガス量の増大が
装置効率の負担になる。 ところで、米国特許明細書第2990249号による、
焔内加水分解を使用する珪酸製造の公知の方法
は、この方法を使用し、比表面積および濃稠化率
間の相関性を変動させかつ珪酸の濃稠化作用を比
表面積の価と無関係に調節することが達せられな
いという欠点を有する。 本発明は、出発物質としてクロルシラン化合物
の使用下に焔内加水分解することにより珪酸を製
造する際に、珪酸の濃稠化効果を比表面積の価と
無関係に調節することのできる方法において、焔
内加水分解に所要の水素含有ガスの燃焼の結果生
じるのではない付加的量の水蒸気を導入し、その
場合、付加的水蒸気の作用を反応惹起および珪酸
形成に完全に及ぼしうるため、混入ができるだけ
迅速かつ均質に行なわれることを特徴とする方法
に関する。 付加的な水蒸気の導入は種々の方法で実施され
ることができる。従つて、付加的な水蒸気を別々
の導管を経てバーナーの混合室中へ導入すること
ができる。本発明による方法の他の有利な変法に
おいて、付加的な水蒸気を、バーナーへの水蒸気
−ないしは空気供給管中へ導入し、従つて水蒸
気／水蒸気混合物ないしは空気／水蒸気混合物を
バーナーに供給することができる。水蒸気を混合
するため、20℃の温度における水素ないしは、酸
素含有ガスを水の沸点にまで水蒸気装置を通して
導くことができる。 もう１つの有利な変法において、付加的な水蒸
気をガス状のハロゲン化珪素化合物に、それがバ
ーナー中へ入る前に混合することができる、その
場合ハロゲン化シランより成る混合物の温度を、
珪酸析出を回避するため露点を上廻り維持する必
要がある。 本発明による方法のもう１つの有利な変法にお
いて、付加的な水蒸気をまた火焔中へ、すなわち
実際の珪酸形成位置へ導入することができる。こ
のことは、バーナーを軸方向に貫通しかつバーナ
ー出口から突出させるゾンデを使用し行なうこと
ができる。重要なのは、混入ができるだけ迅速か
ら均質に行なわれるということだけであり、それ
により付加的な水蒸気の、反応惹起および珪酸の
形成に対する作用が完全に効力発揮する、それと
いうのも水蒸気分圧の作用がバーナー出口からの
距離とともに低減するからである。いわゆる煙管
の出口、燃焼ガスが大てい導入される熱交換部で
は、付加的量の水蒸気を混入せる際の珪酸の特性
形成に対する作用がもはや認めることができな
い。 水蒸気の混合量は広い範囲内で変動させること
ができる。 有利に、150〜250℃の温度および10〜20atu¨の
圧力、なかんずく185℃〜210℃の温度および12〜
18atu¨の圧力を有する水蒸気が導入される。 出発物質として、全ての公知の無機および／ま
たは有機のハロゲン化珪素化合物が使用されるこ
とができる。 水蒸気対出発物質の割合は、出発物質１Kg当り
水蒸気0.1Kg〜１Kgであることができる。 本発明のもう１つの実施例において、純粋な水
素の代りに、例えば炭化水素を燃焼ガスとして使
用することができる。このような炭化水素は、例
えばプロパンおよび／またはブタンであることが
できる。 バーナーとしては、米国特許明細書第2990249
号に記載されたような装置を使用することができ
る。しかしまた、２次空気が火焔中へ侵入しえな
い密閉式バーナー装置の使用が可能である。 以下に、制御可能な濃稠化作用を図面につき詳
説する。 第１図によれば、公知の方法により製造された
珪酸における濃稠化作用とBET表面積との関係
が表わされる。それぞれの珪酸で以下の価が得ら
れる： 表面積 稠 度 130m²／ｇ 2000ｍパスカル 150m²／ｇ 2700ｍパスカル 200m²／ｇ 3100ｍパスカル 300m²／ｇ 3500ｍパスカル 380m²／ｇ 3000ｍパスカル 前述の稠度価はポリエステル被覆混合物から調
べた。 このポリエステル被覆混合物は、リユードパー
ル（Ludopal）P680重量部にモノスチロール11.4
重量部および、パラフイン１％を含有するスチロ
ール７重量部を混合することにより製造される。
この混合物は、全ての他の稠度測定で同じく使用
される。 第２図によれば、水蒸気供給量が増大すると、
得られた珪酸の全ての特性図、なかんずく比表面
積および濃稠化特性がずれる。 従つて、曲線ａは、公知の方法で空気の過剰量
を変動させることにより得られる珪酸のBET比
表面積と濃稠化特性との相関性を示す。従つてこ
の方法によれば、すでに第１図に示した珪酸の特
性組合せを得ることが可能であるにすぎない。 これに対し曲線ｂからは、本発明による方法を
使用し、燃焼される前の反応混合物中への水蒸気
導入量を増大させて得られた珪酸の濃稠化特性も
またBET比表面積も、基底標準状態で比べ、差
当り、曲線ａによる公知の珪酸から公知である価
を十分に上廻つて延び、その際水蒸気量が増大す
ると極めて低下し、その場合新規な特性組合せが
得られる。従つて、例えば、BET表面積は同じ
であるが濃稠化特性が極めて異なる珪酸を製造す
ることが可能である。 第３図によれば、水蒸気供給量を増大させる
と、得られた珪酸の全ての特性図、なかんずく
BET比表面積および濃稠化特性がずれる。 従つて、曲線ａは、公知の方法で空気の過剰量
を変動させることにより得られたような珪酸の
BET比表面積と濃稠化特性との関係を示す。従
つてこの方法によれば、すでに第１図および第２
図で詳説したように、濃稠化作用とBET比表面
積とを関連させることが可能であるにすぎない。 これに対し曲線ｂからは、本発明による方法に
より焔内への水蒸気導入量を増大させて得られた
珪酸の濃稠化特性もまたBET比表面積も、公知
の珪酸に相応する曲線ａと全く異なつて延びるこ
とが明白である。 従つて、例えば、BET表面積が同じであるが
極めて異なる濃稠化特性を有する珪酸を製造する
ことが可能である。 以下に、本発明による方法を実施例につき詳説
する。 例 １（比較例） 四塩化珪素6.2Kgを蒸発させかつ、水素2.2m³お
よび空気5.8m³とバーナーの混合室中で混合する。
このガス混合物を流出口から燃焼させ、かつ減圧
を使用し冷却装置中へ吸入する。塩化水素を含有
するガス混合物と分離することにより高分散性の
珪酸2.2Kgを得る、これは200m²／ｇの比表面積お
よび、3100ｍパスカルのポリエステル被覆混合物
濃稠化度を有する。 例 ２ 例１に記載せると同じ方法で操作するが、但し
そこに挙げた物質に付加的に水蒸気毎時0.5Kgを、
バーナーの混合室中へ導入し使用する。得られた
珪酸は、466m²の表面積および3910ｍパスカルの
稠度を有する。 例 ３ 例１におけるように操作するが、但し付加的に
水蒸気毎時1.8Kgを、例２に記載させるように添
加する。この珪酸は、277m²／ｇの表面積および
1040ｍパスカルの稠度価を有する。 例 ４ 例１におけるように操作するが、但しゾンデを
使用し水蒸気毎時0.5Kgを火焔の中軸へ、バーナ
ー流出口から１cmの距離をおいて導入する。この
珪酸は、309m²／ｇの比表面積および4040ｍパス
カルの稠度価を有する。 例 ５ 例１および４に記載せるように操作するが、水
蒸気３Kgを火焔の中軸へ、バーナー流出口から10
cmの距離をおいて吹込むことが異なる。この得ら
れた珪酸のBET表面積は212m²／ｇでありかつ稠
度価は1105ｍパスカルである。 第１表に、本発明による方法の前記実施例から
得られた価をまとめた。 比表面積および稠度の価は、第２図および第３
図中の曲線ｂに相応する。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の方法による珪酸の濃稠化作用と
BET表面積との関係を示す図表、並びに第２図
および第３図は本発明の方法による珪酸の濃稠化
作用とBET表面積との関係を、公知の方法によ
る珪酸のそれと比較して示す図表である。 ａ……公知の方法による珪酸の特性曲線、ｂ…
…本発明の方法による珪酸の特性曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 出発物質としてクロルシラン化合物の使用下
   に焔内加水分解することにより珪酸を製造する際
   に、珪酸の濃稠化効果を比表面積の価と無関係に
   調節することのできる方法において、焔内加水分
   解に所要の水素含有ガスの燃焼の結果生じるので
   はない付加的量の水蒸気を導入し、その場合、付
   加的水蒸気の作用を反応惹起および珪酸形成に完
   全に及ぼしうるため、混入ができるだけ迅速かつ
   均質に行なわれることを特徴とする焔内加水分解
   による珪酸の製造に際し比表面積および濃稠化特
   性の相関性を変更する方法。