KR100244062B1 - Novel method for preparing precipitated silica, novel aluminium-containing precipitated silicas, and use thereeof for reinforcing elastomers - Google Patents

Novel method for preparing precipitated silica, novel aluminium-containing precipitated silicas, and use thereeof for reinforcing elastomers Download PDF

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Abstract

양호한 분산성 및 매우 만족스러운 강화성을 지닌 침강 실리카의 새로운 제조 방법을 개시한다. 또한, 분말, 실질적으로 구형인 비이드 또는 과립의 형태인 신규 침강 실리카를 개시한다. 상기 실리카는 140 내지 200 m2/g 의 CTBA 비표면적, 140 내지 200 m2/g 의 BET 비표면적, 300 ml/100 g 미만의 DOP 오일 흡수도, 3 ㎛ 미만의 초음파 붕괴후의 중앙 직경, 10 ml 초과의 초음파 붕괴 지수 및 0.35 중량 % 이상의 알루미늄 함량을 갖는 것을 특징으로한다. 더욱이, 상기 실리카의 엘라스토머 강화용 충전제로서의 용도를 개시한다.A new process for producing precipitated silica with good dispersibility and very satisfactory reinforcement is disclosed. Also disclosed are novel precipitated silicas in the form of powders, substantially spherical beads or granules. The silica is from 140 to 200 m 2 / g of the CTBA specific surface area, from 140 to 200 m 2 / g BET specific surface area, 300 ml / less than 100 g of DOP oil absorbency, a median diameter, 10 after the ultrasonic disruption of less than 3 ㎛ It is characterized by having an ultrasonic disintegration index of more than ml and an aluminum content of at least 0.35% by weight. Moreover, the use of such silicas as fillers for elastomer reinforcement is disclosed.

Description

침강 실리카의 제조 방법, 알루미늄을 함유하는 침강 실리카 및 이의 엘라스토머 강화용 용도{NOVEL METHOD FOR PREPARING PRECIPITATED SILICA, NOVEL ALUMINIUM-CONTAINING PRECIPITATED SILICAS, AND USE THEREEOF FOR REINFORCING ELASTOMERS}Manufacturing method of precipitated silica, precipitated silica containing aluminum and its use for reinforcing elastomers.NOVEL METHOD FOR PREPARING PRECIPITATED SILICA

본 발명은 침강 실리카의 새로운 제조 방법, 특히 분말, 실질적으로 구형인 비이드(bead) 또는 과립의 형태인 침강 실리카 및 엘라스토머 강화용 충전제로서의 이의 응용에 관한 것이다.The present invention relates to a new process for the preparation of precipitated silica, in particular its application as precipitated silica in the form of powders, substantially spherical beads or granules and fillers for elastomer reinforcement.

침강 실리카를 엘라스토머에서의 백색 강화용 충전제로서 오래전부터 사용해온 것은 공지되어 있는 사실이다.It is a known fact that precipitated silica has been used for a long time as a filler for white reinforcement in elastomers.

그러나, 다른 강화용 충전제와 마찬가지로, 이것은 한편으로는 취급이 용이하고, 무엇보다도, 다른 한편으로는 혼합물에 용이하게 균질 혼합될 수 있어야만 적당한 것이 된다.However, like other reinforcing fillers, this is easy to handle on the one hand, and above all, on the other hand, it must be suitable if it can be easily homogeneously mixed into the mixture.

충전제에의해 부여된 적정한 강화성을 얻기위해서는, 충전제가 가능한 한 미세하게 분쇄되고, 가능한 한 균질하게 분포된 최종 형태로 엘라스토머 매트릭스중에 존재하여야만 하는 것이 적당한 것으로 일반적으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 조건은 한편으로는, 충전제가 엘라스토머와의 혼합 도중에 매트릭스에 균질 혼합될 수 있는 성능(충전제의 균질 혼합성) 면에서 매우 양호하고, 매우 미세한 분말의 형태로 붕괴 또는 탈응집될 수 있는 성능(충전제의 붕괴성) 면에서 매우 양호하여야 하며, 다른 한편으로는, 전술한 붕괴 과정에서 생성된 분말이 스스로, 차례대로 엘라스토머중에 완전하고, 균일하게 분산(분말의 분산성)되어야만 달성될 수 있다.In order to obtain the proper reinforcement imparted by the filler, it is generally known that the filler must be present in the elastomer matrix in the final form as finely ground as possible and as homogeneously distributed as possible. However, these conditions, on the one hand, are very good in terms of the ability of the filler to be homogeneously mixed into the matrix during mixing with the elastomer (homogeneous mixing properties of the filler) and can be collapsed or deagglomerated in the form of very fine powders. It should be very good in terms of performance (disintegrator of the filler), and on the other hand, the powder produced in the above-mentioned disintegration process can only be achieved if it is completely and uniformly dispersed (dispersibility of the powder) in the elastomer itself. have.

더욱이, 상호 친화성 때문에 실리카 입자는 엘라스토머 매트릭스중에서 서로 응집하는 바람직하지 못한 성향을 가지고 있다. 이들 실리카/실리카 상호 작용은 혼합 공정중에 발생될 수 있는, 모든 실리카/엘라스토머 상호 작용이 실제로 얻어지는 경우를 제외하고는, 이론적으로 가능한 수치보다 실질적으로 적은 수준으로 강화성을 제한하는 결정적인 결과를 가져온다(이러한 실리카/엘라스토머의 상호 작용의 이론적인 수치는, 잘 알려진 바와 같이, 사용된 실리카의 외부 표면에 직접 비례한다).Moreover, due to mutual affinity, the silica particles have an undesirable tendency to aggregate with each other in the elastomer matrix. These silica / silica interactions have decisive consequences of limiting the reinforcement to substantially less than theoretically possible values, except where all silica / elastomer interactions are actually obtained, which can occur during the mixing process ( Theoretical figures of this silica / elastomer interaction, as is well known, are directly proportional to the outer surface of the silica used).

더욱이, 원료 상태에서, 이러한 실리카/실리카 상호 작용은 혼합물의 강성 및 조도를 증가시키고, 따라서 이의 가공을 더욱 어렵게하는 경향이 있다.Moreover, in the raw state, such silica / silica interactions increase the stiffness and roughness of the mixture and thus tend to make their processing more difficult.

비교적 크기가 클 수 있는 반면, 엘라스토머에서의 분산성이 매우 양호한 가용성 충전제를 얻는 문제가 발생된다.While relatively large in size, the problem arises of obtaining soluble fillers with very good dispersibility in the elastomer.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 단점 및 전술한 바와 같은 문제점을 극복하는 데에 있다.An object of the present invention is to overcome the disadvantages as described above and the problems as described above.

보다 상세히 설명하면, 본 발명의 목적은 특히, 유리하게는 매우 양호한 분산성 (및 붕괴성) 및 매우 만족스러운 강화성을 지니며, 특히, 엘라스토머용의 강화용 충전제로서 사용될 때, 양호한 기계적 특성을 부여하는 반면, 탁월한 유동성을 부여하는 침강 실리카를 제조하는 새로운 방법을 제시하는 데에 있다.In more detail, the object of the present invention is particularly advantageously having very good dispersibility (and disintegrability) and very satisfactory reinforcement, especially when used as a reinforcing filler for elastomers. On the contrary, the present invention provides a new method for producing precipitated silica which gives excellent fluidity.

또한, 본 발명은 비교적 크기가 큰 반면, 탁월한 분산성 (및 붕괴성) 을 지니며, 매우 만족스러운 강화성을 지니고, 바람직하게는 분말, 실질적으로 구형인 비이드 또는 선택적으로 과립의 형태인 침강 실리카에 관한 것이다.In addition, the present invention is relatively large in size, has excellent dispersibility (and disintegration), has a very satisfactory reinforcement, and is preferably settled in the form of powder, substantially spherical beads or optionally granules. Relates to silica.

최종적으로, 본 발명은 엘라스토머용의 강화용 충전제로서 상기 침강 실리카를 사용하는 용도에 관한 것이다.Finally, the present invention relates to the use of the precipitated silica as a filler for reinforcement for elastomers.

후술하는 명세서에서, BET 비표면적은 Journal of the American Chemical Society, Vol. 60, 309 페이지 (1938 년 2 월) 에 기재되고, NFT 표준 45007 (1987 년 11 월)에 해당되는 Brunauer-Emmet-Teller 법에 따라 결정된다.In the specification below, the BET specific surface area is described in Journal of the American Chemical Society, Vol. Page 60, 309 (February 1938) and determined by the Brunauer-Emmet-Teller Act, which corresponds to NFT standard 45007 (November 1987).

CTAB 비표면적은 NFT 표준 45007 (1987 년 11 월) (5.12) 에 따라 결정된 외부 표면적이다.CTAB specific surface area is the external surface area determined according to NFT standard 45007 (November 1987) (5.12).

DOP 오일 흡수는 디옥틸 프탈레이트를 이용하여 NFT 표준 30-022 (1953 년 3 월) 에 따라 결정된다.DOP oil uptake is determined according to NFT Standard 30-022 (March 1953) using dioctyl phthalate.

충전 밀도 (PD)는 NFT 표준 030100 에 따라 측정된다.Packing density (PD) is measured according to NFT standard 030100.

pH 는 ISO 표준 787/9 (물중 5 % 농도의 현탁액의 pH)에 따라 측정된다.The pH is measured according to ISO standard 787/9 (the pH of the suspension at 5% concentration in water).

최종적으로, 주어진 기공 부피는 수은 다공도 측정기에 의해 측정되며, 기공 직경은 130°의 접촉각 θ 및 484 dyne/cm 의 표면 장력 γ 의 Washburn 관계로부터 계산될 수 있다(Micromeritics 9300 다공도 측정기).Finally, a given pore volume is measured by a mercury porosimetry and the pore diameter can be calculated from the Washburn relationship of 130 ° contact angle θ and surface tension γ of 484 dyne / cm (Micromeritics 9300 porosimeter).

본 발명에 따르는 실리카의 분산성 및 붕괴성은 비붕괴성 시험(specific disintegration test)에의해 측량될 수 있다.Dispersibility and disintegration of the silica according to the present invention can be measured by a specific disintegration test.

붕괴성 측정은 하기 방법에 따라 측정된다:The decay measurement is measured according to the following method:

초음파 처리에 의해 미리 붕괴된 실리카 현탁액에서 (레이저 산란법을 사용하여)입자 크기 측정에 의해 응집물의 응집을 평가하고; 실리카의 붕괴성을 측정한다 (목적물을 0.1 내지 수십 미크론으로 파괴함).Assessing the aggregation of aggregates by particle size measurement (using laser scattering method) in silica suspensions previously disintegrated by sonication; The disintegration of silica is measured (destroy the object from 0.1 to several tens of microns).

초음파에서의 붕괴는 직경이 19mm 인 탐침이 장착된 Vibracell Bioblock (600 W) 음파 변환기를 사용하여 수행한다. 입자 크기의 측정은 Sympatec 입자 크기 분석기상에서의 레이저 산란에의해 수행한다.Disintegration in ultrasound is carried out using a Vibracell Bioblock (600 W) sonic transducer equipped with a 19 mm diameter probe. Particle size measurements are performed by laser scattering on a Sympatec particle size analyzer.

실리카 2 g 을 계량하여 시료관(높이: 6cm, 직경: 4 cm) 에 넣고, 탈염수를 가하여 50 g 이하로 만들고; 4 % 의 실리카를 함유하는 수성 현탁액을 제조하고, 이것을 2 분간 자석식 교반하여 균질화시킨다. 초음파에의한 붕괴는 다음과 같이 수행한다: 4 cm 의 깊이로 침지된 탐침으로, 출력 다이알상의 바늘 편향이 20 % 가 되도록 출력을 조절한다(이것은 탐침의 말단에 의해 방산되는 120 W/cm2의 에너지에 해당된다). 붕괴를 420 초간 수행한다. 이어서, 기지 부피(ml 로 표시됨)의 균질 현탁액을 입자 크기 분석기의 셀에 도입한후, 입자 크기의 측정을 수행한다.2 g of silica was weighed and placed in a sample tube (height: 6 cm, diameter: 4 cm), and desalted water was added to make 50 g or less; An aqueous suspension containing 4% silica is prepared, which is homogenized by magnetic stirring for 2 minutes. The disintegration by ultrasound is carried out as follows: With a probe soaked to a depth of 4 cm, the output is adjusted so that the needle deflection on the output dial is 20% (this is 120 W / cm 2, which is dissipated by the tip of the probe). Corresponds to the energy of). The decay is performed for 420 seconds. Subsequently, a homogeneous suspension of known volume (in ml) is introduced into the cell of the particle size analyzer, followed by measurement of the particle size.

얻어진 중앙 직경 값 Φ50은 실리카의 붕괴성이 커질수록 비례하여 적어진다. 또한, 10 x 도입된 분산액의 부피(ml 단위)/입자 크기 분석기에의해 검출된 현탁액의 광학 밀도(광학 밀도는 20 정도이다) 의 비를 결정한다. 이 비는 입자 크기 분석기에 의해 검출되지 않는, 미세 입자의 비율, 즉, 0.1 ㎛ 미만의 입자 함량을 나타내는 지수이다. 이른 바, 초음파 붕괴 지수 (FD) 로 불리우는 이 비는는 실리카의 붕괴도가 커질수록 비례하여 커진다.The obtained median diameter value Φ 50 decreases proportionally as the disintegrability of silica increases. In addition, the ratio of the optical density (optical density is about 20) of the suspension detected by the volume of 10 x introduced dispersion (in ml) / particle size analyzer was determined. This ratio is an index indicating the proportion of fine particles, ie, a particle content of less than 0.1 μm, which is not detected by the particle size analyzer. This ratio, called the ultrasonic disintegration index (F D ), increases proportionally as the degree of disintegration of silica increases.

본 발명의 또 다른 목적은 산성화제와 실리케이트를 반응시키고, 이에의해 침강 실리카의 현탁액을 수득한후, 현탁액을 분리 및 건조시키는 것을 포함하는 형태의 침강 실리카의 제조 방법으로서, 침강을 하기 단계로 수행하고:Another object of the present invention is to prepare a precipitated silica of the type comprising reacting an acidifying agent with a silicate, thereby obtaining a suspension of precipitated silica, and then separating and drying the suspension, wherein the precipitation is carried out in the following steps. and:

(i) 초기 모액중의 실리케이트 농도(SiO2로 표시됨) 가 100 g/l 미만이고, 초기 모액중의 전해질의 농도가 17 g/l 미만인, 실리케이트 및 전해질을 포함하는 초기 모액을 제조하는 단계,(i) preparing an initial mother liquor comprising silicate and electrolyte, wherein the silicate concentration in initial mother liquor (denoted as SiO 2 ) is less than 100 g / l and the concentration of electrolyte in initial mother liquor is less than 17 g / l,

(ii) 반응 혼합물의 pH 값이 대략 7 이상이 될 때까지 상기 모액에 산성화제를 가하는 단계,(ii) adding an acidulant to the mother liquor until the pH value of the reaction mixture is at least about 7,

(iii) 산성화제 및 실리케이트를 반응 혼합물에 동시에 가하는 단계,(iii) simultaneously adding an acidifying agent and a silicate to the reaction mixture,

고체 함량이 24 중량 % 이하인 현택액을 건조시키는 방법에 있어서, 하기 두 공정 (a) 또는 (b) 중 어느 한 공정을 포함함을 특징으로 하는 침강 실리카의 제조 방법이다:A process for drying a suspension having a solids content of 24% by weight or less, comprising the following two processes (a) or (b):

(a) (iii) 단계 후에, 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 및 이어서, 염기성화제를 반응 혼합물에 가하고, 상기 분리 과정은 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함하며, 상기 붕괴 과정은 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하는 공정,(a) After step (iii), at least one aluminum compound A and then a basicizing agent is added to the reaction mixture, and the separating includes filtration and disrupting the cake resulting from the filtration. Silver is carried out in the presence of at least one aluminum compound B,

(b) (iii) 단계 후에, 실리케이트 및 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물에 동시에 가하고, 상기 분리 과정이 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함할 때, 붕괴 과정을 바람직하게는 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하는 공정.(b) After step (iii), a silicate and at least one aluminum compound A are simultaneously added to the reaction mixture, and when the separation process comprises filtration and disrupting the cake derived from this filtration process, a collapse process is preferred. Preferably in the presence of at least one aluminum compound B.

저농도(SiO2로 표시됨)의 실리케이트와 배합된 -이는 특별한 방법에 따른다- 알루미늄 및 초기 모액중의 전해질의 도입과 건조되는 현탁액의 적당한 고체 함량은 수득된 생성물에 양호한 성질, 특히 현저한 분산성 및 매우 만족스러운 강화성을 부여하는 데에 중요한 조건을 이룬다는 것이 발견되었다.Combined with low concentrations of silicate (denoted as SiO 2 ), which follows a special method-the introduction of electrolytes in aluminum and the initial mother liquor and the appropriate solids content of the dried suspension give good properties to the obtained product, in particular marked dispersibility and very It has been found that an important condition is achieved to give satisfactory reinforcement.

일반적으로, 관련된 방법은 침강 실리카의 합성 방법이며, 즉 산성화제가 매우 특별한 조건에서 실리케이트와 반응하는 방법임을 주목하여야 한다.In general, it should be noted that the relevant method is the method of synthesizing precipitated silica, ie the acidifying agent reacts with the silicate under very specific conditions.

산성화제와 실리케이트의 선택은 공지의 방법으로 이루어진다.The choice of acidifier and silicate is by known methods.

일반적으로 사용되는 산성화제는 강한 무기산, 예컨대, 황산, 질산 또는 염산, 또는 유기산, 예컨대, 아세트산, 포름산 또는 탄산일 수 있다.Generally used acidifying agents can be strong inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid or hydrochloric acid, or organic acids such as acetic acid, formic acid or carbonic acid.

산성화제는 희석될 수 있거나 농축될 수 있으며, 이의 노르말 농도는 0.4 내지 36 N, 예컨대, 0.6 내지 1.5 N 일 수 있다.The acidifying agent may be diluted or concentrated, and its normal concentration may be 0.4 to 36 N, such as 0.6 to 1.5 N.

특히, 산성화제가 황산인 경우, 이의 농도는 40 내지 180 g/l, 예컨대, 60 내지 130g/l 일 수 있다.In particular, when the acidifier is sulfuric acid, its concentration may be 40 to 180 g / l, such as 60 to 130 g / l.

더욱이, 실리케이트로서, 임의 형태의 실리케이트, 예컨대, 메타실리케이트, 디실리케이트 및 유리하게는 알칼리 금속 실리케이트, 특히, 소듐 또는 칼륨 실리케이트를 사용하는 것이 가능하다.Furthermore, as silicates it is possible to use any form of silicates, for example metasilicates, disilicates and advantageously alkali metal silicates, in particular sodium or potassium silicates.

실리케이트는 실리카를 기준으로 40 내지 330 g/l, 예컨대, 60 내지 300 g/l, 특히, 60 내지 250 g/l 의 농도를 나타낼 수 있다.The silicates may exhibit a concentration of 40 to 330 g / l, such as 60 to 300 g / l, in particular 60 to 250 g / l, based on silica.

산성화제로서 황산을, 실리케이트로서 소듐 실리케이트를 사용하는 것이 일반적이다.It is common to use sulfuric acid as the acidifier and sodium silicate as the silicate.

소듐 실리케이트를 사용하는 경우, SiO2/Na2O 중량비가 2 내지 4, 예컨대 3.0 내지 3.7 인 것이 일반적이다.When using sodium silicate, it is common for the SiO 2 / Na 2 O weight ratio to be 2-4, such as 3.0-3.7.

본 발명의 제조 방법이 특히 관련되는한, 침전은 하기 단계에 따라 특별한 방식으로 수행된다.As far as the production process of the invention is concerned in particular, precipitation is carried out in a special way according to the following steps.

무엇보다도, 일정한 실리케이트 및 전해질을 포함하는 모액을 제조한다 (단계 (i)). 초기 모액에 존재하는 실리케이트의 양은 반응에 도입된 실리케이트의 총량의 단지 일부만을 나타내는 것이 유리하다.First of all, a mother liquor comprising a constant silicate and electrolyte is prepared (step (i)). The amount of silicate present in the initial mother liquor advantageously represents only a fraction of the total amount of silicate introduced into the reaction.

전해질이라는 용어는, 통상의 의미로 사용된 것이며, 이는 용액중에서,이온 또는 하전 입자를 형성하기위해 분해 또는 분리되는 임의의 이온성 또는 분자성 물질을 나타낸다. 전술한 전해질은 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 염으로 이루어진 군에서 선택된 염, 특히 출발 실리케이트의 금속염과 산성화제, 예컨대 황산과 소듐 실리케이트와의 반응에 있어서의 황산 나트륨이다.The term electrolyte is used in the conventional sense, and refers to any ionic or molecular material that, in solution, decomposes or separates to form ionic or charged particles. The electrolyte described above is a salt selected from the group consisting of alkali metal and alkaline earth metal salts, in particular sodium sulfate in the reaction of the metal salt of the starting silicate with an acidifying agent such as sulfuric acid and sodium silicate.

본 발명에 따르는 제조 방법의 한 특징은, 초기 모액중의 전해질의 농도가 (0 g/l 초과) 17g/l 미만, 바람직하게는 14 g/l 미만이라는 것이다.One feature of the production process according to the invention is that the concentration of the electrolyte in the initial mother liquor (more than 0 g / l) is less than 17 g / l, preferably less than 14 g / l.

본 발명에 따르는 제조 방법의 또 다른 특징은 초기 모액중의 실리케이트 농도가 1 리터당 SiO2100 g 미만 (0 g/l 초과) 인 것이다. 이 농도는 90 g/l 미만인 것이 바람직하며, 85 g/l 미만인 것이 특히 바람직하다. 어떠한 경우, 이것은 80 g/l 미만일 수 있다.Another feature of the production process according to the invention is that the silicate concentration in the initial mother liquor is less than 100 g of SiO 2 (more than 0 g / l) per liter. This concentration is preferably less than 90 g / l, particularly preferably less than 85 g / l. In some cases, this may be less than 80 g / l.

제 2 단계는 전술한 조성물의 모액에 산성화제를 첨가하는 것으로 이루어진다(단계 (ii)).The second step consists in adding an acidulant to the mother liquor of the composition described above (step (ii)).

pH가 대략 7 이상, 일반적으로 7 내지 8 에 이를 때까지, 반응 혼합물중의 pH 를 저하시키는 결과를 가져오는 이러한 첨가가 이루어진다.Such additions are made which result in a lowering of the pH in the reaction mixture until the pH reaches approximately 7 or higher, generally 7-8.

일단 바람직한 pH 값에 도달되면, 이어서 산성화제 및 실리케이트의 동시 첨가 (단계 (iii)) 가 수행된다.Once the desired pH value is reached, the simultaneous addition of acidifying agent and silicate (step (iii)) is performed.

이러한 동시 첨가는 pH 값이 단계 (ii) 의 마지막 단계에서 도달되는 것과 연속적으로 동일한 (+/- 0.1 범위내) 값이되도록 수행하는 것이 바람직하다.This simultaneous addition is preferably carried out so that the pH value is continuously the same (in the range of +/- 0.1) as reached in the last step of step (ii).

본 발명의 제조 방법의 필수적 특징에 따르면, 후자는 전술한 (a)또는 (b) 의 2 가지 공정중 하나를 포함한다:According to an essential feature of the production process of the invention, the latter comprises one of the two processes of (a) or (b) above:

(a) (iii) 단계 후에, 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 및 이어서, 염기성화제를 반응 혼합물에 가하고, 상기 방법에 사용된 분리 과정은 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함하며, 상기 붕괴 과정은 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하는 공정,(a) After step (iii), at least one aluminum compound A and then a basicizing agent is added to the reaction mixture, and the separation process used in the process includes filtration and disrupting the cake resulting from this filtration process. , The decay process is carried out in the presence of at least one aluminum compound B,

(b) (iii) 단계 후에, 실리케이트 및 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물에 동시에 가하고, 상기 방법에 사용된 분리 과정이 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함할 때, 붕괴 과정을 바람직하게는 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하는 공정.(b) after step (iii), when the silicate and at least one aluminum compound A are simultaneously added to the reaction mixture, and the separation process used in the process includes filtration and disrupting the cake derived from this filtration process, A process in which the decay process is preferably carried out in the presence of at least one aluminum compound B.

본 발명에 따르는 제조 방법의 제 1 의 방법에서는(즉, 후자가 공정 (a) 를 포함할 때), 하기 연속 단계들을 전술한 바와 같은 단계 (i), (ii) 및 (iii)에 따르는 침전을 수행한 후에 수행하는 것이 유리하다.In the first method of the production process according to the invention (i.e. when the latter comprises process (a)), the following successive steps are precipitated according to steps (i), (ii) and (iii) as described above. It is advantageous to carry out after carrying out.

(iv) 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물(즉, 수득된 반응 현탁액 또는 슬러리)에 가하는 단계,(iv) adding at least one aluminum compound A to the reaction mixture (ie, the obtained reaction suspension or slurry),

(v) 바람직하게는 반응 혼합물의 pH 가 6.5 내지 10, 특히 7.2 내지 8.6 사이에 이를 때까지 염기성화제를 반응 혼합물에 가하는 단계,(v) preferably adding a basicizing agent to the reaction mixture until the pH of the reaction mixture is between 6.5 and 10, in particular between 7.2 and 8.6,

(vi) 바람직하게는 반응 혼합물의 pH 가 3 내지 5, 특히 3.4 내지 4.5 사이에 이를 때까지 산성화제를 반응 혼합물에 가하는 단계.(vi) preferably adding an acidifying agent to the reaction mixture until the pH of the reaction mixture reaches between 3 and 5, in particular between 3.4 and 4.5.

단계 (iii) 에서의 동시 첨가후에, 반응 혼합물을 숙성시키는 것이 유리할 수 있으며, 이는 예컨대 1 내지 60 분, 특히, 3 내지 30 분간 숙성을 지속시킴으로써 가능하다.After simultaneous addition in step (iii), it may be advantageous to age the reaction mixture, for example by sustaining the maturation for 1 to 60 minutes, in particular 3 to 30 minutes.

제 1 의 방법에 있어서, 단계 (iii) 및 단계 (iv) 사이에, 특히 전술한 임의 숙성전에, 반응 혼합물에 부가적인 양의 산성화제를 가하는 것이 바람직하다. 이러한 첨가는 반응 혼합물의 pH 가 3 내지 6.5, 특히 4 내지 6 에 이를 때까지 수행되는 것이 일반적이다.In the first method, it is preferred to add an additional amount of acidifying agent to the reaction mixture between step (iii) and step (iv), especially before any aging mentioned above. Such addition is usually carried out until the pH of the reaction mixture reaches 3 to 6.5, in particular 4 to 6.

이러한 첨가중에 사용된 산성화제는 본 발명에 따르는 제조 방법의 제 1 방법 (ii), (iii) 및 (vi) 중에 사용된 것과 동일한 것이 일반적이다.The acidifiers used during this addition are generally the same as those used in the first methods (ii), (iii) and (vi) of the production process according to the invention.

반응 혼합물의 숙성은 단계 (v) 및 (vi) 사이에, 예컨대, 2 내지 60 분간, 특히 5 내지 45 분간 수행되는 것이 통상적이다.Aging of the reaction mixture is usually carried out between steps (v) and (vi), for example between 2 and 60 minutes, in particular between 5 and 45 minutes.

유사하게, 반응 혼합물의 숙성은 대부분의 경우에, 단계 (vi) 후에, 예컨대 2 내지 60 분간, 특히 5 내지 30 분간 수행된다.Similarly, the maturing of the reaction mixture is in most cases carried out after step (vi), such as for 2 to 60 minutes, in particular for 5 to 30 minutes.

단계 (iv) 중에 사용된 염기성화제는 암모니아 수용액, 바람직하게는 수산화 나트륨 (또는 소다) 용액일 수 있다.The basicizing agent used during step (iv) may be an aqueous ammonia solution, preferably a sodium hydroxide (or soda) solution.

본 발명에 따르는 제조 방법의 제 2 의 방법 (즉, 공정 (b) 를 포함하는 경우) 에서는, 단계 (iv) 를 전술한 바와 같은 단계 (i), (ii) 및 (iii) 후에 수행하며, 이 단계는 실리케이트 및 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 동시에 반응 혼합물에 가하는 것으로 구성된다.In a second method of the production process according to the invention (i.e. comprising process (b)), step (iv) is carried out after steps (i), (ii) and (iii) as described above, This step consists in adding the silicate and at least one aluminum compound A simultaneously to the reaction mixture.

단계 (iv) 의 동시 첨가후에, 반응 혼합물의 숙성을 수행하는 것이 일반적이며, 이러한 숙성은 예컨대, 2 내지 60 분간, 특히, 5 내지 30 분간 수행하는 것이 유리하다.After the simultaneous addition of step (iv), it is common to carry out the aging of the reaction mixture, which is advantageously carried out, for example, for 2 to 60 minutes, in particular for 5 to 30 minutes.

제 2 의 방법에 있어서, 단계 (iv) 후에, 특히 임의 숙성후에, 부가적인 양의 산성화제를 반응 혼합물에 가하는 것이 바람직하다. 이러한 첨가는 반응 혼합물의 pH 가 3 내지 6.5, 특히 4 내지 6 에 이를 때까지 수행되는 것이 일반적이다.In the second process, it is preferred to add an additional amount of acidifying agent to the reaction mixture after step (iv), especially after any aging. Such addition is usually carried out until the pH of the reaction mixture reaches 3 to 6.5, in particular 4 to 6.

이러한 첨가중에 사용된 산성화제는 본 발명에 따르는 제조 방법의 제 2 의 방법의 단계 (ii) 및 (iii) 중에 사용된 것과 동일한 것이 일반적이다.The acidifiers used during this addition are generally the same as those used during steps (ii) and (iii) of the second method of the production process according to the invention.

산성화제의 첨가후에, 반응 혼합물의 숙성을 예컨대, 1 내지 60 분간, 특히, 3 내지 30 분간 수행하는 것이 일반적이다.After the addition of the acidifying agent, it is common to carry out the aging of the reaction mixture, for example for 1 to 60 minutes, in particular for 3 to 30 minutes.

본 발명에 따르는 제조 방법에 사용된 알루미늄 화합물 A 는 유기 또는 무기 알루미늄 염인 것이 일반적이다.The aluminum compound A used in the production process according to the invention is generally an organic or inorganic aluminum salt.

유기 염의 예로는 특히, 카르복실산 또는 폴리카르복실산의 염, 예컨대, 아세트산, 시트르산, 타르타르산 또는 옥살산의 염을 언급할 수 있다.As examples of organic salts, mention may be made in particular of salts of carboxylic acids or polycarboxylic acids, such as salts of acetic acid, citric acid, tartaric acid or oxalic acid.

무기 염의 예로는 특히, 할로겐화물 및 옥시할로겐화물 (염화물 및 옥시염화물), 질산염, 인산염, 황산염 및 옥시술폰산염을 언급할 수 있다.Examples of inorganic salts may in particular mention halides and oxyhalides (chlorides and oxychlorides), nitrates, phosphates, sulfates and oxysulfonates.

실제로는, 알루미늄 화합물 A 는 용액의 형태, 일반적으로 수용액의 형태로 사용될 수 있다.In practice, aluminum compound A can be used in the form of a solution, generally in the form of an aqueous solution.

황산 알루미늄은 알루미늄 화합물 A 로서 사용되는 것이 바람직하다.Aluminum sulfate is preferably used as the aluminum compound A.

반응 혼합물의 온도는 70 내지 98 ℃ 인 것이 일반적이다.The temperature of the reaction mixture is generally from 70 to 98 ° C.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 반응은 75 내지 96 ℃ 의 일정 온도에서 수행된다.According to another form of the invention, the reaction is carried out at a constant temperature of 75 to 96 ℃.

본 발명의 또 다른 (바람직한) 형태에 따르면, 반응의 말기에서의 온도는 반응의 초기의 온도보다 높고; 반응의 초기의 온도는 70 내지 96 ℃ 로 유지되는 것이 바람직하고; 온도를 수분간, 바람직하게는 80 내지 98 ℃ 이하로 상승시키고, 이 온도를 반응의 말기까지 유지하는 것이 바람직하며; 공정 (a) 또는 (b)를 일정한 온도범위에서 수행하는 것이 일반적이다.According to another (preferred) form of the invention, the temperature at the end of the reaction is higher than the temperature at the beginning of the reaction; The initial temperature of the reaction is preferably maintained at 70 to 96 ℃; It is preferable to raise the temperature for several minutes, preferably 80 to 98 ° C. or lower, and to maintain this temperature until the end of the reaction; It is common to carry out process (a) or (b) in a constant temperature range.

전술한 바와 같은 단계의 최종수득 단계에서, 실리카 슬러리를 분리된 상태로 (액체-고체 분리) 수득한다.In the final obtaining step of the step as described above, the silica slurry is obtained in a separated state (liquid-solid separation).

본 발명에 따르는 제조 방법의 제 1 의 방법에 있어서(즉, 공정 (a)를 포함하는 경우), 분리 과정은 여과 (필요시, 세척과정이 수반됨) 및 붕괴를 포함하며, 상기 붕괴는 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서, 바람직하게는 전술한 바와 같은 산성화제의 존재하에서 수행된다(후자의 경우에, 알루미늄 화합물 B 및 산성화제는 동시에 첨가되는 것이 유리하다).In a first method of the production process according to the invention (ie, in the case of comprising step (a)), the separation process comprises filtration (with washing, if necessary) and decay, wherein the decay is 1 In the presence of at least one species of aluminum compound B, it is preferably carried out in the presence of an acidifying agent as described above (in the latter case, aluminum compound B and the acidifying agent are advantageously added simultaneously).

예컨대, 분쇄기를 통해 콜로이드 또는 비이드 형태의 필터 케이크를 통과시켜 수행될 수 있는 붕괴 공정은 특히, 후에 건조되는 현탁액의 점도를 저하시키는 것을 가능하게 한다.For example, the disintegration process, which can be carried out through a filter cake in the form of a colloid or bead through a grinder, makes it possible in particular to lower the viscosity of the suspension which is subsequently dried.

본 발명에 따르는 제조 방법의 제 2 의 방법에 있어서(즉, 공정 (b)를 포함하는 경우), 분리 과정은 일반적으로 여과 (필요시, 세척 과정이 수반됨) 및 붕괴를 포함하며, 상기 붕괴는 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서, 일반적으로는 전술한 바와 같은 산성화제의 존재하에서 수행되는 것이 바람직하다(후자의 경우에, 알루미늄 화합물 B 및 산성화제는 동시에 첨가되는 것이 유리하다).In a second method of the production process according to the invention (ie, in the case of comprising step (b)), the separation process generally comprises filtration (if necessary, followed by washing) and decay. Is preferably carried out in the presence of at least one aluminum compound B, generally in the presence of an acidifying agent as described above (in the latter case, it is advantageous for the aluminum compound B and the acidifying agent to be added simultaneously).

알루미늄 화합물 B 는 통상 전술한 알루미늄 화합물 A 와 상이하며, 알칼리 금속, 특히 칼륨, 바람직하게는 나트륨, 알루미늄 염으로 이루어지는 것이 일반적이다.The aluminum compound B is usually different from the aluminum compound A described above, and is generally composed of an alkali metal, in particular potassium, preferably sodium and aluminum salts.

본 발명에 따르는 제조 방법에 사용된 알루미늄 화합물 A 및 B 의 양은 제조된 침강 실리카가 0.35 중량 % 이상, 특히 0.45 중량 % 이상, 예컨대 0.50 내지 1.50 중량 %, 특히 0.75 내지 1.40 중량 % 의 알루미늄을 함유하는 것이 바람직하다.The amount of aluminum compounds A and B used in the production process according to the invention is such that the precipitated silica produced contains at least 0.35% by weight, in particular at least 0.45% by weight, such as 0.50 to 1.50% by weight, in particular 0.75 to 1.40% by weight of aluminum. It is preferable.

본 발명의 제조 방법에 사용된 분리 과정은 적당한 방법, 예컨대 벨트 여과기, 회전식 진공 여과기, 또는 바람직하게는 여과 압연기를 사용하여 수행된 여과 과정을 포함하는 것이 일반적이다.The separation process used in the production process of the invention generally comprises a filtration process carried out using a suitable method, such as a belt filter, a rotary vacuum filter, or preferably a filtration rolling mill.

이렇게 회수된 침강 실리카의 현탁액 (필터 케이크) 을 건조시킨다.The suspension (filter cake) of the precipitated silica thus recovered is dried.

본 발명에 따르는 제조 방법의 한 특징에 따르면, 이러한 현탁액은 건조 직전의 고체 함량이 24 중량 % 미만, 바람직하게는 22 중량 % 미만을 나타내어야 한다.According to one feature of the production process according to the invention, such suspensions should exhibit a solids content just prior to drying of less than 24% by weight, preferably less than 22% by weight.

이러한 건조 과정은 하기의 공지 방법에 따라 수행될 수 있다.This drying process can be carried out according to the following known method.

건조는 분사기에의해 수행되는 것이 바람직하다.Drying is preferably carried out by an injector.

이러한 목적에 사용될 수 있는 적당한 분사기의 예로는 특히, 터어빈, 노즐, 액압 또는 2-유체 분무기가 있다.Examples of suitable injectors that can be used for this purpose are in particular turbines, nozzles, hydraulic or two-fluid sprayers.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 건조되는 현탁액의 고체 함량은 15 중량 % 초과, 바람직하게는 17 중량 % 초과, 예컨대 20 중량 % 초과일 수 있다. 건조는 노즐 분무기를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the solids content of the suspension to be dried may be greater than 15% by weight, preferably greater than 17% by weight, such as greater than 20% by weight. Drying is preferably carried out using a nozzle sprayer.

본 발명의 구현예에 따라 바람직하게는 여과 압연기를 사용하여 수득될 수 있는 침강 실리카는 바람직하게는 평균 크기가 80 ㎛ 이상인, 실질적으로 구형 비이드의 형태인 것이 바람직하다.According to an embodiment of the present invention, the precipitated silica, preferably obtainable using a filtration rolling mill, is preferably in the form of substantially spherical beads, preferably having an average size of at least 80 μm.

분쇄된 형태의 실리카와 같은 건조 물질은 또한 제조 방법의 연속 과정에서 여과후에 필터 케이크에 가해질 수 있다.Dry matter such as silica in ground form may also be added to the filter cake after filtration in a continuous process of the production process.

건조 단계 종료시, 분쇄의 단계를 회수된 생성물에 대해, 특히 15 중량 % 초과의 고체 함량을 갖는 현탁액을 건조시킴으로써 수득된 생성물에 대해 행한다. 이렇게 수득가능한 침강 실리카는 일반적으로 평균 크기가 15 ㎛ 이상, 특히 15 내지 60 ㎛, 예컨대 20 내지 45 ㎛ 인 분말의 형태인 것이 일반적이다.At the end of the drying step, the step of grinding is carried out on the recovered product, in particular on the product obtained by drying the suspension with a solids content of more than 15% by weight. Precipitated silicas thus obtained are generally in the form of powders having an average size of at least 15 μm, in particular 15 to 60 μm, such as 20 to 45 μm.

바람직한 입자 크기를 지닌 분쇄된 생성물은 예컨대 적당한 메쉬 크기를 지닌 진동 스크린을 사용하여 비적격 생성물로부터 분리할 수 있으며, 이렇게 회수된 비적격 생성물은 분쇄 단계를 다시 거치게 할 수 있다.The milled product with the desired particle size can be separated from the non-qualified product, for example using a vibrating screen with the appropriate mesh size, and this recovered non-qualified product can be subjected to the grinding step again.

유사하게, 본 발명의 또 다른 바람직한 구현예에 따르면, 건조되는 현탁액의 고체 성분은 15 중량 % 이하인 것이 바람직하다. 이어서, 터빈 분사기를 이용하여 건조를 수행하는 것이 일반적이다. 본 발명의 구현예에 따라 바람직하게는 회전식 진공 여과기를 이용하여 수득가능한 침강 실리카는 평균 크기가 15 ㎛ 이상, 특히 30 내지 150 ㎛, 예컨대 45 내지 120 ㎛ 인 분말의 형태인 것이 일반적이다.Similarly, according to another preferred embodiment of the invention, it is preferred that the solid component of the suspension to be dried is not more than 15% by weight. It is then common to carry out drying using a turbine injector. According to an embodiment of the present invention, the precipitated silica, which is preferably obtainable using a rotary vacuum filter, is generally in the form of a powder having an average size of at least 15 μm, in particular 30 to 150 μm, such as 45 to 120 μm.

최종적으로, 건조되거나(특히 고체 성분이 15 중량 % 이하인 현탁액으로 부터) 분쇄된 생성물은 본 발명의 또 다른 구현예에 따라 응집 단계를 거칠 수 있다.Finally, the dried (particularly from suspensions with up to 15% by weight of solid components) or ground product can be subjected to a flocculation step according to another embodiment of the invention.

여기에서, 응집은 미세하게 분리된 생성물을 보다 큰 크기를 가지며, 기계적으로 더 강한 형태로 만들기 위해 서로 결합시킬 수 있는 임의의 공정을 의미한다.Here, agglomeration means any process that can be combined with each other to make finely separated products of greater size and mechanically stronger form.

이러한 방법은 특히 직접 압축, 습윤 방식 과립화 (즉, 물, 실리카 슬러리등의 결합제를 사용한 것),압출 및 바람직하게는 건식 압축이다.These methods are in particular direct compression, wet granulation (ie with binders such as water, silica slurries), extrusion and preferably dry compression.

이러한 기술을 사용할 경우, 분쇄된 생성물을 압축 공정전에, 탈기(예비조밀화 또는 탈기체화라고도 칭함) 하여 내부에 포함된 공기를 제거하고, 보다 균일한 압축을 보장하는 것이 유리할 수 있다는 것이 발견되었다.Using this technique, it has been found that it may be advantageous to degas the milled product prior to the compression process, to remove the air contained therein, and to ensure more uniform compression, prior to the compression process.

본 발명의 구현예에 따라 수득될 수 있는 침강 실리카는 바람직하게는 1 mm 이상, 특히 1 내지 10 mm 의 크기를 지닌 과립의 형태인 것이 유리하다.Precipitated silica obtainable according to an embodiment of the invention is advantageously in the form of granules having a size of at least 1 mm, in particular from 1 to 10 mm.

응집 단계의 종료시에, 생성물을 바람직한 크기별로 분류, 예컨대 스크리닝에 의해 분류하고, 장래의 사용 용도에 따라 포장한다.At the end of the flocculation step, the products are sorted by desired size, such as by screening, and packaged according to future use.

본 발명에 따르는 방법에의해 수득된 침강 실리카의 비이드뿐만아니라 분말은 다른 것들중, 전술한 바와 같은 단순하고, 효율적이며 경제적인 방법으로, 특히 종래의 성형 방법에 의해 예컨대, 과립화 또는 압축화와 같은 공정에의해 종래의 분말을 이용할 경우 종래의 방법에서와 동일하게 이들 분말 또는 비이드와 관련된 양호한 고유 성질을 매스킹(masking) 또는 소멸시킬 수 있는 붕괴를 초래하지 않고, 과립을 제공할 수 있다는 장점이 있다.The powders as well as the beads of precipitated silica obtained by the process according to the invention are, among others, in a simple, efficient and economical manner as described above, in particular by granulation or compacting, for example by conventional molding methods. The use of conventional powders by processes such as these can provide granules without incurring collapse which can mask or extinguish the good intrinsic properties associated with these powders or beads as in conventional methods. There is an advantage.

본 발명의 다른 목적은 탁월한 분산성 ( 및 붕괴성) 을 지니고, 매우 만족스런 강화성, 특히 엘라스토머용 강화용 충전제로서 사용하였을 경우, 엘라스토머에 양호한 기계적 성질을 제공하는 반면, 탁월한 유동성을 부여하는 새로운 침강 실리카에 있다.Another object of the present invention is to provide excellent dispersibility (and disintegrability) and to provide very satisfactory reinforcement properties, especially when used as reinforcing fillers for elastomers, while providing good mechanical properties to the elastomers while providing excellent fluidity. It is in precipitated silica.

따라서, 본 발명에 따르면, 하기와 같은 특징을 지닌 새로운 침강 실리카가 제공된다:Thus, according to the present invention, there is provided a new precipitated silica having the following characteristics:

- 140 내지 200 m2/g, 바람직하게는 145 내지 180 m2/g 의 CTAB 비표면적,CTAB specific surface area of 140 to 200 m 2 / g, preferably 145 to 180 m 2 / g,

- 140 내지 200 m2/g, 바람직하게는 150 내지 190 m2/g 의 BET 비표면적,A BET specific surface area of 140 to 200 m 2 / g, preferably 150 to 190 m 2 / g,

- 300 ml/100 g 미만, 바람직하게는 200 내지 295 ml/100 g 의 DOP 오일 흡수도,A DOP oil absorption of less than 300 ml / 100 g, preferably 200 to 295 ml / 100 g,

- 3 ㎛ 미만, 바람직하게는 2.8 ㎛ 미만, 예컨대 2.5 ㎛ 미만의 초음파 붕괴후의 중앙 직경 (φ50),Median diameter (φ 50 ) after ultrasonic collapse of less than 3 μm, preferably less than 2.8 μm, such as less than 2.5 μm,

- 10 ml 초과, 바람직하게는 11 ml 초과의 초음파 붕괴 지수(FD),An ultrasonic disintegration index (F D ) greater than 10 ml, preferably greater than 11 ml,

- 0.35 중량 % 이상, 바람직하게는 0.45 중량 % 이상의 알루미늄 함량.An aluminum content of at least 0.35% by weight, preferably at least 0.45% by weight.

본 발명에 따르는 실리카의 붕괴 지수는 15 ml 이상인 것이 유리하며, 예컨대 21 ml 이상일 수 있다.The disintegration index of silica according to the invention is advantageously at least 15 ml, for example at least 21 ml.

본 발명에 따르는 실리카의 알루미늄 함량은 0.50 내지 1.50 중량 %, 특히 0.75 내지 1.40 중량 % 인 것이 바람직하다.The aluminum content of the silica according to the invention is preferably 0.50 to 1.50% by weight, in particular 0.75 to 1.40% by weight.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 실리카의 또 다른 한가지 특성은 기공 부피의 분포, 또는 산포에 있으며, 특히 400 Å 이하의 직경을 갖는 기공에의해 형성된 기공 부피의 분포에 있다. 이러한 기공 부피는 엘라스토머의 강화에 사용되는 충전제의 유용한 기공 부피에 상응한다. 본 발명의 특별한 방법에 따르는 실리카는, 직경이 175 내지 275 Å 인 기공으로 이루어진 기공 부피가 직경이 400 Å 이하인 기공으로 이루어진 기공 부피의 50 % 이상, 예컨대 60 % 이상을 나타내는 기공 분포를 갖는다는 것을 기공도 분석을 통해 알 수 있다.According to a preferred embodiment of the invention, another property of silica is in the distribution, or dispersion, of the pore volume, in particular in the distribution of pore volumes formed by pores having a diameter of up to 400 mm 3. This pore volume corresponds to the useful pore volume of the filler used to strengthen the elastomer. Silica according to a particular method of the present invention has a pore distribution in which the pore volume consisting of pores having a diameter of 175 to 275 mm 3 exhibits at least 50% of the pore volume consisting of pores having a diameter of 400 mm 3 or less, such as at least 60%. Porosity analysis can be seen.

본 발명의 매우 바람직한 또 다른 형태에 따르면, 실리카의 BET 비표면적/CTAB 비표면적의 비가 1.0 내지 1.2, 즉 바람직하게는 매우 낮은 미세다공도를 나타낸다.According to yet another highly preferred form of the invention, the ratio of BET specific surface area / CTAB specific surface area of silica exhibits 1.0 to 1.2, ie preferably very low microporosity.

본 발명에 따르는 실리카의 pH 는 6.5 내지 7.5, 예컨대 6.7 내지 7.3 인 것이 일반적이다.The pH of the silica according to the invention is generally between 6.5 and 7.5, such as between 6.7 and 7.3.

본 발명에 따르는 실리카는 분말, 실질적으로 구형인 비이드 또는 임의의 과립의 형태일 수 있으며, 특히 크기가 비교적 큰 반면, 탁월한 분산성 및 붕괴성을 지니며, 매우 만족스러운 강화성을 지닌다는 사실에 의해 특징지워진다. 따라서, 이들은 종래의 실리카와 비표면적 및 크기면에서는 동일하거나 밀접하지만, 분산성 및 붕괴성에서는 더욱 우수함을 나타낸다.The silica according to the invention may be in the form of powder, substantially spherical beads or any granules, in particular being relatively large in size while having excellent dispersibility and disintegration and very satisfactory reinforcement Is characterized by. Thus, they show that they are the same or close in terms of specific surface area and size as conventional silica, but are better in dispersibility and disintegration.

본 발명에 따르는 실리카 분말은 바람직하게는 15 ㎛ 이상, 예컨대 15 내지 60 ㎛ (특히, 20 내지 45 ㎛) 또는 30 내지 150 ㎛ (특히, 45 내지 120 ㎛) 의 평균 크기를 갖는 것이 바람직하다.The silica powder according to the invention preferably has an average size of at least 15 μm, such as 15 to 60 μm (particularly 20 to 45 μm) or 30 to 150 μm (particularly 45 to 120 μm).

이들은 240 내지 290 ml/100 g 의 DOP 오일 흡수도를 갖는 것이 바람직하다.They preferably have a DOP oil absorbency of 240 to 290 ml / 100 g.

상기 분말의 충전 밀도 (PD) 는 0.17 이상, 예컨대 0.2 내지 0.3 인 것이 일반적이다.The packing density (PD) of the powder is generally at least 0.17, such as 0.2 to 0.3.

상기 분말은 2.5 cm3/g 이상, 바람직하게는 3 내지 5 cm3/g 의 총 기공 부피를 갖는 것이 일반적이다.The powders generally have a total pore volume of at least 2.5 cm 3 / g, preferably 3 to 5 cm 3 / g.

이들은 특히, 가황 상태에서의 가공성과 기계적 성질사이의 매우 양호한 조화를 얻도록 할 수 있다.They can in particular achieve a very good balance between workability and mechanical properties in the vulcanized state.

이들은 또한, 후술하는 과립체의 합성의 바람직한 전구체를 이룬다.These also form a preferable precursor of the synthesis of the granules described later.

본 발명에 따르는 실질적으로 구형인 비이드는 80 ㎛ 이상의 평균 크기를 갖는 것이 바람직하다.The substantially spherical beads according to the invention preferably have an average size of at least 80 μm.

본 발명의 또 다른 형태에 따르면, 이러한 평균 비이드 크기는 100 ㎛ 이상, 예컨대 150 ㎛ 이상이고, 이것은 300 ㎛ 이하, 바람직하게는 100 내지 270 ㎛ 인 것이 일반적이다. 이러한 평균 크기는 건식 스크리닝 및 50 % 이상의 누적 과도 크기에 상응하는 직경의 결정에 의해 NF 표준 X 11507 (1970 년 12 월) 에 따라 결정된다.According to another form of the invention, this average bead size is at least 100 μm, such as at least 150 μm, which is generally at most 300 μm, preferably 100 to 270 μm. This average size is determined according to NF standard X 11507 (December 1970) by dry screening and determination of diameter corresponding to cumulative transient size of at least 50%.

이들은 240 내지 290 ml/100 g 의 DOP 오일 흡수도를 갖는 것이 바람직하다.They preferably have a DOP oil absorbency of 240 to 290 ml / 100 g.

상기 비이드 (또는 진주)의 충전 밀도 (PD) 는 0.17 이상, 예컨대 0.2 내지 0.34 인 것이 일반적이다.The packing density (PD) of the beads (or pearls) is generally at least 0.17, such as 0.2 to 0.34.

이들은 2.5 cm3/g 이상, 특히 3 내지 5 cm3/g 의 총 기공 부피를 갖는 것이 일반적이다.They generally have a total pore volume of at least 2.5 cm 3 / g, in particular from 3 to 5 cm 3 / g.

전술한 바와 같이, 유리하게는 고체이고, 균일하며 불순물이 적고, 유동성이 양호한, 실질적으로 구형인 비이드의 형태인 실리카가 탁월한 붕괴성 및 분산성을 갖는다. 또한, 이것은 양호한 강화성을 나타낸다. 이러한 실리카는 또한 본 발명에 따르는 분말 또는 과립의 합성을 위한 바람직한 전구체를 구성한다.As mentioned above, silica in the form of a substantially spherical bead which is advantageously solid, homogeneous, low in impurities and good in fluidity has excellent disintegration and dispersibility. This also shows good reinforcement. Such silicas also constitute a preferred precursor for the synthesis of powders or granules according to the invention.

실질적으로 구형인 비이드 형태의 이러한 실리카는 본 발명의 또 다른 매우 유리한 형태를 구성한다.Such silica in substantially spherical bead form constitutes another very advantageous form of the present invention.

본 발명에 따르는 과립의 치수는 이의 가장 긴 치수 (길이) 의 축을 따라 1 mm 이상, 특히, 1 내지 10 mm 인 것이 바람직하다.The dimensions of the granules according to the invention are preferably at least 1 mm, in particular 1 to 10 mm, along the axis of their longest dimension (length).

이들은 200 내지 260 ml/100g 의 DOP 오일 흡수도를 갖는 것이 바람직하다.They preferably have a DOP oil absorption of 200 to 260 ml / 100 g.

이러한 과립은 매우 다양한 모양을 가질 수 있다. 특히 언급될 수 있는 모양은, 예컨대, 구, 실린더, 육면체, 정제, 플레이크, 펠릿 및 구형 또는 다중로브형의 압출물일 수 있다.Such granules can have a wide variety of shapes. Shapes that may be mentioned in particular may be, for example, spheres, cylinders, cubes, tablets, flakes, pellets and spherical or multilobed extrudates.

상기 과립의 충전 밀도 (PD)는 0.27 이상인 것이 일반적이며, 0.37 이하일 수 있다.The packing density (PD) of the granules is generally 0.27 or more, and may be 0.37 or less.

이들은 1 cm3/g 이상, 특히 1.5 내지 2 cm3/g 의 총 기공 부피를 갖는 것이 일반적이다.They generally have a total pore volume of at least 1 cm 3 / g, in particular 1.5 to 2 cm 3 / g.

특히 분말 또는 실질적으로 구형인 비이드 또는 과립의 형태인, 본 발명에 따르는 실리카는 전술한 본 발명에 따르는 제조 방법의 적당한 다른 형태중 하나에 따라 제조되는 것이 바람직하다.The silica according to the invention, in particular in the form of powders or substantially spherical beads or granules, is preferably prepared according to one of the other suitable forms of the production process according to the invention described above.

본 발명에 따르는 실리카 또는 본 발명에 따르는 방법에 의해 제조된 실리카는 천연 또는 합성 엘라스토머의 강화에 특히 유리하게 적용될 수 있다. 이들은 양호한 기계적 특성, 일반적으로 양호한 내마모성을 제공하는 반면, 엘라스토머에 탁월한 유동성을 부여한다. 또한, 이들 엘라스토머는 가열되기 용이하지 않은 것이 바람직하다.Silicas according to the invention or silicas produced by the process according to the invention may be particularly advantageously applied for the reinforcement of natural or synthetic elastomers. They provide good mechanical properties, generally good wear resistance, while giving the elastomer excellent fluidity. In addition, it is preferable that these elastomers are not easy to be heated.

하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이나, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.The following examples are intended to illustrate the invention, but do not limit the scope of the invention.

실시예 1Example 1 (비교예)(Comparative Example)

프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 하기 성분을 도입한다 :The following components are introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket:

- 350 ℓ 의 물350 liters of water

- 7.5 ㎏ 의 Na2SO4 7.5 kg of Na 2 SO 4

- SiO2/Na2O 의 중량비가 3.45 이고 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.133 인 580 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액.A solution of 580 L of sodium silicate having a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.45 and a relative density of 1.133 at 20 ° C.

초기 모액에서 SiO2로 나타낸 실리케이트 농도는 84 g/l 이다. 다음에, 교반을 유지하는 동안 혼합물을 82 ℃ 의 온도까지 가열한다. 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.050 인 395 ℓ 의 묽은 황산을 반응 혼합물에서 (동일온도에서 측정된) pH 값이 7.5 가 될 때까지 도입한다. 반응 온도는 처음 25 분간 82 ℃ 이고 ; 약 15 분 동안 82 에서 94 ℃ 까지 승온 시켜 반응이 종결될 때까지 94 ℃ 에서 유지 시킨다.The silicate concentration, expressed as SiO 2 in the initial mother liquor, is 84 g / l. Next, the mixture is heated to a temperature of 82 ° C. while maintaining the agitation. 395 L of dilute sulfuric acid with a relative density of 1.050 at 20 ° C is introduced until the pH value (measured at the same temperature) in the reaction mixture reaches 7.5. The reaction temperature is 82 ° C. for the first 25 minutes; The temperature is raised from 82 to 94 ° C. for about 15 minutes and maintained at 94 ° C. until the reaction is complete.

다음에는 상기 기술된 형태의 75 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 역시 상기 기술된 형태의 121 ℓ 의 황산을 반응 혼합물에 도입하여, 산 및 실리케이트의 도입이 동시에 이루어지게 하여 도입 기간 동안 반응 혼합물의 pH 가 계속적으로 7.5 ± 0.1 이 되게한다. 실리케이트를 최종적으로 도입하고, 이어서 8 분간 묽은 황산을 도입하여 반응 혼합물의 pH 를 5.2 값으로 한다. 산을 도입한 후, 수득된 반응 슬러리를 5 분간 교반 시킨다.Next, an aqueous solution of 75L sodium silicate in the form described above and 121L sulfuric acid in the form also described above are introduced into the reaction mixture, so that the introduction of acid and silicate takes place simultaneously so that the pH of the reaction mixture continues during the introduction period. To 7.5 ± 0.1. The silicate is finally introduced, followed by the introduction of dilute sulfuric acid for 8 minutes to bring the pH of the reaction mixture to a value of 5.2. After the acid was introduced, the reaction slurry obtained was stirred for 5 minutes.

총 반응 시간은 117 분이다.Total reaction time is 117 minutes.

(반응 현탁액 S 라 불리는) 침강 실리케이트 슬러리 또는 현탁액을 여과하고 여과 압연기로써 세척하여 수득한다.A precipitated silicate slurry or suspension (called reaction suspension S) is obtained by filtration and washing with a filter rolling mill.

다음에, 수득된 케이크를 기계적 및 화학적 작용 (황산 및 0.28 중량 % 의 Al/SiO2에 상당하는 소듐 알루미네이트를 동시에 첨가) 에 의해 유동화 시킨다. 이러한 붕괴 조작 후, pH 가 6.5 이고 인화 손실이 79.0 % (따라서 고체 함량이 21.0 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by mechanical and chemical action (simultaneous addition of sulfuric acid and sodium aluminate corresponding to 0.28% by weight of Al / SiO 2 ). After this decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.5 and a ignition loss of 79.0% (and therefore a solids content of 21.0% by weight) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 구형인 비이드의 형태로 수득된 실리카 Al 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica Al obtained in the form of substantially spherical beads are as follows:

- CTAB 비표면적 155 m2/g-CTAB specific surface area 155 m 2 / g

- BET 비표면적 170 m2/g-BET specific surface area 170 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 270 ㎖/100 g-DOP oil absorption 270 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 0.25 %-Aluminum content 0.25%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 0.99 ㎤/gPore volume expressed as V1 0.99 cm 3 / g

- 175 Å ≤ d ≤275 Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.61 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.61 cm 3 / g

- V2/V1 비 62 %62% V2 / V1 ratio

- pH 7.2pH 7.2

- 평균 입자 크기 250 ㎛-Average particle size 250 μm

실리카 Al 을 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica Al is subjected to a collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 Al 은 40 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 8 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica Al has a median diameter of 40 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 8 ml.

실시예 2Example 2 (비교예)(Comparative Example)

실시예 1 에서 제조된 바와 같은 1600 ℓ 의 반응 현탁액 S 를 프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 도입한다.1600 L of reaction suspension S as prepared in Example 1 is introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket.

20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 황산 알루미늄 용액을 다음에 6 분간 4.8 ℓ/분의 속도로 도입한다. 첨가가 끝날무렵 18 % 의 강한 농축 소다를 반응 혼합물의 pH 값이 8.0 이 될 때까지 3.8 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.An aluminum sulfate solution with a relative density of 1.2 at 20 ° C. is then introduced at a rate of 4.8 L / min for 6 minutes. At the end of the addition, 18% strong concentrated soda is introduced into the reaction mixture at a rate of 3.8 L / min until the pH value of the reaction mixture is 8.0.

다음에 소다의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 20 분간 숙성 시킨다.The introduction of soda is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 20 minutes.

실시예 1 에서 전술된 형태의 황산을 반응 혼합물의 pH 값이 4.5 가 될 때까지 4.0 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.Sulfuric acid of the form described above in Example 1 is introduced into the reaction mixture at a rate of 4.0 l / min until the pH value of the reaction mixture reaches 4.5.

다음에 산의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성 시킨다.The introduction of the acid is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

(황산 알루미늄의 도입으로부터 시작되는) 반응 시간은 48 분이다.The reaction time (starting with the introduction of aluminum sulfate) is 48 minutes.

침강 실리카의 슬러리를 여과하여 수득하고 여과 압연기에 의해 세척한다.The slurry of precipitated silica is obtained by filtration and washed by filtration rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 단순한 기계적 작용으로 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.6 이고 인화 손실이 80.0 % (따라서 고체 함량이 20.0 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by simple mechanical action. After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.6 and a loss of ignition of 80.0% (and therefore a solids content of 20.0% by weight) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 구형인 비이드의 형태로 수득된 실리카 Al 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica Al obtained in the form of substantially spherical beads are as follows:

- CTAB 비표면적 151 m2/g-CTAB specific surface area 151 m 2 / g

- BET 비표면적 161 m2/g-BET specific surface area 161 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 254 ㎖/100 g-DOP oil absorption 254 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 1.04 %Aluminum weight content 1.04%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 1.01 ㎤/gPore volume expressed as V1 1.01 cm 3 / g

- 175 Å≤ d ≤275 Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.58 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.58 cm 3 / g

- V2/V1 비 57 %57% V2 / V1 ratio

- pH 6.7pH 6.7

- 평균 입자 크기 270 ㎛Average particle size 270 μm

실리카 A2 를 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica A2 is subjected to a disintegration test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 A2 는 5.3 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 5.3 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration by ultrasonication, Silica A2 has a median diameter of 5.3 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 5.3 ml.

실시예 3Example 3

실시예 1 에서 제조된 바와 같은 1800 ℓ 의 반응 현탁액 S 를 프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 도입한다.1800 L of the reaction suspension S as prepared in Example 1 is introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket.

20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 황산 알루미늄 용액을 다음에 3 분 20 초간 4.8 ℓ/분의 속도로 도입한다. 첨가가 끝날무렵 18 % 의 강한 농축 소다를 반응 혼합물의 pH 값이 7.7 이 될 때까지 3.8 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.An aluminum sulfate solution with a relative density of 1.2 at 20 ° C. is then introduced at a rate of 4.8 L / min for 3 minutes 20 seconds. At the end of the addition, 18% strong concentrated soda is introduced into the reaction mixture at a rate of 3.8 L / min until the pH value of the reaction mixture reaches 7.7.

다음에 소다의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성을 진행시킨다.The introduction of soda is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

실시예 1 에서 전술된 형태의 황산을 반응 혼합물의 pH 값이 4.1 이 될 때까지 4.7 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.Sulfuric acid of the form described above in Example 1 is introduced into the reaction mixture at a rate of 4.7 L / min until the pH value of the reaction mixture is 4.1.

다음에 산의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 5 분간 숙성 시킨다.The introduction of acid is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 5 minutes.

(황산 알루미늄의 도입으로부터 시작되는) 반응 시간은 34 분이다.The reaction time (starting with the introduction of aluminum sulfate) is 34 minutes.

침강 실리카의 슬러리를 여과하여 수득하고 여과 압연기에 의해 세척한다.The slurry of precipitated silica is obtained by filtration and washed by filtration rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 기계적 및 화학적 작용 (황산 및 0.30 % 의 Al/SiO2에 상당하는 소듐 알루미네이트를 동시에 첨가)에 의해 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.6 이고 인화 손실이 78.0 % (따라서 고체 함량이 22.0 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by mechanical and chemical action (simultaneous addition of sulfuric acid and sodium aluminate equivalent to 0.30% of Al / SiO 2 ). After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.6 and a ignition loss of 78.0% (hence 22.0% by weight of solids) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 구형인 비이드의 형태로 수득된 (본 발명에 따른) 실리카 Pl 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of the silica Pl (according to the invention) obtained in the form of substantially spherical beads are as follows:

- CTAB 비표면적 161 m2/g-CTAB specific surface area 161 m 2 / g

- BET 비표면적 178 m2/g-BET specific surface area 178 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 266 ㎖/100 g-DOP oil absorption 266 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 0.75 %Aluminum weight content 0.75%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 1.08 ㎤/gPore volume 1.08 cm 3 / g expressed as V1

- 175 Å≤ d ≤275 Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.66 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.66 cm 3 / g

- V2/V1 비 61 %61% V2 / V1 ratio

- pH 7.2pH 7.2

- 평균 입자 크기 260 ㎛-Average particle size 260 μm

실리카 P1 을 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica P1 is subjected to the collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 P1 은 2.5 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 21 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica P1 has a median diameter of 2.5 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 21 ml.

실시예 4Example 4

실시예 1 에서 제조된 바와 같은 1670 ℓ 의 반응 현탁액 S 를 프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 도입한다.1670 L of reaction suspension S as prepared in Example 1 is introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket.

20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 황산 알루미늄 용액을 다음에 5 분간 4.8 ℓ/분의 속도로 도입한다. 첨가가 끝날무렵 18 % 의 강한 농축 소다를 반응 혼합물의 pH 값이 7.8 이 될 때까지 3.8 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.An aluminum sulfate solution with a relative density of 1.2 at 20 ° C. is then introduced at a rate of 4.8 L / min for 5 minutes. At the end of the addition, 18% strong concentrated soda is introduced into the reaction mixture at a rate of 3.8 L / min until the pH value of the reaction mixture reaches 7.8.

다음에 소다의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성을 진행시킨다.The introduction of soda is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

실시예 1 에서 전술된 형태의 황산을 반응 혼합물의 pH 값이 4.0 이 될 때까지 4.7 ℓ/분의 속도로 반응 혼합물에 도입한다.Sulfuric acid in the form described above in Example 1 is introduced into the reaction mixture at a rate of 4.7 L / min until the pH value of the reaction mixture is 4.0.

다음에 산의 도입을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 5 분간 숙성 시킨다.The introduction of acid is then stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 5 minutes.

(황산 알루미늄의 도입으로부터 시작되는) 반응 시간은 40 분이다.The reaction time (starting with the introduction of aluminum sulfate) is 40 minutes.

침강 실리카의 슬러리를 여과하여 수득하고 여과 압연기에 의해 세척한다.The slurry of precipitated silica is obtained by filtration and washed by filtration rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 기계적 및 화학적 작용 (황산 및 0.25 % 의 Al/SiO2에 상당하는 소듐 알루미네이트를 동시에 첨가) 에 의해 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.6 이고 인화 손실이 79.0 % (따라서 고체 함량이 21.0 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by mechanical and chemical action (simultaneous addition of sulfuric acid and sodium aluminate corresponding to 0.25% Al / SiO 2 ). After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.6 and a ignition loss of 79.0% (thus a solids content of 21.0% by weight) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 구형인 비이드의 형태로 수득된 (본 발명에 따른) 실리카 P2 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica P2 (according to the invention) obtained in the form of substantially spherical beads are as follows:

- CTAB 비표면적 156 m2/g-CTAB specific surface area 156 m 2 / g

- BET 비표면적 160 m2/g-BET specific surface area 160 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 274 ㎖/100 g-DOP oil absorption 274 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 1.06 %Aluminum weight content 1.06%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 1.04 ㎤/gPore volume 1.04 cm 3 / g expressed as V1

- 175 Å≤ d ≤275Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.69 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.69 cm 3 / g

- V2/V1 비 66 %66% V2 / V1 ratio

- pH 7.0pH 7.0

- 평균 입자 크기 250 ㎛-Average particle size 250 μm

실리카 P2 를 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica P2 is subjected to the collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 P2 는 2.4 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 17 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica P2 has a median diameter (φ 50 ) of 2.4 μm and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 17 ml.

실시예 5Example 5

프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 하기 성분을 도입한다 :The following components are introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket:

- 350 ℓ 의 물350 liters of water

- 7.5 ㎏ 의 Na2SO4 7.5 kg of Na 2 SO 4

- SiO2/Na2O 의 중량비가 3.45 이고 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.133 인 580 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액.A solution of 580 L of sodium silicate having a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.45 and a relative density of 1.133 at 20 ° C.

초기 모액에서 SiO2로 나타낸 실리케이트 농도는 84 g/l 이다.The silicate concentration, expressed as SiO 2 in the initial mother liquor, is 84 g / l.

다음에, 교반을 유지하는 동안 혼합물을 82 ℃ 의 온도까지 가열한다. 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.050 인 390 ℓ 의 묽은 황산을 반응 혼합물에서 pH 값이 7.5 (동일온도에서 측정된) 가 될 때까지 도입한다. 반응 온도는 처음 25 분간 82 ℃ 이고 ; 약 15 분 동안 82 에서 94 ℃ 까지 승온 시켜 반응이 종결될 때까지 94 ℃ 에서 유지 시킨다.Next, the mixture is heated to a temperature of 82 ° C. while maintaining the agitation. 390 L of dilute sulfuric acid with a relative density of 1.050 at 20 ° C. is introduced in the reaction mixture until the pH value is 7.5 (measured at the same temperature). The reaction temperature is 82 ° C. for the first 25 minutes; The temperature is raised from 82 to 94 ° C. for about 15 minutes and maintained at 94 ° C. until the reaction is complete.

상기 전술된 형태의 55 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 역시 상기 전술된 형태의 89 ℓ 의 황산을 반응 혼합물에 차례로 공동으로 도입하여, 산 및 실리케이트의 도입이 동시에 이루어지게 하여 도입 기간 동안 반응 혼합물의 pH 가 계속적으로 7.5 ± 0.1 이 되게한다. 다음에 산의 도입을 중지하고 상기 전술된 형태의 86 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 33 ℓ 인 황산 알루미늄의 용액을 24 분간 반응 혼합물에 공동으로 도입한다.55 L aqueous solution of sodium silicate of the above-mentioned type and 89 L sulfuric acid of the above-mentioned type are also introduced jointly into the reaction mixture in turn, so that the introduction of acid and silicate takes place simultaneously so that the pH of the reaction mixture Continue to 7.5 ± 0.1. The introduction of acid is then stopped and a 86 L aqueous solution of sodium silicate of the type described above and a solution of 33 L aluminum sulfate having a relative density of 1.2 at 20 ° C. are introduced jointly into the reaction mixture for 24 minutes.

이렇게 공동으로 도입하는 것을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성 시킨다.This co-introduction is stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

상기 전술된 형태의 황산을 다음에 7 분간 반응 혼합물에 도입하여 반응 혼합물의 pH 가 5.0 이 되도록 한다. 산을 도입한 후, 수득된 반응 슬러리를 5 분간 교반 시킨다.Sulfuric acid in the above-described form is then introduced into the reaction mixture for 7 minutes to bring the pH of the reaction mixture to 5.0. After the acid was introduced, the reaction slurry obtained was stirred for 5 minutes.

총 반응 시간은 109 분이다.Total reaction time is 109 minutes.

침강 실리케이트 슬러리를 여과시켜 수득하고 여과 압연기에 의해 세척한다.The precipitated silicate slurry is obtained by filtration and washed by filtration rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 단순한 기계적 작용으로 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.5 이고 인화 손실이 78.3 % (따라서 고체 함량이 21.7 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by simple mechanical action. After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.5 and a ignition loss of 78.3% (hence 21.7% by weight of solids) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 (본 발명에 따른) 구형인 비이드의 형태로 수득된 실리카 P3 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica P3 obtained in the form of beads which are substantially spherical (according to the invention) are as follows:

- CTAB 비표면적 149 m2/g-CTAB specific surface area 149 m 2 / g

- BET 비표면적 178 m2/g-BET specific surface area 178 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 260 ㎖/100 g-DOP oil absorption 260 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 0.96 %Aluminum weight content 0.96%

- d ≤ 400Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 ms

V1 으로 표현된 기공 부피 1.01 ㎤/gPore volume expressed as V1 1.01 cm 3 / g

- 175 Å ≤ d ≤275 Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.54 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.54 cm 3 / g

- V2/V1 비 53 %-V2 / V1 ratio 53%

- pH 7.1pH 7.1

- 평균 입자 크기 260 ㎛-Average particle size 260 μm

실리카 P3 을 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica P3 is subjected to the collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 P3 은 2.7 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 17 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica P3 has a median diameter of 2.7 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 17 ml.

실시예 6Example 6

프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 하기 성분을 도입한다 :The following components are introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket:

- 350 ℓ 의 물350 liters of water

- 7.5 ㎏ 의 Na2SO4 7.5 kg of Na 2 SO 4

- SiO2/Na2O 의 중량비가 3.45 이고 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.133 인 580 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액.A solution of 580 L of sodium silicate having a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.45 and a relative density of 1.133 at 20 ° C.

초기 모액에서 SiO2로 나타낸 실리케이트 농도는 84 g/l 이다.The silicate concentration, expressed as SiO 2 in the initial mother liquor, is 84 g / l.

다음에, 교반을 유지하는 동안 혼합물을 82 ℃ 의 온도까지 가열한다. 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.050 인 390 ℓ 의 묽은 황산을 반응 혼합물에서 pH 값이 7.5 (동일온도에서 측정된) 가 될 때까지 도입한다. 반응 온도는 처음 25 분간 82 ℃ 이고 ; 약 15 분 동안 82 에서 94 ℃ 까지 승온 시켜 반응이 종결될 때까지 94 ℃ 에서 유지 시킨다.Next, the mixture is heated to a temperature of 82 ° C. while maintaining the agitation. 390 L of dilute sulfuric acid with a relative density of 1.050 at 20 ° C. is introduced in the reaction mixture until the pH value is 7.5 (measured at the same temperature). The reaction temperature is 82 ° C. for the first 25 minutes; The temperature is raised from 82 to 94 ° C. for about 15 minutes and maintained at 94 ° C. until the reaction is complete.

상기 전술된 형태의 55 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 역시 상기 전술된 형태의 89 ℓ 의 황산을 반응 혼합물에 차례로 공동으로 도입하여, 산 및 실리케이트의 도입이 동시에 이루어지게 하여 도입 기간 동안 반응 혼합물의 pH 가 계속적으로 7.5 ± 0.1 이 되게한다. 다음에 산의 도입을 중지하고 상기 전술된 형태의 50 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 28.5 ℓ 인 황산 알루미늄의 용액을 21 분간 반응 혼합물에 공동으로 도입한다.55 L aqueous solution of sodium silicate of the above-mentioned type and 89 L sulfuric acid of the above-mentioned type are also introduced jointly into the reaction mixture in turn, so that the introduction of acid and silicate takes place simultaneously so that the pH of the reaction mixture Continue to 7.5 ± 0.1. The introduction of the acid is then stopped and a 50 L aqueous solution of sodium silicate of the type described above and a solution of 28.5 L of aluminum sulfate having a relative density of 1.2 at 20 ° C. are introduced jointly into the reaction mixture for 21 minutes.

이렇게 공동으로 도입하는 것을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성 시킨다.This co-introduction is stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

상기 전술된 형태의 황산을 다음에 7 분간 반응 혼합물에 도입하여 반응 혼합물의 pH 가 5.0 이 되도록 한다. 산을 도입한 후, 수득된 반응 슬러리를 5 분간 교반 시킨다.Sulfuric acid in the above-described form is then introduced into the reaction mixture for 7 minutes to bring the pH of the reaction mixture to 5.0. After the acid was introduced, the reaction slurry obtained was stirred for 5 minutes.

총 반응 시간은 109 분이다.Total reaction time is 109 minutes.

침강 실리케이트 슬러리를 여과시켜 수득하고 여과 압연기에 의해 세척한다.The precipitated silicate slurry is obtained by filtration and washed by filtration rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 기계적 및 화학적 작용 (황산 및 0.40 % 의 Al/SiO2에 상당하는 소듐 알루미네이트를 동시에 첨가)에 의해 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.5 이고 인화 손실이 78.3 % (따라서 고체 함량이 21.7 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by mechanical and chemical action (simultaneous addition of sulfuric acid and sodium aluminate equivalent to 0.40% of Al / SiO 2 ). After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.5 and a ignition loss of 78.3% (hence 21.7% by weight of solids) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 (본 발명에 따른) 구형인 비이드의 형태로 수득된 실리카 P4 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica P4 obtained in the form of substantially spherical beads (according to the invention) are as follows:

- CTAB 비표면적 158 m2/g-CTAB specific surface area 158 m 2 / g

- BET 비표면적 185 m2/g-BET specific surface area 185 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 258 ㎖/100 g-DOP oil absorption 258 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 1.15 %Aluminum weight content 1.15%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 1.05 ㎤/gPore volume 1.05 cm 3 / g expressed as V1

- 175 Å ≤ d ≤275 Å 의 기공에 의해By pores of 175 Å ≤ d ≤ 275 Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.59 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.59 cm 3 / g

- V2/V1 비 56 %56% V2 / V1 ratio

- pH 7.1pH 7.1

- 평균 입자 크기 260 ㎛-Average particle size 260 μm

실리카 P4 를 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica P4 is subjected to the collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 P4 는 2.7 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 16 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica P4 has a median diameter of 2.7 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 16 ml.

실시예 7Example 7

프로펠러를 사용하는 교반 시스템 및 자켓을 사용하는 가열 시스템이 장치된 스테인레스 강 반응기에 다음 성분을 도입한다 :The following components are introduced into a stainless steel reactor equipped with a stirring system using a propeller and a heating system using a jacket:

- 350 ℓ 의 물350 liters of water

- 7.5 ㎏ 의 Na2SO4 7.5 kg of Na 2 SO 4

- SiO2/Na2O 의 중량비가 3.45 이고 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.133 인 580 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액.A solution of 580 L of sodium silicate having a weight ratio of SiO 2 / Na 2 O of 3.45 and a relative density of 1.133 at 20 ° C.

초기 모액에서 SiO2로 나타낸 실리케이트 농도는 84 g/l 이다. 다음에, 교반을 유지하는 동안 혼합물을 82 ℃ 의 온도에서 가열한다. 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.050 인 390 ℓ 의 묽은 황산을 반응 혼합물에서 (동일온도에서 측정된) pH 값이 7.5 가 될 때까지 도입한다. 반응 온도는 처음 25 분간 82 ℃ 이고 ; 약 15 분 동안 82 에서 94 ℃ 까지 승온 시켜 반응이 종결될 때까지 94 ℃ 에서 유지 시킨다.The silicate concentration, expressed as SiO 2 in the initial mother liquor, is 84 g / l. Next, the mixture is heated at a temperature of 82 ° C. while maintaining agitation. At 20 ° C., 390 L of dilute sulfuric acid with a relative density of 1.050 is introduced in the reaction mixture until the pH value (measured at the same temperature) reaches 7.5. The reaction temperature is 82 ° C. for the first 25 minutes; The temperature is raised from 82 to 94 ° C. for about 15 minutes and maintained at 94 ° C. until the reaction is complete.

다음에는 상기 기술된 형태의 55 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 역시 상기 기술된 형태의 89 ℓ 의 황산을 반응 혼합물에 도입하여, 산 및 실리케이트의 도입이 동시에 이루어지게 하여 도입 기간 동안 반응 혼합물의 pH 가 계속적으로 7.5 ± 0.1 이 되게한다.Next, 55 L aqueous sodium silicate solution of the above-described type and 89 L sulfuric acid of the above-described type are also introduced into the reaction mixture so that the introduction of acid and silicate takes place simultaneously so that the pH of the reaction mixture continues during the introduction period. To 7.5 ± 0.1.

다음에 산의 도입을 중지하고 상기 전술된 형태의 54 ℓ 의 소듐 실리케이트 수용액 및 20 ℃ 에서 상대 밀도가 1.2 인 20.5 ℓ 인 황산 알루미늄의 용액을 15 분간 반응 혼합물에 공동으로 도입한다.The introduction of the acid is then stopped and a 54 L aqueous solution of sodium silicate of the form described above and a solution of 20.5 L aluminum sulfate having a relative density of 1.2 at 20 ° C. are introduced jointly into the reaction mixture for 15 minutes.

이렇게 공동으로 도입하는 것을 중지하고 반응 혼합물을 94 ℃ 에서 10 분간 숙성 시킨다.This co-introduction is stopped and the reaction mixture is aged at 94 ° C. for 10 minutes.

상기 전술된 형태의 황산을 다음에 7 분간 반응 혼합물에 도입하여 반응 혼합물의 pH 가 5.0 이 되도록 한다. 산을 도입한 후, 수득된 반응 슬러리를 5 분간 교반 시킨다.Sulfuric acid in the above-described form is then introduced into the reaction mixture for 7 minutes to bring the pH of the reaction mixture to 5.0. After the acid was introduced, the reaction slurry obtained was stirred for 5 minutes.

총 반응 시간은 104 분이다.Total reaction time is 104 minutes.

침강 실리케이트 슬러리 또는 현탁액을 여과하고 여과 압연기로써 세척하여 수득한다.The precipitated silicate slurry or suspension is obtained by filtration and washing with a filter rolling mill.

수득된 케이크를 다음에 기계적 및 화학적 작용 (황산 및 0.35 % 의 Al/SiO2에 상당하는 소듐 알루미네이트를 동시에 첨가)에 의해 유동화 시킨다. 상기 붕괴 조작 후, pH 가 6.5 이고 인화 손실이 78.3 % (따라서 고체 함량이 21.7 중량 % ) 인 생성된 슬러리를 노즐 분사기에 의해 분사한다.The cake obtained is then fluidized by mechanical and chemical action (simultaneous addition of sulfuric acid and sodium aluminate equivalent to 0.35% of Al / SiO 2 ). After the decay operation, the resulting slurry with a pH of 6.5 and a ignition loss of 78.3% (hence 21.7% by weight of solids) is sprayed by a nozzle injector.

실질적으로 (본 발명에 따른) 구형인 비이드의 형태로 수득된 실리카 P5 의 특징은 하기와 같다 :The characteristics of silica P5 obtained in the form of beads which are substantially spherical (according to the invention) are as follows:

- CTAB 비표면적 166 m2/gCTAB specific surface area 166 m 2 / g

- BET 비표면적 178 m2/g-BET specific surface area 178 m 2 / g

- DOP 오일 흡수도 260 ㎖/100 g-DOP oil absorption 260 ml / 100 g

- 알루미늄 중량 함량 0.93 %Aluminum weight content 0.93%

- d ≤ 400 Å 의 기공에 의해by pores of d ≤ 400 Å

V1 으로 표현된 기공 부피 1.02 ㎤/gPore volume expressed as V1 1.02 cm 3 / g

- 175Å≤ d ≤275Å 의 기공에 의해By pores of 175Å≤ d ≤275Å

V2 으로 표현된 기공 부피 0.61 ㎤/gPore volume expressed as V2 0.61 cm 3 / g

- V2/V1 비 60 %-V2 / V1 ratio 60%

- pH 6.9pH 6.9

- 평균 입자 크기 260 ㎛-Average particle size 260 μm

실리카 P5 를 명세서에서 상기 전술한 바와 같이 붕괴 시험을 행한다.Silica P5 is subjected to the collapse test as described above in the specification.

초음파로써 붕괴 시킨 후 실리카 P5 는 2.7 ㎛ 의 중앙 직경 (φ50) 및 15 ㎖ 의 초음파 붕괴 지수 (FD) 를 갖는다.After disintegration with ultrasonic waves, silica P5 has a median diameter of 2.7 μm (φ 50 ) and an ultrasonic disintegration index (F D ) of 15 ml.

실시예 1 내지 7 에서 제조된 실리카들의 특성 및 Degussa 의 분말 형태의 시판용 실리카, 이 경우에는 등록상표 Ultrasil VN3 분말 (상품번호 A3 가 주어져 있음) 의 특성이 아래의 표 1 에 비교대조되어 있다.The properties of the silicas prepared in Examples 1 to 7 and the commercially available silica in powder form of Degussa, in this case the properties of the trademarked Ultrasil VN3 powder (product number A3) are compared in Table 1 below.

A1A1 A2A2 A3A3 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 SCTAB(m2/g)S CTAB (m 2 / g) 155155 151151 155155 161161 156156 149149 158158 166166 SBET(m2/g)S BET (m 2 / g) 170170 161161 170170 178178 160160 178178 185185 178178 DOP (ml/100 g)DOP (ml / 100 g) 270270 254254 260260 266266 274274 260260 258258 260260 Al (%)Al (%) 0.250.25 1.041.04 0.050.05 0.750.75 1.061.06 0.960.96 1.151.15 0.930.93 V1 (cm3/g)V1 (cm 3 / g) 0.990.99 1.011.01 0.930.93 1.081.08 1.041.04 1.011.01 1.051.05 1.021.02 V2 (cm3/g)V2 (cm 3 / g) 0.610.61 0.580.58 0.430.43 0.660.66 0.690.69 0.540.54 0.590.59 0.610.61 V2/V1 (%)V2 / V1 (%) 6262 5757 4646 6161 6666 5353 5656 6060 pHpH 7.27.2 6.76.7 6.56.5 7.27.2 7.07.0 7.17.1 7.17.1 6.96.9 평균 크기 (μm)Average size (μm) 250250 270270 1717 260260 250250 260260 260260 260260 φ50(μm)φ 50 (μm) 4.04.0 5.35.3 9.99.9 2.52.5 2.42.4 2.72.7 2.72.7 2.72.7 FD(ml)F D (ml) 88 5.35.3 2.32.3 2121 1717 1717 1616 1515

실시예 8Example 8

이 실시예는 공업용 고무의 배합물에 있어서 본 발명에 따른 실리카와 본 발명에 따른 것이 아닌 실리카의 용도 및 작용을 설명한 것이다.This example illustrates the use and function of silica according to the invention and silica not according to the invention in a combination of industrial rubber.

다음의 배합물을 사용한다 (부는 중량으로 표현된다):The following combinations are used (parts expressed by weight):

- Tufdene 2330 고무(1)50-Tufdene 2330 rubber (1) 50

- B.R. 1220 고무(2)25-BR 1220 Rubber (2) 25

- 천연 고무 25Natural rubber 25

- 실리카 51Silica 51

- 활성 ZnO(3)1.81Active ZnO (3) 1.81

- 스테아르산 0.35-Stearic acid 0.35

- 6DPD(4)1.45-6DPD (4) 1.45

- CBS(5)1.1-CBS (5) 1.1

- DPG(6)1.45DPG (6) 1.45

- 황(7)0.9Sulfur (7) 0.9

- 실란 X50S(8)8.13Silane X50S (8) 8.13

(1) 스티렌 부타디엔 공중합체 타입 Tufdene 2330(1) Styrene Butadiene Copolymer Type Tufdene 2330

(2) 부타디엔 중합체 타입 1220(2) butadiene polymer type 1220

(3) 고무 등급 산화 아연(3) rubber grade zinc oxide

(4) N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민(4) N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine

(5) N-시클로헥실-2-벤조티아질술펜아미드(5) N-cyclohexyl-2-benzothiazylsulfenamide

(6) 디페닐구아니딘(6) diphenylguanidine

(7) 가황제(7) vulcanizing agent

(8) 실리카/고무 커플링제 (Degussa 의 시판품)(8) Silica / Rubber Coupling Agent (commercially available from Degussa)

배합물은 다음의 방식으로 제조한다:The formulation is prepared in the following way:

밀폐식 혼합기 [밴버리 (Banbury) 형] 에 다음 성분을, 그 순서대로 그리고 괄호 안에 나타낸 시간과 온도에서 도입한다:In a sealed mixer [type Banbury], the following components are introduced in that order and at the time and temperature indicated in parentheses:

- Tufdene 2330, B.R. 1220 및 천연 고무 (t0) (60 ℃)-Tufdene 2330, BR 1220 and natural rubber (t 0 ) (60 ° C)

- X50S 및 실리카의 2/3 (t0+ 1 분) (80 ℃)-2/3 of X50S and silica (t 0 + 1 min) (80 ° C)

- ZnO, 스테아르산, 6PPD 및 실리카의 1/3 (t0+ 2 분) (100 ℃)ZnO, stearic acid, 6PPD and 1/3 of silica (t 0 + 2 min) (100 ° C.)

혼합기로부터의 방출 (혼합 방울) 은 체임버 온도가 165 ℃ 에 도달할 때 (즉 대략 t0+ 5 분 15 초에) 일어난다. 이 배합물을 롤 분쇄기에 도입하며, 롤을 30 ℃ 로 유지시키고, 그 위에서 압연시킨다. 이 분쇄기에 CBS, DPG 및 황을 도입한다.Release from the mixer (mixing droplets) occurs when the chamber temperature reaches 165 ° C. (ie at approximately t 0 + 5 minutes 15 seconds). This blend is introduced into a roll mill and the roll is kept at 30 ° C. and rolled thereon. This mill introduces CBS, DPG and sulfur.

균질화 및 3 차례의 양호한 시험 통과 후 최종 혼합물을 두께 2.5 mm 내지 3 mm 의 시트의 형태로 압연시킨다.After homogenization and three good passes of the test, the final mixture is rolled in the form of sheets of thickness 2.5 mm to 3 mm.

시험의 결과들은 다음과 같다:The results of the test were as follows:

1 -유동성 1- liquidity

가공 안된 상태의 배합물에 대해 측정을 한다.Measurements are taken on unprocessed blends.

그 결과들은 아래의 표 2 에 보고되어 있다. 측정을 실행하기 위해 사용된 장치를 나타내었다.The results are reported in Table 2 below. The apparatus used to perform the measurements is shown.

A1A1 A3A3 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 무니 조도(1) Mooney illuminance (1) 163163 177177 142142 133133 127127 143143 138138 최저 토크 (ln lb)(2) Torque (ln lb) (2) 37.337.3 42.542.5 34.634.6 32.732.7 30.830.8 34.134.1 33.833.8

(1) 무니(Mooney) MV 2000E 점도계 (100 ℃ 에서 무니 브로드 (1+4) 측정)(1) Mooney MV 2000E Viscometer (Money Broad (1 + 4) measurement at 100 ° C)

(2) 몬산토(Monsanto) 100 S 유동계(2) Monsanto 100 S rheometer

본 발명에 따른 실리카로부터 얻어진 배합물은 가장 낮은 값의 결과를 가져다 준다.The blend obtained from the silica according to the invention gives the lowest value results.

이는 본 발명에 따른 실리카로부터 제조된 배합물의 가공성이 더욱 큼을 나타낸 것이며, 엘라스토머 조성물의 제조 중에 흔히 실행되는 압출 및 압연 조작에 대하여는 특히 그러하다 (배합물을 가공하기 위한 에너지 소비의 저하, 배합 중 주입의 용이함 증가, 압연시 수축의 감소 등).This shows a greater processability of the formulations prepared from the silica according to the invention, especially for extrusion and rolling operations which are often carried out during the preparation of the elastomeric composition (a reduction in the energy consumption for processing the formulations, of injection during formulation). Increased ease, reduced shrinkage during rolling, etc.).

2 -기계적 성질 2- mechanical properties

가황 배합물에 대해 측정을 한다.Measurements are made on vulcanized formulations.

가황은 배합물을 40 분 동안 150 ℃ 까지 가열함으로써 실행된다.Vulcanization is performed by heating the blend to 150 ° C. for 40 minutes.

다음의 기준이 사용되었다:The following criteria were used:

(i)인장 시험(모듈러스, 인장 강도, 파단 신장도):(i) Tensile test (modulus, tensile strength, elongation at break):

NFT 46-002 또는 ISO 37-1977NFT 46-002 or ISO 37-1977

(ii)내마모성 시험 (ii) wear resistance test

DIN 53-516DIN 53-516

그 결과들은 아래의 표 3 에 수록되어 있다.The results are listed in Table 3 below.

A1A1 A3A3 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 10% 모듈러스/100% 모듈러스10% Modulus / 100% Modulus 0.330.33 0.320.32 0.300.30 0.280.28 0.270.27 0.290.29 0.300.30 인장 강도 (MPa)Tensile strength (MPa) 20.620.6 17.717.7 20.820.8 20.620.6 20.220.2 20.620.6 21.121.1 파단 신장도 (%)Elongation at Break (%) 470470 430430 510510 510510 485485 495495 495495 내마모성 (mm3)(1) Abrasion Resistance (mm 3 ) (1) 5555 5858 4848 4848 5252 4747 4242

(1) 측정값은 마모시의 감소량이다: 그것이 낮으면 낮을수록, 내마모성이 더 좋다.(1) The measured value is the decrease in wear: the lower it is, the better the wear resistance.

이들 마지막의 결과들은 본 발명에 따른 실리카가 제공하는 양호한 보강 효과를 증명한 것이다.These last results demonstrate the good reinforcing effect that the silica according to the invention provides.

따라서, 분명 더 나은 유동성을 가져다 주면서도, 본 발명에 따른 실리카는 적어도 종래 기술의 실리카에서 얻어지는 기계적 성질만큼 감지할 수 있을 정도로 동등하거나 심지어는 보다 더 나은 기계적 성질을 제공해 준다.Thus, while clearly bringing better flowability, the silica according to the present invention provides at least equally or even better mechanical properties that can be perceived at least as much as the mechanical properties obtained from prior art silicas.

한편, 본 발명에 따른 실리카는 종래 기술의 실리카에서 얻어지는 것보다 더 낮은 10% 모듈러스/100% 모듈러스 비(比)를 내놓으며, 이는 본 실리카가 고무 매트릭스 내에 더 잘 분산되는 것임을 증명한다.On the other hand, the silica according to the present invention yields a lower 10% modulus / 100% modulus ratio than that obtained with silica of the prior art, which proves that the silica is better dispersed in the rubber matrix.

또 한편, 본 발명에 따른 실리카의 높은 강화력은 인장 강도 및 파단 신장도에 대하여 얻어진 높은 값들로 뒷받침된다.On the other hand, the high reinforcement of the silica according to the invention is supported by the high values obtained for tensile strength and elongation at break.

마지막으로, 내마모성에 대하여는, 마모로 인한 감소량이 비교상의 실리카에 비해 실질적으로 감소됨 (5 % 내지 20 %) 을 알 수가 있다.Finally, with regard to the wear resistance, it can be seen that the amount of reduction due to abrasion is substantially reduced (5% to 20%) compared to the comparative silica.

3 -동력학적 성질 3- kinematic properties

가황 배합물에 대해 측정을 한다.Measurements are made on vulcanized formulations.

가황은 배합물을 40 분 동안 150 ℃ 까지 가열함으로써 얻어진다. (승온 경향을 보여주는) 그 결과들은 아래의 표 4 에 보고되어 있다 (이 값이 낮으면 낮을수록, 승온 경향은 더 낮아진다). 측정을 실행하기 위해 사용된 장치를 나타내었다.Vulcanization is obtained by heating the blend to 150 ° C. for 40 minutes. The results (showing a rise in temperature) are reported in Table 4 below (the lower the value, the lower the rise in temperature). The apparatus used to perform the measurements is shown.

A1A1 A3A3 P1P1 P2P2 P3P3 P4P4 P5P5 내부 가열 (℃)(1) Internal heating (℃) (1) 102102 101101 9595 101101 9595 9898 9090 탄젠트 델타 70℃(2) Tangent Delta 70 ° C (2) 0.1390.139 0.1300.130 0.1280.128 0.1380.138 0.1270.127 0.1300.130 0.1240.124

(1) 굳리치(Goodrich) 굴곡시험기(1) Goodrich Flexural Testing Machine

(2) 인스트론(Instron) 점탄성계(2) Instron viscoelastic system

본 발명에 따른 실리카에서 얻어진 승온 경향은 상당히 낮다.The temperature rising tendency obtained in the silica according to the invention is quite low.

Claims (25)

산성화제와 실리케이트를 반응시키고, 이에의해 침강 실리카의 현탁액을 수득한후, 현탁액을 분리 및 건조시키는 것을 포함하는 형태의 침강 실리카의 제조 방법으로서, 침강을 하기 단계로 수행하고:A process for preparing precipitated silica of the type comprising reacting an acidifying agent with a silicate, thereby obtaining a suspension of precipitated silica, and then separating and drying the suspension, wherein precipitation is carried out in the following steps: (i) 초기 모액중의 실리케이트 농도(SiO2로 표시됨) 가 100 g/l 미만이고, 초기 모액중의 전해질의 농도가 17 g/l 미만인, 실리케이트 및 전해질을 포함하는 초기 모액을 제조하는 단계,(i) preparing an initial mother liquor comprising silicate and electrolyte, wherein the silicate concentration in initial mother liquor (denoted as SiO 2 ) is less than 100 g / l and the concentration of electrolyte in initial mother liquor is less than 17 g / l, (ii) 반응 혼합물의 pH 값이 7 이상이 될 때까지 상기 모액에 산성화제를 가하는 단계,(ii) adding an acidulant to the mother liquor until the pH value of the reaction mixture is at least 7, (iii) 산성화제 및 실리케이트를 반응 혼합물에 동시에 가하는 단계,(iii) simultaneously adding an acidifying agent and a silicate to the reaction mixture, 고체 함량이 24 중량 % 이하인 현택액을 건조시키는 방법에 있어서, 하기 두 공정 (a) 또는 (b) 중 어느 한 공정을 포함함을 특징으로 하는 침강 실리카의 제조 방법:A process for drying a suspension having a solids content of 24% by weight or less, comprising the following two steps (a) or (b): (a) (iii) 단계 후에, 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 및 이어서, 염기성화제를 반응 혼합물에 가하고, 상기 분리 과정은 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함하며, 상기 붕괴 과정은 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하는 공정,(a) After step (iii), at least one aluminum compound A and then a basicizing agent is added to the reaction mixture, and the separating includes filtration and disrupting the cake resulting from the filtration. Silver is carried out in the presence of at least one aluminum compound B, (b) (iii) 단계 후에, 실리케이트 및 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물에 동시에 가하고, 상기 분리 과정이 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함할 때, 붕괴 과정을 바람직하게는 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행할 수 도 있는 공정.(b) After step (iii), a silicate and at least one aluminum compound A are simultaneously added to the reaction mixture, and when the separation process comprises filtration and disrupting the cake derived from this filtration process, a collapse process is preferred. Preferably a process which may be carried out in the presence of at least one aluminum compound B. 제 1 항에 있어서, 산성화제와 실리케이트를 반응시키고, 이에의해 침강 실리카의 현탁액을 수득한후, 현탁액을 분리 및 건조시키는 것을 포함하는 침강 실리카의 제조 방법으로서,The process for producing precipitated silica according to claim 1, comprising reacting the acidifying agent with the silicate, thereby obtaining a suspension of precipitated silica, and then separating and drying the suspension. - 침강을 하기 단계로 수행하고:Settling is carried out in the following steps: (i) 초기 모액중의 실리케이트 농도(SiO2로 표시됨) 가 100 g/l 미만이고, 초기 모액중의 전해질의 농도가 17 g/l 미만인, 실리케이트 및 전해질을 포함하는 초기 모액을 제조하는 단계,(i) preparing an initial mother liquor comprising silicate and electrolyte, wherein the silicate concentration in initial mother liquor (denoted as SiO 2 ) is less than 100 g / l and the concentration of electrolyte in initial mother liquor is less than 17 g / l, (ii) 반응 혼합물의 pH 값이 7 이상이 될 때까지 상기 모액에 산성화제를 가하는 단계,(ii) adding an acidulant to the mother liquor until the pH value of the reaction mixture is at least 7, (iii) 산성화제 및 실리케이트를 반응 혼합물에 동시에 가하는 단계,(iii) simultaneously adding an acidifying agent and a silicate to the reaction mixture, - 이어서, 하기 연속 단계를 수행하고:The following successive steps are then carried out: (iv) 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물에 가하는 단계,(iv) adding at least one aluminum compound A to the reaction mixture, (v) 염기성화제를 반응 혼합물에 가하는 단계,(v) adding a basicizing agent to the reaction mixture, (vi) 산성화제를 반응 혼합물에 가하는 단계,(vi) adding an acidifying agent to the reaction mixture, - 분리 과정은 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함하며, 상기 붕괴 과정은 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행하고,The separation process comprises filtration and the disruption of the cake derived from the filtration process, the disintegration process being carried out in the presence of at least one aluminum compound B, - 고체 함량이 24 중량 % 이하인 현탁액을 건조시킴을 특징으로하는 침강 실리카의 제조 방법.A process for the preparation of precipitated silica characterized by drying a suspension having a solids content of up to 24% by weight. 제 2 항에 있어서, 단계 (iii) 및 단계 (iv) 사이에, 반응 혼합물에 산성화제를 가함을 특징으로하는 방법.A process according to claim 2, characterized in that between step (iii) and step (iv), an acidifying agent is added to the reaction mixture. 제 1 항에 있어서, 산성화제와 실리케이트를 반응시키고, 이에의해 침강 실리카의 현탁액을 수득한후, 현탁액을 분리 및 건조시키는 것을 포함하는 침강 실리카의 제조 방법으로서, 침강을 하기 단계로 수행하고:The process for preparing precipitated silica according to claim 1, comprising reacting the acidifying agent with the silicate, thereby obtaining a suspension of precipitated silica, and then separating and drying the suspension, wherein precipitation is carried out in the following steps: (i) 초기 모액중의 실리케이트 농도(SiO2로 표시됨) 가 100 g/l 미만이고, 초기 모액중의 전해질의 농도가 17 g/l 미만인, 실리케이트 및 전해질을 포함하는 초기 모액을 제조하는 단계,(i) preparing an initial mother liquor comprising silicate and electrolyte, wherein the silicate concentration in initial mother liquor (denoted as SiO 2 ) is less than 100 g / l and the concentration of electrolyte in initial mother liquor is less than 17 g / l, (ii) 반응 혼합물의 pH 값이 7 이상이 될 때까지 상기 모액에 산성화제를 가하는 단계,(ii) adding an acidulant to the mother liquor until the pH value of the reaction mixture is at least 7, (iii) 산성화제 및 실리케이트를 반응 혼합물에 동시에 가하는 단계,(iii) simultaneously adding an acidifying agent and a silicate to the reaction mixture, (iv) 실리케이트 및 1 종 이상의 알루미늄 화합물 A 를 반응 혼합물에 동시에 가하는 단계,(iv) simultaneously adding the silicate and at least one aluminum compound A to the reaction mixture, 고체 함량이 24 중량 % 이하인 현탁액을 건조시킴을 특징으로하는 침강 실리카의 제조 방법.A process for producing precipitated silica, characterized by drying a suspension having a solids content of up to 24% by weight. 제 4 항에 있어서, 단계 (iv) 후에, 반응 혼합물에 산성화제를 가함을 특징으로하는 방법.5. The process of claim 4, wherein after step (iv), an acidifying agent is added to the reaction mixture. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 분리 과정은 여과 및 이 여과 과정에서 유래된 케이크를 붕괴시키는 과정을 포함하며, 상기 붕괴 과정은 1 종 이상의 알루미늄 화합물 B 의 존재하에서 수행함을 특징으로하는 방법.A process according to claim 4 or 5, wherein the separating process comprises filtration and disrupting the cake derived from the filtration process, wherein the disintegrating process is performed in the presence of at least one aluminum compound B. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 사용된 알루미늄 화합물 A 및 B 의 양이, 제조된 침강 실리카가 0.35 중량 % 이상의 알루미늄을 함유하는 정도인 것을 특징으로하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the amount of aluminum compounds A and B used is such that the precipitated silica produced contains 0.35% by weight or more of aluminum. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 화합물 A 가 유기 또는 무기 알루미늄 염인 것을 특징으로하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the aluminum compound A is an organic or inorganic aluminum salt. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 화합물 A 가 황산 알루미늄임을 특징으로하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the aluminum compound A is aluminum sulfate. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 화합물 B 가 알칼리 금속 알루미네이트임을 특징으로하는 방법.The process according to any one of claims 1 to 5, wherein compound B is an alkali metal aluminate. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 분리 과정이 여과 압연기를 사용하여 수행된 여과 과정을 포함함을 특징으로하는 방법.The process according to any one of claims 1 to 5, wherein the separating process comprises a filtration process performed using a filtration rolling mill. 제 1 항 내지 제 5 항중의 어느 한 항에 있어서, 건조 과정이 분사에 의해 수행됨을 특징으로하는 방법.The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the drying process is carried out by spraying. 제 12 항에 있어서, 고체 함량이 15 중량 % 초과인 현탁액을 건조시킴을 특징으로하는 방법.13. Process according to claim 12, characterized in that the suspension is dried with a solids content of more than 15% by weight. 제 11 항에 있어서, 노즐 건조기를 사용하여 건조 과정을 수행함을 특징으로하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the drying process is performed using a nozzle dryer. 제 11 항에 있어서, 건조된 생성물을 차후로 분쇄함을 특징으로하는 방법.12. The method of claim 11, wherein the dried product is subsequently milled. 제 15 항에 있어서, 분쇄된 생성물을 차후로 응집시킴을 특징으로하는 방법.16. The method of claim 15, wherein the milled product is subsequently coagulated. 제 12 항에 있어서, 고체 함량이 15 중량 % 이하인 현탁액을 건조시킴을 특징으로하는 방법.13. Process according to claim 12, characterized in that the suspension is dried with a solids content of up to 15% by weight. 제 17 항에 있어서, 건조된 생성물을 차후로 응집시킴을 특징으로하는 방법.18. The method of claim 17, wherein the dried product is subsequently coagulated. 하기와 같은 특징을 갖는 침강 실리카:Precipitated silica with the following characteristics: - 140 내지 200 m2/g 의 CTAB 비표면적,A CTAB specific surface area of 140 to 200 m 2 / g, - 140 내지 200 m2/g 의 BET 비표면적,A BET specific surface area of 140 to 200 m 2 / g, - 300 ml/100 g 미만의 DOP 오일 흡수도,DOP oil absorption of less than 300 ml / 100 g, - 3 ㎛ 미만의 초음파 붕괴후의 중앙 직경 (φ50),Median diameter (φ 50 ) after ultrasonic collapse of less than 3 μm, - 10 ml 초과의 초음파 붕괴 지수(FD),An ultrasonic disintegration index (F D ) of more than 10 ml, - 0.35 중량 % 이상의 알루미늄 함량.Aluminum content of 0.35% by weight or more. 제 19 항에 있어서, 0.45 중량 % 이상의 알루미늄 함량을 가짐을 특징으로하는 실리카.20. The silica of claim 19, having an aluminum content of at least 0.45% by weight. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 직경이 175 내지 275 Å 인 기공으로 이루어진 기공 부피가 직경이 400 Å 이하인 기공으로 이루어진 기공 부피의 50 % 이상을 나타내는 기공 분포를 가짐을 특징으로하는 실리카.The silica according to claim 19 or 20, wherein the pore volume consisting of pores having a diameter of 175 to 275 mm 3 has a pore distribution indicating at least 50% of the pore volume made of pores having a diameter of 400 mm 3 or less. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 평균 크기가 80 ㎛ 이상인, 실질적으로 구형인 비이드 형태임을 특징으로하는 실리카.The silica according to claim 19 or 20, characterized in that it is in the form of a substantially spherical bead having an average size of at least 80 μm. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 평균 크기가 15 ㎛ 이상인 분말 형태임을 특징으로하는 실리카.A silica according to claim 19 or 20, characterized in that it is in the form of a powder having an average size of at least 15 μm. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서, 크기가 1 mm 이상인 과립의 형태임을 특징으로하는 실리카.The silica according to claim 19 or 20, characterized in that it is in the form of granules having a size of at least 1 mm. 엘라스토머 강화용 충전제로서 사용되는 제 19 항 기재의 실리카.Silica according to claim 19 used as an elastomeric filler.
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