KR100772258B1 - Stabilized, aqueous silicon dioxide dispersion - Google Patents

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Abstract

2 내지 6의 pH 범위에서 적어도 부분적으로 가용성이고, 제타 포텐셜이 0 이하인, 2 내지 6의 pH 범위에서 안정한 실리콘 디옥사이드 분말을 함유하는 수성 분산액. 상기 분산액은 실리콘 디옥사이드 분말 및 1 이상의 양이온-제공 화합물을 접촉시키는 한편 수성 매질 중에서 이동시키는 것에 의해 제조된다. 상기 분산액은 금속 표면의 화학적-기계적 연마에 사용될 수 있다.An aqueous dispersion containing silicon dioxide powder that is at least partially soluble in the pH range of 2-6 and stable at a pH range of 2-6, with a zeta potential of 0 or less. The dispersion is prepared by contacting silicon dioxide powder and one or more cation-providing compounds while moving in an aqueous medium. The dispersion can be used for chemical-mechanical polishing of metal surfaces.

실리콘 디옥사이드 분산액 Silicon dioxide dispersion

Description

안정화된 수성 실리콘 디옥사이드 분산액{STABILIZED, AQUEOUS SILICON DIOXIDE DISPERSION}Stabilized aqueous silicon dioxide dispersion {STABILIZED, AQUEOUS SILICON DIOXIDE DISPERSION}

본 발명은 산성 pH 범위에서 안정한, 실리콘 디옥사이드를 함유한 수성 분산액, 그 제법 및 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 분산액을 제조하기 위해 사용될 수 있는 분말에 관한 것이다.The present invention relates to aqueous dispersions containing silicon dioxide which are stable in the acidic pH range, the preparation and use thereof. The invention also relates to powders that can be used to prepare such dispersions.

실리콘 디옥사이드 분산액은 일반적으로 산성 pH 범위에서 안정하지 않다. 예를 들면 알루미늄 화합물을 첨가하는 것에 의해 상기 분산액을 안정화할 가능성이 제시된다.Silicon dioxide dispersions are generally not stable in the acidic pH range. The possibility of stabilizing the dispersion is shown, for example, by adding aluminum compounds.

WO 00/20221 ('221 출원)은 산성 범위에서 안정한 수성 실리콘 디옥사이드 용액을 개시한다. 상기 용액은 실리콘 디옥사이드 입자를 수성 매질 중에서 알루미늄 화합물과 접촉시키는 것에 의해 제조된다. '221 출원에서 청구된 분산액을 제조하기 위해 필요한 알루미늄 화합물의 양은 제타 포텐셜(zeta potential)을 증가시키는 것에 따르고, 제타 포텐셜 커브의 증가가 제로(0) 쪽으로 이동하거나 정체기에 도달하는 경우의 지점에서 달성된다. '221 출원은 또한 제타 포텐셜이 최대 달성가능한 값의 50%까지만 달성되는 분산액을 청구한다. 모든 경우에, 청구된 분산액의 제타 포텐셜은 30 mV 이하의 강한 양성 값을 갖는다. 이는 본래의 음-하 전된 실리콘 디옥사이드 입자가 알루미늄 화합물의 첨가에 의해 완전히 양이온화되었음을 의미한다. 청구된 분산액이 양호한 안정성을 갖더라도, 이는 더이상 표면이 양-하전된 알루미늄 종으로 도포된 실리콘 디옥사이드 분산액이 아니다. 이는 분산액이 음전하 기체(substance) 또는 분산액과 접촉하는 용도에서의 단점이다. 이는 예를 들면, 원치않는 응집(flocculation) 또는 침강(sedimentation)에 이를 수 있다.WO 00/20221 (filed '221) discloses aqueous silicon dioxide solutions that are stable in the acidic range. The solution is prepared by contacting silicon dioxide particles with an aluminum compound in an aqueous medium. The amount of aluminum compound needed to prepare the dispersion claimed in the '221 application is according to increasing the zeta potential, and is achieved at the point where the increase in the zeta potential curve moves towards zero or reaches a plateau do. The '221 application also claims a dispersion in which zeta potential is achieved only up to 50% of the maximum achievable value. In all cases, the zeta potential of the claimed dispersion has a strong positive value of 30 mV or less. This means that the original negatively charged silicon dioxide particles were fully cationic by the addition of aluminum compounds. Although the claimed dispersions have good stability, they are no longer silicon dioxide dispersions whose surface is coated with positively-charged aluminum species. This is a disadvantage in applications where the dispersion is in contact with negative charge gas or dispersion. This can lead to, for example, unwanted flocculation or sedimentation.

반면, US 2,892,797은 알칼리 메탈레이트로 처리하는 것에 의해 안정화된 수성 실리콘 디옥사이드 분산액을 개시한다. 소듐 알루미네이트가 특히 바람직하다. 안정화는 음이온, 예를 들면 [Al(OH)4]-를 통하여 일어난다. 분산액은 일반적으로 5 내지 9의 pH 범위에서 안정하다. 따라서, 처리된 분말의 제타 포텐셜은 음성이다. 예를 들면 이온 교환 방법에 의한 후속적 양이온의 제거는 상기 방법의 단점일 수 있다. 예를 들면 화학-기계적 연마와 같은 특수 응용에 대하여, 알칼리 양이온은 일반적으로 바람직하지 않다. 추가 단점은 pH 5 미만의 보다 산성 매질에서의 낮은 안정성이다.US 2,892,797, on the other hand, discloses aqueous silicon dioxide dispersions stabilized by treatment with alkali metalates. Sodium aluminate is particularly preferred. Stabilization takes place via an anion, for example [Al (OH) 4 ] - . Dispersions are generally stable in the pH range of 5-9. Thus, the zeta potential of the treated powder is negative. Subsequent removal of the cation by, for example, an ion exchange method may be a disadvantage of the method. For special applications such as, for example, chemical-mechanical polishing, alkali cations are generally undesirable. A further disadvantage is the low stability in more acidic media below pH 5.

본 발명의 목적은 입자 표면에서의 전하를 역전시키는 것에 의한 실리콘 디옥사이드 분말의 성질을 변화시키지 않고, 산성 범위에서 안정한 실리콘 디옥사이드 분산액을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a silicon dioxide dispersion that is stable in the acidic range without changing the properties of the silicon dioxide powder by reversing the charge on the particle surface.

본 발명은The present invention

- 분산액이 2 내지 6의 pH에서 안정하고,The dispersion is stable at a pH of 2 to 6,

- 분산액이 다가 양이온 형태로 2 내지 6의 pH 범위에서 수용액 중에서 가용성인 1 이상의 화합물을 함유하고, 여기서 상기 양이온은 실리콘 디옥사이드 분말의 입자 표면의 음이온성 성분으로서 실리케이트-유사 환경에서 안정한 것이고,The dispersion contains at least one compound that is soluble in an aqueous solution in the pH range of 2 to 6 in the form of a polyvalent cation, wherein the cation is stable in a silicate-like environment as an anionic component of the particle surface of the silicon dioxide powder,

- 실리콘 디옥사이드의 표면에 대한 양이온-제공 화합물의 양은 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 양이온-제공 화합물 0.001 내지 0.1 mg이고, 여기서 상기 양이온-제공 화합물은 옥사이드로서 계산된 것이고,The amount of cation-providing compound on the surface of silicon dioxide is from 0.001 to 0.1 mg of cation-providing compound per m 2 of silicon dioxide surface, wherein the cation-providing compound is calculated as oxide,

- 분산액의 제타 포텐셜은 0 이하의 값을 갖는 것인,The zeta potential of the dispersion has a value of zero or less,

10 내지 60 중량%의 실리콘 디옥사이드 함량을 갖는 실리콘 디옥사이드 분말을 함유하는 수성 분산액을 제공한다.An aqueous dispersion containing silicon dioxide powder having a silicon dioxide content of 10 to 60% by weight is provided.

제타 포텐셜은 입자의 외부적 활성 포텐셜이고, 개별 입자 간의 정전기적 상호작용의 척도를 나타낸다. 이는 분산액, 특히 분산된 초미세 입자를 함유하는 분산액의 안정화에 일부 작용한다. 제타 포텐셜은 예를 들면, 분산액의 콜로이드성 진동 전류 (colloidal vibration current; CVI)를 측정하거나, 또는 이의 전공성 이동성(electrophoretic mobility)을 측정하는 것에 의해 측정될 수 있다.Zeta potential is the externally active potential of a particle and represents a measure of electrostatic interaction between individual particles. This acts in part on the stabilization of dispersions, especially dispersions containing dispersed ultrafine particles. Zeta potential can be measured, for example, by measuring the colloidal vibration current (CVI) of the dispersion, or by measuring its electrophoretic mobility.

본 발명에 따른 양이온-제공 화합물은 항상 다가 양이온 형태로 2 내지 6의 pH 범위에서 수용액 중에서 가용성인 것들로 이해되고, 여기서 상기 양이온은 음이온성 중심으로 실리케이트-유사 환경에서 안정하다. 이들은 양이온으로 Ca, Sr, Ba, Be, Mg, Zn, Mn, Ni, Co, Sn, Pb, Fe, Cr, Al, Sc, Ce, Ti 및 zr을 갖는 화합물들이다.Cation-providing compounds according to the invention are always understood to be soluble in aqueous solutions in the pH range of 2 to 6 in polyvalent cation form, wherein the cations are stable in a silicate-like environment with anionic centers. These are compounds having Ca, Sr, Ba, Be, Mg, Zn, Mn, Ni, Co, Sn, Pb, Fe, Cr, Al, Sc, Ce, Ti and zr as cations.

실리케이트-유사 환경은 상기 언급한 금속의 양이온이 실리콘 디옥사이드 표면의 실리콘 원자와 금속-산소 결합의 형태로 존재하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이들은 또한 실리콘 디옥사이드 구조의 실리콘 원자를 대체할 수 있다.The silicate-like environment is understood to mean that the cations of the above-mentioned metals are present in the form of metal-oxygen bonds with silicon atoms on the silicon dioxide surface. They can also replace silicon atoms of silicon dioxide structures.

음이온성 성분은 제타 포텐셜로 측정하여, 실리콘 디옥사이드 분말의 표면의 음성 전하를 변화시키지 않거나, 또는 더 음성 값으로 이동시키는 성분인 것으로 이해된다.It is understood that the anionic component is a component measured by zeta potential that does not change the negative charge on the surface of the silicon dioxide powder or shifts it to a more negative value.

안정성은 실리콘 디옥사이드 분말의 입자가 적어도 1주의 기간 내에 분산액 중에서 더 응괴되지 않고 분산액의 점도가 변화하지 않거나 또는 단지 약간만 변화하는 것(10% 미만의 점도 증가)을 의미하는 것으로 이해된다.Stability is understood to mean that the particles of the silicon dioxide powder do not more solidify in the dispersion within at least one week and the viscosity of the dispersion does not change or only slightly changes (a viscosity increase of less than 10%).

바람직한 양이온-제공 화합물은 양이온으로 Be, Zn, Al, Pb, Fe 또는 Ti를 갖는 양쪽성 화합물 및 이들 화합물의 혼합물이다.Preferred cation-providing compounds are amphoteric compounds having Be, Zn, Al, Pb, Fe or Ti as cations and mixtures of these compounds.

양쪽성 화합물은 주어진 pH에서 보다 강산에 대하여는 염기로 작용하고, 보다 강염기에 대하여는 산으로 작용하는 것이다.Amphoteric compounds act as bases for stronger acids and acids for stronger bases at a given pH.

특히 바람직한 양이온-제공 화합물은 알루미늄 화합물, 예를 들면 알루미늄 클로라이드, 일반식 Al(OH)xCl (여기서, x=2-8임)의 알루미늄 히드록시클로라이드, 알루미늄 클로레이트, 알루미늄 술페이트, 알루미늄 니트레이트, 일반식 Al(OH)xNO3 (여기서, x=2-8임)의 알루미늄 히드록시니트레이트, 알루미늄 아세테이트, 알룸스(alums), 예를 들면 알루미늄 포타슘 술페이트 또는 알루미늄 암모늄 술페이트, 알루미늄 포르미에이트, 알루미늄 락테이트, 알루미늄 옥사이드, 알루미늄 히드록시드 아세테이트, 알루미늄 이소프로필에이트, 알루미늄 히드록시드, 알루미늄 실리케이트 및 이의 혼합물이다. 알루미늄 실리케이트는 예를 들면, Al2O3로 약 9.5 중량%의 알루미늄 및 Na2O로 약 8 중량%의 나트륨을 함유하는 미립자 알루미늄 실리케이트인 데구사 아게(Degussa AG)로부터 입수한 시페르나트(Sipernat) 820, 또는 제올라이트 A의 형태인 나트륨 알루미늄 실리케이트일 수 있다.Particularly preferred cation-providing compounds are aluminum compounds, for example aluminum chloride, aluminum hydroxychloride of the general formula Al (OH) x Cl, where x = 2-8, aluminum chlorate, aluminum sulphate, aluminum nitrate Latex, aluminum hydroxynitrate of the general formula Al (OH) x NO 3 , where x = 2-8, aluminum acetate, alums, for example aluminum potassium sulfate or aluminum ammonium sulfate, Aluminum formate, aluminum lactate, aluminum oxide, aluminum hydroxide acetate, aluminum isopropylate, aluminum hydroxide, aluminum silicate and mixtures thereof. Aluminum silicates are for example cipernat obtained from Degussa AG, a particulate aluminum silicate containing about 9.5 wt% aluminum with Al 2 O 3 and about 8 wt% sodium with Na 2 O. Sipernat) 820, or sodium aluminum silicate in the form of zeolite A.

본 발명에 따른 분산액 중 실리콘 디옥사이드 분말의 형태에 대하여는 제한이 없다. 따라서, 졸-겔법, 침전법 또는 발열법에 의해 제조된 실리콘 디옥사이드분말이 사용될 수 있다. 이는 완전히 또는 부분적으로 실리콘 디옥사이드에 쌓인 금속 옥사이드 분말일 수 있고, 단 이의 제타 포텐셜은 2 내지 6의 pH 범위에서 0 이하이다.There is no restriction on the form of the silicon dioxide powder in the dispersion according to the present invention. Therefore, silicon dioxide powder prepared by the sol-gel method, the precipitation method or the exothermic method can be used. It may be a metal oxide powder completely or partially stacked in silicon dioxide, provided its zeta potential is less than or equal to zero in the pH range of 2-6.

발열성으로 제조된 실리콘 디옥사이드 분말이 바람직하다.Preference is given to silicon dioxide powders produced exothermicly.

본 발명에 따라서 발열성은 가스상에서 연소 가스 및 산소-함유 가스의 반응에 의해 생성된 화염 중에서 실리콘을 함유하는 화합물 또는 화합물들의 화염 가수분해에 의한 실리콘 디옥사이드의 형성을 의미하는 것으로 이해된다. 적당한 실리콘 함유 화합물은 예를 들면, 실리콘 테트라클로라이드, 메틸트리클로로실란, 에틸트리클로로실란, 프로필트리클로로실란, 디메틸디클로로실란, 알콕시실란 및 이의 혼합물이다. 실리콘 테트라클로라이드가 특히 바람직하다. 적합한 연소 가스는 수소, 메탄, 에탄, 프로판이고, 수소가 특히 바람직하다. 화염 가수분해 도중에, 고-분산되고 비다공성 일차 입자가 먼저 형성되고, 이는 반응 과정으로서 함께 성장하여 응집물(aggregate)를 형성하고, 이는 더 연합하여 응괴물(agglomerate)를 형성할 수 있다. 발열성으로 제조된 실리콘 디옥사이드 입자의 표면은 실라놀기(Si-OH) 및 실록산기(Si-O-Si)를 갖는다.Exothermic according to the invention is understood to mean the formation of silicon dioxide by flame hydrolysis of a compound or compounds containing silicon in a flame produced by the reaction of a combustion gas and an oxygen-containing gas in the gas phase. Suitable silicone containing compounds are, for example, silicon tetrachloride, methyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane, propyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, alkoxysilanes and mixtures thereof. Silicon tetrachloride is particularly preferred. Suitable combustion gases are hydrogen, methane, ethane, propane, with hydrogen being particularly preferred. During flame hydrolysis, highly-dispersed, nonporous primary particles are first formed, which grow together as a reaction process to form aggregates, which can further coalesce to form agglomerates. The surface of the silicon dioxide particles produced exothermicly has silanol groups (Si-OH) and siloxane groups (Si-O-Si).

발열성으로 제조된 실리콘 디옥사이드 분말은 또한 도핑된 실리콘 디옥사이드 분말 및 발열성으로 제조된 실리콘-금속 혼합 옥사이드 분말을 함유하고, 단 이들의 제타 포텐셜은 2 내지 6의 pH 범위에서 0 이하이다.The pyrogenically produced silicon dioxide powders also contain doped silicon dioxide powders and pyrogenically produced silicon-metal mixed oxide powders, provided their zeta potentials are zero or less in the pH range of 2-6.

도핑된 분말의 제조는 예를 들면, DE-A-196 50 500에 개시되어 있다. 전형적인 도핑 성분은 예를 들면, 알루미늄, 칼륨, 나트륨 또는 리튬이다. 도핑 성분의 함량은 일반적으로 1 중량% 이하이다.The preparation of the doped powder is disclosed, for example, in DE-A-196 50 500. Typical doping components are, for example, aluminum, potassium, sodium or lithium. The content of the doping component is generally 1% by weight or less.

발열성으로 제조된 혼합 옥사이드 분말은 혼합 옥사이드의 전구체 양쪽 모두가 함께 화염 중에서 가수분해된 것을 의미하는 것으로 이해된다. 전형적인 혼합 옥사이드 분말은 실리콘-알루미늄 혼합 옥사이드 또는 실리콘-티탄 혼합 옥사이드이다.Exothermically prepared mixed oxide powders are understood to mean that both precursors of the mixed oxides are hydrolyzed together in flames. Typical mixed oxide powders are silicon-aluminum mixed oxides or silicon-titanium mixed oxides.

특정 실시태양에 따라서, 실리콘 디옥사이드의 표면에 대한 양이온-제공 화합물의 비는 바람직하게는 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 양이온-제공 화합물이 바람직하게는 0.0025 내지 0.04, 특히 0.005 내지 0.02 mg이다.According to certain embodiments, the ratio of the cation-providing compound to the surface of the silicon dioxide is preferably from 0.0025 to 0.04, in particular 0.005 to 0.02 mg, per m 2 of silicon dioxide surface.

실리콘 디옥사이드 표면은 DIN 66131에 따라 결정된 실리콘 디옥사이드 분말의 비표면적에 상응한다. BET 비표면적은 5 내지 600 ㎡/g이고, 30 내지 400 ㎡/g의 범위가 바람직하고, 50 내지 300 ㎡/g의 범위가 특히 바람직하다.The silicon dioxide surface corresponds to the specific surface area of the silicon dioxide powder determined according to DIN 66131. The BET specific surface area is 5 to 600 m 2 / g, preferably in the range of 30 to 400 m 2 / g, particularly preferably in the range of 50 to 300 m 2 / g.

본 발명에 따른 분산액의 pH 값은 2 내지 6이다. 바람직하게는 3 내지 5.5이다. 특히, 50 ㎡/g 이하의 실리콘 디옥사이드 분말의 BET 비표면적에서는 3 내지 4일 수 있고, 50 내지 100 ㎡/g의 BET 비표면적에서는 3.5 내지 4.5일 수 있고, 100 내지 200 ㎡/g의 BET 비표면적에서는 4 내지 5일 수 있으며, 200 ㎡/g 초과의 BET 비표면적에서는 4.5 내지 5.5일 수 있다.The pH value of the dispersion according to the invention is 2-6. Preferably it is 3-5.5. In particular, the BET specific surface area of the silicon dioxide powder of 50 m 2 / g or less may be 3 to 4, the BET specific surface area of 50 to 100 m 2 / g may be 3.5 to 4.5, the BET ratio of 100 to 200 m 2 / g It can be 4 to 5 at the surface area and 4.5 to 5.5 at a BET specific surface area of greater than 200 m 2 / g.

pH 값은 필요한 경우 산 또는 염기를 이용하여 조절될 수 있다. 바람직한 산은 염산, 황산, 질산 또는 카르복실산, 예를 들면 아세트산, 옥살산 또는 시트르산이다. 바람직한 염기는 알칼리히드록시드, 예를 들면 KOH 또는 NaOH, 암모니아, 암모늄염 또는 아민이다. 필요한 경우, 염을 첨가하는 것에 의해 완충액 시스템이 형성될 수 있다.The pH value can be adjusted with acid or base if necessary. Preferred acids are hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or carboxylic acid, for example acetic acid, oxalic acid or citric acid. Preferred bases are alkali hydroxides such as KOH or NaOH, ammonia, ammonium salts or amines. If necessary, a buffer system can be formed by adding salts.

특정 실시태양에 따라서, 1.28 s-1의 전단 에너지에서, 본 발명에 따른 분산액의 점도는 동일 조성이나 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 분산액의 점도보다 적어도 10% 낮을 수 있다. 점도는 동일 조성이나 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 분산액보다 바람직하게는 25%, 특히 50% 낮다.According to certain embodiments, at a shear energy of 1.28 s −1 , the viscosity of the dispersion according to the invention may be at least 10% lower than the viscosity of a dispersion that does not contain the same composition or cation-providing compound. The viscosity is preferably 25%, in particular 50% lower than dispersions which do not contain the same composition or cation-providing compound.

특정 실시태양에 따라서, 본 발명에 따른 분산액중 크기가 1 ㎛를 초과하는 응괴물의 수는 동일 조성이나 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 분산액 중 수 보다 적어도 50% 적을 수 있다. 크기가 1 ㎛를 초과하는 응괴물의 수는 동일 조성이나 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 분산액에서보다 바람직하게는 75%, 특히 90% 적다.According to certain embodiments, the number of agglomerates whose size exceeds 1 μm in the dispersion according to the invention may be at least 50% less than the number of dispersions which do not contain the same composition or cation-providing compound. The number of agglomerates whose size exceeds 1 μm is preferably 75%, in particular 90% less than in dispersions which do not contain the same composition or cation-providing compound.

본 발명에 따른 분산액은 추가로 보존제를 포함할 수 있다. 적당한 보존제는 예를 들면, 벤질알콜 모노(폴리)헤미포르말, 테트라메틸올아세틸렌디우레아, 포름아미드 모노메틸올, 트리메틸올우레아, N-히드록시메틸포름아미드, 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올, 1,6-디히드록시-2,5-디옥사헥산, 클로로메틸이소티아졸리논, 오르쏘페닐페놀, 클로로아세트아미드, 소듐 벤조에이트, 옥틸이소티아졸론, 프로피코나졸, 요오도프로피닐 부틸카르바메이트, 메톡시카르보닐 아미노벤즈이미다졸, 1,3,5-트리아진 유도체, 메틸이소티아졸리논, 벤조이소티아졸리논 및 이의 혼합물이다.The dispersion according to the invention may further comprise a preservative. Suitable preservatives are, for example, benzyl alcohol mono (poly) hemiformal, tetramethylolacetylenediurea, formamide monomethylol, trimethylolurea, N-hydroxymethylformamide, 2-bromo-2-nitro Propane-1,3-diol, 1,6-dihydroxy-2,5-dioxahexane, chloromethylisothiazolinone, orthophenylphenol, chloroacetamide, sodium benzoate, octylisothiazolone, pro Piconazole, iodopropynyl butylcarbamate, methoxycarbonyl aminobenzimidazole, 1,3,5-triazine derivative, methylisothiazolinone, benzoisothiazolinone and mixtures thereof.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 분산액의 제조 방법을 제공하고, 여기서 실리콘 디옥사이드 분말, 및 1 이상의 양이온 제공 화합물을 옥사이드로 계산하여 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 0.001 내지 0.1 mg의 양으로 접촉시키는 한편, 수용액 중에서 이동시킨다.The invention also provides a process for the preparation of the dispersion according to the invention, wherein the silicon dioxide powder, and at least one cation providing compound, are calculated as oxides and contacted in an amount of 0.001 to 0.1 mg per m 2 of silicon dioxide surface, while Move it in the middle.

접촉시키는 한편 이동시키는 것은 예를 들면 교반 또는 분산을 의미하는 것으로 이해된다. 용해계(dissolver), 톱니모양의 기어 디스트(toothed gear disk), 회전자-고정자 기계, 볼 밀 또는 기계적으로 교란되는 볼 밀이 예를 들면 분산용으로 적당하다. 행성형 니더/혼합기로 고에너지 주입이 가능하다. 그러나, 상기 시스템의 유효성은 입자를 분산하기 위하여 필요한 고 전단 에너지를 혼입하기 위하여 충분한 고 점도를 갖는 처리 혼합물에 의존한다. 고압 호모게나이저를 사용하여 200 nm 미만의 분산액 중 응집물 크기를 갖는 수성 분산액을 얻을 수 있다.Moving while in contact is understood to mean, for example, stirring or dispersion. Dissolvers, toothed gear disks, rotor-stator machines, ball mills or mechanically disturbed ball mills are suitable, for example, for dispersion. High energy injection is possible with planetary kneaders / mixers. However, the effectiveness of the system depends on the treatment mixture having a high viscosity sufficient to incorporate the high shear energy needed to disperse the particles. High pressure homogenizers can be used to obtain aqueous dispersions having aggregate sizes in dispersions of less than 200 nm.

상기 장치를 이용하여, 고압하에서 2 이상의 선행-분산된 현탁액 스트림이 노즐을 통하여 방출된다. 2개의 분산액 제트는 서로 정확히 충돌하고, 입자는 자신을 밀링한다. 다른 실시태양에서, 선행-분산액은 또한 고압하에 놓여지나, 입자의 충돌은 벽의 보호된 면에 대하여 일어난다. 조작은 더 작은 입자를 얻기 위하여 필요한 만큼 흔히 반복될 수 있다.With this apparatus, at least two pre-dispersed suspension streams are discharged through the nozzle under high pressure. The two dispersion jets collide exactly with each other and the particles mill themselves. In other embodiments, the pre-dispersion is also placed under high pressure, but collision of particles occurs with respect to the protected side of the wall. The operation can be repeated as often as necessary to obtain smaller particles.

본 발명에 따른 분산액의 제조 방법은 수용액으로서 양이온-제공 화합물이 실리콘 디옥사이드의 수성 분산액에 첨가되는 방식으로 수행될 수 있다.The process for the preparation of the dispersion according to the invention can be carried out in such a way that the cation-providing compound as an aqueous solution is added to the aqueous dispersion of silicon dioxide.

또한, 실리콘 디옥사이드 분말이 한번에 또는 일부씩 양이온-제공 화합물의 수용액에 첨가되는 방식으로 수행될 수도 있다.It may also be carried out in such a way that the silicon dioxide powder is added to the aqueous solution of the cation-providing compound at one time or in part.

나아가, 실리콘 디옥사이드 분말 및 양이온-제공 화합물을 액체 분산액 상에 동시에, 일부씩 또는 연속적으로 첨가하는 것이 가능하다.Furthermore, it is possible to add the silicon dioxide powder and the cation-providing compound onto the liquid dispersion simultaneously, in part or in succession.

상기 경우에, "동시에"는 실리콘-디옥사이드 분말 및 양이온-제공 화합물이 물리적 또는 화학적 혼합물 형태로 선행-혼합될 수 있는 것을 의미하는 것으로 이해된다.In this case, "simultaneously" is understood to mean that the silicon-dioxide powder and the cation-providing compound can be pre-mixed in the form of a physical or chemical mixture.

또한, 본 발명은 옥사이드로 계산하여 양이온-제공 화합물의 함량이 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 양이온-제공 화합물이 0.001 내지 0.1 mg인, 1 이상의 양이온 제공 화합물 및 실리콘 디옥사이드 분말을 함유하는, 상기 유형의 분말을 제공한다.The present invention also provides powders of this type containing at least one cation providing compound and silicon dioxide powder, wherein the content of cation-providing compound is 0.001 to 0.1 mg per m 2 of silicon dioxide surface, calculated as oxide. to provide.

이에는 출발 물질의 통상적인 불순물 및 제조 도중에 도입된 불순물이 포함된다. 불순물의 양은 1 중량% 미만, 통상적으로 0.1 중량% 미만이다.This includes customary impurities of starting materials and impurities introduced during manufacture. The amount of impurities is less than 1% by weight, typically less than 0.1% by weight.

양이온-제공 화합물은 바람직하게는 알루미늄 화합물 및 실리콘 디옥사이드, 발열성으로 제조된 실리콘 디옥사이드 분말이다.The cation-providing compound is preferably an aluminum compound and silicon dioxide, a silicon dioxide powder made pyrogenic.

본 발명에 따른 분말은 신속히 수성 매질에 혼입될 수 있다.Powders according to the invention can be quickly incorporated into aqueous media.

가장 간단한 경우, 이는 실리콘 디옥사이드 분말 및 1 이상의 양이온-제공 화합물의 물리적 혼합에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 개별 팩키지를 완전히 이용하는 것이 유용하다. 따라서, 실리콘-디옥사이드 및 양이온-제공 화합물의 균일 분포를 나타내는 것은 필요하지 않다.In the simplest case, it can be prepared by physical mixing of silicon dioxide powder and one or more cation-providing compounds. Here, it is useful to make full use of the individual packages. Thus, it is not necessary to exhibit a uniform distribution of silicon-dioxide and cation-providing compounds.

추가로, 본 발명에 따른 분말은 또한 실리콘 디옥사이드 분말 상에 <6의 pH 범위에서 가용성이거나 pH 범위 <6에서 화학적 반응에 의해 양이온을 제공하는 1 이상의 화합물을 분무하는 것에 의해 얻을 수 있다. 양이온-제공 화합물의 용액은 가열된 혼합기 및 건조기 중에서 분무 장치를 이용하여 연속적으로 또는 배치로 분무될 수 있다. 적당한 장치는 플라우(plough) 혼합기, 디스크- 또는 유동화 베드 건조기를 예로 들 수 있다.In addition, the powders according to the invention can also be obtained by spraying onto the silicon dioxide powder at least one compound which is soluble in the pH range of <6 or which provides cations by chemical reaction in the pH range of <6. The solution of the cation-providing compound can be sprayed continuously or in batches using a spray device in a heated mixer and dryer. Suitable apparatus may be, for example, a plow mixer, a disc- or fluidized bed dryer.

양이온-제공 화합물의 용액은 초음파 노즐을 이용하여 또는 분무되거나 또는 아토마이징(atomizing)된다. 또한, 혼합기는 임의로 가열될 수 있다.Solutions of cation-providing compounds are sprayed or atomized using ultrasonic nozzles. In addition, the mixer may optionally be heated.

나아가, 본 발명에 따른 분말은 양이온-제공 화합물 (예: 알루미늄 클로라이드)를 유동화 베드 또는 혼합기 중 증기로부터 분리하는 것에 의해 얻어질 수 있다.Furthermore, the powder according to the invention can be obtained by separating the cation-providing compound (eg aluminum chloride) from the vapor in a fluidized bed or in a mixer.

본 발명은 나아가 금속 표면의 화학적-기계적 연마, 특히 구리 표면의 연마, 잉크-젯 종이의 제조, 겔 배터리용, 와인 및 과일 쥬스를 정화/정제, 수성-기재 분산액 페인트에 대하여 안료 및 충전제의 현탁 작용을 개선하고, 스크래치-내성을 증가시키기 위하여, 안정성 및 잉크-젯 잉크용 카본 블랙 분산액의 "흑색도"를 개선하기 위하여, 살생물제 분야에서 에멀젼 및 분산액을 안정화하기 위하여, 천연 라텍스 및 합성 라텍스용 강화제로서, 졸-겔 분야에서 글로브, 콘돔, 유아 고무젖꼭지 또는 성형 고무와 같은 라텍스/고무 물품을 제조하기 위하여, 표면-점착성을 제거하기 위하여 (항-블록킹), 종이 및 카드보드에서 미끄러짐 방지 효과를 달성하기 위하여, 미끄러짐 내성을 개선하기 위하여, 광학 섬유를 제조하기 위하여, 석영 유리를 제조하기 위한, 본 발명에 따른 분산액의 용도를 제공한다.The invention further provides chemical-mechanical polishing of metal surfaces, in particular polishing of copper surfaces, production of ink-jet papers, for gel batteries, purification / purification of wine and fruit juices, suspension of pigments and fillers against aqueous-based dispersion paints. Natural latex and synthetics to stabilize emulsions and dispersions in the biocidal field, to improve the action and to increase scratch-tolerance, to improve the stability and "blackness" of carbon black dispersions for ink-jet inks. As a latex reinforcing agent, to make latex / rubber articles such as gloves, condoms, infant rubber nipples or molded rubbers in sol-gel applications, to remove surface-tackiness (anti-blocking), slipping on paper and cardboard In order to produce the optical fiber, in order to improve the slip resistance, in order to achieve the prevention effect, The use of the dispersion according to the invention is provided.

양이온-제공 화합물과 접촉시킨 실리콘 디옥사이드 분산액이 산성 범위에서 양호한 안정성을 갖고, 동시에 실리콘 디옥사이드 입자의 표면이 음성 표면 전하를 유지하거나 오히려 강화한다는 것은 놀라운 것이다.It is surprising that the silicon dioxide dispersion in contact with the cation-providing compound has good stability in the acidic range, while at the same time the surface of the silicon dioxide particles maintains or rather strengthens the negative surface charge.

상기 안정화 기전은 지금까지 설명되지 않았다. 그러나, 이는 WO 00/20221에 개시된 것과는 구별되어야 한다. 여기서, 실리콘 디옥사이드 입자의 전하는 입자에 양성-전하 쉘을 부여하는 양성-전하 알루미늄 종에 의해 완전히 역전된다.The stabilization mechanism has not been described so far. However, this should be distinguished from that disclosed in WO 00/20221. Here, the charge of the silicon dioxide particles is completely reversed by the positively-charged aluminum species that impart the positive-charge shell to the particles.

기전은 또한 US 2,892,797에 개시된 것과는 구별되어야 한다. 여기서, 음성-전하 메탈레이트 이온은 실리콘 디옥사이드 입자의 표면에 혼입된다. 이렇게 변화된 입자가 (본 발명에 따른 분산액 중 입자처럼) 음성 표면 전하를 갖더라도, 이들은 산성 pH 범위에서 안정성이 거의 없다.The mechanism should also be distinguished from that disclosed in US 2,892,797. Here, negatively-charged metalate ions are incorporated into the surface of the silicon dioxide particles. Although the particles thus changed have negative surface charges (like the particles in the dispersion according to the invention), they have little stability in the acidic pH range.

분석 방법Analytical Method

제타 포텐셜은 CVI 방법에 의해 디스펄젼 테크놀로지 인크(Dispersion Technology Inc.)로부터 입수한 DT-1200 형 장치로 측정한다.Zeta potential is measured with a DT-1200 type device obtained from Dispersion Technology Inc. by the CVI method.

분산액의 점도는 피지카(Physica) MCR 300 회전 유량계 및 CC 27 측량 비커로 측정하였고, 측정은 0.01 내지 500 s-1의 전단 속도 및 23℃에서 수행하였다. 점도는 1.28 s-1의 전단 속도에서 나타내었다. 상기 전단 속도는 구조적 점성 효과가 명백한 영향력을 갖는 범위에 있다.Viscosity of the dispersion was measured with a Physica MCR 300 rotary flow meter and a CC 27 measurement beaker and the measurements were carried out at a shear rate of 0.01 to 500 s −1 and 23 ° C. The viscosity is shown at a shear rate of 1.28 s −1 . The shear rate is in a range in which the structural viscous effect has an apparent influence.

입자/응괴물 크기는 호리바(Horiba) LB 500 및 LA 300 장치 또는 말베른 제타사이저(Malvern Zetasizer) 3000 Hsa로 측정하였다.Particle / coagulum size was measured with Horiba LB 500 and LA 300 devices or Malvern Zetasizer 3000 Hsa.

분산Dispersion

사용한 분산 장치는 예를 들면 80 mm의 용해계 디스크 직경을 갖는 VMA-GETZMANN의 디스퍼마트(Dispermat) AE-3M 유형 용해계, 또는 S50N-G45G 분산 도구를 구비한 IKA-WERKE의 울트라-투락스(Ultra-Turrax) T 50 유형 회전자/고정자 분산 단위였다. 회전자-고정자(rotor-stator) 장치를 이용하는 경우, 전하 콘테이너는 실온으로 냉각하였다.Dispersers used are, for example, Dispermat AE-3M type dissolution systems from VMA-GETZMANN with dissolution system disc diameters of 80 mm, or Ultra-Turax from IKA-WERKE with S50N-G45G dispersing tools. (Ultra-Turrax) T 50 type rotor / stator dispersion unit. When using a rotor-stator device, the charge container was cooled to room temperature.

분산은 또한 고-에너지 밀을 이용하여 수행할 수 있다. 각각 50 kg 실리콘 디옥사이드 분말을 함유하는 전하에 대하여, 분량의 DI 수를 60 ℓ 특수강 전하 컨테이너에 넣는다. 상응하는 양의 에어로실(Aerosil) 분말을 이스트랄 콘티-TDS 3 (Ystrahl Conti-TDS 3) 분산 및 흡입 혼합기를 이용하여 흡입하고 대략적으로 선행 -분산시킨다. 분말 유입 도중에, 수산화나트륨 용액 및 염화알루미늄 용액을 첨가하는 것에 의해 3.5 ± 0.3의 pH 값을 유지한다. 분말 유입 후, 분산액을 최대 속도에서 폐쇄 흡입 노즐을 갖는 콘티(Conti) TDS 3 (4 mm의 고정자 슬릿 폭)로 이행한다. 회전자/고정자 분산 전, 분산액의 pH는 추가 수산화나트륨 용액의 첨가에 의해 3.5로 유지하였고, 이는 15 분 동안 분산 후 유지되었다. 잔류량의 물을 첨가하여, 20 중량%의 SiO2 농도로 조절하였다. 이 선행-분산액을 250 MPa의 압력 및 0.3 mm의 다이아몬드 노즐 직경 및 밀을 통한 2개의 통로에서 스기노 머신 리미티드(Sugino Machine Ltd.)로부터 입수한 HJP-25050 울티마이저 시스템 고-에너지 밀 중에서 밀링한다.Dispersion can also be done using high-energy mills. For charges containing 50 kg silicon dioxide powder each, an amount of DI water is placed in a 60 L special steel charge container. Corresponding amounts of Aerosil powder are aspirated and approximately pre-dispersed using a Ystrahl Conti-TDS 3 dispersion and suction mixer. During powder inflow, the pH value of 3.5 ± 0.3 is maintained by adding sodium hydroxide solution and aluminum chloride solution. After powder inflow, the dispersion is transferred to Conti TDS 3 (stator slit width of 4 mm) with a closed suction nozzle at maximum speed. Before the rotor / stator dispersion, the pH of the dispersion was maintained at 3.5 by addition of additional sodium hydroxide solution, which was maintained after dispersion for 15 minutes. Residual amount of water was added to adjust the concentration of SiO 2 to 20% by weight. This pre-dispersion is milled in a HJP-25050 Ultimizer System high-energy mill obtained from Sugino Machine Ltd. at a pressure of 250 MPa and a diamond nozzle diameter of 0.3 mm and two passages through the mill. .

화학물질chemical substance

데구사 아게(Degussa AG)로부터 입수한 에어로실 유형 50, 90, 200 및 300을 실리콘 디옥사이드 분말로 사용하였다. 헥사하이드레이트 형태의 AlCl3를 수용성 알루미늄 화합물로 사용하였다. Al2O3에 대하여 1 중량%의 용액을 이용하여 투여량 및 균질화를 단순화하였다. 1N NaOH 용액 또는 1N HCl 용액을 이용하여 pH를 보정하였다.Aerosil types 50, 90, 200 and 300 obtained from Degussa AG were used as silicon dioxide powders. AlCl 3 in hexahydrate form was used as the water soluble aluminum compound. Dosage and homogenization was simplified using 1% by weight of solution relative to Al 2 O 3 . PH was calibrated with 1N NaOH solution or 1N HCl solution.

분산액의 점도 간의 비교를 가능하게 하기 위하여, 추가 1N NaOH를 첨가하는것에 의해 3.5의 균일한 pH를 임의로 설정한다.In order to enable a comparison between the viscosities of the dispersions, a uniform pH of 3.5 is optionally set by adding additional 1N NaOH.

분산액Dispersion

얻은 분산액들의 다양한 전하 크기 및 성질을 표 1 및 2에 나타낸다.Various charge sizes and properties of the resulting dispersions are shown in Tables 1 and 2.

실시예 1a (대조 실시예)Example 1a (Control Example)

100 g 에어로실 50 (BET 비표면적 약 50 ㎡/g)을 약 1800 rpm 설정에서 용해계를 이용하여 385 g의 DI수에 일부씩 혼입하였다. pH가 3.5가 되었다. 이어서, 잔류 15 g DI수를 첨가하여 20% 분산액을 얻고, 이를 2000 rpm에서 15 분 동안 및 약 5000 rpm에서 울트라 투락스(Ultra Turrax)를 이용하여 15 분 동안 분산하였다.100 g Aerosil 50 (BET specific surface area of about 50 m 2 / g) was partially incorporated into 385 g of DI water using a dissolution system at a setting of about 1800 rpm. pH became 3.5. Residual 15 g DI water was then added to obtain a 20% dispersion, which was dispersed for 15 minutes at 2000 rpm and Ultra Turrax at about 5000 rpm for 15 minutes.

실시예 1b-gExample 1b-g

100 g 에어로실 50을 약 1800 rpm 설정에서 용해계를 이용하여 385 g DI수 및 1.25 g의 1 중량% 염화알루미늄 수용액(알루미늄 옥사이드에 대하여)에 혼입하였다. pH가 3.4가 되었고, 0.7 g 1N NaOH를 첨가하여 pH 3.5로 조절하였다. 이어서, 나머지 13.1 g의 물을 첨가하여 20 중량%의 분산액을 얻고, 2000 rpm에서 15 분 동안 및 약 5000 rpm에서 울트라 투락스를 이용하여 15 분 동안 분산하였다.100 g Aerosil 50 was incorporated into 385 g DI water and 1.25 g of 1 wt% aqueous aluminum chloride solution (relative to aluminum oxide) using a dissolution system at about 1800 rpm setting. The pH was 3.4 and adjusted to pH 3.5 by addition of 0.7 g 1N NaOH. The remaining 13.1 g of water was then added to obtain 20% by weight of the dispersion and dispersed for 15 minutes using Ultra Turax at 15 rpm at 2000 rpm and at about 5000 rpm.

실시예 1c-g를 1b와 동일한 방식으로 수행하였다.Example 1c-g was performed in the same manner as 1b.

실시예 2a (대조 실시예)Example 2a (Control Example)

100 g 에어로실 90을 약 1800 rpm 설정에서 용해계를 이용하여 370 g의 DI수에 일부씩 혼입하고, 이어서 2000 rpm에서 15 분 동안 분산하였다. 이어서 1N HCl 을 이용하여 pH 값을 3.5로 조절하고, 분산액을 약 5000 rpm에서 울트라 투락스로 15 분 동안 분산하였다. 이어서, 나머지 물을 첨가하여 20 중량% 분산액을 얻고, pH 값을 3.5로 재조정하였다.100 g Aerosil 90 was partially incorporated into 370 g of DI water using a dissolution system at a setting of about 1800 rpm and then dispersed at 2000 rpm for 15 minutes. The pH value was then adjusted to 3.5 with 1N HCl and the dispersion was dispersed for 15 minutes with Ultra Turax at about 5000 rpm. Then, the remaining water was added to obtain a 20 wt% dispersion and the pH value was readjusted to 3.5.

실시예 2bExample 2b

100 g 에어로실 90을 약 1800 rpm의 설정에서 용해계를 이용하여 370 g DI수로 교대로 일부씩 혼입하고, 이어서 약 2000 rpm의 설정에서 분산하였다. 이어서, 2.50 g의 염화알루미늄 1 중량% 용액 (알루미늄 옥사이드에 대하여)을 첨가하는 한편, 약 5000 rpm에서 울트라 투락스를 이용하여 분산하고, 이를 15 분 동안 분산하였다. 26.3 g DI수 및 1.24 g 1N NaOH를 첨가하여 3.5의 pH 값을 갖는 20 중량% 분산액을 얻었다.100 g Aerosil 90 was alternately incorporated into the 370 g DI water alternately using a dissolution system at a setting of about 1800 rpm and then dispersed at a setting of about 2000 rpm. Then, 2.50 g of a 1% by weight solution of aluminum chloride (relative to aluminum oxide) was added while dispersing with Ultra Turax at about 5000 rpm, which was dispersed for 15 minutes. 26.3 g DI water and 1.24 g 1N NaOH were added to obtain a 20 wt% dispersion with a pH value of 3.5.

실시예 3a (대조 실시예)Example 3a (Control Example)

250 g DI수 및 20 g의 1 중량% 염화알루미늄 수용액 (알루미늄 옥사이드에 대하여)을 공급하였다. 에어로실 90을 용해계를 사용하여 일부씩 첨가하였다. 상기 과정 도중에 pH 값은 3.5로 유지하였다. 약 40 g 에어로실 90 분말을 첨가한 후, 분산액은 매우 강하게 진해져서 추가 첨가가 불가능하게 되었다.250 g DI water and 20 g 1% by weight aqueous aluminum chloride solution (relative to aluminum oxide) were fed. Aerosil 90 was added in portions using a dissolution system. The pH value was maintained at 3.5 during the course. After adding about 40 g Aerosil 90 powder, the dispersion became very strong and no further addition was possible.

실시예 3b, 3cExample 3b, 3c

100 g 에어로실 90을 250 g DI수에 용해계를 사용하여 혼입하고, 10 g의 1 중량% 염화알루미늄 수용액 (알루미늄 옥사이드에 대하여) 및 1N NaOH를 교대로 일부씩 첨가하여 pH 값을 3.3 내지 4.2로 하였다. 추가 100 g 에어로실 90 및 추가 10 g의 1 중량% 염화알루미늄 용액 (알루미늄 옥사이드에 대하여) 및 충분한 1N NaOH를 교대로 일부씩 5000 rpm에서 울트라-투락스를 이용하여 첨가하여 첨가 완료시 3.5의 pH 값을 얻었다.100 g Aerosil 90 was incorporated into 250 g DI water using a dissolution system, and 10 g of 1 wt% aqueous aluminum chloride solution (for aluminum oxide) and 1 N NaOH were alternately added in portions to pH values between 3.3 and 4.2. It was set as. An additional 100 g aerosil 90 and an additional 10 g of 1 wt% aluminum chloride solution (relative to aluminum oxide) and sufficient 1N NaOH were alternately added in portions at 5000 rpm using ultra-turax at a pH of 3.5 upon completion of the addition. The value was obtained.

실시예 3c에서 pH 값을 4.0으로 조정하였다.In Example 3c the pH value was adjusted to 4.0.

실시예 4 (대조 실시예)Example 4 (Control Example)

50 g 에어로실 90을 약 1800 rpm의 설정에서 용해계를 이용하여 350 g DI수에 일부씩 혼입하고, 이어서 15 분 동안 2000 rpm에서 분산하였다. 이어서, 100 g의 염화알루미늄 1 중량% 용액 (알루미늄 옥사이드에 대하여)를 첨가하는 한편 약 5000 rpm에서 울트라 투락스에서 분산하고, 15 분 동안 분산하였으며, 2의 pH 값을 30% 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH 3.5로 증가시켰다.50 g Aerosil 90 was incorporated partly into 350 g DI water using a dissolution system at a setting of about 1800 rpm and then dispersed at 2000 rpm for 15 minutes. Then, 100 g of aluminum chloride 1 wt% solution (relative to aluminum oxide) was added while dispersing in Ultra Turax at about 5000 rpm and dispersed for 15 minutes, with a pH value of 2 using 30% sodium hydroxide solution. To pH 3.5.

실시예 5Example 5

실시예 5a를 2a와 동일한 방식으로 수행하였다. 실시예 5b-d를 2b와 동일한 방식으로 수행하였다. 실시예 5e-g에 대하여, 약 100 ㎖의 실시예 5d의 분산액을 30% 수산화나트륨 용액을 적가하여 표 2에 나타낸 pH 값으로 하고, 마그네틱 교반기를 이용하여 약 5 분 동안 균질화하였으며, 각각의 제타 포텐셜을 측정하였다.Example 5a was carried out in the same manner as 2a. Example 5b-d was carried out in the same manner as 2b. For Example 5e-g, about 100 ml of the dispersion of Example 5d was added dropwise with 30% sodium hydroxide solution to the pH values shown in Table 2 and homogenized for about 5 minutes using a magnetic stirrer, each zeta The potential was measured.

실시예 6Example 6

실시예 6a를 2a와 동일한 방식으로 수행하였다. 실시예 6b-d를 2b와 동일한 방식으로 수행하였다.Example 6a was carried out in the same manner as 2a. Example 6b-d was carried out in the same manner as 2b.

도 1은 mg Al2O3/㎡ SiO2-표면의 함수로서 실시예 1a-g의 제타 포텐셜 (mV; ◆) 및 점도 (mPas; ○)을 나타낸다.1 shows the zeta potential (mV; ◆) and viscosity (mPas; ○) of Examples 1a-g as a function of mg Al 2 O 3 / m 2 SiO 2 -surface.

실시예 7 - 분말 제조Example 7-Powder Preparation

500 g 실리콘 디옥사이드 분말 (에어로실 200, 데구사(Degussa))를 20 ℓ 로디게(Lodige) 혼합기에 첨가하였다. 약 100 ㎖/h의 분무 배출량으로 20 g의 5 중량% (Al2O3에 대하여) 염화알루미늄 용액을 10-15 분 내에 250 rpm의 속력으로 도포하였다. 분말은 0.01 mg Al2O3/㎡ 실리콘 디옥사이드 표면, 202 ㎡/g의 BET 비표면적 및 약 60 g/ℓ의 굳힘 밀도를 가졌다. 물 함량은 약 4%이고, 필요한 경우 와이퍼를 가열하거나 또는 건조 캐비넷, 회전 튜브 또는 유동화 베드 중에서 후속 건조하는 것에 의해 감소시킬 수 있었다. 수성 분산액 (20 중량%)는 2.6의 pH를 가졌다.500 g silicon dioxide powder (Aerosil 200, Degussa) was added to a 20 L Lodige mixer. 20 g of 5% by weight aluminum chloride solution (relative to Al 2 O 3 ) at a spray displacement of about 100 ml / h was applied at a speed of 250 rpm in 10-15 minutes. The powder had a 0.01 mg Al 2 O 3 / m 2 silicon dioxide surface, a BET specific surface area of 202 m 2 / g and a firming density of about 60 g / l. The water content is about 4% and can be reduced by heating the wiper if necessary or subsequent drying in a drying cabinet, rotating tube or fluidized bed. The aqueous dispersion (20 wt%) had a pH of 2.6.

<표 1>TABLE 1

수성 에어로실 분산액(1) Aqueous Aerosil Dispersion (1)

Figure 112005008526954-pct00001
Figure 112005008526954-pct00001

1) 모든 실험에서 각각 100 g SiO2였으나, 단 3: 200 g 및 4: 50 g임; 실시예 1: 에어로실 50, 실시예 2, 3, 4: 에어로실 90, 실시예 5: 에어로실 200, 실시예 6: 에어로실 300, 모두 데구사 아게로부터 입수함;1) 100 g SiO 2 in each experiment, except 3: 200 g and 4: 50 g; Example 1 Aerosil 50, Examples 2, 3, 4: Aerosil 90, Example 5: Aerosil 200, Example 6: Aerosil 300, all obtained from Degussa AG;

2) AlCl3로 사용한 Al2O3; 2) Al 2 O 3 was used as AlCl 3;

3) 1N NaOH 대신 1N HCl;3) 1N HCl instead of 1N NaOH;

4) 30% 수산화나트륨 용액;4) 30% sodium hydroxide solution;

5) 추가로 몇 적의 30% 수산화 나트륨 용액을 첨가하여 표 2의 상응하는 pH 값을 얻음.5) Add a few drops of 30% sodium hydroxide solution to obtain the corresponding pH values in Table 2.

<표 2>TABLE 2

분산액의 분석 데이타(1) Analytical Data of Dispersion (1)

Figure 112005008526954-pct00002
Figure 112005008526954-pct00002

1) 1주 후 측정;1) measured after 1 week;

2) 1.28 s-1의 전단 속도;2) shear rate of 1.28 s −1 ;

3) 40% 분산액을 제조할 수 없었음;3) 40% dispersion could not be prepared;

4) n.d. = 측정않음(not determined);4) n.d. = Not determined;

5) 겔화된 분산액.5) gelled dispersion.

Claims (18)

- 분산액이 3 내지 5의 pH 범위에서 안정하고,The dispersion is stable in the pH range of 3 to 5, - 분산액이 양이온으로 Be, Zn, Al, Pb, Fe 또는 Ti를 갖는 양쪽성 화합물 및 이들 화합물의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 양이온-제공 화합물을 추가로 함유하고,The dispersion further contains at least one cation-providing compound selected from the group consisting of amphoteric compounds having Be, Zn, Al, Pb, Fe or Ti as cations and mixtures of these compounds, - 실리콘 디옥사이드의 표면에 대한 양이온-제공 화합물의 양은 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 양이온-제공 화합물 0.001 내지 0.1 mg이고, 여기서 상기 양이온-제공 화합물은 옥사이드로서 계산된 것이고,The amount of cation-providing compound on the surface of silicon dioxide is from 0.001 to 0.1 mg of cation-providing compound per m 2 of silicon dioxide surface, wherein the cation-providing compound is calculated as oxide, - 분산액의 제타 포텐셜(zeta potential)은 0 이하의 값을 가지며,The zeta potential of the dispersion has a value of zero or less, - 실리콘 디옥사이드 분말은 발열성으로 제조된 실리콘 디옥사이드 분말인,Silicon dioxide powder is a pyrogenically produced silicon dioxide powder, 10 내지 60 중량%의 실리콘 디옥사이드 함량을 갖는 실리콘 디옥사이드 분말을 함유하는 수성 분산액.An aqueous dispersion containing silicon dioxide powder having a silicon dioxide content of 10 to 60% by weight. 삭제delete 제1항에 있어서, 양쪽성 화합물이 알루미늄 화합물인 수성 분산액.The aqueous dispersion of claim 1 wherein the amphoteric compound is an aluminum compound. 삭제delete 제1항에 있어서, BET 비표면적이 5 내지 600 ㎡/g인 수성 분산액.The aqueous dispersion of claim 1 wherein the BET specific surface area is between 5 and 600 m 2 / g. 삭제delete 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 염산, 황산, 질산 및 C1-C4 카르복실산으로 이루어진 군으로부터 선택된 산, 또는 알칼리 히드록시드, 암모니아, 암모늄염 및 아민으로 이루어진 군으로부터 선택된 염기를 사용하여 pH 값을 조절한 수성 분산액.6. The acid according to claim 1, wherein the acid is selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid and C 1 -C 4 carboxylic acid, or an alkali hydroxide, ammonia, ammonium salt and amine. An aqueous dispersion in which the pH value is adjusted using a base selected from the group. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1.28 s-1의 전단 에너지에서의 점도가 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 동일 조성의 분산액의 점도보다 적어도 10% 낮은 수성 분산액.6. The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the viscosity at a shear energy of 1.28 s −1 is at least 10% lower than the viscosity of a dispersion of the same composition that does not contain a cation-providing compound. . 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 1 ㎛ 보다 큰 크기를 갖는 응괴물(agglomerate)의 수가 양이온-제공 화합물을 함유하지 않는 동일 조성의 분산액의 것보다 적어도 50% 적은 수성 분산액.6. The method of claim 1, wherein the number of agglomerates having a size greater than 1 μm is at least 50% greater than that of a dispersion of the same composition that does not contain a cation-providing compound. Less aqueous dispersion. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 실리콘 디옥사이드 분말의 평균 이차 입자 크기가 200 nm 미만인 수성 분산액.6. The aqueous dispersion according to claim 1, wherein the average secondary particle size of the silicon dioxide powder is less than 200 nm. 7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 보존제를 함유하는 수성 분산액.The aqueous dispersion according to any one of claims 1, 3 and 5, which contains a preservative. 실리콘 디옥사이드 분말, 및 1 이상의 양이온-제공 화합물을 옥사이드로 계산하여 실리콘 디옥사이드 표면 ㎡ 당 양이온-제공 화합물 0.001 내지 0.1 mg의 양으로 접촉시키는 한편 수성 매질 중에서 이동시키는, 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 수성 분산액의 제조 방법.Claims 1, 3 and 3, wherein the silicon dioxide powder, and at least one cation-providing compound, are calculated as oxides and contacted in an aqueous medium while contacting in an amount of 0.001 to 0.1 mg of the cation-providing compound per m 2 of silicon dioxide surface. A process for the preparation of an aqueous dispersion according to claim 5. 제12항에 있어서, 양이온-제공 화합물을 수용액으로 실리콘 디옥사이드의 수성 분산액에 첨가하는 수성 분산액의 제조 방법.13. The process of claim 12, wherein the cation-providing compound is added to the aqueous dispersion of silicon dioxide as an aqueous solution. 제12항에 있어서, 실리콘 디옥사이드 분말을 양이온-제공 화합물의 수용액에 한번에 또는 일부씩 첨가하는 수성 분산액의 제조 방법.The process of claim 12, wherein the silicon dioxide powder is added to the aqueous solution of the cation-providing compound one at a time or in portions. 제12항에 있어서, 실리콘 디옥사이드 분말 및 양이온-제공 화합물을 액체 분산액 상에 동시에, 일부씩 또는 연속적으로 첨가하는 수성 분산액의 제조 방법.13. The process of claim 12, wherein the silicon dioxide powder and the cation-providing compound are added simultaneously, in part or sequentially on the liquid dispersion. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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