KR20130041116A - 특정 표면 특성을 갖는 이산화규소 분말 및 상기 분말을 함유하는 토너 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 평균 직경이 40 nm 이상이고 BET 표면적 대 STSA 표면적의 비가 3.5 이상인 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 이산화규소 분말에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 이산화규소 분말을 함유하는 토너 조성물에 관한 것이다.

Description

특정 표면 특성을 갖는 이산화규소 분말 및 상기 분말을 함유하는 토너 조성물 {SILICON DIOXIDE POWDER HAVING SPECIAL SURFACE PROPERTIES AND TONER COMPOSITION CONTAINING SAID POWDER}
본 발명은 특정 표면 특성을 갖는 실리카 분말 및 그의 제조에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 토너 조성물에 관한 것이다.
DE-A 제10145162호에는 바람직하게는 최소 표면 조도의 25 내지 500 m2/g의 비표면적를 갖는, 평균 입자 크기가 100 nm 미만인 응집된 1차 입자 형태의 친수성 흄드 실리카가 개시되어 있다. DE-A 제102004063762호에는 바람직하게는 1 내지 1000 m2/g의 비표면적을 갖는, 평균 입자 크기가 0.5 내지 1000 nm인 응집된 1차 입자 형태의 친수성 흄드 실리카가 개시되어 있다. DE-A 제102005007753호에는 바람직하게는 10 m2/g 초과, 바람직하게는 75 내지 350 m2/g의 비표면적을 갖는, 평균 입자 크기가 0.5 내지 1000 nm인 응집된 1차 입자 형태의 친수성 흄드 실리카가 개시되어 있다. 인용된 상기 특허 출원에서, 흄드 실리카는 바람직하게는 질량의 프랙탈 차원 (fractal dimension)이 2.8 이하이다.
DE-A 제19756840호에는 30 내지 150 m2/g의 BET 표면적 및 2.605 미만의 프랙탈 BET 차원을 갖는 흄드 실리카가 개시되어 있다. 이에 따라 수득한 실리카를, 예를 들어 연마용으로 사용할 수 있다. 상기 실리카는 불꽃 가수분해 공정에서 수소 비율 감마 (γ)를 1 미만으로, 그리고 동시에 마찬가지로 산소 비율 람다 (λ)를 1 미만으로 유지함으로써 얻어진다. 여기서, γ는 공급되는 수소 + 원료로부터의 수소 대 화학양론적으로 요구되는 수소의 비율이다. λ는 공급되는 산소 대 화학양론적으로 요구되는 산소의 비율이다.
EP-A 제1997776호에는 응집된 1차 입자의 형태로 존재하고 10 내지 500 m2/g의 STSA 표면적, STSA 표면적을 기초로 한 4 내지 8 mPas·g/m2의 농후화 작용 및 0.03 내지 0.07 cm3/g의 마이크로기공 부피를 갖는, 낮은 농후화 작용의 흄드 실리카 분말이 개시되어 있다. 1차 입자 직경은 바람직하게는 40 nm 미만이다.
입자의 크기 및 입자의 내부 및 외부 구조로 인해, 표면상에 기계적 응력, 예를 들어 전단력이 가해지는 경우 상기 표면상에서 양호한 접착 특성을 나타낼 수 있는 입자를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 이들 입자의 제조 방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명은 평균 직경이 40 nm 이상, 바람직하게는 40 내지 70 nm, 더욱 바람직하게는 50 초과 내지 60 nm이고, BET 표면적 대 STSA 표면적의 비가 3.5 이상, 바람직하게는 3.5 내지 7, 더욱 바람직하게는 3.8 내지 6인, 응집된 1차 입자의 형태인 실리카 분말을 제공한다.
본 발명의 맥락에서, 1차 입자는 먼저 반응에서 형성된 후, 반응에서 합체하여 응집물 (aggregate)을 형성할 수 있는 입자를 의미하는 것으로 해석된다.
본 발명의 맥락에서, 응집물은 서로 합체된, 유사한 구조 및 크기의 1차 입자를 의미하는 것으로 해석되고, 이들의 표면적은 단리된 개개의 1차 입자의 합보다 작다. 몇몇 응집물 또는 개개의 1차 입자는 추가로 결합하여 응집체 (agglomerate)를 형성할 수 있다. 응집물 또는 1차 입자는 서로 점 접촉한다. 결합의 정도에 따라, 에너지를 도입하여 응집체를 다시 분리할 수 있다.
본 발명의 실리카 분말의 BET 표면적은 바람직하게는 100 내지 400 m2/g, 더욱 바람직하게는 200 내지 300 m2/g이다. BET 표면적은 DIN ISO 9277에 따라 측정된다.
77K에서 N2 흡착 등온선을 측정하여 BET 표면적, STSA 표면적 및 마이크로기공 부피를 결정한다. 측정 전에, 감압 하에서 1 시간 동안 200℃에서 실리카 분말을 탈기시킨다.
STSA 표면적은 실리카 분말의 기저 입자의 외부 표면적을 특징화한다. 즉, 마이크로기공에 의한 표면적은 고려하지 않는다. ISO 18852에 따라 하기 비 층 두께 방정식 (specific layer thickness equation)을 사용하여 STSA 표면적을 결정한다:
t = (26.6818/(0.0124806-log(p/p0)))0.4
상기 식 중, p = 가스 압력이고, p0 = 측정 온도에서 흡착제의 포화 증기압이며, 단위는 모두 Pa이다.
동일한 층 두께 방정식을 사용하여 t 방법 (DIN 66135-2)에 의해 마이크로기공 부피를 결정한다.
평균 1차 입자 직경은 바람직하게는 TEM (TEM = 투과 전자 현미경) 영상을 평가하여 결정된다.
특정 일 실시양태에서, 본 발명의 실리카 분말은 STSA 표면적을 기초로 한 농후화 작용이 8 mPas·g/m2 초과, 더욱 바람직하게는 8 내지 12 mPas·g/m2, 가장 바람직하게는 9 내지 11 mPas·g/m2이다.
농후화 작용 (단위: mPas)을 22℃의 온도에서 1300±100 mPas의 점도를 갖는 불포화 폴리에스테르 수지 중 실리카 분말의 분산액에서 결정하고, 2.7 s-1의 전단 속도 및 25℃의 온도에서 회전 점도계로 측정한다. 적합한 불포화 폴리에스테르 수지는 오르쏘- 또는 메타-프탈산 및 말레산 또는 푸마르산, 또는 이들의 무수물, 및 저분자량 디올, 예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,2- 또는 1,3-프로판디올, 1,2-, 또는 1,3- 또는 1,4-부탄디올 또는 네오펜틸 글리콜 ((CH3)2C(CH2OH)2), 또는 폴리올, 예를 들어 바람직하게는 용매로서의 올레핀계 반응성 희석제, 예를 들어 모노스티렌에 30 내지 80 중량%, 바람직하게는 60 내지 70 중량%의 양으로 용해된 펜타에리트리톨로부터 형성되는 공축합물을 포함한다. 폴리에스테르 수지의 점도는 22℃의 온도에서 1300±100 mPas이다. 실리카 분말 7.5 g을 22℃의 온도에서 폴리에스테르 수지 142.5 g에 첨가하고, 용해기를 3000 분- 1으로 사용하여 분산시킨다. 상기 분산액 60 g을 추가 불포화 폴리에스테르 수지 90 g과 혼합하고, 분산 작업을 반복한다. 적합한 불포화 폴리에스테르 수지의 예로는 루도팔 (Ludopal)? P6 (바스프 (BASF))이 있다.
추가의 특정 일 실시양태에서, 본 발명의 실리카 분말의 마이크로기공 부피는 바람직하게는 0.07 cm3/g 이상, 더욱 바람직하게는 0.07 내지 0.09 cm3/g, 가장 바람직하게는 0.072 내지 0.080 cm3/g이다.
본 발명의 실리카 분말의 프랙탈 차원 dm은 바람직하게는 2.80 이상, 더욱 바람직하게는 2.80 내지 2.90, 가장 바람직하게는 2.83 내지 2.87일 수 있다. dm은 문헌 [Pfeifer, Obert and Cole (Proc. R. Soc. London, A 423, 169 (1989))]에 명시된 방법에 의한 다층 흡착에 대한 프랙탈 BET 이론에 의해 p/p0 = 0.5 내지 0.8의 압력 범위에서의 N2 흡착에 의해 결정된다.
프랙탈 이론에 의해 표면 조도를 정량화할 수 있다. 프랙탈은 상이한 길이 범위에서 유사한 구조이다. 프랙탈의 많은 특성을 지수 법칙 (power law)에 의해 설명할 수 있다. 예를 들어, 반지름 r에 따라 질량 m이 증가하는 것을 시험하는 경우, 압축 구의 제한적인 경우에 대해 질량 프랙탈 차원 dm = 3이 얻어진다. 공동 및 기공을 갖는 구조의 경우, 질량 프랙탈 차원 dm은 3 미만이다. 또한, 표면은 프랙탈 특성을 가질 수 있다. 이 경우, 표면적의 크기는 반지름에 따라 변한다. 완전하게 매끄러운 표면의 경우, dm은 5이다. 흄드 실리카의 경우, 질량 프랙탈 차원은 일반적으로 1.5 내지 2.0 범위이고, 표면-기초 차원은 대략 2.0이다.
STSA 표면적 (단위 m2/g)을 기초로 한 본 발명의 실리카 분말의 DBP 흡수 (단위 g(SiO2)/100 g(DBP))는 바람직하게는 3.5 g/100 g m2g-1 이상, 더욱 바람직하게는 3.5 내지 5 g/100 g m2g-1일 수 있다. 레오코드 (RHEOCORD) 90 시스템 (하케 (Haake, 독일 칼스루에 소재))으로 디부틸 프탈레이트 흡수를 측정한다. 이를 위해서, 실리카 분말 8 g (0.001 g까지 정밀하게 측정)을 덮개로 막힌 혼련 챔버로 도입하고, 미리 설정된 0.0667 ml/s의 계량투입 속도로 덮개에 있는 구멍을 통해 디부틸 프탈레이트를 계량투입한다. 분당 125 회전의 모터 속도로 혼련기를 작동시킨다. 최대 토크에 도달하면, 혼련기 및 DBP 계량투입은 자동으로 중단된다. DBP의 소비량 및 칭량되는 입자의 양은 DBP 흡수 (g/100 g) = (DBP의 소비량 (g)/입자의 출발 중량 (g))×100에 따라 DBP 흡수를 계산하는데 사용된다.
또한, 본 발명은
a) 각각의 경우 1종 이상의 가수분해성 및/또는 산화성 규소 화합물, 산소-함유 가스 및 산소-함유 가스와 반응하여 물을 형성하는 1차 연소 가스를 포함하는 혼합물을 불꽃관에서 버너로부터 불타는 불꽃으로 공급하고,
b) 이와는 별도로, 1종 이상의 2차 연소 가스를 버너를 둘러싼 관으로부터 불꽃관으로 도입하며,
c) 나중에, 1종 이상의 3차 연소 가스를 불꽃관 내 상기 반응 혼합물로 공급하고,
d) 이후, 반응 혼합물로부터 고체를 제거하고, 여기서
γ1 < 1, γ2 < 1 및 γ3 < 1,
γ1 /2 = γ1 + γ2 < 1,
γ총합 = γ1 + γ2 + γ3 > 1, 및
λ1 > 1이고,
γ1 = 1차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스,
γ2 = 2차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스,
γ3 = 3차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스 및
λ1 = 산소-함유 가스 중 산소/화학양론적으로 요구되는 산소
인, 본 발명의 실리카 분말의 제조 방법을 제공한다.
"나중에"는 실리카 입자의 구조 및 특성에 여전히 영향을 미칠 수 있는 시점에 3차 연소 가스가 첨가되는 것을 의미하는 것으로 이해하여야 한다. 3차 연소 가스는 2차 연소 가스를 반응 혼합물에 첨가하고, 바람직하게는 0.1 내지 30 ms, 더욱 바람직하게는 1 내지 10 ms, 가장 바람직하게는 2 내지 6 ms 이후에 첨가된다.
화성 공정 (pyrogenic process), 특히 불꽃 가수분해 공정은 공급되는 연소 가스가 적어도 공급 원료를 가수분해시키는데 충분한 서로간의 화학양론적 비율로 출발 재료가 존재하는 방식으로 전형적으로 실시된다. 이러한 목적으로 요구되는 연소 가스의 양은 연소 가스의 화학양론적 양으로서 지칭된다.
본 발명에 따른 방법에서, 공급되는 1차 연소 가스의 양 (몰) 대 화학양론적으로 요구되는 정의된 연소 가스의 양 (몰)의 비율은 γ1로서 지칭된다. 본 발명에 따른 방법에서 γ1은 1 미만이다.
γ1 = (1차 연소 가스/화학양론적 연소 가스) < 1.
또한, 1종 이상의 2차 연소 가스가 본 발명에 따른 방법에서 사용된다. 2차 연소 가스는 1차 연소 가스와는 별도로 버너를 둘러싼 관으로부터 불꽃관으로 도입된다. 공급되는 2차 연소 가스의 양 (몰) 대 화학양론적으로 요구되는 연소 가스의 양 (몰)의 비는 γ2로 지칭된다. 본 발명에 따른 방법에서 γ2는 1 미만이다.
γ2 = (1차 연소 가스/화학양론적 연소 가스) < 1.
또한, 3차 연소 가스가 본 발명에 따른 방법에서 사용된다. 3차 연소 가스는 1차 연소 가스 및 2차 연소 가스보다 나중에 불꽃으로 도입된다. 공급되는 3차 연소 가스의 양 (몰) 대 화학양론적으로 요구되는 연소 가스의 양 (몰)의 비는 γ3으로 지칭된다. 본 발명에 따른 방법에서 γ3은 1 미만이다.
γ3 = (1차 연소 가스/화학양론적 연소 가스) < 1.
또한, 본 발명에 따른 방법에서, γ1 /2 = γ1 + γ2 < 1이고, γ총합 = γ1 + γ2 + γ3 > 1이다.
방법의 바람직한 일 실시양태에서, γ1 > γ2이다.
방법의 바람직한 추가의 일 실시양태에서, γ1 < γ3이고/거나 γ2 < γ3이다.
방법의 바람직한 추가의 일 실시양태에서, 0.2 ≤ γ1 ≤ 0.6이고, 0.4 ≤ γ3 ≤ 0.8이다.
예를 들어, 고리 노즐에 의해 2차 연소 가스 및/또는 3차 연소 가스를 공급할 수 있다.
화성 공정, 특히 불꽃 가수분해에 의해 초래되는 공정은 전형적으로, 예를 들어 공기로부터의 산소의 사용량이 적어도 규소 출발 화합물을 실리카로 전환시키고 연소 가스를 전환시키는데 충분하도록 실시된다. 상기 산소의 양은 화학양론적 산소의 양으로 지칭된다.
산소-함유 가스 형태로 공급되는 산소의 양 (몰) 대 화학양론적으로 요구되는 정의된 산소의 양 (몰)의 비율은 λ1로서 지칭된다. 본 발명에 따른 방법에서 λ1은 1 초과이다. λ1 = 1차 산소/화학양론적 산소 > 1. 바람직한 일 실시양태에서, 1 < λ1 ≤ 10이고, 더욱 바람직하게는 3 ≤ λ1 ≤ 7이다.
본 발명에 따른 방법에서, 1종 이상의 가수분해성 규소 화합물이 사용된다. 가수분해성 규소 화합물은 물과의 반응에 의해 실리카로 전환되는 규소 화합물을 의미하는 것으로 해석된다. 규소 화합물을 증기 형태로 또는 반응이 일어나지 않는 용매 중의 용액으로서 도입할 수 있다. 규소 화합물은 바람직하게는 증기 형태로 도입된다.
가수분해성 규소 화합물은 바람직하게는 규소 할라이드, 규소 유기할라이드 및/또는 규소 알콕시드이다. SiCl4, MeSiCl3, Me2SiCl2, Me3SiCl, Me4Si, HSiCl3, Me2HSiCl, MeEtSiCl2, Cl3SiSiMeCl2, Cl3SiSiMe2Cl, Cl3SiSiCl3, MeCl2SiSiMeCl2, Me2ClSiSiMeCl2, Me2ClSiSiClMe2, Me3SiSiClMe2, Me3SiSiMe3, MeEtSiCl2, 테트라에톡시실란, 테트라메톡시실란, D4-폴리실록산 및/또는 D5-폴리실록산을 사용하는 것이 특히 바람직할 수 있다. SiCl4를 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다.
사용되는 연소 가스는 바람직하게는 수소, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 천연 가스 및/또는 일산화탄소일 수 있다. 수소가 특히 바람직하다.
사용되는 산소-함유 가스는 바람직하게는 공기 (1차 공기, 2차 공기)이다. 그러나, 산소, 보통 최대 35 부피%의 산소 함량까지 공기의 산소 함량을 증가시킬 수도 있다.
가스 물질의 제거 후, 실리카 분말을 증기로 처리할 수 있다. 이러한 처리는 주로 표면으로부터 클로라이드-함유 기를 제거하는 작용을 한다. 동시에, 이러한 처리는 응집체의 수를 감소시킨다. 병류 (cocurrent) 또는 향류 (countercurrent)의 증기 (임의로는 공기와 함께)로 분말을 처리하여 상기 공정을 연속식으로 실시할 수 있다. 증기 처리를 하는 온도는 250 내지 750℃이고, 450 내지 550℃의 값이 바람직하다.
또한, 본 발명은 임의로는 유기 용매에 용해되고 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기를 갖거나 또는 상기 기가 반응 중 형성되는 1종 이상의 표면-개질제를 본 발명의 실리카 분말에 분무하고, 이후 혼합물을 120 내지 400℃의 온도에서 0.5 내지 8 시간에 걸쳐, 임의로는 보호 가스 하에 열처리하는, 그의 표면 또는 일부 표면이 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 화학 결합된 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기에 의해 덮인, 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 표면-개질된 실리카 분말의 제조 방법을 제공한다.
표면-개질제는 바람직하게는 헥사메틸디실라잔, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란 및/또는 실리콘 오일로 구성된 군으로부터 선택된다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능하고, 그의 표면 또는 일부 표면이 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 화학 결합된 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기에 의해 덮인, 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 표면-개질된 실리카 분말을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 실리카 분말, 바람직하게는 토너 조성물을 기준으로 0.1 내지 10 중량% 비율의 실리카 분말을 포함하는 토너 조성물을 제공한다.
<실시예>
실시예 1 (비교 실시예 ): 사염화규소 108 kg/h, 수소 (1차 연소 가스) 14 m3 (STP)/h 및 공기 140 m3 (STP)/h를 버너에서 혼합하고, 혼합물을 반응 챔버 내에서 점화하고 연소시켰다. 추가로 수소 (2차 연소 가스) 21 m3 (STP)/h 및 2차 공기 40 m3 (STP)/h를 반응 챔버로 주입하였다.
형성된 분말을 하류 필터로 분리 제거하고, 이어서 공기 및 증기로 520℃에서 향류 처리하였다.
실시예 2 (비교 실시예 )는 표 1에 명시된 양의 공급 원료를 사용한 것 외에는 실시예 1과 유사하게 실시하였다.
표 2에 명시된 특성의 실리카 분말을 수득하였다.
실시예 3 (본 발명): 사염화규소 100 kg/h, 수소 (1차 연소 가스) 10 m3 (STP)/h 및 공기 155 m3 (STP)/h를 버너에서 혼합하고, 혼합물을 반응 챔버 내에서 점화하고 연소시켰다. 추가로 수소 (2차 연소 가스) 5 m3 (STP)/h 및 2차 공기 50 m3 (STP)/h를 반응 챔버로 주입하였다. 추가로 수소 (3차 연소 가스) 17 m3 (STP)/h를 하류 고리 노즐을 통해 반응 챔버로 주입하였다. 형성된 분말을 하류 필터로 분리 제거한 후, 공기 및 수증기로 520℃에서 향류 처리하였다.
실시예 4 및 5 (본 발명)는 표 1에 명시된 공급 원료의 양을 제외하고는 실시예 3과 유사하게 실시하였다.
표 2에 명시된 특성의 실리카 분말을 수득하였다.
실시예 6 (비교 실시예 ): 실시예 1로부터의 실리카 분말 100 중량부를 먼저 혼합기 내에 충전하고, 먼저 물, 그리고 이후에 헥사메틸실라잔 (HMDS) 25 중량부를 분무하였다. 이후, 반응 혼합물을 150℃에서 2 시간 동안 처리하였다. 소수성 수준은 99%이었다.
실시예 7 (본 발명): 실시예 3으로부터의 이산화규소 분말 및 HMDS 15 중량부를 사용한 것 외에는 실시예 6과 같이 실시하였다.
실시예 8 (본 발명): 실시예 4로부터의 이산화규소 분말 및 HMDS 20 중량부를 사용한 것 외에는 실시예 6과 같이 실시하였다. 소수성 수준은 99%이었다.
실시예 9 (본 발명): 실시예 5로부터의 이산화규소 분말 및 HMDS 20 중량부를 사용한 것 외에는 실시예 6과 같이 실시하였다. 소수성 수준은 99%이었다.
실시예 10 (비교 실시예 ): 중합에 의해 생산한, 음으로 하전된 조질의 토너 분말의 토너 조성물 (시노나르 (Sinonar)) 97 중량부, 실시예 6으로부터의 HMDS로 표면-개질된 이산화규소 분말 2.5 중량부 및 에어로실 (AEROSIL)? RX200 0.5 중량부를 헨셸 (Henschel) 혼합기에서 1 분 동안 5000 rpm으로 함께 혼합하였다.
실시예 11 내지 13 (본 발명): 실시예 6으로부터의 소수성화 이산화규소 분말 대신에 실시예 7 내지 9로부터의 소수성화 이산화규소 분말을 사용한 것 외에는 실시예 8과 유사하게 실시하였다.
실시예 10 내지 13의 토너 조성물 2 g을 각각 철 분말 48 g과 각각 75 ml의 유리 용기에서 혼합하고 혼합된 분말을 20℃ 및 60%의 습도에서 24 시간 동안 보관함으로써 실시예 10 내지 13의 마찰 전하 (triboelectric charge)를 측정하였다. 이후, 혼합된 분말을 혼합기에서 1, 3, 10, 30 및 90 분에 걸쳐 처리하고, TB-200 측정 기기 (도시바 케미칼 코포레이션 (Toshiba Chemical Corp.) 제조)로 마찰 전하를 측정하였다. 표 3에 측정값을 나타냈다. 실시예 11 내지 13으로부터의 본 발명의 이산화규소 분말로 제조한 토너 조성물은 시간 경과에 따라 전하가 단지 약간만 변화하는 반면 비교 실시예에서는 명확한 감소가 관찰되는 것이 밝혀졌다.
SEM (주사 전자 현미경) 영상은 본 발명의 이산화규소 분말의 응집된 1차 입자가, 심지어 표면에 기계적 응력이 가해지는 경우에도, 특히 표면에 잘 부착되어 있음을 보여준다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003

Claims (17)

  1. 평균 직경이 40 nm 이상이고 BET 표면적 대 STSA 표면적의 비가 3.5 이상인 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  2. 제1항에 있어서, BET 표면적이 100 내지 400 m2/g인 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, STSA 표면적을 기초로 한 농후화 작용이 8 mPas·g/m2 초과인 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 0.07 cm3/g 이상의 마이크로기공 부피를 갖는 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 프랙탈 차원 (fractal dimension) dm이 2.80 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, STSA 표면적을 기초로 한 DBP 흡수가 3.5 g/100 g m2g-1 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 분말.
  7. a) 각각의 경우 1종 이상의 가수분해성 및/또는 산화성 규소 화합물, 산소-함유 가스 및 산소-함유 가스와 반응하여 물을 형성하는 1차 연소 가스를 포함하는 혼합물을 불꽃관에서 버너로부터 불타는 불꽃으로 공급하고,
    b) 이와는 별도로, 1종 이상의 2차 연소 가스를 버너를 둘러싼 관으로부터 불꽃관으로 도입하며,
    c) 나중에, 1종 이상의 3차 연소 가스를 불꽃관 내 상기 반응 혼합물로 공급하고,
    d) 이후, 반응 혼합물로부터 고체를 제거하며,
    여기서
    감마 (γ)1 < 1, γ2 < 1 및 γ3 < 1,
    γ1 /2 = γ1 + γ2 < 1,
    γ총합 = γ1 + γ2 + γ3 > 1, 및
    람다 (λ)1 > 1이고,
    γ1 = 1차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스,
    γ2 = 2차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스,
    γ3 = 3차 연소 가스/화학양론적으로 요구되는 연소 가스 및
    λ1 = 산소-함유 가스 중 산소/화학양론적으로 요구되는 산소임을 특징으로 하는, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 실리카 분말의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, γ1 > γ2인 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, γ1 < γ3이고/거나 γ2 < γ3인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 0.2 ≤ γ1 ≤ 0.6이고 0.4 ≤ γ3 ≤ 0.8인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 연소 가스 및/또는 3차 연소 가스를 고리 노즐에 의해 공급하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 1 < λ1 ≤ 10인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 산소-함유 가스를 불꽃관으로 추가로 도입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 임의로는 유기 용매에 용해되고 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기를 갖거나 또는 상기 기가 반응 중 형성되는 1종 이상의 표면-개질제를 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 실리카 분말에 분무하고, 이후 혼합물을 120 내지 400℃의 온도에서 0.5 내지 8 시간에 걸쳐, 임의로는 보호 가스 하에 열처리하는,
    그의 표면 또는 일부 표면이 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 화학 결합된 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기에 의해 덮인, 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 표면-개질된 실리카 분말의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 표면-개질제가 헥사메틸디실라잔, 디메틸디메톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 부틸트리메톡시실란, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란 및/또는 실리콘 오일로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항의 방법에 의해 수득가능하고, 그의 표면 또는 일부 표면이 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는 화학 결합된 선형 및/또는 분지형 알킬실릴 기에 의해 덮인, 응집된 1차 입자의 형태로 존재하는 표면-개질된 실리카 분말.
  17. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 실리카 분말 및/또는 제16항에 따른 표면-개질된 실리카 분말을 포함하는 토너 조성물.



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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012027142A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Nippon Aerosil Co Ltd 電子写真用トナー用外添剤及び電子写真用トナー
US8763700B2 (en) 2011-09-02 2014-07-01 Robert Ray McDaniel Dual function proppants
US10100247B2 (en) 2013-05-17 2018-10-16 Preferred Technology, Llc Proppant with enhanced interparticle bonding
US9862881B2 (en) 2015-05-13 2018-01-09 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
JP2018045112A (ja) * 2016-09-15 2018-03-22 コニカミノルタ株式会社 静電荷像現像用トナー
US11208591B2 (en) 2016-11-16 2021-12-28 Preferred Technology, Llc Hydrophobic coating of particulates for enhanced well productivity
US10696896B2 (en) 2016-11-28 2020-06-30 Prefferred Technology, Llc Durable coatings and uses thereof
CN110395737B (zh) * 2019-08-21 2021-06-25 华东理工大学 一种沉淀法白炭黑的改性方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19756840A1 (de) 1997-01-23 1998-07-30 Degussa Pyrogene Oxide und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE10145162A1 (de) 2001-09-13 2003-04-10 Wacker Chemie Gmbh Kieselsäure mit geringem Gehalt an Kieselsäure-Silanolgruppen
DE10146325A1 (de) 2001-09-20 2003-04-10 Degussa Fällungskieselsäure mit hohem BET/CTAB-Verhältnis
DE10163179A1 (de) * 2001-12-21 2003-07-10 Degussa Granulate auf Basis von pyrogen hergestelltem Siliziumdioxid, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
DE10258858A1 (de) * 2002-12-17 2004-08-05 Degussa Ag Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid
DE10312970A1 (de) 2003-03-24 2004-10-14 Degussa Ag Pyrogenes Siliciumdioxidpulver und Dispersion hiervon
DE102004063762A1 (de) 2004-12-29 2006-07-13 Wacker Chemie Ag Reaktive Kieselsäuresuspensionen
DE102005001409A1 (de) * 2005-01-12 2006-07-20 Degussa Ag Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver und dieses Pulver enthaltene Silikondichtmasse
DE102005001408A1 (de) * 2005-01-12 2006-07-20 Degussa Ag Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxidpulver
DE102005007753A1 (de) 2005-02-18 2006-08-31 Wacker Chemie Ag Partikel mit geringer spezifischer Oberfläche und hoher Verdickungswirkung
DE502007006418D1 (de) 2007-05-21 2011-03-17 Evonik Degussa Gmbh Pyrogen hergestelltes Siliciumdioxid mit niedriger Verdickungswirkung
JP2009122175A (ja) 2007-11-12 2009-06-04 Canon Inc トナー
JP2012027142A (ja) 2010-07-21 2012-02-09 Nippon Aerosil Co Ltd 電子写真用トナー用外添剤及び電子写真用トナー

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