KR20140138304A - 혼합기 또는 압출기를 사용한 침강 실리카의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 방법은 침강 실리카의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 실리케이트를 산성화제와 반응시켜 침강 실리카의 현탁액(S1)을 수득하는 단계에 이어, 케이크를 수득하기 위한 분리 단계, 상기 케이크를 붕해시켜 침강 실리카의 현탁액(S2)을 수득하는 단계 및 상기 현탁액을 건조시키는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 붕해 단계는 압출 조작 또는 이축 혼합기를 사용한 혼합 조작에 의해 수행된다.

Description

혼합기 또는 압출기를 사용한 침강 실리카의 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF PRECIPITATED SILICA USING A MIXER OR AN EXTRUDER}

본 발명은 침강 실리카의 개선된 제조 방법에 관한 것이다.

침강 실리카를 촉매 지지체로서, 활성 물질에 대한 흡수제(구체적으로, 가령, 식품에 사용되는 액체용 지지체, 이를테면 비타민(특히, 비타민 E) 또는 염화콜린용 지지체)로서, 점도향상제, 질감부여제 또는 고결방지제(anticaking agent)로서, 배터리 분리막 요소로서, 또는 치약이나 종이의 첨가제로서 활용하는 것은 알려진 관행이다.

또한, 침강 실리카를 실리콘 매트릭스(예를 들어, 전기 케이블 피복 용도) 내 보강용 충전재, 또는 예를 들면 신발 밑창, 바닥재, 가스 배리어, 내화성 재료 및 공업용 구성요소, 이를테면 공중케이블 롤러, 가전제품용 밀봉재, 액체 또는 가스 파이프용 밀봉재, 브레이크 시스템 밀봉재, 피복재, 케이블 및 구동 벨트를 위한 천연 또는 합성 중합체(들), 특히 엘라스토머, 구체적으로는 디엔 엘라스토머(들)를 함유한 조성물 내에서 보강 충전재로 사용될 수 있다.

특히 침강 실리카는 엘라스토머 내, 구체적으로는 타이어 내의 보강 백색 충전재로서 오랫동안 사용되어 왔다.

일반적으로, 침강 실리카는 실리케이트, 구체적으로는 알칼리 금속 실리케이트와 산성화제 사이에 침전 반응을 일으킨 다음, 여과법을 통한 분리 단계를 거쳐 필터 케이크(여괴)를 수득하고, 보통 상기 케이크를 세척하는 단계를 수행한 후에, 선택적으로는 상기 필터 케이크를 붕해시키는 단계와, 상기 케이크를 가령 분무건조법을 통해 건조시키는 단계에 의해 제조된다.

종래 기술의 방법들의 경우는 에너지 소비가 높다. 주요 에너지 소비원은 건조 단계로서, 비교적 비용이 많이 드는 작업을 나타낸다.

따라서, 예를 들면 건조 조작 동안의 에너지 소비를 절감할 필요가 있다.

이에 따라 본 발명의 목적 중 하나는 특히 건조 조작시 에너지 비용을 경감시킬 수 있도록 하는, 침강 실리카의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적 중 하나는 건조 시간을 경감시킬 수 있도록 하는, 침강 실리카의 제조 방법을 제공하는 데에 있다.

특히, 본 발명의 목적 중 하나는, 경제적이고 수행하기 수월한, 공지된 침강 실리카 제조 방법들에 대한 대안을 제공하는 데에 있다.

그러므로 본 발명의 목적 중 하나는 본 발명의 가장 바람직한 변형예에 있어서 특히 종래 기술의 방법들에 비해 건조 조작 동안의 에너지 소비를 일반적으로 약 15% 이상, 구체적으로는 약 20% 이상, 예를 들면 약 25% 이상만큼 감소시킬 수 있도록 하는 방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 목적 중 하나는, 바람직하게, 본 발명의 가장 바람직한 변형예에 있어서, 특히 종래 기술의 방법들에 비해 붕해 단계 및/또는 건조 단계에서 침강 실리카 제조 방법의 생산율을 일반적으로 약 20% 이상, 구체적으로는 약 25% 이상, 예를 들면 약 30% 이상만큼 상승시킬 수 있도록 하는 방법을 포함한다.

따라서, 본 발명은 침강 실리카의 제조 방법에 관한 것으로, 실리케이트를 산성화제와 반응시켜 침강 실리카의 현탁액(S1)을 수득하는 단계에 이어, 케이크를 수득하기 위한 분리 단계, 상기 케이크를 붕해시켜 침강 실리카의 현탁액(S2)을 수득하는 단계 및 상기 현탁액을 건조시키는 단계를 포함하며, 붕해 단계는 압출 조작 또는 이축 혼합기를 사용한 혼합 조작에 의해 수행된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 방법은 구체적으로

- 1종 이상의 실리케이트를 1종 이상의 산성화제와 반응시켜(침전 반응) 침강 실리카의 현탁액(S1)을 수득하는 단계;

- 고체-액체 분리 단계, 더 구체적으로는 여과 단계를 수행하여 ≪필터 케이크≫로도 불리는 고형 생성물을 수득하는 단계;

- 압출 조작 또는 이축 혼합기를 사용한 혼합 조작에 의해 상기 필터 케이크를 붕해시켜 침강 실리카의 현탁액(S2)을 수득하는 단계;

- 이렇게 수득된 생성물을 바람직하게는 분무건조법으로 건조시키는 단계

를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 단계들과 조합되어, 상기 방법이 갖는 특수 단계는 압출 또는 이축 혼합기에서의 혼합에 의한 붕해 단계로 이루어진다. 이 단계는 피스톤 방법을 이용하는 것도 포함한다. 더 구체적으로, 붕해 단계를 위한 이축 혼합기의 사용 또는 압출 기법은 건조 물질의 함량이 매우 높은 여과 케이르를 붕해 처리할 수 있도록 한다. 당업자는 통상의 붕해 기법(연속 교반 하에 탱크 내에서 화학 처리)은 최종 생성물의 특성, 예컨대 분산성이 열화되는 위험을 무릅쓰지 않고는 상기 케이크에 적용될 수 없다는 것을 알고 있다. 통상, 붕해 조작은 여과 단계로부터 유도된 케이크의 유체화 또는 액화 조작으로서, 케이크는 액체로 되며, 침강 실리카는 현탁된다. 일반적으로, 이 조작은 추후에 건조되는 현탁액의 점도를 낮출 수 있도록 한다. 따라서, 이 조작은 케이크에 바람직하게는 기계적 작용(예컨대, 연속 교반 하의 탱크에 통과시킴)과 조합된 화학 작용(예컨대, 알루민산나트륨과 같은 알루미늄 화합물 및/또는 산 화합물을 첨가함)을 가함으로써 통상 수행될 수 있다.

이에 따라, 본 발명에 따른 방법의 붕해 단계는 바람직하게는 화학 처리법, 이를테면 침강 실리카를 제조하기 위한 공정 중 실리카 필터 케이크의 붕해 단계에서 통상 사용되는 화학 처리법 중 하나와 조합된, 특정한 기계적 작용, 즉 피스톤 유형의 기계적 작용으로 이루어진다.

본 발명의 붕해 단계의 상기 특정한 기계적 작용은 압축 조작 또는 이축 혼합기를 통한 혼합 조작이다.

본 발명의 방법을 구현하면, 유리하게는 수득되는 침강 실리카의 특성, 구체적으로는 상기 침강 실리카의 특히 엘라스토머 내 분산성을 열화시키지 않으면서, 종래 기술의 방법들에 비해 특히 건조 단계 및/또는 붕해 단계에서의 에너지 소비를 절감할 수 있고, 생산율을 증가시킬 수 있게 된다.

붕해 단계를 압출법으로 수행할 때에는 특히 단축 압출기, 바람직하게는 이축 압출기를 사용한다.

이축 혼합기 또는 압출기(구체적으로는, 이축 압출기)를 사용하면 에너지가 양호하게 분포되는 효과를 얻을 수 있다. 이렇게 얻는 붕해 작용은 종래 붕해 작용보다 균일하다. 혼합기 또는 압출기에 도입되는 케이크의 각 부분은 실질적으로 같은 에너지를 받는다.

본 발명의 방법에서는, 일반적으로 붕해 단계의 기계적 작용과 결합되는 화학적 처리에 사용되는 화학 시제(들), 구체적으로는 알루민산나트륨과 같은 알루미늄 화합물 및/또는 산을 연속으로 첨가한다.

유리하게는, 통상적 붕해 기법과 대조적으로, 이축 혼합기 또는 압출기, 특히 이축 압출기를 사용하면 붕해 단계를 거치는 모든 케이크에 대해 동일한 체류 시간이 보장될 수 있다.

바람직하게, 이축 혼합기 또는 압출기, 특히 이축 압출기를 사용하면, 붕해 목적으로 통상 사용되는 장치 내 케이크의 체류 시간(예를 들어, 연속 교반 하에 탱크 내에서 이루어지는 붕해 단계의 경우, 일반적으로 약 20분 이상임)과 비교하여, 붕해 목적으로 사용되는 장치(이 경우, 상기 혼합기 또는 상기 압출기) 내 케이크의 체류 시간이 단축될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 방법에서, 이축 혼합기 또는 압출기 내 케이크의 체류 시간은 10분 미만이며, 유리하게는 20초 내지 5분이다.

체류 시간은 1분일 수 있다. 체류 시간은 심지어 1분 이하, 구체적으로는 20초 내지 60초, 예컨대 20초 내지 45초일 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 붕해 단계를 이축 혼합기 또는 이축 압출기를 사용하여 수행할 때, 해당 이축 혼합기 또는 이축 압출기는 다양한 공급 영역과 여러 개의 전단 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용되는 해당 이축 혼합기 또는 이축 압출기는 케이크 공급 영역에 상응하는 제1 영역, 하나 이상의 화학적 붕해제(특히, 알루미네이트)를 위한 입구 영역에 상응하는 제2 영역, 선택적으로는 또 하나의 화학적 붕해제를 위한 입구 영역에 상응하는 제3 영역을 포함할 수 있다. 이러한 이축 혼합기 또는 이축 압출기는 또한 상기 언급한 공급 및 입구 영역들의 하류 방향으로 2개의 별도 전단 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 방법의 일 구현예에 따르면, 붕해 단계는 15 내지 120℃의 온도에서 수행된다. 붕해 단계는 15 내지 80℃, 바람직하게는 40 내지 70℃의 온도에서 수행될 수 있다. 붕해 단계는 또한 50 내지 120℃, 특히 60 내지 100℃에서 특히 스트림을 가함으로써 시행될 수도 있다.

일반적으로, 본 발명의 방법에서, 압출, 특히 이축 압출 또는 이축 혼합기에서의 혼합에 의한 붕해 단계를 거치게 되는 생성물(케이크)의 건조 물질비(또는 건조도 또는 건조 추출물 함량)는 15 중량% 이상, 구체적으로 18 중량% 이상, 더 구체적으로는 18 내지 40 중량%, 예를 들면 20 내지 35 중량%일 수 있다.

본 발명의 방법의 장점 중 하나는 건조 물질 함량이 매우 높은, 구체적으로 25 중량% 이상, 더 구체적으로 25 내지 40 중량%, 예를 들어 25 내지 35 중량%인 생성물(케이크)을, 특히 최종 침강 실리카의 특성(예컨대, 엘라스토머 내에서의 분산성)을 열화시키지 않으면서, 붕해 처리할 수 있다는 것이다.

따라서, 본 발명에 따른 방법의 가장 바람직한 일 변형예에서, 상기 방법은 위에 제시한 바와 같이 분리 단계와 붕해 단계 사이에 고압에서의 압밀화 단계를 포함하여, 위에 지적된 바와 같이 건조 물질 함량이 매우 높은 생성물(케이크)을 일반적으로 수득할 수 있도록 한다.

이러한 압밀화 단계는 침전 단계와 분리 단계 이후 수득되는 케이크로부터 다량의 물이 제거될 수 있도록 한다.

따라서, 상기 조작과 더불어, 붕해 단계와 건조 단계에 앞서 생성물의 건조 물질 함량을 높이는 것이 가능하다. 후속으로 건조 단계를 거치게 되는 이러한 생성물에는 물이 더 적게 함유되어 있으므로, 다음 건조 단계에서 에너지가 절감된다.

필터 케이크가 더 압밀화 될수록, 더 많은 물이 제거되고, 이에 따라 상기 케이크 내 건조 물질 함량이 더 높아진다.

이와 같이 압밀화 단계는 당업자에 공지된 기법을 이용하여 수행될 수 있다. 유리하게는 압밀화 수단이 구비된 필터 상에서, 비교적 높은 압밀화 압력 하에 시행된다. 압밀화 단계는 여과 단계가 완료되었을 때, 선택적 세척 단계 이후, 또는 선택적 세척 단계가 끝나가는 시점에서 예를 들면 멤브레인 판의 멤브레인을 팽창시켜 필터 프레스 상에서 시행될 수 있다.

본 발명의 방법의 이러한 가장 바람직한 변형예에서, 압밀화 단계는 10 bar를 초과하는 압력, 바람직하게는 20 bar 이상의 압력에서 수행된다.

상기 변형예의 일 구현예에 따르면, 압밀화 단계는 10 bar 초과 60 bar 미만, 바람직하게는 15 내지 45 bar, 특히 20 내지 45 bar, 구체적으로 20 내지 35 bar 범위에 속하는 압력에서 수행된다. 이 단계는 20 내지 30 bar의 압밀 압력에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 압밀 압력은 약 25 bar일 수 있다.

이러한 압밀화 단계를 45 bar 이하, 특히 35 bar 이하의 압력에서 수행하는 것이 일반적으로 바람직하다. 압력이 지나치게 높으면 필터 케이크가 열화될 수 있으며, 이에 따라 만족스러운 품질의 침강 실리카 입자를 얻을 수 없게 된다.

선택적으로 압밀화 단계는 여과 단계 동안 사용된 것과 동일한 필터 상에서 수행될 수 있다. 일부 경우에서 여과 단계, 선택적 세척 단계 및 압밀화 단계는 필터 프레스와 같이 압밀화 수단이 구비된 필터 상에서 여과, 선택적 세척(예를 들어, 물을 사용함) 및 강한 최종 압밀화 조작으로 이루어진 단일 분리 단계로 구성될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 방법의 이러한 가장 바람직한 변형예의 경우, 상기 지시된 압력에서 압밀화 단계의 지속시간은 200초 이상, 바람직하게는 300초 내지 600초이다.

유리하게, 압밀화 단계 이후 수득되는 생성물 내 건조 물질 함량은 28 중량% 이상, 특히 28 내지 35 중량% 범위, 예를 들면 28 내지 32 중량%이다. 이러한 건조 물질 함량은 29 중량% 이상, 특히 30 중량% 이상, 구체적으로는 29 내지 35 중량%, 예를 들면 29 내지 32 중량%일 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 침강 실리카의 합성 방법, 즉, 1종 이상의 산성화제가 1종 이상의 실리케이트와 반응되는 침전 단계를 먼저 수행하는 침강 실리카의 합성 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 구체적인 종류의 침강 실리카로 제한되지 않는다.

본 발명에 따른 방법은 예를 들어 특허출원 EP 0 520 862, EP 0 670 813, EP 0 670 814, EP 0 917 519, WO 95/09127, WO 95/09128, WO 98/54090, WO 03/016215, WO 2009/112458 또는 WO 2012/010712에 기재된 방법들에 따라 수득되는 바와 같이 침강 실리카를 제조하기 위해 특히 수행될 수 있다.

실리케이트와 산성화제의 반응에 의한 침전 반응은 임의의 침전 방식을 이용하여, 구체적으로는 산성화제를 실리케이트 공급원료에 첨가하거나, 또는 산성화제와 실리케이트 모두 또는 일부를 동시에 물 공급원료에 첨가하거나, 또는 실리케이트 또는 산성화제를 첨가함으로써 본 발명에 따른 방법으로 행해질 수 있다.

산성화제 및 실리케이트의 선택은 자체적으로 잘 알려져 있는 방식으로 행해진다. 산성화제로는, 일반적으로 강한 무기산(mineral acid), 이를테면 황산, 질산 또는 염산이거나, 또는 유기산, 이를테면 아세트산, 포름산 또는 탄산을 사용한다.

침전 단계가 종료되면, 침강 실리카의 현탁액(또는 슬러리) (S1)이 수득되며, 나중에 분리되는 다양한 첨가제를 선택적으로 첨가할 수 있다.

본 발명의 특정한 일 구현예에 따르면, 위에 언급한 분리 단계는 고체-액체 분리 단계로 이루어진다. 바람직하게, 상기 분리 단계는 여과 단계로 이루어지고, 여과 단계가 종료되면 필터 케이크가 수득되며, 선택적으로 후속으로는 상기 케이크를 세척하는 단계가 행해진다.

여과 단계는 임의의 적합한 방법을 이용하여, 예를 들면 필터 프레스 또는 벨트 필터 또는 진공 회전식 필터를 사용하여 수행해질 수 있다.

이에 수득되는 생성물(케이크)은 전술된 붕해 단계를 거치게 된다.

본 발명의 방법의 가장 바람직한 변형예에서, 상기 방법은 위에 제시한 바와 같이 분리 단계와 붕해 단계 사이에 고압에서의 압밀화 단계를 포함한다.

일 구현예에 따르면, 본 발명의 방법은 분리 단계와 붕해 단계 사이에 분쇄(de-agglomerate) 단계를 포함할 수 있으며; 본 발명의 더욱 바람직한 변형예에서 이러한 선택적 분쇄 단계는 압밀화 단계와 붕해 단계 사이에 수행된다.

이러한 선택적 단계는 분리 단계로부터 유도된 케이크, 또는 본 발명의 방법의 가장 바람직한 변형예에서는 압밀화 단계로부터 유도된 생성물(케이크)을 잘게 부수는 조작으로 이루어지며, 상기 케이크의 입자 크기를 감소시킬 수 있도록 한다. 예를 들어, 이 단계는 Gericke Nibbler를 사용하여 수행될 수 있으며, 여기서 케이크는 직경 20 mm 미만, 바람직하게는 2 내지 14 mm 크기의 스크린에 강제로 통과된다. 이러한 분쇄 단계는 또한 Wyssmont 장치, 이를테면 "로토케이지 덩어리 파쇄기( Rotocage Lumpbreaker )", "이중 로토케이지 덩어리 파쇄기( Double Rotocage Lumpbreaker)" 또는 "트리스켈리온 덩어리 파쇄기( Triskelion Lumpbreaker )"를 사용하여 수행될 수 있다.

그런 후에는 붕해 단계 이후 수득된 침강 실리카의 현탁액(S2)을 건조시킨다.

이러한 건조 단계는 자체적으로 공지된 임의의 방법을 이용하여 수행될 수 있다.

본 발명의 방법의 바람직한 일 구현예에 따르면, 건조 단계는 분무 건조법에 의해 수행된다.

이를 위해 임의 유형의 적합한 분무 건조기, 특히 터빈 분무 건조기, 바람직하게는 1-유체 또는 2-유체 노즐 분무 건조기를 사용할 수 있다.

노즐 분무 건조기를 사용하여 건조 단계를 수행할 때, 본 발명의 방법으로 수득될 수 있는 침강 실리카는, 유리하게, 실질적으로 구형의, 바람직하게는 평균 크기 80 μm 이상의 비드(마이크로-펄) 형태이다.

이러한 건조 단계 이후, 수거된 생성물을 선택적으로는 미분처리할 수 있으며; 이에 수득되는 침강 실리카는 일반적으로 평균 크기가 바람직하게는 5 내지 70 μm인 분말 형태이다.

터빈 분무 건조기를 사용하여 건조 단계를 수행한다면, 수득될 수 있는 침강 실리카는 예컨대 평균 크기가 5 내지 70 μm인 분말 형태일 수 있다.

또한, 특히 분말 형태일때나 미분되었을 때 건조 생성물은 예를 들어 직접 압착, 습식 과립화(즉, 물, 실리카 현탁액 등과 같은 바인더를 사용함), 압출 또는 바람직하게 건식 압밀화 조작으로 이루어진 응집 단계를 선택적으로 거칠 수 있다. 상기 건식 압밀화 기법을 이용하는 경우에는 압밀화 조작을 시작하기 전에 분말 생성물(해당 조작은 또한 예비-고밀도화 또는 탈기 조작으로도 불림)에서 공기를 없애, 분말 생성물 안에 함유된 공기를 제거하고, 더 균일한 압밀화를 보장하도록 하는 것이 편리할 수 있다.

이러한 응집 단계 이후에 수득될 수 있는 침강 실리카는 일반적으로 과립 형태이며, 구체적으로는 최장축을 따른 크기가 특히 1 mm 이상, 구체적으로는 1 내지 10 mm인 과립 형태이다.

하기 실시예를 통해 본 발명을 설명하되, 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니다.

실시예

실시예 1 (본 발명에 따름)

아래와 같은 특징을 갖는 침전 반응으로부터 유도된 Z1165MP 실리카의 슬러리를 침강 실리카의 현탁액(S1)으로 사용하였다:

온도: 60℃

pH: 4.4 내지 5.2

습도: 90　%

실리카 현탁액(S1)의 일부를 필터 프레스 상에서 여과 및 세척한 다음, 8 bar의 압력에서 압밀화 시켰다. 그 결과로 생성된 실리카 케이크(G1) 내 건조 추출물은 23.5%였다.

실리카 현탁액(S1)의 나머지 부분을 필터 프레스 상에서 여과 및 세척한 다음 25 bar의 압력에서 압밀화 시켰다. 그 결과로 생성된 실리카 케이크(G2) 내 건조 추출물은 29%였다.

8 mm 스크린을 구비한 Nibber(Gericke)에 상기 케이크(G1)를 통과시켜 응집체를 부수었다.

이렇게 잘게 부수어진 실리카 케이크를 정량 스크류 공급기를 통해 5 kg/h로, 회전 속도 250 rpm의 Clextral BC21 이축 압출기에 투입하였다. 0.33 ml/분의 유량으로, 알루민산나트륨을 공급 영역(입구로부터 10 cm 이격됨)에 이어 분지선(branch line)을 통해 상기 압출기에 첨가하였다.

황산을 첨가시켜 pH를 6까지 조절한 탱크에, 상기 압출기에서 배출되는 생성물을 수거하였다.

그런 후에는 수득된 슬러리를 분무 건조시켜 분말 형태(P1)의 침강 실리카를 얻었다.

8 mm 스크린을 구비한 Nibber(Gericke)에 상기 케이크(G2)를 통과시켜 응집체를 부수었다.

이렇게 잘게 부수어진 실리카 케이크를 정량 스크류 공급기를 통해 5 kg/h로, 회전 속도 250 rpm의 Clextral BC21 이축 압출기에 투입하였다. 0.4 ml/분의 유량으로, 알루민산나트륨을 공급 영역(입구로부터 10 cm 이격됨)에 이어 분지선을 통해 상기 압출기에 첨가하였다.

황산을 첨가시켜 pH를 6까지 조절한 탱크에, 상기 압출기에서 배출되는 생성물을 수거하였다.

그런 후에는 수득된 슬러리를 분무 건조시켜 분말 형태(P2)의 침강 실리카를 얻었다.

케이크(G2)로부터 수득된 슬러리의 경우, 에너지가 25% 절약되었으며, 이와 관련된 생산률 이득은 케이크(G1)로부터 유도된 슬러리를 건조시켰을 경우와 비교하여 33%인 것으로 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 방법으로, 건조 추출물 함량이 높은 케이크에 대해 매우 만족스러운 결과를 얻는 것이 가능하다.

실시예 2 (본 발명에 따름)

아래와 같은 특징을 갖는 침전 반응으로부터 유도된 Z1165MP 실리카의 슬러리를 침강 실리카의 현탁액(S1)으로 사용하였다:

온도: 60℃

pH: 4.4 내지 5.2

습도: 90　%

실리카 현탁액(S1)의 일부를 필터 프레스 상에서 여과 및 세척한 다음, 8 bar의 압력에서 압밀화 시켰다. 그 결과로 생성된 실리카 케이크(G1) 내 건조 추출물은 23.5%였다.

실리카 현탁액(S1)의 나머지 부분을 필터 프레스 상에서 여과 및 세척한 다음 25 bar의 압력에서 압밀화 시켰다. 그 결과로 생성된 실리카 케이크(G2) 내 건조 추출물은 29%였다.

8 mm 스크린을 구비한 Nibber(Gericke)에 상기 케이크(G1)의 일부를 통과시켜 응집체를 부수었다.

이렇게 잘게 부수어진 실리카 케이크를 정량 스크류 공급기를 통해 76 kg/h(케이크의 특정 유량, 즉, 혼합기의 유효 부피 당 산출된 유량 97.4 kg/h/L에 해당됨)로, 회전 속도 105 rpm의 이축 UCP 2"*17" 혼합기(RPA 공정)에 투입하였다. 4.65 ml/분의 유량으로, 알루민산나트륨을 공급 영역에 이어 혼합기의 분지선을 통해 첨가하였다.

황산을 첨가시켜 pH를 6.2까지 조절한 탱크에, 위의 혼합 생성물을 수거하였다.

그런 후에는 수득된 슬러리를 분무 건조시켜 마이크로-펄(MP1) 형태의 침강 실리카를 얻었다.

8 mm 스크린을 구비한 Nibber(Gericke)에 상기 케이크(G2)를 통과시켜 응집체를 부수었다.

이렇게 잘게 부수어진 실리카 케이크를 정량 스크류 공급기를 통해 127 kg/h로, 회전 속도 155 rpm의 이축 UCP 2"*17" 혼합기(RPA 공정)에 투입하였다. 9.80 ml/분의 유량으로, 알루민산나트륨을 공급 영역에 이어 혼합기의 분지선을 통해 첨가하였다.

황산을 첨가시켜 pH를 6.2까지 조절한 탱크에, 위의 혼합 생성물을 수거하였다.

그런 후에는 수득된 슬러리를 분무 건조시켜 마이크로-펄(MP2) 형태의 침강 실리카를 얻었다.

케이크(G2)로부터 수득된 슬러리의 경우, 에너지가 25% 절약되었으며, 이와 관련된 생산률 이득은 케이크(G1)로부터 유도된 슬러리를 건조시켰을 경우와 비교하여 33%인 것으로 밝혀졌다.

따라서, 본 발명의 방법으로, 건조 추출물 함량이 높은 케이크에 대해 매우 만족스러운 결과를 얻는 것이 가능하다.

실시예 3

실시예 2에서 수득된 실리카 케이크(G1)의 일부를 특정 케이크 공급 유량, 즉, 상기 용기의 유효 부피 당 산출된 유량 1.78 kg/h/L (케이크 G1에 대해 실시예 2에서보다 훨씬 더 낮은 유량)로 용기에 넣고 1시간 동안 연속 교반하고, 또한 교반 하에 알루민산나트륨을 14.75 g/분의 유량으로 상기 용기에 첨가하였다.

황산을 첨가시켜 pH를 6.7까지 조절한 탱크에, 위에서 수득된 혼합 생성물을 수거하였다.

그런 후에는 수득된 슬러리를 분무 건조시켜 마이크로-펄(MP3) 형태의 침강 실리카를 얻었다.

실시예 2에서 수득된 실리카(MP1)는 실리카(MP3)의 것에 가까운 특징들, 구체적으로는 유사한 분산성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다.

Claims (16)

1. 실리케이트를 산성화제와 반응시켜 침강 실리카의 현탁액(S1)을 수득하는 단계에 이어, 케이크를 수득하기 위한 분리 단계, 상기 케이크를 붕해시켜 침강 실리카의 현탁액(S2)을 수득하는 단계 및 상기 현탁액을 건조시키는 단계를 포함하며, 붕해 단계는 압출 조작 또는 이축 혼합기를 사용한 혼합 조작에 의해 수행되는 것인, 침강 실리카의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 붕해 단계는 이축 혼합기에서 수행되는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 붕해 단계는 압출기, 특히 단축 압출기 또는 이축 압출기에서 수행되는 것인 방법.
4. 제3항에 있어서, 붕해 단계는 이축 압출기에서 수행되는 것인 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합기 또는 압출기 내에서 케이크의 체류 시간은 10분 미만, 특히 20초 내지 5분인 것인 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 붕해 단계는 알루민산나트륨과 같은 알루미늄 화합물, 및/또는 산의 존재 하에 수행되는 것인 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 붕해 단계를 거친 생성물의 건조 물질 함량이 15 중량% 이상, 특히 18 중량% 이상, 더욱 특히 18 내지 40 중량%, 예를 들면 20 내지 35 중량%인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 단계와 붕해 단계 사이에 압밀화(compacting) 단계를 10 bar를 초과하는 압력에서 수행하는 것인 방법.
9. 제8항에 있어서, 압밀화 단계는 10 bar 초과 60 bar 미만의 압력, 바람직하게는 15 내지 45 bar의 압력에서 수행되는 것인 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 압밀화 단계는 20 bar 이상, 바람직하게는 20 내지 35 bar의 압력에서 수행되는 것인 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 단계 및 선택적 압밀화 단계와, 붕해 단계 사이에 분쇄(de-agglomerate) 단계를 수행하는 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 단계는 여과 단계에 이어, 선택적으로는 세척 단계로 이루어지는 것인 방법.
13. 제9항에 있어서, 여과 단계는 진공 필터 또는 필터 프레스를 이용하여 수행되는 것인 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계는 특히 노즐 무화기(atomizer)를 사용하여 분무 건조시켜 수행되는 것인 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계로부터 유도되는 생성물에 미분 단계를 수행하는 것인 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 건조 단계로부터 유도되거나 또는 선택적 미분 단계로부터 유도되는 생성물에 응집 단계를 수행하는 것인 방법.