熱分解法二酸化ケイ素粉末およびその分散液
５〜６００ｍ２／ｇの比表面積および５００ｐｐｍ未満の炭素含有量を有する熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末であり、これは比表面積１ｍ２あたり、ジブチルフタレート１．２ｇ／１００ｇＳｉＯ２以下の比ジブチルフタレート吸収量および比表面積１ｍ２あたり、１５ｍＰａｓ未満の比増粘作用を有する。該二酸化ケイ素粉末は、蒸気状のテトラメトキシシランおよび／またはテトラエトキシシランを空気と一緒に、および別個に水素をバーナーに供給し、かつ気体の混合物をバーナーに直列に接続された反応室中の火炎中で反応させ、かつ固体の反応生成物を公知の手段により気体流から分離し、その際、バーナー中のラムダ値は０．９５〜１．５であり、かつその際、反応室中のラムダ値が０．８〜１．６であるために十分な二次空気を反応室へ供給することにより製造される。本発明はまた、該二酸化ケイ素粉末を含有する分散液ならびに該粉末および該分散液の使用も提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末、該二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液、該二酸化ケイ素粉末および該分散液の製造および使用を提供する。
【０００２】
熱分解法二酸化ケイ素または熱分解法シリカ（ヒュームドシリカ）という用語は、高温の気相中での単量体シリカの凝集により得られる全ての高分散性シリカの総称である。熱分解法シリカを工業的に製造するためには２つの方法、つまり高温加水分解およびアーク法が存在する。
【０００３】
高温の加水分解法では蒸気状のケイ素化合物、水素、酸素および不活性ガスの均一な混合物が、冷却された燃焼空間中でバーナーにより燃焼される。ここで２つの反応が並行して進行する。第一に水素と酸素との反応により水が形成され、かつ第二にケイ素化合物の加水分解により二酸化ケイ素が形成される。
【０００４】
気体混合物の均一性は、反応条件ひいては形成および成長の条件がそれぞれのＳｉＯ２粒子に関してほぼ同じであり、従って極めて均質で一様な粒子が形成されうることを意味する。公知の方法では空気が酸素源として使用される。公知法により製造される熱分解法シリカは１０〜６００ｍ２／ｇの比表面積を有する。
【０００５】
二酸化ケイ素のための出発材料は一般に四塩化ケイ素である（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第Ａ２３巻、第６３５頁以降、第５版を参照のこと）。四塩化ケイ素に加えてメチルトリクロロシラン、トリクロロシランまたはこれらの混合物を四塩化ケイ素と共に使用することもできる。
【０００６】
ＪＰ２００２１１４５１０は、０．０５〜５μｍの平均粒径を有する二酸化ケイ素が得られる方法を請求している。この方法ではケイ素化合物を酸素と水素の存在下で燃焼させる。シロキサン、シランまたは塩化ケイ素をケイ素化合物として使用することができる。しかし、この方法により製造される二酸化ケイ素は従来技術の方法によっても得ることができなかった特性を示していない。記載されている方法は自体、大量の製造のためには限定的に適切であるにすぎない。一様でない生成物および、出発材料として炭素を含有するケイ素化合物が使用される場合には、暗色でもある生成物が特に予測される。
【０００７】
ガラス製品の製造において、または半導体産業での化学的機械的研磨において使用されるような分散液中で使用する場合、ＪＰ２００２１１４５１０により製造される粉末は、従来技術に勝る利点を示さない。
【０００８】
増大する要求に基づいて、二酸化ケイ素の特性における改善がまさにこれらの分野において要求される。特にガラス産業では、乾燥および焼結の際の低い収縮率のために、高充てんされた、取り扱いの容易な分散液、換言すれば低い粘度を有する分散液が要求される。
【０００９】
本発明の対象は、低い粘度を有する、高充てんされた分散液の製造のために適切な二酸化ケイ素粉末を提供することである。本発明の対象は、この二酸化ケイ素粉末を含有する安定した分散液を提供することでもある。
【００１０】
本発明は、
− 比表面積１ｍ２あたり、ＳｉＯ２１００ｇにつきジブチルフタレート１．２ｇ以下の比ジブチルフタレート吸収量および
− 比表面積１ｍ２あたり、１５ｍＰａｓ未満の比増粘作用
を示すことを特徴とする、５〜６００ｍ２／ｇの比表面積および５００ｐｐｍ未満の炭素含有率を有する、熱分解法により製造される二酸化ケイ素粉末を提供する。
【００１１】
比ジブチルフタレート吸収量は、本発明による二酸化ケイ素粉末の比表面積の関数としてその構造の尺度を示す。この関連において構造という用語は、一次粒子の連晶(intergrowth)の程度を意味する。粒子はまず熱分解法において形成され、かつ反応が継続するにつれて凝集して鎖状の凝集体を形成することができ、これは交互に凝集塊を形成する。本発明による二酸化ケイ素粉末に関して請求される、比表面積ｍ２あたり、ジブチルフタレート１．２ｇ／１００ｇＳｉＯ２以下の比ジブチルフタレート吸収量は一般に、従来技術により得られる熱分解法二酸化ケイ素粉末よりも低い。
【００１２】
本発明による二酸化ケイ素粉末は、比増粘作用との関連においてのみ発生する。これは、比表面積１ｍ２あたりの増粘作用を意味すると理解される。この増粘作用はポリエステル中の二酸化ケイ素粉末の分散液中で測定される。
【００１３】
有利な実施態様で本発明による粉末は、圧縮かさ密度と比表面積の積として定義される、比表面積１ｍ２あたり１０００〜１００００ｇ／ｌ、および特に有利には４０００〜７０００ｇ／ｌの比圧縮かさ密度を示すことができる。この範囲の比圧縮かさ密度を示す本発明による粉末は、特に容易に分散液中に配合することができる。
【００１４】
さらに本発明による二酸化ケイ素粉末は有利には５０ｐｐｍ未満、特に有利には２０ｐｐｍ未満の塩化物含有量を有していてよい。低い塩化物含有量はたとえば、本発明による粉末を化学的機械的研磨の分野で使用する場合に有利な効果を示すことができる。
【００１５】
本発明はまた、
− 蒸気状のテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）および／またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を空気と一緒に、または酸素が富化された空気と一緒に、および別個に
− 水素、
− を、バーナーに供給し、かつ気体の混合物をバーナーに直列に接続された反応室中の火炎中で反応させ、かつ固体の反応生成物を公知の手段により気体流から分離し、
− その際、バーナー中のラムダ値は０．９５〜１．５であり、かつ
− その際、反応室中のラムダ値が０．８〜１．６であるために十分な二次空気を反応室へ供給する
ことを特徴とする、本発明による二酸化ケイ素粉末を製造するための方法も提供する。
【００１６】
図１は、本発明による方法の基礎となっている簡略化された方法フローチャートを示す。Ａ＝バーナー、Ｂ＝火炎、Ｃ＝反応室、１＝空気または酸素が富化された空気と共に蒸気状のテトラメトキシシランおよび／またはテトラエトキシシランからなる混合物の供給、２＝水素の供給、３＝二次空気の供給。
【００１７】
方法の実施において、シランと空気との前混合が生じることが重要であり、その際、ラムダ値として表される空気／水素及び酸素成分の化学量論比はバーナーおよび反応室中で維持される。
【００１８】
ラムダはバーナーまたは反応室に供給される酸素対シラン化合物を完全に二酸化ケイ素へと変換するために必要な化学量論的に要求される酸素の比率を示している。反応室中で維持されなくてはならないラムダ値の範囲は同様に、加水分解されるシランの全量を示す。
【００１９】
本発明による方法では、バーナー中の酸素／水素の体積比は０．２〜２．８の範囲で変化することができる。特に有利な実施態様では、バーナー中の酸素／水素の体積比は０．９〜１．４である。
【００２０】
所望の比表面積に依存して、バーナーから出る気体の排出速度が少なくとも１０ｍｓ−１であるように、バーナーに供給される流およびバーナーの形状寸法を変更することは有用であり得る。少なくとも２０ｍｓ−１の排出速度は特に有利である。
【００２１】
本発明はまた、本発明による二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液も提供する。
【００２２】
本発明による水性分散液は２０〜８０質量％の二酸化ケイ素粉末の含有率を有していてもよい。４０〜６０質量％の二酸化ケイ素粉末の含有率を有する分散液は特に有利でありうる。これらの分散液は比較的低い構造で特に高い安定性を有する。
【００２３】
本発明による水性分散液は有利には２００ｎｍ未満の二酸化ケイ素粉末の凝集体の平均粒径を有する。特定の適用、たとえば半導体基板の化学的機械的研磨のためには、１５０ｎｍ未満の値が特に有利でありうる。
【００２４】
本発明による分散液は、塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸により安定化することができる。
【００２５】
使用することができる塩基はアンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、第一、第二もしくは第三有機アミン、水酸化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液である。
【００２６】
使用することができるカチオン性ポリマーは、少なくとも１の第四級アンモニウム基、ホスホニウム基を有する例、第一、第二もしくは第三アミン基の酸付加物、ポリエチレンイミン、ポリジアリルアミンまたはポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド縮合物、ジシアンジアミド−ポリアミン共縮合物またはポリアミド−ホルムアルデヒド縮合物である。
【００２７】
使用することができるアルミニウム塩は、塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＣｌ（式中、ｘ＝２〜８）を有するアルミニウムヒドロキシクロリド、塩素酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＮＯ３（式中、ｘ＝２〜８）を有するヒドロキシ硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ミョウバン、たとえば硫酸カリウムアルミニウムまたは硫酸アンモニウムアルミニウム、ギ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化酢酸アルミニウム、イソプロピル酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウムおよび前記の化合物の混合物である。
【００２８】
無機酸、有機酸または前記のものの混合物を酸として使用することができる。
【００２９】
特にリン酸、亜リン酸、硝酸、硫酸、これらの混合物およびこれらの酸反応性の塩を無機酸として使用することができる。
【００３０】
有利に使用される有機酸は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯ２Ｈ（式中、ｎ＝０〜６またはｎ＝８、１０、１２、１４、１６）を有するカルボン酸、または一般式ＨＯ２Ｃ（ＣＨ２）ｎＣＯ２Ｈ（式中、ｎ＝０〜４）を有するジカルボン酸、または一般式Ｒ１Ｒ２Ｃ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ（式中、Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ３、ＣＨ２ＣＯ２Ｈ、ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ）を有するヒドロキシカルボン酸、またはフタル酸またはサリチル酸、または前記の酸の酸反応性の塩または前記の酸とその塩との混合物である。
【００３１】
酸性媒体中での水酸化テトラメチルアンモニウムまたはアルミニウムヒドロキシクロリドによる本発明による分散液の安定化は特に有利でありうる。
【００３２】
分散液は場合によりその他の添加剤を含有していてもよい。これらはたとえば過酸化水素または過酸のような酸化剤、酸化の速度を増大させることを目的とする酸化活性化剤、たとえばベンゾトリアゾールのような腐食防止剤である。非イオン性、カチオン性、アニオン性または両性の性質の表面活性物質もまた、本発明による分散液に添加することができる。
【００３３】
本発明はまた、本発明による二酸化ケイ素粉末を分散装置を用いて水中に配合し、これは塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸の添加により安定化することができ、次いでさらに５〜３０分間分散させることを特徴とする、本発明による分散液の製造方法も提供する。
【００３４】
分散装置の種類に関して制限はない。しかし、特に高充てん分散液を製造するためには、高いエネルギー入力を有する分散装置を使用することが有利でありうる。これらはたとえばローター・ステーターシステム、遊星型配合機または高エネルギーミルであってよい。後者では、高圧下で前分散した懸濁液の２の流をノズルにより減圧する。分散液の２の噴流が相互に正確に衝突し、かつ粒子が自体によって粉砕される。もう１つの実施態様では、前分散液は同様に高圧下におかれるが、しかし粒子は壁の外装を有する部分に衝突する。ローター・ステーターシステムが本発明による分散液を製造するために有利に使用されうる。
【００３５】
本発明はまた、ゴム、シリコーンゴムおよびプラスチック中での充填材として、塗料および被覆中のレオロジーを調節するため、および触媒のための担体としての本発明による二酸化ケイ素粉末の使用も提供する。
【００３６】
本発明はまた、ガラス製品を製造するため、化学的機械的研磨のため、およびインクジェット紙の製造のための本発明による分散液の使用も提供する。
【００３７】
実施例
分析的測定
粉末の比表面積をＤＩＮ６６１３１により測定する。
【００３８】
ジブチルフタレート吸収量を、Ｈａａｋｅ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）により供給されるＲＨＥＯＣＯＲＤ ９０により測定する。この終了時に二酸化ケイ素粉末８ｇを０．００１ｇの精度で混合室へ導入し、該混合室を蓋で閉鎖し、かつジブチルフタレートを０．０６６７ｍｌ／ｓの事前定義された供給速度で蓋の穴から計量供給する。配合機を毎分１２５回転のモーター速度で運転する。最大トルクに達したら、配合機およびＤＢＰ供給は自動的にスイッチオフされる。ＤＢＰ吸収量をＤＢＰの消費量および粒子の秤量から、次の式に従って計算する：
ＤＢＰ値（ｇ／１００ｇ）＝（ＤＢＰ消費量ｇ／粒子の秤量ｇ）×１００。
【００３９】
増粘作用を次の方法により測定する：二酸化ケイ素粉末７．５ｇを、スチレン中の不飽和ポリエステル樹脂の溶液１４２．５ｇ中に温度２２℃で１３００±１００ｍＰａｓの粘度で導入し、かつ高速ミキサーを用いて３０００分−１で分散させる。不飽和ポリエステル樹脂の適切な例は、Ｌｕｄｏｐａｌ（Ｒ）Ｐ６（ＢＡＳＦ）である。さらにスチレン中の不飽和ポリエステル樹脂９０ｇを、この分散液６０ｇに添加し、かつ分散工程を繰り返す。増粘作用は、剪断速度２．７ｓ−１で回転粘度計により測定される、２５℃での分散液の粘度の値をｍＰａｓで記載したものである。
【００４０】
二酸化ケイ素粉末の塩化物含有量は次の方法により測定される：本発明による粒子約０．３ｇを正確に秤量し、試薬グレードの２０％の水酸化ナトリウム溶液２０ｍｌでトッピングし、溶解し、かつ撹拌しながら冷却されるＨＮＯ３ １５ｍｌ中に移す。該溶液中の塩化物含有量をＡｇＮＯ３溶液により滴定する（０．１モル／ｌまたは０．０１モル／ｌ）。
【００４１】
二酸化ケイ素粉末の炭素含有率は次の方法により測定される：本発明による粒子約１００〜１０００ｍｇをるつぼ中へ正確に秤量し、超純粋な鉄および凝集体（ＬＥＣＯＣＥＬＬ ＩＩ）それぞれ１ｇと合し、かつ炭素分析装置（ＬＥＣＯ）中、約１８００℃で補助的な酸素を用いて燃焼させる。発生するＣＯ２をＩＲにより測定し、かつ含有量をここから計算する。
【００４２】
圧縮かさ密度はＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／ＸＩ Ｋ ５１０１／１８を参照することにより測定する（ふるい分けせず）。
【００４３】
ｐＨはＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／ＩＸ、ＡＳＴＭ Ｄ１２８０、ＪＩＳ Ｋ５１０１／２４を参照することにより測定する。
【００４４】
分散液の粘度はＰｈｙｓｉｃａ Ｍｏｄｅｌ ３００ロータリー・レオメーターおよびＣＣ２７測定ビーカーを用いて２５℃で測定する。粘度値は１０ｌ／秒の剪断速度で測定する。この剪断速度は、形成される分散液の粘度が実質的に剪断負荷に無関係である範囲である。
【００４５】
分散液中で一般的な粒径は、動的光散乱法により測定する。Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ ＨＳａ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、ＵＫ）を使用する。ピーク分析の体積荷重平均値(volume-weighted median value)を記載する。
【００４６】
例１：
テトラメトキシシラン１．５ｋｇ／ｈを１８０℃で蒸発させ、かつバーナーの中心管に導入する。さらに空気１２ｍ３／ｈを中心管へ導入する。中心管を取り巻いている管に水素１．８ｍ３／ｈを供給する。気体混合物は、二次空気１７ｍ３／ｈが付加的に導入される反応室中で燃焼する。
【００４７】
反応ガスおよび形成される二酸化ケイ素を部分真空の適用により冷却システムに通過させ、これらを１００〜１６０℃の数値まで冷却する。フィルターまたはサイクロン中で廃ガス流から固体を分離する。
【００４８】
得られた二酸化ケイ素粉末のための分析データは第２表に再現されている。
【００４９】
例２〜９および比較例１０および１１を同様に実施した。
【００５０】
比較例１２〜１４ではテトラメトキシシランの代わりに四塩化ケイ素を使用する。これらの実験では廃ガス流からの分離に引き続き、水蒸気を含有する空気により二酸化ケイ素粉末を処理して付着している塩酸残留物を除去する。
【００５１】
得られた二酸化ケイ素粉末のための物理的化学的データは第２表に再現されている。
【００５２】
例１〜９は、比ＤＢＰ値として表される低い構造、低い比増粘作用および高い比圧縮かさ密度を有する本発明による二酸化ケイ素粉末を生じる。
【００５３】
例１０および１１は本発明による方法のみが、これらの粉末を生じることを示している。二次空気を低減するか、またはまったく省略すること、あるいはバーナーの空気を増加することによって、本発明による二酸化ケイ素の粉末は生じない。
【００５４】
同様に、例１２〜１４の、バーナー中で、および反応室中でのラムダ値に関する条件を維持しながら四塩化ケイ素を使用することによって、本発明による二酸化ケイ素粉末は生じない。
【００５５】
例１５：酸性のｐＨ範囲の分散液の製造
脱イオン水３６ｋｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。
【００５６】
例１６：アルカリ性ｐＨ範囲の分散液の製造
脱イオン水３５．５ｋｇおよび３０％のＫＯＨ溶液５２ｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間にＫＯＨ溶液をさらに添加することによりｐＨを１０．４に調節し、かつ維持する。この工程でＫＯＨ溶液４３ｇをさらに使用し、かつ水０．４ｋｇの添加により１５質量％の固体濃度が確立される。
【００５７】
例１７：アルミニウム塩の存在下での分散液の製造
脱イオン水３５ｋｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引する。次いで塩化アルミニウムの１質量％溶液（酸化アルミニウムに対する）６４０ｇを分散液と共に添加し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。脱イオン水０．１ｋｇおよび１ＮのＮａＯＨ３０５ｇを添加してｐＨ３．５を有する１５質量％の分散液が得られる。
【００５８】
例１８：Ａｅｒｏｓｉｌ ９０の分散液の製造（比較例）
脱イオン水３５．５ｇおよび３０％のＫＯＨ溶液５２ｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いでＡＥＲＯＳＩＬ （Ｒ） ９０ ５．２ｋｇをＹｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間に、ＫＯＨ溶液をさらに添加することによりｐＨを１０．４に調節し、かつ維持する。この工程でさらにＫＯＨ溶液を６３ｇ使用し、かつ水０．６ｋｇの添加により１５質量％の固体濃度が確立される。
【００５９】
分散液の物理的化学的パラメータは第３表に再現されている。
【００６０】
【表１】
【００６１】
例１９：高い固体含有率を有する分散液
６０ｌのステンレススチール回分式容器中の脱イオン水３５．５ｋｇを水酸化テトラメチルアンモニウム溶液（２５％）によりｐＨ１１に調節する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素３７ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間に水酸化テトラメチルアンモニウムをさらに添加することによりｐＨを１０〜１１に維持する。必要とされる水の残りの量の添加により５０質量％の固体濃度が確立される。
【００６２】
得られる分散液は５０質量％の二酸化ケイ素含有率および１０．３のｐＨを有している。これはＰｈｙｓｉｃａ粘度計により測定して２４５０ｍＰａｓの粘度を有する。平均粒径は１１６ｎｍである。該分散液は６ヶ月間の貯蔵期間の後でも増粘または沈澱を示さない。
【００６３】
本発明による二酸化ケイ素の粉末は水性媒体へ迅速に混合される能力により特徴付けられる。
【００６４】
公知の二酸化ケイ素粉末を含有する分散液と比較して、本発明による分散液は粘度に関してより有利な数値およびより小さい粒径を有する。
【００６５】
例１９は、高い固体含有率を有する分散液を製造することができることを示している。類似の条件下で、同等のＢＥＴ表面積を有する公知の二酸化ケイ素粉末の使用はゲル状の組成物を生じるか、または粉末を完全に配合することができない。
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【図１】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末、該二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液、該二酸化ケイ素粉末および該分散液の製造および使用を提供する。
【０００２】
熱分解法二酸化ケイ素または熱分解法シリカ（ヒュームドシリカ）という用語は、高温の気相中での単量体シリカの凝集により得られる全ての高分散性シリカの総称である。熱分解法シリカを工業的に製造するためには２つの方法、つまり高温加水分解およびアーク法が存在する。
【０００３】
高温の加水分解法では蒸気状のケイ素化合物、水素、酸素および不活性ガスの均一な混合物が、冷却された燃焼空間中でバーナーにより燃焼される。ここで２つの反応が並行して進行する。第一に水素と酸素との反応により水が形成され、かつ第二にケイ素化合物の加水分解により二酸化ケイ素が形成される。
【０００４】
気体混合物の均一性は、反応条件ひいては形成および成長の条件がそれぞれのＳｉＯ２粒子に関してほぼ同じであり、従って極めて均質で一様な粒子が形成されうることを意味する。公知の方法では空気が酸素源として使用される。公知法により製造される熱分解法シリカは１０〜６００ｍ２／ｇの比表面積を有する。
【０００５】
二酸化ケイ素のための出発材料は一般に四塩化ケイ素である（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第Ａ２３巻、第６３５頁以降、第５版を参照のこと）。四塩化ケイ素に加えてメチルトリクロロシラン、トリクロロシランまたはこれらの混合物を四塩化ケイ素と共に使用することもできる。
【０００６】
ＪＰ２００２１１４５１０は、０．０５〜５μｍの平均粒径を有する二酸化ケイ素が得られる方法を請求している。この方法ではケイ素化合物を酸素と水素の存在下で燃焼させる。シロキサン、シランまたは塩化ケイ素をケイ素化合物として使用することができる。しかし、この方法により製造される二酸化ケイ素は従来技術の方法によっても得ることができなかった特性を示していない。記載されている方法は自体、大量の製造のためには限定的に適切であるにすぎない。一様でない生成物および、出発材料として炭素を含有するケイ素化合物が使用される場合には、暗色でもある生成物が特に予測される。
【０００７】
ガラス製品の製造において、または半導体産業での化学的機械的研磨において使用されるような分散液中で使用する場合、ＪＰ２００２１１４５１０により製造される粉末は、従来技術に勝る利点を示さない。
【０００８】
増大する要求に基づいて、二酸化ケイ素の特性における改善がまさにこれらの分野において要求される。特にガラス産業では、乾燥および焼結の際の低い収縮率のために、高充てんされた、取り扱いの容易な分散液、換言すれば低い粘度を有する分散液が要求される。
【０００９】
本発明の対象は、低い粘度を有する、高充てんされた分散液の製造のために適切な二酸化ケイ素粉末を提供することである。本発明の対象は、この二酸化ケイ素粉末を含有する安定した分散液を提供することでもある。
【００１０】
本発明は、
− 比表面積１ｍ２あたり、ＳｉＯ２１００ｇにつきジブチルフタレート１．２ｇ以下の比ジブチルフタレート吸収量および
− 比表面積１ｍ２あたり、１５ｍＰａｓ未満の比増粘作用
を示すことを特徴とする、５〜６００ｍ２／ｇの比表面積および５００ｐｐｍ未満の炭素含有率を有する、熱分解法により製造される二酸化ケイ素粉末を提供する。
【００１１】
比ジブチルフタレート吸収量は、本発明による二酸化ケイ素粉末の比表面積の関数としてその構造の尺度を示す。この関連において構造という用語は、一次粒子の連晶(intergrowth)の程度を意味する。粒子はまず熱分解法において形成され、かつ反応が継続するにつれて凝集して鎖状の凝集体を形成することができ、これは交互に凝集塊を形成する。本発明による二酸化ケイ素粉末に関して請求される、比表面積ｍ２あたり、ジブチルフタレート１．２ｇ／１００ｇＳｉＯ２以下の比ジブチルフタレート吸収量は一般に、従来技術により得られる熱分解法二酸化ケイ素粉末よりも低い。
【００１２】
本発明による二酸化ケイ素粉末は、比増粘作用との関連においてのみ発生する。これは、比表面積１ｍ２あたりの増粘作用を意味すると理解される。この増粘作用はポリエステル中の二酸化ケイ素粉末の分散液中で測定される。
【００１３】
有利な実施態様で本発明による粉末は、圧縮かさ密度と比表面積の積として定義される、比表面積１ｍ２あたり１０００〜１００００ｇ／ｌ、および特に有利には４０００〜７０００ｇ／ｌの比圧縮かさ密度を示すことができる。この範囲の比圧縮かさ密度を示す本発明による粉末は、特に容易に分散液中に配合することができる。
【００１４】
さらに本発明による二酸化ケイ素粉末は有利には５０ｐｐｍ未満、特に有利には２０ｐｐｍ未満の塩化物含有量を有していてよい。低い塩化物含有量はたとえば、本発明による粉末を化学的機械的研磨の分野で使用する場合に有利な効果を示すことができる。
【００１５】
本発明はまた、
− 蒸気状のテトラメトキシシラン（ＴＭＯＳ）および／またはテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を空気と一緒に、または酸素が富化された空気と一緒に、および別個に
− 水素、
− を、バーナーに供給し、かつ気体の混合物をバーナーに直列に接続された反応室中の火炎中で反応させ、かつ固体の反応生成物を公知の手段により気体流から分離し、
− その際、バーナー中のラムダ値は０．９５〜１．５であり、かつ
− その際、反応室中のラムダ値が０．８〜１．６であるために十分な二次空気を反応室へ供給する
ことを特徴とする、本発明による二酸化ケイ素粉末を製造するための方法も提供する。
【００１６】
図１は、本発明による方法の基礎となっている簡略化された方法フローチャートを示す。Ａ＝バーナー、Ｂ＝火炎、Ｃ＝反応室、１＝空気または酸素が富化された空気と共に蒸気状のテトラメトキシシランおよび／またはテトラエトキシシランからなる混合物の供給、２＝水素の供給、３＝二次空気の供給。
【００１７】
方法の実施において、シランと空気との前混合が生じることが重要であり、その際、ラムダ値として表される空気／水素及び酸素成分の化学量論比はバーナーおよび反応室中で維持される。
【００１８】
ラムダはバーナーまたは反応室に供給される酸素対シラン化合物を完全に二酸化ケイ素へと変換するために必要な化学量論的に要求される酸素の比率を示している。反応室中で維持されなくてはならないラムダ値の範囲は同様に、加水分解されるシランの全量を示す。
【００１９】
本発明による方法では、バーナー中の酸素／水素の体積比は０．２〜２．８の範囲で変化することができる。特に有利な実施態様では、バーナー中の酸素／水素の体積比は０．９〜１．４である。
【００２０】
所望の比表面積に依存して、バーナーから出る気体の排出速度が少なくとも１０ｍｓ−１であるように、バーナーに供給される流およびバーナーの形状寸法を変更することは有用であり得る。少なくとも２０ｍｓ−１の排出速度は特に有利である。
【００２１】
本発明はまた、本発明による二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液も提供する。
【００２２】
本発明による水性分散液は２０〜８０質量％の二酸化ケイ素粉末の含有率を有していてもよい。４０〜６０質量％の二酸化ケイ素粉末の含有率を有する分散液は特に有利でありうる。これらの分散液は比較的低い構造で特に高い安定性を有する。
【００２３】
本発明による水性分散液は有利には２００ｎｍ未満の二酸化ケイ素粉末の凝集体の平均粒径を有する。特定の適用、たとえば半導体基板の化学的機械的研磨のためには、１５０ｎｍ未満の値が特に有利でありうる。
【００２４】
本発明による分散液は、塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸により安定化することができる。
【００２５】
使用することができる塩基はアンモニア、水酸化アンモニウム、水酸化テトラメチルアンモニウム、第一、第二もしくは第三有機アミン、水酸化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液である。
【００２６】
使用することができるカチオン性ポリマーは、少なくとも１の第四級アンモニウム基、ホスホニウム基を有する例、第一、第二もしくは第三アミン基の酸付加物、ポリエチレンイミン、ポリジアリルアミンまたはポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ジシアンジアミド縮合物、ジシアンジアミド−ポリアミン共縮合物またはポリアミド−ホルムアルデヒド縮合物である。
【００２７】
使用することができるアルミニウム塩は、塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＣｌ（式中、ｘ＝２〜８）を有するアルミニウムヒドロキシクロリド、塩素酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）ｘＮＯ３（式中、ｘ＝２〜８）を有するヒドロキシ硝酸アルミニウム、酢酸アルミニウム、ミョウバン、たとえば硫酸カリウムアルミニウムまたは硫酸アンモニウムアルミニウム、ギ酸アルミニウム、乳酸アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化酢酸アルミニウム、イソプロピル酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウムおよび前記の化合物の混合物である。
【００２８】
無機酸、有機酸または前記のものの混合物を酸として使用することができる。
【００２９】
特にリン酸、亜リン酸、硝酸、硫酸、これらの混合物およびこれらの酸反応性の塩を無機酸として使用することができる。
【００３０】
有利に使用される有機酸は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋１ＣＯ２Ｈ（式中、ｎ＝０〜６またはｎ＝８、１０、１２、１４、１６）を有するカルボン酸、または一般式ＨＯ２Ｃ（ＣＨ２）ｎＣＯ２Ｈ（式中、ｎ＝０〜４）を有するジカルボン酸、または一般式Ｒ１Ｒ２Ｃ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ（式中、Ｒ１＝Ｈ、Ｒ２＝ＣＨ３、ＣＨ２ＣＯ２Ｈ、ＣＨ（ＯＨ）ＣＯ２Ｈ）を有するヒドロキシカルボン酸、またはフタル酸またはサリチル酸、または前記の酸の酸反応性の塩または前記の酸とその塩との混合物である。
【００３１】
酸性媒体中での水酸化テトラメチルアンモニウムまたはアルミニウムヒドロキシクロリドによる本発明による分散液の安定化は特に有利でありうる。
【００３２】
分散液は場合によりその他の添加剤を含有していてもよい。これらはたとえば過酸化水素または過酸のような酸化剤、酸化の速度を増大させることを目的とする酸化活性化剤、たとえばベンゾトリアゾールのような腐食防止剤である。非イオン性、カチオン性、アニオン性または両性の性質の表面活性物質もまた、本発明による分散液に添加することができる。
【００３３】
本発明はまた、本発明による二酸化ケイ素粉末を分散装置を用いて水中に配合し、これは塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸の添加により安定化することができ、次いでさらに５〜３０分間分散させることを特徴とする、本発明による分散液の製造方法も提供する。
【００３４】
分散装置の種類に関して制限はない。しかし、特に高充てん分散液を製造するためには、高いエネルギー入力を有する分散装置を使用することが有利でありうる。これらはたとえばローター・ステーターシステム、遊星型配合機または高エネルギーミルであってよい。後者では、高圧下で前分散した懸濁液の２の流をノズルにより減圧する。分散液の２の噴流が相互に正確に衝突し、かつ粒子が自体によって粉砕される。もう１つの実施態様では、前分散液は同様に高圧下におかれるが、しかし粒子は壁の外装を有する部分に衝突する。ローター・ステーターシステムが本発明による分散液を製造するために有利に使用されうる。
【００３５】
本発明はまた、ゴム、シリコーンゴムおよびプラスチック中での充填材として、塗料および被覆中のレオロジーを調節するため、および触媒のための担体としての本発明による二酸化ケイ素粉末の使用も提供する。
【００３６】
本発明はまた、ガラス製品を製造するため、化学的機械的研磨のため、およびインクジェット紙の製造のための本発明による分散液の使用も提供する。
【００３７】
実施例
分析的測定
粉末の比表面積をＤＩＮ６６１３１により測定する。
【００３８】
ジブチルフタレート吸収量を、Ｈａａｋｅ（Ｋａｒｌｓｒｕｈｅ）により供給されるＲＨＥＯＣＯＲＤ ９０により測定する。この終了時に二酸化ケイ素粉末８ｇを０．００１ｇの精度で混合室へ導入し、該混合室を蓋で閉鎖し、かつジブチルフタレートを０．０６６７ｍｌ／ｓの事前定義された供給速度で蓋の穴から計量供給する。配合機を毎分１２５回転のモーター速度で運転する。最大トルクに達したら、配合機およびＤＢＰ供給は自動的にスイッチオフされる。ＤＢＰ吸収量をＤＢＰの消費量および粒子の秤量から、次の式に従って計算する：
ＤＢＰ値（ｇ／１００ｇ）＝（ＤＢＰ消費量ｇ／粒子の秤量ｇ）×１００。
【００３９】
増粘作用を次の方法により測定する：二酸化ケイ素粉末７．５ｇを、スチレン中の不飽和ポリエステル樹脂の溶液１４２．５ｇ中に温度２２℃で１３００±１００ｍＰａｓの粘度で導入し、かつ高速ミキサーを用いて３０００分−１で分散させる。不飽和ポリエステル樹脂の適切な例は、Ｌｕｄｏｐａｌ（Ｒ）Ｐ６（ＢＡＳＦ）である。さらにスチレン中の不飽和ポリエステル樹脂９０ｇを、この分散液６０ｇに添加し、かつ分散工程を繰り返す。増粘作用は、剪断速度２．７ｓ−１で回転粘度計により測定される、２５℃での分散液の粘度の値をｍＰａｓで記載したものである。
【００４０】
二酸化ケイ素粉末の塩化物含有量は次の方法により測定される：本発明による粒子約０．３ｇを正確に秤量し、試薬グレードの２０％の水酸化ナトリウム溶液２０ｍｌでトッピングし、溶解し、かつ撹拌しながら冷却されるＨＮＯ３ １５ｍｌ中に移す。該溶液中の塩化物含有量をＡｇＮＯ３溶液により滴定する（０．１モル／ｌまたは０．０１モル／ｌ）。
【００４１】
二酸化ケイ素粉末の炭素含有率は次の方法により測定される：本発明による粒子約１００〜１０００ｍｇをるつぼ中へ正確に秤量し、超純粋な鉄および凝集体（ＬＥＣＯＣＥＬＬ ＩＩ）それぞれ１ｇと合し、かつ炭素分析装置（ＬＥＣＯ）中、約１８００℃で補助的な酸素を用いて燃焼させる。発生するＣＯ２をＩＲにより測定し、かつ含有量をここから計算する。
【００４２】
圧縮かさ密度はＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／ＸＩ Ｋ ５１０１／１８を参照することにより測定する（ふるい分けせず）。
【００４３】
ｐＨはＤＩＮ ＩＳＯ ７８７／ＩＸ、ＡＳＴＭ Ｄ１２８０、ＪＩＳ Ｋ５１０１／２４を参照することにより測定する。
【００４４】
分散液の粘度はＰｈｙｓｉｃａ Ｍｏｄｅｌ ３００ロータリー・レオメーターおよびＣＣ２７測定ビーカーを用いて２５℃で測定する。粘度値は１０ｌ／秒の剪断速度で測定する。この剪断速度は、形成される分散液の粘度が実質的に剪断負荷に無関係である範囲である。
【００４５】
分散液中で一般的な粒径は、動的光散乱法により測定する。Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ ＨＳａ（Ｍａｌｖｅｒｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ、ＵＫ）を使用する。ピーク分析の体積荷重平均値(volume-weighted median value)を記載する。
【００４６】
例１：
テトラメトキシシラン１．５ｋｇ／ｈを１８０℃で蒸発させ、かつバーナーの中心管に導入する。さらに空気１２ｍ３／ｈを中心管へ導入する。中心管を取り巻いている管に水素１．８ｍ３／ｈを供給する。気体混合物は、二次空気１７ｍ３／ｈが付加的に導入される反応室中で燃焼する。
【００４７】
反応ガスおよび形成される二酸化ケイ素を部分真空の適用により冷却システムに通過させ、これらを１００〜１６０℃の数値まで冷却する。フィルターまたはサイクロン中で廃ガス流から固体を分離する。
【００４８】
得られた二酸化ケイ素粉末のための分析データは第２表に再現されている。
【００４９】
例２〜９および比較例１０および１１を同様に実施した。
【００５０】
比較例１２〜１４ではテトラメトキシシランの代わりに四塩化ケイ素を使用する。これらの実験では廃ガス流からの分離に引き続き、水蒸気を含有する空気により二酸化ケイ素粉末を処理して付着している塩酸残留物を除去する。
【００５１】
得られた二酸化ケイ素粉末のための物理的化学的データは第２表に再現されている。
【００５２】
例１〜９は、比ＤＢＰ値として表される低い構造、低い比増粘作用および高い比圧縮かさ密度を有する本発明による二酸化ケイ素粉末を生じる。
【００５３】
例１０および１１は本発明による方法のみが、これらの粉末を生じることを示している。二次空気を低減するか、またはまったく省略すること、あるいはバーナーの空気を増加することによって、本発明による二酸化ケイ素の粉末は生じない。
【００５４】
同様に、例１２〜１４の、バーナー中で、および反応室中でのラムダ値に関する条件を維持しながら四塩化ケイ素を使用することによって、本発明による二酸化ケイ素粉末は生じない。
【００５５】
例１５：酸性のｐＨ範囲の分散液の製造
脱イオン水３６ｋｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。
【００５６】
例１６：アルカリ性ｐＨ範囲の分散液の製造
脱イオン水３５．５ｋｇおよび３０％のＫＯＨ溶液５２ｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間にＫＯＨ溶液をさらに添加することによりｐＨを１０．４に調節し、かつ維持する。この工程でＫＯＨ溶液４３ｇをさらに使用し、かつ水０．４ｋｇの添加により１５質量％の固体濃度が確立される。
【００５７】
例１７：アルミニウム塩の存在下での分散液の製造
脱イオン水３５ｋｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素６．４ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引する。次いで塩化アルミニウムの１質量％溶液（酸化アルミニウムに対する）６４０ｇを分散液と共に添加し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。脱イオン水０．１ｋｇおよび１ＮのＮａＯＨ３０５ｇを添加してｐＨ３．５を有する１５質量％の分散液が得られる。
【００５８】
例１８：Ａｅｒｏｓｉｌ ９０の分散液の製造（比較例）
脱イオン水３５．５ｇおよび３０％のＫＯＨ溶液５２ｇを６０ｌのステンレススチールの回分式容器中に装入する。次いでＡＥＲＯＳＩＬ （Ｒ） ９０ ５．２ｋｇをＹｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間に、ＫＯＨ溶液をさらに添加することによりｐＨを１０．４に調節し、かつ維持する。この工程でさらにＫＯＨ溶液を６３ｇ使用し、かつ水０．６ｋｇの添加により１５質量％の固体濃度が確立される。
【００５９】
分散液の物理的化学的パラメータは第３表に再現されている。
【００６０】
【表１】
【００６１】
例１９：高い固体含有率を有する分散液
６０ｌのステンレススチール回分式容器中の脱イオン水３５．５ｋｇを水酸化テトラメチルアンモニウム溶液（２５％）によりｐＨ１１に調節する。次いで熱分解法により製造された二酸化ケイ素３７ｋｇを、Ｙｓｔｒａｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ ３の吸引管を使用して剪断条件下で吸引し、かつ吸引工程の終了時に剪断をさらに３０００ｒｐｍで１５分間継続する。この１５分間の分散の間に水酸化テトラメチルアンモニウムをさらに添加することによりｐＨを１０〜１１に維持する。必要とされる水の残りの量の添加により５０質量％の固体濃度が確立される。
【００６２】
得られる分散液は５０質量％の二酸化ケイ素含有率および１０．３のｐＨを有している。これはＰｈｙｓｉｃａ粘度計により測定して２４５０ｍＰａｓの粘度を有する。平均粒径は１１６ｎｍである。該分散液は６ヶ月間の貯蔵期間の後でも増粘または沈澱を示さない。
【００６３】
本発明による二酸化ケイ素の粉末は水性媒体へ迅速に混合される能力により特徴付けられる。
【００６４】
公知の二酸化ケイ素粉末を含有する分散液と比較して、本発明による分散液は粘度に関してより有利な数値およびより小さい粒径を有する。
【００６５】
例１９は、高い固体含有率を有する分散液を製造することができることを示している。類似の条件下で、同等のＢＥＴ表面積を有する公知の二酸化ケイ素粉末の使用はゲル状の組成物を生じるか、または粉末を完全に配合することができない。
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【図１】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
５〜６００ｍ２／ｇの比表面積および５００ｐｐｍ未満の炭素含有量を有する熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末において、
− 比表面積１ｍ２あたり、ジブチルフタレート１．２ｇ／１００ｇＳｉＯ２以下の比ジブチルフタレート吸収量および
− 比表面積１ｍ２あたり、１５ｍＰａｓ未満の比増粘作用
を有することを特徴とする、熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末。
【請求項２】
比圧縮かさ密度が１０００〜１００００ｇ／ｌ×ｍ２比表面積である、請求項１記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項３】
塩化物含有量が５０ｐｐｍ未満である、請求項１または２記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の製造方法において、
− 蒸気状のテトラメトキシシランおよび／またはテトラエトキシシランを空気と一緒に、または酸素が富化された空気と一緒に、および
− 別個に水素、
− を、バーナーに供給し、かつ気体の混合物をバーナーに直列に接続された反応室中の火炎中で反応させ、かつ固体の反応生成物を公知の手段により気体流から分離し、
− その際、バーナー中のラムダ値は０．９５〜１．５であり、かつ
− その際、反応室中のラムダ値が０．８〜１．６であるために十分な二次空気を反応室へ供給する
ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の製造方法。
【請求項５】
バーナー中の酸素／水素の体積比が０．２〜２．８である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
バーナーを出る気体の排出速度が少なくとも１０ｍｓ−１である、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液。
【請求項８】
分散液中の二酸化ケイ素の含有率が２０〜８０質量％である、請求項７記載の水性分散液。
【請求項９】
分散液中の凝集体の平均直径が２００ｎｍ未満である、請求項７または８記載の水性分散液。
【請求項１０】
添加剤を含有する、請求項７から９までのいずれか１項記載の水性分散液。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか１項記載の水性分散液の製造方法において、請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を分散装置により水中へ混合し、これを塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸の添加により安定化することができ、かつ次いで分散させることを特徴とする、請求項７から１０までのいずれか１項記載の水性分散液の製造方法。
【請求項１２】
ゴム、シリコーンゴムおよびプラスチック中の充填材として、塗料および被覆のレオロジーを調節するため、触媒のための担体としての分散液中での請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の使用。
【請求項１３】
ガラス製品を製造するため、化学的機械的研磨のため、インクジェット紙を製造するための、請求項７から１０までのいずれか１項記載の分散液の使用。
【請求項１】
５〜６００ｍ２／ｇの比表面積および５００ｐｐｍ未満の炭素含有量を有する熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末において、
− 比表面積１ｍ２あたり、ジブチルフタレート１．２ｇ／１００ｇＳｉＯ２以下の比ジブチルフタレート吸収量および
− 比表面積１ｍ２あたり、１５ｍＰａｓ未満の比増粘作用
を有することを特徴とする、熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末。
【請求項２】
比圧縮かさ密度が１０００〜１００００ｇ／ｌ×ｍ２比表面積である、請求項１記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項３】
塩化物含有量が５０ｐｐｍ未満である、請求項１または２記載の二酸化ケイ素粉末。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の製造方法において、
− 蒸気状のテトラメトキシシランおよび／またはテトラエトキシシランを空気と一緒に、または酸素が富化された空気と一緒に、および
− 別個に水素、
− を、バーナーに供給し、かつ気体の混合物をバーナーに直列に接続された反応室中の火炎中で反応させ、かつ固体の反応生成物を公知の手段により気体流から分離し、
− その際、バーナー中のラムダ値は０．９５〜１．５であり、かつ
− その際、反応室中のラムダ値が０．８〜１．６であるために十分な二次空気を反応室へ供給する
ことを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の製造方法。
【請求項５】
バーナー中の酸素／水素の体積比が０．２〜２．８である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
バーナーを出る気体の排出速度が少なくとも１０ｍｓ−１である、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を含有する水性分散液。
【請求項８】
分散液中の二酸化ケイ素の含有率が２０〜８０質量％である、請求項７記載の水性分散液。
【請求項９】
分散液中の凝集体の平均直径が２００ｎｍ未満である、請求項７または８記載の水性分散液。
【請求項１０】
添加剤を含有する、請求項７から９までのいずれか１項記載の水性分散液。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか１項記載の水性分散液の製造方法において、請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末を分散装置により水中へ混合し、これを塩基またはカチオン性ポリマーまたはアルミニウム塩またはカチオン性ポリマーとアルミニウム塩との混合物または酸の添加により安定化することができ、かつ次いで分散させることを特徴とする、請求項７から１０までのいずれか１項記載の水性分散液の製造方法。
【請求項１２】
ゴム、シリコーンゴムおよびプラスチック中の充填材として、塗料および被覆のレオロジーを調節するため、触媒のための担体としての分散液中での請求項１から３までのいずれか１項記載の二酸化ケイ素粉末の使用。
【請求項１３】
ガラス製品を製造するため、化学的機械的研磨のため、インクジェット紙を製造するための、請求項７から１０までのいずれか１項記載の分散液の使用。
【公表番号】特表２００６−５２３１７２（Ｐ２００６−５２３１７２Ａ）
【公表日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０４６８９（Ｐ２００６−５０４６８９）
【出願日】平成１６年３月１５日（２００４．３．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００２６６４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８５３１１
【国際公開日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【出願人】（５０１０７３８６２）デグサ アクチエンゲゼルシャフト (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｎｉｇｓｅｎｐｌａｔｚ １， Ｄ−４０４７４ Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月１５日（２００４．３．１５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００２６６４
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８５３１１
【国際公開日】平成１６年１０月７日（２００４．１０．７）
【出願人】（５０１０７３８６２）デグサ アクチエンゲゼルシャフト (837)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｎｎｉｇｓｅｎｐｌａｔｚ １， Ｄ−４０４７４ Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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