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Hoch dispergierbare gefällte Kieselsäuren

IP.com Disclosure Number: IPCOM000255288D
Publication Date: 2018-Sep-14

Publishing Venue

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Abstract

Die Erfindung betrifft hoch dispergierbare gefällte Kiesel-säuren. Gegenstand der Erfindung ist eine modifizierte Fäl-lungskieselsäure, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel-größe von mindestens 90% ihrer Partikel höchstens 1 µm be-trägt und ihre Redispergierbarkeit, d.h. der Quotient aus dem Durchgang 1 µm bestimmt durch Laserbeugung nach Trocknen der Kieselsäure dividiert durch den Durchgang 1 µm bestimmt durch Laserbeugung vor Trocknen der Kieselsäure, mindestens 0,9 be-trägt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfah-ren, das zur Herstellung dieser modifizierten Fällungskiesel-säuren geeignet ist und sich durch eine Kombination einer ho-mogenen in-situ-Modifizierung der Kieselsäure zusammen mit einer Hochleistungs-Flüssigvermahlung auszeichnet. Des Weite-ren ist ein Verfahren zur Verstärkung von Elastomeren, bei dem eine erfindungsgemäße modifizierte Fällungskieselsäure als Füllstoff eingearbeitet wird, beschrieben.

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Hoch dispergierbare gefällte Kieselsäuren

Gegenstand der Erfindung ist eine modifizierte Fällungskiesel-

säure, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelgröße von min-

destens 90% ihrer Partikel höchstens 1 µm beträgt und ihre Re-5

dispergierbarkeit, d.h. der Quotient aus dem Durchgang 1 µm be-

stimmt durch Laserbeugung nach Trocknen der Kieselsäure divi-

diert durch den Durchgang 1 µm bestimmt durch Laserbeugung vor

Trocknen der Kieselsäure, mindestens 0,9 beträgt, sowie ein

Verfahren, das zur Herstellung dieser modifizierten Fällungski-10

eselsäuren geeignet ist und sich durch eine Kombination einer

homogenen in-situ-Modifizierung der Kieselsäure zusammen mit

einer Hochleistungs-Flüssigvermahlung auszeichnet, sowie des

weiteren die Verwendung dieser modifizierten Fällungskieselsäu-

ren. 15

Bei Fällungskieselsäuren handelt es sich um Oxide des Silici-

ums, die großtechnisch über Fällungsprozesse hergestellt und in

einem breiten Anwendungsfeld eingesetzt werden. Die Produkte

aus Fällungsprozessen weisen meist nicht die gewünschte Korn-20

größe auf bzw. müssen noch einer Trocknung unterworfen werden,

wobei die durch die Herstellung eingestellten Produkteigen-

schaften wie die spezifische Oberfläche möglichst wenig verän-

dert werden sollen. Daher sind zur Zerkleinerung oder Mahlung

von Kieselsäuren Strahl- oder Prallmühlen und zur Trocknung 25

Sprühtrockner, Etagentrockner, Drehrohrtrockner oder Düsentürme

gängig. Nach Durchführung dieser Verfahrensschritte ist eine

typische Eigenschaft gefällter Kieselsäuren ihre schlechte Dis-

pergierbarkeit, die sich üblicherweise durch einen Grobanteil

in der Partikelgrößenverteilung bemerkbar macht. 30

Es gibt zunehmend Versuche etablierter Hersteller gefällter

Kieselsäuren hoch-dispergierbare Kieselsäuren (s.g. HDS-Typen)

2

zu entwickeln. Einsatzbereich dieser Kieselsäuren ist üblicher-

weise die Verwendung als verstärkender Füllstoff für Automobil-

reifen.

Um die leichte Dispergierbarkeit der Kieselsäuren zu erzielen

wird dabei üblicherweise in den Fällungsprozess eingegriffen. 5

Kennzeichen dieser HDS-Typen ist ein reduzierter Grobanteil in

der Partikelgrößenmessung. Produkte ohne jeglichen Grobanteil

sind so jedoch nicht herstellbar.

Als Maß für die Dispergierbarkeit einer Fällungskieselsäure 10

wird beispielsweise der wk-Koeffizienten, der auf der Partikel-

größenverteilung gemessen durch Laserbeugung basiert, herange-

zogen. Durch die Auswertung des Streulichtbildes der Fällungs-

kieselsäure kann die Verteilung der Partikelgrößen über einen

weiten Messbereich von ca. 40 nm - 500 µm bestimmt werden. Der 15

wk-Koeffizient gibt das Verhältnis der Peakhöhe der unzerklei-

nerten, recht groben Kieselsäurepartikel, deren Maximum im Be-

reich 1-100 µm liegt, zur Peakhöhe der zerkleinerten Partikel

mit Partikelgrößen von 0-1 µm an. Letztgenannte, sehr kleine

Partikel werden in Kautschukmischungen ausgezeichnet disper-20

giert. Der wk-Koeffizient ist damit ein Maß für die Dispergier-

barkeit der Fällungskiese...