DE1083241B - Process for the production of finely divided silica - Google Patents
Process for the production of finely divided silicaInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Stabilisierung von Kieselsäure, die sich als Verstärkungsfüllstoff für Kautschuk und für andere Zwecke eignet.The invention relates to a method for stabilizing silica, which is used as a reinforcing filler suitable for rubber and other purposes.
In der Patentanmeldung C 6515 IVa/12i ist ein Verfahren zur Ausfällung feinverteilter Kieselsäure vorgeschlagen, bei dem ein Ansäuerungsmittel, wie Kohlendioxyd, mit geregelter Geschwindigkeit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallsilicates zugegeben wird. Es wurde gefunden, daß ein gelatineartiger Stoff entsteht, wenn das Ansäuerungsmittel der Alkalisilicatlösung zu schnell zugefügt wird. Die so hergestellte Kieselsäure ist als Kautschukverstärkungsfüllstoff nicht geeignet. Andererseits wird das Fällprodukt zu grob für die Verwendung bei Kautschuk, wenn die Geschwindigkeit, mit der das Ansäuerungsmittel zugefügt wird, zu gering ist. Häufig ist dieses Produkt auch zu grob für andere Zwecke.In the patent application C 6515 IVa / 12i is a method proposed for the precipitation of finely divided silica, in which an acidifying agent, such as carbon dioxide, is added at a controlled rate to an aqueous solution of an alkali metal silicate. It it has been found that a gelatinous substance is formed when the acidifying agent is added to the alkali silicate solution is added quickly. The silica produced in this way is not suitable as a rubber reinforcing filler. on the other hand the precipitated product becomes too coarse for use with rubber if the speed at which the Acidifier is added is too low. Often this product is too rough for other purposes.
Es wurde gefunden, daß, um die zu einer Kautschukverstärkung verlangten Eigenschaften zu erzielen, es wesentlich ist, daß die Kieselsäure unter Bedingungen gefällt wird, bei denen die ausgefällte Kieselsäure eine durchschnittliche letzte Teilchengröße von weniger als 0,1 μ, vorzugsweise etwa 0,01 bis 0,05 μ, besitzt. Hierbei ist es zweckmäßig, die Teilchengröße und die Eigenschaften des Füllstoffs zu seiner Oberfläche in Beziehung zu setzen, wie sie durch eine Stickstoffabsorption bestimmt wird. Als allgemeine Regel kann gesagt werden, daß Kieselsäure, die eine Oberfläche zwischen 50 und 200 m2/g und eine durchschnittliche letzte Teilchengröße von 0,015 bis 0,05 μ besitzt, als Kautschukverstärkungsfüllstoff geeignet ist. Eine Kieselsäure mit einer Oberfläche zwischen 10 und 15 m2/g und einer durchschnittlichen letzten Teilchengröße zwischen 0,05 und 0,1 μ oder sogar 0,2 μ eignet sich als Papierfüllstoff. Die hier vorzugsweise hervorgehobene Oberfläche ist eine solche, bei welcher der pH-Wert der Aufschlämmung der ausgefällten Kieselsäure auf 7 eingestellt, die Kieselsäure gewonnen und bei etwa 105° C getrocknet und die Oberfläche des erhaltenen Trockenproduktes gemessen wird.It has been found that, in order to achieve the properties required for rubber reinforcement, it is essential that the silica be precipitated under conditions in which the precipitated silica has an average final particle size of less than 0.1 microns, preferably about 0.01 to 0.05 μ . It is useful here to relate the particle size and the properties of the filler to its surface, as determined by nitrogen absorption. As a general rule, silica which has a surface area between 50 and 200 m 2 / g and an average final particle size of 0.015 to 0.05 microns is suitable as a rubber reinforcing filler. A silica with a surface area between 10 and 15 m 2 / g and an average final particle size between 0.05 and 0.1 μ or even 0.2 μ is suitable as a paper filler. The surface preferably emphasized here is one in which the pH of the slurry of the precipitated silica is adjusted to 7, the silica is recovered and dried at about 105 ° C. and the surface of the dry product obtained is measured.
Diese Füllstoffe können, wie in der Patentanmeldung C 6515 IVa/12i vorgeschlagen, so hergestellt werden, daß man das Ansäuerungsmittel der Natriumsilicat- oder ähnlichen Alkalimetallsilicatlösung mit einer bestimmten Geschwindigkeit zusetzt.As proposed in patent application C 6515 IVa / 12i, these fillers can be produced in such a way that the acidifying agent of the sodium silicate or similar alkali metal silicate solution with a certain Speed increases.
Auch nachdem die Kieselsäure mit angemessener Teilchengröße und Oberfläche ausgefällt worden ist, hat der pH-Wert der Kieselsäureschlämmung, aus dem die Kieselsäure endgültig gewonnen wird, einen wesentlichen Einfluß auf die Oberfläche des Produktes. Wenn also die Kieselsäure nach der Ausfällung auf einen pn-Wert von 2 gebracht wird, so erhöht sich die Oberfläche erheblich, und der nach der Filtrierung und Trocknung eines solchen Produktes gewonnene Füllstoff ist im allgemeinen als Kautschukverstärkungsfüllstoff minderwertig.Even after the silica has been precipitated with the appropriate particle size and surface area, the pH of the silica slurry that makes up the silica is finally obtained, has a significant impact on the surface of the product. So if the Silica is brought to a pn value of 2 after precipitation, the surface area increases considerably, and the filler recovered after filtering and drying such a product is generally as Inferior rubber reinforcement filler.
In der Patentanmeldung C 14314 IVa/12i (deutsche Verfahren zur Gewinnung
feinzerteilter KieselsäureIn the patent application C 14314 IVa / 12i (German method for obtaining
finely divided silica
Zusatz zur Patentanmeldung C 14314 IVa/12 i
(Auslegeschrift 1 076 650)Addition to patent application C 14314 IVa / 12 i
(Auslegeschrift 1 076 650)
Anmelder:Applicant:
Columbia-Southern Chemical Corporation, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)Columbia-Southern Chemical Corporation, Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dr. W. Beil und A. Hoeppener, Rechtsanwälte,
Frankfurt/M.-Höchst, Antoniterstr. 36Dr. W. Beil and A. Hoeppener, lawyers,
Frankfurt / M.-Höchst, Antoniterstr. 36
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. September 1957Claimed priority:
V. St. v. America September 3, 1957
Fred S. Thomhill, Akron, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt wordenFred S. Thomhill, Akron, Ohio (V. St. A.),
has been named as the inventor
Auslegeschrift 1 076 650) ist vorgeschlagen worden, daß Kieselsäure gegen einen wechselnden ρπ-Wert stabilisiert werden kann, indem sie der Einwirkung eines wäßrigen Mediums unterworfen wird, wobei der ρπ-Wert der Kieselsäure nicht weniger als etwa 5 und die Temperatur mindestens 60° C beträgt. Wenn die Kieselsäure auf diese Weise durch Wärme behandelt oder konditioniert worden ist, weist sie eine wesentlich geringere Neigung auf, nach Säurezugabe selbst bis zu einem pH-Wert von 2 oder weniger, die Oberfläche zu verändern. Selbst wenn bei Zugabe von Säure zu einer Kieselsäure, die, wie beschrieben, stabilisiert worden ist, eine geringe Oberflächenvergrößening stattfinden sollte, so beeinflußt diese Veränderung die Kautschukverstärkungseigenschaften des Füllstoffs nicht nachteilig und ist verhältnismäßig gering, verglichen mit den großen Veränderungen, die stattfinden, wenn keine Wärmebehandlung stattgefunden hat.Auslegeschrift 1 076 650) it has been proposed that silica stabilizes against a changing ρπ value can be by subjecting it to the action of an aqueous medium, the ρπ value of the silica not less than about 5 and the temperature is at least 60 ° C. When the silica on this Has been treated or conditioned by heat, it has a much lower tendency to prove Adding acid even down to a pH of 2 or less will change the surface. Even if at Addition of acid to a silica which has been stabilized as described has a low surface area should take place, this change affects the rubber reinforcing properties of the filler not detrimental and is relatively small compared to the major changes that are taking place, if no heat treatment has taken place.
Die für diese Wärmebehandlung erforderliche Zeit hängt von der Temperatur ab, bei der sie durchgeführt wird, und auch etwas von der Temperatur, bei der die Kieselsäure vorher ausgefällt worden ist. Wenn die Temperatur niedrig ist, so ist die Behandlungszeit lang, ist sie hoch, so sind verhältnismäßig kürzere Zeiten ausreichend. Eine Wärmebehandlung der Kieselsäure bei Temperaturen zwischen 50 und 75° C kann z. B. 10 bis 20 Stunden oder mehr erfordern, während die Behandlungszeit etwas kürzer, etwa 5 Stunden ist, wenn dieThe time required for this heat treatment depends on the temperature at which it is carried out and some of the temperature at which the silica was previously precipitated. If the If the temperature is low, the treatment time is long, and if it is high, relatively shorter times are sufficient. A heat treatment of the silica at temperatures between 50 and 75 ° C can, for. B. 10 to Require 20 hours or more, while the treatment time is slightly shorter, about 5 hours if the
009 530/491009 530/491
Claims (1)
haft, da mit einfachen Mitteln gearbeitet werden kann, Diese beiden Produkte ergaben bei einer Einarbeitung um das Alkalimetalloxyd oder das Alkalimetall aus der in GR-S-Kautschuk einen Kautschuk mit einer Zerreißausgefällten Kieselsäure zu entfernen, ohne den ausge- 40 festigkeit von 217 kg/cm2 oder besser,
fällten Füllstoff nachteilig zu beeinflussen. Bei einer auf Der erfindungsgemäß zu stabilisierende kieselsäurediese Weise gewonnenen Kieselsäure erhöht sich im Laufe haltige Füllstoff kann nach verschiedenen Verfahren der Alkalientfernung die Oberfläche nicht wesentlich. hergestellt werden. Ein besonders vorteilhaftes VerfahrenThe process described here is particularly advantageous when heated, had a surface area of 177 m 2 / g.
Adhesive, since simple means can be used. When incorporated in order to remove the alkali metal oxide or the alkali metal from the silica precipitated in GR-S rubber, these two products resulted in a rubber with a tear-precipitated silica without the strength of 217 kg / cm 2 or better,
to adversely affect precipitated filler. In the case of a silica obtained in this way, which is to be stabilized according to the invention, the surface does not increase significantly after various methods of alkali removal. getting produced. A particularly advantageous method
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