DE102006059316A1

DE102006059316A1 - Dispersion von hochoberflächigem Siliciumdioxid

Info

Publication number: DE102006059316A1
Application number: DE102006059316A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr. Lortz; Gabriele Perlet; Werner Will; Kai Dr. Schumacher
Original assignee: Evonik Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2008-06-19
Also published as: TW200831406A; TWI359788B; JP5424892B2; US7918933B2; CN101205069A; US20100107930A1; EP2091867A1; JP2010513176A; CN101205069B; WO2008071462A1

Abstract

Dispersion, enthaltend Wasser und Kalium-Silicium-Mischoxidpulver, wobei - das Mischoxidpulver in Form von Aggregaten von Primärpartikeln vorliegt, eiund einen mittleren Aggregatdurchmesser in der Dispersion von weniger als 100 nm aufweist und einen Anteil an Kalium von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, berechnet als K<SUB>2</SUB>O und bezogen auf das Mischoxidpulver, besitzt und - die Dispersion einen Anteil an Mischoxidpulver in der Dispersion 24 bis 40 Gew.-% aufweist, die Summe an Wasser und Mischoxidpulver mindestens 98 Gew.-% beträgt und der pH-Wert 9 bis 11,5 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hochgefüllte, hochoberflächiges Siliciumdioxid enthaltende Dispersion, deren Herstellung und Verwendung.
Hochgefüllte Siliciumdioxid-Dispersionen sind bekannt. Sie werden beispielsweise in Polierverfahren (Chemisch-mechanisches Polieren), in der Papierindustrie zur Herstellung eines Papierstriches oder in der Glasindustrie zur Herstellung von Glasformkörpern eingesetzt.
Pyrogene Siliciumdioxidpulver werden bevorzugt durch Flammenhydrolyse hergestellt. Bei diesem Prozess wird eine dampfförmige Siliciumverbindung, in der Regel Siliciumtetrachlorid, mit Wasserstoff und Sauerstoff verbrannt. Dabei wird in einem ersten Schritt durch Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff Wasser erzeugt, welches in einem zweiten Schritt die Siliciumverbindung unter Bildung von pyrogenem Siliciumdioxid hydrolysiert.
In diesem Prozess werden zunächst Primärpartikel gebildet, die im weiteren Reaktionsverlauf zu Aggregaten zusammenwachsen können. Dabei sind Aggregate verwachsene Primärpartikel. Die Aggregate können weiter zu Agglomeraten zusammenlagern. Bei der Dispergierung von pyrogenem Siliciumdioxid werden zunächst bei Einwirkung geringer Dispergierenergie die Agglomerate getrennt. Bei höheren Dispergierenergien werden auch größere Aggregate in kleinere Aggregate überführt.
In US 5,246,624 und EP-A-773270 werden Verfahren zur Herstellung von Dispersionen von pyrogenem Siliciumdioxidpulver (englisch: fumed silica) offenbart.
Der in US 5,246,624 offenbarten Erfindung liegt das Prinzip zugrunde, im sauren pH-Bereich durch Einwirkung von hohen Scherenergien in ein System, das in diesem pH-Bereich eine hohe Viskosität aufweist, eine möglichst vollständige Destrukturierung des pyrogenen Siliciumdioxidpulvers zu erzielen. Obgleich auch offenbart ist, dass das Verfahren für alle pyrogenen Siliciumdioxide einsetzbar ist, hat sich doch gezeigt, dass nur Siliciumdioxidpulver mit einer BET-Oberflächen von weniger als 75 m²/g stabile Dispersionen liefern. Stabile Dispersionen von Siliciumdioxidpulvern mit höheren BET-Oberflächen sind mit dem in US 5,264,624 nicht zu erhalten. Zudem zeigen Dispersion unmittelbar nach der Herstellung eine ausgeprägte Strukturviskosität, also hohe Viskositäten bei niedrigen Scherraten.
Dies wird auch in EP-A-773270 festgestellt. Das Problem hochgefüllte, stabile Dispersionen von Siliciumdioxid mit höheren BET-Oberflächen zu erhalten, wird dort mittels der Hochdruckvermahlung gelöst. Dabei kollidieren zwei unter hohem Druck stehende Ströme einer Vordispersion, wodurch sich die Partikel selbst vermahlen (Hochenergiemühle). Hierdurch können Dispersionen von Siliciumdioxid mit einer BET-Oberfläche von 90 bis > 500 m²/g und einem Gehalt an Siliciumdioxid von bis zu 40 Gew.-% erhalten werden.
Aus EP-A-1216958 ist eine wässerige Dispersion bekannt, die ein mit Alkali dotiertes, pyrogenes Siliciumdioxidpulver mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von kleiner als 100 nm enthält. Aufgrund der nur sehr wenig miteinander verwachsenen Primärpartikel lässt sich dieses Pulver gut dispergieren. Speziell wird ein Verfahren offenbart, bei dem sich durch Kollision zweier unter hohem Druck stehender Partikelströme die Partikel gegenseitig vermahlen. Mit diesem Verfahren sind hochgefüllte Dispersionen von Siliciumdioxid herstellbar. In EP-A-1216958 wird beispielsweise eine 30 gewichtsprozentige Dispersionen von kalium-dotierten Siliciumdioxiden mit einer BET-Oberfläche von ca. 100 bis 130 m²/g offenbart.
Die Herstellung von stabilen, hochgefüllten Dispersionen hochoberflächiger, aggregierter Siliciumdioxide mit kostengünstigeren Dispergiertechniken als die Kollision zweier Vordispersionsströme gelingt nicht.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein kostengünstigeres Verfahren zur Herstellung einer stabilen, niedrigviskosen Dispersion mit geringer Strukturviskosität von hochoberflächigem Siliciumdioxid bereitzustellen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war weiterhin, die Bereitstellung einer stabilen, niedrigviskosen Dispersion mit geringer Strukturviskosität von hochoberflächigem Siliciumdioxid.
Gegenstand der Erfindung ist eine Dispersion, enthaltend Wasser und Kalium-Silicium-Mischoxidpulver, die dadurch gekennzeichnet ist, dass

– das Mischoxidpulver – in Form von Aggregaten von Primärpartikeln vorliegt, – eine BET-Oberfläche von 100 bis 400 m²/g und einen mittleren Aggregatdurchmesser in der Dispersion von weniger als 100 nm aufweist, – einen Anteil an Kalium von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, berechnet als K₂O und bezogen auf das Mischoxidpulver, besitzt,
– die Dispersion – einen Anteil an Mischoxidpulver in der Dispersion 25 bis 40 Gew.-% aufweist, – die Summe an Wasser und Mischoxidpulver mindestens 98 Gew.-% beträgt und – der pH-Wert 9 bis 11,5 ist.

Bei dem Kalium-Silicium-Mischoxidpulver kann es sich bevorzugt um eines handeln, welches durch einen pyrogenen Prozess erhalten wurde. Besonders bevorzugt können es Pulver sein, welche in den Patentanmeldungen mit den Anmeldenummern DE 10 2005 027 720.9 (Anmeldetag: 16. Juni 2005) und EP05024753.5 (Anmeldetag 12. November 2005) offenbart werden. Es handelt sich um hierbei, im Gegensatz zu dem aus EP-A-10065028 bekannten, um Pulver mit hoher Struktur, was zum Beispiel durch das Vorhandensein eines Endpunktes bei der Dibutylphthalatbestimmung deutlich wird. Die Struktur ähnelt vielmehr pyrogenen Siliciumdioxiden vergleichbarer BET-Oberfläche.
Das in der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2005 027 720.9 offenbarte Pulver ist ein Kalium-Silicium-Mischoxidpulver in Form von Aggregaten porenfreier Primärpartikel, welches 0,2 bis 1,5 Gew.-% K₂O enthält, das im Kern und auf der Oberfläche der Primärpartikel verteilt ist, und welches eine BET-Oberfläche von 100 bis 350 m²/g und eine spezifische DBP-Zahl, ausgedrückt als DBP-Zahl pro Quadratmeter spezifischer Oberfläche, die größer als oder gleich der eines pyrogenen Siliciumdioxidpulvers gleicher BET-Oberfläche ist, welches die Kaliumkomponente nicht enthält.
Das in der europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer EP05024753.5 offenbarte Pulver ist ein Kalium-Silicium-Mischoxidpulver, bei dem sich die Kaliumkomponente ausschließlich auf der Oberfläche der Primärpartikel befindet.
Bevorzugterweise beträgt die DBP-Zahl pro Quadratmeter spezifischer Oberfläche der vorgenannten Pulver mehr als 1,14 ist.
Der Anteil der Kaliumkomponente, gerechnet als K₂O, des in der erfindungsgemäßen Dispersion vorliegenden Pulvers beträgt 0,05 bis 2 Gew.-%. Unterhalb eines Wertes von 0,05 Gew.-% lassen sich stabile, hochgefüllte Dispersionen nur unter Verwendung von Hochenergiemühlen herstellen. Oberhalb eines Wertes von 2,0 Gew.-% ist kein zusätzlicher Effekt mehr beobachtbar. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Kaliumkomponente 0,1 bis 0,4 Gew.-%. Wesentlich für die Erfindung ist, dass bereits solch geringe Mengen genügen, im Gegensatz zu reinen Siliciumdioxid-Dispersionen, um stabile Dispersionen zu erhalten.
Die BET-Oberfläche des Kalium-Silicium-Mischoxidpulvers kann von 100 bis 400 m²/g variiert werden. Als besonders vorteilhaft hinsichtlich einer späteren Verwendung als Bestandteil von Beschichtungen, hat sich eine BET-Oberfläche von 150 bis 350 m²/g und insbesondere von 175 bis 225 und 270 bis 330 m²/g als besonders vorteilhaft erwiesen.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dispersion bei dem man

– Wasser aus einer Vorlage über eine Rotor-/Stator-Maschine im Kreis führt und über eine Einfüllvorrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich und bei laufender Rotor-/Stator-Maschine eine solche Menge an Mischoxidpulver einbringt, dass eine Vordispersion mit einem Gehalt an Mischoxidpulver zwischen 30 und 50 Gew.-%, bevorzugt 31 bis 46 Gew.-%, besonders bevorzugt 32 bis 42 Gew.-% resultiert, und nachdem alles Mischoxidpulver zugegeben ist,
– die Einfüllvorrichtung schließt und bei einem pH-Wert von 2 bis 4 und einer Temperatur von 10 bis 50°C mit einer Scherrate von 10000 bis 30000 s^-1 schert,
– mit Wasser soweit verdünnt, dass man den gewünschten Feststoffgehalt um 0,1 bis 10%, bezogen auf den gewünschten Feststoffgehalt, überschreitet und anschließend unter den gleichen scherenden Bedingungen eine wässerige Base in einer Menge und einer Konzentration hinzufügt, dass die zum Erreichen des gewünschten Feststoffgehaltes fehlende Menge erreicht wird und ein pH-Wert von 9 bis 11,5 resultiert.
– Gegebenenfalls kann mit Wasser weiter verdünnt werden, um einen gewünschten Gehalt und einen gewünschten pH-Wert einzustellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass vor Zugabe der wässerigen Base, der Feststoffgehalt durch Verdünnen mit Wasser nahezu erreicht ist. Der Feststoffgehalt vor Zugabe der wässerigen Base liegt 0,1 bis 10%, bevorzugt 0,2 bis 5% und besonders bevorzugt 0,4 bis 2,5%, über dem gewünschten Feststoffgehalt.
Die Prozentwerte beziehen sich auf den gewünschten Feststoffgehalt. So ist beispielsweise bei einem gewünschten Feststoffgehalt von 30 Gew.-% mit soviel Wasser zu verdünnen, dass der Feststoffgehalt 30 Gew.-% + 0,1% = 30,03 Gew.-% bis 30 Gew.-% + 10% = 33 Gew.-%, bevorzugt 30 Gew.-% + 0,2% = 30,06 Gew.-% bis 30 Gew.-% + 5% = 31,5 Gew.-% und besonders bevorzugt 30 Gew.-% + 0,4% = 30,12 Gew.-% bis 30 Gew.-% + 2,5% = 30,75 Gew.-% beträgt.
Falls die Lösung in der das Mischoxid vorliegt nicht bereits einen pH-Wert von 2 bis 4 aufweist kann durch Zugabe einer Säure ein solcher pH-Wert eingestellt werden. In der Regel weisen die eingesetzten Kalium-Silicium-Mischoxidpulver bereits einen pH-Wert im Bereich 2 bis 4 auf. In diesen Fällen kann auf eine Zugabe von Säure verzichtet werden. Die Art der Säure selbst ist nicht kritisch. Üblicherweise wird Salzsäure, Schwefelsäure oder Salpetersäure eingesetzt.
Kritisch kann dagegen die Temperatur der Dispersion während des Dispergiervorganges im sauren Bereich sein. Es wurde beobachtet, dass bei Temperaturen von mehr als 55°C eine spontane Gelierung auftreten kann. Daher kann eine Kühlung der Dispersion während des Dispergiervorganges vorteilhaft sein.
Nach Beendigung des Dispergiervorganges im sauren Bereich wird zunächst Wasser und dann Base hinzugefügt um einen pH-Wert von 9 bis 11,5 zu erhalten. Die Zugabe der erforderlichen Menge an Base erfolgt dabei vorteilhafterweise nicht portionsweise sondern die gesamte Basemenge wird auf einmal und rasch zugegeben.
Die Art der Base ist nicht kritisch. Als besonders geeignete Basen haben sich Kalilauge, Natronlauge, Ammoniak, Ammoniakwasser, Amine wie Monethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Monoisopropanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, N,N-Dimethylisopropanolamin, Tetraalkylammoniumhydroxide, Morpholin und Aminoalkohole, wie 3-Amino-1-propanol, 1-Amino-2-propanol und 2-Amino-2-methyl-1-propanol erwiesen.
Die Konzentration der Base ist nicht kritisch. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, Basen mit einer Konzentration von 2 bis 20 mol/l, besonders bevorzugt 5 bis 18 mol/l und ganz besonders bevorzugt 8 bis 15 mol/l einzusetzen.
Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion zur Herstellung von transparenten Dicht- und Spachtelmassen, insbesondere transparenten acrylathaltigen Massen.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von transparenten Massen Siliciumdioxid-Pulver als Verstärkungsmittel einzusetzen. Der Einsatz der sehr voluminösen Pulver führt jedoch dazu, dass viel Luft in die wässrige, viskose Acrylatdispersion mit eingearbeitet wird. Um nun zu transparenten Formulierungen zu gelangen müssen nun in einem zeitaufwändigen Entlüftungsschritt die Gasblasen entfernt werden. Wird anstelle des Siliciumdioxidpulvers nun die erfindungsgemäße Dispersion eingebracht so ist die Entlüftung bereits bei der Herstellung der Dispersion erfolgt, da bei deren Herstellung ein Prozessschritt mit sehr niedriger Viskosität durchlaufen wird.
Das Harz (A) kann auch ungesättigtes Acrylharz mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 2.000 bis 50.000 umfassen. Spezifische Beispiele dafür sind ein Harz, das durch Addition von Glycidyl(meth)acrylat, Allyglycidylether an ein Carboxylgruppen enthaltendes Acrylharz hergestellt wird, das durch Copolymerisation einer ethylenisch ungesättigten Säure, wie z.B. (Meth)acrylsäure, als Grundbaustein mit zumindest einem Monomer hergestellt wurde, das aus (Meth)acrylaten, wie z.B. Meth(meth)acrylat und Butyl(meth)acrylat, Styrol und (Meth)acrylnitril ausgewählt ist; ein Harz, das durch Addition eines Reaktionsprodukts zwischen 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat oder (Meth)allylalkohol und einer Diisocyanatverbindung zu einem Hydroxylgruppen enthaltenden Acrylharz hergestellt wird, das durch Copolymerisation eines Hydroxylgruppen enthaltenden Monomers als grundlegende Komponente mit dem obigen Monomer hergestellt ist.
Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Dispersion bei der Herstellung von Beschichtungen, insbesondere von Acrylatlacken.
Diese enthalten als Acrylatbestandteil wenigstens ein (Meth)Acrylatmonomer und/oder Oligomer. Geeignete Monomere können Hydroxyethylmethacrylat, Trimethylolpropanformalacrylat, Hexandioldiacrylat, Tripropylenglycoldiacrylat, Neopentylglycoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Glycerintriacrylat, Pentaerythritoltetraacrylat und/oder Derivate dieser Verbindungen sein. Die Beschichtungen zeichnen sich nach dem Aushärten durch hohe Transparenz und hohe Kratzfestigkeit aus. Sie können beispielsweise für optische Linsen benutzt werden.
Beispiele:
Herstellung der Einsatzstoffe
Beispiel P1: Kalium-Silicium-Mischoxidpulver P1 (gemäß der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 10 2005 027 720.9 vom 16. Juni 2005): 85 kg/h SiCl₄ werden verdampft und in das Zentralrohr des Brenners, wie er in DE-A-19650500 beschrieben ist, überführt. In dieses Rohr werden zusätzlich 40 Nm³/h Wasserstoff sowie 124 Nm³/h Luft eingespeist. Dieses Gasgemisch strömt aus der inneren Brennerdüse und brennt in den Brennerraum eines wassergekühlten Flammrohres. In die Manteldüse, die die Zentraldüse umgibt, werden zur Vermeidung von Anbackungen zusätzlich 4 Nm³/h Sekundärwasserstoff eingespeist. Das Aerosol wird aus einer fünfprozentigen, wässerigen Kaliumchloridlösung mittels einer Zweistoffdüse, die am Boden des Behälters montiert ist, erhalten. Dabei werden 1100 g/h Aerosol erzeugt. Das Aerosol wird mittels eines Traggasstromes (Luft) von 18 Nm³/h, welcher so gerichtet ist, dass er zunächst seitlich zur Zweistoffdüse auf den Boden einer Platte auf dem die Zweistoffdüse montiert ist, trifft, durch eine von außen geheizte Leitung getragen und dabei auf 120°C erhitzt. Danach verlässt das Aerosol/Traggasgemisch die innere Düse und wird homogen mit dem Gasgemisch aus Siliciumtetrachlorid, Wasserstoff und Sauerstoff vermischt. Nach der Flammenhydrolyse werden die Reaktionsgase und das entstandene Pulver durch Anlegen eines Unterdruckes durch ein Kühlsystem gesaugt und dabei der Partikel-Gasstrom auf ca. 100 bis 160°C abgekühlt. In einem Filter oder Zyklon wird der Feststoff von dem Abgasstrom abgetrennt. In einem weiteren Schritt werden bei Temperaturen zwischen 400 und 700°C durch Behandlung mit wasserdampfhaltiger Luft noch anhaftende Salzsäurereste von dem Siliciumdioxidpulver entfernt. Das entstandene Pulver fällt als weißes feinteiliges Pulver an.
Der Gehalt des Pulvers P1 an Kalium, berechnet als K₂O, beträgt 0,12 Gew.-%, die BET-Oberfläche 216 m²/g, DBP- Zahl/BET 1,5 g/m², d_n/d_a 0,69. Der pH-Wert einer vierprozentigen Dispersion in Wasser ist 4,1.
Beispiel P2: Kalium-Silicium-Mischoxidpulver P2 (gemäß der europäischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer 05024753.5 vom 12. November 2005: 4,44 kg/h Siliciumtetrachlorid werden verdampft. Der Dämpfe wird mittels 3,3 Nm³/h Luft als Traggas in eine Mischkammer überführt. Getrennt hiervon werden 2,3 Nm³/h Kern-Wasserstoff und 6,9 Nm³/h Primärluft in die Mischkammer eingebracht. In einem Zentralrohr wird das Reaktionsgemisch einem Brenner zugeführt und gezündet. Dabei brennt die Flamme in ein wassergekühltes Flammrohr. Zusätzlich wird in den Reaktionsraum 20 Nm³/h Sekundärluft eingebracht. Bei einer Temperatur von 320°C werden in diesen Strom aus Siliciumdioxidpartikeln, Salzsäure, Luft und Stickstoff 191 g/h einer 3,0 Gew.-% Lösung von Kaliumchlorid in Wasser eingedüst. Nach einer mittleren Verweilzeit von 12 ms wird die Temperatur des Gemisches auf 500°C erhöht. Nach einer mittleren Verweilzeit von 24 s werden die Metalloxidpartikel in einem nachgeschalteten Filter abgeschieden.
Der Gehalt des Pulvers P2 an Kalium, berechnet als K₂O, beträgt 0,14 Gew.-%, die BET-Oberfläche 299 m²/g.
Herstellung erfindungsgemäßer Dispersionen
Beispiel D1: In einem 100 l Edelstahl-Ansatzbehälter werden 45,0 kg VE-Wasser. Anschließend werden mit Hilfe des Saugrüssels der Ystral Conti-TDS 3 (Statorschlitze: 4 mm Kranz und 1 mm Kranz, Rotor/Stator-Abstand ca. 1 mm) unter Scherbedingungen 30 kg P1 eingesaugt. Nach Beendigung der Zugabe wird der Einsaugstutzen geschlossen und noch bei 3000 U/min 20 min lang nachgeschert. Die bei der Dispergierung erzeugte Wärme wird mit Hilfe eines externen Wärmetauschers abgeführt. Mit 20 kg VE-Wasser wird die Dispersion verdünnt und mit 2,6 kg Kalilauge (30%ig) der pH-Wert von 3,4 auf 10,0 unter Scherung eingestellt. Anschließend werden 2,4 kg VE-Wasser zugefügt, um einen SiO₂-Gehalt von 30 Gew.-% zu erreichen und noch einmal ca. 5 Minuten zwecks Homogenisierung nachgeschert.
Der mittlere Aggregatdurchmesser beträgt 81 nm (bestimmt mit Horiba LA 910) bzw. 47 nm (bestimmt mit Zetasizer 2000 HS, Malvern).
Die Dispersion zeigt auch nach 6 Monaten keine Anzeichen eines Gelierens oder der Sedimentation.
Beispiel D2: analog Beispiel D1, jedoch unter Verwendung des Pulvers P2 und Endkonzentration von 25 Gew.-% des Pulvers P2.
Der mittlere Aggregatdurchmesser beträgt 75 nm (bestimmt mit Horiba LA 910) bzw. 39 nm (bestimmt mit Zetasizer 2000 HS, Malvern).
Die Dispersion zeigt auch nach 6 Monaten keine Anzeichen eines Gelierens oder der Sedimentation.
Herstellung einer Dispersion nach dem Stand der Technik
Beispiel D3: In einem 100 l Edelstahl-Ansatzbehälter werden 45,0 kg VE-Wasser. Anschließend werden mit Hilfe des Saugrüssels der Ystral Conti-TDS 3 (Statorschlitze: 4 mm Kranz und 1 mm Kranz, Rotor/Stator-Abstand ca. 1 mm) unter Scherbedingungen 30 kg AEROSIL^® 200, ein pyrogen erzeugtes SiO₂ mit einer BET-Oberfläche von 200 m²/g innerhalb von 50 min eingesaugt. Nach Beendigung der Zugabe von Aerosil^® 200 wird der Einsaugstutzen geschlossen und noch bei 3000 U/min 60 min lang nachgeschert. Die bei der Dispergierung erzeugte Wärme wird mit Hilfe eines externen Wärmetauschers abgeführt. Mit 20 kg VE-Wasser wird die Dispersion verdünnt und mit 2,2 kg Kalilauge (30%ig) der pH-Wert von 3,2 auf 10,0 unter Scherung eingestellt. Anschließend werden 2,8 kg VE-Wasser hinzugefügt um einen SiO₂-Gehalt von 30 Gew.-% zu erhalten und noch einmal ca. 5 Minuten zwecks Homogenisierung nachgeschert.
Der mittlere Aggregatdurchmesser beträgt 119 nm mit einem Anteil von ca. 1,5% gröberer gelierter Partikel bei ca. 25 μm (bestimmt mit Horiba LA 910).
2 zeigt die Viskosität der Dispersionen aus Beispiel D1 (gekennzeichnet durch
und aus Beispiel D3 (gekennzeichnet durch ⎕) in mPas in Abhängigkeit von der Scherrate in s^-1. Es ist deutlich die geringere Viskosität über den gesamtem Scherbereich, sowie die geringe Strukturviskosität der erfindungsgemäßen Dispersion zu erkennen.
3 zeigt die mittels Laserbeugung ermittelte in der Dispersion aus Beispiel D2 (durchgezogene Linie) und aus Beispiel D3 (gestrichelte Linie) Partikelgröße in den Dispersionen. Die erfindungsgemäße Dispersion ist frei von Grobanteilen, während die D3 solche zeigt (mit * gekennzeichnet.
Aufgrund der niedrigen Viskosität, des hohen Feststoffanteiles und des niedrigen Anteils an Luft ist die erfindungsgemäße Dispersion ideal geeignet zur Herstellung transparenter Dichtmassen und Spachtelmassen.

Claims

Dispersion enthaltend Wasser und Kalium-Silicium-Mischoxidpulver, dadurch gekennzeichnet, dass – das Mischoxidpulver – in Form von Aggregaten von Primärpartikeln vorliegt, eine BET-Oberfläche von 100 bis 400 m²/g aufweist, einen mittleren Aggregatdurchmesser in der Dispersion von weniger als 100 nm aufweist und – einen Anteil an Kalium von 0,05 bis 1,5 Gew.-%, berechnet als K₂O und bezogen auf das Mischoxidpulver, besitzt, – die Dispersion – einen Anteil an Mischoxidpulver in der Dispersion 25 bis 40 Gew.-% aufweist, – die Summe an Wasser und Mischoxidpulver mindestens 98 Gew.-% beträgt und – der pH-Wert 9 bis 11,5 ist.
Verfahren zur Herstellung der Dispersion gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man – Wasser aus einer Vorlage über eine Rotor-/Stator-Maschine im Kreis führt und über eine Einfüllvorrichtung kontinuierlich oder diskontinuierlich und bei laufender Rotor-/Stator-Maschine eine solche Menge an Mischoxidpulver einbringt, dass eine Vordispersion mit einem Gehalt an Mischoxidpulver zwischen 30 und 50 Gew.-% resultiert, und nachdem alles Mischoxidpulver zugegeben ist, – die Einfüllvorrichtung schließt und bei einem pH-Wert von 2 bis 4 und einer Temperatur von 10 bis 50°C mit einer Scherrate von 10000 bis 30000 s^-1 schert, – mit Wasser soweit verdünnt, dass man den gewünschten Feststoffgehalt um 0,1 bis 10%, bezogen auf den gewünschten Feststoffgehalt, überschreitet und anschließend unter den gleichen scherenden Bedingungen eine wässerige Base in einer Menge und einer Konzentration hinzufügt, dass die zum Erreichen des gewünschten Feststoffgehaltes fehlende Menge erreicht wird und ein pH-Wert von 9 bis 11,5 resultiert.
Verwendung der Dispersion gemäß Anspruch 1 bei der Herstellung von Dichtmassen und Spachtelmassen.
Verwendung der Dispersion gemäß Anspruch 1 bei der Herstellung von Beschichtungen.