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Pyrogene Kieselsäure - ein pyrogenes Siliciumdioxid

Pyrogene Kieselsäure

Pyrogene Kieselsäure ist eine vielseitige Chemikalie, die ganz unterschiedliche Anwendungsgebiete erfüllt. Ob in Klebstoffen, Lacken oder Druckerfarben - diese Art der Kieselsäure ist in zahlreichen Produkten enthalten und dadurch sehr wertvoll für die Chemie. Pyrogene Kieselsäure besteht chemisch gesehen zum größten Teil aus einem hochreinen und amorphen Siliciumoxid (SiO2), welches sich zu größeren Einheiten aggregiert. Weitere Bestandteile sind kleine Mengen an Eisen, Phosphor, Aluminium, Magnesium und Kalzium.

Kieselsäuren sind Sauerstoffsäuren des Siliciums und werden durch kontinuierliche Verbrennungsprozesse synthetisch hergestellt. In der Natur kommen sie sowohl in tierischen als auch pflanzlichen Lebewesen vor, wie in Kieselalgen oder Strahlentierchen. Wenn diese sterben und auf den Grund des Meeres hinabsinken, bilden sie spezielle Ablagerungen, die als Radiolarienschlamm bezeichnet werden.

Dieser besteht zum Großteil aus Silicium und zu kleineren Teilen aus Wasser und Metalloxiden. Auch im Grundwasser kann Kieselsäure vorkommen, denn Regenwasser, welches in die unteren Schichten des Bodens sickert, nimmt aus den dort vorkommenden Mineralien ebenfalls Kieselsäure auf.

Damit nun ein Stoff entsteht, der geruchsneutral, ungiftig und hydrophil wird, kommt eine Flammenhydrolyse zum Einsatz. Dabei dient Sand als Ausgangsstoff, welcher mit Kohlenstoff reduziert wird, bevor Silicium entsteht. Dieses wird unter Zugabe von Chlor zu einem Siliciumtetrachlorid, welches schließlich durch hohe Temperaturen mit Knallgas verbrannt wird.

Es entsteht ein lockeres weißes Pulver, welches nicht porös ist und eine sehr niedrige Dichte aufweist. Das Besondere daran: das Oberflächen-Masse-Verhältnis der pyrogenen Kieselsäure ist enorm. Dies macht unter anderem die Leistungsstärke sowie die guten Eigenschaften dieser Chemikalie aus: Hohe Elastizität, hohe Festigkeit, verstärkende Wirkung, geringe Viskosität, Verbesserung der Rieselfähigkeit von Pulvern, wirkungsvolle Trocknung und Vermeidung von Verklumpen.

Anwendungsgebiete

Pyrogene Kieselsäure ist durch eine bereichernde Vielseitigkeit in ihrer Anwendung gekennzeichnet. Im Folgenden werden einige Anwendungsgebiete genauer beleuchtet.

Gegenstände, die aufgrund hoher Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen schnell Korrosion ansetzen, können durch Farben und Lacke, die pyrogene Kieselsäure enthalten, geschützt werden. Die Beschichtung mit pyrogener Kieselsäure verbessert die rheologischen Eigenschaften des lackierten Produkts. Das heißt, der Einsatz pyrogener Kieselsäuren verbessert die Fließeigenschaften von Farben und Lacken, wodurch diese Lufteinschlüsse und Lunkerbildungen reduzieren. Außerdem dient die Chemikalie als Anti-Absetzmittel.

Pigmente und Füllstoffe stabilisieren sich dadurch, dass Farben und Lacke mit pyrogenen Kieselsäuren eine Art Hülle um die Pigmentpartikel bilden. Dadurch kommt es zu folgenden positiven Effekten:

  • Verhinderung der Reagglomeration
  • Verhinderung erhöhter Viskosität
  • Verhinderung der Sedimentation der Pigmente und Füllstoffe

Außerdem verbessert der Einsatz von pyrogenen Kieselsäuren die Kratzfestigkeit und fungiert als Mattierung, welche dem Produkt eine schönere und gepflegtere Optik verleiht. 

Auch in Druckfarben kommen Kieselsäuren zur Anwendung. So verbessert sich die Druckschärfe durch eine Ladungssteuerung der Tonerfarben. Durch eine kationische Ladung werden die Moleküle des Farbstoffes sehr nahe an der Oberfläche des Papiers fixiert. So kann das in der Farbe enthaltene Wasser in den unteren Schichten des Papiers adsorbiert werden. Das Ergebnis: ein scharfer und kräftiger Druck. 

Auch in Klebstoffen verbessern sich die rheologischen Eigenschaften durch die Zugabe pyrogener Kieselsäuren. Außerdem wird die Festigkeit erhöht, was die Stabilität des Klebstoffes maximiert, das Aushärten erleichtert und die Kohäsionskraft erhöht.

Klebstoffe, die bei Konstruktionsverbindungen, Abdichtungen oder elastische Gegenstände zum Einsatz kommen, profitieren daher besonders von der Zugabe pyrogener Kieselsäuren.

Ob Fahrzeugbau, Luftfahrt oder Gebäudebau - solche pyrogene Kieselsäuren führen zu einer Verdickung des Klebstoffes und reduzieren seine Viskosität. Dies erleichtert die tropffreie Verarbeitung, das Mischen und das Auftragen. Das besonders verhärtete Ergebnis bewirkt außerdem eine Verstärkung der Polymere, die eine Erhöhung der Kohäsion mit sich bringt. Eine einfache Handhabung sowie eine langandauernde Stabilität bei Gebrauch und Lagerung können so durch Kieselsäure-Produkte gewährleistet werden.

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