JP2013166691A - シリカ系ゾル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも10の軸比及び25以下のS値を有するシリカ系粒子を含有するゾル、またはさらに少なくとも11の軸比を有するシリカ系粒子を含有するゾル、またはさらに100以下の軸比を有するシリカ系粒子を含有するゾル、またはさらに11から35の範囲の軸比を有するゾル、またはさらに前記シリカ系粒子がアルミニウムで表面改質されたシリカ系粒子を含有するゾル、及び、セルロース系繊維を含む水性懸濁液に前記シリカ系粒子を含有するゾルを含む1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤を添加し、得られた懸濁液を脱水して紙のシート又はウェブを生じさせる工程を含む紙の製造方法。
【選択図】なし
Description
性及びSiO2含有量ならびに製紙の際に改善された濾水及び歩留まり性能を有するシリ
カ系ゾルを提供する。
る水性懸濁液を、フォーミングワイヤ上にセルロース懸濁液を吐出するヘッドボックスに
供給する。そのセルロース懸濁液から水を排出させて湿潤紙ウェブを生じさせ、それをさ
らに脱水し、紗紙機の乾燥部で乾燥させる。従来、そのセルロース懸濁液に濾水及び歩留
まり向上剤を導入して、濾水を助長し、セルロース系繊維上への微粒子の吸着を増加させ
てそれらを繊維に留まらせていた。
して広く用いられている。そのような添加剤系、特に、高い表面積のミクロゲル又は凝集
粒子を含有するシリカ系ゾルを含むものは、製紙業界において現在使用されている最も有
効なものの1つである。このタイプのシリカ系ゾルの例としては、米国特許第5,176
,891号、米国特許第5,368,833号、米国特許第5,603,805号及び米
国特許第6,372,806号、ならびに国際公開第98/30753号、国際公開第9
8/56715号、国際公開第00/66491号、国際公開第00/66492号、国
際公開第2005/097678号及び国際公開第2005/100241号に記載され
ているものが挙げられる。
件下ではそれらの粒子が対称に成長し、それによって球形を維持する。他の条件下では球
状粒子が凝集して粒子のクラスタになり、三次元網目構造及びミクロゲルを形成する。シ
リカ系粒子は、ほぼ線形である細長い凝集物にもなり、例えば、異なる方向又は軸で異な
る凝集度を有する凝集物にもなる。
なゲル化を避けるために高い希釈度を通常必要とする。そのような製品に付随する安定性
の問題、及び安定しているが極めて希薄な製品の非常に高い出荷費用のため、ミクロゲル
を含有する高表面積水性シリカ系ゾルは、使用が予定される場所で、例えば、製紙工場で
調製されることが好ましい。
て定義することができる。S値は、凝集物又はミクロゲル形成度を示し、低いS値ほど、
シリカ系粒子の高い凝集度を示す。軸比は、シリカ粒子の細長い凝集物に適用でき、長軸
の短軸に対する比を示す。
リカ系ゾル、ならびに、特に、非常に高い表面積及びSiO2含有量で改善された表面安
定性を有する凝集物又はミクロゲル含有シリカ系ゾルを提供できることも有利である。そ
のようなシリカ系ゾルを製造するための方法を提供できることも有利である。改善された
濾水及び歩留まり性能を有する製紙方法を提供できることも有利である。
有するシリカ系粒子を含有するゾルに関する。
リカ系粒子を含有するゾルに関する。
の比表面積を有するシリカ系粒子を含有するゾルに関し、この場合、上記シリカ系粒子は
、表面改質される。
リカ含有量を有するシリカ系粒子を含有するゾルに関し、この場合、上記シリカ系粒子は
、少なくとも約400m2/gの比表面積を有する。
(a)水とそのイオン交換容量の少なくとも一部を水素形で有するカチオン交換樹脂と
を含む反応容器を準備するステップ、
(b)1時間あたり反応容器中に存在するイオン交換樹脂1kgにつき少なくとも約4
00gのSiO2という速度でアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を上記反応容器に添加して、
ケイ酸塩水溶液スラリーを形成するステップ、
(c)水性相のpHが約5.0から約9.0の範囲になるまで上記ケイ酸塩水溶液スラ
リーを攪拌するステップ、
(d)1つ又はそれ以上のアルカリ性材料を上記水性相に添加して、pHを約7.0か
ら約11.0の範囲にするステップ、及び
(e)ステップ(c)の後又はステップ(d)の後に上記イオン交換樹脂を上記水性相
から分離するステップ
を含む、シリカ系粒子を含有するゾルを製造するための方法に関する。
(a)水とそのイオン交換容量の少なくとも一部を水素形で有するカチオン交換樹脂と
を含む反応容器を準備するステップ、
(b)上記反応容器にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を添加して、ケイ酸塩水溶液スラリ
ーを形成するステップ、
(c)水性相のpHが約5.0から約8.5の範囲になるまで上記ケイ酸塩水溶液スラ
リーを攪拌するステップ、
(d)1つ又はそれ以上のアルカリ性材料を上記水性相に添加して、pHを約7.0か
ら約8.5の範囲にするステップ、及び
(e)ステップ(c)の後又はステップ(d)の後に上記イオン交換樹脂を上記水性相
から分離するステップ
を含む、シリカ系粒子を含有するゾルを製造するための方法にも関する。
るゾルに関する。
用、特に、製紙の際の濾水及び歩留まり向上剤としてのならびに浄水用の凝集剤としての
使用に関する。
(a)セルロース系繊維を含む水性懸濁液を提供するステップ、
(b)本発明によるシリカ系粒子を含有するゾルを含む1つ又はそれ以上の濾水及び歩
留まり向上剤を上記懸濁液に添加するステップ、及び
(c)得られた懸濁液を脱水して、紙のシート又はウェブを生じさせるステップ
を含む、紙を製造するための方法に関する。
まり向上剤としての使用に適する、シリカ系粒子を含有するゾル(本明細書ではシリカ系
ゾルとも呼ぶ)を提供する。用語「濾水及び歩留まり向上剤」は、本明細書において用い
る場合、1つ又はそれ以上の添加剤であって、水性セルロース懸濁液に添加されたとき、
上記1つ又はそれ以上の添加剤を添加していないときに得られるものより良好な濾水及び
/又は歩留まりを生じさせるものを指す。本発明のシリカ系ゾルは、長期間にわたって良
好な安定性、非常に高い軸比及び表面積安定性、ならびにゲル形成を完了する高い安定性
を示す。さらに、シリカ系ゾルは、製紙に使用すると、結果として改善された濾水及び歩
留まりを生じさせる。これにより、本発明は、抄紙機の速度を上昇させることができ、及
びより少ない添加剤投与量を用いて対応する濾水及び歩留まり効果を生じさせることがで
き、それの結果、改善された製紙方法及び経済的恩恵をもたらすことができる。
ド状、すなわちコロイド粒径範囲である、シリカ系粒子、すなわちシリカ又はSiO2に
基づく粒子を含有する。このタイプの水性分散液は、通常、ゾルと呼ばれる。好ましくは
、上記シリカ系粒子は、ホモ重合又は共重合することができるケイ酸含有化合物、例えば
ケイ酸及びケイ酸塩の縮合重合よって作製されている。上記シリカ系ゾルは、改質され、
他の成分、例えばアルミニウム、ホウ素、窒素、ジルコニウム、ガリウム及びチタン、を
含有する場合があり、それらの成分は、そのゾルの水性相に存在することもあり、及び/
又はそのシリカ系粒子中に存在することもある。そのような成分は、シリカ系ゾル中に不
純物として存在する場合もある。
、そのような非対称粒子は、軸比、すなわち長軸の短軸に対する比、によって特徴付けら
れる回転楕円体としてモデル化される。粒子非対称性は、コロイド状シリカ系粒子の並進
及び回転拡散係数に影響を及ぼし、それらのゾル又は溶液の粘度にも影響を及ぼす。これ
らの特性を用いて、粘度と動的光散乱を併用して直接又は間接的に軸比を決定することが
できる。本発明のシリカ系ゾルは、通常、少なくとも約10又は少なくとも約11、適切
には少なくとも12、及び好ましくは少なくとも13の軸比を有する。通常、上記軸比は
、約100以下又は約50以下、適切には約40以下、及び好ましくは約35以下である
。本明細書に与える軸比は、ゾル中に存在するシリカ系粒子の平均軸比を表す。この軸比
は、等価の非溶媒和長楕円の寸法及び軸比を決定している、D.Biddle、C.Wa
lldal及びS.WallによってColloids and Surfaces, A: Physiochemical and E
ngineering Aspects 118(1996), 89-95に記載されたように、測定し、計算する。この楕
円体モデルは、長いほうの直径(a)と短いほうの直径(b)の間の比によって特徴づけ
られる。この軸比をa/bと定義する。用いるモデルは、固有粘度測定値及び動的光散乱
測定値から得られるデータと回転楕円体の固有粘度及び分別因子それぞれについてのSi
mha及びPerrinの関係の組み合わせである。そこでこれらのデータを用いて楕円
形への数学的あてはめを繰り返し、それによってシリカ系粒子の形状を表現する軸比を得
ることができる。
なくとも8%、及び好ましくは少なくとも10%のS値を有する。通常、このS値は、約
50%以下又は約35%以下、適切には約30%以下、及び好ましくは約25%以下であ
る。このS値は、R.K.Her及びR.L.DaltonよってJ. Phys. Chem. 60(19
56), 955-957に記載されているように、測定し、計算する。シリカ系ゾルのS値は、凝集
又はミクロゲル形成度を示し、S値が低いほど、高い凝集物又はミクロゲル形成度を示す
。
00m2/g、適切には少なくとも600m2/g又は少なくとも約700m2/g、好
ましくは少なくとも約800m2/g、及びさらに好ましくは少なくとも1000m2/
gの比表面積を有する。この比表面積は、通常、1600m2/g又は少なくとも約15
00m2/g以下、適切には約1400m2/g以下、及び好ましくは約1300m2/
g以下である。上記比表面積は、例えばSearsによって米国特許第5,176,89
1号に記載されているように、滴定を妨げることがあるサンプル中に存在する任意の化合
物、例えばアルミニウム及びホウ素化合物、を適切に除去又は調整した後、G.W.Se
ars,Jr.によってAnalytical Chemistry 28(1956): 12, 1981-1983に記載されてい
るようなNaOHでの滴定によって測定する。本明細書に与える比表面積は、ゾル中に存
在するシリカ系粒子の平均比表面積を表す。
るアルミニウム化合物の例としては、本明細書において定義するものが挙げられる。この
実施形態によると、シリカ系粒子は、好ましくは少なくともアルミニウムで表面改質され
る。アルミニウムで表面改質された場合、そのシリカ系ゾルは、通常、約1:1から40
:1、適切には約3:1から30:1、及び好ましくは約5:1から20:1のSi:A
lのモル比を有する。
。適する有機窒素含有化合物の例としては、本明細書において定義するものが挙げられる
。この実施形態によると、シリカ系粒子は、好ましくは少なくとも有機窒素含有化合物で
表面改質される。有機窒素含有化合物で改質された場合、そのシリカ系ゾルは、通常、約
1:1から50:1、適切には約2:1から40:1、及び好ましくは約2.5:1から
25:1のSi:Nのモル比を有する。
しくは少なくとも7:1、及び最も好ましくは少なくとも8:1のSi:Xのモル比(こ
の場合、X=アルカリ金属)を有する。このSi:Xのモル比(この場合、X=アルカリ
金属)は、通常、30:1以下、適切には20:1以下、好ましくは15:1以下、及び
さらに好ましくは12:1以下である。
くとも約7.0、少なくとも約7.5又は少なくとも約8.0のpHを有する。通常、シ
リカ系ゾルのpHは、約12.0以下もしくは約11.0以下、適切には約10.5以下
、約10.0以下であり、又は9.5以下、約9.0以下でさえあり、又は8.5以下も
しくは約8.0以下である場合もある。
くとも4重量%、及び好ましくは少なくとも約5重量%のシリカ(SiO2)含有量を有
する。通常、このシリカ含有量は、約30重量%以下又は約20重量%以下、適切には約
15重量%以下、及び好ましくは約10重量%以下である。出荷を単純にし、輸送費用を
低減するために、一般に、本発明による高濃度シリカ系ゾルを出荷するのが好ましいが、
勿論、完成紙料成分との混合を改善するために使用前にシリカ系ゾルを実質的により低い
シリカ含有量に、例えば0.05から2重量%の範囲内のシリカ含有量に、希釈して混合
することができ、通常はそのほうが好ましい。
る。通常、この粘度は、少なくとも5cP、多くの場合、少なくとも約10cP又は少な
くとも約20cPであり、少なくとも約50cP又は少なくとも75cPであることさえ
ある。通常、この粘度は、約200cP以下又は約175cP以下、適切には約150c
P以下である。上記粘度は、公知の技術によって、例えば、ブルックフィールドLVDV
II+粘度計を使用して、測定することができる。
定の期間にわたってそのパラメータの一部を維持する。通常、本ゾルは、20℃、暗所及
び非攪拌条件での保管又は老化に対して、少なくとも3ヶ月間、少なくとも約10、適切
には少なくとも約11、及び好ましくは少なくとも約12の軸比を維持する。適切には、
これらの軸比は、重量で少なくとも約3及び好ましくは重量で少なくとも約5のシリカ含
有量で維持される。通常、本ゾルは、20℃、暗所及び非攪拌条件での保管又は老化に対
して、少なくとも3ヶ月間、少なくとも約400m2/g又は少なくとも約600m2/
g、適切には少なくとも約800m2/g、及びさらに好ましくは少なくとも約1000
m2/gの比表面積を維持する。適切には、これらの比表面積は、重量で少なくとも約3
及び好ましくは重量で少なくとも約5のシリカ含有量で維持される。通常、本ゾルは、2
0℃、暗所及び非攪拌条件での保管又は老化に対して、少なくとも3ヶ月間、上で定義し
た粘度値を維持する。適切には、これらの粘度値は、重量で少なくとも約3及び好ましく
は重量で少なくとも約5のシリカ含有量で維持される。
、製造することができる。
の準備を含む。この方法において使用されるイオン交換樹脂は、カチオン性であり、その
イオン交換容量の少なくとも一部を水素形で有する(すなわち、酸性カチオン性イオン交
換樹脂、好ましくは弱酸性カチオン性イオン交換樹脂)。適切には、上記イオン交換樹脂
は、そのイオン交換容量の少なくとも40%、好ましくは少なくとも50%を水素形で有
する。適するイオン交換樹脂は、幾つかの製造業者によって市場に供給されている(例え
ば、Rohm & HaasからのAmberilite(商標)IRC84SPI)。
好ましくは、混合のための手段、例えば攪拌機、を装備した反応容器に、上記イオン交換
樹脂及び水が充填される。好ましくは、上記イオン交換樹脂は、酸、例えば硫酸の添加に
より、好ましくは製造業者の説示に従って再生される。
、が入っている上記反応容器にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を添加して、ケイ酸塩水溶液
スラリーを形成することを含む。通常、上記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液は、1時間あた
りその反応容器内に存在するイオン交換樹脂1kgにつき少なくとも約400、適切には
少なくとも約450、及び好ましくは少なくとも約500gのSiO2という速度で反応
容器に添加される。通常、この速度は、1時間あたりその反応容器内に存在するイオン交
換樹脂1kgにつき約10000g以下又は約7000g以下、適切には約5000g以
下、及び好ましくは約4000g以下のSiO2である。
ケイ酸リチウム、ナトリウム及びカリウム、好ましくはケイ酸ナトリウムが挙げられる。
上記ケイ酸塩溶液中のシリカのアルカリ金属酸化物に対する、例えばSiO2のNa2O
、K2OもしくはLi2O又はそれらの混合物に対するモル比は、15:1から1:1の
範囲、適切には4.5:1から1.5:1の範囲、好ましくは3.9:1から2.5:1
の範囲であり得る。使用されるアルカリ金属ケイ酸塩水溶液は、約2から約35重量%、
適切には約5から約30重量%、及び好ましくは約15から約25重量%のSiO2含有
量を有し得る。上記アルカリ金属ケイ酸塩水溶液のpHは、通常、11より上、典型的に
は12より上である。
塩水溶液スラリーの温度を少なくとも約0℃、適切には少なくとも約5℃、及び好ましく
は少なくとも約10℃から、約80℃まで又は50℃まで、適切には約40℃まで、及び
好ましくは約35℃までに保持又は維持することを含む。これは、水及びイオン交換樹脂
が入っている反応容器にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を添加している間、その反応容器の
温度を冷却又は制御することによって達成することができる。
溶液スラリーを攪拌することを含む。通常、上記水性相は、少なくとも約5.0、適切に
は少なくとも約6.0又は少なくとも約6.5、好ましくは少なくとも約7.0のpHを
有する。通常、上記水性相は、約9.0以下、適切には約8.5以下、及び好ましくは約
8.0以下のpHに達する。好ましくは、上記ケイ酸塩水溶液スラリーを攪拌している間
に粒子の成長が発生する。形成されるシリカ系粒子は、通常、少なくとも300m2/g
、適切には少なくとも約600m2/g、及び好ましくは少なくとも約1000m2/g
の比表面積を有する。上記比表面積は、通常、非常に高く、例えば、約1600m2/g
以下又は約1400m2/g以下である。適切には、上記スラリーを、シリカ系粒子の粒
子凝集及び、好ましくは、細長い凝集物の形成を可能にするように攪拌する。上記攪拌は
、通常、約1から約480分、適切には約3から約120分及び好ましくは約5から約6
0分間にわたって行われる。
記ケイ酸塩水溶液スラリーの温度を少なくとも約0℃、適切には少なくとも約5℃及び好
ましくは少なくとも約10℃から、約80℃まで又は50℃まで、適切には約40℃まで
及び好ましくは約35℃までに保持又は維持することを含む。これは、上記ケイ酸塩水溶
液スラリーを攪拌している間、その反応容器の温度を冷却又は制御することによって達成
することができる。
、粒子凝集及び細長い凝集物の形成の速度を低下させるために、ステップ(c)中又は後
にその反応容器への追加の水があってもよい。
加を含む。通常、上記1つ又はそれ以上のアルカリ性材料の添加は、上記水性相のpHを
少なくとも約6.0又は少なくとも約6.5、適切には少なくとも約7.0、少なくとも
約7.5又は少なくとも約8.0に上昇させる。通常、上記水性相のpHは、約12.0
以下もしくは約11.0以下、適切には約10.5以下、約10.0以下であり、又は9
.5以下、約9.0以下でさえあり、又は8.5以下もしくは約8.0以下である場合も
ある。好ましくは、少なくとも1つのアルカリ性材料は、単独で又は少なくとも1つの第
二の材料と併用で添加される。
したもののいずれか、好ましくはケイ酸ナトリウム;アルカリ金属水酸化物水溶液、例え
ば、水酸化ナトリウム及びカリウム、好ましくは水酸化ナトリウム;水酸化アンモニウム
;アルカリ性アルミニウム塩、例えば、アルミン酸塩、適切にはアルミン酸塩水溶液、例
えば、アルミン酸ナトリウム及びカリウム、好ましくはアルミン酸ナトリウムが挙げられ
る。
。適するアルミニウム化合物の例としては、中性及び本質的に中性のアルミニウム塩、例
えば、硝酸アルミニウム、アルカリ性アルミニウム塩、例えば、上で定義したもののいず
れか、好ましくはアルミン酸ナトリウムが挙げられる。
及び第四級アミンが挙げられ、最後のものは第四級アンモニウム化合物とも呼ばれる。上
記窒素含有化合物は、好ましくは、水溶性又は水分散性である。上記アミンは、非電荷で
ある場合もあり、カチオン性である場合もある。カチオン性アミンの例としては、第一級
、第二級及び第三級アミンならびに好ましくは第四級アンモニウム化合物の酸付加塩、な
らびにそれらの水酸化物が挙げられる。上記有機窒素含有化合物は、通常、1,000未
満、適切には500未満、及び好ましくは300未満の分子量を有する。好ましくは、低
分子量有機窒素含有化合物、例えば、25個以下の炭素原子、適切には20個以下の炭素
原子、好ましくは2から12個の炭素原子、及び最も好ましくは2から8個の炭素原子を
有する化合物が使用される。好ましい実施形態において、上記有機窒素含有化合物は、例
えばヒドロキシル基及び/又はアルキルオキシ基の形態の酸素を有する、1つ又はそれ以
上の酸素含有置換基を有する。このタイプの好ましい置換基の例としては、ヒドロキシア
ルキル基、例えばエタノール基、ならびにメトキシ及びエトキシ基が挙げられる。上記有
機窒素含有化合物は、1個又はそれ以上、好ましくは1個又は2個の窒素原子を含むこと
ができる。好ましいアミンとしては、少なくとも6、適切には少なくとも7、及び好まし
くは少なくとも7.5のpKa値を有するものが挙げられる。
ルアミン、例えば、プロピルアミン、ブチルアミン及びシクロヘキシルアミン;アルカノ
ールアミン、例えば、エタノールアミン;ならびにアルコキシアルキルアミン、例えば、
2−メトキシエチルアミンが挙げられる。適する第二級アミン、すなわち2個の有機置換
基を有するアミンの例としては、ジアルキルアミン、例えば、ジエチルアミン、ジプロピ
ルアミン及びジイソプロピルアミン;ジアルカノールアミン、例えば、ジエタノールアミ
ン、及びピロリジンが挙げられる。適する第三級アミン、すなわち3個の有機置換基を有
するアミンの例としては、トリアルキルアミン、例えば、トリエチルアミン;トリアルカ
ノールアミン、例えば、トリエタノールアミン;N,N−ジアルキルアルカノールアミン
、例えば、N,N−ジメチルエタノールアミンが挙げられる。適する第四級アミン、又は
第四級アンモニウム化合物、すなわち4個の有機置換基を有するアミンの例としては、テ
トラアルカノールアミン、例えば、水酸化テトラエタノールアンモニウム及び塩化テトラ
エタノールアンモニウム;アルカノール置換基とアルキル置換基の両方を有する第四級ア
ミン又はアンモニウム化合物、例えば、N−アルキルトリアルカノールアミン、例えば水
酸化メチルトリエタノールアンモニウム及び塩化メチルトリエタノールアンモニウム;N
,N−ジアルキルジアルカノールアミン、例えば、水酸化ジメチルジエタノールアンモニ
ウム及び塩化ジメチルジエタノールアンモニウム;N,N,N−トリアルキルアルカノー
ルアミン、例えば、水酸化コリン及び塩化コリン;N,N,N−トリアルキルベンジルア
ミン、例えば、水酸化ジメチルココベンジルアンモニウム、塩化ジメチルココベンジルア
ンモニウム及び水酸化トリメチルベンジルアンモニウム;テトラアルキルアンモニウム塩
、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム、塩化テトラメチルアンモニウム、水酸化テ
トラエチルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモ
ニウム、塩化テトラプロピルアンモニウム、水酸化ジエチルジメチルアンモニウム、塩化
ジエチルジメチルアンモニウム、水酸化トリエチルメチルアンモニウム及び塩化トリエチ
ルメチルアンモニウムが挙げられる。適するジアミンの例としては、アミノアルキルアル
カノールアミン、例えば、1から4個の炭素原子の1又は2個の低級アルキル基を有する
アミノエチルエタノールアミン、ピペラジン及び窒素置換ピペラジンが挙げられる。好ま
しい有機窒素含有化合物の例としては、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジ
プロピルアミン、アミノエチルエタノールアミン、2−メトキシエチルアミン、N,N−
ジメチルエタノールアミン、水酸化コリン、塩化コリン、水酸化テトラメチルアンモニウ
ム、水酸化テトラエチルアンモニウム及び水酸化テトラエタノールアンモニウムが挙げら
れる。
は有機窒素含有化合物水溶液と組み合わせて添加される。
そのアルカリ金属ケイ酸塩水溶液は、通常、1時間あたりその反応容器内に存在するイオ
ン交換樹脂1kgにつき少なくとも約300又は少なくとも約350、及び適切には少な
くとも約400又は少なくとも約450gのSiO2という速度で反応容器に添加される
。通常、この速度は、1時間あたりその反応容器内に存在するイオン交換樹脂1kgにつ
き約10000g以下又は約7000g以下、適切には約5,000g以下、及び好まし
くは約4000g以下のSiO2である。
以上の材料を使用するとき、それらの材料は、任意の順序で添加することができ、好まし
くは、アルカリ性材料が添加され、続いて第二の材料が添加される。
添加され、次にアルカリ性アルミニウム塩、例えばアルミン酸ナトリウム水溶液、が添加
される。もう1つの実施形態において、アルカリ金属水酸化物水溶液、例えば水酸化ナト
リウム、が最初に添加され、次にアルカリ性アルミニウム塩、例えばアルミン酸ナトリウ
ム水溶液が添加される。アルミニウム化合物の添加は、アルミン酸化ケイ素系ゾルを生じ
させる。適切には、アルミニウム化合物の添加は、結果として、シリカ系粒子に対するア
ルミニウム改質を生じさせ、好ましくは、それらの粒子は、アルミニウムによって表面改
質される。使用されるアルミニウム化合物の量は、広い範囲内で変えることができる。通
常、添加されるアルミニウム化合物の量は、約1:1から約40:1、適切には約3:1
から約30:1、及び好ましくは約5:1から約20:1のSi:Alのモル比に相当す
る。
初に添加され、次に有機窒素含有化合物、例えば水酸化コリン水溶液、が添加される。も
う1つの実施形態において、アルカリ金属水酸化物水溶液、例えば水酸化ナトリウム、が
最初に添加され、次に有機窒素含有化合物、例えば水酸化コリン水溶液、が添加される。
有機窒素含有化合物の添加は、窒素改質シリカ系ゾルを生じさせる。使用される有機窒素
含有化合物の量は、広い範囲内で変えることができる。通常、添加される有機窒素含有化
合物の量は、1:1から50:1、適切には2:1から40:1、及び好ましくは2.5
:1から25:1のSi:Nのモル比に相当する。
上のアルカリ性材料を水性相に添加している間、その水性相の温度を少なくとも約0℃、
適切には少なくとも約5℃及び好ましくは少なくとも約10℃から、約80℃まで又は約
50℃まで、適切には約40℃まで及び好ましくは約35℃までに保持又は維持すること
を含む。これは、上記1つ又はそれ以上のアルカリ性材料を水性相に添加している間、そ
の反応容器の温度を冷却又は制御することによって達成することができる。
、粒子凝集及び細長い凝集物の形成の速度を低下させるために、ステップ(d)中又は後
にその反応容器への追加の水があってもよい。
から分離される。これは、ステップ(c)の後、例えば、ステップ(c)の後だがステッ
プ(d)の前、又はステップ(d)の後に行うことができる。ステップ(d)の間に水性
相からイオン交換樹脂を分離することもできる。例えば、イオン交換樹脂は、アルカリ金
属を添加した後、しかし第二の材料を添加する前に分離することができる。あるアルカリ
性材料、例えばアルカリ金属ケイ酸塩水溶液の一部を添加し、次にその水性相からイオン
交換樹脂を分離し、その後、そのアルカリ性材料の残りの部分を添加することもできる。
好ましくは、イオン交換樹脂は、ステップ(d)の後に水性相から分離される。
ルカリ金属水酸化物水溶液及びアルミン酸ナトリウム水溶液の濃度は、好ましくは、上で
定義したようなシリカ(SiO2)含有量を有するシリカ系ゾルを生じさせるように調整
される。
縮に付すことができる。これは、公知の方法で、例えば、浸透圧法、蒸発及び限界濾過な
どによって、行うことができる。この濃縮を行って、上で定義したようなシリカ含有量を
有するシリカ系ゾルを生じさせることができる。
、濾水及び歩留まり向上剤としての使用、ならびに浄水の分野内では、異なる種類の廃水
の浄化とパルプ及び製紙工業からの特に白水の浄化の両方のための使用に適する。シリカ
系ゾルは、アニオン性、両性、非イオン性及びカチオン性ポリマーならびにそれらの混合
物から選択することができる有機ポリマーと併用で、凝集剤として、特に濾水及び歩留ま
り向上剤として、使用することができる。凝集剤としてのならびに濾水及び歩留まり向上
剤としてのそのようなポリマーの使用は、当分野において周知である。上記ポリマーは、
天然源から得られる場合もあり、又は合成源から得られる場合もあり、ならびに線状であ
る場合もあり、分岐している場合もあり、又は架橋されている場合もある。一般に適する
有機ポリマーの例としては、アニオン性、両性及びカチオン性デンプン;本質的に線状、
分岐及び架橋アニオン性及びカチオン性アクリルアミド系ポリマーをはじめとする、アニ
オン性、両性及びカチオン性アクリルアミド系ポリマー;ならびにカチオン性ポリ(ジア
リル−ジメチルアンモニウムクロライド);カチオン性ポリエチレンイミン;カチオン性
ポリアミン;カチオン性ポリアミドアミン及びビニルアミド系ポリマー、メラミン−ホル
ムアルデヒド及び尿素−ホルムアルデヒド樹脂が挙げられる。適切には、シリカ系ゾルは
、少なくとも1つのカチオン性又は両性ポリマー、好ましくはカチオン性ポリマーと併用
される。カチオン性デンプン及びカチオン性ポリアクリルアミドが特に好ましいポリマー
であり、それらは、単独で、互いに一緒に、又は他のポリマー、例えば他のカチオン性及
び/もしくはアニオン性ポリマー、と一緒に使用することができる。上記ポリマーの重量
平均分子量は、適切には1,000,000より上、及び好ましくは2,000,000
より上である。上記ポリマーの重量平均分子量の上限は重要ではなく、約50,000,
000、通常は30,000,000及び適切には約25,000,000であり得る。
しかし、天然源から得られるポリマーの重量平均分子量は、より高いことがある。
凝集剤と併用することもできる。適するカチオン性凝集剤の例としては、水溶性有機ポリ
マー凝集剤及び無機凝集剤が挙げられる。カチオン性凝集剤は、単独で使用することがで
き、又は一緒に使用することができ、すなわち、ポリマー系凝集剤を有機凝集剤と併用す
ることができる。適する水溶性有機ポリマー系カチオン性凝集剤の例としては、カチオン
性ポリアミン、ポリアミドアミン、ポリエチレンイミン、ジシアノジアミン縮合ポリマー
、及び水溶性エチレン性不飽和モノマー又はモノマーブレンド(50から100モル%の
カチオン性モノマーと0から50モル%の他のモノマーからなるもの)のポリマーが挙げ
られる。カチオン性モノマーの量は、通常、少なくとも80モル%、適切には100モル
%である。適するエチレン性不飽和カチオン性モノマーの例としては、ジアルキルアミノ
アルキル(メタ)−アクリレート及び−アクリルアミド、好ましくは四級化形態のもの、
ならびに塩化ジアリルジアルキルアンモニウム、例えば塩化ジアリルジメチルアンモニウ
ム(DADMAC)、好ましくはDADMACのホモポリマー及びコポリマーが挙げられ
る。上記有機ポリマー系カチオン性凝集剤は、通常、1,000から700,000、適
切には10,000から500,000の重量平均分子量を有する。適する無機凝集剤の
例としては、アルミニウム化合物、例えば、ミョウバン及びポリアルミニウム化合物、例
えばポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸アルミニウム、ポリケイ酸硫酸アルミニウム及びそ
れらの混合物が挙げられる。
濁液、に、従来の方法で及び任意の順序で添加することができる。シリカ系ゾル及び有機
ポリマーを含む濾水及び歩留まり向上剤を使用するとき、たとえ反対の添加順序を用いる
ことができるとしても、シリカ系ゾルを添加する前に有機ポリマーをストックに添加する
ほうが好ましい。ポンピング、混合、精選などから選択することができる剪断段階の前に
有機ポリマーを添加し、その剪断段階後にシリカ系ゾルを添加するのがさらに好ましい。
シリカ系ゾルならびにアニオン性及びカチオン性有機ポリマーを含む濾水及び歩留まり向
上剤を使用するとき、シリカ系ゾル及びアニオン性有機ポリマーを添加する前にカチオン
性有機ポリマーをストックに添加するのが好ましい。カチオン性凝集剤を使用するとき、
シリカ系ゾルの添加の前に、好ましくは、同じく有機ポリマーの添加の前に、それをセル
ロース懸濁液に添加するのが好ましい。
タイプ及び数、完成紙料のタイプ、フィラーのタイプ、添加の時点などに依存して広い範
囲内で変わることがあり得る量で添加される。一般に、上記成分は、それらの成分を添加
しないときに得られるものより良好な濾水及び歩留まりを生じさせる量で添加される。上
記シリカ系ゾルは、SiO2として計算して、乾燥完成紙料、すなわち乾燥セルロース系
繊維及び任意のフィラー、に基づき、通常、少なくとも約0.001重量%、多くの場合
、少なくとも約0.005重量%の量で添加され、その上限は、通常、約1.0重量%、
及び適切には0.5重量%である。上記それぞれの有機ポリマーは、乾燥完成紙料に基づ
き、通常、少なくとも約0.001重量%、多くの場合、少なくとも約0.005重量%
の量で添加され、その上限は、約3重量%、及び適切には約1.5重量%である。カチオ
ン性ポリマー系凝集剤を使用するとき、それは、乾燥完成紙料に基づき、少なくとも約0
.05重量%の量で添加することができる。適切には、この量は、約0.07から約0.
5重量%の範囲、好ましくは約0.1から約0.35重量%の範囲である。アルミニウム
化合物を無機凝集剤として使用するとき、添加される総量は、Al2O3として計算して
、乾燥完成紙料に基づき、通常、少なくとも約0.05重量%である。適切には、この量
は、約0.1から約3.0重量%の範囲、好ましくは約0.5から約2.0重量%の範囲
である。
ロジン系サイジング剤及びセルロース反応性サイジング剤、例えばアルキル及びアルケニ
ルケテン二量体及びケテン多量体、無水コハク酸アルキル及びアルケニルなどにような製
紙において慣例的であるさらなる添加剤を本発明による添加剤と、勿論、併用することが
できる。上記セルロース懸濁液、すなわちストックは、例えば、カオリン、白土、二酸化
チタン、石膏、タルクならびに天然及び合成炭酸カルシウム、例えばチョーク、粉砕大理
石及び沈降炭酸カルシウムなどの、従来のタイプの鉱物フィラーを含有する場合もある。
、勿論、紙及びその製造ばかりでなく、他のセルロース系シート又はウェブ様製品、例え
ば板紙及び厚紙など、ならびにそれらの製造も包含する。本方法は、種々のタイプのセル
ロース含有繊維懸濁液からの紙の製造に使用することができ、上記懸濁液は、適切には、
乾燥物質に基づき少なくとも約25重量%及び好ましくは少なくとも約50重量%のその
ような繊維を含有する。上記懸濁液は、化学パルプ、例えば硫酸塩、亜硫酸及びオルガノ
ソルブパルプ、硬木と軟木の両方からのメカニカルパルプ、例えばサーモメカニカルパル
プ、ケモメカニカルパルプ、リファイナーパルプ及び砕木パルプ、ならびにそれらの混合
物からの繊維に基づく場合があり、ならびに再循環繊維、場合によってはインキ抜きパル
プからのもの、及びそれらの混合物に基づく場合もある。上記懸濁液、ストックのpHは
、約3から約10の範囲内であり得る。このpHは、適切には約3.5より上であり、好
ましくは、約4から約9の範囲内である。
のものではない。部及び%は、特に記載がない限り、それぞれ重量部及び重量%に関する
。
製造した。
(a)攪拌機を装備した反応器、
(b)製造業者の説示に従って硫酸で再生したイオン交換樹脂Ameberlite
(商標)IRC84SPI(Rohm & Haasから入手可能)、
(c)約23.9重量%のSiO2含有量及び約3.4のSiO2対Na2Oのモル比
を有する、ケイ酸ナトリウム水溶液、及び
(d)約24.5重量%のAl2O3を含有する、アルミン酸ナトリウム水溶液。
スラリーを攪拌し、その反応全体を通して約21℃の温度に保った。ケイ酸ナトリウム水
溶液(449g)をそのスラリーに5.5分間、添加した(2927g SiO2/(時
× kg イオン交換樹脂)の添加速度)。その後、そのスラリーを約19分間攪拌し、す
ると水性相のpHは約7.4になった。水(6×200g)をそのスラリーに17分間、
添加し、その後、そのスラリーを、そのpHが約7.2になるまでさらに36分間、さら
に攪拌した。アルミン酸ナトリウム水溶液(33g)を水(297g)で希釈し、得られ
たアルミン酸ナトリウム希釈溶液をそのスラリーに5分間添加し、その後、9分間攪拌し
続け、その後、その得られたシリカ系ゾルをイオン交換樹脂から分離した。
量、9.4のSi:Naモル比、9.8のSi:Alモル比、7.7のpH、96cPの
粘度、30の軸比、1210m2/gの比表面積、及び6%のS値を有した。
スラリーを攪拌し、その反応全体を通して約21℃の温度に保った。ケイ酸ナトリウム水
溶液(449g)をそのスラリーに5.5分間、添加した(3526g SiO2/(時
× kg イオン交換樹脂)の添加速度)。その後、そのスラリーを約55分間攪拌し、す
ると水性相のpHは約7.6になった。水(4×200g)をそのスラリーに15分間、
添加し、その後、そのスラリーを、そのpHが約7.5になるまでさらに44分間、さら
に攪拌した。アルミン酸ナトリウム水溶液(33g)を水(297g)で希釈し、得られ
たアルミン酸ナトリウム希釈溶液をそのスラリーに4分間添加し、その後、5分間攪拌し
続け、その後、その得られたシリカ系ゾルをイオン交換樹脂から分離した。
量、10.3のSi:Naモル比、10.6のSi:Alモル比、8.2のpH、30c
Pの粘度、18の軸比、1080m2/gの比表面積、及び8%のS値を有した。
る。
スラリーを攪拌し、その反応全体を通して約21℃の温度に保った。ケイ酸ナトリウム水
溶液(449g)をそのスラリーに5.5分間、添加した(2927g SiO2/(時
× kg イオン交換樹脂)の添加速度)。その後、そのスラリーを約20分間攪拌し、す
ると水性相のpHは約7.4になった。アルミン酸ナトリウム水溶液(33g)を水(2
97g)で希釈し、得られたアルミン酸ナトリウム希釈溶液をそのスラリーに3分間、追
加の水(440g)と共に添加し、その後、15分間攪拌し続けた。さらなる水(440
g)をそのスラリーに添加し、その後、その得られたシリカ系ゾルをイオン交換樹脂から
分離した。
量、10.9のSi:Naモル比、10.9のSi:Alモル比、8.3のpH、22c
Pの粘度、14の軸比、1200m2/gの比表面積、及び8%のS値を有した。
る。
器に添加した。得られたスラリーを攪拌し、その反応全体を通して約29℃の温度に保っ
た。452g SiO2/(時 × kg イオン交換樹脂)に相当する8000kg/時の
速度で、ケイ酸ナトリウム水溶液(4400kg;29重量% SiO2)をそのスラリ
ーに添加した。その後、そのスラリーを約5から10分間攪拌し、すると水性相のpHは
、約7になった。追加のケイ酸ナトリウム水溶液(1600kg)を8000kg/時の
速度でそのスラリーに添加し、その後、アルミン酸ナトリウム水溶液(650kg)を6
50kg/時の速度で、追加の水(5300kg/時)と共にインラインで添加し、その
後、15分間攪拌し続けた。追加の水(3000kg)を添加しながら水性相をイオン交
換樹脂から分離し、得られたシリカ系粒子のゾルを限外濾過に付した。
量、10のSi:Naモル比、10のSi:Alモル比、8.3のpH、22cPの粘度
、14の軸比、1100m2/gの比表面積、及び14%のS値を有した。
得られたスラリーを攪拌し、その反応全体を通して約25℃の温度に保った。ケイ酸ナト
リウム水溶液(4416kg)をそのスラリーに添加した(623g SiO2/(時 ×
kg イオン交換樹脂)の添加速度)。その後、そのスラリーを約9分間攪拌し、すると
水性相のpHは約7.5になった。追加のケイ酸ナトリウム水溶液(1577kg)を7
278kg/時の速度でそのスラリーに添加し、その後、アルミン酸ナトリウム水溶液(
644kg)を追加の水(6007kg)と共に1380kg/時の速度で添加した。追
加の水(4000kg)をそのスラリーに添加しながら、その得られたシリカ系ゾルをイ
オン交換樹脂から分離し、その後、限外濾過に付した。
量、9のSi:Naモル比、9のSi:Alモル比、8.3のpH、146cPの粘度、
19の軸比、1100m2/gの比表面積、及び12%のS値を有した。
る。
得られたスラリーを攪拌し、その反応全体を通して約28℃の温度に保った。ケイ酸ナト
リウム水溶液(4599kg)をそのスラリーに30分間添加した(705g SiO2
/(時 × kg イオン交換樹脂)の添加速度)。その後、そのスラリーを約12分間攪
拌し、すると水性相のpHは約7.4になった。追加のケイ酸ナトリウム水溶液(134
8kg)を6221kg/時の速度でそのスラリーに添加し、その後、アルミン酸ナトリ
ウム水溶液(601kg)を追加の水(6007kg)と共に522kg/時の速度で添
加した。追加の水(4000kg)をそのスラリーに添加しながら、その得られたシリカ
系ゾルをイオン交換樹脂から分離し、その後、限外濾過に付した。
量、8のSi:Naモル比、9のSi:Alモル比、7.8のpH、115cPの粘度、
18の軸比、1000m2/gの比表面積、及び12%のS値を有した。
る。
器に添加した。得られたスラリーを攪拌し、その反応全体を通して約29℃の温度に保っ
た。420g SiO2/(時 × kg イオン交換樹脂)に相当する7500kg/時の
速度で、ケイ酸ナトリウム水溶液(4400kg;29重量% SiO2)をそのスラリ
ーに添加した。その後、そのスラリーを約9分間攪拌し、すると水性相のpHは、約7に
なった。追加のケイ酸ナトリウム水溶液(1800kg)を7500kg/時の速度でそ
のスラリーに添加し、その後、アルミン酸ナトリウム水溶液(600kg)を650kg
/時の速度で、追加の水(5300kg/時)と共にインラインで添加し、その後、15
分間攪拌し続けた。追加の水(3000kg)を添加しながら水性相をイオン交換樹脂か
ら分離し、得られたシリカ系粒子のゾルを限外濾過に付した。
量、10のSi:Naモル比、10のSi:Alモル比、8.8のpH、11cPの粘度
、11.9の軸比、1060m2/gの比表面積、及び17%のS値を有した。
、10.9のpH、3cPの粘度、11.4のSiO2含有量、7の軸比及び35%のS
値を有し、且つ、800m2/gの比表面積を有するシリカ粒子を含有した。
であり、これは、10.6のpH、8cPの粘度、15のSiO2含有量、11のSi:
Naモル比、8の軸比及び35%のS値を有し、且つ、720m2/gの比表面積を有す
るシリカ粒子を含有した。
ルであり、これは、9のpH、5cPの粘度、7.8のSiO2含有量、17のSi:N
aモル比、19のSi:Alモル比、9の軸比及び21%のS値を有し、且つ、810m
2/gの比表面積を有するシリカ粒子を含有した。
び装置を用いた。
ら入手できるDynamic Drainage Analyser(DDA)によって
、濾水性能はを評価した。この試験全体を通してバッフル付ジャーの中でストックを15
00rpmの速度で攪拌し、その間に化学物質の添加を行った。栓を抜き、そのストック
が存在する面とは反対側の抄紙網の面を真空にすると、800mLのストック容積が抄紙
網を通して濾水された。濾水性能を脱水時間(秒)として報告する。以下の一般手順に従
って、添加を行った:
(i)あれば成分Dをそのストックに添加し、その後、(d)秒間攪拌する、
(ii)あれば成分Cをそのストックに添加し、その後、(c)秒間攪拌する、
(iii)成分Bをそのストックに添加し、その後、(b)秒間攪拌する、
(iv)成分Aをそのストックに添加し、その後、(a)秒間攪拌する、及び
(v)脱水時間を自動的に記録しながらそのストックを脱水する。
算し、ポリ塩化アルミニウムの添加レベルは、Al2O3として計算し、乾燥ストック系
に基づくものであり、ならびにシリカ又はシリカ系ゾルの添加レベルは、SiO2として
計算し、乾燥ストック系に基づくものであった。
を濾水することによって得られる、Dynamic Drainage Analyse
r(DDA)からの濾液、白水の濁度を測定することによって、比濁計により評価した。
濁度は、比濁計単位(NTU)で報告する。
化物さらし硫酸塩パルプ及び50重量%の非塗工損紙に基づく液体包装板紙を製造する板
紙製造工場からの完成紙料に基づくものであった。ストック粘稠度は、4.7g/Lであ
り、pHは、約7.7であり、導電率は、1800μS/cmであり、Ca2+イオン含
有量は、40mg/Lであり、及びカチオン要求量は、−195μ当量/Lであった。成
分Bは、10kg/tの量の量で添加し、その後、15秒間攪拌した、カチオン性デンプ
ン(Perlbond 930)であった。成分Aは、様々な量で添加し、その後、5秒
間攪拌した、参照例1又は実施例5のいずれかであった。表1は、SiO2の様々な投与
量での結果を示すものである。
評価した。
評価した。
カチオン性ポリアクリルアミド(Eka ATC 5439)であった。成分Cは、0.
2kg/tで添加し、その後、5秒間攪拌した、高分子量カチオン性ポリアクリルアミド
(Eka PL 1510)であった。成分Bは、5kg/tで添加し、その後、20秒
間攪拌した、カチオン性デンプン(Perlbond 930)であった。
評価した。
評価した。
CCを含有する非塗工コピー用紙を製造する上質紙製造工場からの完成紙料に基づくもの
であった。粘稠度は、12.5g/Lであり、pHは、約7.1であった。
16のものに類似したストックを使用して、実施例10の一般手順に従って、濾水及び歩
留まり性能を評価した。
さらし硫酸塩パルプを含有する液体包装板紙を製造する板紙製造工場からの完成紙料に基
づくものであった。ストック粘稠度は、6.3g/Lであり、pHは、約8.3であり、
導電率は、1000μS/cmであった。
・ライナを製造するライナー製造工場からのものであった。その白色上層ストックを使用
し、それは、8.4g/Lの粘稠度、約8.7のpH及び800μS/cmの導電率を有
した。成分C、B及びAを添加する前に、100kg/tのPCCフィラー(Hyper
carb FS260)をそれぞれの試験サンプルに別々に添加した。
たストックは、再循環パルプからなる二層ライナーを製造するライナー製造工場からのも
のであった。そのストックは、13.5g/Lの粘稠度、約6.4のpH及び2000μ
S/cmの導電率を有した。
arch Materialsから入手できるDynamic Drainage Ja
r(DDJ)によって、歩留まり性能を評価した。この試験を通してバッフル付ジャーの
中で1200rpmの速度でそのストックを攪拌した。500mLのストック容積を用い
、化学物質の添加を行った。抄紙網の下のジャーの底の開口部に接続されたチューブのク
ランプを開けると、ストックはその抄紙網を通して濾水された。そのチューブに接続され
たチップ開口部のサイズによってある程度設定される流量で、30秒間、濾水をビーカー
回収した。流量は、約130〜160mL/分であった。オーブンの中で105℃で蒸発
させることによって、ビーカー内の乾燥材料の量を定量した。全微粉画分を別々に定量し
た。結果を微粉歩留まり(%)として報告する。
完成紙料に基づくものであった。この完成紙料は、50%のこのパルプ及び50%の粉砕
炭酸カルシウムを含有した。塩を添加して約1.5mS/cmの導電率を生じさせ、pH
は、約8.1から8.2であり、パルプ粘稠度は、約5g/Lであった。
順に従って、濾水性能を評価した。
順に従って、濾水性能を評価した。
ldal及びS.WallによってColloids and Surfaces, A: Physiochemical and Eng
ineering Aspects 118(1996), 89-95に記載されたように、軸比を測定し、計算した。こ
の楕円体モデルは、長いほうの直径(a)と短いほうの直径(b)の間の比によって特徴
づけられ、この軸比をa/bと定義する。用いるモデルは、固有粘度測定値及び動的光散
乱測定値から得られるデータと回転楕円体の固有粘度及び分別因子それぞれについてのS
imha及びPerrinの関係の組み合わせである。そこでこれらのデータを用いて楕
円形への数学的あてはめを繰り返し、それによって軸比、a/b、を得た。
順に従って、濾水性能を評価した。
Claims (29)
- 少なくとも約10の軸比及び少なくとも約600m2/gの比表面積を有するシリカ系
粒子を含有するゾル。 - 少なくとも約10の軸比及び約25以下のS値を有するシリカ系粒子を含有するゾル。
- 少なくとも約10の軸比及び少なくとも約400m2/gの比表面積を有するシリカ系
粒子を含有するゾルであって、前記シリカ系粒子が表面改質された、ゾル。 - 少なくとも50cPの粘度及び少なくとも約3重量%のシリカ含有量を有するシリカ系
粒子を含有するゾルであって、前記シリカ系粒子が少なくとも約400m2/gの比表面
積を有する、ゾル。 - 11から35の範囲の軸比を有する、請求項1から4のいずれか一項に記載のシリカ系
粒子を含有するゾル。 - 前記シリカ系粒子が少なくとも約1000m2/gの比表面積を有する、請求項1から
5のいずれか一項に記載のシリカ系粒子を含有するゾル。 - 前記シリカ系粒子がアルミニウムで表面改質された、請求項1から6のいずれか一項に
記載のシリカ系粒子を含有するゾル。 - 少なくとも約3重量%のシリカ含有量を有する、請求項1から7のいずれか一項に記載
のシリカ系粒子を含有するゾル。 - 約5から約20%の範囲のS値を有する、請求項1から8のいずれか一項に記載のシリ
カ系粒子を含有するゾル。 - 約7.0から約10.0の範囲のpHを有する、請求項1から9のいずれか一項に記載
のシリカ系粒子を含有するゾル。 - (a)水とそのイオン交換容量の少なくとも一部を水素形で有するカチオン交換樹脂と
を含む反応容器を準備するステップ、
(b)1時間あたり前記反応容器内に存在するイオン交換樹脂1kgにつき少なくとも
約400gのSiO2という速度でアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を前記反応容器に添加し
て、ケイ酸塩水溶液スラリーを形成するステップ、
(c)水性相のpHが約5.0から約9.0の範囲になるまで前記ケイ酸塩水溶液スラ
リーを攪拌するステップ、
(d)1つ又はそれ以上のアルカリ性材料を前記水性相に添加して、pHを約7.0か
ら約11.0の範囲にするステップ、及び
(e)ステップ(c)の後又はステップ(d)の後に前記イオン交換樹脂を前記水性相
から分離するステップ
を含む、水性シリカ系ゾルを製造するための方法。 - (a)水とそのイオン交換容量の少なくとも一部を水素形で有するカチオン交換樹脂と
を含む反応容器を準備するステップ、
(b)前記反応容器にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を添加して、ケイ酸塩水溶液スラリ
ーを形成するステップ、
(c)水性相のpHが約5.0から約8.5の範囲になるまで前記ケイ酸塩水溶液スラ
リーを攪拌するステップ、
(d)1つ又はそれ以上のアルカリ性材料を前記水性相に添加して、pHを約7.0か
ら約8.5の範囲にするステップ、及び
(e)ステップ(c)の後又はステップ(d)の後に前記イオン交換樹脂を前記水性相
から分離するステップ
を含む、シリカ系粒子を含有するゾルを製造するための方法。 - ステップ(c)において達成されるpHが約6.0から約8.5の範囲である、請求項
11又は12に記載の方法。 - ステップ(c)において達成されるpHが約6.0から約8.0の範囲である、請求項
11から13のいずれか一項に記載の方法。 - 前記アルカリ性材料がアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を含む、請求項11から14のいず
れか一項に記載の方法。 - 前記アルカリ金属ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムである、請求項11から15のいずれか
一項に記載の方法。 - 前記アルカリ性材料がアルミン酸ナトリウムを含む、請求項11から16のいずれか一
項に記載の方法。 - ステップ(d)のpHが約7.5から約9.5の範囲である、請求項11から17のい
ずれか一項に記載の方法。 - イオン交換樹脂からの分離後に得られる水性相を濃縮するステップをさらに含む、請求
項11から18のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項11から19のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる、シリカ系
粒子を含有するゾル。 - 請求項1から10及び20のいずれか一項に記載のシリカ系粒子を含有するゾルの凝集
剤としての使用。 - 前記シリカ系粒子を含有するゾルが製紙の際に濾水及び歩留まり向上剤として使用され
る、請求項21に記載の使用。 - 前記シリカ系粒子を含有するゾルが浄水用の凝集剤として使用される、請求項21に記
載の使用。 - (a)セルロース系繊維を含む水性懸濁液を提供するステップ、
(b)請求項1から10及び19のいずれか一項に記載のシリカ系粒子を含有するゾル
を含む1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤を前記懸濁液に添加するステップ、及
び
(c)得られた懸濁液を脱水して、紙のシート又はウェブを生じさせるステップ
を含む、紙を製造するための方法。 - 前記1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤がカチオン性デンプンを含む、請求項
24に記載の方法。 - 前記1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤がカチオン性合成ポリマーを含む、請
求項24又は25に記載の方法。 - 前記1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤がアニオン性ポリマーを含む、請求項
24から26のいずれか一項に記載の方法。 - 前記1つ又はそれ以上の濾水及び歩留まり向上剤がポリアクリルアミドを含む、請求項
24から27のいずれか一項に記載の方法。 - カチオン性凝集剤を前記懸濁液に添加するステップをさらに含む、請求項24から27
のいずれか一項に記載の方法。
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