JP2014519967A

JP2014519967A - ヒドロゲルの製造方法

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Publication number: JP2014519967A
Application number: JP2014506953A
Authority: JP
Inventors: カイジージョン; マクダネルシェーン; ヴァルターブアクハート
Original assignee: Construction Research and Technology GmbH
Current assignee: Construction Research and Technology GmbH
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2014-08-21
Also published as: WO2012147002A1; EP2701835A1; CN103517756A; CA2833430A1; KR20140028041A; US20140319418A1; EP2701835A4

Abstract

ヒドロゲルを製造するための方法を、回転軸の周りを回転する物体Ａ及び計量供給システムを有する反応器中で実施する。ｉ）酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの可溶性塩の少なくとも１つを含む成分と、ｉｉ）沈澱剤を含む成分とを、計量供給システムによって、成分ｉ）及びｉｉ）の混合物が回転体Ａの表面上を回転体Ａの表面の外側領域に流れるように、回転体Ａの表面に適用し、その混合物は表面を離れ、回転体Ａの表面を離れた後の混合物のｐＨは２〜１２である。得られたヒドロゲルはエアロゲルの製造のために使用される。

Description

本発明は、酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの可溶性塩を基礎とするヒドロゲルを製造するための方法に関する。さらに、エアロゲルの製造のためのヒドロゲルの使用が開示されている。

エアロゲルは、高い多孔質の固体であり、体積の９９．９８％までが孔からなる。エアロゲルは、種々の材料を基礎として製造されてよく、シリカエアロゲルが最もよく知られている。しかしながら、それらは、他の酸性又は両性の酸素含有分子アニオン、例えばチタネート又はアルミネートから形成されてもよい。エアロゲルは、この場合、特にゾル−ゲル法でヒドロゲルを形成して、続いて乾燥することによって得られてよい。エアロゲルの中間構造は、ゾル−ゲル合成中に不規則に互いに融合した一次粒子の三次元構造からなる。粒子間に存在する空洞は孔を形成する。

水ガラスを酸性化することによって製造されてよいヒドロゲル、特にシリカヒドロゲルを、超臨界条件下で乾燥させて、微孔質の三次元に架橋された生成物を形成することができることは公知である。超臨界乾燥によって得られたかかる製品は、ゲルの場合に、エアロゲルといわれる。超臨界乾燥は、完全に又は実質的に、微孔質の三次元に架橋されたゲル中に存在する流体の界面張力を無くす。ここでの目的は、乾燥の工程において微孔質の三次元に架橋されたゲルの収縮を実質的に妨げることであり、それというのも多孔質の三次元に架橋されたゲルの特性が、収縮の工程で完全に又は部分的に失われるからである。ゲルが大いに収縮し、かつキセロゲルを形成する、特定の条件のない従来の乾燥の場合と違い、臨界点に近い乾燥は、従って、体積における少ない収縮のみをもたらす（１５体積％未満）。

超臨界乾燥によるエアロゲルの製造についての先行技術は、例えばＲｅｖｉｅｗｓｉｎＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｖｏｌｕｍｅ５，Ｎｏｓ．１−４，ｐｐ．１５７−１９８（１９８８）において詳細に記載されており、Ｋｉｓｔｌｅｒによる先駆的な研究も挙げられている。

ＷＯ−Ａ−９５０６６１７号は、水ガラス溶液と酸とをｐＨ７．５〜１１で反応し、ヒドロゲルのｐＨを７．５〜１１の範囲内で維持しながら水又は無機塩基の水溶液で洗浄することによってほとんどのイオン構成成分を形成されたヒドロゲルから実質的に除去し、ヒドロゲルに存在する水性相をアルコールによって取り出し、そして続いて得られたアルコゲルを超臨界的に乾燥することによって得られる疎水性シリカエアロゲルに関する。

ＷＯ−Ａ−９４２５１４９号は、ゲルの乾燥前に疎水化剤でゲルを最初に処理することを開示している。結果として得られたゲルを、あらゆる重要な収縮を生じない臨界未満の条件下で乾燥させることができる。

エアロゲルの製造において、アルコキシメタレート、例えばテトラエチルオルトシリケート、チタンテトライソプロポキシドも、原料として非常に頻繁に使用されている。これは、後に取り除かれるべき塩がゲルの製造において得られない利点を有する。しかしながら、大きな欠点は、アルコキシメタレートが非常に効果であることである。本記載内容において、当業者は、アルコキシメタレートの場合におけるゾル−ゲル形成の機構が、根本的に、酸性又は両性の酸素含有分子アニオン、例えばケイ酸ナトリウムの可溶性塩の機構とは異なることを認識している（Ｃ．ＪｅｆｆｒｅｙＢｒｉｎｋｅｒ，ＧｅｏｒｇｅＷ．Ｓｃｈｅｒｅｒ "Ｓｏｌ−ＧｅｌＳｃｉｅｎｃｅ：ＴｈｅＰｈｙｓｉｃｓａｎｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＳｏｌ−ＧｅｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ" ＡｃａｄｅｍｉｃＰｒｅｓｓ，１９９０，ｐａｇｅ９７ｆｆ）。添加される水の量に従って、アルコキシメタレートは、最初に、後の工程で架橋する、低いレベルの分岐を有する連鎖した構造を形成する。反対に、例えばケイ酸ナトリウム及び酸から精製されたシリカは、直接重合して、さらなる重合の結果として大きくなる粒子を提供し、従って一次粒子を形成する。

エアロゲル、特に二酸化ケイ素を基礎とするエアロゲルは、それらの非常に良好な絶縁性によって外装の絶縁仕上げシステムにおいて既に使用され、かつ同様の絶縁性能で壁の幅における非常に少ない増加を導く利点を有する。標準圧力での空気中での二酸化ケイ素エアロゲルの熱伝導性についての典型的な値は、０．０１７〜０．０２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。二酸化ケイ素エアロゲルの熱伝導性における差は、製造方法に従った孔のサイズにおける差によって実質的に測定され、１０〜１００ｎｍの範囲である。

工業規模で最小の費用でエアロゲルを製造するために、適した原料は、特に、有機酸又は無機酸と反応してヒドロゲルを形成する、酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの可溶性塩、特にアルカリ金属シリケートであってよい。しかしながら、特に工業規模で、これらの適切な原料から、ヒドロゲルを、及び従って均一な一次粒径及びこれから得られる均一な孔直径を有するエアロゲルも得ることは難しく、かつ従って最適な熱伝導性を達成することも難しい。

均一な孔直径を有するヒドロゲルを得るために、ＤＥ１９５４０４８０号は、水性ケイ酸ナトリウム及び酸、例えば硫酸を、別々に互いに噴霧し、そして互いに混合し、そして得られた混合物を酸のさらなる添加によって所望のｐＨに調節することを開示している。しかしながら、この方法の欠点は、供給原料の急速な均質混合をこの方法によって達成することが出来ないため、非常に実質的に均一な一次粒径の目的が達成されないことである。

ＷＯ−Ａ−９９３３５５４号は、ナトリウム水ガラスと塩酸とを、圧力下で混合容器中に導入して、それらを混合し、そして混合ノズルを介して噴霧させる、ヒドロゲルの製造方法を開示している。結果として、実質的に球状のゲル粒子を製造することができる。

この方法の著しい欠点は、混合ノズルの自己洗浄を欠いていることである。従って、生成物の付着物は、ノズルの狭窄及び最終的に閉塞を導き、かつ製造方法の安定性及び連続性を制限する。混合ノズルは、該方法のそれぞれの停止で、高価で不便な方法で洗浄される必要がある。さらに、高い機械応力が、一次粒子の成長に対する効果に反して、噴霧の工程で上昇する。

従って、本発明の課題は、均一な一次粒径、及びこれから生じる均一な孔直径を有するヒドロゲルの製造を確実にする、酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの可溶性塩を基礎とするヒドロゲルを製造するための、手順上柔軟であり経済的に実施可能な方法を提供することである。

前記課題は、
α）回転軸の周りを回転する物体Ａ及び
β）計量供給システム
を有する反応器中で、
ａ）ｉ）酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの可溶性塩の少なくとも１つを含む成分と、
ｉｉ）沈澱剤を含む成分と
を、計量供給システムによって、成分ｉ）及びｉｉ）の混合物が回転体Ａの表面上を回転体Ａの表面の外側領域に流れるように、回転体Ａの表面に適用し、
ｂ）そしてその混合物が表面を離れる
ことによって実施され、回転体Ａの表面を離れた後の混合物のｐＨが２〜１２である、ヒドロゲルを製造するための方法によって達せられた。

驚くべきことに、本発明による方法は、全ての挙げられた課題を達成しただけでなく、一次粒径の非常に単純な調整も可能にすることが見出された。

少なくとも１つの酸性又は両性の酸素含有分子アニオンは、有利には、アルミニウム、ケイ素、リン、スズ、アンチモン、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、鉛、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、ホウ素、ヒ素、マンガン、レニウム、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ベリリウム及び銅を基礎とするものである。

特に好ましい一実施態様において、酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの塩は、アルカリ金属シリケート、アルカリ金属チタネート、アルカリ金属アルミネート及びアルカリ金属ホスフェートの群からの少なくとも１つの化合物であり、より特に、そのカチオンは、ナトリウム、カリウム及びアンモニウムの群からの少なくとも１つであってよい。特に好ましい一実施態様において、酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの塩は、ケイ酸ナトリウムまたはケイ酸カリウムである。

選択される沈澱剤は、有利には、有機酸、無機酸、及び有機酸又は無機酸の多価カチオンの塩の群からの少なくとも１つであってよい。有機酸の中で、酢酸、クエン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、カルボン酸及びメタンスルホン酸が好ましく、有機酸は、特に酢酸であってよい。使用される無機酸は、例えば、塩酸、硫酸、リン酸、ホウ酸及び硝酸であってよく、特に硫酸が好ましい。無機酸又は有機酸の多価カチオンの塩は、特に、塩化アルミニウム、塩化カルシウム及び硫酸アルミニウムであってよい。

表面を離れた後の成分ｉ）及びｉｉ）の混合物のｐＨは、ヒドロゲル形成の速度に関する重要な役割を果たす。例えば、室温でのアルカリ金属シリケートと有機酸又は無機酸との反応において、一般にｐＨ８〜９でのヒドロゲル形成は数秒〜数分の範囲で生じる一方で、ｐＨ２〜３の範囲でヒドロゲル形成は数時間〜数日かかる。本発明の記載内容において、表面を離れた後の成分ｉ）及びｉｉ）の混合物のｐＨは、２．５〜８、有利には３．５〜７、及びより有利には４〜５の値を有してよい。ｐＨも一次粒子のサイズに直接影響しうる。例えば、選択されたｐＨに従ったシリカを基礎とするヒドロゲル形成の場合における一次粒子は、特に２〜１５０ｎｍであってよい。低いｐＨ値は小さい一次粒子を導く。

使用される成分ｉ）及びｉｉ）の温度によってヒドロゲル形成の速度及び一次粒径にも影響しうる。より特に、供給原料の温度は、１０〜８０℃、特に１５〜３０℃である。

さらに、回転体Ａの温度、特に適用される成分に面する表面の温度は、広い範囲内で変動してよく、かつ使用される成分に、回転体Ａ上の滞留時間に、及び所望の一次粒径に依存する。回転体の温度は、有利には５〜１５０℃、特に１５〜７０℃、及びより有利には２０〜５０℃である。物体Ａ及び／又は回転体Ａに適用される成分は、例えば、電気的に、熱キャリヤー流体で、蒸気で、レーザーで、マイクロ波放射で、超音波で、又は赤外線によって加熱されてよい。

回転体Ａは、ディスク、壺、リング又は球体の形状を有してよく、かつ水平回転ディスク、又は水平面から４５°までだけ偏向しているものが、好ましいと考えられる。通常、物体Ａは、０．０２ｍ〜３．０ｍ、有利には０．１０ｍ〜２．０ｍ及びより有利には０．２０ｍ〜１．０ｍの直径を有する。その表面は、平滑、波形、及び／又は凸形もしくは凹形であってよく、又は、例えば混合及び反応混合物の滞留時間に影響する溝又は螺旋の形での凹みを有してよい。物体Ａは、有利には、金属、ガラス、プラスチック又はセラミックであってよい。適切に、物体Ａは、本発明の方法の条件に関して安定である容器に取り付けられる。好ましい一実施態様において、回転体Ａは、回転ディスクの形である。

回転体Ａの回転速度及び成分の計量供給速度は、変動する。典型的に、毎分回転数での回転速度は、１〜２００００、有利には１００〜５０００、及びより有利には２００〜２０００である。表面の単位面積あたりの回転体Ａ上に存在する反応混合物の体積は、典型的に、０．０１〜２０ｍｌ／ｄｍ²、有利には０．１〜１０ｍｌ／ｄｍ²、より有利には１．０〜５．０ｍｌ／ｄｍ²である。回転体Ａの表面上の成分ｉ）及びｉｉ）の混合物は、１μｍ〜２．０ｍｍ、有利には６０〜１０００μｍ、より有利には１００〜５００μｍの平均厚さを有する被膜の形であることが好ましいと考えられる。

成分の平均滞留時間（滞留時間スペクトルの平均周波数）は、表面のサイズ、成分のタイプ、表面の温度及び回転体Ａの回転速度を含む要因に依存する。回転体の表面上での成分ｉ）及び成分ｉｉ）の混合物の好ましい平均滞留時間は、０．０１〜１００秒、より有利には０．１〜１０秒、特に０．５〜３秒であり、かつ従って極めて短いと考えられる。

本発明の他の一実施態様において、物体Ａの表面は、他の回転体に伸び、その結果反応混合物は、回転体Ａの表面から少なくとも１つの他の回転体の表面へ通過する。他の回転体は、適切に物体Ａに対応する。典型的に、この場合における物体Ａは、反応混合物を有する他の物体を"与える"。反応混合物は、この少なくとも１つの他の物体を離れ、そして収集される。

本発明の好ましい一実施態様は、回転体Ａが、回転ディスクの形であり、この場合、出発成分ｉ）及びｉｉ）が、個々に適用され、及び／又は混合物として、有利には連続して、計量供給システムによって回転ディスクに適用される。特定の一実施態様において、疎水化剤を含む成分ｉｉｉ）を、さらに、計量供給システムによって回転体Ａの表面に適用することができる。非常に実質的に均一な一次粒径を得るために、前記成分を、有利には物体Ａ上に計量供給することができ、成分ｉ）及びｉｉ）の混合は、最大の剪断作用点で実施する。剪断作用は、物体Ａの幾何学に依存し、かつ当業者に容易に決定されうる。他の一実施態様において、前記成分は、回転ディスクの内部領域に計量供給されうる。回転ディスクの内部領域は、回転の中心軸から生じる半径の３５％の距離を意味すると解される。

特に、回転ディスクは、スピニングディスク反応器の回転ディスクであり、かかる反応器は、例えば文献ＷＯ００／４８７２８号、ＷＯ００／４８７２９号、ＷＯ００／４８７３０号、ＷＯ００／４８７３１号及びＷＯ００／４８７３２号において詳細に記載されている。

有利には連続方法のスループットは、成分ｉ）、ｉｉ）及び場合により疎水化剤ｉｉｉ）の計量供給の調整によって調整されうる。スループットは、電子的に可能である、又は手動で操作可能な出口弁又は調節弁によって調整されうる。この場合、ポンプ、圧力ライン又は吸い込みラインは、反応物の粘度に対するだけでなく、設置された調節弁の特に一定の自由に調節可能な圧力に対して運搬しなければならない。流量調節のこの方法は特に好ましい。

成分ｉ）及びｉｉ）は、個々に及び／又は混合物として回転体Ａに適用されてよい。記載された計量供給システムは、成分ｉ）、ｉｉ）及び場合により疎水化剤ｉｉｉ）の非常に変動する添加を、回転体Ａの異なる位置で可能にする。しかしながら、成分ｉ）及びｉｉ）の一部又は全体は前混合されてもよく、かつ計量供給システムによってのみ回転体Ａの表面に適用されてよい。しかしながら、有利には、成分ｉ）及びｉｉ）は、個々に回転体Ａに適用される。

変法に従って、反応生成物は、直接、回転体Ａ上で疎水化剤ｉｉｉ）と接触されてよく、又は最初に収集されて、そして疎水化剤ｉｉｉ）と共に有利には連続装置中に導入されてよい。双方の変法における疎水化剤ｉｉｉ）は、有利には、計量供給システムによって連続して導入されてよい。

代わりの好ましい一実施態様において、成分ｉ）及びｉｉ）から形成されたヒドロゲルは、最初に、有機溶媒、特にアルコールに対する溶剤交換を受け、そして疎水化剤ｉｉｉ）が続いて得られたゲルと接触される。

本発明による方法によって得られた生成物は、種々の方法で処理されてよい。この目的のために、成分ｉ）及びｉｉ）並びに場合によりｉｉｉ）の混合物は、回転体Ａの表面を離れた後に収集され、そしてエイジングプロセスを受けてよい。この場合、得られた混合物は、モノリス又は粒子懸濁液の形でのヒドロゲルの製造に適している。

好ましい一実施態様において、混合物は、１０〜８０℃、有利には２５〜５０℃で、エイジングプロセス中に貯蔵されてよく、その結果シリカ含有ヒドロゲルが、モノリスの形で得られる。本記載内容において、モノリスの形状は、実質的に自由に選択されてよく、かつ貯蔵を行う容器の形状によって決定されてよい。

他の好ましい一実施態様において、エイジングプロセス中の混合物は、１０〜８０℃、有利には２５〜５０℃の温度でアルカリ溶液に撹拌しながら添加されてよく、その結果ヒドロゲルは、粒子懸濁液の形で得られる。アルカリ溶液は、有利には、ｐＨ１１．５を有し、アンモニア溶液が適している。この場合における粒子は、特に、平均粒子直径１２０〜４６０ｎｍ（乾燥後に１〜１０μｍ）を有する。粒子懸濁液の製造は、連続して実施されてもよく、この場合可能な装置は、特に撹拌タンクカスケード又は静的ミキサーである。

本発明による方法によって得られたヒドロゲルは、特にエアロゲルの製造に適している。本記載内容において、ヒドロゲルからのエアロゲルの製造のための当業者に公知の全ての方法を使用することができる。より特に、ヒドロゲルを、場合により有機溶媒、例えばアルコール又はヘキサンについて水の交換後に、疎水化することができる。そして続く乾燥を標準圧力で実施することができる。

本発明を、以下で実施例に関して詳細に記載される。

実施例
次の実施例を、平滑なディスクとして形成し、かつ銅からなる回転体Ａ（表面をクロムメッキした）上で実施した。そのディスクは、軸上にあり、かつ金属の囲いによって覆われ、かつ直径２０ｃｍを有する。そのディスクを、熱キャリヤー油で内側から加熱する。比較可能な反応器は、文献ＷＯ００／４８７２８号、ＷＯ００／４８７２９号、ＷＯ００／４８７３０号、ＷＯ００／４８７３１号及びＷＯ００／４８７３２号において詳細に記載されている。

出発化合物の濃度変化でのシリカヒドロゲルの製造：
実施例１
水ガラス溶液３０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液３０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
平均一次粒径：５７．４ｎｍ。

実施例２
水ガラス溶液２０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液２０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
ゲル形成時間：４５分
平均一次粒径：４６．５ｎｍ。

実施例３
水ガラス溶液１０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液１０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
平均一次粒径：３６．６ｎｍ。

実施例４
水ガラス溶液５質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液５質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
平均一次粒径：２８．１ｎｍ。

ディスク速度の変化でのシリカヒドロゲルの製造：
実施例５
水ガラス溶液２０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液２０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
平均一次粒径：３４．８ｎｍ。

流量の変化でのシリカヒドロゲルの製造：
実施例６
水ガラス溶液２０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量２８１．２５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液２０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量３３７．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数１０００の速度で回転子、かつ２３℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
平均一次粒径：４０．２ｎｍ。

ディスク温度の変化でのシリカヒドロゲルの製造：
実施例７
水ガラス溶液２０質量％を、２０℃の温度で、ディスクの中心上に、流量９３．７５ｍｌ／分で計量供給する。同時に、２０℃の温度で酢酸溶液２０質量％を、ディスク上に中心から１センチの半径距離で流量１１２．５ｍｌ／分で計量供給する。ディスクは毎分回転数５００の速度で回転子、かつ５０℃の調整温度である。その混合物を、ディスクを離れた後に収集する。
得られた混合物のｐＨ：４．７
ゲル形成時間：１２分。

一次粒子のサイズを、試料の乾燥後に、電界放射型走査電子顕微鏡（ＬＥＯ１５２５Ｇｅｍｉｎｉ）で測定した。乾燥前に、得られた液体アクアゲルの全ての試料を、２．５％アンモニア溶液５００ｍｌ中で撹拌した。得られたエアロゲルフレークを塩及びアンモニアがなくなるまで（Ｈ₂Ｏ７５０ｍｌで６回）、約２ｍｓの伝導性まで洗浄した。続いて、それらを、イソプロピルアルコール２５０ｍｌで３回洗浄し、そしてゲルをヘキサメチルジシラザンで改質し（濾過ケーク５質量％＝８．２ｇ）、そしてイソプロピルアルコール７５０ｍｌで再度処理した。

ゲルの乾燥を、アクアゲルの製造のためにも使用されるスピニングディスク反応器で実施した。スピニングディスク反応器のディスクは、平滑であり、かつ銅からなり、表面はクロムメッキされている。そのディスクは、軸上にあり、かつ金属の囲いによって覆われ、直径２０ｃｍを有し、かつ熱キャリヤー油で内側から加熱される。比較可能な反応器は、文献ＷＯ００／４８７２８号、ＷＯ００／４８７２９号、ＷＯ００／４８７３０号、ＷＯ００／４８７３１号及びＷＯ００／４８７３２号において詳細に記載されている。

次の設定を、スピニングディスク反応器でのエアロゲルの乾燥のために選択した：

Claims

ヒドロゲルの製造方法であって、
α）回転軸の周りを回転する物体Ａ及び
β）計量供給システム
を有する反応器中で、
ａ）ｉ）酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの少なくとも１つの可溶性塩を含む成分と、
ｉｉ）沈澱剤を含む成分と
を、計量供給システムによって、成分ｉ）及びｉｉ）の混合物が回転体Ａの表面上を回転体Ａの表面の外側領域に流れるように、回転体Ａの表面に適用し、
ｂ）そしてその混合物が表面を離れる
ことによって実施され、物体Ａの表面を離れた後の混合物のｐＨが２〜１２であることを特徴とする、前記方法。
前記回転体Ａが、回転ディスクの形であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
前記回転体Ａの表面上の成分ｉ）及びｉｉ）の混合物が、１μｍ〜２ｍｍの平均厚さを有する被膜の形であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
前記回転体の表面上での成分ｉ）及びｉｉ）の混合物の平均滞留時間が、０．０１〜１００秒であることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
前記回転体の温度が、５〜１５０℃であることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの少なくとも１つが、アルミニウム、ケイ素、リン、スズ、アンチモン、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、鉛、ビスマス、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、ホウ素、ヒ素、マンガン、レニウム、亜鉛、ゲルマニウム、イットリウム、ベリリウム及び銅を基礎とするものであることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
前記酸性又は両性の酸素含有分子アニオンの塩が、アルカリ金属シリケート、アルカリ金属チタネート、アルカリ金属アルミネート及びアルカリ金属ホスフェートの群からの少なくとも１つの化合物であることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
前記沈澱剤が、有機酸、無機酸、及び有機酸又は無機酸の多価カチオンの塩の群からの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
成分ｉ）及びｉｉ）の混合物が、表面を離れた後に、ｐＨ２．５〜８を有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
成分ｉ）及びｉｉ）が、個々に及び／又は混合物として回転体Ａに適用されることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
ｉｉｉ）疎水化剤を含む成分を、計量供給システムによって回転体Ａの表面に適用することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
成分ｉ）及びｉｉ）並びに場合によりｉｉｉ）の混合物が、物体Ａの表面を離れた後に収集され、そしてエイジングプロセスを受けることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
前記混合物を、１０〜８０℃の温度でエイジングプロセス中に供給して、シリカ含有ヒドロゲルをモノリスの形で得ることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
エイジングプロセス中の混合物を、１０〜８０℃の温度でアルカリ溶液に撹拌しながら添加して、ヒドロゲルが粒子懸濁液の形で得られることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
エアロゲルの製造のための、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法によって得られたヒドロゲルの使用。