JP4448030B2 - 安定化された水性二酸化ケイ素分散液 - Google Patents

Description

本発明は、酸性のｐＨの範囲で安定な、二酸化ケイ素を含有する水性分散液、その製造方法およびその使用に関する。さらに本発明は、分散液の製造に使用することができる粉末に関する。

二酸化ケイ素分散液は、一般には酸性ｐＨの範囲で安定ではない。安定化のための方法として、たとえば分散液にアルミニウム化合物を添加することが考えられうる。

ＷＯ００／２０２２１では、酸性の範囲で安定な二酸化ケイ素水溶液を開示している。これは二酸化ケイ素粒子を、アルミニウム化合物と、水性媒体中で接触させることによって製造する。ＷＯ００／２０２２１中で請求されている分散液を製造するために必要とされるアルミニウム化合物の量は、ゼータ電位を増加させることによって追跡され、かつゼータ電位曲線の上昇が０の方向に移動するか、あるいはプラトーに達する点で達成される。ＷＯ００／２０２２１では、ゼータ電位が達成可能な最大値の単に５０％を達成するにすぎない分散液が請求されている。それぞれの場合において、請求された分散液のゼータ電位は、３０ｍＶまでの強い正の値を有する。これは、本来負の電荷を有する二酸化ケイ素粒子が、完全にアルミニウム化合物の添加によってカチオン化されることを意味する。請求された分散液は良好な安定性を有しているにもかかわらず、二酸化ケイ素分散液は表面で、もはや正に電荷されたアルミニウム種でカバーされることはない。これは、分散液がアニオン物質または分散液と接触しうるといった前記出願における欠点である。これは、たとえば、望ましくない凝集または沈殿を招くものである。

他方ではＵＳ２８９２７９７において、水性の二酸化ケイ素分散液が開示されており、この場合、これらはアルカリメタレートでの処理によって安定化されている。ナトリウムアルミネートが特に好ましい。安定化は、アニオン、たとえば［Ａｌ（ＯＨ）_４］⁻によって実施される。分散液は通常はｐＨ５〜９の範囲で安定である。したがって、処理された粉末のゼータ電位は負である。その後にカチオンを、たとえばイオン交換工程により除去することが、この方法の欠点になりうる。特定の適用、たとえば化学−機械的ポリッシングのためには、アルカリカチオンは一般には好ましくない。他の欠点は、ｐＨ５を下廻るより酸性の媒体中での低い安定性である。

本発明の対象は、粒子表面上での電荷を逆転することによって、二酸化ケイ素の性質を変更することなく、酸性の範囲で安定な二酸化ケイ素分散液を提供することである。

本発明は、１０〜６０質量％の二酸化ケイ素含量を有する、二酸化ケイ素粉末含有水性分散液を提供し、その際、
−分散液は２〜６のｐＨの範囲で安定であり、
−分散液は、付加的に少なくとも１個の化合物を含有しており、この場合、これらは少なくとも部分的に水性溶液中で、ｐＨ２〜６の範囲で、多価のカチオンの形で安定であり、その際、カチオンは、二酸化ケイ素粉末の粒子表面のアニオン成分としてのシリケート様の環境で安定であって、
−二酸化ケイ素表面に対してのカチオン供与化合物の量は、０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面であり、その際、カチオン供与化合物は、酸化物として算定されているものであって、かつ、
−分散液のゼータ電位は、０以下の値を有する。

ゼータ電位は、粒子周囲の活性電位であり、かつ個々の粒子間の静電相互作用の尺度を示すものである。これは部分的に、懸濁液の安定化に作用するものであって、特に、分散された超微粒子を含有する分散液の安定化に作用する。ゼータ電位は、たとえば、分散液のコロイド振動電流（colloidal vibration current）（ＣＶＩ）を測定することによってか、あるいはその電気泳動易動度を測定することによって定められる。

本発明によるカチオン供与化合物は、通常は、少なくとも部分的に、ｐＨ２〜６の範囲の水性溶液中で、多価カチオンの形で可溶なものとされ、この場合、これらのカチオンは、アニオン中心としてのシリケート様の環境中で安定なものである。これらは、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｃｅ、ＴｉおよびＺｒをカチオンとして有する化合物である。

シリケート様の環境とは、前記金属カチオンが、二酸化ケイ素表面のケイ素原子と結合した金属−酸素結合の形で存在することを意味する。これらはさらに二酸化ケイ素構造中で、ケイ素原子を置換することもできる。

アニオン成分は、ゼータ電位として測定されるような、二酸化ケイ素粉末の表面の負の電荷を変更することのない成分であるとされるか、あるいはより負の値にシフトされるものである。

安定とは、二酸化ケイ素粉末の粒子がさらに分散液中において凝集することがなく、かつ分散液の粘度が、少なくとも１週間の期間内において変化しないか、またはわずかにのみ変化する（１０％未満の粘度増加）ことを意味するものである。

好ましいカチオン供与化合物は、カチオンとしてＢｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、ＦｅまたはＴｉを有する両性化合物およびこれらの化合物の混合物である。

両性化合物は、示されたｐＨ値において、強酸に対する塩基として、かつ強塩基に対する酸として作用するものである。

特に好ましいカチオン供与化合物は、アルミニウム化合物、たとえば塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）_ｘＣｌのアルミニウムヒドロキシクロリド（ｘ＝２〜８）、アルミニウムクロレート、アルミニウムスルフェート、アルミニウムニトレート、一般式Ａｌ（ＯＨ）_ｘＮＯ_３のアルミニウムヒドロキシニトレート（ｘ＝２〜８）、酢酸アルミニウム、アルムス、たとえばアルミニウムカリウムスルフェートまたはアルミニウムアンモニウムスルフェート、アルミニウムホルミエート、アルミニウムラクテート、酸化アルミニウム、アルミニウムヒドロキシドアセテート、アルミニウムイソプロピレート、水酸化アルミニウム、アルミニウムシリケートおよびこれらの混合物である。アルミニウムシリケートは、たとえば、Ｄｅｇｕｓｓａ ＡＧからのＳｐｅｒｎａｔ ８２０であり、この場合、これらは、Ａｌ_２Ｏ_３として約９．５質量％のアルミニウム、Ｎａ_２Ｏとしてナトリウム約８質量％、またはゼオライトＡの形でのナトリウムアルミニウムシリケートを含有する微粒子アルミニウムシリケートである。

本発明による分散液中で、二酸化ケイ素粉末の型に関する制限はない。したがって、ゾルゲル法、沈降法または熱分解法によって製造された二酸化ケイ素粉末を使用することができる。これは、完全にかまたは部分的に、二酸化ケイ素中にケースされた酸化金属粉末であってもよく、但し、そのゼータ電位はｐＨ２〜６の範囲で０以下である。

熱分解法によって製造された二酸化ケイ素粉末が好ましい。

本発明による熱分解法とは、気相中にケイ素を含有する１個または複数個の化合物を、燃焼ガスおよび酸素含有ガス、好ましくは空気の反応によって生じる火炎中で火炎加水分解することによって、二酸化ケイ素を形成させることを意味するものと解される。適したケイ素含有化合物は、たとえば四塩化ケイ素、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、プロピルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、アルコキシシランおよびこれらの混合物である。四塩化ケイ素が特に好ましい。適した燃焼ガスは水素、メタン、エタン、プロパンであり、その際、水素が特に好ましい。火炎加水分解中において、高分散性の、非孔質の一次粒子を最初に形成し、この場合、これらは反応が進行するにつれて成長し、凝集物を形成し、この場合、これらはさらに一緒になって凝塊を形成する。熱分解的に製造された二酸化ケイ素粒子の表面は、シラノール基（Ｓｉ−Ｈ）およびシロキサン基（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有する。

さらに熱分解法により製造された二酸化ケイ素粉末は、ドープされた二酸化ケイ素粉末および熱分解法によって製造されたケイ素−金属混合酸化物粉末を含むが、但し、これらのゼータ電位はｐＨ２〜６の範囲で０以下である。

ドープされた粉末の製造は、たとえばＤＥ−Ａ−１９６５０５００で開示されている。典型的なドーピング成分は、たとえばアルミニウム、カリウム、ナトリウムまたはリチウムである。ドーピング成分の含量は、一般には１質量％を上廻ることはない。

熱分解法により製造された混合酸化物粉末は、混合酸化物の双方の前駆体が火炎中で一緒に加水分解されることを意味する。典型的な混合酸化物粉末は、ケイ素−アルミニウム混合酸化物またはケイ素−チタン混合酸化物である。

特に好ましい実施態様によって、カチオン供与化合物と二酸化ケイ素の表面との比は、好ましくは０．００２５〜０．０４ｍｇ、特に０．００５〜０．０２ｍｇのカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面である。

二酸化ケイ素表面は、ＤＩＮ６６１３１によって測定された二酸化ケイ素粉末の比表面積に相当する。ＢＥＴ表面積は５〜６００ｍ^２／ｇ、３０〜４００ｍ^２／ｇの範囲であることが好ましく、５０〜３００ｍ^２／ｇの範囲であることが特に好ましい。

本発明による分散液のｐＨ値は２〜６である。好ましくは３〜５．５である。特に、５０ｍ^２／ｇまでの二酸化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積においては３〜４であってもよく、５０〜１００ｍ^２／ｇのＢＥＴ比表面積では４〜５であり、かつ、２００ｍ^２／ｇを上廻るＢＥＴ比表面積では４．５〜５．５である。

必要である場合には、ｐＨ値は酸または塩基を用いて調整することができる。好ましい酸は塩酸、硫酸、硝酸またはカルボン酸であり、たとえば酢酸、シュウ酸またはクエン酸である。好ましい塩基はアルカリヒドロキシド、たとえばＫＯＨまたはＮａＯＨ、アンモニア、アンモニウム塩またはアミンである。必要である場合には、緩衝系は塩を添加することによって形成されてもよい。

特に好ましい実施態様によれば、１．２８Ｓ^−１の剪断エネルギーで、本発明による分散液の粘度は、同様の組成を有するがカチオン供与化合物を含有するものではない分散液の粘度を比較して少なくとも１０％低いものであってもよい。粘度は、同様の組成を有するがカチオン供与化合物を含有するものではない分散液のものと比較して、好ましくは２５％、特に５０％低い。

特に好ましい実施態様によれば、本発明による分散液中で１μｍを上廻る大きさの凝塊の数は、同様の組成を有するがカチオン供与化合物を含有するものではない分散液中での数よりも少なくとも５０％少ないものである。１μｍを超える大きさの凝塊の数は、好ましくは、同様の組成を有するがカチオン供与化合物を含有するものではない分散液よりも７５％、特に９０％少ないものである。

本発明による分散液は、さらに保存剤を含有することができる。適した保存剤は、たとえばベンジルアルコール、モノ（ポリ）ヘミホルマル、テトラメチロールアセチレンジウレア、ホルムアミドモノメチロール、トリメチロールウレア、Ｎ−ヒドロキシメチルホルムアミド、２−ブロモ−２−ニトロプロパン−１，３−ジオール、１，６−ジヒドロキシ−２，５−ジオキサヘキサン、クロロメチルイソチアゾリノン、オルトフェニルフェノール、クロロアセトアミド、ナトリウムベンゾエート、オクチルイソチアゾロン、プロピコナゾール、ヨードプロピニルブチルカルバメート、メトキシカルボニルアミノベンズイミダゾール、１，３，５−トリアジン誘導体、メチルイソチアゾリノン、ベンゾイソチアゾリノンおよびこれらの化合物である。

さらに本発明は、本発明による分散液を製造するための方法を提供し、この場合、これらの方法は、二酸化ケイ素粉末および少なくとも１種のカチオン供与化合物を、０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面の量で、水性溶液中で移動させながら接触せる。

移動させながらの接触とは、たとえば撹拌または分散を意味するものである。溶解機、歯車ディスク、ローター−スターターマシーン、ボールミルまたは機械的撹拌型ボールミルは、たとえば、分散のために適している。高いエネルギー入力は、遊星形ニーダー／ミキサーであってもよい。しかしながら、この系の効率は、粒子の分散に必要とされる高い剪断エネルギーを導入するのに、十分に高い粘度を有する混合物に依存する。高圧ホモジナイザーは、分散液中で２００ｎｍ未満の凝集物の大きさを含む水性分散液を得るために使用することができる。

これらの装置を用いて、高圧下で、少なくとも２種の予め分散された懸濁液系は、ノズルを介して放出される。２個の分散液ジェットは互いに確実に衝突して、かつ粒子は互いに粉砕される。他の実施態様において、前記分散液はさらに高圧下に置かれるが、しかしながら、粒子の衝突は壁周囲で生じる。操作は、しばしば、より小さい粒子を得ることが好ましいので反復される。

本発明による分散液の製造方法は、カチオン供与化合物が、固体の形でかまたは水溶液の形で、二酸化ケイ素の水性分散液に添加されることによって実施することができる。

これは、二酸化ケイ素粉末を、カチオン供与化合物の水性溶液に一度にかまたは少量ずつ添加することによって実施することができる。

さらに、二酸化ケイ素粉末およびカチオン供与化合物を、液体分散相に、同時に、回分的にまたは連続的に添加することが可能である。

この場合において「同時に」とは、二酸化ケイ素粉末およびカチオン供与化合物を、物理的または化学的混合物の形で予め混合されてもよいことを意味するものと解される。

さらに本発明は、少なくとも１種のカチオン供与化合物と二酸化ケイ素粉末とを含有する型の粉末を提供し、その際、酸化物として算定されるカチオン供与化合物の含量は、０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面である。

これに含まれるのは、出発材料の典型的な不純物および製造中に導入された不純物である。不純物の含量は１質量％未満であり、かつ通常は０．１質量％未満である。

好ましくは、カチオン供与化合物はアルミニウム化合物であり、かつ二酸化ケイ素は熱分解法によって製造された二酸化ケイ素粉末である。

本発明による粉末は、水性媒体中に急速に混合することができる。

もっとも簡単な方法においては、二酸化ケイ素粉末および少なくとも１個のカチオン供与化合物を物理的に混合することによって製造することができる。ここで、別個のパッケージを完全に使用することは有利である。したがって、二酸化ケイ素およびカチオン供与化合物の均質な分散は必要不可欠ではない。

さらに本発明による粉末は、二酸化ケイ素粉末上に少なくとも１種の化合物を噴霧することによって得ることができ、この場合、これらの化合物はｐＨ＜６の範囲内で可溶であるか、あるいはｐＨ＜６の範囲内で化学反応によってカチオンを提供することによって得ることができる。カチオン−供給化合物の溶液は、加熱されたミキサおよび噴霧装置を備えた乾燥機中で、連続的にかまたは回分的に噴霧することができる。適した装置は、たとえばプロウミキサ、ディスク乾燥器または流動床乾燥器である。

カチオン供与化合物の溶液は、超音波ノズルを用いて噴霧することができるか、あるいは微粒化することができる。ミキサは場合によっては加熱することができる。

さらに本発明による粉末は、カチオン供与化合物、たとえば塩化アルミニウムを、流動床またはミキサ中でガスから分離することによって得ることができる。

さらに本発明は、金属表面の化学的−機械的ポリッシングのために、特に銅表面のポリッシング、インクジェット紙の製造のため、ゲルバッテリーのため、ワインおよびフレッシュジュースの清澄化／ファイニングのため、水ベース分散塗料に関しての、顔料および増量剤の懸濁挙動の改善のためおよび引掻耐性の増加のため、インク−ジェットインクのためのカーボンブラック分散液の安定性および「黒色度」を改善させるために、殺菌剤の分野でのエマルションおよび分散液を安定化するため、天然ラテックスおよび合成ラテックスのための補強剤として、ラテックス／ゴム製品、例えばグローブ、コンドーム、おしゃぶりまたは発泡ゴムを製造するため、ゾルゲルの分野において、表面の粘性を除去するため（抗ブロッキング）、紙およびカードボードにおけるすべり止め効果を達成するため、スリップ耐性を改善するため、光学繊維を製造するため、石英ガラスを製造するために使用される。

驚くべきことに、カチオン供与化合物と接触した二酸化ケイ素分散液は、酸性の範囲での良好な安定性を有すると同時に、二酸化ケイ素粒子表面を、その負の表面電荷に保持するかあるいはそれを強める。

この安定化機序はいまだ説明されていない。しかしながら、ＷＯ００／２０２２１で開示されたものとは異なる。ここで、二酸化ケイ素粒子の電荷は、正に荷電されたアルミニウムの種によって完全に逆にされ、粒子に正の電荷を有する殻を与えるものである。

さらに、ＵＳ２８９２７９７で開示されたものとは異なる。ここでは、負に荷電されたメタレートイオンを、二酸化ケイ素粒子の表面に混合する。このようにして変更された粒子は、本発明による分散液中の粒子と同様に負の表面電荷を有するにもかかわらず、酸性のｐＨの範囲内であまり安定ではない。

実施例
分析方法
ゼータ電位は、Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．，からのＤＴ−１２００型装置を用いて、ＣＶＩ方法によって測定した。

分散液の粘度は、Ｐｈｙｓｉｃａ ＭＣＲ ３００回転式レオメーターおよびＣＣ２７メスビーカーを用いて測定し、その際、測定器は２３℃で０．０１〜５００ｓ^−１の剪断速度でおこなった。粘度は、１．２８ｓ^−１の剪断速度で得られた。この剪断速度は、構造的な粘性作用が明瞭な衝撃を有する範囲でおこなった。

粒子／凝塊の大きさは、Ｈｏｒｉｂａ ＬＢ５００およびＬＡ３００装置で測定するか、あるいはＭａｌｖｅｒｎ Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ ３０００ Ｈｓａで測定した。

分散
使用される分散装置は、たとえば、８０ｍｍの溶解機ディスク直径を備えたＶＭＡ−ＧＥＴＺＭＡＮからのＤｉｓｐｅｒｍａｔ ＡＥ−３Ｍ型溶解機であるか、あるいはＳ５０Ｎ−Ｇ４５Ｇ分散装置を備えた、ＩＫＡ−ＷＥＲＫＥからのＵｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘ Ｔ５０型ローター／スターター分散ユニットである。ローター−スターター装置を使用する場合には、装填容器を室温に冷却する。

さらに分散は、高エネルギーミルを用いて実施することができる。それぞれの５０ｋｇの二酸化ケイ素粉末を含有する装填物に関しては、ＤＩ水の一部を６０ｌの特殊鋼装填容器に入れる。アエロジル粉末の相当する量を、Ｙｓｔｒａｈｌ Ｃｏｎｔｉ−ＴＤＳ３分散および吸引ミキサを用いて吸引し、かつおおまかに予備分散した。粉末の吸引において３．５〜−０．３のｐＨ値を、水酸化ナトリウム溶液および塩化アルミニウム溶液の添加によって維持した。粉末を吸引した後に、分散を密閉された吸引ノズルを用いて、最大速度で、Ｃｏｎｔｉ ＴＤＳ ３（４ｍｍのステーラースリット幅）を用いて完了させた。ローター／スターター分散前に、分散液のｐＨをより多くの水酸化ナトリウム溶液を添加することによってｐＨ３．５に設定し、かつこれを同様に１５分に亘っての分散の後に保持した。水の残存量を添加することによって、２０質量％のＳｉ０_２濃度を設定した。この前分散液を、Ｓｕｇｉｎｏ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｌｔｄ．からのＨＪＰ−２５０５０ Ｕｌｔｉｍａｉｚｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ 高エネルギーミル中で粉砕し、その際、２５０ＭＰａの圧力および０．３ｍｍのダイヤモンドノズル直径であって、かつ２個の管路をミルに通した。

薬剤
ＤｅｇｕｓｓａＡＧからのアエロジル型５０、９０、２００および３００を、二酸化ケイ素粉末として使用した。六水和物の形でのＡｌＣｌ_３を、水溶性アルミニウム化合物として使用した。Ａｌ_２Ｏ_３に対して１質量％の溶液を使用して簡単に計量供給し、かつホモジナイズした。１Ｎ ＮａＯＨ溶液または１Ｎ ＨＣｌ溶液を使用して、ｐＨを調整した。

分散液の粘度を比較するために、均一のｐＨ値３．５に、場合によってはさらに１Ｎ ＮａＯＨを添加することによって設定した。

分散液
種々の装填サイズおよび得られた分散液の性質を、第１表および第２表に示した。

例１ａ（参考例）
１００ｇのアエロジル ５０（ＢＥＴ表面積 約５０ｍ^２／ｇ）を、約１８００ｒｐｍに設定した溶解機を用いて、３８５ｇのＤＩ水中に少量ずつ混合した。これによってｐＨ３．５を生じた。残りの１５ｇのＤＩ水をその後に添加し、２０％の分散液を達成し、その後に２０００ｒｐｍで１５分に亘って分散し、かつ約５０００ｒｐｍでＵｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘを用いて１５分に亘って分散した。

例１ｂ−ｇ
１００ｇのアエロジル ５０を、約１８００ｒｐｍに設定した溶解機を用いて、３８５ｇのＤＩ水および１質量％の塩化アルミニウム溶液（酸化アルミニウムに対して） １．２５ｇ中に少量ずつ混合した。これはｐＨ３．４を生じ、この場合、これは、１Ｎ ＮａＯＨ ０．７ｇを添加することによって、ｐＨ３．５に設定した。残りの１３．１ｇの水をその後に添加することで２０％の分散液を達成し、これはその後に２０００ｒｐｍで１５分に亘って分散し、かつ約５０００ｒｐｍでＵｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘを用いて１５分に亘って分散した。

例１ｃ−ｇを１ｂと同様の方法で実施した。

例２ａ（参考例）
１００ｇのアエロジル９０を、約１８００ｒｐｍに設定した溶解機を用いて、３７０ｇのＤＩ水中に少量ずつ混合し、その後に、２０００ｒｐｍで１５分に亘って分散させた。その後にｐＨ値を１Ｎ ＨＣｌを用いて３．５に設定し、かつ分散液を１５分に亘って、約５０００ｒｐｍで、Ｕｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘを用いて分散させた。その後に残りの水を添加し、２０質量％の分散液を達成し、かつｐＨ値を再度３．５に設定した。
例２ｂ
１００ｇのアエロジル９０を二者択一的に、約１８００ｒｐｍに設定した溶解機を用いて、３７０ｇのＤＩ水中に少量ずつ混合し、その後に約２０００ｒｐｍの設定で分散させた。その後に１質量％の塩化アルミニウム溶液 ２．５０ｇ（酸化アルミニウムに対して）を添加し、その一方で、約５０００ｒｐｍでＵｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘを用いて分散させ、かつこれを１５分に亘って分散させた。その後にＤＩ水 ２６．３ｇおよび１Ｎ ＮａＯＨ １．２４ｇを添加し、２０質量％の分散液をｐＨ値３．５にした。

例３ａ（参考例）
ＤＩ水 ２５０ｇおよび１質量％の塩化アルミニウム水溶液（酸化アルミニウムに対して） ２０ｇを提供した。Ａｅｒｏｓｉｌ ９０ 少量ずつ溶解機を用いて添加した。ｐＨ値を、この工程中で３．５に維持した。約４０ｇのＡｅｒｏｓｉｌ ９０粉末を添加した後に、分散液は極めて強力に増粘し、さらなる添加が不可能なものになった。

例３ｂ、３ｃ
Ａｅｒｏｓｉｌ ９０ １００ｇをＤＩ水 ２５０ｇ中に溶解機を用いて混合し、かつ１質量％の塩化アルミニウム水溶液（酸化アルミニウムに対して） １０ｇおよび１Ｎ ＮａＯＨを二者択一的に少量ずつ添加し、ｐＨ値を３．３〜４．２にした。さらに１００ｇのＡｅｒｏｓｉｌ ９０およびさらに１質量％の塩化アルミニウム溶液（酸化アルミニウムに対して） １０ｇおよび十分な１Ｎ ＮａＯＨをその後に二者択一的に、少量ずつ、Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘを用いて５０００ｒｐｍで添加し、添加完了時にｐＨ値３．５になった。

例３ｃ中でｐＨ値４．０を調整した。

例４（参考例）
Ａｅｒｏｓｉｌ ９０ ５０ｇを、少量ずつ、ＤＩ水 ３５０ｇ中に、約１８００ｒｐｍに設定された溶解機を用いて混合させ、その後に２０００ｒｐｍで１５分に亘って分散させた。塩化アルミニウム１質量％溶液（酸化アルミニウムに対して） １００ｇを添加し、その一方で、約５０００ｒｐｍでＵｌｔｒａ Ｔｕｒｒａｘ中で分散させ、かつ１５分に亘って分散させ、かつｐＨ値２を３０％水酸化ナトリウム溶液を用いて、ｐＨ３．５に増加させた。

例５
例５ａを２ａと同様の方法で実施した。例５ｂ〜ｄは２ｂと同様の方法で実施した。たとえば５ｅ〜ｇは、例５ｄの分散液約１００ｍｌを、第２表に示すｐＨ値に、３０％水酸化ナトリウム溶液を滴加することによって増加させ、約５分に亘って、マグネットステーラーを用いてホモジナイズし、かつそれぞれのゼータ電位を測定した。

例６
例６ａは、２ａと同様の方法で実施した。例６ｂ〜ｄを２ｂと同様の方法で実施した。

図１は、例１ａ〜ｇのｍＶ（◆）でのゼータ電位およびｍＰａｓ（○）での粘度を、Ａｌ_２Ｏ_３／ｍ^２ ＳｉＯ_２−表面の関数として示したものである。

例７−粉末の製造
５００ｇ二酸化ケイ素粉末（Ａｅｒｏｓｉｌ２００、Ｄｅｇｕｓｓａ）を、２０ｌ Ｌｏｄｉｇｅミキサに添加した。約１００ｍｌ／ｈでの噴霧出力で、５質量％の塩化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３に対して）２０ｇを、２５０ｒｐｍの速度で１０〜１５分に亘って適用させた。粉末は、０．０１ｍｇのＡｌ_２Ｏ_３／ｍ^２二酸化ケイ素表面、２０２ｍ^２／ｇＢＥＴ比表面積および約６０ｇ／ｌのかさ密度を有する。含水率は約４％であってもよく、好ましい場合には、ワイパーを加熱するか、その後に乾燥キャビネット中で乾燥させることによって、管または流動床を回転させることによって減少させた。水性分散液（２０質量％）はｐＨ２．６を有していた。

^１）すべての試験において、３が２００ｇ、４が５０ｇであることを除き、それぞれＳｉＯ_２１００ｇであり、例１ Ａｅｒｏｓｉｌ５０、例２、３、４ Ａｅｒｏｓｉｌ９０、例５ Ａｅｒｏｓｉｌ２００、例６：Ａｅｒｏｓｉｌ３００は、すべてＤｅｇｕｓｓａＡＧからのものであった。
^２）ＡｌＣｌ_３として使用されたＡｌ_２Ｏ_３
^３）１Ｎ ＮａＯＨの代わりに１Ｎ ＨＣｌ
^４）３０％水酸化ナトリウム溶液
^５）３０％の水酸化ナトリウム溶液数滴を添加することにより、第２表中の相当するｐＨ値を達成した。

^１）１週間後に測定した；
^２）１．２８Ｓ^−１の剪断力
^３）４０％分散液が製造できなかった
^４）ｎ．ｄ．＝測定せず
^５）ゲル化された分散液

本発明による水性分散液のゼータ電位および粘度を、Ａｌ_２Ｏ_３／ｍ^２ ＳｉＯ_２−表面の関数として示す図

Claims (12)

1. 二酸化ケイ素含量１０〜６０質量％を有する、二酸化ケイ素粉末含有水性分散液であって、
   二酸化ケイ素粉末が、熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末であり、
   分散液がｐＨ３〜５の範囲で安定であり、
   分散液が付加的に少なくとも１種のアルミニウム化合物を含有し、この場合、これらは少なくとも部分的にｐＨ２〜６の範囲の水性溶液中で、多価のカチオンの形で可溶であり、その際、カチオンは、二酸化ケイ素粉末の粒子表面のアニオン成分としてのシリケート様の環境において安定であり、
   二酸化ケイ素表面に対してのカチオン供与化合物の量が、０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面であり、その際、カチオン供与化合物は、酸化物として算定されており、かつ、
   分散液のゼータ電位は−３．９〜−１４．２ｍＶである、二酸化ケイ素含量１０〜６０質量％を有する、二酸化ケイ素粉末含有水性分散液。
2. 熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末のＢＥＴ比表面積が５〜６００ｍ^２／ｇである、請求項１に記載の水性分散液。
3. 酸または塩基を、ｐＨ値を調整するために使用する、請求項１または２に記載の水性分散液。
4. 剪断エネルギー１．２８Ｓ^−１での粘度が、カチオン供与化合物を含有しない同様の組成を有する分散液の粘度よりも少なくとも１０％低い、請求項１から３までのいずれか１項に記載の水性分散液。
5. １μｍを上廻る大きさの凝塊の数が、カチオン供与化合物を含有しない同様の組成を有する分散液よりも少なくとも５０％少ない、請求項１から４までのいずれか１項に記載の水性分散液。
6. 二酸化ケイ素粉末の平均二次粒径が２００ｎｍ未満である、請求項１から５までのいずれか１項に記載の水性分散液。
7. 二酸化ケイ素粉末と少なくとも１種のカチオン供与化合物とを、０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面の量で、水性媒体中で移動させながら接触させる、請求項１から６までのいずれか１項に記載の水性分散液を製造するための方法。
8. カチオン供与化合物を、固体または水性溶液として、二酸化ケイ素の水性分散液に添加する、請求項７に記載の水性分散液の製造方法。
9. 二酸化ケイ素粉末を一度にか、あるいは少量ずつ、カチオン供与化合物の水性溶液に添加する、請求項７に記載の水性分散液の製造方法。
10. 二酸化ケイ素粉末およびカチオン供与化合物を、同時に、回分的に、あるいは連続的に、液体分散相に添加する、請求項７に記載の水性分散液の製造方法。
11. 熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末と、カチオン供与化合物とからなる粉末であって、該二酸化ケイ素粉末は、その表面に、塩化アルミニウム、一般式Ａｌ（ＯＨ）_ｘＣｌのアルミニウムヒドロキシクロリド（ｘ＝２〜８）、アルミニウムクロレート、アルミニウムスルフェート、アルミニウムニトレート、一般式Ａｌ（ＯＨ）_ｘＮＯ_３のアルミニウムヒドロキシニトレート（ｘ＝２〜８）、酢酸アルミニウム、アルムス、たとえばアルミニウムカリウムスルフェートまたはアルミニウムアンモニウムスルフェート、アルミニウムホルミエート、アルミニウムラクテート、アルミニウムヒドロキシドアセテート、アルミニウムイソプロピレート、水酸化アルミニウム、アルミニウムシリケートおよびこれらの混合物からなる群から選択されるカチオン供与化合物を有しており、その際、酸化物として算定されたカチオン供与化合物の量が０．００１〜０．１ｍｇカチオン供与化合物／ｍ^２二酸化ケイ素表面である、熱分解的に製造された二酸化ケイ素粉末と、カチオン供与化合物とからなる粉末。
12. 金属表面の化学−機械的ポリッシング、特に銅表面のポリッシング、インクジェット紙の製造、ゲルバッテリー、ワインおよびフルーツジュースの清澄／ファイニング、水ベース分散塗料中の顔料および充填剤の懸濁挙動の改善および耐引掻性の増加のため、インクジェトインキのためのカーボンブラック分散液の「黒色度」の安定性の改善のため、殺菌剤の分野におけるエマルションおよび分散液の安定化のため、天然ラテックスおよび合成ラテックスの補強剤として、ゾルゲル分野において、表面粘着性の除去のため（粘着防止剤）、紙および厚紙の滑り止め作用を達成するため、スリップ耐性を改善するため、光学繊維を製造するため、または石英ガラスを製造するための、請求項１から６までのいずれか１項に記載の分散液の使用。

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