KR20020048303A - 마이크로겔의 개선된 연속 제조 방법 - Google Patents

Abstract

다규산염 마이크로겔 제조의 연속 공정동안에 형성된 실리카 침착물은 용기 벽을 탄성적으로 변형시켜 공정으로부터 제거되고 퍼지되어 막힘이 감소된다.

Description

마이크로겔의 개선된 연속 제조 방법 {Improved Continuous Process for Preparing Microgels}

다규산염 마이크로겔 (즉, 알칼리 금속 규산염의 부분 겔화에 의해 형성된 수용액)은 당 기술분야에 공지되어 있다. 부분 겔화는 통상 알칼리 금속 규산염을 겔 개시제와 혼합하고, 혼합물을 단시간동안 숙성시키고, 이어서 혼합물을 희석하여 겔화를 정지시켜 달성한다. 무기산 및 명반은 가장 흔히 사용되는 겔 개시제이다. 생성된 마이크로겔은 종이 제조시 배수 및 보유 보조제로서, 식수 정제 장치에서 응집제로서, 그리고 유사한 분야에서 상업적인 유용성이 있다.

다규산염 마이크로겔은 우수한 응집제이며 환경적으로 유리하지만, 현재 여러가지 실질적인 인자들이 다규산염 마이크로겔의 상업적 용도를 제한한다. 예를 들어, 마이크로겔 용액은 반드시 희석시키는데, 이로 인해 큰 부피를 장거리로 운반할 수가 없다. 마이크로겔은 또한 겔이 되어 생성물을 제조하는데 사용하는 장치내에 규산염 침착물을 형성하는 경향이 있다. 이러한 문제점들은 장치 디자인과 제조 환경에서 훈련된 사람들에 의해 극복될 수 있으나, 장치를 조작하고 유지하기에 비교적 용이한 분야에서 더 큰 어려움이 존재한다.

마이크로겔을 제조하는 배치 공정은 대규모 혼합 및 저장 탱크에서 마이크로겔을 숙성시키는데, 이것은 비용이 고가일 뿐만 아니라 생성물의 불균일성 및 배치 공정에 고유한 공정 제어의 문제를 발생시킨다. 마이크로겔을 제조하고 숙성시키는 연속 공정이 제품질의 일관성에 더욱 바람직하다. 불행하게도, 실리카 침착물은 연속 공정의 배관에서보다 배치 홀딩 탱크에서 더 잘 허용될 수 있으며, 여기서 침착물은 장치를 막히게 하여 보수를 위한 잦은 작동 중단 (shut-down)을 유발한다.

미국 특허 제 5,279,807호; 제 5,503,820호; 및 제 5,658,055호는 수용성 규산염 용액과 겔 개시제를 특정 조건하에 혼합하여 실리카 침착물을 매우 감소시키는 다규산염 마이크로겔을 제조하는 개선된 연속 공정을 개시한다. 이들 특허에서 교시된 디자인으로 인하여 성능이 더욱 개선되고, 상업적인 유용성이 발견되었지만, 여전히 파이프 및 마이크로겔 발생 장치가 실리카 침착물로 막히는 일이 종종 생긴다. 따라서, 주기적으로 공정을 중단하고, 침착물을 염기, 예를 들어 수산화 나트륨에 용해시켜 제거하는 것이 여전히 필요하다. 또한, 연속 제조가 필요한 경우에 비상용 발생 장치가 여전히 필요하다.

따라서, 다규산염 마이크로겔을 제조하는 더욱 개선된 연속 공정이 필요하다.

본 발명은 실리카 침착물을 감소시키거나 또는 제거하여 다규산염 마이크로겔을 제조하는 개선된 연속 제조 방법에 관한 것이다.

<발명의 요약>

본 발명은

(a) 수용성 규산염 수용액과 겔 개시제를 혼합 용기 중에서 혼합하여 실리카 농도 약 0.5 중량% 내지 15 중량%의 수성 혼합물을 제조하는 단계; 및

(b) 혼합물을 신장된 숙성 용기 중에서 숙성시켜 혼합물을 부분적으로 겔화시키는 단계를 순차적으로 포함하며,

상기 혼합 용기 및(또는) 상기 숙성 용기는 공정 동안에 탄성적으로 변형가능하고, 일시적으로 변형되어 용기 벽상에 형성된 침착물을 제거하여 상기 용기로부터 침착물을 퍼지 (purge)시키는 것인, 다규산염 마이크로겔의 개선된 연속 제조 방법을 제공한다.

바람직한 실시양태에서, 단계 (a) 혼합은 미국 특허 제 5,279,807호, 제 5,503,820호, 및 제 5,658,055호에 기재된 조건하에 수행하여 실리카 침착물 형성을 최소화한다. 알루미늄 이온은 단계 (a) 혼합시에도 또한 존재할 수 있어서, 단계 (b)에서의 숙성 시간을 덜 필요로 하는 개질된 다규산염 마이크로겔을 형성한다.

가요성 호스는 통상적으로 혼합 용기 및(또는) 숙성 용기로서 사용된다. 호스는 호스 내 압력을 증가시키거나 또는 감소시켜 용이하게 변형시키거나, 또는 기계적 방법, 예를 들어 호스 길이를 따라 이동하는 한 쌍의 롤러의 닙으로 호스를 통과시켜 용이하게 변형시킨다. 초음파 또는 음파를 반-경질 또는 중합체 용기(들)에 사용할 수 있다.

<바람직한 실시양태의 설명>

다규산염 마이크로겔은 가장 흔한 형태로 SiO₂3.3 중량부에 대해 Na₂O 1 중량부를 갖는 알칼리 금속 규산염 또는 다규산염, 예를 들어 다규산염 나트륨의 부분 겔화에 의해 형성되는 수용액이다. 마이크로겔은 통상 물, 및 직경이 1 내지 5 mm이고 표면적이 500 ㎡/g 이상인 결합형 실리카 입자로 구성된다. 입자는 제조하는 동안 (부분 겔화동안) 서로 결합하여 3차원 네트워크 및 쇄를 갖는 응집체를 형성한다. 마이크로겔 용액은 상업적인 콜로이드성 실리카에 비해 S-값이 낮다. 아일러 (Iler) 및 달튼 (Dalton)에 의해 정의된 S-값 (참고: J. Phys. Chem. 60 (1956), p. 955-957)은 분산상 중의 실리카 중량%이고, 이것은 실리카 입자의 응집도로서 해석된다. 콜로이드성 실리카의 S-값은 아일러 및 달튼 정의에 의해 통상 80% 내지 90%의 범위 내로 나타난다. 실리카 마이크로겔 용액의 S-값은 통상 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만이다.

pH 5 미만에서, 다규산염 마이크로겔은 때때로 다규산 마이크로겔로서 언급된다. pH값이 올라감에 따라, 이들 생성물은 다규산 및 다규산염 마이크로겔의 혼합물을 함유할 수 있으며, 그 비율은 pH에 좌우된다. 본 명세서에 사용되는 용어 "다규산염 마이크로겔"은 이러한 다규산 및 다규산염 마이크로겔을 포함한다.

다규산염 마이크로겔은 종종 알루미늄산염 이온을 그의 구조에 도입하여 개질시킨다. 알루미늄은 어느 단계에서 알루미늄원이 공정에 첨가되느냐에 따라 다규산염 응집체 전체에 걸쳐, 또는 단지 그들의 표면 상에만 존재할 수 있다. 알루미늄은 첨가되어 마이크로겔 형성 속도를 증가시키고, 따라서 숙성 시간을 감소시키킬 수 있다. 알루미늄은 또한 마이크로겔이 pH가 낮은 조건에서 전하를 띠게 할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "다규산염 마이크로겔"은 때때로 당 기술분야에서 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔로서 언급되는, 알루미늄을 함유하는 다규산염 마이크로겔을 포함한다.

혼합

통상의 수용성 규산염 용액 및 겔 개시제는 실리카 농도가 0.5 중량% 내지 15 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량%의 범위인 단계 (a)에서의 혼합물을 형성하기 위해 선택될 수 있다. 실제 사용하는 경우, 마이크로겔은 일반적으로 0.5% 미만의 농도에서는 너무 느리게 형성될 것이다. 15%를 넘는 실리카로는, 겔화 속도가 너무 빨라서 효과적으로 조절되지 못한다.

적합한 겔 개시제는 당 기술분야에 잘 공지되어 있으며, 산 교환 수지, 무기 산, 유기 산, 산 염, 산성 가스, 양쪽성 금속 산의 알칼리 금속 염 (예를 들어, 알루미늄산 나트륨), 및 유기 화합물, 예를 들어 특정의 무수물, 아미드, 에스테르, 락톤, 니트릴, 및 술폰을 포함한다. 무기 산, 전형적으로 황산 및 명반은 통상의 겔 개시제이다. 겔 개시제는 용해도 한계까지 수성 농축액으로서, 또는 묽은 용액으로서 첨가되어 혼합을 용이하게 할 수 있다.

겔 개시제가 무기 산일 때, 생성된 혼합물은 pH가 2 내지 10의 범위이고, 산의 유동 속도 (또는 실리카에 대한 비율)는 통상 pH 조절계에 의해 조절된다. 유기산, 예를 들어 탄산 또는 이산화탄소를 겔 개시제로서 선택한다면, 겔 개시제 및(또는) 규산염 용액의 유속(들)은 생성되는 탄산염의 완충 효과 때문에 (pH 범위2 내지 10에서) 부피를 조절할 수 있다. 부피 조절은 잦은 세척, 보정 및 대체를 요구할 수 있는 pH 센서를 피할 수 있다는 잇점이 있다.

선택된 겔 개시제가 알칼리성, 예를 들어 중탄산 나트륨 또는 알루미늄산 나트륨의 용액이라면, 양쪽 모두의 스트림이 알칼리성이므로, 겔 개시제 및(또는) 규산염 용액의 유동 속도(들)를 부피적으로 조절하기가 용이하다. 생성된 혼합물의 pH 범위는 pH 7 내지 13이다.

목적한다면, 알루미늄 염을 편리하게는 겔 개시제 또는 규산 나트륨 용액에 수용성 성분으로서 첨가하거나, 또는 분리 스트림으로서 혼합물에 첨가할 수 있다. 우수한 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔은 알루미늄 염을 산성 겔 발생기 스트림에 Al₂O₃/SiO₂몰 비율이 1:1,500 내지 1:25의 범위, 바람직하게는 1:1,250 내지 1:50의 범위가 되게 첨가하여 제조한다. 별법으로, 다규산염 마이크로겔은 폴리알루미노실리케이트 용액을 사용하여 알칼리 금속 알루미늄산염을 규산염과 직접 반응시켜 Al₂O₃/SiO₂몰 비율이 약 1:1 이하인 규산염을 형성시켜 제조할 수 있다.

임의의 혼합 상태를 본 발명을 수행하는데 이용할 수 있지만, 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 제 5,279,807호, 제 5,503,820호 및 제 5,658,055호에 기재된 혼합 조건을 이용하는 것이 특히 유리하다. 본 명세서에 기술된 난류 혼합 조건은 마이크로겔의 숙성 동안에 겔 및 실리카 침착물 형성을 현저하게 감소시키고, (i) 규산염 용액 및 겔 개시제 스트림을 30 °미만의 각으로 집중시키거나, 또는 (ii) 두개의 스트림이 내부 파이프로부터 외부 환상 파이프를 통하여 흐르는제2 스트림 흐름으로 하나의 스트림을 배출시켜 전환하는 환상 혼합 장치를 이용하여 달성한다는 것이 발견되었다. 난류 혼합 조건이 본 발명에 요구되지 않지만, 혼합 영역에서의 레이놀드수가 1,000 이상, 바람직하게는 6,000을 넘는 것이 바람직하다.

숙성

이어서, 혼합물을 부분 겔화가 목적하는 수준에 이르는데 충분한 시간, 통상 10초 이상 15분 이하의 충분한 시간동안 숙성시킨다. 부분 겔화는 다규산염 마이크로겔로서 당 기술분야에 공지된 3차원 응집체 네트워크 및 높은 표면적의 실리카 입자 쇄를 생성한다.

목적하는 부분 겔화의 범위는 선택된 성분 및 적용 분야에 따라 다양할 것이지만, 일반적으로 완전한 겔화가 이루어지는 시간의 10% 내지 90% 내에서 달성된다. 따라서, 당업자는 겔 시간을 용이하게 측정할 수 있으며, 숙성 용기를 통해 유동 속도를 다양하게 하여 선택된 숙성 시간을 조정할 수 있다. 예를 들어, 숙성 용기의 길이 및(또는) 직경, 및 유동 압력을 특정 적용에서 최적화할 수 있다.

연속 공정에서, 숙성은 혼합물이 신장된 용기를 통과할 때 일어나고, 기본적으로는 혼합물이 용기 배출구에 도달할 때 완성된다. 신장된 용기는 통상 직경 및 길이가 혼합물을 목적하는 범위로 "숙성"시키기 위해 필요한 체류 시간을 제공하도록 선택된, 일정한 직경 (즉, 파이프)을 갖는다. 통상의 숙성 용기는 체류시간 10초 내지 15분을 제공하도록 직경이 0.5 cm 내지 25 cm (1/4 내지 10 inch)의 범위이고, 길이가 60 cm 내지 150 m (2 내지 500 feet)일 것이다. 일반적으로, 체류시간을 15분 이상으로 하는 것은 잇점이 없다.

본 발명에 따라, 혼합물은 용기 벽 상에 형성된 침착물이 제거되도록 때때로 일시적으로 변형되는, 탄성적으로 변형가능한 신장된 용기 (예, 파이프 또는 튜브) 중에 형성되고(거나) 숙성된다. 제거된 침착물은 용기를 따라 연속으로 통과할 때, 숙성 혼합에 의해 용기로부터 제거된다. 침착물은 실리카로 구성되며, 많은 분야에 사용하기 위해 용기를 빠져나가는 혼합물로부터 이들을 분리하고 제거할 필요는 없다. 본 발명의 잇점은 특히 침착물이 형성되는 경향이 있는 혼합 및 초기 숙성 단계에 가할 때 특히 명백하다.

용기는 보조 장치, 예를 들어 밸브, 혼합기 및 공정 기구를 장착할 수 있다. 용기는 (i) 실리카 침착물보다 탄성이 더 크고, (ii) 용기의 변형력이 용기와 침착물 사이의 접착력을 극복할 정도이어서 용기가 변형될 때 침착물이 제거되는 표면 특성을 갖는 물질로 구성된다. 선택되는 물질은 용기 벽을 일시적으로 변형시키도록 선택되는 방법에 따라 다양할 것이다.

한 실시양태에서, 용기 벽은 벽을 팽창시키거나 또는 수축시키도록 용기 내압을 증가시키거나 또는 감소시켜 일시적으로 변형시킨다. 이러한 압력 변화는 당 기술분야에서 공지된 임의의 방법, 예를 들어 (i) 공급 스트림의 압력을 주기적으로 변화시키는 방법, (ii) 피스톤 펌프와 같은 불연속 공급 특성을 갖는 공급 펌프를 사용하는 방법, (iii) 프로그램화된 제어 밸브로 유출 흐름 저항을 주기적으로 변화시키는 방법, (iv) 숙성 공정에 과도하게 영향을 미치지 않는 액체 또는 가스를 주기적으로 도입하는 방법, 또는 이들의 조합 방법으로 달성될 수 있다. 이 실시양태에서 용기 구조에 적합한 물질의 예는 크래킹 (cracking)에 해를 주지 않고 주기적 탄성 변형을 견디고, 숙성 혼합물에 대해 화학적으로 내성이 있는 중합체 물질, 예를 들어 비닐 플라스틱, "비톤" 코-플루오로폴리머, "테프론" 폴리테트라플루오로에틸렌, 실리콘 고무, 네오프렌 고무 및 다른 고무 또는 엘라스토머를 포함한다.

두번째 실시양태에서, 용기 벽은 용기벽에 대한 기계적 힘에 의해 일시적으로 변형된다. 기계적 힘은 이것으로 한정되는 것은 아니지만, 롤러, 프레스 (press) 또는 다른 기계 장치에 의해 벽을 압착 또는 구부리고 해체시키고, 주위 유체의 외압을 다양하게 하는 것을 포함하는 당 기술분야에 공지된 임의의 방법에 의해 적용시킬 수 있다. 기계적 힘은 용기를 세로로 늘려 그의 직경을 감소시키고, 이어서 해체시킴으로써 가해질 수 있다. 한 쌍 이상의 롤러를 난류 용기의 축선 (longitudina axis)을 따라 이동시키는 공정이 특히 바람직하다. 내부 용기압이 다양해지는 상기 기술된 것과 같은 실시양태에 대해 유사한 물질들이 선택될 것이다.

세번째 실시양태에서, 용기 벽은 진동력, 예를 들어 침수된 진동기가 있는 주위 액체로부터 용기로 전달되는 진동에 의해 변형된다. 전형적으로, 초음파 진동기가 이러한 목적을 위해 선택될 것이다. 별법으로, 용기 중에 함유된 혼합물은 진동되고, 진동을 전달하여 용기의 탄성 변형을 유발할 수 있다. 이 실시양태에서, 용기는 통상 상기 기술된 것과 같은 실리카 침착물 또는 중합체 물질보다 탄성이 더 큰 반-경질 물질, 예를 들어 강철 또는 스테인레스 스틸로 구성된다.

산업적 용도

다규산염 마이크로겔은 일반적으로 추가의 겔 형성을 억제하거나 또는 최소화하도록 처리될 것이다. 이 처리는 실리카 농도를 약 10 중량% 미만, 바람직하게는 5 중량% 미만으로 감소시키는 단순한 희석 단계, 또는 pH 조정 단계, 또는 희석 및 pH 조정의 조합으로 겔화를 멈추거나 또는 지체시키거나, 또는 양쪽 모두를 이룰 수 있다. 당 기술 분야에 공지된 다른 기술도 또한 겔 형성을 억제시키는데 선택될 수 있다.

따라서, 마이크로겔은 목적한 용도로 저장되거나 소비될 수 있다. 별법으로, 마이크로겔을 즉시 소비할 것이라면, 또는 추가의 겔화가 목적하는 분야에 허용되는 한계 내에 속한다면, 마이크로겔의 희석 또는 pH 조정이 필요하지 않을 것이다. 목적한다면, 숙성된 마이크로겔은 여과하여 본 발명을 실시하는 동안 제거되는 허용되지 않는 많은 실리카 침착물을 없앨 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 다규산염 마이크로겔은 당 분야에서 제조될 수 있는 것이 확실하기 때문에, 마이크로겔을 소비하는 통상의 적용 분야 뿐만 아니라 시험되는 신규한 적용 분야에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 마이크로겔은 수성 현탁액으로부터 고체를 제거하는 응집제로서, 또는 종종 이러한 목적으로 사용되는 다른 중합체 및(또는) 화학약품과 함께 종이 보유 보조제로서 사용될 수 있다.

본 발명을 기술함에 있어서, 이제 하기의 실시예로 설명할 것이지만 이로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

폴리알루미노실리케이트 마이크로겔 용액을 묽은 규산 나트륨 용액과 묽은 알루미늄산 나트륨 용액을 환상 접합 혼합기에서 반응시켜 제조하였다. 2 중량% SiO₂를 함유하는 규산 나트륨 용액을 1.9 gpm (7.2 ℓ/분)에서 스바겔록 (Swagelok) 1.27 cm (1/2 inch) T형 이음관을 통해 환상 혼합 영역에 공급하였다. T형 이음관을 직경 1.27 cm (1/2 inch)의 강화형 타이곤 (Tygon) (비닐 튜브의 B44-4K형 조성물, 미국 뉴저지주 웨인 소재 노톤 퍼포먼스 플라스틱 코포레이션사 (Norton Performance Plastics Corp.)로부터 구입)을 30.5 m (100 feet)에 연결하였다. 2 중량% Al₂O₃를 함유하는 알루미늄산 나트륨 용액을 0.635 cm (1/4 inch) 직경의 스테인레스 스틸 튜브를 통해 규산염의 1.27 cm (1/2 inch) T형 이음관 약 20 cm (8") 하류 부분에 걸쳐 환상 혼합 영역에 공급하였다. 알루미늄산염을 1/6의 Al₂O₃/SiO₂중량 비율을 유지하는 속도로 혼합 영역에 공급하였다. 규산염 및 알루미늄산염을 타이곤 튜브에서 혼합하였다.

타이곤 튜브 내의 실리카 침착물은 작동 약 1시간 후에 쉽게 분명하게 나타났다. 침착물의 제거는 두개의 플라스틱 롤러 사이로 튜브를 통과시켜 타이곤 튜브를 약간 압착시켜 수행하였다. 호스에는 롤러를 1회 통과시킨 후 규산염 침착물이 제거된 것이 발견되었다. 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔 용액 총 약 1514 ℓ(400 gallon)를 기술된 장치를 이용하여 제조하였다. 호스를 플라스틱 롤러로 변형시켜 모든 규산염 침착물을 장치로부터 제거하였다. 폴리알루미노실리케이트용액이 제지 보유 및 배수 보조제로서 훌륭한 유용성을 갖는다는 것을 발견하였다.

<실시예 2>

이 실시예는 초음파 진동이 다규산염 마이크로겔 용액을 제조할 때 실리카 침착물의 형성을 막도록 공정의 용기를 탄성적으로 변형시키는데 이용되는 방법을 설명한다. 3.2 비율의 묽은 규산 나트륨 및 황산을 스테인레스 스틸 T형 이음관 연결 혼합기에서 혼합하여 pH 8.7 및 평균 유속 49 ℓ/분 (13 gpm)으로 SiO₂3.2 중량%를 함유하는 용액을 제조하였다. T형 이음관 연결 혼합기를 빠져나온 후, 용액은 내경이 0.95 cm (3/8 inch)인 강화된 타이곤 튜브의 2.1 m (7 feet)의 긴 구획으로 도입하였다. 이어서, 타이곤 튜브는 외경이 1.27 cm (1/2 inch)인 스테인레스 스틸 튜브의 20 cm (8 inch)의 긴 구획에 연결하고, 이것을 이어서 네오프렌-라인의 탄성 호스의 15 cm (6 inch)의 긴 구획에 연결하였다. 네온프렌-라인의 호스인 레이크우드 인스트루먼트 (Lakewood Instruments) 모델 72 pH 전극체로부터의 하류 부분은 규산염/산 혼합물의 pH를 조절하기 위해 라인 안에 설치하였다. 네온프렌-라인의 호스, 스테인레스 스틸 튜브 및 타이곤 튜브의 일부를 47 kHz에서 작동하는 브랜슨 (Branson) 모델 3200 초음파 욕에 침수시켰다. 작동 6.5 시간 후에 어떠한 실리카 침착물도 초음파 욕 중 침수된 튜브안에 보이지 않았다. 실리카 침착물의 명백한 코팅이 초음파 욕 중에 없는 pH 전극체 상에서 관찰되었다. 따뜻한 수산화 나트륨 용액 중에 pH 전극체를 적셔서 실리카 침착물을 pH 전극체로부터 제거하였다. 수산화 나트륨 용액으로 분석한 결과로 SiO₂0.77 g이 pH 전극체 상에침착된 것으로 측정되었다.

<실시예 3>

이 실시예는 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔 용액을 제조할 때 알루미노실리케이트 침착물의 형성을 방지하기 위해 공정 용기를 탄성적으로 변형시키는데 초음파 진동기를 사용하는 방법을 설명한다. 2 중량% SiO₂를 함유하는 3.2 비율의 묽은 규산 나트륨 100 ㎖/분을 2 중량% Al₂O₃를 함유하는 알루미늄산 나트륨 용액 20 ㎖/분으로 T형 이음관 연결 혼합기에서 혼합하였다. 혼합된 용액을 날젠 (Nalgene) 180 투명한 플라스틱 고급 튜브에 연결된 외경 0.635 cm (1/4 inch)의 스테인레스 스틸 튜브를 통해 펌핑시켰다. 날젠 튜브의 일부는 47 kHz에서 작동하는 브랜슨 모델 3200 초음파 욕에 침수되었다. 모든 스테인레스 스틸 튜브는 각 단부에서 약 2.54 cm (1 inch)를 제외하고는 초음파 욕에 침수시켰다. 알루미노실리케이트 침착물은 약 1시간의 작동 후, 초음파 욕 바깥쪽의 날젠 튜브에서 명백해졌다. 욕 바깥쪽의 날젠 튜브 중 침착물은 스트레칭, 구부림 또는 압착으로 튜브를 변형시켜 용이하게 제거하였다.

폴리알루미노실리케이트 마이크로겔 제조 4시간 후, 어떠한 침착물도 초음파 욕 중에 침수된 날젠 튜브에서 발견되지 않았다. 어떠한 침착물도 스테인레스 스틸 튜브 중에 발견되지 않았다는 것은 초음파 욕이 욕 내부 및 욕의 바깥쪽에서 약간 떨어진 곳에 침수된 스테인레스 스틸 튜브의 탄성 변형을 유발시켰음을 나타내는 것이다.

<실시예 4>

이 실시예는 탄성 변형율이 낮은 유리 가공 용기에 응력이 가해지면 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔을 제조할 때, 초음파 진동에 노출될 때조차 형성되는 알루미노실리케이트 침착물의 부착 강도보다 큰 응력이 형성되도록 충분히 탄성적으로 변형되지 않는 것을 설명한다. 2 중량% SiO₂를 함유하는 3.2 비율의 묽은 규산 나트륨 100 ㎖/분을 2 중량% Al₂O₃를 함유하는 알루미늄산 나트륨 용액 20 ㎖/분과 T형 이음관 연결 혼합기에서 혼합하였다. 혼합된 용액을 내경이 0.40 cm (5/32 inch)인 유리 튜브의 15 cm (6 inch)로 펌핑하였다. 유리 튜브의 약 7.5 cm (3 inch)를 47 kHz 에서 작동하는 브랜슨 모델 3200 초음파 욕에 침수시켰다. 유리 튜브는 내경이 0.635 cm (1/4 inch)인 투명한 비닐 튜브에 연결하고, 이들 중 일부를 또한 초음파 욕에 침수시켰다. 약 1시간의 작동 후, 알루미노실리케이트 침착물이 유리 튜브 (초음파 내부 및 외부 모두에서) 전체 길이 및 초음파 욕의 바깥쪽인 날젠 튜브의 일부에서 시각적으로 명백해졌다. 4시간동안 수행한 후, 유리 튜브의 전체 길이가 알루미노실리케이트 침착물로 코팅되었다. 욕에 침수된 날젠 튜브에서는 시각적으로 침착물을 관찰할 수 없었다.

Claims (10)

1. (a) 수용성 규산염 수용액과 겔 개시제를 혼합 용기 중에서 혼합하여 실리카 농도 약 0.5 중량% 내지 15 중량%의 수성 혼합물을 제조하는 단계; 및

   (b) 혼합물을 신장된 숙성 용기 중에서 숙성시켜 혼합물을 부분적으로 겔화시키는 단계를 순차적으로 포함하며,

   상기 혼합 용기 및(또는) 상기 숙성 용기는 공정 동안에 탄성적으로 변형가능하며, 일시적으로 변형되어 용기 벽상에 형성된 침착물을 제거하여 상기 용기로부터 침착물을 퍼지 (purge)시키는 것인, 다규산염 마이크로겔의 연속 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 용기의 내압을 증가시켜 신장된 용기를 일시적으로 변형시키는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 용기의 내압을 감소시켜 용기를 일시적으로 변형시키는 방법.
4. 제1항에 있어서, 유출 흐름 저항을 주기적으로 변화시켜 용기를 일시적으로 변형시키는 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 용기에 기계적 힘을 가하여 용기를 일시적으로 변형시키는 방법.
6. 제5항에 있어서, 기계적 힘이 롤러, 프레스 (press) 또는 외압형 유체에 의해 가해지는 방법.
7. 제6항에 있어서, 기계적 힘이 상기 용기의 축선 (longitudinal axis)을 따라 이동하는 한쌍 이상의 롤러에 의해 가해지는 방법.
8. 제1항에 있어서, 용기를 진동에 노출시켜 일시적으로 변형시키는 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 진동이 침수된 진동기가 있는 주위 액체로부터 용기로 전달되는 것인 방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 용기에서 숙성되는 혼합물이 진동을 용기에 전달하는 것인 방법.