(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応器によるヒュームドシリカの調製方法であって、
前記反応器は、
反応ガスを提供して、反応領域としての炎をつくりだすように構成される反応器ノズルと、
純酸素、純窒素、空気、空気酸素混合ガス、もしくは空気窒素混合ガス、またはこれらの混合物から選択される追加ガスを供給し、前記追加ガスによって前記反応領域を囲うための、少なくともひとつの付加的ノズルと
を含み、
前記ヒュームドシリカは、比表面積が３０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇ、平均凝集粒子径が１００ｎｍ〜５００ｎｍであり、
シリコーンオイル中に最適に分散された前記ヒュームドシリカ２重量％に基づく相対的な増粘作用η／η０が２．０超であり、前記ヒュームドシリカに対する粗粒子の割合が０．０３重量％未満であり、前記ヒュームドシリカの１０重量％水分散体１ｍｌ当り粗粒子が１００，０００個未満であり、
前記反応器内で炎中で反応する前記反応ガスは、
少なくとも１つ又は複数のケイ素化合物１００ｋｇ／ｈ超と、
燃焼ガス１００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超と、
酸素を２０体積％超含む空気３００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超と
を含むものであり、
前記反応器ノズルで使用される気体のノズル流出速度は、１０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓであり、
前記反応器における前記反応器ノズルでの気体のノズル流出速度及び温度が放射状に均一に分布し、
前記相対的な増粘作用η／η０は、温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含む液体溶媒の粘度指数ηを、温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含まない液体溶媒の粘度指数η０で割った値として定められ、
前記粗粒子は、Ｍｏｃｋｅｒ法（＞４０μｍ）によるフルイ残分であり、
前記反応器ノズルの断面積は、制御して調整できるものである
ことを特徴とするヒュームドシリカの調製方法。
【請求項２】
前記付加的ノズルが、前記反応器の上部に位置した前記反応器ノズルを囲むように配置され、空気を導入するように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ケイ素化合物は、少なくとも四塩化ケイ素、メチルトリクロロシラン、ハイドロジェントリクロロシラン、及びそれらの混合物の少なくともいずれかを含む請求項１から２のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項４】
反応領域の大きさが変更可能である請求項１から３のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項５】
空気中の窒素に加えて、更に不活性ガスを反応に導入する請求項１から４のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項６】
塩素ガス分子（塩素）を減少させる燃焼ガスを更に反応に導入する請求項１から５のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項７】
反応ガスが２つの離間した反応器ノズルから供給される請求項１から６のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項８】
反応ガスが予め混合される請求項１から７のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項９】
前記付加的ノズルが、前記反応ガスを吐出する前記反応器ノズルを環状に囲んだ更なる反応器ノズルを含む、請求項１から８のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１０】
高温反応ガスが急冷される請求項１から９のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１１】
前記反応器における、前記反応器ノズル以外の少なくとも１箇所で、炎に燃焼ガスが加えられる請求項１から１０のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１２】
炎の中心縦軸を基準としたガス速度の対称からの偏差は、５０％未満である請求項１から１１のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１３】
反応器ノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸からの炎の中心縦軸の偏差が３０度未満の角度である請求項１から１２のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１４】
反応器ノズルから等距離、且つ反応器ノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸から等距離での、最大ガス速度が、最小ガス速度の２倍未満である請求項１から１３のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１５】
炎の中心縦軸を基準としたガス速度の理想的な放射分布からの偏差は、互いに直角を成す２つの直径指数として決まり、より小さい直径をより大きい直径で割った指数として決まり、反応器ノズルから等距離で０．２超である請求項１から１４のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１６】
プロセスのｃｐｋ値が、少なくともシリカの分析方法のデータセットに対して１．０より大きく、前記分析手法は、ＢＥＴ比表面積測定法、Ｓｅａｒｓの酸塩基滴定測定法、平均凝集粒子径の測定法、欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／９に従うｐＨ測定法、欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／１１に従うタップ密度測定法、欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／２に従う水分測定法、欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／１８に従うＭｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残量測定法、および光遠心分離機による粗粒子割合測定法からなる群から選択される、請求項１から１５のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製方法。
【請求項１７】
ヒュームドシリカの調製装置であって、
反応器と、
反応ガス供給装置と、
反応ガスを前記反応器内に提供して炎をつくりだすための内部反応器ノズルと、
純酸素、純窒素、空気、空気酸素混合ガス、もしくは空気窒素混合ガス、またはこれらの混合物から選択される追加ガスを供給し、前記追加ガスによって炎を囲うための、少なくともひとつの付加的ノズルと
を含み、
前記内部反応器ノズルは、反応器ノズル断面積を調整するための変位体を有し、
前記反応ガスは、少なくとも１つ又は複数のケイ素化合物と、燃焼ガスと、空気とを含む
ことを特徴とするヒュームドシリカの調製装置。
【請求項１８】
前記付加的ノズルが、前記反応器の上部における前記内部反応器ノズルの外側に配置される請求項１７に記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項１９】
前記付加的ノズルが、前記内部反応器ノズルを環状に囲む少なくとも１つの又は複数の更なるノズルリングを含む、請求項１７および１８のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項２０】
前記反応器が、少なくとも１つの燃焼ガスを供給するための付加的な供給装置をさらに有する請求項１７から１９のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項２１】
前記付加的ノズルが、可変断面積を有する前記内部反応器ノズルを環状に囲む少なくとも１つ又は複数の更なるノズルリングを含む、請求項１７から２０のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項２２】
少なくとも２つの離間した反応器ノズルを有する請求項１７から２１のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項２３】
前記付加的ノズルが、操作中にノズル先端領域を空気で覆う又は空気流で覆うことが可能となる穴を有する請求項１７から２２のいずれかに記載のヒュームドシリカの調製装置。
【請求項２４】
ヒュームドシリカであって、
増粘性を有し、シリコーンオイルに最適に分散された相対的な増粘作用η／η０が２．０超であり、ｐＨ９超の水中の平均流体力学的球相当径が１５０ｎｍ〜３００ｎｍであり、ホウ素含量が１ｐｐｍ未満、チタン含量が１ｐｐｍ未満、鉄含量が１ｐｐｍ未満、アルミニウム含量が１０ｐｐｍ未満、ニッケル含量が１ｐｐｍ未満、及び銅含量が１ｐｐｍ未満である請求項１から１６のいずれかに記載の方法により調製可能なヒュームドシリカ。
【請求項２５】
ヒュームドシリカが１重量％〜５０重量％のシリカ水分散体に対して、１ミリリットル（ｍｌ又はｃｍ３）当り、１０μｍ超の粗粒子を１００，０００個未満含む請求項２４に記載のヒュームドシリカ。
【請求項２６】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが、研磨剤又は艶出剤として使用されることを特徴とする化学機械的研磨プロセス。
【請求項２７】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする成形体。
【請求項２８】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とするコーティング。
【請求項２９】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする含浸物。
【請求項３０】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とする粉末。
【請求項３１】
請求項２４または２５のいずれかに記載のヒュームドシリカ、又は請求項１から１６のいずれかに記載のプロセスで調製可能なヒュームドシリカが存在することを特徴とするトナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒュームドシリカ、ヒュームドシリカの調製方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒュームド金属酸化物、例えば、ヒュームドシリカは、例えば、非特許文献１に記載の水素―酸素炎におけるハロケイ素化合物の高温加水分解により得られる。
多くの用途に対して、固有の特性だけでなく、特に、これらの特性の経時安定性もまた、個別に、もしくは組み合わせることが重要である。このことは、特に、表面被覆産業用途、断熱用途、乾燥粉末における流動性補助剤としての用途、シーリング材用途、例えば、湿気の影響により室温で架橋するシリコーンシーリング材、ポリウレタンシシーリング材、自動車産業における部品に対する使用、例えば、接着剤等、電子半導体部品の製造における消耗品として使用、例えば、処理装置、メモリー、制御装置、及び集積回路等におけるヒュームドシリカの使用に当てはまる。
【０００３】
例えば、シリコーンシーリング材等のシリコーン材料、ポリウレタン等のポリアルキレンオキサイドを含むシーリング材に、ヒュームドシリカの分散が不十分であるという問題が知られている。
【０００４】
また、シリカがウエハーの電子部品上の化学機械的研磨及び平坦化に使用される場合に起こる傷が最終的に欠陥を引き起こすという他の問題がしばしば示される。
【０００５】
大規模な生産プラントの建設、特に、大規模な生産プラントの設計、建設、及び運転は、単純に拡大できない。なぜならば、例えば、反応器の拡大によって、炎が大きくなることで、高温領域の滞留時間によって決まる必須の性質を決定するパラメータがプラントの拡大によって大きく変化するためである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ  Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  （Ｗｉｌｅｙ−ＶＣＨ  Ｖｅｒｌａｇ  ＧｍｂＨ  ＆  Ｃｏ．  ＫＧａＡ，  ２００２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、先行技術文献の欠点を克服し、特に、ヒュームドシリカ及び高品質で品質経時安定性を有する大量のシリカの調製方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ヒュームドシリカの調製方法を提供し、ヒュームドシリカは、比表面積、好ましくはＢＥＴ法により測定した比表面積が、３０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇ、好ましくは７０ｍ２／ｇ〜３３０ｍ２／ｇ、より好ましくは８０ｍ２／ｇ〜２３０ｍ２／ｇ、更により好ましくは８０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇであり、平均凝集粒子径が、好ましくは、流体力学的球相当径として測定され、１００ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ、より好ましくは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、相対的な増粘作用η／η０が２．０超、好ましくは４．０超、より好ましくは６．０超、更により好ましくは７．５超、粗粒子の割合が０．０３重量％未満、好ましくは０．０１５重量％未満、より好ましくは０．００８重量％未満であり、ヒュームドシリカに対して、粗粒子径は、好ましくは１０μｍ超、より好ましくは４０μｍ超、好ましくは１重量％〜５０重量％、より好ましくは１０重量％のシリカ水性分散体に対して、１ミリリットル（ｍｌ又はｃｍ３）当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、最も好ましくは０．５６μｍ超の粗粒子を１００，０００個未満、好ましくは２０，０００個未満、より好ましくは１０，０００個未満、更により好ましくは５，０００個未満、最も好ましくは１，０００個未満含み、反応器内で反応する反応ガスは、少なくとも１つのケイ素化合物の量が１００ｋｇ／ｈ超、好ましくは２５０ｋｇ／ｈ超、より好ましくは５００ｋｇ／ｈ超、更により好ましくは８００ｋｇ／ｈ超、最も好ましくは１，５００ｋｇ／ｈ超、燃焼ガスの量は１００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、好ましくは２５０ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、より好ましくは５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、更により好ましくは１，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、２０体積％超の酸素を含む空気量が３００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、好ましくは１，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、より好ましくは２，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、更により好ましくは３，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、最も好ましくは５，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ超、反応器ノズルで使用される気体のノズル流出速度、又はガス速度は、標準体積に対して、１０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓ、好ましくは、３０ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ、更により好ましくは５０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓ、好ましくは、ガス速度は、ノズル断面上に放射状に均一に分布し、好ましくは反応器断面上に放射状に極めてほぼ均一に分布する。
【０００９】
ヒュームドシリカの相対的な増粘作用η／η０は、好ましくは、温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含む液体溶媒の粘度指数η、及び温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含まない液体溶媒の粘度指数η０から測定される。液体溶媒の例としては、（ｉ）約６５重量％の無水オルトフタル酸もしくは無水マレイン酸と、ジオール、例えば、１，２−プロパンジオールとの縮合生成物であるポリエステル樹脂と、（ii）溶媒、例えば、約３５重量％の反応性モノマー、例えば、モノスチレン、もしくは例えば、トリメチルシロキシ基で末端封鎖したシリコーンオイル、好ましくは、ポリジメチルシロキサンとの混合物が挙げられ、好ましくは、２５℃の粘度が０．５Ｐａｓ〜５．０Ｐａｓ、好ましくは０．９Ｐａｓ〜２．１Ｐａｓ、より好ましくは約１．０Ｐａｓである。液体溶媒中のヒュームドシリカの量は、好ましくは１重量％〜５重量％、より好ましくは１．８重量％〜３．４重量％、最も好ましくは２重量％である。
【００１０】
粘度は、好ましくは、温度２５℃、同じ一定のせん断速度で測定され、好ましくは、一定のせん断速度が０．５（ｌ／ｓ）〜２００（ｌ／ｓ）、より好ましくは、０．９（ｌ／ｓ）〜２０（ｌ／ｓ）、更により好ましくは１０（ｌ／ｓ）である。
【００１１】
ヒュームドシリカは、好ましくは、最適分散で液体溶媒に、例えば、歯付きディスク溶解機で、周速４ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ、好ましくは１１ｍ／ｓで、好ましくは最適時間、より好ましくは３分間〜１０分間、更により好ましくは約５分間に亘って分散される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、反応器ノズルの断面を調整する装置であり、ダイヤフラム又は変位体を示す。
【図２】図２は、Ｖ字形体に互いに並んで配置され同じ反応室にガスを供給する２つ以上の反応器ヘッド（ノズル）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
他の好適な実施形態において、表面に基づく相対的な増粘作用η／η０―ヒュームドシリカのＢＥＴは、４．０〜８．０、好ましくは５．５〜７．０であり、シリカのｆ重量％の２倍であるＢＥＴ表面積に基づく相対的な出発重量を用いる。ここで、ｆ=（２００ｍ２／ｇ）／ＢＥＴシリカであり、ＢＥＴシリカとは、ＢＥＴ法により測定したシリカの比表面積である。
【００１４】
平均凝集粒子径は、好ましくは、平均流体力学的球相当径として測定し、１度〜１７９度、好ましくは、約９０度の角度で、好ましくは、光相関分光法（ｐｈｏｔｏｋｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｓｐｅｋｔｒｏｓｋｏｐｉｅ）、動的光散乱法、又は準弾性散乱法により測定し、また、他の好適な実施形態において、マルバーン  ゼータサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ）（登録商標）もしくはマルバーン  ナノサイザー（Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｎａｎｏｓｉｚｅｒ）（登録商標）で１７０度〜１７９度、好ましくは、約１７３度の後方散乱角度で測定し、平均凝集粒子径として、キュムラント解析、又は標準アルゴリズムによるＺ平均値を読出す。平均凝集粒子径は、好ましくは、ｐＨ１０の水に０．３重量％で分散した後、好ましくは、アンモニアで調整し、マグネチックスターラーで、好ましくは、１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、より好ましくは３００ｒｐｍで、超音波、好ましくは、超音波チップ、例えば、Ｂａｎｄｅｌｉｎ  ＵＭ６０超音波チップを使用して、７５％パワー〜９５％パワー、より好ましくは９０％パワーで、温度２５℃で１分間〜１５分間、好ましくは５分間〜１０分間、より好ましくは５分間分散して測定する。
【００１５】
粗粒子の割合、例えば、焼結粒子は、好ましくは、重量測定法で決められる。ここで、適切な試験方法の例としては、水でスラリー化したシリカを、大きさが１００μｍ未満、好ましくは４０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満のスクリーンメッシュでスクリーニングした後で、フルイ残分を重量測定する。特に好適な例は、例えば、噴射水と４０μｍスクリーン（４０μｍ超）によるＭｏｃｋｅｒ法である。
【００１６】
粗粒子の割合は、好ましくは、密度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌ、粒径が０．５μｍ〜５００μｍの焼結粗粒子として定義される。適切な分析方法の例としては、光遠心分離機（ｏｐｔｉｓｃｈｅｎ  Ｚｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）、例えば、ＬＵＭｉｆｕｇｅ（登録商標）の使用が挙げられる。
【００１７】
好ましくは、本発明の方法により調製されたヒュームドシリカにおける粗粒子の割合は、水分散体、又はシリカを調製した分散体に基づく化学配合（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が、１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、例えば、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して、白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で、例えば、アキュサイザー（登録商標）６８０，７８０、Ｌｉｑｕｉｌａｚ（登録商標）（ＰＳＭ製、米国オレゴン州）、もしくはＦＡＳ（登録商標）（Ｔｏｐａｓ製、独国）を用いて測定する。
【００１８】
他の好適な実施形態において、本発明の方法により調製されるヒュームドシリカにおける粗粒子の割合は、水分散体、又はシリカを調製した分散体に基づく化学配合（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して微細なヒュームドシリカを除去した後、非シリカ粒子、及びシリカ粗粒子、例えば、密度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌ、粒径が０．５μｍ〜５００μｍの粗い及び／又は濃縮された焼結粒子を白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で、例えば、アキュサイザー（登録商標）６８０，７８０、Ｌｉｑｕｉｌａｚ（登録商標）（ＰＳＭ製、米国オレゴン州）、もしくはＦＡＳ（登録商標）（Ｔｏｐａｓ製、独国）を用いて測定する。
【００１９】
好ましくは、本発明の方法で調製されるヒュームドシリカは、上記の微細なヒュームドシリカの除去後、水分散体中に、１ｍｌ当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、最も好ましくは０．５６μｍ超の粗粒子を１０，０００個未満、好ましくは２，０００個未満、より好ましくは１，０００個未満、更により好ましくは５００個未満、最も好ましくは１００個未満含む。
【００２０】
ヒュームドシリカ、非シリカ粒子及び粗粒子は、濾過により取り除くことができ、例えば、濾過により、分離媒体もしくは濾過材に粗粒子が残ることでヒュームドシリカから分離でき、顕微鏡検査により視覚評価もしくはデジタル評価に送られる。他の好適な実施形態において、微細なヒュームドシリカは、また、化学的溶解及び可溶化により粗粒子から取り除くことができる。ヒュームドシリカの微細なコロイド部分が、二酸化ケイ素を溶解する公知の化学物質、例えば、アルカリ金属水酸化物、好ましくは、水酸化カリウム、又はアルカリ土類金属水酸化物を水に加えることで得られるアルカリ水溶液等により溶解できる。他の好適な化学物質は、可溶性アルカリ金属フッ化物、又はアルカリ土類金属フッ化物と、好ましくは、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸等の鉱酸との混合物、又はフッ化水素酸と硫酸等の鉱酸との混合物等が挙げられる。
【００２１】
反応に供給される反応ガスにおける気体の、蒸気の、揮発性のケイ素含有化合物の割合は、好ましくは１体積％〜２０体積％、好ましくは１体積％〜１０体積％、より好ましくは５体積％〜１０体積％である。
【００２２】
反応に供給される反応ガスにおける空気、又は空気酸素混合ガスの割合は、好ましくは５０体積％〜９９体積％、好ましくは６０体積％〜８０体積％、より好ましくは７０体積％〜８０体積％である。
【００２３】
反応に供給される反応ガスにおける燃焼ガスの割合は、好ましくは１体積％〜２５体積％、好ましくは３体積％〜２０体積％、より好ましくは１０体積％〜２０体積％である。
【００２４】
反応ガスは、好ましくは気体もしくは蒸気の少なくとも１つのケイ素化合物、又はシリコン化合物の混合物、を含み、該反応ガスは、１００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜１０，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、好ましくは１，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜１０，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、より好ましくは１，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜７，５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈで、反応器ノズルで使用される気体のノズル流出速度が１０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓ、好ましくは２５ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓ、より好ましくは５０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓで、反応器もしくは炎に導入される。
【００２５】
反応ガスは、水素を１０ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜２，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、好ましくは１００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜１，５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、より好ましくは５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜１，２００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、及び、酸素を２０体積％超含む空気を１００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜１０，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、好ましくは１，０００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜７，５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ、より好ましくは２，５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ〜７，５００ｍ３（ＳＴＰ）／ｈ含む。
【００２６】
ガス速度（ｇａｓｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔ）は、好ましくは、ノズル断面上放射状に均一に分布する。
【００２７】
ガス速度（ｇａｓｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔ）は、好ましくは、反応器断面上に放射状に極めてほぼ均一に分布する。
【００２８】
ガス速度（ｇａｓｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔ）は、好ましくは反応領域断面上に放射状に均一に分布する。
「好ましくは放射状に均一に分布する」とは、ここでは、好ましくはガス速度が炎の中心縦軸に基づいて放射状に対称的に分布することを意味する。
【００２９】
「炎の中心縦軸に基づいて放射状に対称的に分布する」とは、好ましくは、ここでは、ガス速度が５０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは１％未満、特に好ましくは０．１％未満で対称からずれることを意味する。
【００３０】
「好ましくは放射状に均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、炎の中心縦軸がノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸に一致することを意味し、すなわち、偏差が好ましくは３０度未満、より好ましくは１５度未満、更により好ましくは５度未満、最も好ましくは１度未満である。
【００３１】
「均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、ノズルから等距離であり、かつノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸から等距離での最大ガス速度が、最小ガス速度の２倍未満、好ましくは１．５倍未満、より好ましくは１．２倍未満、最も好ましくは１．０５倍未満であることを意味する。
【００３２】
「均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、炎の中心縦軸に基づく理想的なガス速度の放射状分布からの偏差が、互いに直角を成す２つの直径指数として定義され、より小さい直径をより大きい直径で割った指数として定義され、ノズルから等距離で、０．２超、好ましくは０．５超、より好ましくは０．８超、更により好ましくは０．９超、特に好ましくは０．９９超である。
【００３３】
温度は、好ましくは、反応器断面に放射状に均一に分布する。
【００３４】
温度は、好ましくは反応領域断面に放射状に均一に分布する。
【００３５】
「好ましくは放射状に均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、温度が炎の中心軸に基づいて放射状に対称に分布することを意味する。
【００３６】
「炎の中心軸に基づいて放射状に対称に」とは、ここでは、好ましくは、温度が５０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは１％未満、更により好ましくは０．１％未満で対称からずれることを意味する。
【００３７】
「好ましくは放射状に均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、炎の中心縦軸がノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸と一致することを意味し、すなわち、偏差が、好ましくは３０度未満で、より好ましくは１５度未満で、更により好ましくは５度未満で、最も好ましくは１度未満である。
【００３８】
「均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、ノズルから等距離であり、かつノズル断面及び反応器断面の中心を通る中心縦軸から等距離での最高温度が、最低温度の２倍未満、好ましくは１．５倍未満、より好ましくは１．２倍未満であることを意味する。
【００３９】
「均一に分布する」とは、ここでは、好ましくは、炎の中心軸に基づく温度の理想的な放射状温度分布からの偏差が、互いに直角を成す２つの直径指数として定義され、より小さい直径をより大きい直径で割る指数として定義され、ノズルから等距離で、０．２超、好ましくは０．５超、より好ましくは０．８超、更に好ましくは０．９超、特に好ましくは０．９９超である。
【００４０】
炎は水平もしくは垂直、又は、所望の角度に調整される。炎の方向は、底から上、又は上から下でもよい。上から下への方向が好ましい。
【００４１】
反応室は長さが、好ましくは５ｍ〜４０ｍ、より好ましくは１０ｍ〜２５ｍである。
【００４２】
反応室は上端の直径が、好ましくは０．２ｍ〜２．０ｍ、より好ましくは０．５ｍ〜１．５ｍである。
反応室は、好ましくは円形断面を有する。
【００４３】
反応器ノズルは、好ましくは円形断面を有する。
【００４４】
反応室は、反応器の長さの２０％以内で、反応器の先端部の反応室より、好ましくは１％、より好ましくは１０％、更により好ましくは５０％広い。
【００４５】
反応器ノズルは、直径が、好ましくは０．０５ｍ〜０．２５ｍ、より好ましくは０．１ｍ〜０．２ｍである。
【００４６】
反応器ノズルの出口面面積は、大きさが、好ましくは０．００１ｍ２〜０．１ｍ２、より好ましくは０．００２ｍ２〜０．０５ｍ２、更により好ましくは０．００８ｍ２〜０．０３ｍ２である。
【００４７】
反応室内の気体の逆流は、気体全体の、好ましくは５０体積％未満、より好ましくは、１０体積％未満、更により好ましくは１体積％未満、最も好ましくは０．１体積％未満である。気体の逆流がないことが格別に好ましい。
【００４８】
ノズルの気体流出速度は、最小限であるのが好ましい。
【００４９】
反応室内の速度は、最小限であるのが好ましい。
【００５０】
反応ガスは、好ましくは酸素、すなわち、例えば、新鮮乃至乾燥した空気、燃焼ガス、例えば、水素；メタン、エタン、イソプロパン、ｎ−プロパン、イソブタン、ｎ−ブタン、エテン、エチン、プロペン、イソブテン、ｎ−ブテン等の炭化水素蒸気（飽和もしくは不飽和、すなわち二重結合及び／又は三重結合を含む）；他の高級イソ−、ｎ−、もしくはネオ−、アルカン類、アルケン類、及びアルキン類；メタノール、エタノール、プロパノール等の低級アルコール類等が挙げられ、メタンもしくはその混合物が好ましく、水素を９０体積％超含む燃焼ガスが好ましく、メタンを９０体積％超含む天然ガスを１体積％超含む燃焼ガスが好ましく、少なくとも１つのケイ素含有気相化合物、例えば、ＲｘＨｙＳｉａＸｚＹｂを含むシラン等が挙げられる。
式中、Ｒは炭素数１〜８のアルキル基、好ましくはメチル基、
Ｈは、水素、
Ｘは、ハロゲン又はアルキル基ＯＲ、好ましくはＣｌ、
Ｙは、酸素、
及びａは、０より大きい整数であり、
ａ=１，ｂ=０，そして、ｘ＋ｙ＋ｚ＝４の場合；好ましくは、ｘ＝１もしくはｙ＝１、及びｚ＝３、より好ましくは、ｚ＝４、及びＸは塩素である。
ａ＝２，ｘ＋ｙ＋ｚ＝６、及びｂが０もしくは１の場合、また、更なる蒸気もしくは気体が、好ましくは１０体積％未満であり、これは反応を中断せず、例えば、Ｎ２，Ａｒ，Ｈｅ，ＣＯ２等が挙げられる。
【００５１】
ケイ素化合物の例は、四塩化ケイ素、ハイドロジェントリクロロシラン（Ｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｓｉｌｉｃｉｕｍｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄ）、メチルトリクロロシラン（Ｍｅｔｈｙｌｓｉｌｉｃｉｕｍｔｒｉｃｈｌｏｒｉｄ）、及びそれらの混合物が挙げられ、経済的な継続性及び品質の理由から、主成分として四塩化ケイ素を含む混合物が好ましく、非結晶、多結晶、又は単結晶シリコン金属を調製するための方法から得られる、例えば、電子工学産業、半導体産業、又は太陽光発電産業用のケイ素化合物が好ましい。
【００５２】
これらの調製方法のため、ケイ素化合物もしくはその混合物は、気体の、蒸発性の、もしくは揮発性の不純物を含み、例えば、メタン、エタン、イソプロパン、ｎ−プロパン、イソブタン、ｎ−ブタン、エテン、エチン、プロペン、イソブテン、ｎ−ブテン；他の高級イソ−、ｎ−、ネオ−アルカン類、アルケン類、アルキン類；メタノール、エタノール、プロパノール、およびその混合物等の低級アルコール類等；アルキル置換、任意にハロアルキル置換、例えばクロロアルキル置換した気体、気相もしくは蒸発性有機ケイ素化合物、又は水素、窒素、アルゴン、もしくは天然ガス、酸化炭素、例えば一酸化炭素、二酸化炭素等が挙げられる。
【００５３】
好適な実施形態において、５００℃より高い、好ましくは７００℃より高い、より好ましくは８５０℃より高い温度でハイドロジェントリクロロシランを不均化、及び反応させて四塩化ケイ素、シリコン金属、及び水素を形成することで生成される四塩化ケイ素である。四塩化ケイ素は採取され、蒸留により精製される。
【００５４】
技術的、経済的理由、又は製品品質の理由で好ましい実施形態において、ケイ素含有化合物もしくはその混合物、又はシランが含む四塩化ケイ素は、９０体積％超であり、より好ましくは９５体積％超、更により好ましくは９７体積％超、最も好ましくは９９体積％超、混合物はそれ以外に、ハイドロジェントリクロロシラン及び水素化二塩化ケイ素(Ｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｓｉｌｉｃｉｕｍｄｉｃｈｌｏｒｉｄ）を含む。
【００５５】
経済的理由で好ましい他の実施形態において、大量のメチルトリクロロシランの存在に基づいてもよく、メチルトリクロロシランが好ましい。
【００５６】
経済的理由で好ましい他の実施形態において、大量のハイドロジェントリクロロシランの存在に基づいてもよく、ハイドロジェントリクロロシランが好ましい。
【００５７】
経済的理由で好ましい他の実施形態において、四塩化ケイ素とハイドロジェントリクロロシランとの混合物が好ましい。
【００５８】
経済的理由で好ましい他の実施形態において、四塩化ケイ素とメチルトリクロロシランとハイドロジェントリクロロシランとの混合物が好ましい。
【００５９】
特に好適な実施形態において、ハイドロジェントリクロロシランを１０体積％超含み、最も好ましくは２０体積％超含む混合物を使用する。
【００６０】
特に好適な実施形態において、ハイドロジェントリクロロシランを３０体積％含む混合物が使用される。
【００６１】
他の特に好適な実施形態において、メチルトリクロロシランを１体積％超、好ましくは１０体積％、より好ましくは５０体積％超含む混合物を使用する。
【００６２】
反応に使用する酸素は、大気中の空気から得ることが好ましい。言い換えると、反応器に空気を供給できる。空気中の酸素Ｏ２は２０体積％超濃縮でき、例えば、純酸素Ｏ２、又は酸素Ｏ２を２０体積％超含む空気を加えることで濃縮できる。
空気は、そのように用いられ、又は０℃未満、特に−２０℃未満で水を濃縮及び／又は吸収することで予備乾燥できる。
【００６３】
ヒュームドシリカの調製方法の好適な実施形態において、環状に囲み、反応ガスを吐出する反応器ノズルが、純酸素、空気、もしくは空気酸素混合ガスをさらに供給するため、又は純窒素、空気、もしくは空気窒素混合ガスをさらに供給するために使用される。
【００６４】
ヒュームドシリカの調製方法の好適な実施形態において、反応室の上部のノズルで外側から更に空気が反応室に導入される。
【００６５】
好適な実施形態において、反応で形成された塩化水素ＨＣｌは、吸収、脱離、精製、及び乾燥することで回収される。
【００６６】
さらに好適な実施形態において、得られた乾燥塩化水素ＨＣｌが、シリコン金属から、四塩化ケイ素、ハイドロジェントリクロロシラン、二水素化二塩化ケイ素（Ｄｉｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｓｉｌｉｃｉｕｍｄｉｃｈｌｏｒｉｄ）、及び三水素化塩化ケイ素（Ｔｒｉｗａｓｓｅｒｓｔｏｆｆｓｉｌｉｃｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄ）の調製に使用され、特にハイドロジェントリクロロシラン等のクロロシランの調製に使用される。
【００６７】
好適な使用例は、概して簡略化した下記式により表されるメチルクロロシランの反応及び生成である。
Ｓｉ＋３ＨＣｌ→ＨＳｉＣｌ３＋Ｈ２
四塩化ケイ素、ハイドロジェントリクロロシラン等の反応副生成物が形成され、又は概して簡略化した下記式により表されるメチルクロロシランの反応及び生成がなされる。
ＨＣｌ＋ＣＨ３ＯＨ→ＣＨ３Ｃｌ＋Ｈ２Ｏ
そして、塩化メチル及び水の分離後、任意で乾燥した塩化メチルが金属シリコンとの反応に使用される。
Ｓｉ＋２ＣＨ３Ｃｌ→（ＣＨ３）２ＳｉＣｌ２
メチルトリクロロシラン、ＣＨ３ＳｉＣｌ３、トリメチル塩化ケイ素（Ｔｒｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｉｃｉｕｍｃｈｌｏｒｉｄ）、（ＣＨ３）３ＳｉＣｌ等の副生成物を形成してもよい。
【００６８】
調製のための化学反応の例としては、大気中の酸素で燃焼ガスを酸化し、反応領域の温度が１，０００℃〜２，０００℃に達し、ａ＝１、Ｘ＝Ｃｌ及びｚ＝４の場合、水による高温加水分解が起こり、シランの酸化及びＳｉ結合のａ，ｂ，ｘ，ｙ及びｚが他の値の場合に、水による高温加水分解が起こる。
【００６９】
好適な反応例は以下の通りである。
水の生成
Ｏ２＋２Ｈ２→２Ｈ２Ｏ
高温加水分解
ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２Ｏ→４ＨＣｌ＋ＳｉＯ２（ヒュームドシリカ）
酸化、水の生成及び高温加水分解
ＨＳｉＣｌ３＋Ｏ２＋Ｈ２→３ＨＣｌ＋ＳｉＯ２（ヒュームドシリカ）
酸化、水の生成及び高温加水分解
ＣＨ３ＳｉＣｌ３＋２Ｏ２→３ＨＣｌ＋ＣＯ２＋ＳｉＯ２（ヒュームドシリカ）
【００７０】
好ましくは、本発明の方法における生産プラントの容量は、暦年ベースで、好ましくは、生産時間が７，８８４時間ベースで、ヒュームドシリカを、好ましくは１，０００ｔ超、より好ましくは５，０００ｔ超、更により好ましくは７，５００ｔ超、特により好ましくは１０，０００ｔ超生成する。
【００７１】
好適な実施形態において、ヒュームドシリカは、個別の反応器での処理量で、生産能力が７，８８４時間当り１，０００，０００ｋｇ超、好ましくは５，０００，０００ｋｇ超、好ましくは７，５００，０００ｋｇ超、より好ましくは１０，０００，０００ｋｇ超、即ち、１２５ｋｇ／ｈ超、より好ましくは３００ｋｇ／ｈ、更により好ましくは７５０ｋｇ／ｈ超、最も好ましくは１，０００ｋｇ／ｈ超である。
【００７２】
好適な実施形態において、燃焼ガスの量を変えることで、反応領域の大きさを変えることができる。
【００７３】
好適な実施形態において、燃焼ガス流量を変えることで、反応領域の大きさを変えることができる。
【００７４】
さらに特に好適な実施形態において、反応器ノズルの形状を変えることで、反応領域の大きさを変えることができる。
【００７５】
反応器ノズルの反応ガスのガス速度は、１０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓ、好ましくは３０ｍ／ｓ〜１５０ｍ／ｓ、より好ましくは５０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓに好適に設定可能であり、反応器ノズルの反応ガスは、処理過程中でも、ガス速度を１０ｍ／ｓ〜２００ｍ／ｓ、好ましくは、１５０ｍ／ｓ、より好ましくは５０ｍ／ｓ〜１２０ｍ／ｓに設定可能である。
【００７６】
速度を設定するために、反応ガスの流量、及び処理量に対する反応器ノズル断面の流量を、実験的に、又は計算で求められる最適値に調整可能な設備及び装置を使用することが好ましい。
【００７７】
可変ノズルは、始動（低流量）から全負荷（高流量）まで様々な状況に対応可能である。
【００７８】
好ましくは、処理量が低い場合、比較的低い反応ガス流量で燃やすことができる。
好ましくは、炎が必要とする反応ガス流量で炎が生じると、バックファイアーを防ぎ、確実に安定する。
好ましくは、始動時に低処理量の場合、ノズル断面は好ましくは縮小する。
好ましくは、高処理量の場合、ノズル断面は好ましくは拡大する。
【００７９】
好適な実施形態において、反応ガスは、好ましくは、離間した２つ以上の反応器ノズルから供給される。
【００８０】
好ましくは、反応ガスは、反応器に入る前に予め混合され、好ましくは均一に予め混合される。反応ガスは、好ましくは反応器のノズルに導入されるガス流内で予め混合され、特に、激しく予め混合される。
【００８１】
さらに好適な実施形態において、更なる反応器ノズルが環状に形成され、該反応器ノズルは、反応ガスを吐出し、好ましくは、酸素、又は空気中に存在する酸素を付加的に供給するために使用される。
【００８２】
好適な実施形態において、好ましくは、空気、好ましくは、高温の空気で希釈された僅かな過熱蒸気が反応器に供給されて熱間加工ガスが急冷される。すなわち、反応が水で抑制されて止まる。
【００８３】
好ましくは、また、反応室における反応器ノズル以外の少なくとも１つの箇所で炎に燃焼ガスを加えられることで残留酸素及び塩素ガスを継続的に燃焼することが好ましい。
好ましくは、更に燃焼ガス、例えば、水素を、反応室内の反応領域の異なる箇所に供給することができる。この水素は、好ましくは、反応器内で生成される塩素、及び塩素ガスを還元し、塩化水素ＨＣｌを形成するために付加的に使用される。
好ましくは、シリカの調製方法において、塩素減少が１０重量％未満、より好ましくは５重量％未満、さらにより好ましくは１重量％未満である。
この付加的に加える水素は、好ましくは、窒素を含み、該窒素含有量は、好ましくは０．００１体積％〜９０体積％、好ましくは３０体積％〜７０体積％である。
【００８４】
他の好適な実施形態において、水素は、窒素Ｎ２を全く含まない。
【００８５】
好ましくは、水素は、燃焼ガスとして反応器に供給される。
【００８６】
好ましくは、水素だけを使用して、更に他の燃焼ガスを使用しない。好ましくは、酸化炭素、例えば、一酸化炭素ＣＯの形成、及び塩素化芳香族炭化水素、例えば、塩化ジベンゾダイオキシンの形成を抑える。
【００８７】
１つの可能な実施形態において、前記水素は、例えば、メタノールを触媒により熱変換することで、二酸化炭素ＣＯ２と共に生成した水素である。
【００８８】
更に好適な可能な実施形態において、前記水素は、炭化水素及び水を触媒で熱変換することで、二酸化炭素ＣＯ２と共に生成した水素である。二酸化炭素ＣＯ２は、吸収的に、吸着的に除去可能であり、よって、水素が精製される。
【００８９】
他の好適な可能な実施形態において、前記水素は、５００℃より高い、好ましくは７００℃より高い温度でハイドロジェントリクロロシランの不均化反応、及び反応で四塩化ケイ素、及びシリコン金属と共に生成した水素である。
【００９０】
水素は、また、好ましくは他の構成成分の低温濃縮により精製できる。
【００９１】
他の好適な実施形態において、シリコン金属と塩化水素ＨＣｌとの反応でハイドロジェントリクロロシランを形成する水素が使用される。
【００９２】
ヒュームドシリカの調製方法は、好ましくは、以下の、より好ましくは連続的な工程を含む：（１）シラン供給、シラン蒸発、任意の空気処理、（２）反応、（３）エネルギー回復及び冷却、（４）任意で、好ましくは１つ又は複数のサイクロンでシリカＳｉＯ２の予備採取、好ましくは、フィルタ、好ましくはメッシュフィルタ、より好ましくは表層フィルタによるシリカＳｉＯ２の採取、（５）微量の塩化水素ＨＣｌを除去するシリカの精製、乾燥機、好ましくは回転ドラム乾燥機、好ましくは内部が好ましくは放射方向及び垂直運動を行い、好ましくは流動床又は移動床において、好ましくは空気、窒素又は不活性ガスなどの気体を供給し、好ましくは温度が１００℃より高く、より好ましくは３００℃より高く、更により好ましくは５００℃より高く、表面ガス速度が０．１ｃｍ／ｓ〜１００ｃｍ／ｓ、より好ましくは１ｃｍ／ｓ〜１０ｃｍ／ｓ、好ましくは、例えば、水１００ｍｌにシリカ４ｇを懸濁することでｐＨの測定により微量の塩化水素ＨＣｌを分析的に測定する、（６）好ましくは均質化、例えば、所定の量のシリカのサイロに混合及び流動化することで、均一に帯電する。例えば、１トン（ｔｏ）〜２０トン（ｔｏ）、好ましくは５トン（ｔｏ）〜１０トン（ｔｏ）、（７）サイロに保存する、（８）任意で、例えばロール圧縮機、スクリュー圧縮機、ピストン圧縮機、好ましくは、ロール圧縮機で圧縮する、（９）容器に移す。例えば、５ｋｇ〜２０ｋｇの袋、袋は好ましくは多層紙からなり、任意で一層以上の層で被覆され、好ましくは、ポリエチレンで被覆され、好ましくは小さな穴を有し、又は好ましくは、ポリエチレンもしくはポリプロピレンからなる５０ｋｇ〜５００ｋｇの大きな袋に、好ましくは、２層もしくは多層、例えば、欧州特許第７７３１５９Ｂ１号明細書に記載の、サイロトラック、サイロコンテナ（ｓｉｌｏｔａｉｎｅｒｓ）、等の大きな容器に移す。好ましくは、サイロコンテナは、容量５００ｋｇ〜５，０００ｋｇであり、例えば、ポリエチレンもしくはポリプロピレンからなる、好ましくはシリカを不純物から保護する内部容器もしくは内部袋、インライナー（ｉｎｌｉｎｅｒ）を含む。
【００９３】
例えば、好ましくは空気、窒素、もしくは不活性ガス等の気体を供給することで塩化水素ＨＣｌを除去してヒュームドシリカを精製するため、もしくはシリカを精製して塩化水素ＨＣｌを除去するために流動床又は移動床で生成するガス温度は、気体の電気加熱により生じ、経済的継続性、且つエネルギー資源保護のため、水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン等の燃焼ガスを空気もしくは酸素含有ガスと一緒に燃焼する。この目的には水素を用いるのが好ましい。
【００９４】
好適な実施形態において、反応ガスの反応により形成される水は別として、全ての工程で付加的に水を加えない。
【００９５】
他の好適な実施形態において、ヒュームドシリカの精製前、好ましくは精製中もしくは精製後、好ましくはシリカから塩化水素ＨＣｌの離脱を向上するために、蒸気が付加的に加えられる。
【００９６】
他の好適な実施形態において、蒸気を加えて標準化し、シリカ表面から残留反応基を取り除いてシリカを安定させる。これは、同時にシリカ表面状態の調節が可能であり、好ましくは、大気湿度で反応する。
【００９７】
シリカ生成物の品質は、これらのサンプルをサンプリング及び分析することでシリカの一般的な方法で、一定間隔（Ｒｅｇｅｌｍａｅｓｓｉｇｅｎ  Ｚｅｉｔａｂｓｔａｅｎｄｅｎ）でチェックされるのが好ましく、例えば、比表面積、例えば、ＢＥＴ法による比表面積の測定、又はＳｅａｒｓ等に記載の酸塩基滴定による測定；粒径、例えば、流体力学直径として平均凝集粒子径等の粒径の動的光散乱法による測定、又は下記に記載の方法による測定；ｐＨ、例えば、水中のシリカ４重量％分散体のｐＨの測定；粗い構成成分のフルイ残分、例えば、噴射水と４０μｍスクリーンによるＭｏｃｋｅｒ法による測定、又は上記の白色光もしくは減光法に基づいた粗粒子を分析する計数方法として測定；液状媒体の増粘作用、例えば、上記の好ましくは所定のプロトコルによる測定が挙げられる。
サンプルは、特定のサンプリング装置で採取することが好ましい。
【００９８】
本発明の方法で調製されたヒュームドシリカは、好ましくはヒュームドシリカの上記、又は他の一般的な分析方法により得た分析値、例えば、比表面積、増粘作用、及び粒径等の分布が狭い。ここで、「分布が狭い」とは、１０を超える、好ましくは３０を超える、より好ましくは５０を超える通常の狭い分布を意味し、１年以内に、バッチが継続的に又は時間間隔をおいて生産され、バッチの大きさは一般的に１バッチ当り１０〜１２である。好ましくは、本発明の方法により調製されたヒュームドシリカのバッチに対して解析過程から得たデータセットの標準的な分布である標準偏差σの３倍が、分析値の５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは１０％未満、更により好ましくは５％未満である。
【００９９】
好ましくは、シリカの一般的な分析方法のデータに基づく、好ましくは本発明の方法により調製された上記のヒュームドシリカのプロセスのｃｐｋ値は、１．０超、好ましくは１．３３超、より好ましくは１．５超である。
【０１００】
好ましくは、これらの７，０００トン（ｔｏ）のうちの異なるサンプル１００個を測定したＢＥＴ比表面積は、正規分布をなし、標準偏差σが、平均の、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満、更により好ましくは２．５％未満である。これらの７，０００トン（ｔｏ）のうちのサンプル１００個を測定した粒径は、正規分布をなし、標準偏差σが、平均の、好ましくは１０％未満、より好ましくは４％未満、最も好ましくは１．５％未満である。
【０１０１】
本発明は、更に、ヒュームドシリカの調製装置を提供し、反応器、反応ガス供給装置、反応器ノズルを含み、反応器が更に空気を供給する供給装置を有することを特徴とする。
【０１０２】
本発明のヒュームドシリカの調製装置は、以下の工程を実施する手段を有する：シラン供給、シラン蒸発、任意の空気処理、（ａ）反応、（ｂ）エネルギー回復及び冷却、（ｃ）任意で、好ましくは１つ又は複数のサイクロンでシリカＳｉＯ２の予備採取、（ｄ）好ましくは、フィルタ、好ましくはメッシュフィルタ、より好ましくは表層フィルタによるシリカＳｉＯ２の採取、（ｅ）微量の塩化水素ＨＣｌを除去するシリカの精製。乾燥機、好ましくは回転ドラム乾燥機、好ましくは内部が好ましくは放射方向及び垂直運動を行い、好ましくは流動床又は移動床において、好ましくは空気、窒素又は不活性ガスなどの気体を供給し、好ましくは温度が１００℃より高く、より好ましくは３００℃より高く、最も好ましくは５００℃より高く、表面ガス速度が０．１ｃｍ／ｓ〜１００ｃｍ／ｓ、好ましくは１ｃｍ／ｓ〜１０ｃｍ／ｓ、好ましくは、例えば、水１００ｍｌにシリカ４ｇを懸濁することでｐＨの測定により微量の塩化水素ＨＣｌを分析的に測定する、（ｆ）好ましくは均質化。例えば、所定の量のシリカのサイロに混合及び流動化することで、均質なバッチにする。例えば、１トン（ｔｏ）〜２０トン（ｔｏ）、好ましくは５トン（ｔｏ）〜１５トン（ｔｏ）、（ｇ）サイロに保存する、（ｈ）任意で、例えばロール圧縮機、スクリュー圧縮機、ピストン圧縮機、好ましくは、ロール圧縮機で圧縮する。（ｉ）容器に移す。例えば、５ｋｇ〜２０ｋｇの袋、５０ｋｇ〜５００ｋｇの大きな袋、又はサイロトラック、容量５００ｋｇ〜５，０００ｋｇの大きな容器に移す。
【０１０３】
本発明の他の構成は、調製可能なノズル断面である。これは、カメラのシャッターに類似するシャッターにより、又は可変サイズのダイヤフラムを挿入することで可能であり、選択的に配置可能な本体、好ましくは円筒形変位体により可能であり、例えば、図１に示すように、ノズルの効果的な幾何学的断面を制御して調整できる。
【０１０４】
更に好適な実施形態は、反応器ノズルの断面を調整する装置を有するヒュームドシリカの調製装置、例えば、好ましくは、図１に示すダイヤフラム又は変位体等である。
【０１０５】
図１に示す調整可能な反応器ノズルＤの例としては、変位体Ｖが反応器ノズルの軸方向に位置Ａ（ノズルのガス速度が低い）から上方に動き（Ｖｏｒｗａｅｒｔｓｂｅｗｅｇｅｎ）、位置Ｂ(ノズルのガス速度が高い)に達する、均等な絶対ガス流量で断面が変化するとともに、反応器ノズルのガス速度が変わる。
【０１０６】
好適な実施形態は、好ましくは、１つ又は複数の更なるノズルリングで環状に外側を囲まれた可変断面を有する内部ノズルを有する。好ましくは、ノズルの特定の開口において、外部ノズルに対する内部ノズルの面積比が１〜ｘであり、ｘは好ましくは０．１〜２、より好ましくは０．５〜１．５である。
【０１０７】
特に好適な実施形態において、ヒュームドシリカの調製装置は、同じ反応室に配置される２つ以上の反応器ヘッド又はノズルを有する。負荷により、１つ以上の反応器ヘッドが同じ反応室に反応ガスを供給してもよい。
一実施形態において、同じ反応室にガスを供給する２つ以上の反応器ヘッドは、例えば図２に示すＶ字形体に互いに並んで配置されるヘッド、ノズルもしくはノズルシステムであり、好ましくは、距離ｄは、１，０００ｍｍ未満、好ましくは１００ｍｍ未満であり、角度φは、２つのヘッド間の角度αの２倍であり、０度〜９０度、好ましくは４５度〜８０度である。
【０１０８】
好適な実施形態において、本発明の装置は、好ましくは、２つの隣接する反応器上部部分、好ましくは、反応器ヘッドに離間した２つの反応器のノズルを有する。
【０１０９】
好ましくは、離間したノズル、すなわち、ノズル１、ノズル２の断面面積Ｑの合計は、
Ｑ＝Ｑ１＋Ｑ２＋…＝ΣＱｎ
反応器ノズルの合計吐出口面積は、大きさが０．００１ｍ２〜０．１ｍ２、より好ましくは０．００２ｍ２〜０．０５ｍ２、最も好ましくは０．００８ｍ２〜０．０３ｍ２である。
【０１１０】
好ましくは、まず反応器ヘッドの１つのノズルで反応を始め、次に、安定した反応で、第２の反応器ヘッドで始め、その後、更なる反応器ヘッドで始める。
【０１１１】
図２は、離間した２つの反応器上部部分Ｒ１及びＲ２に離間した２つのノズルが、反応器ヘッド距離ｄで、互いに角度φ＝αの２倍で傾斜する配置を示す。
【０１１２】
好ましくは、ノズルは、反応室の上部で更なるガス供給装置で囲んでもよい。これらの供給装置は、好ましくは、反応領域を安定化するため、反応領域を外部から冷却するため、反応領域と壁を分離するため、流動力学的構造及び反応領域の制御のために反応室に更に空気を導入するために使用できる。
【０１１３】
内部ノズルは、第２外部同心ノズルにより環状に囲まれてもよい。この外部ノズルは、好ましくは、反応領域を安定化させるため、反応領域を外部から冷却するため、反応領域と壁を分離するため、流動力学的構造及び反応領域の制御のために、反応室に更に空気又は反応ガスを導入するために使用できる。
【０１１４】
ノズル先端領域は、好ましくは反応室に空気が出て行く穴を通って、空気で覆われ、又は空気流で覆われることで、操作時に沈着物が無いように保たれる。
【０１１５】
好ましくは、ヒュームドシリカの調製装置は、反応室の反応器ノズル以外に燃焼ガス供給装置のための少なくとも１つの部分を有する。
【０１１６】
更に、本発明は、増粘作用を有し、最適に分散されたシリコーンオイル中で、相対的な増粘作用η/η０が２．０超、ｐＨ９超の水中の平均流体力学的球相当径が１５０ｎｍ〜３００ｎｍ、ホウ素含量が１ｐｐｍ未満、チタン含量が１ｐｐｍ未満、鉄含量が１ｐｐｍ未満、アルミニウム含量が１０ｐｐｍ未満、ニッケル含量が１ｐｐｍ未満、及び銅含量が１ｐｐｍ未満であるヒュームドシリカを提供する。
【０１１７】
本発明の方法により調製されるシリカは、好ましくはＢＥＴ法により測定した比表面積が３０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇ、好ましくは７０ｍ２／ｇ〜３３０ｍ２／ｇ、より好ましくは８０ｍ２／ｇ〜２３０ｍ２／ｇ、更により好ましくは８０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇであるヒュームドシリカであり、ヒュームドシリカの平均凝集粒子径は好ましくは、流体力学的球相当径として測定され、１００ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ、より好ましくは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、好ましくは、光相関分光法（ｐｈｏｔｏｋｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓｓｐｅｋｔｒｏｓｃｏｐｉｅ）、動的光散乱法により、マルバーン  ゼータサイザー（登録商標）もしくはマルバーン  ナノサイザー（登録商標）を用いて後方散乱の角度１７０度〜１８０度、好ましくは約１７３度で測定され、好ましくは、ｐＨ１０の水に０．３重量％で分散した後、好ましくは、アンモニアで調整し、超音波、好ましくは超音波チップで分散し、ヒュームドシリカの相対的な増粘作用η／η０は、回転速度約１１ｍ／ｓの歯付きディスク溶解機で、５分間に亘って最適に分散され、せん断速度が１０（１／ｓ）、２５℃で粘度が１．０Ｐａｓであるトリメチルシロキシ基で末端封鎖したシリコーンオイル、好ましくはポリジメチルシロキサン中の２重量％のヒュームドシリカに対して、２．０超、好ましくは４．０超、より好ましくは６．０超、最も好ましくは７．５超、粗粒子の割合が０．０３重量％未満、好ましくは０．０１５重量％未満、より好ましくは０．００５重量％未満であり、ヒュームドシリカに対して、粗粒子径は好ましくは１０μｍ超、より好ましくは４０μｍ超、好ましくは１重量％〜５０重量％、より好ましくはヒュームドシリカの１０重量％水分散体１ミリリットル（ｍｌ又はｃｍ３）当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、最も好ましくは０．５６μｍ超の粗粒子を１００，０００個未満、好ましくは２０，０００個未満、より好ましくは１０，０００個未満、更により好ましくは５，０００個未満、最も好ましくは１，０００個未満含む。
【０１１８】
更に、本発明で調製されたヒュームドシリカが含む焼結粗粒子の割合は、０．０５重量％未満、好ましくは０．０３重量％未満、より好ましくは０．０１５重量％未満、最も好ましくは０．００８重量％未満である。適切な試験方法の例としては、Ｍｏｃｋｅｒ法（４０μｍ超（以下、＞４０μｍとする））によるフルイ残分（ｓｉｅｂｒｕｅｃｋｓｔａｎｄｅｓ）の重量測定である。
【０１１９】
好ましくは、本発明で調製されるヒュームドシリカは、焼結粗粒子を好ましくは０．０５重量％未満、好ましくは０．０３重量％未満、より好ましくは０．０１５重量％未満、最も好ましくは０．００８重量％未満含み、焼結粗粒子は濃度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌであり、直径が０．５μｍ〜５００μｍである。適切な試験方法の例としては、光遠心分離機（ｏｐｔｉｓｃｈｅｎ  Ｚｅｎｔｒｉｆｕｇｅ）、例えばＬＵＭｉｆｕｇｅ（登録商標）の使用が挙げられる。
【０１２０】
本発明で調製されるヒュームドシリカ、及びヒュームドシリカから調製される水分散体、又はヒュームドシリカから調製された分散体に基づく化学配合を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が、１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して微細なヒュームドシリカを除去した後、非シリカ粒子、及びシリカ粗粒子、例えば、密度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌ、粒径が０．５μｍ〜５００μｍの粗い及び／又は濃縮された焼結粒子を白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で測定すると、１ｍｌ当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、特に好ましくは０．５６μｍ超の粒子を１０，０００個未満、好ましくは２，０００個未満、より好ましくは１、０００個未満、更により好ましくは５００個未満、特に好ましくは１００個未満含む。
【０１２１】
ヒュームドシリカ、非シリカ粒子、及び粗粒子は、濾過で取り除くことができ、例えば、濾過により、分離媒体もしくは濾過材に粗粒子が残ることでヒュームドシリカから分離でき、顕微鏡検査により視覚評価もしくはデジタル評価に送られる。他の好適な実施形態において、微細なヒュームドシリカは、また、粗粒子の化学的溶解及び可溶化により除去することができる。ヒュームドシリカの微細なコロイド部分が、二酸化ケイ素を溶解する公知の化学物質、例えば、アルカリ金属水酸化物、好ましくは、水酸化カリウム、又はアルカリ土類金属水酸化物を水に加えることで得られるアルカリ水溶液等により溶解できる。他の好適な化学物質は、可溶性アルカリ金属フッ化物、又はアルカリ土類金属フッ化物と、好ましくは、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸等の鉱酸との混合物、又はフッ化水素酸と硫酸等の鉱酸との混合物等が挙げられる。
【０１２２】
ヒュームドシリカの水分散体、又はヒュームドシリカから調製された化学配合を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が、１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して、白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で測定すると、１ｍｌ当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、最も好ましくは０．５６μｍ超の粒子を１００，０００個未満、好ましくは２０，０００個未満、より好ましくは１０，０００個未満、更により好ましくは５，０００個未満、最も好ましくは１，０００個未満含む。
【０１２３】
ヒュームドシリカは、好ましくは、濃度が１０ｇ／ｌ〜２００ｇ／ｌ、且つ粒径が１μｍ〜５００μｍの凝集体及び薄片を含む。
【０１２４】
シリカ凝集体の大きさは、好ましくは、水分散体中、又は乾燥エアロゾル、もしくは粉末としてのシリカをフラウンホーファー光散乱、又はスクリーニング法により測定できる。適切な機器の例は、マルバーン（Ｍａｌｖｅｒｎ）（登録商標）、シンパテック（Ｓｙｍｐａｔｅｃ）（登録商標）、コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ）（登録商標）、Ｚｉｌａｓ（登録商標）、Ｈｏｒｉｂａ（登録商標）等が挙げられる。
【０１２５】
好ましくは、ヒュームドシリカは、二酸化ケイ素ではない構成成分で汚染度が低い。
【０１２６】
Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分の評価は、視覚評価で行うことができ、好ましくは、拡大鏡、より好ましくは１０μｍよりも大きく、好ましくは１μｍよりも大きく視認できる暗さ、白色、カラーにする光学顕微鏡で、又は、例えば、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡により視覚評価し、すなわち、ヒュームドシリカもしくはヒュームドシリカ分散体が均等な屈折率のため透明に見える四塩化炭素にシリカを懸濁することで、非二酸化ケイ素部分を、例えば、肉眼で視認し、好ましくは拡大鏡もしくは光学顕微鏡でよりはっきりと視認する。
【０１２７】
本発明のヒュームドシリカは、好ましくはＢＥＴ法による比表面積が、３０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇ、好ましくは７０ｍ２／ｇ〜３３０ｍ２／ｇ、より好ましくは８０ｍ２／ｇ〜２３０ｍ２／ｇ、より好ましくは８０ｍ２／ｇ〜１７０ｍ２／ｇであり、平均凝集粒子径が好ましくは流体力学的球相当径として測定され、１００ｎｍ〜５００ｎｍ、好ましくは１５０ｎｍ〜３５０ｎｍ、より好ましくは１５０ｎｍ〜２５０ｎｍであり、相対的な増粘作用η／η０は、２．０超、好ましくは４．０超、より好ましくは６．０超、最も好ましくは７．５超、ヒュームドシリカは、粗粒子を０．０３重量％未満、好ましくは０．０１５重量％未満、より好ましくは０．００８重量％未満含み、好ましくは、ヒュームドシリカに対して、粗粒子径は好ましくは１０μｍ超、より好ましくは４０μｍ超、好ましくは１重量％〜５０重量％、より好ましくはヒュームドシリカの１０重量％水分散体１ミリリットル（ｍｌ又はｃｍ３）当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、特に好ましくは０．５６μｍ超の粗粒子を１００，０００個未満、好ましくは２０，０００個未満、より好ましくは１０，０００個未満、更により好ましくは５，０００個未満、特に好ましくは１，０００個未満含む。
【０１２８】
ヒュームドシリカの相対的な増粘作用η／η０は、好ましくは、温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含む液体溶媒の粘度指数η、及び温度２５℃で測定されるヒュームドシリカを含まない液体溶媒の粘度指数η０から測定される。液体溶媒の例としては、（ｉ）約６５重量％の無水オルトフタル酸もしくは無水マレイン酸と、ジオール、例えば、１，２−プロパンジオールとの縮合生成物であるポリエステル樹脂と、（ii）溶媒、例えば、約３５重量％の反応性モノマー、例えば、モノスチレン、もしくは例えば、トリメチルシロキシ基で末端封鎖したシリコーンオイル、好ましくは、ポリジメチルシロキサンとの混合物が挙げられ、好ましくは、２５℃の粘度が０．５Ｐａｓ〜５．０Ｐａｓ、好ましくは０．９Ｐａｓ〜２．１Ｐａｓ、より好ましくは約１．０Ｐａｓである。液体溶媒中のヒュームドシリカの量は、好ましくは１重量％〜５重量％、より好ましくは１．８重量％〜３．４重量％、最も好ましくは２重量％である。
【０１２９】
粘度は、好ましくは、温度２５℃で測定され、同じ一定のせん断速度で測定され、好ましくは、一定のせん断速度が０．５（ｌ／ｓ）〜２００（ｌ／ｓ）、より好ましくは０．９（ｌ／ｓ）〜２０（ｌ／ｓ）、更により好ましくは１０（ｌ／ｓ）である。
【０１３０】
ヒュームドシリカは、好ましくは、最適分散で液体溶媒に、例えば、歯付きディスク溶解機で、周速４ｍ／ｓ〜２０ｍ／ｓ、好ましくは１１ｍ／ｓで、好ましくは最適期、より好ましくは３分間〜１０分間、最も好ましくは約５分間に亘って分散される。
【０１３１】
他の好適な実施形態において、ヒュームドシリカのＢＥＴ表面に基づく相対的な増粘作用η／η０は、４．０〜８．０、好ましくは５．５〜７．０であり、シリカのｆ重量％の２倍であるＢＥＴ表面積に基づく相対的な出発重量を用いる。ここで、ｆ=（２００ｍ２／ｇ）／ＢＥＴシリカであり、ＢＥＴシリカとは、ＢＥＴ法により測定したシリカの比表面積である。
【０１３２】
平均凝集粒子径は、好ましくは、平均流体力学的球相当径として測定され、１度〜１７９度、好ましくは、約９０度の角度で、好ましくは、光相関分光法、動的光散乱法、又は準弾性散乱法により測定され、また、他の好適な実施形態において、マルバーン  ゼータサイザー（登録商標）もしくはマルバーン  ナノサイザー（登録商標）で１７０度〜１７９度、好ましくは、約１７３度の後方散乱角度で測定し、平均凝集粒子径として、キュムラント解析、又は標準アルゴリズムによるＺ平均値を読出す。平均凝集粒子径は、好ましくは、ｐＨ１０の水に０．３重量％で分散した後、好ましくは、アンモニアで調整し、マグネチックスターラーで、好ましくは、１００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、より好ましくは３００ｒｐｍで、超音波、好ましくは、超音波チップ、例えば、Ｂａｎｄｅｌｉｎ  ＵＭ６０超音波チップを使用して、７５％パワー〜９５％パワー、より好ましくは９０％パワーで、温度２５℃で１分間〜１５分間、好ましくは５分間〜１０分間、より好ましくは５分間分散して測定される。
【０１３３】
粗粒子の割合、例えば、焼結粒子は、好ましくは、重量測定法で決められる。ここで、適切な試験方法の例としては、水でスラリー化したシリカを、大きさが１００μｍ未満、好ましくは４０μｍ未満、より好ましくは１０μｍ未満のスクリーンメッシュで、スクリーニングした後で、フルイ残分を重量測定する。特にこの好適な例は、例えば、噴射水と４０μｍスクリーン（＞４０μｍ）によるＭｏｃｋｅｒ法である。
【０１３４】
粗粒子の割合は、好ましくは、密度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌ、粒径が０．５μｍ〜５００μｍの焼結粗粒子として定義される。適切な分析方法の例としては、光遠心分離機、例えば、ＬＵＭｉｆｕｇｅ（登録商標）の使用が挙げられる。
【０１３５】
好ましくは、本発明の方法により調製されたヒュームドシリカにおける粗粒子の割合は、水分散体、又はシリカを調製した分散体に基づく化学配合（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が、１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、例えば、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して、白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で、例えば、アキュサイザー（登録商標）６８０，７８０、Ｌｉｑｕｉｌａｚ（登録商標）（ＰＳＭ製、米国オレゴン州）、ＦＡＳ（登録商標）（Ｔｏｐａｓ製、独国）を用いて測定する。
【０１３６】
他の好適な実施形態において、本発明の方法により調製されるヒュームドシリカにおける粗粒子の割合は、水分散体、又はシリカを調製した分散体に基づく化学配合（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）を、例えば、ローターステーター分散機で、速度が１，０００ｒｐｍより速く、好ましくは１０，０００ｒｐｍより速く、より好ましくは２５，０００ｒｐｍより速く、分散時間が、１分間より長く、好ましくは５分間以上で最適に分散した後、ｐＨ９〜ｐＨ１１、好ましくはｐＨ９．９〜ｐＨ１０．２にアルカリ性安定化で最適に安定化して、微細なヒュームドシリカを除去した後、非シリカ粒子、シリカ粗粒子、例えば、密度が２００ｇ／ｌ〜２，５００ｇ／ｌ、粒径が０．５μｍ〜５００μｍの粗い及び／又は濃縮された焼結粒子を白色光もしくはレーザー光等の減光法に基づいて大粒子を測定する一般的な計数方法で、例えば、アキュサイザー（登録商標）６８０，７８０、Ｌｉｑｕｉｌａｚ（登録商標）（ＰＳＭ製、米国オレゴン州）、ＦＡＳ（登録商標）（Ｔｏｐａｓ製、独国）を用いて測定する。
好ましくは、本発明の方法で調製されるヒュームドシリカは、上記の微細なヒュームドシリカの除去後、水分散体中に、１ｍｌ当り、１０μｍ超、より好ましくは１．５μｍ超、更により好ましくは１．０μｍ超、特に好ましくは０．５６μｍ超の粗粒子を、１０，０００個未満、好ましくは２，０００個未満、より好ましくは１，０００個未満、更により好ましくは５００個未満、特に好ましくは１００個未満含む。
【０１３７】
ヒュームドシリカ、非シリカ粒子及び粗粒子は濾過により除去することができ、例えば、濾過により、分離媒体もしくは濾過材に粗粒子が残ることでヒュームドシリカから分離でき、顕微鏡検査により視覚評価もしくはデジタル評価に送られる。他の好適な実施形態において、微細なヒュームドシリカは、また、化学的溶解及び可溶化により粗粒子から除去することができる。ヒュームドシリカの微細なコロイド部分が、二酸化ケイ素を溶解する公知の化学物質、例えば、アルカリ金属水酸化物、好ましくは、水酸化カリウム、又はアルカリ土類金属水酸化物を水に加えることで得られるアルカリ水溶液等により溶解できる。他の好適な化学物質は、可溶性アルカリ金属フッ化物、又はアルカリ土類金属フッ化物と、好ましくは、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸等の鉱酸との混合物、又はフッ化水素酸と硫酸等の鉱酸との混合物等が挙げられる。
【０１３８】
好ましくは、ヒュームドシリカは、好ましくは、シリカ全量に対して、非シリカ成分を１重量％未満、好ましくは０．１重量％未満、より好ましくは０．０１重量％未満、更により好ましくは１０重量ｐｐｍ未満、最も好ましくは１重量ｐｐｍ未満含む。
【０１３９】
更に、本発明により調製されるシリカは、アルミニウム含量が１０重量ｐｐｍ未満、好ましくは１重量ｐｐｍ未満、ボロン含量が１０重量ｐｐｍ未満、好ましくは１重量ｐｐｍ未満、チタン含量が１重量ｐｐｍ未満、好ましくはチタン２００ｐｐｂ未満、鉄、コバルト、ニッケル及び銅含量が１重量ｐｐｍ未満、好ましくは鉄、コバルト、ニッケル及び銅を２００ｐｐｂ未満有する。
【０１４０】
非シリカ成分は、好ましくは、フッ化水素酸で二酸化ケイ素を発煙させた後でスペクトル分析により質的に及び半定量的に検出され、誘導結合プラズマ及び発光分析、又は質量分析により定量的に分析される。
【０１４１】
調製されたシリカは、ＢＥＴ法により測定された比表面積ＳＡから算出される一次粒径ｄ又はＳａｕｔｅｒ径ｄを有し、材料濃度ρが２，２００ｇ／ｌの場合、ｄ＝６／（ρ＊ＳＡ）によりｄは５ｎｍ〜１００ｎｍであり、ＢＥＴ比表面積が３０ｍ２／ｇ〜５００ｍ２／ｇ、及び水性懸濁、又はアルコール懸濁等の純粋な形体で粘度が５ｍＰａｓ未満である液体中の懸濁を、動的光散乱法、光相関分光法、準弾性散乱法により測定する、一次粒子から形成される凝集体の流体力学的径が、好ましくは焼結安定化されて１００ｎｍ〜５００ｎｍであり、すなわち、空気もしくは気体で測定される空気力学的径が１００ｎｍ〜１，０００ｎｍ、すなわち、レオロジーを介して測定される直径が１００ｎｍ超、及びフラウンホーファー光散乱により測定した凝集体から形成される凝集体の幾何学的直径が、水、アルコールもしくは油等の液体中で５００ｎｍ〜１００μｍであり、空気もしくは気体中で測定して１μｍ〜１ｍｍである。
【０１４２】
調製されたシリカは、好ましくは、表面積のフラクタル次元が３未満、好ましくは１．９〜２．７、より好ましくは２．０〜２．１である。
【０１４３】
調製されたシリカは、好ましくは、材料のフラクタル次元が３未満、好ましくは１．５〜２．８、より好ましくは１．８〜２．３、特に好ましくは１．９〜２．１である。
【０１４４】
調製されたシリカは、好ましくは表面シラノール基ＳｉＯＨ量が１．５〜２．０、好ましくは１．７〜１．９であり、ＢＥＴ比表面積１ｎｍ２当りＳｉＯＨをシアーズ法に基づく滴定により酸性ＳｉＯＨとして測定する。
【０１４５】
シリカは好ましくは塩素化芳香族多環式炭化水素を含まず、特に酸素原子を含まない。
特に、塩素化芳香族ダイオキシン及びフランの量は１重量ｐｐｂ未満である。
【０１４６】
本発明の方法により調製される本発明のヒュームドシリカは、例えば、表面被覆、塗料、インク、接着剤、シーリング材、グラスファイバー強化プラスチック、複合材料、ゴム、及び他のプラスチック類における、エラストマー、プラストマー、熱硬化性樹脂用増粘剤、レオロジー添加剤、チキソトロープ剤、補強充填剤、半導体産業での化学機械的平坦化における研磨粒子として、光沢剤、印刷媒体製造のための断熱材として、不浸透性又は多孔性である層及び成形品製造用流動助剤として、例えばタイヤ、靴底用シリコーンからなる、塗料、コーティング、インク、接着剤、シーリング材、及びゴム、並びに合成もしくは天然ゴム用添加剤及び充填剤として使用される。
【０１４７】
本発明の方法により調製される本発明のヒュームドシリカは、塗料及びコーティングにおける艶消剤、並びに接着剤及びシーラントシステムに使用される。
【０１４８】
同時に、驚くべきことに、本発明のプラントはヒュームドシリカ粒子より大きく、且つより安定的な三次元構造、すなわち、生成するシリカのより安定的な凝集体、及び焼結を達成でき、よって、レオロジー添加剤として、エラストマー、プラストマー、及び樹脂用補強充填剤として、断熱基材として、印刷媒体用コーティング材としての特性が向上することが分かった。
【０１４９】
シリカは、好ましくは、光学、半導体産業、電気工学、及び電子工業、及び金属、セラミック、及びガラスの表面処理において研磨剤又は艶出剤として化学機械的研磨プロセスに使用される。
【０１５０】
本発明は、更に本発明のシリカを含む成形体、コーティング、含浸物を提供する。
【０１５１】
シリカは好ましくは、コーティング材、表面層、織物、ポリマー接着剤、シーリング材、ゴム、及び複合材料、及びレオロジー、機械特性を制御するため、もしくはレオロジー及び補強剤を制御するためのコーティング材、接着剤、シーリング材、ゴム及び複合材料に使用される。
【０１５２】
本発明は、更に本発明のシリカを含む粉末又はトナーを提供する。
【０１５３】
シリカは好ましくは、乾燥―流動性もしくは電荷を制御するための電子写真術における粉末、トナー、もしくは消化粉、又は乾燥―流動性及び電荷を制御するために使用される。
【実施例】
【０１５４】
参考例１
予め混合された混合ガスがガス速度６０ｍ／ｓでノズルから吐出され、反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン６体積％と、周囲の空気７４体積％（ノズルから８２体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から１８体積％程度が供給される）と、燃焼ガス２０体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が５３ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．３、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００８重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が２．２、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が３００ｎｍである。
【０１５５】
参考例２
予め混合された混合ガスがガス速度６９ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン７体積％と、周囲の空気７４体積％（ノズルから７４体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から２６体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１９体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が１００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４６ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．２、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００５重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が２．５、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２３５ｎｍである。
【０１５６】
参考例３
予め混合された混合ガスがガス速度６０ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン９体積％と、周囲の空気７５体積％（ノズルから６７体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルの外側における供給装置から３３体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１７体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が１２５ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４５ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．２、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が３．１、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２３０ｎｍである。
【０１５７】
参考例４
予め混合された混合ガスがガス速度５８ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン９体積％と、周囲の空気７４体積％（ノズルから７０体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から３０体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１７体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４３ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．２、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が３．５、超音波分散後、２２０ｎｍの濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２２０ｎｍである。
【０１５８】
参考例５
予め混合された混合ガスがガス速度６０ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン９体積％と、周囲の空気７２体積％（ノズルから８８体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から１２体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１８体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４２ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．０、超音波分散後、２００ｎｍの濃濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２００ｎｍである。
【０１５９】
参考例６
予め混合された混合ガスがガス速度７７ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン７体積％と、周囲の空気７７体積％（ノズルから８７体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から１３体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１６体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が３００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が３８ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．０、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．８、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が１６６ｎｍである。
【０１６０】
参考例７
予め混合された混合ガスがガス速度６７ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超の四塩化ケイ素を含むシラン７体積％と、周囲の空気７７体積％（ノズルから９４体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から６体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１６体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が４００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が３５ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．０、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００２重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．３、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が１５７ｎｍである。
【０１６１】
参考例８
予め混合された混合ガスがガス速度７３ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超のメチルトリクロロシランを含むシラン６体積％と、周囲の空気８８体積％（ノズルから９４体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から６体積％程度が供給される）と、燃焼ガス５体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が１５０ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４０ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００５重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が４．０、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２２０ｎｍである。
【０１６２】
参考例９
予め混合された混合ガスがガス速度１０１ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、９０体積％超のメチルトリクロロシランを含むシラン４体積％と、周囲の空気８８体積％（ノズルから９６体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から４体積％程度が供給される）と、燃焼ガス８体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスをと含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから形成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４０ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００５重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．５、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２００ｎｍである。
【０１６３】
参考例１０
予め混合された混合ガスが、８，７６０時間で１０，３００ｔの生産量に対応して、ガス速度５４ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、四塩化ケイ素２０体積％超、及びハイドロジェントリクロロシラン８０体積％を含むシラン１０体積％と、周囲の空気７８体積％（ノズルから９０体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から１０体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１２体積％とを含み、燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４１ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．５、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が２００ｎｍである。
【０１６４】
参考例１１
予め混合された混合ガスが、ガス速度４７ｍ／ｓでノズルから反応室の上部のノズルを介して反応室に入り、前記反応室は、外圧に対して５０ｍｂａｒ未満のゲージ圧を有し、温度が１００℃〜２００℃である混合ガスが前記反応室で１，０００℃〜２，０００℃で反応し、前記反応室での反応は、シラン１０体積％（四塩化ケイ素を２０体積％超のハイドロジェントリクロロシランを４５体積％及びメチルトリクロロシランを３５体積％含む)と、周囲の空気７８体積％（ノズルから９０体積％程度が供給され、前記反応室の上部のノズルにおける外側の供給装置から１０体積％程度が供給される）と、燃焼ガス１２体積％とを含み、該燃焼ガスは９０体積％超の水素ガスとを含む。前記反応室から吸引後、２００℃未満に冷却し、ヒュームドシリカから生成された塩化水素ガスをメッシュフィルタを通じて除去し、多段脱着プロセスにおいて乾燥塩化水素ガスを回収して、過剰な塩素ガスを低減し、オフガスを清浄し、及び４００℃〜８００℃の高温ガスにより流動床でヒュームドシリカを精製し、得られたヒュームドシリカは、ＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇ、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４１ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．２、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００７重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．４、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、マルバーン  ゼータサイザーナノＺＳ（登録商標）で、後方散乱の角度１７３度で測定する平均流体力学的球相当粒径が１９８ｎｍである。
【０１６５】
参考例１２
参考例５と同様の手順で行う。年間実行時間合計７，８８４時間に亘り、得られたヒュームドシリカ１０，０００トン（ｔｏ）のＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇであり、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４２ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００３重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．０、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０の平均流体力学的球相当粒径が２００ｎｍである。ＢＥＴ比表面積は１０，０００トン（ｔｏ）から１００個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が２００ｍ２／ｇであり、標準偏差σが７．５ｍ２／ｇである。平均粒径は、１０，０００トン（ｔｏ）から１００個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が２００ｎｍであり、標準偏差σが１．５ｎｍである。
【０１６６】
参考例１３
参考例９と同様の手順で行う。年間実行時間合計８，７６０時間に亘り、得られたヒュームドシリカ７，０００トン（ｔｏ）のＢＥＴ比表面積が約２００ｍ２／ｇであり、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４０ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．１、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００５重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が約６．５、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、平均流体力学的球相当粒径が約１９３ｎｍである。ＢＥＴ比表面積は７，０００トン（ｔｏ）から１００個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が２００ｍ２／ｇであり、標準偏差σは７．５ｍ２／ｇである。平均粒径は、７，０００トン（ｔｏ）から１００個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が２１５ｎｍであり、標準偏差σが１．５ｎｍである。
【０１６７】
参考例１４
参考例１１と同様の手順で行う。８，７６０時間に亘り、得られたヒュームドシリカ１０，８００トン（ｔｏ）のＢＥＴ比表面積が２００ｍ２／ｇであり、１０ｋｇの紙袋に詰めた後のタップ密度が４１ｇ／ｌ、４重量％分散体のｐＨが４．２、Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残分が０．００７重量％、シリコーンオイルの増粘作用η／η０が６．５、超音波分散後、濃度０．３重量％、温度２５℃、ｐＨ１０とし、平均流体力学的球相当粒径が約２１０ｎｍである。ＢＥＴ比表面積は７，０００トン（ｔｏ）から１００個の異なるサンプルを測定すると、正規分布の平均が１９２ｍ２／ｇであり、標準偏差σが７．５ｍ２／ｇである。平均粒径は、７，０００トン（ｔｏ）から１００個のサンプルを測定すると、正規分布の平均が２１５ｎｍであり、標準偏差σが１．５ｎｍである。
【０１６８】
試験方法
ＢＥＴ比表面積：ドイツ工業規格ＤＩＮ  ９２７７／６６１３２
ｐＨ：欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／９
Ｍｏｃｋｅｒ（＞４０μｍ）によるフルイ残量：欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／１８
タップ密度：欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／１１
水分（２時間、１０５℃での損失重量）：欧州規格ＥＮ  ＩＳＯ  ７８７／２
【０１６９】
ｍ３（ＳＴＰ）／ｈの定義：ｍ３（ＳＴＰ）／ｈはガス又はガス流の１時間当り吐出量である。
ｍ３の定義：標準立方メートル（ｍ３（ＳＴＰ）の略）は、ガスの標準体積に対する処理技術で頻繁に用いられる単位である。
【０１７０】
標準立方メートルの定義は、ＤＩＮ１３４３及びＩＳＯ２５３３に準拠する。
標準立方メートルは、圧力１．０１３２５ｂａｒ、湿度０％（乾燥ガス）、温度０℃（ＤＩＮ１３４３）もしくは１５℃（ＩＳＯ２５３３）の条件で、ガス１立方メートルに相当する量である。
これは、ガス１標準立方メートルが一定条件下で１ｍ３の体積を有するが、概して、体積は、異なる条件下で特定の計算によって決めることができることを意味する。
圧縮空気業界（Ｄｒｕｃｋｌｕｆｔｉｎｄｕｓｔｒｉｅ）において、ＤＩＮ１９４５に準拠する異なる値が適用される。ここでは、標準体積は、圧力１ｂａｒ、温度２０度、空気湿度０％に対して示す。
【０１７１】
ｃｐｋ又はＣｐＫ値の定義
工程能力指数（ＣｐＫ）
ＣｐＫ値は工程能力を評価する指数である（参照：工程能力）。設定した目標（規格に従って）がどれくらい頻繁に達成でき、どれくらいの頻度で達成するかを示す。
ＣｐＫは、（平均値−規格限度下限）又は（規格限度上限−平均値）―どちらの場合もより小さな値―を標準偏差の３倍で割って得られる。この値が高ければ高いほど、規格内で生産全体がより信頼できる。
また、Ｃｐ値は予定の許容範囲に対して工程管理の割合だけを示し、ＣｐＫ値は、また、予定の許容範囲の中央値に対する平均位置も含む。従って、ＣｐＫ値は、通常Ｃｐ値より小さい。
Ｃｐ値は次の式で計算できる：(規格限度上限−規格限度下限)／標準偏差の６倍。
【図２】
0005538895.tif 000002
【図１】
0005538895.tif 000003