JP2007308372A - Method for producing silica gel - Google Patents

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寛 森
Hanako Katou
波奈子 加藤
Tetsuo Kasai
鉄夫 笠井
Tomomi Yano
智美 矢野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide silica gel for a moisture adjusting agent, which adjusts the humidity of an ambient atmosphere to a prescribed value by adsorbing moisture contained in the atmosphere, can efficiently and highly accurately adjust humidity and can be produced inexpensively. <P>SOLUTION: The silica gel for a moisture adjusting agent, adjusting the humidity of an ambient atmosphere to a prescribed value by adsorbing moisture contained in the atmosphere, is characterized in that (a) the pore volume is 0.6-2.0 ml/g, (b) the specific surface area is 300-1,000 m<SP>2</SP>/g, (c) the modal diameter (D<SB>max</SB>) of pores is <20 nm, (d) the total volume of pores each having a diameter within the range of D<SB>max</SB>±20% is ≥50% of the total volume of the whole pores, (e) it is amorphous, (f) the total content of metal impurities except alkali metals and alkaline earth metals is ≤500 ppm, and (g) the chemical shift δ(ppm) of Q<SP>4</SP>-peak in the solid Si-NMR satisfies following expression (I): -0.0705×(D<SB>max</SB>)-110.36>δ. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、周囲の雰囲気に含まれる湿分を吸着して該雰囲気を所定の湿度に調整する、調湿剤用シリカゲルに関する。 The present invention relates to a silica gel for a humidity control agent that adsorbs moisture contained in an ambient atmosphere and adjusts the atmosphere to a predetermined humidity.

住宅や車室内などの居住空間には、近年になって特に快適性が要求されている。また、食料品の鮮度を維持する保存技術や、書物や絵画等を長期間保存する技術が必要とされている。このような要求を達成するに当たっては、温度以外に湿度を適切に調節することが重要である。   In recent years, particularly comfortable spaces have been required for residential spaces such as houses and vehicle interiors. In addition, there is a need for a storage technique for maintaining the freshness of foodstuffs and a technique for storing books and paintings for a long period of time. In achieving such a requirement, it is important to appropriately adjust the humidity in addition to the temperature.

従来は、エアコンディショナーによる除湿,加湿器による加湿,或いは除湿器と加湿器とを用い、これらを電気的に制御することにより、湿度を快適な湿度に調整することが行なわれていた。
一方、上記技術では、装置が複雑でコストが高く、また、電力を消費するのでランニングコストがかかってしまうため、多孔性材料を使用した調湿も行なわれている。
Conventionally, the humidity has been adjusted to a comfortable humidity by using a dehumidifier by an air conditioner, a humidifier by a humidifier, or a dehumidifier and a humidifier and electrically controlling them.
On the other hand, in the above technique, the apparatus is complicated and expensive, and since electric power is consumed, the running cost is increased. Therefore, humidity control using a porous material is also performed.

このような多孔性材料としてはシリカゲルがある。従来、シリカゲルには、主として平均細孔径2nm程度のミクロ細孔を有するとともにブロードな細孔分布を示すA型シリカゲルと、2nm以上のメソ−マクロ孔領域に明確な細孔分布ピークを有するB型シリカゲルの2つがある。
一般的に、窒素や水蒸気などのガスは、シリカゲルの細孔径が小さいほどシリカゲルにより吸着されやすいため、系内を完全に脱湿して極低湿度にしたい場合(例えば食品や禁水薬品を保存する場合)にはA型シリカゲルが調湿剤として使用される。一方、上記のように生活空間の快適化等のようにある程度の湿度を残して調湿したい場合(例えば、写真やビデオなどの記録材料を保存する場合、史料や書類や美術品を保存する場合,布・革製品を保存する場合,住建材や壁紙への調湿機能を付加する場合,シリカゲルを袋詰めして住宅の床下に設置して住宅内を調湿する場合)にはB型シリカゲルが調湿剤として使用される。
Such porous material includes silica gel. Conventionally, silica gel mainly has A-type silica gel having micropores with an average pore diameter of about 2 nm and a broad pore distribution, and B-type having a distinct pore distribution peak in a meso-macropore region of 2 nm or more. There are two types of silica gel.
In general, the smaller the silica gel pore diameter, the easier the gas such as nitrogen and water vapor is adsorbed by the silica gel. Therefore, when you want to completely dehumidify the system to extremely low humidity (for example, store food and water-free chemicals) A type silica gel is used as a humidity control agent. On the other hand, if you want to adjust the humidity by leaving a certain amount of humidity, as described above, for example, to make your living space more comfortable (for example, when storing recording materials such as photographs and videos, when storing historical materials, documents, and artwork) , When storing cloth / leather products, adding humidity control function to residential building materials and wallpaper, packing silica gel and installing under the floor of the house to adjust the humidity inside the house) Used as a humidity control agent.

ところで、上記のB型シリカゲルによる調湿のように、ある程度の湿度を残して調湿したい場合、即ち、系内を所定の湿度に保持したい場合、シリカゲルの細孔分布がシャープなほど(細孔径が揃っているほど)、環境湿度の微妙な変化に対する吸放湿応答性が高く、一定湿度に調湿する能力が高い。   By the way, as in the case of the above-described humidity adjustment using B-type silica gel, when it is desired to control humidity while leaving a certain level of humidity, that is, when it is desired to maintain the inside of the system at a predetermined humidity, the sharper the pore distribution of silica gel (the pore diameter The higher the response, the higher the moisture absorption and release response to subtle changes in environmental humidity, and the higher the ability to adjust the humidity to a certain level.

しかしながら、広く一般的に製造されているB型シリカゲルは、細孔分布が十分にシャープでなく、一定湿度に調湿するような高度な調湿機能は期待できなかった。例えば、住環境などにおいて快適な湿度(相対湿度40〜60%)に調湿するためには、3〜5nmの細孔径を中心とした十分にシャープな細孔分布を有するB型シリカゲルが望まれていたが、このような細孔径が高精度に制御されたシリカゲルを再現性良く製造することは、従来の水ガラス由来のシリカゲルでは困難だった。   However, B-type silica gel, which is widely manufactured in general, has a pore distribution that is not sufficiently sharp, and an advanced humidity control function that adjusts the humidity to a constant humidity cannot be expected. For example, in order to adjust the humidity to a comfortable humidity (relative humidity of 40 to 60%) in a living environment or the like, B-type silica gel having a sufficiently sharp pore distribution centering on a pore diameter of 3 to 5 nm is desired. However, it was difficult to produce silica gel with such a fine pore diameter controlled with high precision with conventional silica gel derived from water glass.

しかし、1992年以降、望まれていたシャープな細孔径分布を有するシリカゲルとして、細孔径を1〜10nmの範囲で高精度に制御可能なミセルテンプレートシリカが登場すると、シリカゲルの上記のような調湿用途が改めて注目され、上記ミセルテンプレートシリカを用いて調湿を行なう技術(例えば特開平6−304437号公報や特開2000−43179号公報に開示された技術)が種々提案されている。   However, since 1992, when the micelle template silica capable of controlling the pore diameter with high accuracy in the range of 1 to 10 nm has appeared as a silica gel having a desired sharp pore size distribution, the humidity control as described above of the silica gel has occurred. Applications are attracting attention again, and various techniques for controlling humidity using the above micelle template silica (for example, techniques disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-304437 and 2000-43179) have been proposed.

さらには、現在ではシリカゲルのこのような調湿性能を応用した吸着式ヒートポンプに関する研究が盛んに行われている。この技術においては、細孔径が2〜4nmであり且つ非常にシャープな細孔分布を有するシリカゲルが必要とされている。なお、この吸着式ヒートポンプとは、冷媒に水、吸着剤にシリカゲル等の多孔質材料が使用されるもので、次世代エアコンとしての使用が期待されている。   Furthermore, research on adsorption heat pumps that apply such humidity control performance of silica gel is being actively conducted. In this technique, a silica gel having a pore diameter of 2 to 4 nm and a very sharp pore distribution is required. The adsorption heat pump uses water as a refrigerant and a porous material such as silica gel as an adsorbent, and is expected to be used as a next-generation air conditioner.

この吸着式ヒートポンプでは、真空密閉系においてシリカゲルに水を吸着させると系内圧が下がって系内の水が蒸発しこの潜熱により冷却を行なえ、シリカゲルから水を脱着させると系内圧が上昇して系内で余剰の水が凝縮し、このときの凝縮熱により加熱を行なえる。
しかしミセルテンプレートシリカは、得られるシリカゲルの細孔分布がシャープであるが、有機テンプレートを使用して製造され、この有機テンプレートが高価であるために製造コストが高く、製造工程が複雑なために不要な不純物金属が混入しやすいという課題がある。加えて、細孔壁が非常に薄いので、構造的な強度が弱く、物性変化を起こし易い上に、生産性の悪さも課題となっている。
In this adsorption heat pump, when water is adsorbed on silica gel in a vacuum-sealed system, the internal pressure of the system decreases and the water in the system evaporates, cooling is performed by this latent heat, and when the water is desorbed from the silica gel, the internal pressure increases and the system pressure increases. Excess water condenses inside and can be heated by the heat of condensation at this time.
However, although the micelle template silica has a sharp pore distribution of the resulting silica gel, it is manufactured using an organic template, and this organic template is expensive, so it is expensive to manufacture and unnecessary because the manufacturing process is complicated. There is a problem that various impurity metals are easily mixed. In addition, since the pore walls are very thin, the structural strength is weak, physical properties are likely to change, and poor productivity is also a problem.

ところで、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩は、水蒸気と非常に親和性が高いことが良く知られている。例えば塩化ナトリウムや塩化カリウムは潮解性の塩であり、塩化カルシウムは食品や衣類などの保存用乾燥剤として使用され、また、硫酸ナトリウムは有機合成用の溶媒乾燥剤として使用される。また、臭化リチウムや塩化リチウムやヨウ化リチウムなどのリチウム塩は、アルカリ金属やアルカリ土類金属の塩の中でも最も吸湿性能が高く、その水溶液は水蒸気に対する吸放出特性を示すことから、吸収式冷凍機用の吸収液や湿度調整用吸着剤などとして利用されている。   By the way, it is well known that alkali metal and alkaline earth metal salts have a very high affinity for water vapor. For example, sodium chloride and potassium chloride are deliquescent salts, calcium chloride is used as a desiccant for preserving food and clothing, and sodium sulfate is used as a solvent desiccant for organic synthesis. In addition, lithium salts such as lithium bromide, lithium chloride, and lithium iodide have the highest moisture absorption performance among alkali metal and alkaline earth metal salts, and the aqueous solution exhibits absorption / release characteristics against water vapor. It is used as an absorption liquid for refrigerators and an adsorbent for humidity adjustment.

これらリチウム塩は、通常は水に溶解させて液状で使用するので取り扱いが難しく、このため、シリカゲルのような各種多孔材料の細孔内に担持させた吸湿材料が開発されている。この吸湿材料は、上記水溶液と同様に水蒸気の吸放出特性を有しており、乾式除湿器やデシカント空調用の調湿材料などに使用されている。   Since these lithium salts are usually dissolved in water and used in a liquid state, they are difficult to handle. For this reason, moisture absorbing materials supported in the pores of various porous materials such as silica gel have been developed. This moisture absorbing material has a water vapor absorption and release characteristic like the above aqueous solution, and is used as a humidity control material for dry dehumidifiers and desiccant air conditioners.

この場合、リチウム塩は担持された細孔内において、低湿度条件では固体状態となる一方、高湿度条件では水溶液として存在している。リチウム塩の吸収等温線や温度・濃度・水蒸気分圧の相関図は、冷凍機械工学ハンドブック P.1001−1003(朝倉書店)、冷凍空調便覧−基礎編 P.376(日本冷凍協会)、冷凍空調便覧−応用編 P.360−361(日本冷凍協会)などに記載されており、これらの資料から各湿度条件における理論的な吸収能力を知ることが出来る。   In this case, the lithium salt is in a solid state in the supported pores under low humidity conditions, but exists as an aqueous solution under high humidity conditions. For the correlation diagram of absorption isotherm and temperature / concentration / water vapor partial pressure of lithium salt, see the Refrigeration Mechanical Engineering Handbook. 1001-1003 (Asakura Shoten), Refrigeration and Air Conditioning Handbook-Basics 376 (Japan Refrigeration Association), Refrigeration and Air Conditioning Handbook-Application 360-361 (Japan Refrigeration Association) and the like, and theoretical absorption capacity under each humidity condition can be known from these materials.

しかしながら、従来シリカゲルでは細孔内においてリチウム塩を高分散に(均一に)保持できない。このため、低湿度条件下ではリチウム塩は細孔内において固体状で存在するが、その表面積が不十分となってリチウム塩本来の吸湿能力を発揮させることができない。一方、高湿度条件下ではリチウム塩は細孔内において水溶液状で存在するが、リチウム塩の水溶液は元々粘度が比較的高い上、細孔内に不均一に保持されることからその粘度や液膜の厚さに偏りが生じ、特に粘度が高目の部分や液膜の厚い部分においては吸湿した水分の細孔内拡散速度が不十分となり、塩化リチウム本来の吸湿能力を発揮できないことが多かった。このためリチウム塩を高分散に担持できる多孔材料が望まれていた。   However, conventional silica gel cannot keep lithium salt highly dispersed (uniformly) in the pores. For this reason, the lithium salt exists in a solid state in the pores under low humidity conditions, but its surface area is insufficient and the original moisture absorption capacity of the lithium salt cannot be exhibited. On the other hand, under high humidity conditions, the lithium salt exists in the form of an aqueous solution in the pores, but the aqueous solution of the lithium salt originally has a relatively high viscosity and is held unevenly in the pores. The thickness of the membrane is biased, and in particular, the high-viscosity part and the thick part of the liquid film are insufficient in the pore diffusion rate of the moisture absorbed, and often fail to exhibit the original moisture absorption capacity of lithium chloride. It was. Therefore, a porous material that can carry lithium salt in a highly dispersed state has been desired.

また、これに関連した技術としては、特開平11−114410号公報に、シリカゲルに降圧剤として例えばNaClを担持させた技術が開示されている。この技術では、降圧剤を用いることによりシリカゲルによる水分の吸放出が起きる蒸気圧を制御できるようにしている。しかしながら、この技術では上述したミセルテンプレートシリカを使用しているため、上記課題に加えて、製造コストが高い、不純物金属の含有量が多い、構造的な強度が弱い、物性変化を起こし易い、生産性が悪いなどの課題がある。   As a technique related to this, Japanese Patent Laid-Open No. 11-114410 discloses a technique in which, for example, NaCl is supported on silica gel as an antihypertensive agent. In this technique, the use of a hypotensive agent makes it possible to control the vapor pressure at which moisture is absorbed and released by silica gel. However, since this technique uses the micelle template silica described above, in addition to the above-mentioned problems, production costs are high, the content of impurity metals is large, structural strength is weak, and physical property changes are likely to occur. There are issues such as poor nature.

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、高効率且つ高精度な調湿を実現でき、且つ、低コストで製造できるようにした、調湿剤用シリカゲルを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described problems. That is, an object of the present invention is to provide a silica gel for a humidity control agent that can realize highly efficient and highly accurate humidity control and can be manufactured at low cost.

そこで、本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結果、高比表面積かつ高細孔容積を有し、高純度かつ構造的な歪みの少ない均質で安定な構造であり、さらに細孔分布がシャープな調湿剤用シリカゲルを製造することに成功し、これが上記要望に効果的に応えることを見出して、本発明を完成させた。   Therefore, as a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have a high specific surface area, a high pore volume, a high purity and a homogeneous and stable structure with little structural distortion, The present inventors have succeeded in producing a silica gel for a humidity control agent having a sharp pore distribution, and found that this effectively meets the above-mentioned demand, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明の要旨は、調湿剤用シリカゲルが、(a)細孔容積が0.6〜2.0ml/gであり、(b)比表面積が300〜1000m2/gであり、(c)細孔の最頻直径(Dmax)が20nm未満であり、(d)直径がDmax±20%の範囲内にある細孔の総容積が全細孔の総容積の50%以上であり、(e)非晶質であり、(f)アルカリ金属及びアルカリ土類金属を除く金属不純物の総含有率が500ppm以下であり、(g)固体Si−NMRでのQ4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした場合にδが下記式(I)を満足することにある。 That is, the gist of the present invention is that the silica gel for a humidity control agent has (a) a pore volume of 0.6 to 2.0 ml / g, (b) a specific surface area of 300 to 1000 m 2 / g, c) The mode diameter (D max ) of the pores is less than 20 nm, and (d) the total volume of the pores having a diameter in the range of D max ± 20% is 50% or more of the total volume of all the pores. Yes, (e) Amorphous, (f) Total content of metal impurities excluding alkali metals and alkaline earth metals is 500 ppm or less, (g) Chemical shift of Q 4 peak in solid-state Si-NMR Is that δ satisfies the following formula (I).

−0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・式(I)
また、本発明の別の要旨は、調湿剤用シリカゲルが、(a)細孔容積が0.3〜1.6ml/gであり、(b)比表面積が200〜900m2/gであり、
(c)細孔の最頻直径(Dmax)が20nm未満であり、(d)直径がDmax±20%の範囲内にある細孔の総容積が、全細孔の総容積の30%以上であり、(e)非晶質であり、(f)アルカリ金属及びアルカリ土類金属を除く不純物金属の総含有率が500ppm以下であり、(g)該湿分と親和性の高い調湿補助剤を含有し、該調湿補助剤の含有率が1〜80重量%の範囲であり、(h)固体Si−NMRでのQ4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした場合に、δが上式(I)を満足することにある。
−0.0705 × (D max ) −11.36> δ Formula (I)
Another gist of the present invention is that the silica gel for the humidity control agent has (a) a pore volume of 0.3 to 1.6 ml / g, and (b) a specific surface area of 200 to 900 m 2 / g. ,
(C) The mode diameter (D max ) of the pores is less than 20 nm, and (d) the total volume of the pores whose diameter is in the range of D max ± 20% is 30% of the total volume of all the pores (E) Amorphous, (f) The total content of impurity metals excluding alkali metals and alkaline earth metals is 500 ppm or less, and (g) humidity control with high affinity to the moisture When containing an auxiliary agent, the content of the humidity adjusting auxiliary agent is in the range of 1 to 80% by weight, and (h) the chemical shift of the Q 4 peak in solid Si-NMR is δ (ppm), δ is to satisfy the above formula (I).

本発明の調湿剤用シリカゲルによれば、シリカゲルの細孔径を、最頻細孔径を中心としたシャープな細孔分布で且つ精度良く制御することが可能であることから、周囲の湿度を所定湿度に迅速且つ精度良く調湿することが可能である。
さらに、本発明の調湿剤用シリカゲルでは、細孔径を任意の径に精度良く制御可能なので、このような細孔径制御に対応して、周囲の相対湿度を任意の湿度に精度良く調整できるという利点がある。
According to the silica gel for a humidity control agent of the present invention, the pore diameter of the silica gel can be accurately controlled with a sharp pore distribution centering on the most frequent pore diameter. It is possible to adjust the humidity quickly and accurately.
Furthermore, in the silica gel for a humidity control agent of the present invention, the pore diameter can be accurately controlled to an arbitrary diameter, so that the surrounding relative humidity can be accurately adjusted to an arbitrary humidity in correspondence with such pore diameter control. There are advantages.

また、本発明の調湿剤用シリカゲルは、不純物の含有率が非常に低く、さらに、シロキサン結合角の歪みの少ない均質で安定な構造であることから、過酷な環境化においても細孔特性などの物性変化が少ないといった利点がある。
さらに、本発明の調湿剤用シリカゲルは、同程度の細孔径を有する従来シリカゲルと比較して、比較的高細孔容積且つ高比表面積なので、同程度の細孔径を有する従来シリカゲルよりも、水蒸気の吸着能力に優れ、且つ、吸着容量が大きいので、効率的に調湿を行なえるという利点がある。
In addition, the silica gel for a humidity control agent of the present invention has a very low content of impurities, and further has a homogeneous and stable structure with little distortion of the siloxane bond angle. There is an advantage that there is little change in physical properties.
Furthermore, since the silica gel for a humidity control agent of the present invention has a relatively high pore volume and a high specific surface area as compared with a conventional silica gel having a comparable pore diameter, the conventional silica gel having a comparable pore diameter, Since the water vapor adsorption capacity is excellent and the adsorption capacity is large, there is an advantage that the humidity can be adjusted efficiently.

そして、有機テンプレートを使用することなく高精度に細孔を制御できるので安価に製造できるという利点がある。
また、調湿補助剤を含有させることにより少量の使用量にて迅速に調湿を行なえるようになる。また、本発明の調湿剤用シリカゲルは、細孔径分布が非常にシャープであり、高純度であり、且つ、そのシロキサン結合の結合角の歪みが少なく均質な構造であるため、調湿補助剤を均一に細孔内に担持することが可能となり、従来よりも効率的に調湿補助剤による調湿を行なえるという利点がある。
And since a pore can be controlled with high precision, without using an organic template, there exists an advantage that it can manufacture at low cost.
Moreover, humidity control can be quickly performed with a small amount of use by including a humidity control auxiliary. Further, the silica gel for a humidity control agent of the present invention has a very sharp pore size distribution, a high purity, and a homogeneous structure with little distortion of the bond angle of the siloxane bond. Can be uniformly supported in the pores, and there is an advantage that the humidity control with the humidity control auxiliary can be performed more efficiently than in the past.

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の調湿剤用シリカゲル(以下、単にシリカゲルともいう)は、従来のシリカゲルと同様に多数の細孔を有する多孔質体であり、周囲雰囲気中の湿分(水蒸気)を細孔内に吸着して、この周囲雰囲気を所定湿度の調整するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
The silica gel for the humidity control agent of the present invention (hereinafter also simply referred to as silica gel) is a porous body having a large number of pores as in the case of conventional silica gel, and moisture (water vapor) in the ambient atmosphere is placed in the pores. By adsorbing, the ambient atmosphere is adjusted to a predetermined humidity.

先ず、本発明の第1実施形態としての調湿剤用担持シリカゲルについて詳細に説明すると、本発明の調湿剤用シリカゲルは、細孔容積及び比表面積が通常のものより大きい範囲にあることを特徴とする。具体的に、細孔容積の値は、通常0.6〜2.0ml/gの範囲、好ましくは0.8〜1.6ml/gの範囲に、また、比表面積の値は、通常300〜1000m2/gの範囲、好ましくは300〜900m2/gの範囲、更に好ましくは400〜900m2/gの範囲に存在する。これらの細孔容積及び比表面積の値は、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定される。 First, the humidity-controlling silica gel according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. In the humidity-controlling silica gel of the present invention, the pore volume and specific surface area are in a range larger than usual. Features. Specifically, the value of the pore volume is usually in the range of 0.6 to 2.0 ml / g, preferably in the range of 0.8 to 1.6 ml / g, and the value of the specific surface area is usually 300 to range of 1000 m 2 / g, preferably in the range of 300~900m 2 / g, further preferably in the range of 400~900m 2 / g. These pore volume and specific surface area values are measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption.

また、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、細孔の最頻直径(Dmax)が20nm未満であることを特徴とする。最頻直径(Dmax)は、気体や液体の吸着や吸収に関する特性であり、最頻直径(Dmax)が小さいほど吸着や吸収性能が高い。本シリカゲルの好ましい最頻直径(Dmax)は、中でも17nm以下、更には15nm以下である。また、下限は特に制限されないが、好ましくは2nm以上である。本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、後述するように製造時に水熱処理するが、この水熱処理の温度条件を調整することにより、細孔径を2nm〜20nmの範囲で任意に調整する事ができるため、相対湿度を35〜90%の範囲で任意の湿度において各々調湿可能である(後述するが、シリカゲルにより調整される湿度はその細孔径に応じたものとなる)。 Further, the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment is characterized in that the mode diameter (D max ) of the pores is less than 20 nm. The mode diameter (D max ) is a characteristic relating to adsorption and absorption of gas and liquid, and the adsorption and absorption performance is higher as the mode diameter (D max ) is smaller. The preferred mode diameter ( Dmax ) of the present silica gel is 17 nm or less, more preferably 15 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 2 nm or more. The silica gel for a humidity control agent of the present embodiment is hydrothermally treated during production as will be described later. By adjusting the temperature condition of the hydrothermal treatment, the pore diameter can be arbitrarily adjusted in the range of 2 nm to 20 nm. Therefore, each relative humidity can be adjusted at an arbitrary humidity within a range of 35 to 90% (as will be described later, the humidity adjusted by silica gel depends on the pore diameter).

なお、上記の最頻直径(Dmax)は、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定した等温脱着曲線から、E. P. Barrett, L. G. Joyner, P. H. Haklenda, J. Amer. Chem. Soc., vol. 73, 373 (1951) に記載のBJH法により算出される細孔分布曲線をプロットして求められる。ここで、細孔分布曲線とは、微分細孔容積、すなわち、細孔直径d(nm)に対する微分窒素ガス吸着量(ΔV/Δ(logd))を言う。上記のVは、窒素ガス吸着容積を表す。 The mode diameter (D max ) is calculated from the isothermal desorption curve measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption from E.E. P. Barrett, L.M. G. Joyner, P.M. H. Hacklenda, J.H. Amer. Chem. Soc. , Vol. 73, 373 (1951), the pore distribution curve calculated by the BJH method is plotted. Here, the pore distribution curve refers to the differential pore volume, that is, the differential nitrogen gas adsorption amount (ΔV / Δ (logd)) with respect to the pore diameter d (nm). Said V represents nitrogen gas adsorption volume.

更に、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、上記の最頻直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある細孔の総容積が、全細孔の総容積の通常50%以上、好ましくは60%以上であることを特徴とする。このことは、本調湿剤用シリカゲルが有する細孔の直径が、最頻直径(Dmax)付近の細孔で揃っていることを意味する。なお、上記の最頻直径(Dmax)の値の±20%の範囲にある細孔の総容積について、特に上限は無いが、通常は全細孔の総容積の90%以下である。 Furthermore, in the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment, the total volume of pores in the range of ± 20% centering on the value of the mode diameter (D max ) is usually 50% of the total volume of all pores. % Or more, preferably 60% or more. This means that the diameters of the pores of the present silica gel for the humidity control agent are uniform in the pores near the mode diameter (D max ). The total volume of the pores in the range of ± 20% of the mode diameter (D max ) is not particularly limited, but is usually 90% or less of the total volume of all the pores.

かかる特徴に関連して、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、上記のBJH法により算出された最頻直径(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が、通常2〜20ml/g、特に5〜12ml/gであることが好ましい(なお、上式において、dは細孔直径(nm)であり、Vは窒素ガス吸着容積である)。微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が前記範囲に含まれるものは、最頻直径(Dmax)の付近に揃っている細孔の絶対量が極めて多いものと言える。 In relation to this feature, the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment has a differential pore volume ΔV / Δ (logd) at the mode diameter (D max ) calculated by the BJH method, usually 2 to 20 ml. / G, particularly 5 to 12 ml / g (wherein d is the pore diameter (nm) and V is the nitrogen gas adsorption volume). When the differential pore volume ΔV / Δ (logd) is included in the above range, it can be said that the absolute amount of pores arranged in the vicinity of the most frequent diameter (D max ) is extremely large.

加えて、本シリカゲルは、その三次元構造を見るに、非晶質であること、即ち、結晶性構造が認められないことを特徴とする。このことは、本調湿剤用シリカゲルをX線回折で分析した場合に、結晶性ピークが実質的に認められないことを意味する。なお、本明細書において結晶質であるシリカゲルとは、X線回折パターンで6オングストローム(Å Units d−spacing)を越えた位置に、少なくとも一つの結晶構造のピークを示すものを指す。このようなシリカゲルの例としては有機テンプレートを用いて細孔を形成するミセルテンプレートシリカが挙げられる。非結晶質のシリカゲルは、結晶性のシリカゲルに較べて、極めて生産性に優れている。   In addition, the silica gel is characterized in that it is amorphous, that is, no crystalline structure is observed in view of its three-dimensional structure. This means that when the silica gel for a humidity control agent is analyzed by X-ray diffraction, a crystalline peak is not substantially observed. In the present specification, crystalline silica gel refers to a material having a peak of at least one crystal structure at a position exceeding 6 angstroms (Å Units d-spacing) in the X-ray diffraction pattern. Examples of such silica gel include micelle template silica that forms pores using an organic template. Amorphous silica gel is extremely excellent in productivity as compared with crystalline silica gel.

また、本シリカゲルは、金属不純物の含有率が非常に低く、極めて高純度であることを特徴とする。具体的には、シリカゲル中に存在することでその物性に影響を与えることが知られている、周期表の3A族,4A族及び5A族並びに遷移金属からなる群に属する金属元素(金属不純物)の合計の含有率が、通常500ppm以下、好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下、最も好ましくは30ppm以下である。このように不純物の影響が少ないことは、本実施形態の調湿剤用シリカゲルが高い耐熱性や耐水性などの優れた性質を発現できる大きな要因の一つである。   Further, the present silica gel is characterized in that the content of metal impurities is very low and the purity is extremely high. Specifically, metal elements (metal impurities) belonging to the group consisting of 3A group, 4A group and 5A group of the periodic table and transition metals, which are known to affect the physical properties by existing in silica gel. Is generally 500 ppm or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and most preferably 30 ppm or less. Such a small influence of impurities is one of the major factors that enable the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment to exhibit excellent properties such as high heat resistance and water resistance.

ここで、本実施形態の調湿剤用シリカゲルには製造工程由来のアルカリ金属,アルカリ土類金属が微量ながら含まれることがあるが、アルカリ金属,アルカリ土類金属は、水蒸気と非常に親和性が高く吸湿性能の強化に繋がる。したがって、ここでいう金属不純物にはアルカリ金属,アルカリ土類金属を含めていない。
更に、本シリカゲルは、骨格を形成するシロキサン結合の結合角に歪みが少ないことを特徴とする。ここで、シリカゲルの構造的な歪みは、固体Si−NMR測定におけるQ4ピークのケミカルシフトの値によって表わすことができる。以下、シリカゲルの構造的な歪みと、前記のQ4ピークのケミカルシフトの値との関連について、詳しく説明する。
Here, although the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment may contain a trace amount of alkali metal and alkaline earth metal derived from the production process, the alkali metal and alkaline earth metal are very compatible with water vapor. High, leading to enhanced moisture absorption performance. Therefore, the metal impurities here do not include alkali metals or alkaline earth metals.
Furthermore, the present silica gel is characterized in that the bond angle of the siloxane bond forming the skeleton is less distorted. Here, the structural strain of silica gel can be expressed by the value of the chemical shift of the Q 4 peak in the solid-state Si-NMR measurement. Hereinafter, the relationship between the structural distortion of silica gel and the chemical shift value of the Q 4 peak will be described in detail.

本シリカゲルは非晶質ケイ酸の水和物であり、SiO2・nH2Oの示性式で表されるが、構造的には、Siの四面体の各頂点にOが結合され、これらのOに更にSiが結合して、ネット状に広がった構造を有する。そして、Si−O−Si−O−の繰り返し単位において、Oの一部が他の成員(例えば−H、−CH3など)で置換されているものもあり、一つのSiに注目した場合、下記式(A)に示す様に4個の−OSiを有するSi(Q4)や、下記式(B)に示す様に3個の−OSiを有するSi(Q3)等が存在する〔下記式(A)及び(B)では、上記の四面体構造を無視し、Si−Oのネット構造を平面的に表わしている〕。そして、固体Si−NMR測定において、上記の各Siに基づくピークは、順にQ4ピーク、Q3ピーク、・・と呼ばれる。 This silica gel is a hydrate of amorphous silicic acid and is represented by the SiO 2 · nH 2 O formula, but structurally, O is bonded to each vertex of the Si tetrahedron, Further, Si is further bonded to O and has a structure spread in a net shape. In some repeating units of Si—O—Si—O—, some of O is substituted with other members (for example, —H, —CH 3, etc.). As shown in the following formula (A), there are Si (Q 4 ) having 4 —OSi, Si (Q 3 ) having 3 —OSi as shown in the following formula (B), etc. In the formulas (A) and (B), the tetrahedral structure is ignored and the Si—O net structure is represented in a plane. In the solid Si-NMR measurement, the peaks based on the respective Si are called Q 4 peak, Q 3 peak,.

Figure 2007308372
Figure 2007308372

本シリカゲルは、上記のQ4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした場合に、δが下記式(I)
−0.0705×(Dmax)−110.36>δ ・・・式(I)
を満足する〔即ち、δの値が上記式(I)の左辺で表わされる値(−0.0705×(Dmax)−110.36)よりも小さい(よりマイナス側に存在する)〕ことを特徴とする。従来のシリカゲルでは、上記のQ4ピークのケミカルシフトの値δは、上記式(I)の左辺に基づいて計算した値よりも、一般に大きくなる(よりプラス側に存在する)。よって、本発明の調湿剤用シリカゲルは、従来のシリカゲルに比べて、Q4ピークのケミカルシフトがより小さな値を有することになる。これは、本発明の調湿剤用シリカゲルにおいて、Q4ピークのケミカルシフトがより高磁場に存在するということに他ならず、ひいては、Siに対して2個の−OSiで表される結合角がより均質であり、構造的な歪みがより少ないことを意味している。
In the present silica gel, when the chemical shift of the Q 4 peak is δ (ppm), δ is represented by the following formula (I):
−0.0705 × (D max ) −11.36> δ Formula (I)
[That is, the value of δ is smaller than the value (−0.0705 × (D max ) −11.36) represented by the left side of the above formula (I) (is present on the more negative side)]. Features. In the conventional silica gel, the chemical shift value δ of the Q 4 peak is generally larger (existing on the plus side) than the value calculated based on the left side of the formula (I). Therefore, the silica gel for a humidity control agent of the present invention has a smaller value of the chemical shift of the Q 4 peak as compared with the conventional silica gel. This is nothing but the fact that the chemical shift of the Q 4 peak exists in a higher magnetic field in the silica gel for a humidity control agent of the present invention, and consequently, the bond angle represented by two —OSi with respect to Si. Is more homogeneous and means less structural distortion.

本発明の調湿剤用シリカゲルにおいて、Q4ピークのケミカルシフトδは、上記式(I)の左辺(−0.0705×(Dmax)−110.36)に基づき算出される値よりも、好ましくは0.05%以上小さい値であり、更に好ましくは0.1%、特に好ましくは0.15%以上小さい値である。通常、シリカゲルのQ4ピークの最小値は、−113ppmである。 In the silica gel for a humidity control agent of the present invention, the chemical shift δ of the Q 4 peak is more than the value calculated based on the left side (−0.0705 × (D max ) −11.36) of the above formula (I). The value is preferably 0.05% or less, more preferably 0.1%, and particularly preferably 0.15% or less. Usually, the minimum value of the Q 4 peak of silica gel is −113 ppm.

本シリカゲルは、優れた耐熱性や耐水性等を有しており、また、物性変化しにくい。したがって、高温・高湿度下でも長期間調湿機能が持続される。このような点と、上記の様な構造的歪みの関係については、必ずしも明らかではないが、次の様に推定される。すなわち、シリカゲルは大きさの異なる球状粒子の集合体で構成されているが、上記の様な構造的に歪みの少ない状態においては、球状粒子全体のミクロ構造的な高度の均質性が維持されるので、その結果、優れた耐熱性や耐水性等が発現されるものと考えられる。なお、Q3以下のピークは、Si−Oのネット構造の広がりに制限があるため、シリカゲルの構造的な歪みが現れにくい。 The present silica gel has excellent heat resistance, water resistance, and the like, and hardly changes in physical properties. Therefore, the humidity control function is maintained for a long time even under high temperature and high humidity. The relationship between such points and the structural strain as described above is not necessarily clear, but is estimated as follows. In other words, silica gel is composed of aggregates of spherical particles of different sizes, but in a state where there is little structural distortion as described above, high microstructural homogeneity of the entire spherical particles is maintained. Therefore, as a result, it is considered that excellent heat resistance, water resistance and the like are expressed. Note that the peak of Q 3 or less is not easily affected by the structural distortion of silica gel because the expansion of the Si—O net structure is limited.

上記の特徴に関連して、本シリカゲルは、固体Si−NMR測定によるQ4/Q3の値が、通常1.3以上、中でも1.5以上であることが好ましい。ここで、Q4/Q3の値とは、上述したシリカゲルの繰り返し単位の中で、−OSiが3個結合したSi(Q3)に対する−OSiが4個結合したSi(Q4)のモル比を意味する。一般に、この値が高い程、シリカゲルの熱安定性が高いことが知られており、ここから、本シリカゲルは、熱安定性に極めて優れていることが判る。一方、ミセルテンプレートシリカはQ4/Q3が1.3を下回ることが多く、熱安定性が低い。 In relation to the above characteristics, the present silica gel preferably has a Q 4 / Q 3 value of 1.3 or more, particularly 1.5 or more, as measured by solid-state Si-NMR. Here, the value of Q 4 / Q 3 is the mole of Si (Q 4 ) in which four —OSi are bonded to Si (Q 3 ) in which three —OSi are bonded in the above-described repeating unit of silica gel. Means ratio. In general, it is known that the higher this value, the higher the thermal stability of the silica gel. From this, it can be seen that the present silica gel is extremely excellent in thermal stability. On the other hand, micelle template silica often has a Q 4 / Q 3 of less than 1.3 and has low thermal stability.

なお、Q4ピークのケミカルシフト及びQ4/Q3の値は、実施例の説明において後述する方法を用いて固体Si−NMR測定を行ない、その結果に基づいて算出することができる。また、測定データの解析(ピーク位置の決定)は、例えば、ガウス関数を使用した波形分離解析等により、各ピークを分割して抽出する方法で行なう。 The value of chemical shift and Q 4 / Q 3 of Q 4 peak, performs solid Si-NMR measurement using the method described later in the description of embodiments, can be calculated based on the result. Further, analysis of measurement data (determination of peak position) is performed by a method of dividing and extracting each peak by, for example, waveform separation analysis using a Gaussian function.

さて、本シリカゲルは、従来のゾル−ゲル法とは異なり、シリコンアルコキシドを加水分解する加水分解工程と共に得られたシリカヒドロゾルを縮合する縮合工程を経てシリカヒドロゲルを形成する加水分解・縮合工程と、当該加水分解・縮合工程に引き続き、シリカヒドロゲルを熟成することなく水熱処理することにより、所望の物性範囲のシリカゲルを得る物性調節工程とを、ともに包含する方法で製造することができる。   Unlike the conventional sol-gel method, the present silica gel includes a hydrolysis / condensation step for forming a silica hydrogel through a condensation step for condensing the silica hydrosol obtained together with a hydrolysis step for hydrolyzing silicon alkoxide. Then, following the hydrolysis / condensation step, it can be produced by a method including both a physical property adjusting step for obtaining a silica gel having a desired physical property range by hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel.

本発明の調湿剤用シリカゲルの原料として使用されるシリコンアルコキシドとしては、トリメトキシシラン、テトラメトキシシラン、トリエトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等の炭素数1〜4の低級アルキル基を有するトリまたはテトラアルコキシシラン或いはそれらのオリゴマーが挙げられるが、好ましくはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン及びそれらのオリゴマーである。以上のシリコンアルコキシドは蒸留により容易に精製し得るので、高純度のシリカゲルの原料として好適である。   The silicon alkoxide used as a raw material for the silica gel for the humidity control agent of the present invention has 1 to 4 carbon atoms such as trimethoxysilane, tetramethoxysilane, triethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and tetrabutoxysilane. Examples thereof include tri- or tetraalkoxysilanes having a lower alkyl group or oligomers thereof, and tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and oligomers thereof are preferred. Since the above silicon alkoxide can be easily purified by distillation, it is suitable as a raw material for high-purity silica gel.

シリコンアルコキシドの加水分解は、シリコンアルコキシド1モルに対して、通常2〜20モル、好ましくは3〜10モル、特に好ましくは4〜8モルの水を用いて行なう。シリコンアルコキシドの加水分解によりシリカのヒドロゲルとアルコールとが生成する。この加水分解反応は、通常、室温から100℃程度であるが、加圧下で液相を維持することで、より高い温度で行なうことも可能である。また、加水分解時には必要に応じて、水と相溶性のあるアルコール類等の溶媒を添加してもよい。具体的には、炭素数1〜3の低級アルコール類、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、テトラヒドロフラン、メチルセロルブ、エチルセロルブ、メチルエチルケトン、その他の水と任意に混合できる有機溶媒を任意に用いることができるが、中でも強い酸性や塩基性を示さないものが、均一なシリカヒドロゲルを生成できる理由から好ましい。   Hydrolysis of the silicon alkoxide is usually performed using 2 to 20 mol, preferably 3 to 10 mol, particularly preferably 4 to 8 mol, of water with respect to 1 mol of the silicon alkoxide. Hydrolysis of silicon alkoxide produces silica hydrogel and alcohol. This hydrolysis reaction is usually from room temperature to about 100 ° C., but it can also be performed at a higher temperature by maintaining the liquid phase under pressure. Moreover, you may add solvents, such as alcohol compatible with water, as needed at the time of a hydrolysis. Specifically, lower alcohols having 1 to 3 carbon atoms, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, acetone, tetrahydrofuran, methyl cellolbu, ethyl cellolb, methyl ethyl ketone, and other organic solvents that can be arbitrarily mixed with water can be arbitrarily used. Among them, those that do not exhibit strong acidity or basicity are preferable because a uniform silica hydrogel can be produced.

これらの溶媒を使用しない場合、本実施形態の調湿剤用シリカゲルの製造のためには、特に加水分解の際の攪拌速度が重要である。すなわち、シリコンアルコキシドと加水分解用の水は初期には分液しているため、攪拌によりエマルジョン化し、反応を促進させる。この際の攪拌速度は通常30rpm以上、好ましくは50rpm以上である。斯かる条件を満足しない場合には、本実施形態の調湿剤用シリカゲルを得るのが困難になる。なお、加水分解によりアルコールが生成して液が均一液となり、発熱が収まった後には、均一なヒドロゲルを形成させるために攪拌を停止することが好ましい。   When these solvents are not used, the stirring speed at the time of hydrolysis is particularly important for the production of the silica gel for the humidity control agent of the present embodiment. That is, since silicon alkoxide and water for hydrolysis are separated at the initial stage, they are emulsified by stirring to promote the reaction. The stirring speed at this time is usually 30 rpm or more, preferably 50 rpm or more. When such a condition is not satisfied, it becomes difficult to obtain the silica gel for the humidity control agent of the present embodiment. In addition, after alcohol produces | generates by hydrolysis and a liquid turns into a uniform liquid and heat_generation | fever stops, it is preferable to stop stirring in order to form a uniform hydrogel.

結晶構造を有するシリカゲルは、水中熱安定性に乏しくなる傾向にあり、ゲル中に細孔を形成するのに用いられる界面活性剤等のテンプレートの存在下でシリコンアルコキシドを加水分解すると、ゲルは容易に結晶構造を含むものとなる。従って、本実施形態においては、界面活性剤等のテンプレートの非存在下で、即ち、これらがテンプレートとしての機能を発揮する程の量は存在しない条件下で、加水分解を行なうことが好ましい。   Silica gel with a crystal structure tends to have poor thermal stability in water, and gels are easy to hydrolyze silicon alkoxide in the presence of a template such as a surfactant used to form pores in the gel. Includes a crystal structure. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to perform the hydrolysis in the absence of a template such as a surfactant, that is, in a condition where there is no such an amount that it functions as a template.

反応時間は、反応液組成(シリコンアルコキシドの種類や、水とのモル比)並びに反応温度に依存し、ゲル化するまでの時間が異なるので、一概には規定されない。なお、反応系に触媒として、酸,アルカリなどを添加することで加水分解を促進させることができる。しかしながら、斯かる添加物の使用は、後述するように、生成したヒドロゲルの熟成を引き起こすことになるので、本シリカゲルの製造においてはあまり好ましくない。   The reaction time depends on the reaction solution composition (type of silicon alkoxide and molar ratio with water) and the reaction temperature, and the time until gelation differs, so it is not unconditionally specified. In addition, hydrolysis can be accelerated | stimulated by adding an acid, an alkali, etc. to a reaction system as a catalyst. However, the use of such an additive is not preferable in the production of the present silica gel because it causes aging of the produced hydrogel, as will be described later.

上記のシリコンアルコキシドの加水分解反応では、シリコンアルコキシドが加水分解してシリケートが生成するが、引き続いて該シリケートの縮合反応が起こり、反応液の粘度が上昇し、最終的にゲル化してシリカヒドロゲルとなる。本発明の調湿剤用シリカゲルを製造するためには、上記の加水分解により生成したシリカのヒドロゲルの硬さが上昇しないように、実質的に熟成することなく、直ちに水熱処理を行なうことが重要である。シリコンアルコキシドを加水分解すると、軟弱なシリカのヒドロゲルが生成するが、このヒドロゲルを安定した熟成、あるいは乾燥させ、更にこれに水熱処理を施し、最終的に細孔特性の制御されたシリカゲルとする従来の方法では、本発明で規定する物性範囲のシリカゲルを製造することができない。   In the above silicon alkoxide hydrolysis reaction, the silicon alkoxide is hydrolyzed to produce a silicate. Subsequently, a condensation reaction of the silicate occurs, the viscosity of the reaction solution rises, and finally gelates to form a silica hydrogel. Become. In order to produce the silica gel for a humidity control agent of the present invention, it is important to immediately perform a hydrothermal treatment without substantially aging so that the hardness of the hydrogel of silica generated by the above hydrolysis does not increase. It is. Hydrolysis of silicon alkoxide produces a soft silica hydrogel. This hydrogel is stably aged or dried, and then hydrothermally treated, finally resulting in silica gel with controlled pore properties. In this method, silica gel having the physical property range defined in the present invention cannot be produced.

上記にある、加水分解により生成したシリカのヒドロゲルを、実質的に熟成することなく、直ちに水熱処理を行なうということは、シリカのヒドロゲルが生成した直後の軟弱な状態が維持されたままで、次の、水熱処理に供するようにするということを意味する。シリコンアルコキシドの加水分解反応系に酸、アルカリ、塩類等を添加すること、または該加水分解反応の温度を厳しくし過ぎることなどは、ヒドロゲルの熟成を進行させるため好ましくない。また、加水分解後の後処理における水洗,乾燥,放置などにおいて、必要以上に温度や時間をかけるべきではない。   The hydrothermal treatment of the silica hydrogel formed by hydrolysis, as described above, is performed immediately without substantially aging. This means that the soft state immediately after the formation of the silica hydrogel is maintained and the following conditions are maintained. It means to be subjected to hydrothermal treatment. It is not preferable to add acid, alkali, salt, or the like to the silicon alkoxide hydrolysis reaction system, or to make the temperature of the hydrolysis reaction too strict, since the aging of the hydrogel proceeds. In addition, the temperature and time should not be increased more than necessary in washing, drying, and leaving in post-treatment after hydrolysis.

ヒドロゲルの熟成状態は、ヒドロゲルの硬度を参考することにより具体的に確認することができ、ヒドロゲルの硬度と相関するパラメータである破壊応力が、通常6MPa以下、好ましくは3MPa以下、更に好ましくは2MPa以下の柔らかい状態のヒドロゲルを水熱処理することで、本発明で規定する物性範囲のシリカゲルを得ることができる。   The aging state of the hydrogel can be specifically confirmed by referring to the hardness of the hydrogel. The fracture stress, which is a parameter correlated with the hardness of the hydrogel, is usually 6 MPa or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less. By subjecting the hydrogel in a soft state to hydrothermal treatment, silica gel having a physical property range defined in the present invention can be obtained.

この水熱処理の条件としては、水の状態が液体、気体のいずれでもよく、溶媒や他の気体によって希釈されていてもよいが、好ましくは液体の水が使われる。シリカのヒドロゲルに対して、通常0.1〜10重量倍、好ましくは0.5〜5重量倍、特に好ましくは1〜3重量倍の水を加えてスラリー状とし、通常40〜250℃、好ましくは50〜200℃の温度で、通常0.1〜100時間、好ましくは1〜10時間実施される。水熱処理に使用される水には低級アルコール類、メタノール、エタノール、プロパノールや、ジメチルホルムアミド(DMF)やジメチルスルホキシド(DMSO)、その他の有機溶媒などが含まれてもよい。   As conditions for this hydrothermal treatment, the state of water may be either liquid or gas, and it may be diluted with a solvent or other gas, but preferably liquid water is used. 0.1 to 10 times by weight, preferably 0.5 to 5 times by weight, particularly preferably 1 to 3 times by weight water is added to the silica hydrogel to form a slurry, usually 40 to 250 ° C., preferably Is carried out at a temperature of 50 to 200 ° C. for usually 0.1 to 100 hours, preferably 1 to 10 hours. The water used for hydrothermal treatment may contain lower alcohols, methanol, ethanol, propanol, dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), and other organic solvents.

なお、加水分解反応の反応器を用い、続けて温度条件変更により水熱処理を行なうことも可能であるが、加水分解反応とその後の水熱処理とでは通常、最適条件が異なっているため、この方法で本調湿剤用シリカゲルを得ることは一般的に難しい。
以上の水熱処理条件において温度を高くすると、得られるシリカゲルの細孔径、細孔容積が大きくなる傾向がある。水熱処理温度としては、100〜200℃の範囲であることが好ましい。また、処理時間とともに、得られるシリカゲルの比表面積は、一度極大に達した後、緩やかに減少する傾向がある。以上の傾向を踏まえて、所望の物性値に応じて条件を適宜選択する必要があるが、水熱処理は、シリカゲルの物性を変化させる目的なので、通常、前記の加水分解の反応条件より高温条件とすることが好ましい。
Although it is possible to perform hydrothermal treatment by changing the temperature condition using a hydrolysis reaction reactor, the optimum conditions are usually different between the hydrolysis reaction and the subsequent hydrothermal treatment. In general, it is difficult to obtain silica gel for the present humidity control agent.
When the temperature is increased under the hydrothermal treatment conditions described above, the pore diameter and pore volume of the resulting silica gel tend to increase. The hydrothermal treatment temperature is preferably in the range of 100 to 200 ° C. Further, with the treatment time, the specific surface area of the silica gel obtained tends to decrease gradually after reaching the maximum once. Based on the above tendency, it is necessary to appropriately select the conditions according to the desired physical property values, but since hydrothermal treatment is intended to change the physical properties of silica gel, it is usually at a higher temperature than the hydrolysis reaction conditions described above. It is preferable to do.

水熱処理の温度、時間を上記範囲外に設定すると、本調湿剤用シリカゲルを得ることが困難となる。例えば、水熱処理の温度が高すぎると、シリカゲルの細孔径、細孔容積が大きくなりすぎ、また、細孔分布も広がる。逆に、水熱処理の温度が低過ぎると、生成するシリカゲルは、架橋度が低く、熱安定性に乏しくなり、細孔分布にピークが発現しなくなったり、前述した固体Si−NMRにおけるQ4/Q3値が極端に小さくなったりする。 If the hydrothermal treatment temperature and time are set out of the above ranges, it will be difficult to obtain the present silica gel for a humectant. For example, if the hydrothermal treatment temperature is too high, the pore diameter and pore volume of the silica gel become too large, and the pore distribution is also widened. On the other hand, if the hydrothermal treatment temperature is too low, the resulting silica gel has a low degree of crosslinking, poor thermal stability, no peaks in the pore distribution, or Q 4 / Q 3 value may become extremely small.

なお、水熱処理をアンモニア水中で行なうと、純水中で行なう場合よりも低温で同様の効果が得られる。また、アンモニア水中で水熱処理すると、純水中で処理する場合と比較して、最終的に得られるシリカゲルは一般に疎水性となるが、通常30〜250℃、好ましくは40〜200℃という比較的高温で水熱処理すると、特に疎水性が高くなる。ここでのアンモニア水のアンモニア濃度としては、好ましくは0.001〜10%、特に好ましくは0.005〜5%である。   When the hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the same effect can be obtained at a lower temperature than in pure water. In addition, when hydrothermal treatment is performed in ammonia water, the silica gel finally obtained is generally hydrophobic as compared with the case of treatment in pure water, but is usually 30 to 250 ° C, preferably 40 to 200 ° C. When hydrothermal treatment is performed at a high temperature, the hydrophobicity becomes particularly high. The ammonia concentration here is preferably 0.001 to 10%, particularly preferably 0.005 to 5%.

水熱処理されたシリカヒドロゲルは、通常40〜200℃、好ましくは60〜120℃で乾燥する。乾燥方法は特に限定されるものではなく、バッチ式でも連続式でもよく、且つ、常圧でも減圧下でも乾燥することができる。必要に応じ、原料のシリコンアルコキシドに由来する炭素分が含まれている場合には、通常400〜600℃で焼成除去することができる。また、表面状態をコントロールするため、最高900℃の温度で焼成しても良い。また、シランカップリング剤や無機塩,各種有機化合物などにより親疎水性を調節するための表面処理を行なっても良い。   The hydrothermally treated silica hydrogel is usually dried at 40 to 200 ° C, preferably 60 to 120 ° C. The drying method is not particularly limited, and it may be a batch type or a continuous type, and can be dried under normal pressure or reduced pressure. If necessary, when a carbon component derived from the raw material silicon alkoxide is contained, it can be usually removed by baking at 400 to 600 ° C. Moreover, in order to control a surface state, you may bake at the temperature of a maximum of 900 degreeC. Further, a surface treatment for adjusting hydrophilicity / hydrophobicity may be performed with a silane coupling agent, an inorganic salt, various organic compounds, or the like.

そして、この原料シリカゲルを、必要に応じて粉砕、分級して、最終的に目的としていた本調湿剤用シリカゲルを得る。
以上本発明の調湿剤用シリカゲルの製造方法について説明したが、細孔制御のための水熱処理の前にシリカヒドロゲルを熟成しないという点を除けば、その製造方法は実質的に制限されるべきではない。
Then, the raw silica gel is pulverized and classified as necessary to finally obtain the intended silica gel for a humidity control agent.
Although the manufacturing method of the silica gel for a humidity control agent of the present invention has been described above, the manufacturing method should be substantially limited except that the silica hydrogel is not aged before hydrothermal treatment for pore control. is not.

なお、シリカゲルの形状は限定されず、球状であっても良いし、形の規定されないその他の塊状であっても良いし、後述するように破砕して細かな形状(破砕状)としても良いし、さらには、破砕状のものを集めて造粒したものであっても良い。コスト的には、粒径の制御が容易な破砕状又はこれを造粒したものが好ましい。さらに、シリカゲルをハニカム状に成形するなどしても良い(これについては後述する)。   The shape of the silica gel is not limited, and may be spherical, may be other lumps whose shape is not specified, or may be crushed into a fine shape (crushed) as described later. Furthermore, the crushed material may be collected and granulated. In terms of cost, a crushed shape in which the particle size is easily controlled or a granulated product thereof is preferable. Further, silica gel may be formed into a honeycomb shape (this will be described later).

また、本調湿剤用シリカゲルの粒径は、その使用条件によって適宜設定されるものであり、例えば150μm以下の粒子に調整される。
シリカゲルの分級は、例えば篩,重力分級機,遠心分級機などを使用して行なわれる。また、粉砕は、以下のようにして行なわれる。
原料シリカゲルを粉砕する方法としては、公知のいかなる装置・器具を用いても良い。例えば、ボールミル(転動ミル、振動ボールミル、遊星ミル等)、攪拌ミル(塔式粉砕器、攪拌槽型ミル、流通管型ミル、アニュラー(環状)ミル等)、高速回転微粉砕機(スクリーンミル、ターボ型ミル、遠心分級型ミル)、ジェット粉砕機(循環ジェットミル、衝突タイプミル、流動層ジェットミル)、せん断ミル(擂解機、オングミル)、コロイドミル、乳鉢などの装置・器具を用いることができる。これらの中で、シリカゲルを比較的の小さな径(例えば2μm以下)とする場合には、ボールミル、攪拌ミルがより好ましい。また、粉砕時の状態としては、湿式法及び乾式法があり、何れも選択可であるが、シリカゲルを比較的の小さな径とする場合には湿式法がより好ましい。湿式法の場合、使用する分散媒としては、水及びアルコール等の有機溶媒の何れを用いても、また2種以上の混合溶媒としても良く、目的に応じて使い分ける。微粉砕時に不必要に強い圧力や剪断力を長時間かけ続けることは、原料シリカゲルの細孔特性を損なうことがあり好ましくない。
Moreover, the particle diameter of the present silica gel for a humidity control agent is appropriately set depending on the use conditions, and is adjusted to particles of 150 μm or less, for example.
Silica gel classification is performed using, for example, a sieve, a gravity classifier, a centrifugal classifier or the like. The pulverization is performed as follows.
As a method of pulverizing the raw material silica gel, any known apparatus or instrument may be used. For example, ball mills (rolling mills, vibrating ball mills, planetary mills, etc.), agitation mills (tower pulverizers, agitation tank type mills, flow tube type mills, annular (annular) mills, etc.), high-speed rotary pulverizers (screen mills) , Turbo type mill, centrifugal classification type mill), jet crusher (circulation jet mill, collision type mill, fluidized bed jet mill), shear mill (disintegrator, ong mill), colloid mill, mortar, etc. be able to. Among these, when the silica gel has a relatively small diameter (for example, 2 μm or less), a ball mill and a stirring mill are more preferable. Moreover, as a state at the time of pulverization, there are a wet method and a dry method, both of which can be selected, but when the silica gel has a relatively small diameter, the wet method is more preferable. In the case of the wet method, the dispersion medium to be used may be any of organic solvents such as water and alcohol, or may be a mixed solvent of two or more types, and is used properly according to the purpose. It is not preferable to apply an unnecessarily strong pressure or shearing force for a long time during pulverization because the pore characteristics of the raw silica gel may be impaired.

なお、上述したように、粉砕されたシリカゲル粒子(一次粒子)を公知の方法により造粒し、粒状(例えば球状)或いは凝集体の形状としてもよい。シリカゲルは一般に一次粒子径2μm以下の場合、特にバインダを添加しなくても水スラリーとしてこれを乾燥するだけで凝集粒子を得ることができるが、2μmを越える粒子の場合、凝集させるためにはバインダが必要であることが多い。バインダとして用いることができる物質は何れのものでも良いが、例えば水に溶解する場合は砂糖、デキストローズ、コーンシロップ、ゼラチン、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、その他の水溶性高分子、水ガラス、シリコンアルコキシド加水分解液(これは溶媒系にも使用可)などを用いることができ、溶媒に溶解して用いる場合には各種ワックス、ラッカー、シラック、油溶性高分子等を用いることができる。原料シリカゲルの多孔質性能を損なわずに凝集体とするためには、バインダを使用しないことが望ましく、やむを得ず使用する場合には最低限の使用量とし、原料シリカゲルの物性変化を誘起するような金属不純物量の少ない高純度なものを用いることが好ましい。   In addition, as mentioned above, the pulverized silica gel particles (primary particles) may be granulated by a known method to form a granular shape (for example, a spherical shape) or an aggregated shape. In general, when silica gel has a primary particle size of 2 μm or less, agglomerated particles can be obtained by simply drying the slurry as a water slurry without adding a binder, but in the case of particles exceeding 2 μm, Is often necessary. Any substance can be used as the binder. For example, when dissolved in water, sugar, dextrose, corn syrup, gelatin, carboxymethylcellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), and other water-soluble polymers , Water glass, silicon alkoxide hydrolyzed liquid (which can also be used in a solvent system), etc. can be used. When dissolved in a solvent, various waxes, lacquers, syrac, oil-soluble polymers, etc. are used. Can do. In order to form aggregates without impairing the porous performance of the raw silica gel, it is desirable not to use a binder. When it is unavoidable, use a minimum amount, and a metal that induces changes in the physical properties of the raw silica gel It is preferable to use a high-purity material with a small amount of impurities.

シリカゲル微粒子を造粒する方法は公知の何れの方法を用いても良いが、代表的な方法として、転動法、流動層法、攪拌法、解砕法、圧縮法、押し出し法、噴射法等が挙げられる。このうち本発明の制御された細孔特性のシリカゲル微粒子凝集体を得るためには、バインダの種類及び使用量、純度の選択に注意を払い、シリカゲル微粒子を造粒する際に不要な圧力をかけないことなどが重要である。   Any known method may be used for granulating the silica gel fine particles, but representative methods include rolling method, fluidized bed method, stirring method, crushing method, compression method, extrusion method, injection method, etc. Can be mentioned. Among these, in order to obtain silica gel fine particle aggregates with controlled pore characteristics according to the present invention, pay attention to the selection of the type, amount and purity of the binder, and apply unnecessary pressure when granulating the silica gel fine particles. It is important that there is no such thing.

さて、上述したように本シリカゲルは空調機等に組み込むためにハニカム状に成形することもでき、これは、シリカゲルを結合剤と混合してこれを成形することによりできる。また、シリカゲルだけを用いて成形体を作成することもできる。また、シリカゲルを、結合剤及び水と混合し、スラリーにしたものを用いて成形体を得ることもできる。上記シリカゲルを含むスラリーは、例えば、シリカゲルと、該シリカゲル100重量部に対して2〜20重量部の有機結合剤と、10〜50重量部の無機結合剤と、150〜200重量部の水とからなる。上記有機結合剤としては、メチルセルロース等を用いる。上記無機結合剤としてはシリカゾル等を用いる。   Now, as described above, the present silica gel can be formed into a honeycomb shape so as to be incorporated into an air conditioner or the like, and this can be performed by mixing silica gel with a binder and forming this. Moreover, a molded object can also be created using only silica gel. Moreover, a molded object can also be obtained using the thing which mixed silica gel with the binder and water, and was made into the slurry. The slurry containing the silica gel is, for example, silica gel, 2 to 20 parts by weight of an organic binder, 10 to 50 parts by weight of an inorganic binder, and 150 to 200 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the silica gel. Consists of. As the organic binder, methyl cellulose or the like is used. Silica sol or the like is used as the inorganic binder.

また、セラミック製などのハニカム体に本シリカゲルを塗布して用いることができる。この場合、例えばシリカゲルに必要な結合剤を混合し、これをハニカム体にコートする。上記ハニカム体としては、例えばコージライト製のものを用いることができる。また、シリカゲルは、これを球状体,柱状体等の粒子形態としてからカラムに充填して用いることができる。この場合、粒子の大きさは、カラムの充填部の通気性の確保や水蒸気との接触面積の確保を考慮して、球状体では直径0.1〜30mm、柱状体では柱径0.1〜10mmで長さ1〜30mm程度とすることが好ましい。   The silica gel can be applied to a honeycomb body made of ceramic or the like. In this case, for example, a necessary binder is mixed with silica gel, and this is coated on the honeycomb body. As the honeycomb body, for example, cordierite can be used. Silica gel can be used by filling it into a column after it is made into a particle form such as a spherical body or a columnar body. In this case, the particle size is 0.1 to 30 mm in diameter for a spherical body and 0.1 to 30 mm in diameter for a columnar body in consideration of ensuring air permeability of a packed portion of the column and ensuring a contact area with water vapor. The length is preferably about 1 to 30 mm at 10 mm.

上記シリカゲルを配したカラムあるいはハニカムに、調湿すべき空間の空気を導入する導入口、そして調湿した空気を吹き出す吹出口を付け、必要であれば空気を循環させる動力機(ポンプ,ファンなど)を取り付けても良い。上記カラム或いはハニカム体は、調湿すべき空間の空気を積極的に通すことにより、より多くの空気が湿度調節剤と接触可能となる。そのため、短時間で空間の湿度を一定に保つことができる。   A power machine (pump, fan, etc.) that circulates the air if necessary, with an inlet for introducing air in the space to be conditioned and an outlet for blowing out the conditioned air to the column or honeycomb provided with the silica gel May be attached. The column or honeycomb body allows more air to come into contact with the humidity adjusting agent by actively passing air in a space to be conditioned. Therefore, the humidity of the space can be kept constant in a short time.

また、シリカゲルはセルロース繊維とともに用いることもできる。即ち、シリカゲルとセルロース繊維と有機系結合剤とを混合,成形して湿度調節剤とすることもできる。この場合、上記セルロース繊維に、上記シリカゲルと有機系結合剤とを混合し、スラリーを作成する。次いで、スラリーを脱水,成形して半湿濾過体とする。その後、該半湿濾過体を乾燥,固化して一体固化物とする。これにより、湿度調節紙が得られる。   Silica gel can also be used with cellulose fibers. That is, silica gel, cellulose fiber, and an organic binder can be mixed and molded to form a humidity control agent. In this case, the above-mentioned cellulose fiber is mixed with the silica gel and the organic binder to prepare a slurry. Next, the slurry is dehydrated and formed into a semi-humid filter. Thereafter, the semi-humid filter body is dried and solidified to obtain a solidified product. Thereby, humidity control paper is obtained.

以下、上記湿度調節紙につき詳説する。上記湿度調節紙は,セルロース繊維100部(重量部)と、100〜3000部のシリカゲルと、該シリカゲル100部に対して固形分で1〜20部の有機系結合剤とにより構成することが好ましい。これにより、成形性が良く、かつ優れた湿度調節能を有する湿度調節紙を得ることができる。   Hereinafter, the humidity control paper will be described in detail. The humidity control paper is preferably composed of 100 parts (parts by weight) of cellulose fibers, 100 to 3000 parts of silica gel, and 1 to 20 parts of an organic binder in solid content with respect to 100 parts of the silica gel. . Thereby, it is possible to obtain a humidity control paper having good moldability and excellent humidity control ability.

また、上記湿度調節紙の製造方法は、例えば、セルロース繊維とシリカゲルと水とを混合してスラリーとする第1混合工程と、該スラリーと有機系結合剤とを混合して混合スラリーとする第2混合工程と、該混合スラリーを脱水,成形して半湿濾過体とする成形工程と、該半湿濾過体を乾燥,固化して一体固形物とする乾燥工程とから成る。   The humidity control paper manufacturing method includes, for example, a first mixing step in which cellulose fibers, silica gel, and water are mixed to form a slurry, and the slurry and an organic binder are mixed to form a mixed slurry. 2 mixing steps, a forming step of dehydrating and forming the mixed slurry to form a semi-humid filter body, and a drying step of drying and solidifying the semi-humid filter body to form an integral solid.

上記セルロース繊維は、植物体の細胞膜の主成分であるセルロースを主成分とする繊維素繊維である。これらのものには、天然セルロース繊維としては、綿花,ボンバックス面(キワタ),カボック等の種子毛繊維,麻,亜麻,黄麻,ラミー,コウゾ,ミツマタ等のジン皮繊維,マニラ麻,ニュージーランド麻等の葉繊維,針葉樹(マツ,モミ,トウヒ,ツガ,スギ),広葉樹(ブナ,カバ,ボプラ,カエデなど)の木材繊維等がある。   The cellulose fiber is a fiber fiber mainly composed of cellulose, which is a main component of a plant cell membrane. These include natural cellulose fibers such as cotton, Bombax surfaces (Kiwata), Kabok and other seed hair fibers, hemp, flax, burlap, ramie, mulberry, mitsumata and other gin skin fibers, Manila hemp and New Zealand hemp, etc. Leaf fibers, coniferous trees (pine, fir, spruce, eel, cedar), hardwood (beech, hippopotamus, bopra, maple, etc.) wood fibers.

また、人造のセルロース繊維としては、ビスコース人造絹糸,銅アンモニアレーヨン,フォルチザン,硝酸人絹等の再生セルロース繊維,アセテート人絹等の半合成繊維等がある。更に、このセルロース繊維は、古新聞,チリ紙,古雑誌等の再生資源から得られるものであってもよい。
このセルロース繊維は、繊維長が0.1mm〜数十mmの範囲のものであることが好ましい。繊維長が0.1mm未満である場合には、繊維の絡みが不十分で成形性が悪い。また,数十mmを越える場合には、該繊維とシリカゲルとが均質に分散しにくく、また、比表面積が小さくなり、湿度調節性能が低下するおそれがあるからである。
The artificial cellulose fibers include viscose artificial silk, copper ammonia rayon, fortisan, regenerated cellulose fibers such as nitrate human silk, and semisynthetic fibers such as acetate human silk. Furthermore, this cellulose fiber may be obtained from recycled resources such as old newspapers, Chile papers, old magazines and the like.
This cellulose fiber preferably has a fiber length in the range of 0.1 mm to several tens of mm. When the fiber length is less than 0.1 mm, the fiber entanglement is insufficient and the moldability is poor. On the other hand, if it exceeds several tens of millimeters, the fiber and silica gel are difficult to disperse uniformly, and the specific surface area becomes small, which may reduce the humidity control performance.

次に、シリカゲルは、セルロース繊維100部に対して100〜3000部添加することが好ましい。100部未満の場合には、気中の湿気を吸収する充分な能力が得られないおそれがあるからである。また、3000部を越える場合には、湿度調節剤として一定の形状を保持することが困難となるおそれがある。
また,有機系結合剤は、シリカゲル100部に対して1〜20部とすることが好ましい。1部未満の場合には、十分な耐水性を有する材料とすることができないおそれがある。一方、20部を越える場合には、十分な湿度調節を期待し難いからである。
Next, it is preferable to add 100 to 3000 parts of silica gel with respect to 100 parts of cellulose fiber. This is because if the amount is less than 100 parts, sufficient ability to absorb moisture in the air may not be obtained. If it exceeds 3000 parts, it may be difficult to maintain a certain shape as a humidity control agent.
The organic binder is preferably 1 to 20 parts with respect to 100 parts of silica gel. In the case of less than 1 part, there is a possibility that a material having sufficient water resistance cannot be obtained. On the other hand, when it exceeds 20 parts, it is difficult to expect sufficient humidity control.

また、上記湿度調節紙においては、その優れた性能を損なわない程度に他の添加剤を添加することができる。具体的には、分散性を向上する分散剤としてポリビニルアルコール(P.V.A),CMC(カルボキシメチルセルロース),アルミナゾル,シリカゾル等がある。また、繊維質のものとしては、ガラス繊維,セラミックファイバー等の無機質繊維、またはナイロン繊維,レーヨン繊維等の合成繊維がある。更に、添加助剤として顔料や染料等がある。また、強度を向上する結合剤として水ガラス,セメント,石膏等がある。   Moreover, in the said humidity control paper, another additive can be added to such an extent that the outstanding performance is not impaired. Specifically, there are polyvinyl alcohol (PVA), CMC (carboxymethylcellulose), alumina sol, silica sol and the like as a dispersant for improving dispersibility. Examples of the fibrous material include inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers, or synthetic fibers such as nylon fibers and rayon fibers. Further, there are pigments and dyes as additive aids. Further, there are water glass, cement, plaster and the like as binders for improving the strength.

次に、上記湿度調節紙の製造方法につき例示する。まず、上記セルロース繊維とシリカゲルと水とを混合してスラリーとする(第1混合工程)。これら原料を混合する順番は、特に限定するものではないが、まずセルロース繊維を叩解機等により叩解してセルロース繊維の水性スラリーを用意する。次いで、別に用意した適宜の大きさ,形状に乾式粉砕又は湿式粉砕したシリカゲルに上記セルロース繊維のスラリーを添加し混合する。上記の混合は、プロペラミキサー,ヘンシエルミキサー,ボールミル,振動ミル,ディスパーミル等を用いて行なう。   Next, the manufacturing method of the humidity control paper will be exemplified. First, the cellulose fiber, silica gel, and water are mixed to form a slurry (first mixing step). The order of mixing these raw materials is not particularly limited. First, an aqueous slurry of cellulose fibers is prepared by beating cellulose fibers with a beater or the like. Next, the cellulose fiber slurry is added to and mixed with silica gel that has been dry pulverized or wet pulverized into an appropriate size and shape. The above mixing is performed using a propeller mixer, a Henschel mixer, a ball mill, a vibration mill, a disper mill, or the like.

次に、得られたスラリーと有機系結合剤とを混合して混合スラリーとする(第2混合工程)。上記のセルロース繊維,シリカゲル及び有機系結合剤の混合割合は前記と同様である。なお、上記第1または第2混合工程において、濾水性向上の目的で、硫酸バン土,アクリルアミド重合体,アクリルアミド変性重合体等の凝集剤を適宜添加・混合してもよい。また、染料,顔料等の添加剤を適宜添加してもよい。   Next, the obtained slurry and the organic binder are mixed to form a mixed slurry (second mixing step). The mixing ratio of the cellulose fiber, silica gel and organic binder is the same as described above. In the first or second mixing step, an aggregating agent such as bangsulphate, acrylamide polymer, and acrylamide-modified polymer may be added and mixed as appropriate for the purpose of improving drainage. Moreover, you may add additives, such as dye and a pigment, suitably.

次に、得られた上記の混合スラリーを、抄造法,フィルタープレス法,スリップキャスト法等を用いて所望の形状に脱水,成形し、半湿濾過体を得る(成形工程)。また、該脱水,成形により得られた半湿濾過体の水分量は、50〜80wt%であることが好ましい。
これは、該水分量が80wt%を越えた場合、該成形工程における成形がしにくく、また、収縮率が大となり乾燥工程でひび割れやクラック等が発生して強度低下をもたらすおそれがあるからである。また、50wt%未満の場合には、結合力が弱いので好ましくないからである。尚、該水分量が55〜70wt%の場合には、より好ましい。
Next, the obtained mixed slurry is dehydrated and molded into a desired shape using a papermaking method, a filter press method, a slip cast method, or the like to obtain a semi-humid filter body (molding step). Moreover, it is preferable that the moisture content of the semi-humid filter body obtained by this dehydration and shaping | molding is 50-80 wt%.
This is because when the amount of water exceeds 80 wt%, molding in the molding process is difficult, and the shrinkage rate becomes large, and there is a possibility that cracks, cracks, etc. occur in the drying process, resulting in a decrease in strength. is there. Further, if it is less than 50 wt%, the bonding force is weak, which is not preferable. In addition, when this moisture content is 55 to 70 wt%, it is more preferable.

次いで該半湿濾過体を加熱・固化して一体固化物とする(乾燥工程)。この乾燥工程においては、常温乾燥法,真空乾燥法,加圧乾燥法,加圧・加熱乾燥法,真空加熱乾燥法,真空凍結乾燥法等により該半湿濾過体の乾燥を行なう。この場合、上記乾燥は、成形工程における成形と同時に行ってもよい。
上記製造方法においては、添加剤として、強度向上,外観向上等の目的で適宜充填剤を添加してもよい。この添加剤としては、例えばカオリン,珪砂等が挙げられる。また、防カビ剤,香料,顔料,染料等の各種添加剤を適宜添加してもよい。
Next, the semi-humid filter body is heated and solidified to obtain an integrally solidified product (drying step). In this drying step, the semi-humid filter is dried by a room temperature drying method, a vacuum drying method, a pressure drying method, a pressure / heat drying method, a vacuum heat drying method, a vacuum freeze drying method, or the like. In this case, the drying may be performed simultaneously with the molding in the molding process.
In the above production method, a filler may be appropriately added as an additive for the purpose of improving the strength and improving the appearance. Examples of the additive include kaolin and silica sand. Moreover, you may add suitably various additives, such as a fungicide, a fragrance | flavor, a pigment, and dye.

上記の湿度調節紙は、優れた湿度調節機能を有している。そのため、例えば住宅の建材,壁材,壁紙,食料品を包装する包装紙,食品等の運搬時に使う段ボール紙,自動車の内装材,書物や絵画の保存庫の壁材などに配合することにより用いることができる。
本発明の一実施形態としての調湿剤用シリカゲルは上述したように形成されており、以下に示す理由から優れた調湿機能を有する。
The above humidity control paper has an excellent humidity control function. Therefore, for example, it is used by blending into building materials, wall materials, wallpaper, packaging paper for packaging food, corrugated paper used for transporting food, interior materials for automobiles, wall materials for storage of books and paintings, etc. be able to.
The silica gel for a humidity control agent as one embodiment of the present invention is formed as described above and has an excellent humidity control function for the following reasons.

シリカゲルは高湿度では余剰の水蒸気を吸湿する一方、低湿度では吸湿していた水蒸気を放出する性質があり、平均細孔径を3〜5nmに設定すれば、系内を平均細孔径に対応した快適な湿度(40%〜60%)に調湿することができる。この調湿機能はシリカゲルに対する水蒸気の吸着等温線により評価されるが、細孔径分布がシャープであるほど、最頻細孔径に対応する相対湿度付近で、湿度の増加に対し急激に水蒸気の吸着量(吸湿能力)が増加する傾向となる。しかし、従来シリカゲルでは、その細孔径分布がブロードなので、湿度の変化に対する水蒸気の吸着量の変化は緩慢になり、その調湿も緩慢なものとなってしまう。   Silica gel absorbs excess water vapor at high humidity, but releases moisture that has been absorbed at low humidity. If the average pore diameter is set to 3-5 nm, the system is comfortable to accommodate the average pore diameter. The humidity can be adjusted to a high humidity (40% to 60%). This humidity conditioning function is evaluated by the adsorption isotherm of water vapor on silica gel, but the sharper the pore size distribution, the more rapidly the amount of water vapor adsorbed in the vicinity of the relative humidity corresponding to the most frequent pore size. (Hygroscopic capacity) tends to increase. However, in the conventional silica gel, since the pore size distribution is broad, the change in the amount of adsorbed water vapor with respect to the change in humidity becomes slow, and the humidity adjustment becomes slow.

吸着質(ここでは水蒸気)が毛管凝縮を起こしシリカゲルに急激に吸着され始める相対蒸気圧(P/P0)〔ここでは、吸着質が水蒸気なので、(P/P0×100)が相対湿度(%)に相当する〕と細孔半径r(nm)との相関関係は、下式(1)のケルビン式で表せる。
ln(P/P0)=−(2Vmγcosθ)/(rRT) …(1)
上式(1)において、Vmは吸着質のモル体積、γは吸着質の表面張力、θは吸着質の接触角、Rは気体定数、Tは吸着質の絶対温度(K)である。
Relative vapor pressure (P / P 0 ) where the adsorbate (here, water vapor) starts capillary condensation and begins to be rapidly adsorbed on the silica gel [here, since the adsorbate is water vapor, (P / P 0 × 100) is relative humidity ( %) And the pore radius r (nm) can be expressed by the following Kelvin equation (1).
ln (P / P 0 ) = − (2V m γcos θ) / (rRT) (1)
In the above equation (1), V m is the molar volume of the adsorbate, γ is the surface tension of the adsorbate, θ is the contact angle of the adsorbate, R is the gas constant, and T is the absolute temperature (K) of the adsorbate.

ここで、吸着質を水蒸気とし温度T=298K(=25℃)とすると、モル体積Vm=18.05×10-63/mol,表面張力γ=72.59×10-3N/mとなり、さらに、気体定数R=8.3143J/deg・mol、接触角θ=0とすると、上式(1)は下式(2)となる。
ln(P/P0)=−1.058/r …(2)
上式(2)より、細孔半径r(nm)のシリカゲルでは、相対蒸気圧(P/P0)がexp(−1.058/r)になると、水蒸気が毛細管凝縮してシリカゲルの細孔内に急激に吸着されることがわかる。
Here, when the adsorbate is water vapor and the temperature T is 298 K (= 25 ° C.), the molar volume V m = 18.05 × 10 −6 m 3 / mol, the surface tension γ = 72.59 × 10 −3 N / m, and further assuming that the gas constant R = 8.3143 J / deg · mol and the contact angle θ = 0, the above equation (1) becomes the following equation (2).
ln (P / P 0 ) = − 1.058 / r (2)
From the above formula (2), in the silica gel having a pore radius r (nm), when the relative vapor pressure (P / P 0 ) becomes exp (−1.058 / r), the water vapor is condensed into capillaries and the pores of the silica gel It can be seen that it is adsorbed rapidly.

このように、シリカゲルの細孔により水蒸気の吸着が行なわれるようになる相対蒸気圧(P/P0)ひいては相対湿度は、その細孔径2r(nm)を主な要因として決定され。したがって、上述したように、細孔径分布がシャープなシリカゲルでは、周囲の湿度が、その最頻細孔径に対応する所定の湿度を上回ると急激に吸湿が行なわれるようになり、一方、上記所定湿度を下回ると急激に脱湿が行なわれるようになる。この結果、細孔径分布がシャープなシリカゲルは、周囲の湿度を上記所定湿度に迅速且つ精度良く制御できるという優れた調湿作用を示すのである。 Thus, the relative vapor pressure (P / P 0 ) and the relative humidity at which water vapor is adsorbed by the silica gel pores are determined mainly by the pore diameter 2r (nm). Therefore, as described above, in silica gel having a sharp pore size distribution, when the surrounding humidity exceeds a predetermined humidity corresponding to the most frequent pore diameter, moisture absorption is suddenly performed. If it falls below, dehumidification will be carried out rapidly. As a result, the silica gel having a sharp pore size distribution exhibits an excellent humidity control action that allows the ambient humidity to be controlled quickly and accurately to the predetermined humidity.

本シリカゲルでは、直径がDmax±20%の範囲内にある細孔の総容積が、全細孔の総容積の50%以上であり、従来シリカゲルと比較して細孔分布がシャープであることから、その細孔径を従来よりも精密に制御することが可能である。そして、本シリカゲルでは、細孔径を2〜20nmの範囲の任意の径に制御可能なので、このような細孔径制御に対応して、周囲の相対湿度を、35〜90%の幅広い範囲で任意に精度良く調湿できるという利点がある。 In this silica gel, the total volume of pores whose diameter is within the range of D max ± 20% is 50% or more of the total volume of all pores, and the pore distribution is sharper than that of conventional silica gel. Therefore, it is possible to control the pore diameter more precisely than before. And in this silica gel, since the pore diameter can be controlled to an arbitrary diameter in the range of 2 to 20 nm, the relative humidity of the surroundings can be arbitrarily set in a wide range of 35 to 90% corresponding to such a pore diameter control. There is an advantage that humidity can be adjusted with high accuracy.

また、住環境において快適な湿度とされる相対湿度40%〜60%に調湿しうる3〜5nmの細孔径を有し且つシャープな細孔径分布を有するシリカゲルを再現性良く製造することは、従来法のシリカゲルにおいては困難であったが、本シリカゲルでは、上記の細孔径領域においても精度良く細孔制御を行なえる。
さて、一般にシリカゲルは水分の存在下で加熱すると劣化しやすいのに対し、本調湿剤用シリカゲルは、不純物の含有率が非常に低く、さらに、上式(I)を満たしてシロキサン結合角の歪みの少ない均質で安定な構造であることから、たとえ過酷な環境化(例えば高温・高湿化)においても細孔特性などの物性変化が少ないといった特性を有する。したがって、長時間にわたって使用したり、加熱による再生工程を伴う繰り返し行なったりしても、細孔特性ひいては調湿特性の劣化が少ないという利点がある。
In addition, producing silica gel having a pore size of 3 to 5 nm and a sharp pore size distribution that can be adjusted to a relative humidity of 40% to 60%, which is a comfortable humidity in a living environment, with high reproducibility, Although it was difficult for the conventional silica gel, the present silica gel can precisely control the pores even in the pore diameter region.
In general, silica gel tends to deteriorate when heated in the presence of moisture, whereas the silica gel for a humidity control agent has a very low impurity content, and further satisfies the above formula (I) and has a siloxane bond angle. Since it is a homogeneous and stable structure with little distortion, it has characteristics such that there is little change in physical properties such as pore characteristics even in harsh environments (for example, high temperature and high humidity). Therefore, even if it is used for a long time or repeatedly accompanied by a regeneration process by heating, there is an advantage that the pore characteristics and thus the humidity control characteristics are hardly deteriorated.

そして、本調湿剤用シリカゲルにおいては、有機テンプレートを使用することなく製造され、高精度な細孔制御により上記の利点を有するシリカゲルを安価に製造できる利点がある。
さらに、本発明のシリカゲルは、同程度の細孔径を有する従来シリカゲルと比較して、比較的高細孔容積且つ高比表面積という特徴を有しており、このため、同程度の細孔径を有する従来シリカゲルよりも、水蒸気の吸着能力に優れ、且つ、吸着容量が大きい。したがって、高湿度下のためシリカゲルの吸湿能力が飽和すると、シリカゲルが結露してしまい、シリカゲルによる調湿が不可能になるが、本シリカゲルではこのようなことが抑制され少ない量で効率的に調湿を行なえるという利点がある。
And this silica gel for moisture conditioners is manufactured without using an organic template, and there is an advantage that silica gel having the above-mentioned advantages can be manufactured at low cost by highly accurate pore control.
Furthermore, the silica gel of the present invention is characterized by a relatively high pore volume and a high specific surface area as compared with conventional silica gel having the same pore diameter, and therefore has the same pore diameter. Compared to conventional silica gel, it has better water vapor adsorption capacity and larger adsorption capacity. Therefore, if the moisture absorption capacity of the silica gel is saturated due to high humidity, the silica gel will condense, making it impossible to adjust the humidity with the silica gel. There is an advantage that it can do moisture.

さらに、本調湿剤用シリカゲルは非結晶質であることから極めて生産性に優れているという利点がある。
次に、本発明の第2実施形態としての調湿剤用シリカゲル(以下、単にシリカゲルともいう)を詳細に説明する。本実施形態のシリカゲルは、上述した第1実施形態の調湿剤用シリカゲルに対し、水分に対する親和性の高い調湿補助剤を含有させたものであり、シリカゲル自身の細孔による水分吸着効果に加え、調湿補助剤による水分吸着効果を有するものである。
Furthermore, since the silica gel for a humidity control agent is amorphous, it has an advantage of extremely excellent productivity.
Next, a silica gel for a humidity control agent (hereinafter also simply referred to as silica gel) as a second embodiment of the present invention will be described in detail. The silica gel of the present embodiment contains a humidity conditioning aid having a high affinity for moisture with respect to the silica gel for the humidity conditioning agent of the first embodiment described above. In addition, it has a moisture adsorption effect by the humidity control aid.

以下、本実施形態のシリカゲルについて具体的に説明すると、本発明の調湿剤用シリカゲルは、細孔容積及び比表面積が通常のものより大きい範囲にあることを特徴とし、具体的には、細孔容積の値は、通常0.3〜1.6ml/gの範囲、好ましくは0.4〜1.5ml/gの範囲、さらに好ましくは0.5〜1.3ml/gの範囲にあることが好ましい。また、比表面積の値は、通常200〜900m2/gの範囲、好ましくは200〜800m2/gの範囲、更に好ましくは200〜700m2/gの範囲に存在する。これらの細孔容積及び比表面積の値は、第1実施形態と同様、窒素ガス吸脱着によるBET法で測定される。 Hereinafter, the silica gel of the present embodiment will be described in detail. The silica gel for a humidity control agent of the present invention is characterized in that the pore volume and the specific surface area are in a range larger than a normal one. The value of the pore volume is usually in the range of 0.3 to 1.6 ml / g, preferably in the range of 0.4 to 1.5 ml / g, more preferably in the range of 0.5 to 1.3 ml / g. Is preferred. The value of specific surface area in the range of usually 200~900m 2 / g, preferably in the range of 200~800m 2 / g, further preferably in the range of 200-700 2 / g. These pore volume and specific surface area values are measured by the BET method by nitrogen gas adsorption / desorption, as in the first embodiment.

第1実施形態に対し細孔容積及び比表面積の各設定が若干異なるが、これは以下の理由による。
つまり、細孔内に調湿補助剤が含有されているために第1実施形態のシリカゲルと比較して細孔容積,比表面積等の下限値が低目に設定されることとなるのである。
Each setting of the pore volume and the specific surface area is slightly different from the first embodiment because of the following reasons.
That is, since the humidity conditioning aid is contained in the pores, the lower limit values such as the pore volume and the specific surface area are set to a lower value as compared with the silica gel of the first embodiment.

更に、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、上記の最頻直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある細孔の総容積が、全細孔の総容積の通常30%以上であることを特徴とし、このことは、本実施形態の調湿剤用シリカゲルが有する細孔の直径が、第1実施形態のシリカゲルと同様に、最頻直径(Dmax)付近の細孔で揃っていることを意味する。なお、上記の最頻直径(Dmax)の値の±20%の範囲にある細孔の総容積について、特に上限は無いが、通常は全細孔の総容積の90%以下である。 Further, in the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment, the total volume of pores in the range of ± 20% centering on the value of the mode diameter (D max ) is usually 30% of the total volume of all pores. characterized in that at least% is, this is, the diameter of the pores having the humidity agent for silica gel of the present embodiment, similarly to the silica gel first embodiment, information on nearby modal diameter (D max) It means that the holes are aligned. The total volume of the pores in the range of ± 20% of the mode diameter (D max ) is not particularly limited, but is usually 90% or less of the total volume of all the pores.

第1実施形態に対し、最頻直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある細孔の総容積の設定が若干異なるが、これは以下の理由による。
つまり、細孔内に含有された調湿補助剤の内、一部の調湿補助剤が細孔内において二次的な細孔構造を形成することがあり、この結果、最頻直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある細孔の総容積が、第1実施形態のシリカゲルよりも僅かに低目になるのことがあるためである
また、第1実施形態のシリカゲルと同様なので、詳細な説明を省略するが、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、BJH法により算出された最頻直径(Dmax)、最頻直径(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)、三次元構造、金属元素(金属不純物)の合計の含有率、Q4ピークのケミカルシフトδ(ppm)、固体Si−NMR測定によるQ4/Q3の値にそれぞれ以下のような特徴を有する。
The setting of the total volume of the pores in the range of ± 20% centering on the value of the mode diameter (D max ) is slightly different from the first embodiment because of the following reason.
That is, some of the humidity control aids contained in the pores may form a secondary pore structure in the pores. As a result, the mode diameter (D This is because the total volume of pores in the range of ± 20% around the value of max ) may be slightly lower than that of the silica gel of the first embodiment. Also, the silica gel of the first embodiment since similar to, the detailed description thereof is omitted, humidity agent for silica gel in the present embodiment, the modal diameter (D max) calculated by the BJH method, differential pore volume in the modal diameter (D max) ΔV / Δ (logd), three-dimensional structure, total content of metal elements (metal impurities), chemical shift δ (ppm) of Q 4 peak, and Q 4 / Q 3 values measured by solid-state Si-NMR It has the following features.

つまり、細孔の最頻直径(Dmax)が20nm未満であることを特徴とする。本シリカゲルの好ましい最頻直径(Dmax)は、中でも17nm以下、更には15nm以下である。また、下限は特に制限されないが、好ましくは2nm以上である。
また、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、BJH法により算出された最頻直径(Dmax)における微分細孔容積ΔV/Δ(logd)が、通常2〜20ml/g、特に3〜12ml/gであることが好ましい。また、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、その三次元構造を見るに、非晶質であること、即ち、結晶性構造が認められないことを特徴とする。
In other words, the mode diameter (D max ) of the pores is less than 20 nm. The preferred mode diameter ( Dmax ) of the present silica gel is 17 nm or less, more preferably 15 nm or less. The lower limit is not particularly limited, but is preferably 2 nm or more.
Further, the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment has a differential pore volume ΔV / Δ (logd) at the mode diameter (D max ) calculated by the BJH method, usually 2 to 20 ml / g, particularly 3 to 12 ml. / G is preferable. Further, the silica gel for the humidity control agent of the present embodiment is characterized in that it is amorphous, that is, no crystalline structure is observed in view of its three-dimensional structure.

さらに、金属元素(金属不純物)の合計の含有率が、通常500ppm以下、好ましくは100ppm以下、更に好ましくは50ppm以下、最も好ましくは30ppm以下であることを特徴とする。なお、第1実施形態と同様に、上記の金属不純物には、後述するようにアルカリ金属,アルカリ土類金属のような調湿補助剤として機能しうる金属は含めない。   Further, the total content of metal elements (metal impurities) is usually 500 ppm or less, preferably 100 ppm or less, more preferably 50 ppm or less, and most preferably 30 ppm or less. Note that, as in the first embodiment, the metal impurities do not include metals that can function as humidity control aids, such as alkali metals and alkaline earth metals, as will be described later.

更に、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、Q4ピークのケミカルシフトをδ(ppm)とした場合に、δが、〔−0.0705×(Dmax)−110.36>δ〕を満足することを特徴とし、δは、この式に基づき算出される値よりも、好ましくは0.05%以上小さい値であり、更に好ましくは0.1%、特に好ましくは0.15%以上小さい値である。 Furthermore, in the silica gel for a humidity control agent of the present embodiment, when the chemical shift of the Q 4 peak is δ (ppm), δ is [−0.0705 × (D max ) −11.36> δ]. Δ is preferably 0.05% or more smaller than the value calculated based on this formula, more preferably 0.1%, particularly preferably 0.15% or less. Value.

さらに、本実施形態の調湿剤用シリカゲルでは、固体Si−NMR測定によるQ4/Q3の値が、通常1.3以上、中でも1.5以上であることが好ましい。
ここで、本実施形態のシリカゲルの大きな特徴である調湿補助剤について説明する。調湿補助剤は、上述したように高機能な調湿効果を付与すべくシリカゲルに含有させるためのもので、水分に対する親和性の高いものであれば良く、有機化合物,無機化合物,金属塩類などの群に属する様々な物質を選択することができ、このような群に属する物質の内、少なくとも1種類の含有率が、1〜80重量%の範囲、好ましくは3〜60重量%の範囲、さらに好ましくは5〜50重量%の範囲であることを特徴としている。また、これらの物質は、単独で用いても良く、2種類以上を組み合わせて用いても良い。
Further, in the humidity control agent for silica gel of the present embodiment, the value of Q 4 / Q 3 by the solid Si-NMR measurement is usually 1.3 or more, preferably among them 1.5 or more.
Here, the humidity control aid, which is a major feature of the silica gel of the present embodiment, will be described. As described above, the humidity control auxiliary agent is for inclusion in silica gel in order to give a highly functional humidity control effect, as long as it has a high affinity for moisture, such as organic compounds, inorganic compounds, metal salts, etc. Various substances belonging to the group can be selected, and among the substances belonging to such a group, the content of at least one kind is in the range of 1 to 80% by weight, preferably in the range of 3 to 60% by weight, More preferably, it is in the range of 5 to 50% by weight. Moreover, these substances may be used independently and may be used in combination of 2 or more types.

特に、調湿補助剤が金属塩類であり且つ金属塩類を細孔内に含有させる場合には、金属塩類は高湿度条件下で水溶液として細孔内に存在するため、最も好ましい調湿補助剤の含有量は、使用条件における最高湿度において、吸湿により細孔内に貯留された調湿補助剤の水溶液の体積がシリカゲルの総細孔容積以下の量となるような量である。   In particular, when the humidity conditioning aid is a metal salt and the metal salt is contained in the pores, the metal salt is present in the pores as an aqueous solution under high humidity conditions. The content is such an amount that the volume of the aqueous solution of the humidity control agent stored in the pores due to moisture absorption is equal to or less than the total pore volume of the silica gel at the maximum humidity under the use conditions.

つまり、金属塩と金属塩に吸着された湿分とからなる水溶液の量が、細孔容積を越えてしまうと、細孔内からこの水溶液が溢れてしまい、このため、脱湿により再びシリカゲルを乾燥した際に、水溶液に含有されて細孔内から排出された金属塩が細孔外部に不要に付着してしまう。この結果、シリカゲルの吸湿特性を悪化させてしまうことがある。このため、金属塩の含有量が多くなると吸湿能力は増加するが、上記の理由により高湿度域で便用できない恐れがあり、使用しうる湿度範囲を制限しなければならなくなってしまう。   In other words, if the amount of the aqueous solution consisting of the metal salt and moisture adsorbed on the metal salt exceeds the pore volume, the aqueous solution overflows from the pores. When dried, the metal salt contained in the aqueous solution and discharged from the pores will unnecessarily adhere to the outside of the pores. As a result, the moisture absorption characteristics of the silica gel may be deteriorated. For this reason, when the content of the metal salt increases, the moisture absorption capacity increases, but for the above reasons, there is a possibility that it cannot be used in a high humidity region, and the usable humidity range must be limited.

但し、付帯設備を設けるなど装置的な工夫が許容されるならば、細孔内の水溶液の量が細孔容積以上となる前にシリカゲルを再生させるような運転サイクルを組むことにより、静的な吸着データ上では使用できない高湿度領域においても使用可能とすることができる。
上記の調湿補助剤としては、中でもアルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩をシリカゲルに含有させると、シリカゲルによる水蒸気吸着量が非常に高くなる。このため、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群に属する金属塩の内、少なくとも1種類の金属塩をシリカゲルに調湿剤として含有させることが好ましい。
However, if device-like devices such as providing ancillary equipment are allowed, a static cycle can be established by regenerating silica gel before the amount of aqueous solution in the pores exceeds the pore volume. It can be used even in a high humidity region that cannot be used on the adsorption data.
As the above-mentioned humidity control aid, when an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt are contained in silica gel, the water vapor adsorption amount by silica gel becomes very high. For this reason, it is preferable to contain at least one metal salt as a humidity control agent in silica gel among metal salts belonging to the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts.

ここで、含有させるアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩は何れでも良いが、水蒸気との親和性が特に強いことから、例えば、LiF,NaF,KF,CaF2,MgF2,Li2S04,Na2S04,K2SO4,CaSO4,MgSO4,LiNO3,NaNO3,KNO3,Ca(NO32,Mg(NO32,NaCl,LiCl,CaCl2,MgCl2,LiBr,LiI,KBrの中から選択される少なくとも1種、或いは2種以上であることが好ましい。これらの中でも特にリチウム塩が最も吸湿性に優れ好ましく、中でも塩化リチウムが単位重量あたりの吸湿量が大きく好ましい。 Here, the alkali metal salt and alkaline earth metal salt to be contained may be any, but since the affinity with water vapor is particularly strong, for example, LiF, NaF, KF, CaF 2 , MgF 2 , Li 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , K 2 SO 4 , CaSO 4 , MgSO 4 , LiNO 3 , NaNO 3 , KNO 3 , Ca (NO 3 ) 2 , Mg (NO 3 ) 2 , NaCl, LiCl, CaCl 2 , MgCl 2 , LiBr , LiI, KBr, and preferably at least one selected from two or more. Of these, lithium salts are particularly preferable because of their most excellent hygroscopicity, and lithium chloride is particularly preferable because of its high moisture absorption per unit weight.

上記の調湿補助剤の存在状態は任意であり、例えばシリカゲル中に分子状、クラスター状、粒子状、その他何れかの状態で均一に分散していても、若しくはそれらがシリカゲル表面に添着、付着していてもよい。また、上記調湿補助剤の少なくとも一部が、直接又は酸素を介して珪素原子と結合していてもよい。さらに、これらの調湿補助剤は固体状であっても液体状であっても良い。また、これらの調湿補助剤は水和物の状態であっても良く、細孔内で一部が水溶液となっていても良い。   The presence condition of the above-mentioned humidity control auxiliary agent is arbitrary, for example, even if it is uniformly dispersed in the form of molecules, clusters, particles, or any other state in silica gel, or they are attached and adhered to the silica gel surface. You may do it. Further, at least a part of the humidity conditioning aid may be bonded to a silicon atom directly or via oxygen. Further, these humidity conditioning aids may be solid or liquid. Further, these humidity conditioning aids may be in the form of hydrates, and some of them may be aqueous solutions in the pores.

具体的に、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群に属する金属塩とは、本実施形態のシリカゲルに含有される、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群に属する金属塩のうち、含有率の多いものから順に、通常4種、好ましくは3種、更に好ましくは2種、特に好ましくは1種を指すこととする。ここで、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群に属する金属塩が2種以上の場合には、その合計の金属塩の含有率が、通常1〜80%以上、好ましくは3〜60%以上、特に好ましくは5〜50%以上であることが好ましい。   Specifically, the metal salt belonging to the group consisting of alkali metal salt and alkaline earth metal salt is a metal salt belonging to the group consisting of alkali metal salt and alkaline earth metal salt contained in the silica gel of the present embodiment. Among them, in order from the one with the highest content, usually 4 types, preferably 3 types, more preferably 2 types, particularly preferably 1 type. Here, when there are two or more metal salts belonging to the group consisting of alkali metal salts and alkaline earth metal salts, the total metal salt content is usually 1 to 80% or more, preferably 3 to 60. % Or more, particularly preferably 5 to 50% or more.

さて、本実施形態の調湿剤用シリカゲルは、第1実施形態の調湿剤用シリカゲルと同様に、シリコンアルコキシドを加水分解する加水分解工程と共に得られたシリカヒドロゾルを縮合する縮合工程を経てシリカヒドロゲルを形成する加水分解・縮合工程と、当該加水分解・縮合工程に引き続き、シリカヒドロゲルを熟成することなく水熱処理することにより、所望の物性範囲のシリカゲルを得る物性調節工程とを、ともに包含する方法で製造することができる。   The humidity control silica gel of the present embodiment is subjected to a condensation step of condensing a silica hydrosol obtained together with a hydrolysis step of hydrolyzing silicon alkoxide, as in the case of the humidity control silica gel of the first embodiment. Includes both the hydrolysis / condensation step for forming the silica hydrogel and the physical property adjustment step for obtaining silica gel in the desired physical property range by hydrothermal treatment without aging the silica hydrogel following the hydrolysis / condensation step. It can be manufactured by the method.

以下、本実施形態のシリカゲルの製造法についてさらに説明するが、第1実施形態のシリカゲルの製造法とは異なる点、即ち、補助調湿剤をシリカゲルに含有させる方法について説明し、その他については、第1実施形態と略同様なので説明を省略する。なお、調湿補助剤として、アルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩のような金属塩を含有させる例を説明する。   Hereinafter, although the manufacturing method of the silica gel of the present embodiment will be further described, a point different from the manufacturing method of the silica gel of the first embodiment, that is, a method of adding an auxiliary humidity conditioner to the silica gel will be described. Since it is substantially the same as 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted. An example in which a metal salt such as an alkali metal salt or an alkaline earth metal salt is contained as a humidity conditioning aid will be described.

まず、調湿補助剤を水熱処理前にドープして本シリカゲルを製造する場合には、珪酸アルカリ塩又はシリコンアルコキシドを加水分解した後、これをゲル化する前に、調湿補助剤を添加し、得られたシリカヒドロゲルを用いて、水熱処理による方法を応用して製造することができる。水熱処理による方法の応用例として、好ましくは、シリコンアルコキシドと調湿補助剤とを加水分解する方法が挙げられる。   First, when the present silica gel is produced by doping the humidity conditioning aid before hydrothermal treatment, the moisture conditioning aid is added after the alkali silicate or silicon alkoxide is hydrolyzed and then gelled. The silica hydrogel obtained can be produced by applying a hydrothermal treatment method. As an application example of the method by hydrothermal treatment, preferably, a method of hydrolyzing silicon alkoxide and a humidity control auxiliary agent can be mentioned.

調湿補助剤は、シリコンアルコキシドを加水分解しシリカヒドロゲルを得る工程において、1種又は2種以上系内に添加される。その形態などについては、均質なシリカヒドロゲルの形成を妨げない範囲であれば特に限定されず、シリコンアルコキシドの加水分解に対して強い触媒活性を発現しないものが好ましい。また、高純度なシリカゲルを得る観点から、調湿補助剤も高純度なものを用いることが好ましい。   In the process of hydrolyzing silicon alkoxide to obtain silica hydrogel, one or more humidity conditioning aids are added to the system. About the form etc., if it is a range which does not prevent formation of a homogeneous silica hydrogel, it will not specifically limit, The thing which does not express strong catalytic activity with respect to a hydrolysis of a silicon alkoxide is preferable. Further, from the viewpoint of obtaining high-purity silica gel, it is preferable to use a high-purity humidity conditioning aid.

調湿補助剤の添加方法は、均質なシリカヒドロゲルの形成を妨げない方法であれば特に限定されず、調湿補助剤をシリコンアルコキシド加水分解のための水に添加しても、シリコンアルコキシドに添加しても、加水分解直後に均一溶液となったヒドロゾルに添加してもよく、操作性に応じ適宜選択される。また、必要であれば、調湿補助剤を前もって加水分解した後に上記の系に添加したり、逆に、シリコンアルコキシドの部分加水分解を行なった後に調湿補助剤を添加したりしてもよい。   The method of adding the humidity conditioning aid is not particularly limited as long as it does not prevent the formation of a homogeneous silica hydrogel. Even if the moisture conditioning aid is added to water for hydrolyzing the silicon alkoxide, it is added to the silicon alkoxide. Alternatively, it may be added to the hydrosol that has become a homogeneous solution immediately after hydrolysis, and is appropriately selected according to operability. Further, if necessary, the humidity conditioning aid may be added to the above-mentioned system after hydrolysis in advance, or conversely, the moisture conditioning aid may be added after partial hydrolysis of the silicon alkoxide. .

また、本実施形態のシリカゲルは、細孔制御後の高純度シリカゲルに調湿補助剤を後担持させる方法でも製造できる。この場合、まず、シリカゲル細孔中に調湿補助剤を導入する。その方法としては、公知のいかなる方法でも良いが、例えば、触媒調整法としてよく知られている含浸法<吸着(absorption)法,ポアフィリング(pore−filling)法,“incipient wetness”法,蒸発乾固(evaporation to dryness)法,スプレー(spray)法等>が挙げられる。調湿補助剤を担持させる場合、細孔外に調湿補助剤が付着するとこの調湿補助剤が大粒子となり、吸湿特性が低下するため、特にポアフィリング法のように調湿補助剤の水溶液が細孔外にあふれない方法が好ましい。   Moreover, the silica gel of this embodiment can be manufactured also by the method of carrying | supporting a humidity control adjuvant on the high purity silica gel after pore control. In this case, first, a humidity conditioning aid is introduced into the silica gel pores. As the method, any known method may be used. For example, an impregnation method well known as a catalyst preparation method <absorption method, pore-filling method, “incipient wetness” method, evaporation drying Examples thereof include an evaporation to dryness method and a spraying method. When a moisture conditioning aid is carried, if the moisture conditioning aid adheres outside the pores, the moisture conditioning aid becomes large particles and the moisture absorption properties deteriorate, so an aqueous solution of the humidity conditioning aid, particularly as in the pore filling method. A method in which does not overflow outside the pores is preferred.

調湿補助剤は、シリコンアルコキシドを加水分解し、熟成すること無しに水熱処理して得られたシリカゲルに、上記の方法で担持させることができるが、その形態などは、調湿補助剤が機能性を発現する範囲であれば特に限定されない。また、高純度なシリカゲルを得る観点から、調湿補助剤も高純度なものを用いることが好ましい。調湿補助剤を後担持させる場合には、担体となる高純度シリカゲルに対して前処理を行なってもよい。なお、担体となるシリカゲルの原料であるシリコンアルコキシド等に由来する炭素分が含まれている場合には、必要に応じて、通常400〜600℃で焼成除去してもよい。さらに、表面状態をコントロールするために、最高900℃の温度で焼成してもよい。   The humidity conditioning aid can be supported by the above method on silica gel obtained by hydrothermal treatment without hydrolyzing and aging the silicon alkoxide. If it is the range which expresses sex, it will not specifically limit. Further, from the viewpoint of obtaining high-purity silica gel, it is preferable to use a high-purity humidity conditioning aid. When the moisture conditioning aid is post-supported, pretreatment may be performed on the high-purity silica gel serving as a carrier. In addition, when the carbon content derived from the silicon alkoxide etc. which are the raw materials of the silica gel used as a support | carrier is contained, you may bake and remove normally at 400-600 degreeC as needed. Furthermore, in order to control a surface state, you may bake at the temperature of a maximum of 900 degreeC.

また、必要に応じて担体シリカゲル表面の親疎水性や表面活性や酸性度などの状態を変化させるための表面処理を施しても良い。
調湿補助剤を含有させる方法は前述のいかなる方法によっても良いが、細孔制御を確実に行なうことができ、含有する調湿補助剤を幅広く選択可能なことから、担持による方法がより好ましい。
Moreover, you may perform the surface treatment for changing states, such as hydrophilicity / hydrophobicity of the support silica gel surface, surface activity, and acidity, as needed.
Although any method described above may be used as a method of incorporating the humidity conditioning aid, the method by loading is more preferred because the pore control can be performed reliably and the moisture conditioning aid to be contained can be selected widely.

本発明の第2実施形態としての調湿剤用シリカゲルは上述したように水蒸気と親和性の高い調湿補助剤を含有しているので、第1実施形態の調湿剤用シリカゲルよりも調湿効果が高いという利点がある。
さらに、調湿補助剤が細孔内に担持され、且つ調湿補助剤が金属塩の場合には以下のような利点がある。
Since the silica gel for a humidity control agent as the second embodiment of the present invention contains a humidity control auxiliary agent having a high affinity for water vapor as described above, the humidity control silica gel for the humidity control agent of the first embodiment is higher. There is an advantage that the effect is high.
Further, when the humidity conditioning aid is supported in the pores and the humidity conditioning aid is a metal salt, there are the following advantages.

つまり、本シリカゲルは、従来シリカゲルと比較して金属塩を高分散に担持することができ、担持した後も優れた細孔特性を維持することが可能である。この結果、担持された金属塩はその理論吸湿量に近い高効率な吸湿性能を発揮することができる。その理由は、様々な複合的な要因によるものと思われ、詳細は不明であるが以下のように推定される。
(1)担体(シリカゲル)が非常に高純度であり、且つ、そのシロキサン結合の結合角の歪みが少なく均質な構造であるため、担体の表面状態が均質で金属塩が特異的に吸着する活性点が少ない。したがって、細孔内に担持される金属塩は、低湿度下では固体で存在するが、細孔内に高分散に(すなわち均一に)担持されて高い表面積を有することとなり、高い吸着能力を発揮することができる。一方、高湿度下では、金属塩は細孔内に水溶液として存在するが、低湿度下と同様に細孔内に高分散に(すなわち均一に)担持される。金属塩が例えばリチウム塩だと、上記水溶液は粘度が比較的高く、特に細孔内に不均一に担持されてしまうと粘度の高い個所や液膜の厚い個所が局所的に生じてしまう。このような粘度の高い個所や液膜の厚い個所では、細孔内に吸湿された水分の細孔内(つまり粘度の高いリチウム塩水溶液内)での拡散速度が不十分となり、細孔内の全てのリチウム塩が有効に吸湿に寄与しない(細孔内の一部のリチウム塩しか吸湿に寄与しない)状態になりがちであるが、本シリカゲルでは上記のように金属塩水溶液が細孔内に均一に担持されるようになるので、これが抑制される。
(2)細孔径分布が非常にシャープである(細孔径が揃っている)ため担持された塩が細孔分布に応じて異なる条件で細孔内に析出することが無く、均一な粒径で担持される。つまり、細孔径分布がブロードだと(細孔径が不揃いだと)、細孔内に担持される金属塩の量などが不揃いとなり、粗大な粒径の金属塩では、水蒸気との接触効率が低下するため、吸湿に寄与しにくくなったり、吸湿速度が低下したりして、十分な調湿機能を発現できなくなる。これに対し、細孔径が揃っていれば、細孔内の多くの金属塩を均一な細かい粒径で担持することができ、吸湿に寄与しにくい粗大な粒子が少なくなるので十分な調湿機能を発現できるようになる。
That is, this silica gel can carry a metal salt in a highly dispersed state compared with conventional silica gel, and can maintain excellent pore characteristics even after carrying. As a result, the supported metal salt can exhibit highly efficient moisture absorption performance close to the theoretical moisture absorption amount. The reason seems to be due to various complex factors, and details are unknown, but are estimated as follows.
(1) Since the support (silica gel) has a very high purity and a homogeneous structure with little distortion of the bond angle of the siloxane bond, the surface state of the support is homogeneous and the metal salt specifically adsorbs. There are few points. Therefore, although the metal salt supported in the pores exists in a solid state at low humidity, it is supported in a highly dispersed (that is, uniformly) in the pores and has a high surface area, thereby exhibiting a high adsorption ability. can do. On the other hand, the metal salt exists as an aqueous solution in the pores under high humidity, but is supported in the pores in a highly dispersed (ie, uniformly) manner as in the low humidity. When the metal salt is, for example, a lithium salt, the aqueous solution has a relatively high viscosity. In particular, when the aqueous solution is unevenly supported in the pores, a highly viscous part or a thick part of the liquid film is locally generated. In such high-viscosity areas or thick areas of the liquid film, the diffusion rate of moisture absorbed in the pores (ie, in the lithium salt aqueous solution with high viscosity) becomes insufficient, All lithium salts tend to be in a state where they do not contribute effectively to moisture absorption (only a part of the lithium salt in the pores contributes to moisture absorption). Since it comes to carry uniformly, this is suppressed.
(2) Since the pore size distribution is very sharp (the pore size is uniform), the supported salt does not precipitate in the pores under different conditions depending on the pore distribution, and the particle size is uniform. Supported. In other words, if the pore size distribution is broad (if the pore sizes are not uniform), the amount of metal salt carried in the pores will be uneven, and the contact efficiency with water vapor will be reduced with a coarse metal particle size. For this reason, it becomes difficult to contribute to moisture absorption, or the moisture absorption speed decreases, so that a sufficient humidity control function cannot be exhibited. On the other hand, if the pore diameters are uniform, many metal salts in the pores can be supported with a uniform fine particle size, and there are fewer coarse particles that do not contribute to moisture absorption. Can be expressed.

以下、本発明を実施例により、更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に制約されるものではない。なお、実施例としては、(A)調湿補助剤をシリカゲルに含有させない場合(上記第1実施形態に対応するもの)、(B)調湿補助剤をシリカゲルに含有させる場合(上記第2実施形態に対応するもの)について説明する。
(A)調湿補助剤を含有させない場合
(1)シリカゲルの分析方法
1−1)細孔容積、比表面積
カンタクローム社製AS−1にてBET窒素吸着等温線を測定し、細孔容積、比表面積を求めた。具体的には細孔容積は相対圧P/P0=0.98のときの値を採用し、比表面積はP/P0=0.1,0.2,0.3の3点の窒素吸着量よりBET多点法を用いて算出した。また、BJH法で細孔分布曲線及び最頻直径(Dmax)における微分細孔容積を求めた。測定する相対圧の各点の間隔は0.025とした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to a following example, unless the summary is exceeded. In addition, as an example, when (A) a humidity control aid is not contained in silica gel (corresponding to the first embodiment above), (B) a humidity control aid is contained in silica gel (second implementation above) (Corresponding to the form) will be described.
(A) In the case of not containing a humidity conditioning aid (1) Analysis method of silica gel 1-1) Pore volume, specific surface area BET nitrogen adsorption isotherm was measured with AS-1 manufactured by Cantachrome, The specific surface area was determined. Specifically, the pore volume adopts a value when the relative pressure P / P 0 = 0.98, and the specific surface area is nitrogen at three points of P / P 0 = 0.1, 0.2, 0.3. It calculated using the BET multipoint method from the adsorption amount. Further, the pore distribution curve and the differential pore volume at the mode diameter (D max ) were determined by the BJH method. The interval between each point of the relative pressure to be measured was 0.025.

1−2)粉末X線回折
理学電機社製RAD−RB装置を用い、CuKαを線源として測定を行った。発散スリット1/2deg、散乱スリット1/2deg、受光スリット0.15mmとした。
1−3)金属不純物の含有量
試料2.5gにフッ酸を加えて加熱し、乾涸させたのち、水を加えて50mlとした。この水溶液を用いてICP発光分析を行った。なお、ナトリウム及びカリウムはフレーム炎光法で分析した。
1-2) Powder X-ray diffraction Using a RAD-RB apparatus manufactured by Rigaku Corporation, measurement was performed using CuKα as a radiation source. The divergence slit was ½ deg, the scattering slit was ½ deg, and the light receiving slit was 0.15 mm.
1-3) Content of metal impurities Fluoric acid was added to 2.5 g of the sample and heated to dryness, and then water was added to 50 ml. ICP emission analysis was performed using this aqueous solution. Sodium and potassium were analyzed by flame flame light method.

1−4)固体Si−NMR測定
Bruker社製固体NMR装置(「MSL300」)を使用するとともに、共鳴周波数59.2MHz(7.05テスラ)、7mmのサンプルチューブを使用し、CP/MAS(Cross Polarization / Magic Angle Spinning)プローブの条件で測定した。具体的な測定条件を下の表1に示す。
1-4) Solid-state Si-NMR Measurement Using a Bruker solid-state NMR apparatus (“MSL300”), a resonance frequency of 59.2 MHz (7.05 Tesla), and a 7 mm sample tube, CP / MAS (Cross) The measurement was performed under the conditions of a Polarization / Magic Angle Spinning probe. Specific measurement conditions are shown in Table 1 below.

Figure 2007308372
Figure 2007308372

測定データの解析(Q4ピーク位置の決定)は、ピーク分割によって各ピークを抽出する方法で行なう。具体的には、ガウス関数を使用した波形分離解析を行なう。この解析には、サーモガラテック(Thermogalatic)社製の波形処理ソフト「GRAMS386」を使用することが出来る。
(2) シリカゲルの製造、評価
実施例1〜3
ガラス製で、上部に大気開放の水冷コンデンサが取り付けてある5Lセパラブルフラスコ(ジャケット付き)に、純水1000gを仕込んだ。100rpmで撹拌しながら、これにテトラメトキシシラン1400gを3分間かけて仕込んだ。水/テトラメトキシシランのモル比は約6である。セパラブルフラスコのジャケットには50℃の温水を通水した。引き続き撹拌を継続し、内容物が沸点に到達した時点で、撹拌を停止した。引き続き約0.5時間、ジャケットに50℃の温水を通水して生成したゾルをゲル化させた。その後、速やかにゲルを取り出し、目開き600ミクロンのナイロン製網を通してゲルを粉砕し、粉体状のウェットゲル(シリカヒドロゲル)を得た。
Analysis of measured data (Q 4 Determination of the peak position) is performed by a method of extracting each peak by the peak division. Specifically, waveform separation analysis using a Gaussian function is performed. For this analysis, waveform processing software “GRAMS386” manufactured by Thermogalatech can be used.
(2) Manufacture and evaluation of silica gel Examples 1-3
1000 g of pure water was charged into a 5 L separable flask (with a jacket) made of glass and fitted with a water-cooled condenser open to the atmosphere at the top. While stirring at 100 rpm, 1400 g of tetramethoxysilane was charged into this over 3 minutes. The water / tetramethoxysilane molar ratio is about 6. Warm water at 50 ° C. was passed through the jacket of the separable flask. Stirring was continued, and the stirring was stopped when the contents reached the boiling point. Subsequently, hot water of 50 ° C. was passed through the jacket for about 0.5 hour to gel the sol produced. Thereafter, the gel was quickly taken out and pulverized through a nylon net having an opening of 600 microns to obtain a powdery wet gel (silica hydrogel).

このヒドロゲル450gと純水450gを1Lのガラス製オートクレーブに仕込み、実施例1については130℃×3Hr、実施例2については150℃×3Hr、実施例3については200℃×3Hrの条件で、それぞれ水熱処理を実施した。所定時間水熱処理した後、No.5A濾紙で濾過し、得られたシリカゲルを水洗することなく100℃で恒量となるまで減圧乾燥して、それぞれ実施例1〜3の原料シリカゲルを得た。   450 g of this hydrogel and 450 g of pure water were charged into a 1 L glass autoclave. The conditions were 130 ° C. × 3 Hr for Example 1, 150 ° C. × 3 Hr for Example 2, and 200 ° C. × 3 Hr for Example 3. Hydrothermal treatment was performed. After hydrothermal treatment for a predetermined time, no. It filtered with 5A filter paper, and it dried under reduced pressure until it became constant weight at 100 degreeC, without washing with water, and obtained the raw material silica gel of Examples 1-3, respectively.

そして、各原料シリカゲルを、それぞれ乳鉢にて粉砕後、篩により分級し、平均粒径20μmの粉体(実施例1〜3のシリカゲル)を得た。これらの実施例1〜3のシリカゲルの諸物性を下記の表2及び表3に示す。   Then, each raw material silica gel was pulverized in a mortar and classified by a sieve to obtain a powder (silica gel of Examples 1 to 3) having an average particle diameter of 20 μm. The physical properties of the silica gels of Examples 1 to 3 are shown in Tables 2 and 3 below.

Figure 2007308372
Figure 2007308372

Figure 2007308372
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本調湿剤用シリカゲルの各実施例1〜3は、表2に示すように、最頻直径(Dmax)の値を中心として±20%の範囲にある細孔の総容積が、全細孔の総容積の60%以上と高く、シャープな細孔分布を有している。したがって、本発明の調湿剤用シリカゲルによれば、水熱処理温度を調整することによりその細孔径をきめ細かに制御できることがわかる。 As shown in Table 2, each of Examples 1 to 3 of the silica gel for a humidity control agent has a total volume of pores in the range of ± 20% centering on the value of the mode diameter (D max ). It is as high as 60% or more of the total pore volume and has a sharp pore distribution. Therefore, according to the silica gel for a humidity control agent of this invention, it turns out that the pore diameter can be finely controlled by adjusting the hydrothermal treatment temperature.

また、本調湿剤用シリカゲルの実施例1〜3は、図示しないが何れも粉末X線回折図には、周期的構造による低角度側(2θ≦5deg)のピークは認められなかった。
さらに、表3に示すように、本調湿剤用シリカゲルの各実施例1〜3では、固体Si−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値は上式(I)により計算される値よりも小さい(よりマイナス側にある)。これに対し、後述する比較例1のシリカゲルでは、固体Si−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値は上式(I)により計算される値よりも大きい(よりプラス側にある)。これは、本調湿剤用シリカゲルの各実施例1〜3は、比較例1のような従来のシリカゲルに較べて構造的なひずみが少ないことを意味し、過酷な使用条件においても物性が変化しにくい(即ち劣化しにくい)ことを示す。
Further, although Examples 1 to 3 of the present silica gel for a humectant were not shown, no peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure was observed in the powder X-ray diffraction diagram.
Furthermore, as shown in Table 3, in each of Examples 1 to 3 of the silica gel for a humidity control agent, the value of the chemical shift of the Q 4 peak of the solid Si-NMR is larger than the value calculated by the above formula (I). Smaller (more on the negative side). On the other hand, in the silica gel of Comparative Example 1 described later, the chemical shift value of the Q 4 peak of solid Si-NMR is larger than the value calculated by the above formula (I) (more on the positive side). This means that each of Examples 1 to 3 of the present silica gel for a humidity control agent has less structural distortion than the conventional silica gel as in Comparative Example 1, and the physical properties change even under severe use conditions. It is difficult to do (that is, it is difficult to deteriorate).

比較例として、以下を用意した。
比較例1
富士シリシア化学(株)製の触媒担体用シリカゲル CARIACT G−3 を用いた。
比較例2
富士シリシア化学(株)製の触媒担体用シリカゲル CARIACT G−6 を用いた。
これらの比較例1,2の諸物性を上記の表2及び表3に示す。なお、比較例1のシリカゲルでは、細孔分布曲線において明瞭なピークを発現しなかったので平均細孔径を最頻直径(Dmax)とした。
The following were prepared as comparative examples.
Comparative Example 1
Silica gel CARIACT G-3 for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. was used.
Comparative Example 2
Silica gel CARIACT G-6 for catalyst carrier manufactured by Fuji Silysia Chemical Ltd. was used.
The various physical properties of Comparative Examples 1 and 2 are shown in Tables 2 and 3 above. In addition, since the silica gel of Comparative Example 1 did not express a clear peak in the pore distribution curve, the average pore diameter was determined as the mode diameter (D max ).

比較例1,2のシリカゲルの何れについても、粉末X線回折図には周期的構造による低角度側のピークは認められない。さらに、不純物金属含有率を測定したところ、各々上記表に示す通りとなり、比較例1,2のシリカゲルは実施例1〜3のシリカゲルより不純物金属の含有量が多かった。また、表3からも明らかなように、比較例1,2のシリカゲルは、固体Si−NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値は、上記式(I)の左辺より計算される値と比べて、より大きな値(よりプラス側の値)であることから、その構造は実施例1〜3のシリカゲルと比べてひずみが多く、物性変化しやすいものと思われる。 In any of the silica gels of Comparative Examples 1 and 2, the low angle side peak due to the periodic structure is not observed in the powder X-ray diffraction diagram. Further, when the impurity metal content was measured, it was as shown in the above table, and the silica gels of Comparative Examples 1 and 2 had a higher impurity metal content than the silica gels of Examples 1 to 3. Further, as is apparent from Table 3, the silica gels of Comparative Examples 1 and 2 have a chemical shift value of the Q 4 peak of solid Si-NMR compared with the value calculated from the left side of the above formula (I). Since it is a larger value (a value on the positive side), the structure is more distorted than the silica gels of Examples 1 to 3, and the physical properties are likely to change.

シリカゲルの水中熱安定性試験
実施例1〜3、比較例1,2のシリカゲルに、各々純水を加えて40重量%のスラリーを調製した。容積60mlのステンレススチール製のミクロボンベに、上記で調製したスラリー約40mlを入れて密封し、280±1℃のオイルバス中に3日間浸漬した。ミクロボンベからスラリーの一部を抜出し、5A濾紙で濾過した。濾滓は100℃で5時間真空乾燥した。この試料について比表面積を測定した結果を表2及び表3に示す。実施例1〜3のシリカゲルは、比較例1,2のシリカゲルに比べて、比表面積の減少が少なく、水熱安定性に優れていた。
(3)調湿剤の性能評価
上記実施例及び比較例の調湿性能は、例えば、以下のような方法により評価することができる。
<静的吸湿性能評価>
乾燥処理を施したシリカゲルを一定湿度の環境下に置き吸湿させ、吸湿量が飽和に達した後、シリカゲルの重量増もしくは系内の圧力変化にてシリカゲルに吸着した水蒸気の量を知る方法である。
Silica gel thermal stability test in water Pure water was added to each of the silica gels of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 to prepare a 40 wt% slurry. About 40 ml of the slurry prepared above was sealed in a stainless steel microbomb having a volume of 60 ml, and immersed in an oil bath at 280 ± 1 ° C. for 3 days. A part of the slurry was extracted from the microbomb and filtered through 5A filter paper. The filter cake was vacuum-dried at 100 ° C. for 5 hours. The results of measuring the specific surface area of this sample are shown in Tables 2 and 3. The silica gels of Examples 1 to 3 were less reduced in specific surface area than the silica gels of Comparative Examples 1 and 2, and were excellent in hydrothermal stability.
(3) Performance Evaluation of Humidity Conditioning The humidity conditioning performance of the examples and comparative examples can be evaluated by the following method, for example.
<Static moisture absorption performance evaluation>
It is a method to know the amount of water vapor adsorbed on silica gel by increasing the weight of silica gel or changing the pressure in the system after the dried silica gel is placed in a constant humidity environment to absorb moisture and the moisture absorption reaches saturation. .

各相対圧(相対湿度)において水蒸気の吸着量を求め、横軸相対圧、縦軸シリカゲル1gあたりの吸着量としてプロットすることにより、水蒸気の吸着等温線を得ることが出来る。一定湿度において急激に吸着量が立ち上がり、かつその変化量の多いシリカゲルは、この湿度に対する調湿性能に優れていると言える。
なお、重量変化による測定方法を重量法といい、圧力変化による測定方法を容量法という。
The water vapor adsorption isotherm can be obtained by obtaining the water vapor adsorption amount at each relative pressure (relative humidity) and plotting it as the horizontal axis relative pressure and the adsorption amount per 1 g of the vertical silica gel. It can be said that silica gel whose adsorption amount suddenly rises at a constant humidity and has a large amount of change is excellent in humidity control performance for this humidity.
Note that the measurement method based on weight change is called a weight method, and the measurement method based on pressure change is called a volume method.

重量法の簡易な測定例としては、例えばJIS Z0701 包装用シリカゲル乾燥剤の試験方法に記載の吸湿性試験が挙げられる。上記吸湿性試験は、秤量瓶に乗せたシリカゲルを、硫酸水溶液が入れられたガラス密閉器内に所定温度下で一定時間おき、シリカゲルの重量変化によりシリカゲルの吸湿率を測定するものである。この試験方法では、硫酸水溶液を所定の濃度/比重にすることで、ガラス密閉器内を相対湿度に設定するようにしており、相対湿度を20%,50%,90%にするための硫酸水溶液の濃度/比重が具体的に明記されている。   As a simple measurement example of the gravimetric method, for example, a hygroscopic test described in JIS Z0701 Testing method for silica gel desiccant for packaging can be given. In the hygroscopicity test, the silica gel placed in a weighing bottle is placed in a glass sealed container containing a sulfuric acid aqueous solution for a predetermined time at a predetermined temperature, and the moisture absorption rate of the silica gel is measured by the change in weight of the silica gel. In this test method, by setting the sulfuric acid aqueous solution to a predetermined concentration / specific gravity, the inside of the glass sealer is set to the relative humidity, and the sulfuric acid aqueous solution for setting the relative humidity to 20%, 50%, and 90%. The concentration / specific gravity is specifically specified.

硫酸水溶液の濃度と相対湿度との関係は化学便覧基礎編II,8章の3,二成分系の気液平衡の項に硫酸水溶液の全圧として更に詳細に記載されているので、これを参考に任意の湿度に対応する硫酸水溶液を調液することにより、上記試験方法に準じて、任意の湿度条件下における吸湿率を求めることも可能である。
容量法の測定例としては、一般のガス吸脱着装置を用いる方法が挙げられる。例えば日本ベル製水蒸気吸着装置BELSORP18等の装置を用いることにより、容易に水蒸気の吸・脱着等温線を測定することが出来る。
<動的調湿性能評価>
シリカゲルを調湿剤として使用する場合、水蒸気の吸放出速度及び調湿応答速度が十分に速いことも重要である。このような性能を評価するためには、一定量の調湿剤を湿度センサー付きの湿度可変容器の中に入れ、一定時間毎に高湿度・低湿度の2条件間で環境湿度をスイングさせ、その都度容器を密閉し、調湿剤の吸放湿作用により環境湿度が変化していく応答速度及び変化値一定となった際の湿度を調べる。環境湿度の変化に対する調湿応答速度が速く、繰り返しサイクルにおいても一定湿度に調湿し得るシリカゲルは優れた調湿剤と言える。動的性能はシリカゲル自体の性能の他、シリカゲル充填状態や成形法によっても大きく変化する。
<耐久性評価>
繰り返し使用した調湿剤の細孔特性や吸湿特性を経時的に分析し、劣化の有無を調べる。必要に応じて劣化促進試験を行ない同様に劣化の有無を調べる。
The relationship between the concentration of sulfuric acid aqueous solution and relative humidity is described in more detail as the total pressure of sulfuric acid aqueous solution in the section of the three-component system vapor-liquid equilibrium in Chapter II, Chapter 8 of Chemical Handbook. In addition, by preparing a sulfuric acid aqueous solution corresponding to an arbitrary humidity, the moisture absorption rate under an arbitrary humidity condition can be obtained in accordance with the above test method.
As a measurement example of the capacity method, a method using a general gas adsorption / desorption device can be mentioned. For example, by using a device such as a water vapor adsorption device BELSORP18 manufactured by Nippon Bell, water vapor absorption / desorption isotherms can be easily measured.
<Dynamic humidity control performance evaluation>
When silica gel is used as a humidity control agent, it is also important that the water vapor absorption and release rate and the humidity control response rate are sufficiently fast. In order to evaluate such performance, a certain amount of humidity control agent is placed in a humidity variable container with a humidity sensor, and the ambient humidity is swung between two conditions of high humidity and low humidity at regular intervals. The container is sealed each time, and the response speed at which the environmental humidity changes due to the moisture absorption and release action of the humidity control agent and the humidity when the change value becomes constant are examined. Silica gel, which has a fast humidity control response to changes in environmental humidity and can be adjusted to a constant humidity even during repeated cycles, is an excellent humidity control agent. In addition to the performance of silica gel itself, the dynamic performance varies greatly depending on the silica gel filling state and molding method.
<Durability evaluation>
Analyze the pore characteristics and moisture absorption characteristics of the repetitively used humectant over time and check for deterioration. If necessary, conduct a deterioration acceleration test and check for deterioration.

先述した本シリカゲルの実施例の物性評価を考慮すれば、このような評価方法を行なうことにより本シリカゲルの調湿剤としての高い性能を確認できることが予想される。
(B)調湿補助剤をシリカゲルに含有させる場合
(1)実施例4
上記の実施例1と略同様の方法により製造されたシリカゲル(原料シリカゲル)に調湿補助剤として塩化リチウムをポアフィリング法により担持させて実施例4のシリカゲルを製造した。
Considering the physical property evaluation of the examples of the present silica gel described above, it is expected that the high performance of the present silica gel as a humidity control agent can be confirmed by performing such an evaluation method.
(B) When containing a humidity conditioning aid in silica gel (1) Example 4
The silica gel of Example 4 was produced by supporting lithium chloride as a humidity conditioning aid on the silica gel (raw material silica gel) produced by the same method as in Example 1 above by the pore filling method.

具体的には、上部が開放され斜めに固定されたポリエチレン製の容器に上記原料シリカゲルを仕込んだ。この容器の底部には低速回転モータが取り付けられており、このモータを作動させて上記容器を50rpmで回転させ内部のシリカゲルを流動させながら、この粉体(シリカゲル)上に30wt%の塩化リチウム水溶液13.3gをスプレーし、上記容器を3分間回転させた後、この容器から粉体を取り出した。   Specifically, the raw material silica gel was charged into a polyethylene container having an open top and fixed obliquely. A low-speed rotation motor is attached to the bottom of the container, and the motor is operated to rotate the container at 50 rpm to cause the silica gel inside to flow, and a 30 wt% lithium chloride aqueous solution on the powder (silica gel). After spraying 13.3 g and rotating the container for 3 minutes, the powder was taken out from the container.

使用した塩化リチウム水溶液の体積は担体(シリカゲル)の細孔容積の総和を越えない範囲として、添加した水溶液の全量が細孔内に吸収されるようにした。この粉体を真空乾燥機にて100℃で5時間乾燥し、塩化リチウムを20.0重量%担持した調湿剤シリカゲルを実施例4として得た。
この実施例4の諸物性を表4に示す。また、上述したJISZ0701に準じた方法により測定した吸湿率の結果を表5に示す。実施例4のシリカゲルは塩化リチウムを担持した後にもシャープな細孔分布及び高い細孔容積、比表面積を維持している。また、粉末X練回折図において周期的構造による低角度側(2θ≦5deg)のピークは認められなかった。さらに、アルカリ金属及びアルカリ土類金属を除く金属含有率(つまり不純物金属含有率)は0.1ppmであり非常に高純度であった。
The volume of the lithium chloride aqueous solution used was set so as not to exceed the total pore volume of the support (silica gel) so that the total amount of the added aqueous solution was absorbed into the pores. This powder was dried in a vacuum dryer at 100 ° C. for 5 hours to obtain a humidity-conditioning silica gel carrying 20.0% by weight of lithium chloride as Example 4.
Various physical properties of Example 4 are shown in Table 4. Further, Table 5 shows the results of moisture absorption measured by the method according to JISZ0701 described above. The silica gel of Example 4 maintains a sharp pore distribution, a high pore volume, and a specific surface area even after supporting lithium chloride. Moreover, in the powder X kneading diffraction diagram, a peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure was not recognized. Furthermore, the metal content excluding alkali metal and alkaline earth metal (that is, impurity metal content) was 0.1 ppm, which was very high purity.

また、固体Si・NMRのQ4ピークのケミカルシフトの値は、〔−0.0705×(Dmax)−110.36〕よりも小さかった(よりマイナス側に存在した)。つまり、塩化リチウム担持後もシリカゲル担体自体は、ひずみの少ない構造が維持され、均質で安定性が高く物性変化しにくい性質が保持されたと考えられる。 Moreover, the value of the chemical shift of the Q 4 peak of solid Si · NMR was smaller than [−0.0705 × (D max ) −11.36] (existed more on the minus side). That is, it is considered that the silica gel carrier itself maintained a structure with little distortion even after lithium chloride was supported, and maintained a property that was homogeneous, highly stable, and hardly changed in physical properties.

(2)比較例3
比較例3として、実施例4と同程度の最頻細孔径を有する日本シリカエ業(株)製NIPGELCX−200の諸物性を表4に、実施例4と同様に測定した吸湿率を表5に示した(但し、比較例3は塩化リチウムを担持していない)。比較例3のシリカゲルの粉末X練回折図には周期的構造による低角度側(2θ≦5deg)のピークは認められなかった。また、アルカリ金属、アルカリ土類金属を除く金属含有率(つまり不純物金属含有率)は732ppmであり、実施例4のシリカゲルよりも非常に多かった。
(2) Comparative Example 3
As Comparative Example 3, various physical properties of NIPGELCX-200 manufactured by Nippon Silica Industrial Co., Ltd. having the most frequent pore size similar to Example 4 are shown in Table 4, and the moisture absorption measured in the same manner as Example 4 is shown in Table 5. (However, Comparative Example 3 does not carry lithium chloride). In the powder X kneading diffraction diagram of the silica gel of Comparative Example 3, no peak on the low angle side (2θ ≦ 5 deg) due to the periodic structure was observed. Further, the metal content excluding alkali metal and alkaline earth metal (that is, impurity metal content) was 732 ppm, which was much higher than that of the silica gel of Example 4.

また、固体Si・NMlRのQ4ピークのケミカルシフトの値は〔−0.0705×(Dmax)−110.36〕よりも大きかった(よりプラス側に存在した)。つまり、比較例3のシリカゲルは、実施例4のシリカゲルと比較してひずみが多く、繰り返しの使用などにおいて物性変化しやすいものと考えられる。この比較例3のシリカゲルは上述したように塩化リチウム(調湿補助剤)は担持させていないが、この比較例3のシリカゲルに塩化リチウムを担持させたものは、実施例4と比較すると細孔分布特性がブロードであり上述したように構造的なひずみが多いことから細孔特性に劣ることは明白であり、担持した塩化リチウムの吸湿特性を十分に発揮することは出来ないものと考えられる。 Further, the value of the chemical shift of the Q 4 peak of the solid Si · NMlR was larger than [−0.0705 × (D max ) −11.36] (existed on the plus side). That is, it is considered that the silica gel of Comparative Example 3 is more distorted than the silica gel of Example 4 and the physical properties are likely to change during repeated use. As described above, the silica gel of Comparative Example 3 does not support lithium chloride (humidity control aid), but the silica gel of Comparative Example 3 supported by lithium chloride has pores as compared with Example 4. Since the distribution characteristics are broad and there are many structural strains as described above, it is clear that the pore characteristics are inferior, and it is considered that the moisture absorption characteristics of the supported lithium chloride cannot be fully exhibited.

(3)吸湿率の比較
実施例4の塩化リチウムを担持したシリカゲルは、比較例3のシリカゲルと比較して全湿度域にわたり吸湿率が大幅に高く、従来の固体吸湿剤に無い高い吸湿性能を示した。実施例4のシリカゲルの吸湿率は塩化リチウムの理論吸湿曲線と近い値となり、塩化リチウムは本シリカゲルに担持されることにより非常に高効率に水蒸気を吸湿出来るようになったと考えられる。
(3) Comparison of moisture absorption rate The silica gel carrying lithium chloride of Example 4 has a significantly higher moisture absorption rate over the entire humidity range than the silica gel of Comparative Example 3, and has high moisture absorption performance not found in conventional solid moisture absorbents. Indicated. The moisture absorption rate of the silica gel of Example 4 is close to the theoretical moisture absorption curve of lithium chloride, and it is considered that lithium chloride can absorb water vapor very efficiently by being supported on this silica gel.

また、実施例4のシリカゲルは相対湿度8%と相対湿度20%の間の吸湿率の変化量(吸収率差)が比較例3と比較して非常に大きかった。このことは低湿度域において僅かの湿度差で大量の水分を吸放出できることを示しており、これは、実施例4のシリカゲルが、吸湿剤の吸放湿を利用したヒートポンプの上記吸湿剤として非常に有効であることを示している。   Further, the amount of change in moisture absorption (absorption rate difference) between the relative humidity of 8% and the relative humidity of 20% of the silica gel of Example 4 was much larger than that of Comparative Example 3. This indicates that a large amount of moisture can be absorbed and released in a low humidity range with a slight humidity difference. This indicates that the silica gel of Example 4 is very useful as the above-mentioned hygroscopic agent of the heat pump using the moisture absorption and desorption of the hygroscopic agent. Is effective.

Figure 2007308372
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Figure 2007308372
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Claims (5)

シリコンアルコキシドを加水分解してシリカヒドロゾルを得る加水分解工程と、
該シリカヒドロゾルを縮合してシリカヒドロゲルを得る縮合工程と、
該シリカヒドロゲルを実質的に熟成することなく水熱処理を行なう物性調節工程とを有する
ことを特徴とする、シリカゲルの製造方法。
Hydrolysis step of hydrolyzing silicon alkoxide to obtain silica hydrosol;
A condensation step of condensing the silica hydrosol to obtain a silica hydrogel;
And a physical property adjusting step of performing hydrothermal treatment without substantially aging the silica hydrogel.
前記加水分解工程が、シリコンアルコキシド1モルに対して、2モル以上20モル以下の水を用いて加水分解する
ことを特徴とする、請求項1記載のシリカゲルの製造方法。
2. The method for producing silica gel according to claim 1, wherein the hydrolysis step hydrolyzes using 2 mol or more and 20 mol or less of water with respect to 1 mol of silicon alkoxide.
前記加水分解工程において、30rpm以上の撹拌速度で撹拌する
ことを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載のシリカゲルの製造方法。
The method for producing silica gel according to claim 1 or 2, wherein in the hydrolysis step, stirring is performed at a stirring speed of 30 rpm or more.
前記加水分解工程において、シリコンアルコキシドと水とが均一液となるときに撹拌を停止する
ことを特徴とする、請求項3に記載のシリカゲルの製造方法。
The method for producing silica gel according to claim 3, wherein in the hydrolysis step, stirring is stopped when the silicon alkoxide and water become a uniform liquid.
前記物性調節工程において、破壊応力が6Mpa以下の前記シリカヒドロゲルの水熱処理を行なう
ことを特徴とする、請求項1〜4の何れか一項に記載のシリカゲルの製造方法。
The method for producing silica gel according to any one of claims 1 to 4, wherein in the physical property adjustment step, hydrothermal treatment of the silica hydrogel having a fracture stress of 6 Mpa or less is performed.
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