JP2814216B2 - アルミノケイ酸塩の製造方法 - Google Patents
アルミノケイ酸塩の製造方法Info
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の製造方法に関するもので、より詳しく言えば、高い陽
イオン交換能、フィルム形成能、水中での卓越した膨潤
能あるいはゲル形成能を有するアルミノケイ酸塩の製造
方法に関する。
ートがアルミニウム八面体シートを間にはさんだ層構造
を有するアルミノケイ酸塩であり、シリカ四面体シート
中のケイ素の一部分がアルミニウムと置換することによ
り層電荷が発現する2−八面体型スメクタイトの一種で
ある。その2−八面体構造により、陽イオン交換能、フ
ィルム形成能、水中での膨潤能あるいはゲル形成能な
ど、優れた特性を有するが、日本では天然にはほとんど
産出しない。従来、バイデライト型粘土鉱物の合成は、
鉱物学的安定領域を明らかにする目的研究では実施され
ているが、合成に1週間以上の時間を要し(例えば J.
T. Kloprogge et al., Clays & Clay Minerals, Vol. 4
1, 423-430頁, 1993) 、工業的に実施しうるには至って
いない。
ト型粘土鉱物と同様の優れた特性を有する高純度のアル
ミノケイ酸塩を効率的に製造しうる方法を提供すること
を目的とする。
鑑み鋭意研究を重ねた結果、バイデライト型粘土鉱物に
類似した構造を有し、優れたイオン交換能、フィルム形
成能、ゲル形成能などを有するアルミノケイ酸塩が、短
時間の水熱合成によりあらかじめ設計された組成で製造
できることを見い出し、この知見に基づき本発明をなす
に至った。
満足する数を示し、Mはアルカリ金属イオン、アルカリ
土類金属イオンおよびアンモニウムイオンからなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の陽イオンを示す。)で表わ
されるアルミノケイ酸塩を合成するにあたり、pH3.
5〜6.5で沈殿させて形成したケイ素とアルミニウム
の複合含水酸化物と陽イオンを反応させて得たスラリー
をオートクレーブにて250〜400℃で、該温度での
自生蒸気圧以上の圧力下で水熱反応させることを特徴と
するアルミノケイ酸塩の製造方法、(2)ケイ素とアル
ミニウムの複合含水酸化物がケイ酸とアルミニウム塩の
酸性均質溶液とアルカリ水溶液から得たものである
(1)項記載のアルミノケイ酸塩の製造方法、(3)ケ
イ素とアルミニウムの複合含水酸化物がアルカリ性ケイ
酸ソーダ水溶液とアルミニウム塩水溶液から得たもので
ある(1)項記載のアルミノケイ酸塩の製造方法、
(4)ケイ素とアルミニウムの複合含水酸化物がpH4
〜6で沈殿させたものである(1)、(2)又は(3)
項記載のアルミノケイ酸塩の製造方法、及び(5)前記
一般式(I)のaの値が0.3≦a≦1.2である
(1)、(2)、(3)又は(4)項記載のアルミノケ
イ酸塩の製造方法を提供するものである。
方法は次の工程からなる。第1工程で、ケイ素とアルミ
ニウムの複合・含水の酸化物(以下、単にSi−Al含
水酸化物という)を調製する。第2工程で、このSi−
Al含水酸化物に陽イオンを反応させて出発原料スラリ
ーとし、水熱反応によりアルミノケイ酸塩を生成させ
る。第3工程で、この生成物を乾燥、粉砕し、目的のア
ルミノケイ酸塩を得る。
を得る方法のひとつとしては、ケイ酸とアルミニウム塩
の酸性均質混合溶液をアルカリ水溶液で均質沈殿とし、
濾過、水洗により副生溶解質を除去する方法がある。ケ
イ酸溶液はケイ酸ソーダと鉱酸を混合し、液のpHを酸
性とすることにより得られる。ケイ酸ソーダとしては、
例えば一般に市販されている1号ないし4号水ガラスな
らびにメタケイ酸ソーダなどを用いることができる。鉱
酸としては硝酸、塩酸、硫酸などが用いられる。ケイ酸
ソーダと鉱酸を混合する場合、鉱酸の量が少なすぎると
ゲル化しやすい。また鉱酸の量が多すぎるととケイ酸溶
液のpHが下がりすぎ、後の操作でアルカリ水溶液によ
りSi−Al含水酸化物を生成させる場合、多量のアル
カリ水溶液を必要とし、さらには副生塩が多量に生成
し、純度が低くなるので、ケイ酸溶液のpHは1〜3に
なるようにケイ酸ソーダと鉱酸の割合を調整するのが望
ましい。アルミニウム塩としては、例えばアルミニウム
の塩化物塩、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩、過塩素酸塩など
を用いることができる。ケイ酸とアルミニウム塩の酸性
均質混合溶液は、前記のケイ酸溶液とアルミニウム塩水
溶液の混合、あるいはアルミニウム塩をケイ酸溶液に直
接溶解することにより得られる。このときのケイ酸とア
ルミニウム塩の混合原子比によって、前記一般式(I)
におけるaの値をあらかじめ設定することができる。し
たがって、ケイ酸とアルミニウム塩の混合比は前記一般
式(I)において0<a<2を満足する原子比であれば
よく、好ましくは0.3≦a≦1.2を満足する原子比
とする。
均質混合溶液とアルカリ水溶液を混合してSi−Al含
水酸化物を得る。アルカリ水溶液としては、例えばアン
モニア水、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液
などを用いることができる。アルカリ水溶液の量は、混
合後の沈殿pHが3.5〜6.5、好ましくは4〜6に
なる量を選ぶのが望ましい。pH3.5より低いpH領
域、あるいはpH6.5より高いpH領域で得た沈殿物
を次工程の出発原料として用いた場合、アルミノケイ酸
塩の生成率が少なくなり、生成物は水に分散せず、沈殿
してしまい、目的の物性のものは得られない。
液とアルカリ水溶液を混合する場合、アルカリ水溶液中
に酸性均質混合溶液を滴下して沈殿させてもよいし、酸
性均質混合溶液中にアルカリ水溶液を滴下して沈殿させ
てもよい。あるいは両方の液を同時に混合してもよい。
混合の際、撹拌は特に必要ないが、撹拌することは一向
にさしつかえない。次いで濾過、水洗を繰り返して、副
生した電解質を充分に除去する。
ては、ケイ酸とアルミニウム塩を酸性均質混合溶液とせ
ずに、ケイ酸ソーダをアルカリ水溶液中に溶解して得ら
れるアルカリ性ケイ酸ソーダ水溶液とアルミニウム塩水
溶液とを混合する方法がある。この場合も、ケイ酸ソー
ダとアルミニウム塩の混合比は(I)式の組成を満足す
るものとし、アルカリ水溶液の量によって、沈殿pHを
3.5〜6.5、好ましくは4〜6とする。アルミニウ
ム塩水溶液にアルカリ性ケイ酸ソーダを添加しても、ア
ルカリ性ケイ酸ソーダにアルミニウム塩水溶液を添加し
てもよい。この場合も、前記と同様に濾過、水洗を繰り
返して、副生した電解質を充分に除去する。
l含水酸化物と陽イオンを反応させて出発原料スラリー
を調製する。陽イオンとしては、例えばアルカリ金属イ
オン、アルカリ土類金属イオン、アンモニウムイオンな
どを用いることができ、好ましくはナトリウムイオン、
カリウムイオン、リチウムイオン、アンモニウムイオン
である。これらは好ましくは、水酸化ナトリウム水溶
液、水酸化カリウム水溶液、水酸化リチウム水溶液、ア
ンモニウム水溶液などとして添加する。陽イオンの使用
量は、第1工程において設定した前記aの値で前記一般
式(I)の組成を満足する量とするが、1.5倍量まで
は許容できる。こうして調製されたスラリーのpHは通
常6〜12、好ましくは7〜11の範囲である。次に、
得られたスラリーをオートクレーブに仕込み、250〜
400℃、好ましくは300〜350℃で反応させる。
反応圧力は自生蒸気圧下でも製造可能であるが、充填率
をやや高めに設定したり、圧縮空気、窒素ガス、アルゴ
ンガスなどをオートクレーブ内に導入することなどによ
り自生蒸気圧を越える圧力下で水熱反応させることは、
さらに良好な特性を有するアルミノケイ酸塩を得ること
に役立つ。反応圧力は例えば反応温度350℃の場合は
160kg/cm2 以上、好ましくは200〜400k
g/cm2 である。水熱合成時間は5〜24時間程度あ
れば良好な特性を有するアルミノケイ酸塩を得ることが
できるが、それよりも長時間反応させることは一向にさ
しつかえない。オートクレーブで反応させる場合、特に
撹拌する必要はないが、撹拌することは一向にさしつか
えない。
終了後オートクレーブから反応生成物をとりだし、20
0℃以下、好ましくは50〜120℃で乾燥し、粉砕す
ることにより目的のアルミノケイ酸塩が得られる。反応
生成物は特に濾過、水洗する必要はないが、水洗するこ
とは一向にさしつかえない。乾燥は通常の方法で行うこ
とができ、噴霧乾燥法、真空凍結乾燥法などを用いるこ
ともできる。粉砕も通常の方法で行うことができ、特に
制限はない。
−八面体型スメクタイトのバイデライト型粘土鉱物に類
似した構造を有する。
では高い陽イオン交換容量を示す。また、不純物を含有
せず、白色度が高く、水に対して分散性およびゲル形成
能を示すため、水溶性塗料、化粧品、スラリー安定剤、
沈降防止剤、増粘剤、粘結剤、懸濁安定剤、チクソトロ
ピー性付与剤などとして極めて有用である。さらにピラ
ードクレーの原料として用いることもでき、触媒、触媒
担体、吸着剤、分離剤などとしても利用できる。また層
状構造を有し、平板状であるため、製膜に用いることも
でき、あるいは高分子材料の充填剤、複合剤などにも用
いられうる。アルキル第4級アンモニウム塩と複合させ
ることによって親油性スメクタイトとしても用いること
ができる。
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。 実施例1 300ccのビーカーに水130ccを入れ、3号水ガ
ラス(SiO2 28%、Na2 O 9%、原子比3.
22)21.46gを溶解し、16規定硝酸6ccを撹
拌しながら一度に加えてケイ酸溶液を得た。次に塩化ア
ルミニウム6水和物一級試薬(純度98%)15.87
gを加えて調製した均質混合溶液を2規定水酸化ナトリ
ウム溶液100cc中に撹拌しながら5分間で滴下し
た。このときの沈殿pHは4.4であった。得られたS
i−Al含水酸化物を濾過し、充分に水洗した後、1規
定水酸化ナトリウム溶液10ccを加えてスラリー状と
し、オートクレーブに移した(ケイ素、アルミニウムお
よびナトリウムの仕込原子比は、ケイ素7.3に対しア
ルミニウム4.7、ナトリウム0.7であり、前記一般
式(I)においてa=0.7、b=1に相当)。スラリ
ーのpHは8.8であった。これを350℃、245k
g/cm2 で24時間反応させた。冷却後、反応生成物
をとりだし、80℃で乾燥した後、擂潰機にて粉砕し
た。
ルミニウムおよびナトリウムの含有量をビード法によっ
て蛍光X線分析装置で分析して、各元素の原子比を求め
たところ、ケイ素7.28に対しアルミニウム4.7
2、ナトリウム0.75となり、仕込んだ原子比とほぼ
一致した。このアルミノケイ酸塩は、メチレンブルー吸
着量104ミリ当量/100gという高い陽イオン交換
性を示し、色調は純白で、ハンター白色度は93であっ
た。5重量%分散水溶液は乳白色不透明の固体ゲルを形
成した。また、このアルミノケイ酸塩は、Cu−Kα線
を用いた場合の回折角(2θ)が、(hk)反射の(3
5,06)反射について約62°に現れ、d値が1.4
9Åであり、2−八面体型スメクタイトであることが判
明した(例えば白水晴雄,粘土鉱物学,p75(1988) 朝倉
書店)。(001)ピークのd値は12.4Åであり、
エチレングリコール処理によって17.2Åに膨張し
た。また本品をリチウム溶液でリチウム型とし、加熱後
のグリセロール処理によってd(001)が14Åに膨
張したことから、バイデライト型粘土鉱物に類似した構
造を有することが認められた(Greene-Kelly, R., J. S
oil Sci., Vol. 4, 233, 1953)。
ム溶液の量を120ccとした以外は、実施例1と全く
同様の処理を行った。Si−Al含水酸化物沈殿生成時
のpHは7.6であった。
12ミリ当量/100gであった。この生成物は水に分
散せず沈殿した。X線回折図はスメクタイトのパターン
は認められず、アナルシムおよびパラゴナイトのパター
ンが観察された。
ム溶液の量を40ccとした以外は、実施例1と全く同
様の処理を行った。Si−Al含水酸化物沈殿生成時の
pHは3.1であった。
22ミリ当量/100gであった。この生成物は水にほ
とんど分散せず沈殿した。X線回折図はスメクタイトの
パターンは認められたが、ピーク強度がかなり弱かっ
た。
ウム溶液の代わりにアンモニア水(2.5%)180c
cを用いた以外は、実施例1と同様の処理を行ってアル
ミノケイ酸塩を得た。Si−Al含水酸化物沈殿生成時
のpHは5.0であった。
ルー吸着量102ミリ当量/100gという高い陽イオ
ン交換性を示した。5重量%分散水溶液は乳白色不透明
の固体ゲルを形成した。X線回折図は実施例1のものと
同様なパターンを示した。
/cm2 (圧縮空気を少量導入)として24時間反応さ
せた以外は、実施例1と同様の処理を行ってアルミノケ
イ酸塩を得た。。
ー吸着量は120ミリ当量/100gという高い値であ
った。色調は純白でハンター白色度は93であった。5
重量%分散水溶液は乳白色不透明の固体ゲルを形成し
た。X線回折図は実施例1のものと同様なパターンを示
した。
同様の処理を行って、アルミノケイ酸塩を得た。 水ガラス 30.04g 16規定硝酸 8.4cc 塩化アルミニウム6水和物一級試薬 22.22g 2規定水酸化ナトリウム溶液 140cc 1規定水酸化ナトリウム溶液 14cc Si−Al含水酸化物沈殿生成時のpHは4.8であっ
た。オートクレーブの反応条件は350℃、280kg
/cm2 で24時間とした。
ー吸着量は112ミリ当量/100gであり、色調は純
白でハンター白色度は94であった。5重量%分散水溶
液は乳白色不透明の固体ゲルを形成した。X線回折図は
実施例1のものと同様なパターンを示した。
同様の処理を行って、アルミノケイ酸塩を得た。 水ガラス 27.90g 16規定硝酸 7.8cc 塩化アルミニウム6水和物一級試薬 20.63g 2規定水酸化ナトリウム溶液 130cc 1規定水酸化ナトリウム溶液 13cc Si−Al含水酸化物沈殿生成時のpHは4.4であっ
た。オートクレーブの反応条件は350℃、270kg
/cm2 で24時間とした。
ー吸着量の値は112ミリ当量/100gであり、色調
は純白でハンター白色度は93であった。5重量%分散
水溶液は乳白色不透明の固体ゲルを形成した。X線回折
図は実施例1のものと同様なパターンを示した。
例5で得た本発明のアルミノケイ酸塩の白色度をまとめ
て表1に示す。比較として市販のベントナイトであるク
ニゲルV1(商品名、クニミネ工業社製)の白色度もあ
わせて表1に示した。表1より、本発明方法によって得
られるアルミノケイ酸塩は純度が高く、高いハンター白
色度を有する純白のものであることがわかる。
得たアルミノケイ酸塩の2.5〜8重量%分散水溶液の
ずり速度2〜80s-1の見掛け粘度をB型粘度計(東京
計器社製)で測定し、クニゲルV1の見掛け粘度ととも
に表2に示した。表2より、本発明のアルミノケイ酸塩
の見掛け粘度の値はクニゲルV1より高く、特に高濃度
になると著しい差が認められ、高い増粘作用をもってい
ることがわかる。
例1と同様の処理を行ってアルミノケイ酸塩を得た。
ー吸着量は116ミリ当量/100gであり、色調は純
白でハンター白色度は94であった。5重量%分散水溶
液は乳白色不透明の固体ゲルを形成した。X線回折図は
実施例1のものと同様なパターンを示した。
ス(SiO2 28%、Na2 O 9%、原子比3.2
2)21.46gを溶解し、アンモニア水(2.5%)
110ccを加えた。次に塩化アルミニウム6水和物一
級試薬(純度98%)15.87gを水60ccに加え
て調製した塩化アルミニウム水溶液を水ガラス・アンモ
ニア水溶液中に撹拌しながら5分間で滴下した。このと
きのpHは4.9であった。得られたSi−Al含水酸
化物を濾過し、充分に水洗した後、1規定水酸化ナトリ
ウム溶液10ccを加えてスラリー状とし、オートクレ
ーブに移して、350℃、230kg/cm2 で24時
間反応させた。冷却後反応生成物をとりだし、80℃で
乾燥した後、擂潰機にて粉砕した。
ー吸着量の値は112ミリ当量/100gであり、色調
は純白でハンター白色度は93であった。5重量%分散
水溶液は乳白色不透明の固体ゲルを形成した。X線回折
図は実施例1のものと同様なパターンを示した。
同様の処理を行って、アルミノケイ酸塩を得た。 水ガラス 21.46g 16規定硝酸 6.0cc 塩化アルミニウム6水和物一級試薬 17.60g 2規定水酸化ナトリウム溶液 100cc 1規定水酸化ナトリウム溶液 14.3cc Si−Al含水酸化物沈殿生成時のpHは4.0であっ
た。ケイ素、アルミニウムおよびナトリウムの仕込原子
比は、ケイ素7.0に対しアルミニウム5.0、ナトリ
ウム0.7であり、前記一般式(I)においてa=1、
b=1に相当する。
ルミニウムおよびナトリウムの含有量をビード法によっ
て蛍光X線分析装置で分析して、各元素の原子比を求め
たところ、ケイ素7.03に対しアルミニウム4.9
7、ナトリウム1.05となり、仕込んだ原子比とほぼ
一致した。このアルミノケイ酸塩のメチレンブルー吸着
量は84ミリ当量/100gであり、色調は純白でハン
ター白色度は92であった。5重量%分散水溶液は乳白
色不透明の固体ゲルを形成した。X線回折図は実施例1
のものと同様なパターンを示した。
同様の処理を行って、アルミノケイ酸塩を得た。 水ガラス 21.46g 16規定硝酸 6.0cc 塩化アルミニウム6水和物一級試薬 14.26g 2規定水酸化ナトリウム溶液 100cc 1規定水酸化ナトリウム溶液 5.3cc Si−Al含水酸化物沈殿生成時のpHは5.8であっ
た。ケイ素、アルミニウムおよびナトリウムの仕込原子
比は、ケイ素7.6に対しアルミニウム4.4、ナトリ
ウム0.7であり、前記一般式(I)においてa=0.
4、b=1に相当する。
ルミニウムおよびナトリウムの含有量をビード法によっ
て蛍光X線分析装置で分析して、各元素の原子比を求め
たところ、ケイ素7.57に対しアルミニウム4.4
3、ナトリウム0.46となり、仕込んだ原子比とほぼ
一致した。このアルミノケイ酸塩のメチレンブルー吸着
量の値は92ミリ当量/100gであった。X線回折図
は実施例1のものと同様なパターンを示した。
ム溶液の量を130ccとした以外は、実施例1と同様
の処理を行った。Si−Al含水酸化物沈殿生成時のp
Hは9.2であった。
4ミリ当量/100gであった。この生成物は水に分散
せず沈殿した。X線回折図はスメクタイトのパターンは
認められず、アナルシムおよびパラゴナイトのパターン
が観察された。
Claims (5)
- 【請求項1】 一般式(I) [(Si8-a)・(Al4+a)・O20(OH)4]a-・Mb+ a/b (式中、aおよびbは、0<a<2および1≦b≦2を
満足する数を示し、Mはアルカリ金属イオン、アルカリ
土類金属イオンおよびアンモニウムイオンからなる群か
ら選ばれる少なくとも1種の陽イオンを示す。)で表わ
されるアルミノケイ酸塩を合成するにあたり、pH3.
5〜6.5で沈殿させて形成したケイ素とアルミニウム
の複合含水酸化物と陽イオンを反応させて得たスラリー
をオートクレーブにて250〜400℃で、該温度での
自生蒸気圧以上の圧力下で水熱反応させることを特徴と
するアルミノケイ酸塩の製造方法。 - 【請求項2】 ケイ素とアルミニウムの複合含水酸化物
がケイ酸とアルミニウム塩の酸性均質溶液とアルカリ水
溶液から得たものである請求項1記載のアルミノケイ酸
塩の製造方法。 - 【請求項3】 ケイ素とアルミニウムの複合含水酸化物
がアルカリ性ケイ酸ソーダ水溶液とアルミニウム塩水溶
液から得たものである請求項1記載のアルミノケイ酸塩
の製造方法。 - 【請求項4】 ケイ素とアルミニウムの複合含水酸化物
がpH4〜6で沈殿させたものである請求項1、2又は
3記載のアルミノケイ酸塩の製造方法。 - 【請求項5】 前記一般式(I)のaの値が0.3≦a
≦1.2である請求項1、2、3又は4記載のアルミノ
ケイ酸塩の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25950695A JP2814216B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | アルミノケイ酸塩の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP25950695A JP2814216B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | アルミノケイ酸塩の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0977510A JPH0977510A (ja) | 1997-03-25 |
JP2814216B2 true JP2814216B2 (ja) | 1998-10-22 |
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ID=17335054
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP25950695A Expired - Lifetime JP2814216B2 (ja) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | アルミノケイ酸塩の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JP5397807B2 (ja) * | 2009-09-08 | 2014-01-22 | 日立化成株式会社 | 合成スメクタイト及びその製造方法、並びに複合フィルム |
-
1995
- 1995-09-13 JP JP25950695A patent/JP2814216B2/ja not_active Expired - Lifetime
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---|---|
JPH0977510A (ja) | 1997-03-25 |
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