JPH01500424A - 合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩、方法及び利用、組成物及びそれらの製造方法 - Google Patents

合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩、方法及び利用、組成物及びそれらの製造方法

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JPH01500424A JP62503805A JP50380587A JPH01500424A JP H01500424 A JPH01500424 A JP H01500424A JP 62503805 A JP62503805 A JP 62503805A JP 50380587 A JP50380587 A JP 50380587A JP H01500424 A JPH01500424 A JP H01500424A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩、方法及び利用、組成物及びそれらの製造方 法 関連出願の相互参照 本出願は、1986年6月17日に出願した米国特許出願筒875.120号の 部分継続出願である。 発明の分野 本発明は、新らしいユニークな合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS) 組成物に関するもので、特に、カオリン粘土とアルカリ金属珪酸塩の水熱反応に よって作られる合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩に関係するものである。望ま しい方法は、アルカリ金属ケイ酸塩塩基(B)対粘土(C)のモル比が1.0よ り小でアルカリ金属ケイ酸塩と粘土顔料の水分散液との水熱処理を必要とするが 、SAMS組成物及びSAMSとゼオライトとの混合物は、1.0よりも大きな り/C比で形成することができる。SAMS組成物は、その多種の用途のなかで 紙、ペンキ、ゴム及びポリマー系の強化エキステンダーあるいは機能的な顔料と して特別な利点を有する。SAMS組成物は、紙充填用組成物や紙被覆用組成物 として、特に有用である。 発明の背景 ナトリウム・アルミノケイ酸塩のようなアルカリ金属ケイ酸塩物質は、よく知ら れている。広くいえば、2種類のアルカリ金属アルミノケイ酸塩物質が先行技術 で知られており、それらは天然のアルカリ金員アルミソケイ酸塩と合成のアルカ リ金属アルミノケイ酸塩である。天然ゼオライトとして知られるアルカリ金属ア ルミノケイ酸塩は、天然に結晶として産出する鉱産物である。合成アルカリ金属 アルミノケイ酸塩は、無定形反応生成物かあるいは結晶質の反応生成物のいずれ か一方である。結晶質の合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩は1合成ゼオライト とも呼ばれている。各種の無定形合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩は、合成シ リカやアルミノケイ酸塩と同様に知られているものである。 本発明を完全に理解するために、本発明の新規な組成物と、一般的に上記に引用 した特別なシソ力と合成ケイ酸塩の先行技術の組成物との間に適切な区別をする 必要上オライドの性質に関する先行技術における記述は、米国特許第3.702 .886号に見られ、それは参考として、ここに記載されている。 天然ゼオライトと合成上オライドは、共に、ユニークな特性を有する結晶質のア ルカリ金属アルミノケイ酸塩あるいはアルカリ土類金属アルミノケイ酸塩として 、広く分類できる9合成ゼオライトは、配列された多孔質の結晶質アルミノケイ 酸塩であって、いっそう小さな道筋によって相互に結合されている多数の小孔を もち、一定の結晶構造を持っている。小孔や道筋(チャンネル)は、正確に均一 な大きさになっている。これらの気孔の寸法は、一定の寸法の吸着分子を受けい れ、一方、大きな寸法の分子を排除するので、こうした物質は、“分子ふるい” として知られており、こうした特性の利点を利用する、さまざまな方法において 使われている。 こうした分子は、それか天然品であっても、合成品であっても、多種のさまざま な正イオンを含有する結晶質のアルミノケイ酸塩を包含する。これらのアルミノ ケイ酸塩は、S i O4及びA、90.の堅い三次元ネットワークとして記述 することができる。そしてこれらは、アルミニウム原子とケイ素原子との合計対 酸素の比が1:2であって、そこにおいて酸素原子を分配することによって四面 体が交差結合されている。四面体を含有するアルミニウムの電気原子価は、陽イ オンたとえばアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属の陽イオンの結晶中での包 摂によって平衡を保っている。これは、Ca / 2、S「/2、N a −K 又はLiのようなさまざまな陽イオンの数に対するA℃の比が1に等しくなる式 によって表わすことができる。l稀の陽イオンは、従来の方法で、イオン交換手 法を使って、その全体又は一部分を別の種類の陽イオンにより交換できる。そう した陽イオン交換法により、特別な陽イオンを適切に選定することによって、あ るアルミノケイ酸塩にある小孔の大きさを変えることができるようになってきて いる。四面体間の空間は、脱水前に、水の分子でふさがっている。 従前の手法は、非常に多種の合成結晶質アルミノヶイ酸塩を形成させている。こ れらのアルミノケイ酸塩は、次のような文字または他の便利な記号で指摘されて きている。 七オライドA(米国特許第2.882.243号)ゼオライトX(米国特許第2 .882.244号)ゼオライトY(米国特許第3.130.007号)ゼオラ イトに−G (米国特許第3.054.655号)セオラ−i’ トZK−5( 米国特許第3.247.195号) 七オライド・ベータ(米国特許第3.308.069号)及び ゼオライトZK−4(米国特許第3.314.752号) しかし命名されたものはほんのわずかである。 ゼオライトの嘔男1 七オライドAとXは、X線粉末回折図形とある種の物理的特性を基本にして、別 の七オライドやケイ酸塩と区別することができる。組成や密度は、これらのゼオ ライトを識別する上で、重要と知られている特性の中の一つである。 全ての結晶質ナトリウム七オライド用の基本式は、次のように表わすことができ る。 Nag O:Al1z Os :xSiOx :yHs O一般に、特別な結晶 質ゼオライトは、Xとyの値として一定の範囲に入る値を持っている。特別なゼ オライトでは値Xは、アルミニウム原子とケイ素原子が格子中で1本質的に等価 の位置を専有しているので、い(らか変化する。これらの原子の相対的な数のわ ずかな変化は、ゼオライトの結晶構造成いは物理的性質を大幅に変えることはな い。ゼオライトAについては5xの平均値は、約1.85であって、Xの値は1 .85±0.5の範囲内に入る。七オライドXについては、Xの値は、2.5± 0,5の範囲内に入る。 yの値は、すべての七オライドの試料に対して、必ずしも不変ではない。これは 事実である。というのは、さまざまな交換可能イオンはサイズが異なっており、 そして、イオン交換に際して結晶格子の寸法に大きな変化がないから、水分子を 収容するゼオライトの小孔の空間は変化するからである。 七オライドAについて決定したyの平均値は、5. 1である。ゼオライトXに ついては、yの平均値は6.2である。 好適な先行技術の手順に従って合成されたゼオライトについては、酸化ナトリウ ム対アルミナの比は、■に等しいであろう。しかし、もし母液にある余分なナト リウムの全量が沈澱した製品から洗浄されない場合は、分析は、1以上の比を示 すかもわからないし、さらに、もし、洗浄が、あまり極端に実施される場合は、 若干量のナトリウムは、水素によりイオン交換されて、その比は、lよりも低下 するだろう、水素交換が容易にできるため、七オライドAの比は、次の範囲にあ ることが発見されている。 ゼオライトXの比は、次の範囲にある:このようにして、七オライドAの式は、 次のように書いてもよい。 1.0±0.2Nai O: AAz Ox :1.85土0.5S 102  : y H2Oこのようにして、七オライドXの式は、次のように1いてもよい 。 0.9±0.2Nas O: Al2203 :2.5+0.5SiOi :y 8.0 上式においてyは、ゼオライトAで6までの値であることができ、ゼオライトX で8までの値であることができる。 ゼオライトの小孔には、通常は、水が入っている。 上記の式は、ゼオライトAとXの化学分析を表わしている。他の物質が水と同様 に小孔に入っていると、化学分析は、yの値を低く示すであろうし、さらに他の 吸着質の存在を示すであろう、約600℃より低い温度において揮発性を有する 物質が結晶格子内にあることは、小孔は、普通は、活性化中にそうした物質を含 まなくなるから、吸着剤としての七オライドの有効性を大きく変えることはない 。 先行技術の特許 ナトリウムのアルミノケイ酸塩のような合成アルカリ金属ケイ酸塩は、一般的に 、アルカリ金属ケイ酸塩とミョウバンとの反応により作られる。得られる製品は 、通常は、シリカ対アルミナの分子比が約11である。この種類の無定形の製品 は、知られている。例えば、この種の無定形の製品は、セオレックス(Z E  OL E X )(登録商標)という商品名のもとにジェイ エム フーハー  コーポレーションが販売している。これらの製品の特別な例は、それらの製造方 法とともに、米国特許第2.739.073号、同2.848.346号及び同 3.582.379号で公開されている。 これらの特許は、ケイ酸塩塩基対粘土の好適分子比が1.0より小さいという条 件下で、アルカリ金属ケイ酸塩塩基と粘土との間の水熱反応による、本発明のユ ニークな組成物の合成については、教えていないし、示唆もしていない。 合成シリカも、約80℃の温度で、ナトリウムケイ酸塩と硫酸との反応により作 られることが知られている。 その製品は、通常は、固定した分子比を持っている。 この種のさまざまな製品は、サティシュ・ケイ・ウエイソンfsatish L  Wason)の米国特許で知られており、その特許番号は、第3.893.8 40号、第4゜067.746号、第4.x22.160号及び第4゜422. 880号である。この型の製品は、ゼオ(ZEO)■、ゼオシル(zEO3YL )■、ゼオフリー(ZEOFREE)■及びゼオテント(ZEODENT)■と いう商標を付して、ジェイ エム フーバーコーポレーショ〉′が販売している 。 上述の特許は、アルカリ金属ケイ酸塩塩基CB)対粘土(C)の好適な分子比B /C又は、ケイ酸塩塩基対粘土の分子比が1.0より小さいという条件下で、ア ルカリ金属ケイ酸塩塩基(B)と粘土(C)との間の水熱反応による1本発明の ユニークな組成物の合成については記述していないし、示唆もしていない、無定 形の合成ケイ酸塩(ゼオレックス23)、無定形のシリカ〔ハイシル(Hi − 3iβ)233]及び本発明の合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS) のフーリエ変換赤外線(FT−I R)スペクトルの比較を、図1に示す。 さまざまなゼオライト製品も、100℃より低い温度でアルミン酸ナトリウムと ナトリウムケイ酸塩との反応によって合成的に作られることが知られている。一 般にこの反応は、中間ゲルあるいは、後に結晶する無定形物質を形成するために 進行する。この種のゼオライトは、ゼオライトA%ゼオライトX、ゼオライトY さらにはその他の名称で市販されている。これらの七オライドは、触媒やその他 の分野で、吸着剤、イオン交換剤として使用されている。この技術の詳細な論文 は、米国特許第4.443.422号及び同4,416.805号に記載されて おり、参考として、ここに記載しである。 これらの特許は、アルカリ金属ケイ酸塩塩基(B)と粘土(C)との間の水熱反 応を、B/Cのバッチ反応における好適分子比、又は、ケイ酸塩対粘土の好適分 子比が1.0より小であるという条件下で行うことによる本発明のユニークな組 成物の合成については、教えていないし、かすかな示唆もしていない。 本発明で述べた方法により製造された合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩(SA MS)と、ゼオライトA、X及びYの赤外線スペクトル(FT−J R)の比較 を、図2に示す。 カオリン粘土とナトリウムケイ酸塩との反応は、Z、 Anorg、 Al1g 、 Chem、の第429巻第156〜161ページ(1977年)にカーパス (Kurbus)その他により報告されているように、さまざまな水熱条件下で 研究されてきている。これらの反応は、圧力がまの中で実施される反応において 、カオリンとナトリウムケイ酸塩の実質的な当量分子比を使用して、水熱条件下 で研究されたものである。X線、電子顕微鏡及び赤外線法で識別されたように、 反応の生成物は、ナトリウムケイ酸塩が、アルミノ・シリカゲル或いは、次の式 の結晶化した七オライド鉱物方沸石な形成するために、カオリンと反応すること を示した。 Na2O: AJ2z Oz : 4S iox : 2Ha O反応において 、カオリンは溶解し、アルファクォーツが同時に、反応生成物中に出現する。カ ーバスの文献は、特に、方沸石と呼ばれる先行技術の結晶ゼオライト鉱物の合成 について述へている。この文献では、本発明のユニークな組成物の合成について はかすかな示唆さえもしていない。 簡単にするために、本発明のユニークな組成物が、減衰されたカオリンのピーク をもっているX線無定形物質として記述されている。その物質は、下記の発明の 要約の部分におい非常に詳細に記述されている。本発明のSAMS組成物と方沸 石のFT−I Hの比較を、図2に示す。 塩基性試薬とカオリン粘土とのさまざまな反応は、カセイソーダ、水酸化カルシ ウム及び類似物との反応を含めて研究されてきている。 例えば、バースト()Iurst)の米国特許第3.765゜825号及び同3 ,769.383号は、カセイソーダのようなアルカリ金属水酸化物と粘土のス ラーリーとの高温、高圧反応について研究した。この反応において、カオリナイ トは分解され、アルミノシリカ物質に変換された。これらの特許は、ケイ酸塩対 粘土の好適分子比が1.0より小さいという条件下で、アルカリ金属ケイ酸塩と カオリン粘土間の水熱反応による本発明のユニークな組成物の合成については、 かすかな示唆さえもしていない。 さまざまな合成無定形ナトリウム・アルミノケイ酸塩物質が、米国特許第4.2 13.874号に述べられた通り、ナトリウムケイ酸塩とアルミン酸ナトリウム との反応により作られてきている。この特許は、アルカリ金属ケイ酸塩とカオリ ン粘土との間の水熱反応による本発明のユニークな組成物の合成については、教 示も示唆もしていない。 米国特許第3.264.130号において、バリウムまたはカルシウムの水酸化 物は、ケイ酸質の物質と反応している。この特許は、アルカリ金属ケイ酸塩とカ オリン粘土間の水熱反応については教示していない。 無定形の沈澱したナトリウム・アルミノケイ酸塩顔料は、米国特許第3.834 .921号で、ナトリウムケイ酸塩と硫酸アルミニウムとの反応によって作られ る。 米国特許第3.834.921号の実施例は、シリカ対アルミナの比が約11. 5のアルミノケイ酸塩顔料の合成について教示している。その生成物は、硫酸ア ルミニウムとナトリウムケイ酸塩との反応により作られる。 上記に述べた特許は、アルカリ金属ケイ酸塩塩基(B)対粘土(C)すなわちB /Cの好適分子比が1.0より小という条件下で、アルカリ金属ケイ酸塩塩基( B)と粘土(C)との間の水熱反応による本発明のユニークな組成物の合成につ いて教示していないし、かすかな示唆さえもしていない。米国特許第4.075 ゜280号において、七オライドAは、水酸化ナトリウムと、か焼粘土との反応 により作られる。この特許は、はっきりしたX線パターンをもつ熟知された七オ ライドAの新らしい製造方法について教えている。 棒状の微結晶微粒子は、米国特許第3.837゜877号で、アルカリ金属水酸 化物対カオリン粘土の分子比が少なくとも2:1で、カオリン粘土とアルカリ金 属水酸化物との反応により、作られる。この特許は、アルカリ金属ケイ酸塩とカ オリン粘土との間の水熱反応で作られる本発明のユニークな組成物の合成につい ては、かすかな示唆さえもしていない。 米国特許第3.784.392号において、アルカリ土類金属水酸化物、通常は 水酸化カルシウムでカオリン粘土分散液を水熱処理することにより、カオリン粘 土から得られる精細に分割されたアルミノケイ酸塩顔料を製造する方法が述べら れている。その反応は、水熱条件下で、50ないし200℃の温度で、少なくと もl:lの水酸化物対カオリン顔料の分子比を使って行なわれる。 作られたその生成物は、明るさの増した、しかも紙を被覆することに特別の有用 性をもつ無定形アルミノケイ酸塩顔料である。この特許は、本発明のユニークな 組成物を生成するためのアルカリ金属ケイ酸塩とカオリンとの反応について、か すかな示唆さえもしていない。 先行技術の特許は、ここで述べる新らしいアルカリ金属アルミノケイ酸塩組成物 の合成を教示していない。本発明の生成物はユニークであり、公開された反応条 件にょる本発明の生成物の製造は、本当に意外なものである。簡単にするために 、本発明の合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩は、この明細書の本文を通して、 S A M Sと記述される。 本発明を完全に理解するのに必要なよりつつこんだ背景概念は、“構造”のそれ である、ここで使われているように、アルカリ金属アルミノケイ酸塩に関して、 構造概念は、次のとおりである。 ジエイ エム ツーバー コーポレーション(J、 M。 Huber corp、)のニス ケイ ウエイソン(S、 K、 Wasan )の米国特許第3.893.840号で定める構造定義に類似して、変化する構 造レベルをもつ、アルカリ金属アルミノケイ酸塩すなわちS A M S生成物 を合成することが可能である。合成充填剤の粒子サイズの決定のための広く受け 入れられた産業的な方法はなく、さらに、充填剤供給者の生成物についてAST M−D、281のラブアウト(rub−out)オイル吸収試験を実施すること は充填剤供給者の一般慣例であるから、構造の定義は、充填剤粒子サイズよりも むしろオイル吸収値を独断的に基礎にしている。シリカ構造物のために使用され るのと同じ定義たとえばニス ケイ ウエイソンの「細粒子合成沈でんシリカの ニスメチック特性と構造J [J、 Soc、 CosmetChem、 29  、497−521 (1978年8月)〕に従って、合成アルカリ金属アルミ ノケイ酸塩すなわちSAMS生成物は、オイル吸収値が20On+12/100 g以上の時は、VH3(非常に高い構造)型と呼ばれ、また、オイル吸収値が7 5mA/100g以下の時は、VLS (非常に低い構造)型と呼ばれる。−構 造“を基にした合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩すなわちSAMS組成物の分 類は、オイル吸収に関係して1表Iに示したとおりである。 表1 定義:SAMS構造対オイル吸収 VHS(非常に高い構造) 200を超えるH S(高 い 構 造) 175 ないし200M S(中 位 構 造) 125ないし175L S(低 い  構 造) 75ないし125〜rLs (非常に低い構造) 75より小本発明 は、新らしい合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩すなわちS A MS組成物と それらを製造するための方法を提供する。そして、これらは、粘土とアルカリ金 属ケイ酸塩との反応を含む先行技術の知識を考慮した場合、ユニークであり、意 外なものである。 発明の要約 本発明は、以下、合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩すなわちrsAMsJ又は 単にSAMSと称されるユニークな合成組成物の新らしい種族に関係している。 本発明の生成物は、ユニークな合成物質の新しい種族に関係しており、それは組 成と形態学においてユニークであることが、伝送電子顕微鏡検査(TEM)、フ ーリエ変換赤外線分光学(FT−I R)、X線回折(XRD)及び電子回折に より示され、特性的に、SAMS組成物のX線回折図形で見られるカオリンの特 性ピークを与える、部分的に変換された力8オリン粒子を少ない割合で含有する が、さらに、大きな部分として主としてエツジの回りに、しかし、TEM図18 ないし23で図示したように変換されたカオリン粒子の表面にもある程度まで非 回折無定形または微結晶反応生成物をも含んでいる。 TE M図18ないし23は、S A M S生成物が無定形で非回折のアルカ リ金属ケイ酸塩カオリン反応生成物の統合されたふち付き区域を有するカオリン 小板であることを示す。SAMS生成物の統合された組成物は、下式の一般的な 組成を有するユニークな実在物である。 xMz O:Aj2z Os :ysio! :zHx Oここに、Xはアルカ リ金属酸化物のモル数であり、Mはアルカリ金属、yはSAMS組成物中のS  i O2のモル数であり、そしてZは結合水のモル数である。 ユニークな生成物は、図33.34.35及び36に示したように、実質的に無 定形であり、減衰したカオリンビークを有することが、X線回折(XRD)によ り、さらに特性づけられる。SAMS生成物は、出発物質である粘土、ゼオライ ト及び結晶質と無定形のシリカとケイ酸塩の赤外線スペクトル(IR)とは異な る赤外線スペクトルを有することでも特性づけられる。図1は、SAMS組成物 の赤外線スペクトルと、無定形の合成ケイ酸塩(ゼオレックス23)及びシリカ (ハイシル233)、さらにはか焼カオリン粘土のスペクトルとを比較している 。図2は同様に、SAMS組成物の赤外線スペクトルと、ゼオライトA、X、Y 及び方沸石のスペクトルを比較している。図1と2において、SAMS組成物の 赤外線スペクトルは、他の物質のスペクトルとはかなり異なっている。図3と4 においては、実施例1と2のS A M S組成物の赤外線スペクトルをそれぞ れの出発物質である粘土と比較している。いずれの場合も、波数が800ないし 400の領域の部分が粘土とSAMS共に全く同じであるけれども、SAMS組 成物のスペクトルは出発物質である粘土のスペクトルとは、かなり異なっている 。主なスペクトルの違いは、波数が1200ないし875の領域であり、そこで はSAMS組成物が広くてあまり明らかでないSi−○の伸びビーク(1200 ないし950 cm−’)を示している。 簡単に云えば、SAMS組成物は、実質的に無定形のアルカリ金属ケイ酸塩−力 オリン粘土反応生成物の1つ以上の近接区域と統合された変換されたカオリン粘 土小板からなる多成分物質として、記述されるであろう。 本発明の好適なユニークな組成物は、アルカリ金属ケイ酸塩と粘土との水熱反応 により製造されるが、その際にバッチ組成物のB/C比が1.0より小に確保す るが、1.0より小さい値に限定されない、ここで、Bは、バッチ組成物中のア ルカリ金属ケイ酸塩のモルを表わし、Cは、カオリン粘土のモルを表わしている 。好ましいSAMS組成物は、1.0より小さいB/C比で作られるが、ユニー クなSAMS生成物は、1.0より大きいB/C比でも作ることができ、この場 合は、バッチ組成、圧力、温度及び水熱反応の反応時間を調整する。このユニー クなバッチ組成物は、50psiないし360psi、好ましくは90ないし1 50psiの蒸気圧と、15分ないし4時間、好ましくは45分ないし2時間の 反応時間を使って、かきまぜ反応器中で加熱される。希望する反応時間の最後に 、反応器は冷却され、そしてユニークなSAMS生成物は、ろ過され、洗浄され 、乾燥され、そして、希望の細かさに製粉される。 SAMS反応で、塩基といわれるアルカリ金属ケイ酸塩は、1ないし6のS i  O2対アルカリ金属酸化物の比を有する。アルカリ金属ケイ酸塩がナトリウム ケイ酸塩である時は、S i 02 : Nag O比は、2.0ないし3.3 が好ましく、さらに、SAMS組成物の好ましいナトリウム形態は、酸化物のモ ル比という用語で次のように表わすことができ、作られる。 xNaz O:Aj2i 0s : 3’5iOi : zHz Oここに、X は、0.01ないし2.0の値を持つ整数であり、yは2.0より大きい値を持 つ整数で、Zは0ないしlOの整数で0ないし5.0が好ましい、対応的に、ア ルカリ金属ケイ酸塩がケイ酸カリウムの時は、好ましい5i02:KiO比は、 2.8ないし3.9であり、また、アルカリ金属ケイ酸塩がケイ酸リチウムの時 は、好ましいS 10 z : L r z O比は、4.8ないし5.6であ る。 したがって、補強剤、補強増量剤、機能的充填剤、及び/又は紙、ペンキ、プラ スチック、その他特殊製品のための不透明化剤として有効である新らしい合成ア ルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)生成物あるいは顔料を提供することが 本発明のひとつの目的である。 本発明の上記以外の目的は、ユニークなバッチ組成と制御された反応時間、温度 および圧力条件を使用して、水熱条件下において、粘土とアルカリ金属ケイ酸塩 との反応により、新らしい合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩生成物を生産する 方法を提供することである。 比較的高価ではないカオリンあるいは関連物質から価値の高いユニークな組成物 を製造することが本発明の一般的な目的であり、その生成物は、採掘され、精製 されたカオリンから作られた制御された構造の合成アルカリ金属アルミノケイ酸 塩である。 さらに本発明の別の目的は、出発物質であるカオリン生成物よりも、もっと明る くて、いちじるしく不透明なユニークなカオリンにもとづく組成物を製造するこ とである。 本発明の別な目的は、か焼粘土と比較した場合に、非常に低い摩耗特性を持つユ ニークなSAMS組成物を生成することであり、さらにか焼粘土を上回る優れた 紙被覆特性のある合成顔料を提供することである0本発明の別な目的は、高価な 機能的充填剤、増量剤、顔料及びか焼粘土、フユームドシリカ(fumed 5 ilica)及びシリカ・ゲル、合成ケイ酸塩、合成ケイ酸カルシウム及び関連 コンパウンドのような高い価値を有する生成物を伸ばすことができるユニークな 合成生成物を提供することである。 本発明のさらに別な重要且つ特別な目的は、最終的に紙、ペンキ、ゴム及びプラ スチック濃縮物のような最終用途において高価な二酸化チタン組成物を伸ばすこ とに使用するだめの、高い散乱係数と優れた不透明化特性を持つユニークなS  A M S組成物を生成することである。 本発明のなお別な目的は、補強剤または機能的充填剤または増量剤として、粘土 及びアルカリ金属ケイ酸塩の水熱反応により生成された新しい合成アルカリ金属 アルミノケイ酸塩を含有する、紙、ラテックスペンキ、プラスチック、ペンキ艶 消し、ゴム、ドライ・リキッド・キャリヤー、消泡剤、アンチブロッキング、及 びその他の生成物を包含する製造工業品を提供することである。 本発明のその他の目的と利点は、本発明の記述が進むにつれて、明らかになるで あろう。 前述の目的と利点をみたすことに関して、この発明によって合成アルカリ金属ア ルミノケイ酸塩(S A M S )が提供される。そしてそのものは、実質的 に無定形のアルカリ金属ケイ酸塩塩基−力オリン粘土反応生成分の1つ以上の近 接区域に統合された変換されたカオリン粘土小板からなり、さらに、そのものは 一般式xMzo+Aβz Os : yS i 02 : zHz Oをもつ。 ここにおいて、Xはアルカリ金属酸化物のモル数、Mはアルカリ金属、yはSi Oxのモル数、Zは、結合水のモル数である。これらの生成物は、実質的に、X 線回折技術の現状によって特徴付けられるように減衰したカオリン・ピークを有 する実質的な無定形として特徴付けられるであろうし、しかも、SAMS型生成 物の増加の特徴化における習熟曲線として、今後、マイクロ結晶であると考慮さ れるかもわからない。本発明は、TEMにより、変換されたカオリン小板と統合 した無定形組成物であると示されるユニークなSAMS生成物が提供される。S AMS生成物は40ないし200nl/100g以上の範囲のオイル吸収値、2 ないし300m’/gの範囲の表面積、200ミリ当量/100gまでのオーダ ーの1価の陽イオンを交換する高い能力及び非常に低い摩耗特性を持っている。 さらに、本発明により提供されたものは、これらの合成アルカリ金属アルミノケ イ酸塩生成物の製造方法である。そしてその方法は、ユニークなSAMS組成物 が、事前に選定された反応条件下で、1.0より高い比で作られることができる けれども、出発反応混合物におけるアルカリ金属ケイ酸塩塩基(B)対粘土(C )の好適な分子比が1.Oより小である条件におけるアルカリ金属ケイ酸塩と粘 土のスラリーとの水熱反応から成る。 さらに本発明により提供されるものは、紙、ペンキ、プラスチック、ゴム、消泡 剤、及び特別生成分から成る組成物であって、これらは、この発明の新らしい合 成アルカリ金属アルミノケイ酸塩物質を含有する。 ll立互m 本発明の理解を容易にするために、ここで添付図面に言及しようと思う。図面は 、発明を限定するものとして解釈されるべきものではなくて、単なる模範である 。 図1は、ゼオレックス23、無定形ナトリウム、アルミノケイ酸塩、ハイシル2 33、無定形合成シリカ、ハイカル、か焼カオリン及び実施例2からのSAMS 組成物のFT−r R走査の比較を示す。 図2は、七オライドA、X、YのFT−I R走査の比較と、実施例2からのS AMS組成物のFT−I Rと方沸石との比較を示す。 図3は、出発物質であるオムニフィル粘土と実施例1からのSAMS組成物のF T−JR定走査比較を示す。 図4は、出発物質であるハイドラグロス90粘土と実施例2からのSAMS組成 物のFT−I R走査の比較を示す。 図5は、B/C比が0.5(実施例2)、1.0及び2.0(それぞれ実施例5 、試験l及び2)で製造されたSAMS組成物とハイドラグロス90とのFT− I R走査の比較を示す。 図6は、オムニフィル粘土から、B/C比が0.5という条件を使用して異なる モル比のナトリウムケイ酸塩塩基から作られた実施例6のSAMS組成物のFT −IR定走査比較を示す。 図7は、B/C比が0.75ないし5.0で、ハイドラグロス90と2.5モル 比のナトリウムケイ酸塩から作られた実施例9のSAMS組成物のFT−I R 走査の比較を示す。 図8は、0.75ないし5.0のB/C比で、ハイドラグロスと水酸化ナトリウ ムの反応により作られた実施例9のSAMS組成物のFT−I R走査の比較を 示す。 図9は、ゼオライトAの走査電子顕微鏡(SEM)写真を示す。 図1Oは、ゼオライトXのSEM写真を示す。 図11は、ゼオライトYのSEM写真を示す。 図12は、方沸石のSEM写真を示す。 図13は、実施例IのSAMS組成物のSEM写真を示す。 図14は、実施例2のSAMS成分のSEM写真を示す。 図15は、先行技術の無定形ナトリウム・アルミノケイ酸塩、ゼオレックス23 のTEM写真を示す。 図16は、先行技術の無定形合成シリカ、ハイシル233のTEM写真を示す。 図17は、先行技術のか焼粘土、ハイカルのTEM写真を示す。 図18は、0.75のB/C比で、オムニフィル東ジョーシア粘土から誘導され た本発明のSAMS組成物(実施例1)のTEM写真を示す。 図19は、実施例1のS A M S組成物のTEM写真を示す。 図20は、0.5のB/C比で、ハイドラグロス90東ジヨーシア粘土から誘導 された本発明のSAMS組成物(実施例2)のTEM写真を示す。 図21は、実施例2のSAMS組成物のTEM写真を示す。 図22は、1.0のB/C比で、ハイドラグロス90から誘導された本発明のS AMS組成物のTEM写真を示す(実施例5、試験l)。 図23は、2.0のB/C比で、パイドラグロス90から誘導された本発明のS AMS組成物のTEM写真を示す(実施例5、試験2)。 図24は、コントロール・オムニフィル粘土のTEM写真を示す。 図25は、コントロール・ハイドラグロス90粘土のTEM写真を示す。 図26は、ゼオライトAのXRD走査である。 図27は、ゼオライトXのXRD走査である。 図28は、ゼオライトYのXRD走査である。 図29は、方沸石のXRD走査である。 図30は、ゼオライト23のXRD走査である。 図31は、ハイシル233のXRD走査である。 図32は、ハイカルのXRD走査である。 図33は、減衰したカオリン・ピークだけを示している実施例1のSAMS組成 物のXRD走査である。 図34は、減衰したカオリン・ピークだけを示している実施例2のSAMS組成 物のXRD走査である。 図35は、減衰したカオリン・ピークだけを示している実施例5、試験1のSA MS組成物のXRD走査である。 図36は、減衰したカオリン・ピークだけを示している実施例5、試験2のSA MS組成物のXRD走査である。 図37は、出発物質であるオムニフィル粘土のXRD走査である。 図38は、出発物質であるハイドラグロス90粘土のXRD走査である。 図39Aと39Bは、実施例4試験2(図39A)と試験4(図39B)のカリ ウムSAMS組成物(7)SEM写真を示す。 図40は、0.25のB/C比で、ハイドラプリント粘土から誘導されたブラテ ィ(plateyl S A M S組成物のSEM写真を示す(実施例11) 。 図41は、0.75のB/C比で、ハイドラプリント粘土から誘導されたブラテ ィ(plateyl S A M S組成物のSEM写真を示す(実施例13) 。 図42は、0.75のB/C比で、ハイドラプリント粘土から誘導されたブラテ ィ(plateyl S A M S組成物の作成に使用されたハイドラプリン ト粘土のSEM写真を示す(実施例13)。 図43は、0.75のB/C比で、リスシル4リチウムケイ酸塩とバイトラグロ ス9oから誘導されたリチウムSAMS組成物のTEM写真を示す(実施例14 、試験3)。 好適な具体化の記述 本発明による合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)は、紙、塗料、プ ラスチック、ゴムおよび特殊な材料のための補強剤または機能的充填剤として著 しく有用なユニークな製品である。好ましい製品は、特に、増強された不透明度 と構造をもっている縁(ぶち)のあるアルカリ金属アルミノケイ酸塩の組成物と して、また出発物質である粘土と比較すると、ユニークな形態であるとして特徴 付けらねるものである。さらに、結果的に出来る製品の明るさは、しばしば出発 物質である粘土より実質的に高(、また、紙、塗料、プラスチックおよび同様の 物の補強剤または機能的充填剤として現在使用されている各種の粘土物質と比肩 し得るか2それらより優れているのである。SAMS組成物の不透明度と明るさ が出発物質よりはるかに増加するであろうと云うことは、全く予期されないこと である。 本発明によるアルカリ金属アルミノケイ酸塩の製品は、また、期待しなかったほ ど高い吸油量の特徴を持っている。すなわちその吸油量は、SAMS製品100 グラム当り油のミリリットル単位で約40ないし200m A / l OOg の範囲である。これは、約30mI2/100gの非常に低い吸油量の水を含む 粘土が、この発明により低ないし高構造のSAMS製品に変わっているという点 で全く著しいことなのである。構造の定義については、表1を参照されたい。 この明細書においては、SAMS製品は、構造をもっ集塊として定義されている が、そこでは主要な粒子は、本質的に無定形のアルカリ金属ケイ酸塩塩基とカオ リン粘土との反応生成物の1つ以上の隣接する領域と統合されて変化した血小板 状のカオリン粘土から成り、またこれらのSAMS製品の主要な粒子は、X線回 折図形で組成物中のカオリンの残り物から減衰したカオリン粘土のピークを持っ ている。またこれらの製品は、図3−6で示される特徴的なIR定走査持ち、ま た、これらの製品はTEM図18ないし23および43で示されている。 構造的集塊の形態と粒子の大きさは、特定の反応条件と使用される構成要素によ って変化する。例えば、アルカリ金属ケイ酸塩と微細粒子の粘土(ハイドラグロ ス90のような)との反応によって形成される集塊であるSAMS製品は、通常 は回転楕円体状の形態をもつのであるが、一方、粗い粒子の大きさの薄片に分け られた粘土(ハイドラプリントのような)から得られるものは、血小板状の形態 をもつのである。ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムから出来る製品は、減衰し たカオリンのピークを持つ縁(ぶち)の付いた物質を形成するが、一方、ケイ酸 リチウムから生産される製品は、表面に突起をもち、減衰したカオリンのピーク を持つ。 r縁(ぶち)をもつJという言葉は、変化した主要な粒子が、肝要な境界をもつ 中心となる物質か、または中心となるものとは異なる構成の外側の端の物質から 構成されているという意味である。ケイ酸リチウムは、縁よりもむしろ突起部を もち、そして突起は中心部とともに肝要である。縁の領域または突起部は、X線 無定形であるばかりでなく、電子回折無定形のように思われるが、一方、中心部 は、X線回折で減衰したカオリンピークをもつと思われる。主要な粒子は、一般 的には、薄片(六角形に似た形の板に対して不規則な)の形をしている。 縁は、通常は、板の周辺を実質的に取り囲んでいる外側の端または境界部である 。縁および突起部は、一般的に、粒子の外表面から中心部の始まりの部分まで測 定した場合、それぞれ20ないし1200オングストロームの環状の巾または直 径をもっている。r無定形」という言葉は、物質が特徴的なX線回折図形をもた ないということを意味する。「減衰したカオリンビーク」という言葉は、X線回 折においてカオリンの特徴的な位置にあるピークを示すが、X線回折において見 られるカオリンの通常のピークより低いか、または弱められているということを 意味する。この明細書では、「機能的顔料1という言葉は、他の物質中で好まし い性質を高めるか、場合によっては、結果的に出来る混合物の原価を減らす、色 をもたない物質を意味する。 この明細書では、r水熱の1という言葉は、高められた温度と大気圧よりははる かに大きい圧力の水性条件のもとて反応が進められることを意味する。好ましい 温度は140ないし250℃の範囲にある。好ましい圧力条件は、50ないし3 60 psig (平方インチ当りボンド)の範囲にある圧力を含む。反応は、 攪拌状態のもとで進められるが、攪拌の速度は反応により異なる。 この発明の特定のSAMS製品は、次の反応で製造することができる。 アルカリ金属ケイ酸塩CB)十カオリン(C)=SAMS バッチ組成物中のカオリン粘土(C)に対するアルカリ金属ケイ酸塩の比率であ るB/C比は、TEM図18ないし23に見られるように、この発明の教えによ り生産できるS A、 M S組成物の変種を決定する。1未満のBZC比は、 この発明の好ましい具体化である。一般的に、1.0より高いB/C比では、特 にケイ酸ナトリウムを使用した5、0より高いB/C比では、場合により、SA MS製品と一緒に七オライドが産出される。ただし、望ましい形態と好ましい組 成のSAMSは、特別の反応条件を使用することにより七オライド系のいろいろ の種を副生ずることなしに、生産することもできる。 ユニークなSAMS組成物を製造するための好ましい原料は、アルカリ金属ケイ 酸塩とカオリン粘土である。 代表的には、アルカリ金属ケイ酸塩は、次のような組成からなる。 M * O: r S i Oz ただし、Mはアルカリ金属であり、rはアルカリ金属酸化物の1モルに結合され るS i Ozのモル数である。 Mがナトリウムの場合、アルカリ金属ケイ酸塩は、ケイ酸ナトリウムと呼ばれ、 rの値は、S I O* / N a x Oのモル比である。SAMS反応に 使用されるアルカリ金属ケイ酸塩は、rが1.0ないし6.0の値をもち、好ま しい反応物質であるケイ酸ナトリウムは、1.0ないし4.0のrの値をもつで あろう。 SAMS反応で使用されるカオリン粘土は。 A℃gos:2SiO□ :28zOの式で表わすことができる。B/C比の計 算では、カオリン粘土中の結合水の割合(LOI=13.4%)は、カオリンと して使用される分子量中で説明される。したがって、純粋なカオリンの分子量は 、258である。T i OzやFezesのような不純物として紹介される可 能性のある成分は。 通常は、粘土の分子量には含まれていないか、出発物質である粘土物質に帰され る%活性中で、後に説明される。 この反応では、使用できるアルカリ金属ケイ酸塩は。 ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムおよびケイ酸リチウムである。ケイ酸ナトリ ウムと粘土との反応では、主要な粒子がすべての場合において特徴的な中心部と 縁の組み合せをもつSAMS製品が作られる。この製品では、STEM/EDA X (走査透過電子顕微鏡/電子分散分析)により決定されるように、縁の領域 はシリカの濃度が中心部に対して高い。この型の分析は、物質中における与えら れた元素の相対的分布を決定する(すなわち。 この型の分析は1元素地図を与える)。さらに、この分析で、ナトリウムは、一 般的に、変化した粒子全体、つまり中心部と縁の両方を通してよく分散している ことが判る。この種の製品は、塩基対粘土のあらゆる割合で得られるが、−高い B/C比では、七オライド形成のけはいが増加する。したがって、この発明では 、反応がカオリン粘土とケイ酸ナトリウムとの反応を含む場合には、B/C比は 5.0より高くない方が好ましく、0.1ないし5.0の範囲が好ましいが、も っと好ましいのは0.25ないし0.9の範囲である。さらに、1未満のBZC 比では、製造は、シリカの濃度が高い無定形の縁をもち残留カオリンを幾らか含 む−1より大きいB/C比では1反応は、P型やS型のゼオライトのような結晶 質の七オライドを形成する傾向をもつ。またケイ酸ナトリウム中でS i Oz  / N a z O比が減少するにつれて、この反応でゼオライト形成が増加 する傾向がある。それゆえに、ケイ酸ナトリウム中の好ましいSing/Nag  0モル比は、少なくとも2.0、より好ましいのは2.5ないし3.3である 。商業的に入手可能な(PQ社から入手できる)N品種とRU品種のケイ酸ナト リウムが好ましい。 カオリン粘土とケイ酸カリウムとの反応によるSAMS製品の形成においては、 結果として造られるSAMS製品の変化した主要な粒子は、すべての場合に縁を 示すが、ケイ酸カリウムSAMS製品に形成される無定形の縁は、ケイ酸ナトリ ウム製品とは異なる。そして後者においては、縁にシリカとカリウムが集中して いる。ケイ酸カリウムとカオリンを使用する場合には、受は入れられるB/C比 は0.10ないし5.0の範囲であり、さらに好ましいのはO,lないし0.9 であるが、5.0のような高いモル比においてさえも実質的なゼオライト形成は 見られない。上記のように、縁の変化は、これらの反応中に起るが、縁の物質に はシリカとカリウム(中心部の物質と対比して)が集中している。ケイ酸カリウ ム集塊の形態は、通常は、ケイ酸ナトリウム製品の形態と類似している。しかし 、粘土との反応に使用されるケイ酸カリウム中で3 i 0’27に20比が増 加するにつれて、反応は、集塊構造がさんごに似ている物質によく似ている1つ の製品を生産する傾向をもつ、低い比では、この物質は、ケイ酸ナトリウムから できる物質といっそう類似している。商業的ケイ酸カリウムであるカシル(KA S I L) l 、カシル6およびカシル42が反応物質として選択される場 合には、好ましい5iOz/KzO比は、2.8ないu3.9Tあ6゜ケイ酸リ チウムと粘土とからできる製品は、突起または、中心と一緒になった隆起した塊 をもつ中心物質を含む、1i子回折分析は、これらの突起が全面的に無定形であ るのに対して、残留する血小板状区域がカオリナイトとしての典型的回折図を示 すことを指摘する。最も重要なことは、突起または隆起した塊は、血小板状粘土 の端にだけ形成されるものでなく、血小板状部については多少でたらめに出現す ることである。幾つかの六角に似た血小板状の粘土では、TEM (透過電子顕 微鏡)写真でいっそう明らかに見られるが、これは反応の不均一性が大きいこと を示している。STEM/EDAX分析によるリチウムSAMS物質中のSiと 八βの含有量の元素配列図作成は、変化した物質(つまり突起部)は、変化しな かったカオリナイトの領域に比べて、シリコンが非常に多くて、アルミニウムが 不充分であることを示す。 リチウムの元素配列図は可能ではなかった。なぜならば、リチウムの原子量が測 定器の検出の限界以下であるからである。 SAMS組成物は、水熱条件下での粘土とアルカリ金属ケイ酸塩との反応により 生産される。使用できる粘土は、粘土と、粘土の同効物質との混合物と同じく、 粗製の粘土、浮遊2別された粘土、水洗された粘土を含めて、すべてのカオリン 型の粘土を含む。純粋な粘土も、不純な粘土も使うことができる。好ましい粘土 の幾つかは、オムニフィル(0いIFIL) 、ハイトラスバーズ()IY[1 RA−5PERSE) 、ハイドラプリント()IYDIIAPIIINTIお よびハイドラグロス(HYDRAGLO3S)の商標を付して商業的に売られて いるカオリン粘土である。粘土とアルカリ金属ケイ酸塩に存在するシリカ−アル ミナ値に相当する他の鉱物資源も使用できる。アルミナ、アルミン酸ナトリウム 、水酸化アルミニウムのようなアルミナ源か、または他のアルミニウム源がこの 発明の精神から離れないで使用できる。シリカ源は、合成シリカ、反応性シリカ 、ケイ酸ナトリウム、または同効物質を含むことができる。 アルカリ金属ケイ酸塩は、技術分野で知られているもののどのタイプでもよいが 、好ましいのは、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウムまたはこ れらの混合物または反応して同等の化合物をつくることのできる組成等を使用す ることである。 この発明の重要な特徴は、アルカリ金属ケイ酸塩の量と使用される粘土の量との 間のこのシステムで開発されたモル比である9アルカリ金属ケイ酸塩と粘土との モル比を制御する必要がある。さもないとゼオライト状の結晶質製品か、無定形 と結晶質品種との混合物が生産されるであろう。本発明の製品は、代表的には、 TEMe18ないし23に描写されているように縁の付いた組成物である。アル カリ金属ケイ酸塩と粘土とのモル比を、望ましいSAMS製品を生産するよう制 御することが望ましい。 さらに、本発明の反応は、アルカリ金属ケイ酸塩の水溶液と混合された粘土の水 性スラリーを使用して、水性系中で行われる。生成される粘土とアルカリ金属ケ イ酸塩のスラリーは、1ないし20重量パーセントの固体濃度をもつことが望ま しく、さらに好ましいのは5ないし15パーセントである。 方法の好ましい操作は、出発物質である粘土物質とアルカリ金属ケイ酸塩とのス ラリーが作られ、次に系は閉じられ、徐々に温度を上昇させるために加熱する。 一般的には、系中の圧力は、約14.0ないし250℃の範囲の温度において約 50ないし360 psigの範囲であろう。温度は、工程を操作するために特 に望ましい条件範囲は、圧力が100ないし200 psigで温度が164な いし194℃である。 温度は、蒸気を使用する場合のように、圧力と相関関係があることが望ましい。 反応時間は、約0.25ないし4時間である1反応の完了後、加熱を停止し、混 合物は冷却され、その後に系は開けられる。そして製品はろ過または遠心分離に より分離され、水洗され、乾燥される。スプレー乾燥は、人口が1000°F  (538℃)で、出口が250°F(121℃)の時には、好ましい。 生産物は、約40ないし220127100gの範囲の吸油値をもつものと特徴 付けることができる0表面積は、約2ないし300 m”/Hの範囲である。さ らに好ましいのは、製品が80ないし160mn/100gの範囲の吸油性の値 をもち、IOないし30 m”/Hの範囲の表面積をもつことである。 特に好ましいSAMS製品は、薄片に分けられた粘土とアルカリ金属ケイ酸塩と の反応により生産されたものである。アルカリ金属ケイ酸塩との反応に使用する ための適切な薄片粘土は、ジェイ エム ツーパー コーポレーション(J、  M、 HUBERC0IIPORATION)によりハイドラプリント(HYD RAPRINT)の商標を付して商業的に売られている薄片粘土である。ハイド ラプリントは、白呈質のミドル ジョーシア(MIDDLE GEORGIA) 粘土の薄片分離により生産される粗い粒子の大きさの薄片粘土である。アルカリ 金属ケイ酸塩と薄片粘土との反応により形成されるSAMS製品は、血小板状の 形態をもち、それはこ\では「板のような」物質と呼んでいるが、製品を軽い紙 のコーティングに使用するのに優れたものにするm−その技術は紙を非常に滑ら かにするm−。これらの板のような物質は、ポリエチレンに優れた衝撃強さを与 えるから、高密度ポリエチレンのようなプラスチックに混ぜるのにもまた特に有 用である。 及−里−1 次の各実施例は、発明を説明するためのもので、それを制限するとは考えられな い。 実施例および明細書を通して、「部」は、特に他に明記しない限り、重さによる ものである。 11母」。 オムニフィル゛ か SAMSのム 水1..508ガロン(12,629ボンド)を2.500ガロンの圧力反応器 に加えた。水には、ジェイ エム ツーバー コーポレーションがオムニフィル として商業的に販売している67.7%固体のカオリン粘土スラリを101.3 ガロン(1,458ポンド)加えた。これは、表IIに示されている特性をもつ 東ジョーシア鉱床から産出されて水で精練されたカオリン粘土である。粘土−水 のスラリーには、Sing/Nanoモル比が2.5であり、固体が34.9% のケイ酸ナトリウムの新鮮な水中の溶液の147.2ガロン(1,700ボンド )を加えた。これらの条件のもとでは、最終製品の固体は約10%であり、バッ チの組成は、塩基対粘土のモル比が約0.75である。反応のためのバッチ組成 は次のように表わすことができ、NazO:1.33Aj2J、l:5.21S i02二278LOH/N (水のモル/ N a z○のモル)比が278で 、S / N (S HOxのモル/ N a 20のモル)比が5.2であり 、S/A(Si02モル/Aj2.O,モル)比が3.9である。 バッチは、120psigの反応圧力と172℃の温度で加熱された。この混合 物は、かきまぜながら1時間反応させられた。1時間の反応時間の最後に混合物 はドロップタンクに入れられ、得られた混合物は次にろ過され、洗浄され、スプ レー乾燥された。 実施例1の製品は、各種の試験方法で評価され、特徴付けられた。本発明を代表 する、結果として生産された合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩組成物すなわち SAMSは、表■に掲げられている。出発物質であるオムニフィル粘土対照の特 性を、比較のために表Hに掲げた。 表1 オムニフィル か SAMSのΔ オムニフィル粘土 オムニフィル粘土 仁1互立血j からのSAMS ・昭 −T+021.43 2.12 FezD= 0.81 1. If Sin□ 52.82 44.33 AJ! xis 24.32 37.6ONaiO7,350,03 1皮蓋屋上 強熱減量、% 10.90 13.40小孔容積、cc/g (水銀注入) 3.10 1. In 表面積、m a 7g l 9.8 20.0pH(20%固体で) + 0. 8 6.5吸油量、m℃/long 136 37谷磨損 (ワイヤ損失のmg) 8.7 I O,5陽イオン交換能力 meq/ I 00gN)1.”、 K” l 85 2−3meq/100g Ca”、Mg’″” 45 12明るさ、% 86. + 82.0 セデイグラフの粒−子JΣ入」1直ニ一5+lOミクロン 05 18 + 5ミクロン 3.0 4.0 −2ミクロン 58.5 89.0 −1ミクロン 34.0 82.9 −0.5ミクロン15.0 68.1 叉j1乱ス 八 ゛−グロス90− 1− SAMS(7)ム第2の反応は、表■に示される 特性をもつジエイ エム ツーバー コーポレーションのへ−イドラグロス9゜ として商業販売されている70.1%固体量のカオリン粘土スラリー110ガロ ン(1,613ボンド)を1、.500ガロン(12,562ボンド)の水に加 えて行った。粘土−水のスラリーには、2.5の5in−/Na、O比をもつケ イ酸ナトリウムの34.9%固体量の新鮮な水中の溶液112.4ガロン(1, 298ボンド)を加えた。これらの条件のもとでは、最終製品の固体は約10% であり、バッチ組成は約O,SOの塩基対粘土のモル比をもつ0反応のためのバ ッチ組成は次のように表わすことができ、 0.76Na*0:1.52ARiOz+4.943iOi:278HzOそう してH/Nが366、S/Nが6.5.S/Aが3.25である。 バッチは、!20psigの反応圧力で摂氏172℃の温度まで加熱された。こ の混合物は、がきまぜを継続しながら1時間反応させられた。1時間の反応時間 の最後に混合物はドロップタンクに注入され、生成した混合物は次にろ過され、 洗浄され、スプレー乾燥された。 実施例2の製品は、各種の試験に付された。下に表mに示すものは、得られた本 発明を代表する合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩すなわちSAMSと、SAM S組成物を製造するための原料となったカオリン粘土対照物の物理的特性である 。 K皿 ハイドラグロス90 −によるSAMSのム成””互’ 、% ハイドラグロス 90 ハイドラクロス90によるSAMS 支上亙旦亘−−− TiO□ 0.51 0.94 FeJ、 0.83 0.98 SiO□ 54.57 44.79 八β20コ 27.95 38.37 NaJ 6.75 0.03 11五且上 燃焼損失、% 10.71 13.86小孔容積、cc/g (水銀注入) 3.56 0.86 表面積、 m”/g 21.5 22.0p)I(20%固体で) +1.2  6.8吸油量 nu /100g +56 43谷磨損 (ワイヤ損失のmg) 6.8 7.5陽イオン交換能力 meq/I00g−NHm”、K” +83 2−3meq/I00g−Ca” 、!Jg” 48 +2明るさ、% 92.6 91.0 セデイグラフの粒 の きさ、%: +ioミクo> 0.0 0.0 + 5ミクロン o、 o o、 。 −2ミクロン 61.0 9B、0 −1ミクロン 37.0 96.1 −0.5ミクO:/ 18.0 [14,7表■および表mに掲げたデータを特 徴付けるために、次の手順を使用した。 化学的分析(%T icl+ 、 %Fsz O3,%S +02、%A A  20 s)はX線螢光により決定した、最終製品のナトリウムの含有ffi ( Nag O)は、原子吸収により決定した。 燃焼損失は、SAMS製品を、摂氏110’Cで一定の重さになるまで前もって 乾燥し、摂氏925℃に1時間加熱し、冷却した。燃焼損失の計算は、次のよう に行った。 pHは、標準のpH計を使用して、水と固体20%(重量による)の製品の混合 物で測定した。 比表面積は、1938年に発行されたrジャーナル・才ブ・ジ・アメリカン・ケ ミカル・ソサイエティ(Journal of the American C hemical 5ociety) J第60巻、第309ページにBruna uer、 EmettおよびTe1ler(BETI によって述べられた窒素 吸収法によって決定された。−意表面積の決定は、ガスを抜いた状態で300℃ の温度で3時間S A、 M S組成物について行った。 実施例1および2の出発物質と最終製品の吸油量は、油こすり取り法(oil  rub−ouL method)により決定した。 この方法は、こわれたり分離したりしない固いパテのような練り物が形成される まで、滑らかな表面上でヘラでこすることによって、製品に亜麻仁油を混ぜる原 理に基づいている。拡げると曲がるような練り物理合物を作るために必要な油の 量を測定することによって、製品の吸油量の値・・・・・・この値は、製品の吸 収能力を飽和させるために製品の単位重量当り必要な油の1を表わす・・・・・ ・を計算することができる。吸油量の値の計算は、次の式に=油mβ/ 100  gの製品 陽イオン交換能力は、製品(0,25g−0,1mgまで重さを測った)を、タ ールを塗った。ねじキャップ付きの15+ylの遠心機管に加えて決定した。試 料は、飽和する陽イオンの0.5M溶液の10m1で3回、遠心分離機で洗った 。試料は、引き続いて飽和する陽イオンの0.05M溶液で5回洗った。5回の 洗浄と、表面に浮かぶ溶液のデカンテーションの後に、管にふたをして重さを測 った。この重さく試料の重量より少ない)は、0.05Mの飽和する溶液の余剰 の量を表わす、吸収された(可溶性)そうして交換できる陽イオンは、取って代 わる陽イオンの0.5Mの溶液で3回洗うことにより取り習えられ、洗浄液を1 00+nj!の容積測定用のフラスコに集められた。飽和するための陽イオン[ アンモニウム(N H4”)を除外するコの量は、原子吸収スペクトル分析によ り決定した。アンモニウム(NH,”)は電圧滴定によって決めた。交換可能な 陽イオンの正味の量は、可溶性で吸収された陽イオンの量(正味重さxo。 05M)を、分析された全量から差し引くことにより計算した。 明るさの測定は、1976年に出版された標準TAPPI(Technical  As5ociat、ion of Pu1p and Paper Indu stry1手順T−534pm−76によッテ行った。 粒子の大きさは、ジョーシア(Georgia)州ノークロス(Norcros s)のマイクロメリティクス インスツルメントコーポレーション(Micro meritics Instrument Corpora−tion)のセデ ィグラフfSedigraph) 5000 E T粒子サイズ分析器を使用し て決定した。この測定器は、ストークスの法則の変形として、粒子の大きさの分 布を測定するたい積(sedimentation)技術を使用している。この 手順は、1983年5月3日に発刊されたr測定器便覧−セディグラフ 500 0ET 粒子サイズ分析器」に記載されている。 フーリエ変換赤外線分光器(FT−IR)、透過電子顕微鏡(TEM)、走査電 子顕微鏡(SEM)およびX線回折fXRD)の走査は、標準技術を使用して決 定された。 上のデータから、本発明の方法は、物理的特性と化学的特性の新しい組み合せを もつ新しい製品を産出することがわかるであろう。 表■および表mで示したように、本発明の、商業的カオリン粘土から製造された 合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩は、陽イオン交換能力、吸油量および明るさ において重要な改善を示している。適切な価値のある水を含む粘土製品が、本発 明の比較的単純な手順によって非常に価値の高い合成製品に変えられたというこ とは、全く驚くべきことである。特に興味のあることは、高い構造の製品がこの 発明の結果として形成されたことを示す吸油量の重要な改善である。 実施例1および2のSAMS組成物の赤外線スペクトルは、それぞれ図3および 4で示されているそれぞれの原料粘土の赤外線スペクトルと比較されている。赤 外線分光術に慣れている者なら誰でも判るように、SAMS組成物の赤外線スペ クトルは、それぞれの原料粘土の、特に波数1200−875 (cm−’)の 吸収領域でのスペクトルとかなり異なる。波数が1200と950の間のSi  −0の拡がる帯域1stretching band)は、対照粘土よりSAM Sの方がより広く、より不明確であり、このことはSAMS組成物がかなりの無 定形物質を含んでいることを示している。さらに、波数が950と875の間の アルミニウムO−H振動は、SAMS組成物とその原料粘土において本質的に同 一であるが、SAMS組成物はピークの強さでわずかに減衰していることを示し ていることが異なるだけである。 図1において、実施例2のSAMS組成物のFT−T R走査が、無定形合成ケ イ酸塩(ゼオレックス23)、か焼カオリン(バイカル)および無定形合成シリ カ(ハイシル 233)と比較されている。SAMS組成物のスペクトルは、ゼ オレックス 23、ハイカルおよびハイシルのスペクトルと、波数が1200な いし950の81−〇の拡がる帯域において類似しているが、波数が950−4 00の領域においてはかなり異なっている。SAMS組成物だけが波数950と 875の間でアルミニウム〇−H振動バンドをもっている。 図2で、実施例2のSAMS組成物のFT−I RスペクトルがゼオライトA、 X、Yお丸び方沸石のスペクトルと比較されている。S A M S組成物のス ペクトルは、IRスペクトル全体を通して結晶質ゼオライトのスペクトルと異な る。ゼオライトの5i−0バンド(1200950cm−’)は非常に鋭く、七 オライドの結晶化度が良いことを示しているが、SAMSのバンドは広い。再度 強調するが、SAMSスペクトルだけがアルミニウムの〇−H振動パ〉・ドを示 すのである。 赤外線スペクトルに基づいて、下記のとおり結論される。すなわち、この発明の S A M S組成物は、先行技術の出発物質であ条粘土や結晶性上オライド、 無定形上オライド、合成ケイ酸塩および合成シリカとは非常に異なるユニークな 実体である。 この発明の合成アルカリ金属アルミノケイ酸塩(SA〜Is)がユニークな特性 をもつことは、実施例1および2のSAMS組成物のSEM写真(それぞれ図1 3.14)と先行技術のゼオライトA、X、Yおよび方沸石(それぞれ図9.1 O111および12)のSEM写真とを比較しても明らかである。SEM写真は 従来技術の七オライドが大きくて、よく結晶化した物質であるのに対してSAM S組成物は、小さくて平らな血小板状のものから成る構造凝集体に見えることを 示している。 本発明の好ましい教えに従って製造された、実施例1のSAMS組成物(B/C 比が1.0未満)のTEM写真と、B/C比が1.0か、またはそれ以上のもと で製造されたSAMS組成物の写真が図18ないし23に示されているが、これ らの写真によってSAMSが組成と形態においてユニークであることがわかる。 TEM写真(図18ないし23)は、SAMS組成物がアルカリ金属ケイ酸塩− 力オリン反応生成物の縁どり領域の統合された部分をもつ変化した血小板状粘土 の残留物を含んでいることを示している。縁どり部は、電子回折(ED)によっ て無定形で非回折であることがわかる1図18ないし23に示されているS A  M S組成物は、ユニークで、出発物質であるオムニフィル及びハイドラグロ ス90粘土(それぞれ図24及び図25に示す)や、先行技術であるケイ酸塩、 シリカおよびか焼粘土(図15ないし17に示す)とは外観がかなり異なる。 実施例1.2および5(図33ないし36)のSへMS組成物のX線回折図形を 、出発物質である粘土(図37および38)のXRr)図形とを比較すると、カ オリン残留物の減衰したカオリンビークだけを観察することができる。SAMS 組成物のXRD図形はまた、図26ないし32に示される先行技術である七オラ イド、ケイ酸塩、シリカ、およびか焼粘土とは明らかに異なる。 ゛への隻 本発明の新しいSAMS製品は、多様な最終用途組成物において評価された。S AMS製品の本当に注目すべき性能か、以下に記されている。 1.1LΔ監l且丞1 ハイドラグロス90粘土による実施例2のSAMS製品は、紙を被覆するための 代表的な成組物において評価されたが、評価データは、表IVに示されている。 被覆は、紙の生地に、主に印刷性を改善するために施されるが、明るさや紙の光 沢のような光学的特性の改善も得られるのである。実施例2においてハイドラグ ロス90から生産されたSAMS製品を被覆組成物に低いレベルで含ませ、そし て商業級薄片刃オリン粘土ハイドラプリントのみを使用した組成物、薄片粘土を 含む組成物、および、かなり明るい、摩耗性の低いか焼した商業的に得られる粘 土バイカルを低いレベルに含む組成物と比較するために、重さの軽い出版物向け の等級の紙に適用した。この特定の紙の最終用途とその被覆処方は、輪転グラビ ア印刷による印刷技術に存在する。被覆は、キーガンラボラトリ(にeegan  Laboratory)のプレードコーターを使用して、前記の等級において 代表的な被覆の重さになるように、商業的に生産された紙の生地に適用された。 スーパーカレンダー仕上げの後で、被覆された紙は、下記のTAPPIの規格に 従って光学的特性についての試験に付された。 T−452:バルブ、紙および板紙の明るさT−480: 75度で紙および板 紙の鏡面光沢輪転グラビア印刷性は、ダイアモンド ナショナル(Diamon d Nationallの印刷平滑性試験器を使用して決めた。これに続く手順 は、紙を被覆し、カレンダー仕上げを行い、ドツトからなる一連の行を使用して 輪転グラビア印刷によって紙の試料を印刷することである。ドツトは、輪転グラ ビア印刷シリンダー上に彫刻された、それぞれが同一の直径と深さをもつ印刷セ ルの結果である。 紙に移らないドツトの数をかぞえて、多数のドツトが移らない場合には輪転グラ ビア印刷性が貧弱であると解釈する。 表■かられかるように、か焼した粘土の1/2の負荷レベルで使用した場合、意 外なことに、本発明の製品は、同等の輪転グラビア印刷性の紙をつくり出し、そ して薄片粘土のみを使用したものより明らかに優れていた。このように、本発明 の製品の1部は、か焼粘度の2部(2倍)の代りとなり、紙の被覆の技術に通暁 した者のために、かなりの原価節約をもたらす、さらに、高価なか焼粘土で同じ 負荷レベルでこの発明のSAMS製品を使用した場合には、この発明のSAMS 製品は、比肩できる光学的特性と明らかに優れた輪転グラビア印刷性をもった紙 をつくり出した。 表 ■ SAMSを ろ紙 100% 90% 90% 95% ハイドラ ハイドラ ハイドラ ハイドラプリント プリント プリント プリ ントlO% 10% 5% か焼粘土 実施例2 実施例2 のSAM のSAM 明るさ、% 68.2 69.2 69.0 68.775度光沢 % 43.7 45.0 45.5 44.O1枚当たり 移らなかっ たドツト本 31 22 15 23 本 ダイヤモンド・ナショナルの平滑性試験2、 細繊 物 種々の理由によって顔料が紙の充填剤として使われているが、その中に、明るさ や不透明性のような光学的特性の改善がある。この目的のための最も効率の高い 顔料は二酸化チタンであるが、その価格は、この用途に二酸化チタンだけを使用 することを禁止するほど高価である。二酸化チタン増量剤(二酸化チタン展延剤 )として知られている1群の顔料は、多少は安価であるが、まだそれでも高価で ある。これらの顔料を二酸化チタンと組み合せて使用すれば、光学的特性を維持 しながら、これらの顔料で二酸化チタンの使用量を少くすることができる。 非常に効果的なこのグループの顔料には、か焼カオリン粘土と無定形シリコアル ミン酸ナトリウム[ハイドレックス(Hydrex) ]の2種の顔料がある。 実施例2においてハイドラグロス90から生産されたSAMS製品は、50%の No、 2級の粘土[ハイトラスバーズ)IYDRASPERSE)] 、]1 7%の二酸化チタン[デュポン(Dupon1社のLW]および33%の増量剤 顔料を含む充填剤供給物において、直接的に、二酸化チタン増量剤顔料、か焼粘 土(バイカル)およびシリコ・アルミン酸ナトリウム[ハイドレックス()ly drex) ]の代用をした。英国標準手すき紙型[Br1tish 5tan dard Handsheet Mould )を使用して手すきの紙を形成し 、均一な基準重量をたしかめるために計量し、そして既述のTAPPI規格に従 って試験を行った。 T−425:紙の不透明性 T−452:バルブ、紙および板紙の明るささらに、散乱係数および吸光係数( それぞれSおよびK)は、クベルカームンクの式(にubelka−Munk  equation)を使って決定された。次にに/Sの値を決め、それを散乱効 率として示した。K/Sの値がゼロに接近するにつれて大きな効率が認められる 。紙の充填剤組成物として使用されるS A M Sと他の増量剤の比較評価の 試料は、表Vに示される。 本発明の製品は、高価な増量剤顔料と比較しても、それぞれの充填剤負荷レベル ですべてのパラメータにおいて優れていることが表Vかられかるであろう。本発 明のSAMS製品が1紙産業で通常使用されている最も高価な増量剤顔料に匹敵 することができるということは、全く驚くべきことである。 入−−y 充填剤 明るさ 不透明度 光散乱 効率 に/S % % % ×101 充填剤なし く対照物) 0 82.5 7]、8 1.87No、 2粘土 50% 2  84.3 74.4 1.46二酸化チタン 17% 4 85.4 78.5 1.25か焼粘土(ハイ力 ル)33% 8 86.0 81.2 1.14No、 2粘土 50% 2  84.8 73.9 1.36二酸化チタン 17% 4 85.5 78.2 1.2333 % 8 86.2 81.6  1.1ONo、 2粘土 50% 2 85.0 75.2 1.32二酸化 チタン 17% 4 85.4 78.1 1.25実施例2の SAMS 33% 8 86.0 8+、5 1.143、 3AMS る 早  紙 。 非被覆紙において充填剤が果たすもうひとつの役割は、用紙裏面の変色の原因と なるインキがしみこむ量を抑制することである。この問題は「プリント ショー スルー」または「プリント スルー」といわれるもので、新聞印刷で一般に経験 するものである。新聞印刷用紙の品質基準及び同様の格付けが引続き強化されて いるので、この特性の改善について一層関心が高まっているのである。 オムニフィル及びハイドラグロス90の2種類の粘土からつくった実施例1及び 実施例2のS AM S製品のプリント スルー低減力を、それぞれの出発物質 と比較し、また、商用グレードの高輝度、低摩耗性のか焼カオリン粘土(アンシ レックス)及び高輝度のアルミノケイ酸ナトリウム(ゼオレックス 23p)と 比較する。 ハンドシートはノープル アンド ウッドのシート・マシンを使用して商用の新 聞印刷用紙バルブで作り、下記のタラピー基準に従って試験した。 T−410紙および板紙の坪量 T−425紙の不透明度 T−452バルブ、紙、板紙の明るさ さらに、標準的な温度と湿度条件の下で標準的な新聞印刷用紙インキと活字を高 く取付けた印刷版を使用して、ユニバーサル No、 I ヴアンダータック  ブルーフ印刷機で試験印刷を実施した。上記の印刷版は4インチ×4%インチ四 方の固体部分を印刷するように設計した。印刷はプレス・ベッドの調整により4 ミル刷りで行ない、印刷の前後に用紙1枚ずつの重量を測ってインキの「のり」 を調べた。印刷とインキの「のり」が変動するので各アッシュ・レベルを3つの インキ・レベルで印・刷し、インキののりを正確に2.0g/m’として印刷値 を図表示することが必要であった。 印刷したシートは、73F”、相対湿度50%の条件下に一晩放置した後、印刷 面の反対面で457nmで明るさ試験機により測定した。ショー スルーは下記 のラロツクの式により算出した。 SAMSおよびその他の増量材顔料の新聞印刷における評価の比較データを表■ に示す。 入−一匁 新XΩ堕興におけるSAMS び の増 剤 の評充填剤 タラピー ショー  スルー レベル 塩の重量 明るさ 不透明度 ■インキ2g/mF 減少率充」1吋j 目1−1 並Z浬−1% % 1充填剤なし 0 30.6 52.9 85. 1 10.8 −オムニフィル 2 30,3 52,9 85.1 12.6  (16,71(対照物) 4 30.4 60,0 85.5 11.7 ( 6,31ハイドラクロス90 2 30.5 59.4 85.1 13.1  (21,31(対照物) 4 30.+ 60.6 85.4 12.11 ( 18,51アンシレツクス2 29.8 60.5 85.6 10.8 0( か焼粘土) 4 30,1 62.0 87.4 9.1 15.7七オレツク ス23P 2 30,4 60.2 85.5 9.1 15.7(アルミノ珪 、# 4 30.4 61,3 86.5 6.4 40.7ナトリウム) 実施例1のSA!its 2 30.3 59.9 86.3 9.6 11. 14 30.7 61.9 88.0 ?、0 35.2実施例2の5AIil S 2 30.3 60.5 86.4 17 +9.44 30.6 62. 0 88.5 6.8 37.0実施例2から作ったSAMS製品は明るさの改 善度においてか焼粘土と同等であり、他の顔料より優秀であり、また不透明度の 改善度においては最も優れた顔料であることが表■かられかる。実施例1から作 ったSAMS製品もその優秀さは驚異的である。不透明度で実施例1よりも優れ ているのは僅かに実施例2から作った製品だけで、実施例1は実施例1よりも光 輝度が高い2つの顔料であるアンシレックスとゼオレックス23をともに抜いて いる。ショー スルーについては、出発物質の含水粘土(オムニフィルとハイド ラグロス90)を使用すると、現実にはショー スルーは、充填剤不使用試料に おいて見られるよりも多い結果となることが表■かられかる。か焼粘土を使用す る場合、充填剤を4%充填するとショー スルーは適度に改善されるが、2%レ ベルでは用紙は充填しない場合と変らない0本発明による製品は、直接2%の充 填でゼオレックス23顔料の代りに用いると、この顔料はこの目的で実用するた めに選んだ製品であるだけに、結果は確かに驚異的なものであった。実施例2か ら作ったSAMS製品は実際、ゼオレックス23顔料を抜いており、他方実施例 1で作ったSAMS製品は僅かながら不十分である0本発明による製品はより高 い充填レベルのゼオレックス23よりも幾分効率が落ちるものの、その出発物質 である安価な粘土(対照物)や高価なか焼粘土よりも明らかに優れている。さら に、ゼオレックス23顔料の価格が高いため、本発明の製品のショースルーを1 単位減らすための費用はゼオレックス23のそれよりも逼かに有利であることが すぐにわかる。従って、本発明の製品は、同等のショースルー減が得られるだけ の十分な量が使われるならば、このような用途において大幅なコスト節減をもた らすのであろう。 4、SAMSA ラテックス塗・の 以前は、機能的増量剤顔料は、高価な下塗り顔料やバインダーに代る混ぜ物とし て塗料に主として用いられた。それによって塗料調製費を下げたのである。しか し新しい改良された機能的増量剤顔料が出現し、これら顔料の使用が増大してい る。現在、それらは塗料調合物に使用され、白色度、隠蔽力またはコントラスト 比、色彩力など視覚特性を向上させている。 これに関して、実施例2でHydragloss90から作ったSAMS製品を 、S A M S配合物を作るのに用いたカオリン粘土、およびラテックスをベ ースとした塗料で機能的増量剤として使われている主な市販顔料と比較した。 白色度(方向性反射率、Y値)とコントラスト比は、対照物の粘土(ハイドラグ ロス90)、ハイドラグロス90で作った実施例2から作ったS A M S製 品、市販の増量剤顔料(ハイシル422)及びか焼粘土(ツーバー900)を含 む塗料を、反射測定に十分な大きさの黒と白の部分から成る不透明度チャートの 上にドローダウンして法定した。なお、同チャートは、レネタ(Lenetal カンパニー[所在地 ニューシャーシー州ホーホーカス(Ho−)1o−にus l ]から売り出されている。方向性反射率、Y値は、チャートの黒色部分と白 色部分の両方の上に塗った乾燥塗料膜上で、ガードナーXL−20三刺激値測色 計を使用して決定される。白色性は白色部分の上で出したY値として報告される 。コントラスト比は5チヤートの黒色部分上のY値を同じく白色部分上のY値で 割って算出され、塗料の相対不透明度の尺度とする。 相対色調強度は、ランプブラック着色料を重量で1%を各塗料に混ぜ、不透明度 チャートの上にドロータウンし、チャートの白色部分に塗った乾燥塗料膜のY値 を出して決める。相対色調強度はこのY値として報告される。 ユニークなSAMS製品と他の高価な増】剤顔料との塗料性能比較結果を表■に 示す。 忍−−■ ラテックスペイントにおけるSAMS及びその の 斗の評 白色性 (方向性反射 コントラス 相対明度 −一皿−1[延−%l )−且一 % ハイドラグロス 87.9 0.944 38.890(対照物) 実施例2ノSAMS 88.8 0.958 4 +、 0ハイシル422 8 8.7 0.947 40.8フーバー90C88,60,94940,5表■ では、対照粘土のハイドラグロス9oと市販品のハイシル422(微粒子状脱水 シワ力顔料)フーバ90C(高光沢、低摩耗、性か焼粘土)の白色度、コントラ スト比、色調強度を実施例2のハイドラグロス9o製品と比較しである。顔料容 積濃度が高く、均一な内部用一般ビニール・アクリル系塗料でに、記の各種顔料 の評価を行なった。同塗料の色素沈着は、金釘石二酸化チタン17.6%、標準 的なか焼粘土19.6%および粒径が粗大な炭酸カルシウム58.8%、評価顔 料4%で構成した6表■から本発明のSAMS製品は、白色度、コントラスト比 、相対明度において、本発明の製品を作ったカオリン粘土に比べ大幅に改善され ることがわかるであろう。さらに意外でさえあることであるが、本発明の製品の コントラスト比を向上させ、それよりも価格の高い機能的増量剤ハイシル422 よりも優れた相対明度を達成していることが表■かられかる。 さらに、表■かられかるように、本発明のSAMS製品は、高価格の市販増量剤 顔料に比べ、白色度、コントラスト比(ないしは隠蔽力)、相対明度が最も優れ ている。価格が安い対照粘土が本発明の教えるところによって機能的製品SAM Sに変ったことはまことに驚くべきことである。 5、SAMSA NATSYN2200ゴムの 酸物ゴム化合物を強化するため に、あるいは希釈剤としてゴム化合物には充填剤が添加される。小粒子の物質は 、加硫物に高度の耐摩耗性、引裂き強さ及び引張り強さを与え、ゴムの剛性が若 干増せば、ゴムを強化すると見なされる1強化剤にめられる最も重要な特性は、 微粒子の大きさであることである。非黒色充填剤の中で引張り応力と引張り強さ が最も優れているのは析出シリカ(ハイシル)で、合成ナトリウムシリコアルミ ネート(ゼオレックス)がそれに次いでいる。多くのシリカのように形がほぼ球 状の微粒子の充填剤は、針状ないしは板状の粒子よりも引裂き強さと耐摩耗性が 良い。 実施例1および実施例2から作ったSAMSをゴム化合物で評価し、その性能を より高価な微粒子析出無定形シリカ水和物製品ハイシル233と比較した。 本発明で使用できるゴムには天然ゴム及び合成ゴムの双方が含まれる。適当な合 成ゴムを挙げると、スチレン・ブタジェンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ネ オブレンゴム、ポリブタジェン、ポリイソプレン、エチレン・プロピレン、アク リル、炭化フッ素ゴム、多硫化ゴ′ム、シリコンゴムなどがある0以上の合成ゴ ムの共重合体の混合物は単独であるいは天然ゴムと組合せて使うことができる。 最も好まれるゴムは天然ゴム、ポリイソプレン、ニトリルゴム、スチレンブタジ ェン及びこれらを混合したものである。 実施例2でハイドラグロス90から作ったSAMS製品を、非黒色合成ポリイソ プレン(ナラチン2200)ゴム調合物中の微粒子析出無定形シリカ水和物製品 (ハイシル233)と比較して評価した。 SAMSとシリカ製品はゴム100に対し38ないしは40の割合て用いた。充 填剤製品は引張応力と引張強さくASTM D1456)、熱蓄積(2つのおも りの間を水平に振動する方形ブロック)、圧縮永久ひずみ(ASTM 395− ・圧縮応力が長時開動いた後において弾性特性を維持できるゴム化合物の能力) 、引裂き強さくASTM 624)について比較した。 SAMSと市販の高価格合成シリカ(ハイシル233)の強化特性に関する評価 結果を表■に示す。 表−一■ SAMSのナラチンゴムゴム ハイシル233 実施例2のSAMS 300%引張応力、Psi” 460 630引張強さ、Psi 2.850  2.870熱蓄積、”F 267 136 引き裂き強さ、Psi 140 155圧縮永久ひずみ、% 41.6 23. 2* 10分間加硫 表■から本発明のSAMS製品が引張応力、圧縮永久ひずみ、熱蓄積において無 定形シリカ製品よりも優れておることがわかる。なお、無定形シリカ製品は本発 明のSAMS製品に比べると熱蓄積が2倍である。安い粘土が独特な機能的S  A M S組成物に変ったことは誠に驚くべきことである。このHBU (熱蓄 Jりが低いという独特な特性により本発明のSAMS製品は、摩擦熱の発生が低 いためタイヤやホース、ベルトの寿命を大幅に延ばすのでこれら製品での使用に 特に適していることとなる。このことによって、本発明の合成アルカリ金属アル ミノシリケートは、標準的なエラストマーシステムでは高温にさらされると激し い劣化が生ずるような場合に、エラストマーとして有利に使用することができる 。 タイヤ業界では、ゴム調合物で熱蓄積が低い強化充填剤をめている0表■で資料 が明確に示すように、本発明のSAMSが出す熱蓄積量は市販の高価なシリカ、 ハイシル233のほぼ局である。独特なSAMS組成物の制御された構造により 、優れたゴム強化特性が得られるのである。 6、SAMSA 利タイヤ・ゴム 実施例1と実施例2のオムニフィル及びハイドラグロス90で作ったSAMS製 品を、N220カーボン・ブラックを含むオフロード用大型タイヤのトレッドの 天然ゴム調合物の微粒子、析出無定形シリカ水和物製品(ハイシル233)と比 較して、評価を行なった。SAMS製品とシリカ製品は、ゴム100に対し15 の割合で、またN220カーボン・ブラックは4oの割合で使用した。 引張応力、引張強さ、引裂き強さ、熱蓄積、につぃて比較し、たわみ疲労破損テ スト(ASTM D1052−Ro s sたわみ機を使用、試料のゴムに穴を あけ、棒の上で90°自由に曲げて試料が破損するまでの回数をめる。)を実施 した0表■のテスト結果から、オムニフィルおよびハイドラグロス9oから作っ た本発明のSAMS製品は、引張応力、引張強さ、引裂き強さ、熱蓄積、たわみ 疲労のいずれにおいても価格の高い無定形シリカ製品と同等、ないしはそれより も優れていることがわかる。中でも事に興味深いのは、曲げ応力や引張り応力が 多大にかかる緩衝器、ホース、チューブ、ブッシング等、エラストマー系で大変 重要なたわみ疲労特性の著しい強化である。 表■のテスト・データを詳しく調べることによって、この他に類のないSAMS 製品は、高価な市販シリカ製品ハイシル233に比べ、抜群のたわみ疲労保護を ゴム化合物に与えることがはっきりとわかる。 安価な粘土製品が本発明の教えるところにより、SAMSという有用な付加価値 材料へと変ったことは大変注目すべきことである。ゴム化合物におけるSAMS の性能特性は他に類のないものであり、全く予想外のものである。本発明の新し いSAMS組成物は、性質上制御された構造であり、ゴム組成物に最適の充填剤 ・ポリマー相互作用を与えるものと思われる。 300%引張応力、Psi” 1.360 1.490 +、500引張強さ、  Psi″’ 3.TOO3,7803,870引き裂き強さ、Psi 605  575 625熱蓄積、 ” F 278 267 260曲げ疲労(破損す る までの曲げ回数、 !000) 471 835 666 本 90分間加硫 7、 ゛ 斗のブラスチッ ム 濃縮着色料を作るとき顔料、充填剤、増量剤をプラスチック・レジンと混ぜる。 二酸化チタンと着色顔料は、着色プラスチック濃縮物の製造に広く使われている 。 50%のT i Oz濃縮物を高密度ポリエチレン(HDPE)レジンで作る研 究を行なった。この濃縮物を対照濃縮物とした。 実施例2から作ったSAMS製品を使用し、対照濃縮物のTi0zの重量の10 %および20%をS 、A M Sに代えて同TiO□を増量した。下記のプラ スチック配合物により各種の濃縮物を作った。 I 対照物 l監璽A 111 HDPE 50 50 50 R−101504540 (T i O□) SAMS (実施例2から作成) −510 対照濃縮物とSAMSをそれぞれ5%、10%含んだ濃縮物AとBを31フアレ ルバンバリーで混ぜ合わせた。次に各試料を硫化し、押出し、圧搾してテストし た0次いで各濃縮物の光学特性を評価した。 対照濃縮物とSAMS含有濃縮物の不透明性と光沢を表Xに示した。この研究は 、本発明のSAMSは不透明性と光沢を失うことなく着色濃縮物に用いることが できることを示唆している。 データを表Xに列記する。 エルレホ明るさ 不透明度 一1豊皇−% % TiOg(対照物) 89.] 0.980濃縮物A(W/SAMS) 91. 8 0.985濃縮物B(1!/SAMS) 91.4 0.9908、江且旦 R11 消泡剤配合物は製紙、塗料、食品、そのほか多数の専門業種で泡の発生を抑える のに使用されている。 消泡剤配合物は次の調合物を使って調製した。 割合(重量)。 ダウ 3011消泡剤 4.0 炭酸アンモニウム 1.0 鉱油 200.0 HG90またはSAMS (実施例2から) 10.0 上記の調合に必要な鉱油を計量し、ステンレス製カップに入れた。対照粘土また は実施例2から作ったSAMSを鉱油と手で混ぜ合せた。こうして混ぜ合せたも のをホックメイヤーミキサーで5分間、230Orpmで分散した。次に消泡薬 を加えてから炭酸アンモニウムを加えた。配合物全体をさらに3分間混合した。 ステンレス・カップの中味を500m℃のフラスコに移し、泡がとまるまで80 ℃で加熱した。次ぎに温度を105℃に上げ、配合物を同温度で2時間保った。 フラスコを加熱器からおろし、冷却するのを待ったのち、貯蔵のために中味を坏 バインド缶に移した。この時点で消・泡剤配合物を評価するのである。 消泡剤配合物の消泡特性について調べた。流量毎分5℃の重力送り循環ポンプに 取付けた2500m℃ビユレットの中へ黒クラフト液(固形物15%)1℃を入 れた。 黒液が静止している間に消泡剤組成物0.02g (ないしは2滴)をビユレッ トへ加えた。ポンプとストップウォッチを同時にスタートさせ、泡の高さが最初 の液静止点から6インチに達するまでの所要時間を記録した。 泡が6インチの高さに達するのを最も長い間抑える消泡剤組成物が最も優れた消 泡剤とされる。 消泡剤の効率データを表刃に示す。 −I 江丘五且滅1 江丘五皿ヱ1 6インチ 制 1 8G90配合物(対照物) 27秒 SAMS配合物(実施例2) 233秒SAMSは開始クレーに比べると優れた 消泡剤となることが表℃のデータから明らかである。事実、実施例2から作った S A、 M Sの消泡効率はHydragloss90含有対照配合物よりも 約762%優れている。本発明がハイドラグロス90クレーを消泡剤組成物用と して無類の効率を持つ付加価値SAMS製品に変えたことは、まことに驚くべき ことである。 9、ドライアップする 本または 体の6Δ物液体、活性気質およびゴム薬品が 微細粒子の担体上でドライアップする。乾いた、さらさらする粉末は、粉末を液 体に加え、乾いた、さらさらした粉末が出来上るまでホバートミキサーで混ぜ合 せることによってつくられる。担体固形物で担送される液体の重量から担体粉末 の担送容量を算出することができる。 鉱油及びフレキソン(エクソン)プロセス油の担送容量について、実施例2から 作ったSAMS製品と対照粘土(ハイドラグロス90)との比較をした。これら の液体は、存在する液体の重量パーセント(%、活性)として示された担送容量 を持つ乾いた、さらさらする粉末に変った。担送容量のデータを表■に示す。 及−」 S/M4Sの ″ 東止二五1 乱監旦迷 五五五 対照粘土 10 実施例2のSAMS 58 ′ :フレキソン 此盗亙迷 %活性 対照粘土 10 実施例2(7)SAMS 60 表罰のデータから、本発明のSAMSは対照粘土に比し担送容量が優れているこ とが容易に分かる6本発明の教えるところによって粘土が機能担体SAMSに変 っているのは全く驚くべきことである。 10、塗料コーティング配合物 木、金属、紙、プラスチックなどの各種の表面を保護しその外観をよくするたぬ に、これらの表面を分散または懸濁したつや消し剤の粒子を含有していてコーテ ィングや下地の光沢またはつやを減らすはたらきをする透明なつや消し組成物で コーティングすることが行なわれている。このつや消し剤はつや消しコーティン グの透明性を実質的に低下させないものであることが望ましい、たとえば、木の 仕上げ剤は表面のすり傷と汚れを防ぐのに役立ち、その上木目の美しさを隠して しまわないのであるが、通常はシリカのような材料の分散微粒子であるつや消し 剤を入れて手で磨いた仕上げ材に見せかけるように作られる。最良の効果はサブ ミクロン程度の均一粒子サイズのシワ力によって得られる。白の斑点がなく、あ るいはコーティングの外観を損なうような灰色化効果を起すことなく、なめらか なコーティングを実現するには粒子のサイズが小さいことと、均一であることと が必要である。 塗料のつや消しとして、本発明の実施例2から作ったSAMSIOgを、ニトロ セルロース・ラッカー(] 959年8月発行の第27号、軍用規格M I L −L−10287A改正2、タイプ■に適合)350gと混ぜ、ハミルトン ビ ーチ #30ミックスマスターを低速にセットして3分間混ぜ合せた。分散SA MSを含有するラッカーのヘゲマン粉砕粗粒度テストを行なった。 実施例2の分散S A M Sを含むラッカーの塗料つや消し特性評価を実施し た。#34のワイヤコーティング塗布棒を使用してカララガラス上にドローダウ ンした。カララガラス ドローダウンを乾かすためにほこりのない条件下に45 分間おいた。ドローダウンは、上記の方法を用いて行い、通常、この用途に使用 される対照合成シリカも使用した。 ガードナーの多角度光沢計を使用して、色々のドローダウンについて光沢とつや を60°と85°で測定した。これらの測定値を、対照シリカをラッカーで分散 したときに測定した値と比較した。 本発明のSAMSにより、より請潔なヘゲマン粉砕物が得られる結果となり、ラ ッカー内に分散するときに、透明度が向上する。 表店に挙げたつや消しデータは、本発明の新SAMSの光沢とつやの値は、管理 シリカよりも低い値を示すことを示唆している。光沢とつやの値は低い方が好ま れており、塗料やつや消しを行なう場合に有利である。 衣−一■ 油料つや゛しの評 23」EL剣 乱Uλ及丞 旦mλ及丞SAMS (実施例1) ’10 21 SAMS (実施例2) s 16 対照シリカ 15 45 (ゼオシックス95) 表]を詳しく調べると、本発明のS A M S配合物は、対照シリカと比べ、 つや消し特性が優れていることがはっきりと分かる。本発明の教示するところに よってクレーが付加価値機能製品に変ったことは全く注目すべきことである。 +1. 洗」JL1惣 一般的な家庭用選択洗剤は通常50〜60%の固形物スラリーとして調合され、 噴霧乾燥されて周知の粉末製品となる。ごく代表的な家庭用洗濯洗剤の成分は次 のようになっている。 暖分 11上 トリポリリン酸ナトリウム 12〜50表面活性剤 10〜20 液体珪酸ナトリウム 5〜8 汚れ再沈殿剤 0.5〜1.5 蛍光染料 0.05〜l 水 2〜12 硫酸ナトリウム 残り 表面活性剤は主に陰イオン性の・リニア・アルキルベンゼンスルホン酸塩(LA S)と非イオン性のアルコール ベース エトキシレート(AEO)から成って いる。洗剤ビルグーの性能を高めるには表面活性剤が洗剤に必要である。 非イオン表面活性剤を、洗剤配合物の他の成分の重量に基いて4〜6%加える( 現在用いられている代表的な非イオン表面活性剤はシェルのネオドール25−7 と45−11である)。出来上ったスラリーを噴霧乾燥する。非イオン表面活性 剤には「軽留分」と呼ばれる短鎖長分子が少し含まれている。噴震乾燥段階では 、「軽留分」は完成した洗剤ビードに入らず、乾燥機の排気口から出ていって「 羽毛」と呼ばれる白雲となる。 洗剤製造者はこの「羽毛」を除きたがっており、排出ガスを除去するためのいく つかの機械的な改善がなされたがこれらの除去作業は100%有効ではない、そ の上、同排出ガスを除去する機械は大変高価なものである。 我々は、本発明のSAMSを使って液体の非イオン表面活性剤を乾いた、サラサ ラする粒子に変え、ドライアップした表面活性剤を噴震乾燥した洗剤調合物に後 から加えられるようにするという安価な問題解決方法を見付けたのである。この ように、本発明のS A M S配合物は非イオン表面活性剤をサラサラする形 に乾かすのに役立つ。従って、「羽毛現象」という空気汚染問題を解決するのに S A M Sを洗剤配合物に使用することができる。 表面活性剤ネオドール25−9 (シェル ケミカルカンパニー製品)を実施例 1及び実施例2から作ったSAMSで乾燥させた。ネオドールの最大乾燥可能性 を表所に記載する。 及−! SAMS ”によるネオドール25−9のドライアップ流動時間 活動中の表面 1−−1 −」月−固1亙工上 SAMS (実施例1) +8 51.23、AMS(実施例2) 15 55 .9対照粘土 86 10.0 上記の表■のデータから、実施例1および実施例2のSAMS配合物は、実施例 2で用いた対応する対照粘土に比べ、流れ特性と乾燥能力が優れていることが明 白である。 上記のように非イオン表面活性剤ドライアップ法により乾燥度が優れた表面活性 剤粉末が出来上る。これらの表面活性剤粉末は洗剤配合物に後から加えて効率よ く使用することができる。このように、本発明のSAMSは洗剤配合物において 役に立ち、これらのSAMS顔料は重要な空気汚染問題の解決に役立つ優れた特 性を与えるものである。 12.プラスチック・フィルムのブロック Δ物 低密度のポリエチレン(LDPE)フィルムやポリプロピレン(PP)フィルム は互いに粘着する傾向がある。この現象は「ブロッキング」といわれている。S AMSをブロッキング防止剤としてLDPEやPP、その他のプラスチック・フ ィルムに使えるかどうかを決めるために本発明のSAMS顔料の評価を行なった 。 実施例1および実施例2のLDPEおよびSAMS組成物と、実施例2の対照粘 土とをそれぞれ約1300g No。 3バンバリーの中で合成した。次いで、各試料を粒状化し、20/loo/60 メツシユ・スクリーン・バックを使って1.5インチのデイヴイス標準押出し成 形機で押出した。押出された各試料には90%のLDPεガルフレジン5200 と、実施例1および実施例2から作ったS A、 M S配合物か、または実施 例2から作った対照粘土のいずれかが10%含まれていた。各試料から作られた 濃縮物が押出され、各試料から作られた各材料の品質と分散が決定された。 次いで1インチのキリオン押出し成形機の上にフィルムが作られた。すべてのフ ィルム試料は同一の機械で同一の日に一定回転数で、同一の温度条件、一定のフ ィルム厚で作られた。 フィルム試料は、ブロック防止添加物をフィルム表面に移動させるためのフィル ム エージングを24時間行なった後加熱した。プロツキングカ、摩擦係数(C OF)及びバーセン1− ヘーズを各フィルム試料について測定した。これらの 結果を表Wにまとめた。 アンチブロッ キング CO) ヘーズ化金1 キング剤 L」1 」紅 (% )ガルレフ レジン なし 760.6 +1ガルフ レジン HG−90粘土  74 0.5 12ガルフ レジン SAMS 38 0.5 105200  (実施例1) ガルフ レジン SAMS 45 0.4 95200 (実施例2) 表Wのデータは、SAMSには始めのレジンや対照粘土よりも優れたブロッキン グ防止特性があることをはっきり示している。また、SAMSを含むフィルムの COFとヘーズ特性は対照粘土を含むフィルムよりも明らかに優れている。 旦!こSユニ呈上SAMSΔ酸物との rr係以下に掲げる実施例は、特記しな い限り容量が2氾、1ガロンまたは2ガロンの反応容器を用い、実施例1及び実 施例2の方法に従って行なわれた。これらの実施例はB/C比率に焦点を合わせ て記述され、その他の事項の記述は省略された。実験は実験室規模で行なった。 及立貫ユ バイドラグロス90と2.5モル比の珪酸ナトリウムを用いて圧力135psi 、反応時間1時間で実施例2による反応を行ない、広範囲な塩とクレーの比率に わたって本発明が斬新性を示すことを例証した0条件と結果を表XVIに示す。 衣−一泣」− B CとS A M Sム との 111価陽イオン 塩対粘土の比 油 吸 収 】 の交換容量B Cml、/100 me/10 0 対照粘土 30 2 0.20 89 72 0.35 127 123 0.50 164 170 0.70 124 189 0.90 122 18に れは明らかに、対照粘土に比べると、油の吸収力が高く、イオン交換能力が高い 多様なS A M S組成物が本発明の教えるところによって調製できることを 示している。 叉1d江A いろいろなアルカリ金属珪酸塩の利用に関して本発明を記述するため、珪酸カリ ウム(とくにカシル42とカシル1)とハイドラグロス90クレーとを、10% 固形物を使い圧力120psigで1,5時間にわたって反応させた2反応は0 .25から5.0までのB/C比率で行ない、表XVTIに記す結果を得た。 L]J 珪酸カリウムからのSAMSの合成 出発物質 吸油量BET表面積明るさ 二望皇! B/C比 髭乙赳恕 ml7g % XRD−)IC−9(l対照)  43 22.0 91.0 カオリンカシル42 0.25 14B 27. 1 90.0 減衰されたカオリンカシル42 0.50 170 22.2  90.3 減衰されたカオリンヵシル42 0.75 166 19.3 91 .0 g!!されたカオリンカシル42 1.00 166 18.3 91. 8 簿足形カシル42 1.50 152 15.2 92.5 無定形カシル 42 3.00 143 11.7 92.8 無定形カシル42 5.00  142 10.4 92.8 無定形ヵシル1 0.25 159 29.9  90.2 無足形力オリンカシル1 0.50 167 26.6 90.9  無足形カオリンカシル1 0.75 170 21.9 91.9 カオリン( こん跡)カシルl 1.00 170 19.7 92.4 無足形カシル1  1.50 155 13.4 91.8 無定形(、:AJ)カシル1 3.0 0 116 6.8 90.6 無定形(こん跡)出発物質の珪酸塩の5i02 /に20モル比はカシル42=2.8 カシルl=3.9 珪酸塩はPQ コーポレーションから市販されている。 表xv’nのデータは、珪酸カリウムもユニークなSAMS組成物の合成に使え ることをはっきりと示している。 珪酸カリウムから作ったSAMS製品の独自の特性はB/C比率が5.0と高く てもゼオライトが形成されないことである。 I(/C比率が高い場合(すなわちB/C>1のときは)珪酸カリウムとり1/ −の反応によって必ず七オライドではなく完全に無定形の物質が生ずるのが認め られた。同様の反応条件下では珪酸カリウムとクレーの反応では一般に七オライ ドを生ずるのが一般である(比較のため実施例9を参照)。カリウムSAMS製 品のもう一つの特徴は、反応に使われた珪酸カリウムのS r O27に20モ ル比率が2.8から3.9まで上昇するときにカリウムSAMS製品の形態に変 化が認められることである。B/C比率がいずれも0.5であるカシル42とカ シルlから調製したカリウムSAMSを比較したSEM写真を図39に示す。製 品の塊結化形態における変化、すなわち一般には回転楕円状からさんご状への変 化は、カシル42よりもカシル1が使われた場合に現われた。 叉11肌二 本発明の教えるところに従って、実施例5はS + Oz/ N a 20モル 比率の異なる珪酸アルカリ金属を使用してB/C比率1.0ないし2.0で、S  A M S配合物が形成されることを示している1本発明のこの点を記述する ため、ハイドラグロス90クレーをモル比率2.5と3.3の珪酸カリウムと、 10%の固形物で約+oops1で1時間反応させた。結果を表X■に示す。 表 XVI 高B/C<ツチ組成物におけるSAMSの合成ハイド5fロス 90対照物 3 0 VLS 20 2−3 91.01” 1 162 MS 24 141  91.72” 2 193 H51919193,03” 1 187 H51 615992,6412115LS 11 136 91.2寡2.5珪酸塩モ ル比(S102/N&20)z本3.3珪酸塩モル比(SiO2/Na20)表 XVIIIのデータは、SiO/NazOモル比が異なる珪酸アルカリ金属塩基 を使って1.0以上のB/C比率でSAMSが形成されることをはっきり示して いる。 SAMS組成物は低構造(LS)から高構造(H3)までの材料に対応する油吸 収値を示した。図22及び23も、同じユニークなSAMS組成物と、B/C比 率0゜5と0.75で調製したSAMS配合物(図18から21まで)の形態を 示している。 図5は、ハイドラグラス90管理りl/ −、B / C015で実施例2から 作ったSAMS及びB/C1,0と2.0で実施例5から作ったSAMSのFT −I Rスペクトルを比較したものである。S iO2/ N a 20モル比 が2.5の珪酸カリウムをSAMS合成に使用した。SAMS組成物のIRスペ クトルで見られた唯一の差異は5i−0伸張ピークの!、 200〜95波数域 で生した。SAMS組成物のB/Cが高くなるのに伴ってピークは幅が広くなる とともに精細でなくなった。これはS A M S組成物に存在する無定形物質 の量が増えたことを示すものであろう。T E M SとFT−I Rスペクト ルは、B/C比率1以上でユニークなS A、 M S組成物の形成が可能なこ とをはっきり示している。 いろりるなり/C比率で調製した様々なSAMS組成物の機能上での特徴をさら に例証するため、テストlから4までの製品について、前に述へたと同様の典型 的な塗料配合物の機能エキステンダーどしての評価を実施した。 表x■では、テスト1から4までの製品のコントラスト比を、ゼオレックス80 、ハイドラグロス90、市販されている高輝度か焼クレーのサティントン5と比 較した。 点−二
【旦 S A M Sの除・ と回 ム物のB/C珪酸塩の 拭」l」し5 」バ i−」−一比 I 旦」ニド之ノーE比1 1 2.5  MS 0.977 2 2 2.5 1−!S O,97831、3,3H3O,975 423,3LS O,970 fyインh:z5 − Vl−3O,975Aイド−7グ0ス90 − VLS  0.976ゼオレツクス80 − LS O,973表X■に見られるように 、中ないし高構造のSAMS組成物は、塗料特性において市販のか焼粘土、ない しはシリカの数値と同等、もしくはそれを上回る抜群のコントラスト比を数値で 示した。 X見上1 様々なS 10 / N a 20比率から成る珪酸塩の使用に関して本発明を 記述するために、オムニフィルと色々な珪酸塩を圧力120psiで、反応時間 1時間、固形物10%で反応させたところ1表XXに示すような結果が得られた 。 表 XX 珪 のモル とSAMの合 との相関関係1 0.503.33 161 11 5 2483.5 MS2 0.753.33 167 149 2085.8  MS3 0.502.50 156 143 2585.5 MS4 0.7 52.50 148 175 2185.9 MS5 0.501.00 12 3 148 2884.OLS6” 0.75!、OO832162885,I  LS本XRD図形はゼオライトの存在を示した。 表xxのデータかられかるように、低ないし中の構造17)SAMS組成物が、 様々なS I Oz N A z Oモル比ノ珪酸アルカリ金属を使い、B/C が1.0未満の好ましい条件下で形成された。低構造のSAMS組成物はメタ珪 酸ナトリウムを使ってテストNo、5と6で調製した。テストロのXRDパター ンは七オライド物質の存在を示した6図6は、色々なモル比の珪酸ナトリウムを 用いて、0.5のB/C比で調製した実施例6のSAMS配合物の赤外線スペク トルを比較から調製したS A M SのTRスペクトルは本質的に同一であり 、実施例1.実施例2、及び実施例5(図3.4及び5)(7)SAMS組成物 のIRパターンと酷似している。メタ珪酸塩で調製したSAMSのTRスペクト ルは出発原料粘土のそれと一層酷似しており(図3)、開始反応混合物の珪酸塩 含有量がより低いことのあられれである。このことは、殊に、波数1200ない し950の5i−0伸張域においていえることである。実施例1及び実施例2で 調製された組成物と同じユニークなSAMS組成物は、1.0未満のB/C比率 T1.OなイL3.3(7)S i Ox /N a z Oル比の珪酸カリウ ムとクレーを反応させて形成したものと、物理的データならびに分析データから 見て結論しなければならない。 叉」1匣l 別の産地の粘土から作製された粘土顔料に関する本発明の有効性を示すため、表 XXIに示す性質を持つ薄片に分けられたセントラルジョージア粘土(ハイドラ プリント)を採用して、モル比3.33のケイ酸ナトリウムを用いて120ps i、および固体弁10%で3時間反応させた。反応の結果を表XXIに示す。 及五囚 セントラルジョージア からのSAMSム塩基対粘土比 吸油量 表面積 構造 (対象物) 49 13 VLS O,2515319MS o、50 179 14 MS o、75 171 14 MS 表XXIの吸油データは、ハイドラプリントのような比較的粗粒径で表面積の小 さな粘土をアルカリ金属ケイ酸塩塩基と反応させることによって、中間構造から 高構造を持つユニークなSAMS組成物が生成できるということを示唆している であろう。 X血flu SAMSの合成において反応時間ならびに圧力/温度を制御することの重要性を 示すため、圧力を100ないし150psiの範囲、反応時間を1ないし3時間 の範囲で変化させて、一連のSAMS反応を起こさせた。この試験結果を表X■ に示す。反応は、薄片に分けられたセントラルジョージア粘土ハイドラプリント を使用し、塩基対粘土比(B/C)を0.8に設定して、固体弁を10%として 実施された。 L]因 SAMS合成と反応条件との相関関係 匡左及l丘皿 圧 力 時間 明るさ 吸油量 表面積p s i hrx−% mu/loo g XRD rn’乙1Zoo 1 89.2 134 SAMS 132 9 0.0 135 SAM3 113 90.3 145 SAM3 11120  1 89.9 13I SAMS 112 90.6 133 SAMS 1 123 91.1 157 SAMS+ こん跡の20 135 1 90.3 137 SAMS 92 91.2 156 SAMS + 33こん跡のZ 3 91.3 16I SAMS+Z 91150 1 90.6 144 S AMS 10z 91.5 158 SAMS+ 49こん跡のZ 3 91.5 150 SAMS+2 124ハイドラプリント 87.5 4 2 14(対照物) *対応する温度は温度/蒸気圧の表を見ればわかる。 **セオライ!・ 上記の試験は、粘土とアルカリ金属ケイ酸塩を反応させることによって各種のS  A、 M S組成物が生成できるということを示している。生成されるSAM S組成物の明るさ、吸油量および表面積は、反応時間ならびに蒸気圧(温度)を 変化させることにより変えることができる。 上記データは、SAMS絹成物中成物中ライト系物質が存在することが望ましく ない場合には、反応圧力および反応時間の両方またはそのいずれか一方を抑える ことにより七オライド物質を除去することができることを示している。 実J1肌旦 粘土−ケイ酸ナトリウム反応のユニークさを示すために、反応試験を実施し、ハ イドラグロス90(イーストジョーシア粘土)を使用し、B/C比0.75ない し5.0でモル比2.5のケイ酸ナトリウムおよび水酸化ナトリウムの両者を反 応させた。固体分10%、120psiで2時間反応させた。試験結果を表xX lに示す。 表X店 SAMS合成の としての珪酸ナトリウムと 酸化ナトリウムのお黴仕 明るさ  0ASA (B/C) 塩 % m&/100g rn’/g XRDo、75珪酸塩92 .1 147 90 SAMSl 珪酸塩 90.9 102 228 5A) 4?;+コん跡のゼオライト3 珪#塩 92.0 90 246 こん跡mm +ゼオライト5 珪酸塩93.5 104 7顯譲 0.75 NaOH81,08220ヒドロキシソーダライト81 NaOH7 4,67815ヒドロキシソーダライト83 NaOH83,56417ヒドロ キシソーダライト5 NaOH81,56021ヒドロキシソーダライトロス9 0 91.0 43 22.0 零 XRDはカオリナイトの存在をも示した。 水酸化ナトリウムとの反応ではヒドロキシ・ソーダライトのみが生成された。さ らに、明るさ、吸油量および表面積が小さいことからも、SAMS組成物は生成 されなかったことがわかる。対照的に、ケイ酸ナトリウム反応では明るさ1.構 造(吸油量)および表面積の大きなSAMS組成物が得られた。ケイ酸塩反応生 成物のXRD分析から、B/C比が1.0以上の反応合成物におけるゼオライト の存在が明らかにされた。B/C比5のケイ酸塩反応における無定形の性質およ び小さな表面積は、新しい相の形成を示している。 図7に、表XXIのケイ酸塩反応生成物のスペクトルの比較データを示す。この スペクトルはS A M Sの存在を示しているが、同時に、B/C比の高い反 応においてSr−0分子の伸縮ピーク(波数1.200ないし950)がより鋭 いピーク波形を示し、カオリン特有の波数800と400の間のピークが消える ことによって、ゼオライトの生成が増加することも示される。 同時に、図8は水酸化ナトリウム反応生成物の赤外線スペクトルの比較データを 示している。5i−0伸縮ピーク(波数1.200ないし950)波形が鋭<、 一つの結晶質相(ヒドロキシ ソーダライト)の形成を示しており、ケイ酸塩反 応と比べてB/C比の小さな反応において波数800ないし400の領域でのピ ークが小さくなることが観察される。 11史土工 SAMSを4むナイロン・ブラスチッ 物プラスチックを強化するために、ある いはプラスチックの物理的性質を損なうことなく安価なプラスチック希釈剤とし ての働きをさせるために、充填剤をプラスチックに添加することが行われている 。実施例2のSAMS生成物について、無定形ナイロン66の強化充填剤として の機能を充填率5.10および20%でそれぞれ評価した。これらのSAMS充 填組成物の物理的性質を未充填のナイロン プラスチックのそれと比較し、S  、A M Sの強化潜在能力を評価した。 無定形ナイロン用充填剤としてのSAMSの評価結果を下表に示す。 SAMSのナイロン 化 引張り応力、psi 33880 54080 56850 103600引張 り降伏点、psl 4405 5057 5035 4214最大常4、% 3 71 324 297 114曲げこわさ糸数、psi 47160 5467 0 64020 88590曲げ強さ、psi 1933 2226 2491  3191フイシ)ド被1町画、 11.47NB 14.12NB 13.5 9NB 13.4ONBft(hg/in ガートナートl=1.プ >1’60 >160 >160 >160ウエイト 、in/IL+ ここで注目すべきことは、SAMS充填組成物が未充填の対照物と比べて引張係 数および曲げ係数値において著しく優れているということである。同様にSAM Sの充填率が20%になっても優れた衝撃特性を示している。しかも、これらの 物理的性質は引張降伏や曲げ強さを低下することなしに得られたのである。安価 な粘土をSAMSへ変換することによって、このようなナイロン用のユニークな 機能的充填剤が得られるということは注目に値する。 衷】U肚ユ」。 SAMSを含むコンジット・バイブ 物さらにSAMSのプラスチック強化特性 を示すために、実施例1のSAMSについて、高密度ポリエチレン・塩基樹脂を 利用しているコンジット・バイブ組成物(フィリップスC・588)の充填剤と しての機能を評価した。この特定用途においては、実施例1のSAMSを標準的 な市販品等級のアジド・シラン結合剤(ヘラクルスAz−I2CUP MC)を 用いて処理レベル0.75%で表面改質した。この変性したSAMSを充填レベ ル25%でHDPE樹脂に添加した。粘土技術における周知の手法によってシラ ン変性を行った。すなわち、アジドシランを純粋な形態で10%までの液体を含 むようにメチレンクロライドまたはメタノールに加えて希釈し、ついでシグマ  ブレード ミキサーのような装置でSAMSとの低剪断の固体−液体混合を行っ た。SAMS/HD P E複合物の物理的性質を未充填のHDPE対照物と比 較した。コンジット化合物に関するインテグラル社(テキサス州ダラス市)の基 準として、良好な処理性、高い引張特性およびかたさ特性と最小アイゾツト衝撃 値2.7ft−1bs/inが挙げられる。各複合物から制作された外径φ15 /8インチ・バイブの試験結果を下表に示す。 L入A コンジット・バイブ におCる SAMS”01はLlユ HDPE対照物 SAMS充填)IDOE(フィリップス AZ−cupを充填 −9二」と且」D−1関丘工旦」 引張り応力、Psi 157800 223500引張り降伏点、Psi 54 07 5269最大伸び率、% 11.57 12.41曲げこわさ係数、Ps i 105600 224100曲げ強さ、Psi 3393 5015アイゾ ツト衝撃値 11.66 15.72ft−1bs/in *実施例1のSAMSをパーキュレス製アシゾシラン(AZ−cup MC)を 用いて処理レベル0.75%で表面改質したもの 試験データは、SAMS/HDPE複合物がコンジット用途においてインテグラ ル社が要求するすべての物理的性質に関する基準を満たしていることをはっきり 示している。未充填のHD P E対照物と比べた場合、変性SAMSの添加に よって引張応力と曲げ係数、曲げ強さとアイゾツト衝撃特性が著しく向上してい ることがわかる。従って、SAMSがこのようなプラスチック系において高機能 充填剤としての働きを示すことは明らかである。 叉1」[Ll 本発明の教示に従って、SAMS製品について、充填率25%で高濃度ポリエチ レンの強化充填剤としての機能を評価した。このような充填剤としての用途に使 うSAMS製品は、実施例8の手順に従ってそれぞれB/C比0.25.0.5 0および0.75で用いたケイ酸ナトリウムと組み合わせた粗粒径のセントラル ジョージア産の薄片に分離された粘土(すなわちハイドラプリント)から調製し た。SAMS製品は、圧力120psi反応時間1時間固体分lO%の反応によ って上記のバッチ合成から作製したものである。この凝集体製品は、血小板状で あった。HDPEにおけるこれらの板状SAMSの強化特性を、含水離層粘土の それと比較した。結果を下表に示す。 忍−X泣工 HDPE 7−731に したときのSAMS イHDPE HP −0,25 0,500,75対照物 監−f B/Cμ/S−旦79−引張り応力、psi  165500 312500 314400 295400 289700引 張り降伏点、psi 4359 4748 4762 4821 4969最大 伸び率、% 11.2 7.[f 6.8 7.6 8.1曲げこわさ糸数、p si 144000 303800 303500 289700 27930 0曲げ強さ、p s i 4097 5929 6048 6014 5880 アイゾツト蕾(ど直、 15.5 5.9 7.2 B、5 12.1ft−1 hs/in ガードナードロ、プ ン180 131 ) 160 ) 16i0 ) 16 0ウエイト、in/Ihs 試験結果から明らかなように、血小板状S A M S製品をHDPEの充填剤 として使用した場合、向上したアイゾツト衝撃に関するもの以外、物理的性質は 含水粘土のそれと本質的に同等である。板状SAMSはアイゾツト衝撃値が著し く優れており、特にB/C比が0.25から0.75に上がると顕著である。実 際のところ薄片に分離された粘土をB/C比の高い板状SAMS製品に変換する ことにより、HDPEのためのユニークな独自な機能的充填剤が得られることは 期待されない。衝撃強さが約5ポイント上がって12ft−1bs/inに向上 したことは、非常に意味のあることと考えられる。 11斑±1 実施例12の要領で調整したB/C比0.25.0.50および0.75の板状 SAMS製品について、輪転グラビア法による印刷用途に供して紙被覆顔料とし ての機能を評価した。すべての顔料塗料は、キーガン研究所のブレード塗工機を 使用し被膜重量5.O#/Rで紙基質に塗布された。スーパー仕上げをした後、 被覆されたシートの平滑度及び種々の光学的性質(明るさ、不透明度及び印刷光 沢を含む)について標準タラビー試験法に従って検査した。板状SAMSを含む 試験用被覆組成物は、ただ標準市販等級の薄片に分離された粘土(ハイドラプリ ント)の5%を所望のSAMS製品と交換することによって調製した。同じく顔 料部分に関してハイドラプリント100%およびハイドラプリント90%/か焼 粘土10%(ハイカル)から成る塗料組成物も調製し、比較対照として評価した 。輪転グラビア印刷の結果を下表に示す。 表XX■ SAMS紙被 のシード ]疼久肚ヱ邂肱 9021)IP粘土95%)[P 粘土+5% 板状5A)IS%+lOO%  +10$ta 0.2”fB/C0,50B/G O,75E/CHP赴± の SA!ISのSAMSの5AIIIS明るさ、% 70.0 72.6 71. 1 70.7 70.6不透明度、% 85.2 86.8 86.1 85. 7 85.9印刷光沢1% 60.8 56.1 59.9 56.7 57. 1ミスドツト/シート 48 40 27 28 24本 コーティングパラメ ータは次のとおりである。 ベース ストック=24#/Rストック レジスト オフセット(ワイヤサイド ) 1=キ4ン トレーニング ブレード コーター被覆重量=5−0#/R カレンダー条件=150°F、2NiPで800PL1を使用してのスーパーカ レンダー l ダイヤモンド ナショナル平滑度試験観察されたシート特性は、薄片に分離 された粘土5%を板状SAMSと交換しただけで、多くのの顕著な性能改善がも たらされることを示している。修正していない薄片に分離された粘土合成物と比 べて、5%の板状SAMSにより、白色度、不透明度および用紙の平滑度が有意 に改善された。交換率5%の板状SAMSは、10%の焼成粘土により与えられ る用紙の明るさおよび不透明度レベルには及ばないものの、板状SAMSによっ て与えられる印刷光沢および用紙の平滑度はずっと優れている。従って、印刷光 沢および用紙の平滑度が最大限重要な印刷用途において、板状SAMSの性能は 、2倍の濃度レベルで使用された焼成粘土の性能レベルではない。 さらに上記の試験データにより、B/C比の低い(すなわち0.25%の)板状 SAMS製品は、総合性能特性にもとづき好ましい被覆顔料であることもはっき りと示されている。 薄片に分離された粘土(すなわちハイドラプリント)から調製したナトリウムS AMS製品の板状形態は、図40ないし図41の走査電子顕微鏡(S E M  )写真にはっきり示されている。出発物質ハイドラプリントの比較走査顕微鏡( SEM)写真を図42に示す、上記の写真は、ハイドラプリントから調整したS AMSが主に離層粘土に固有の板状構造を維持していることを示唆している。従 って、かかる板状S A MSにより呈示されたユニークな独自の物理的性質は 、観察されたリム修正物質により得られたものである。リム修正の度合(すなわ ちリム幅)は、採用する特定の合成条件に応じて板状SAM’Sについて容易に 変化させることができる。B/C比0.25と0.75で調製した板状SAMS の比較(図40と図41)により、B/Cが高い方でリム修正度が向上している ことがわかる。従って、これら両SAMSの物理的性質は、下表に示す通りかな り異なる。 及入入1 B Cの する二つの SAMSの の状SAMS”奪す蹟− 〇、25B/C0,75B/C のSAMS のSAMS 明るさ、% 89.7 90.9 吸油量、mI2/l00g 97 117BET表面積、m’/g 15.7  9.3NaxO含有量、% 3.75 6.93LD+ (01000℃)、%  11.45 8.97カオリン含有量 55.2 18.1 木板状S A、 M Sは、実施例12の反応によって調製された。 板状SAMSは、実施例1と2のSAMSの凝集体のようには構造化されていな い、水熱反応時に凝集する大きな薄片にわけられた粘土小板の見かけのリラクタ ン又は、板状SAMS形成に寄与している。ハイドラプリントから調製されたS AMSの板状構造を仮定すると、これらの製品が紙被覆顔料として用いられた場 合優れた用紙の平滑度と印刷光沢を与えることは驚くに及ばない。 及五勇ユA 本実施例では、SAMS製品作製のため適切なアルカリ金属ケイ酸塩としてケイ 酸リチウム使用に関し本発明についてさらに記述を加える。ケイ酸リチウム(リ スシル4)と90%ハイドログロス粘土との反応を、それぞれB/C比0,25 .0.50および0.75を用いて120psi、反応時間1.5時間、反応固 体分10%の条件で実施した。これらのケイ酸リチウム/粘土反応の結果を下表 に示す。 瓦人入旦J ケイ 「チウムからのSAMSム ハイドラ グロス90 0.25 0.50 0.75(肚旦壓ユ)14工 lZ工 lZ 工 吸油量、 43 81 92 97 mA /100g BET表面積、 22 28 22 25rn’/g 明るさ、% 91.0 88.9 90.1 91.2比重、g/ml;t 2 .60 2.53 2.50 2.45Lot (01000℃)、 +3.+ 16 12.17 11.61 11.11% Li0z含有量、% 0.0 0.89 1.26 1.47本使用されたケイ 酸リチウムはS IOz / L t Oxのモル比が4.8の組成を有する。 (リチウム コーポレーション製のリスシル4) 上記のデータから明らかなように、ケイ酸リチウムはユニークなSAMS組成物 の合成に用いることができる。 TEMならびにSTEM/EDAX法によるリチウムSAMS組成物の調査によ り、実際、ケイ酸リチウム/粘土反応の結果として変質生成物が得られることが 明らかにされた。B/C比0.75の製品(図43参照)のTEM写真から、カ オリナイト小板上に幾つか暗いしみ状の塊または突起が存在していることがはっ きりわかる。電子回折分析によれば、これらの突起またはしみ状の塊は全体とし て無定形であり、これに対して残りの小板部分はカオリナイトの典型的な回折パ ターンを示している。最も重要なのは、このしみ状の塊または突起がもっばら粘 土小板の縁にのみ形成されているのではなく、粘土小板に多かれ少なかれランダ ムに現われているということに注目すべきである。T E M写真には数個の疑 似六角形の粘土小板が依然はっきり認められ、反応に大きな不均一性があること を示している。STEM/DEAX分析によるリチウムS A M S材料内の ケイ素およびアルミニウム含有量の元素写像から、変質生成物(すなわちしみ状 の塊)は、非変質カオリナイト領域に対してケイ素がずっと多くアルミニウムは 少ないことがわかった。リチウムの原子量が計測器の検出限界以下のため、リチ ウムの元素写像は不可能であった。 摘 要 上記の実施例によって示唆されたように、本発明の材料は、ペイントおよび紙用 途における効果的な顔料(二酸化チタン)増量剤として、プラスチックおよびエ ラストマーの機能的充填剤または強化剤として、触媒調製の触媒支持体および担 体として、チキソトロープ、コンディショニングおよびフリーフロー剤として、 またあわ消し剤組酸物において使用することができる。摩耗性が小さいため、本 発明の材料は、ゼロックスおよび静電式複写機用紙の充填剤としても使用できる 。同時に本発明の製品は、各種の特定用途においても使用でき、乳白剤、ジアゾ 用紙充填剤、つや消し剤として、シリコーン・ゴム用途および他の用途において も使用可能である。 さらに、SAMS組成物は、ユニークな物理的・化学的性質を有するため、予め 水素、アンモニアなどの適切な陽イオンと交換するすなわち別個の粒子としての 陽イオンと交換するか、あるいは炭化水素変換触媒の成分と密接に混合したもの と交換すれば、ある種の触媒用途において使用することができる。さらに、表面 積、細孔容積、5i02/Al2O3比およびイオン交換容量(溶液相またはガ ス相)において広範囲の変化を実現できることは、放出制御触媒としておよび金 属補集における用途、残留材料の掃除および/または特に流体触媒分解(クラッ キング)装置に供給されたレジシト形フィードの掃除における用途が示唆されて いる。 本発明の好ましい実施態様において、Xはo、oiないし2.0の数、yは2. 0以上好ましくは2.0ないし20.0の数、Zは1.0ないし5.0の数であ る。 この明細書に用いられた名称ハイドラプリント、ハイドラグロス、ラバー90C 、オムニフィル、ハイドラスパース、ハイカル、ゼオレックス23、ハイドレッ クス、ゼオレックス、ゼオレックス23p、ゼオ、セ才シル、ゼオフリーおよび ゼオプントは、ジエイ エムツーバー社の商標である。ハイシルはPPGの登録 商標で、またアンシレックスはエンゲルハード社の登録商標である。 上記の詳細な説明の中で本発明の特定の好ましい実施態様について述べたが、こ の説明は本発明を本明細書で開示した特定の形体または実施態様に限定すること を意図したものではない。木開示は限定的な開示としてよりもむしろ例示的な開 示として認識されるべきである。さらに本技術に熟達した人たちにとって明らか なのは、本発明がそれほど限定的なものではないということである。本発明には 、例示の目的により本明細書で開示した本発明の特定の実施例のあらゆる変更お よび修正が含まれることを宣言する。なお、例示の目的は本発明の精神および範 囲から逸脱するものではない。 Sぐ ? FIG 15: 七オレックス 23 156,000 XdL FIG 17: ハイカル 73,000xFIG 18: 実施例1のSA郁  上73.000 X FIG 19: 実施例1のSA!Its 、知−73,000X FIG 20 実施例2(7)SAMS ユ几−73,000X FIG 21 実施例2(7)SAMS i73.000 X FIG 22: 実施例5(7)SAMS −山一156.000 X FIG 23: 実施例5 (7) SAMS −ユL156.000 X FIG 24: オムニフィル 73,000 ×FIG、39八 FIG 398 寸 FjG、43 0.758/CのリチウムSAMS (実施例2 ) X /!f9.000国際調査報告 ls+−山−howmmaa m、PcT/US8710135’1に+vna +l11na+^eshcauaa)la、PCτ10587101359

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 酸化物のモル比の式で下記の組成を有するアルカリ金属アルミノケイ酸塩 xM2O:Al2O3:ySiO2:zH2Oたたし、xはアルカリ金属酸化物 のモル数、Mはアルカリ金属、yはこの組成に伴う二酸化ケイ素のモル数、zは 結合水のモル数であり、また上記のアルカリ金属アルミノケイ酸塩の一次粒子は 、本質的に無定形なアルカリ金属ケイ酸塩ベースカオリン粘土反応生成物の隣接 部分と一体となった変質カオリン粘土小板から構成される。
  2. 2. 請求の範囲の第1項に記載のアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)組成物 であって、図18ないし23の伝送電子顕微鏡写真に示すような肝要な縁つき粒 子の形態を有するもの。
  3. 3. 本質的に無定形なアルカリ金属ケイ酸塩基とカオリン粘土との反応生成物(SA MS)の一つまたは複数の隣接区域と一体となった血小板状の変化したカオリン 粘土から構成されるアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)であって、酸化 物のモル比の式で下記の組成を有し、 xM2O:Al2O3:ySiO2:zH2Oたたし、Mはナトリウムまたはカ リウム、xは酸化ナトリウムまたは酸化カリウムのモル数で0.01ないし2. 0の数、yはSAMS組成物における二酸化ケイ素のモル数で2.0を越える数 、zは結合水のモル数で1.0ないし5.0の数であり、また上記のアルカリ金 属アルミノケイ酸塩生成物の主な粒子は、組成物内カオリン残留物によるx線回 折図形におけるカオリンピークの減衰を示し、また図18ないし図23および図 43において伝送電子顕微鏡写真により示された固有の物理的特徴を示すアルカ リ金属アルミノケイ酸塩。
  4. 4. 請求の範囲第3項に記載のアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)組成物で あって、アルカリ金属ケイ酸塩はケイ酸ナトリウムで、SAMS生成物はシリカ に集中したリムド構造を有するもの。
  5. 5. 請求の範囲第3項に記載のアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)組成物で あって、アルカリ金属ケイ酸塩はケイ酸カリウムで、SAMS生成物はシリカお よびカリウムに濃縮した縁つき構造を有するもの。
  6. 6. 請求の範囲第3項に記載のアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)組成物で あって、アルカリ金属ケイ酸塩はケイ酸リチウムで、SAMS生成物はその上に 無定形突起を持つ小板部分から構成されるもの。
  7. 7. 請求の範囲第3項に記載のアルカリ金属アルミノケイ酸塩(SAMS)組成物で あって、少なくとも痕跡量のゼオライト組成物が含まれていることを特徴とする もの。
  8. 8. 請求の範囲第1項に記載の組成物であって、SAMS組成物は制御された構造を 有し、吸油量が約40ないし220ml/100gの範囲で、表面積が約2ない し300m2/gの範囲にあるもの。
  9. 9. 吸油量範囲が約80ないし160ml/100gで、表面積範囲が約10ないし 30m2/gである請求の範囲第3項に記載のユニークなSAMS組成物。
  10. 10. 高圧力および高温度の水熱条件下で1つの水性反応バッチ合成において、カオリ ン粘土(C)をアルカリ金属ケイ酸塩基(B)とB/Cモル比0.25ないし5 .0で反応させることを特徴とするユニークなSAMS組成物の製造法。
  11. 11. カオリン粘土(C)とアルカリ金属ケイ酸塩基▽(B)とをB/Cモル比1.0 未満で反応させることを特徴とする請求の範囲第10項に記載のユニークなSA MS組成物の製造法。
  12. 12. カオリン粘土(C)とアルカリ金属ケイ酸塩基▽(B)とをB/Cモル比1.0 ないし5.0の範囲で反応させることを特徴とする請求の範囲第10項に記載の ユニークなSAMS組成物の製造法。
  13. 13. B/Cモル比範囲が1.0ないし0.9である請求の範囲第11項に記載のユニ ークなSAMS組成物の製造法。
  14. 14. 反応を実施するための水熱条件が、蒸気圧力の範囲が50ないし360psiで あり、対応する温度範囲が140℃ないし250℃であり、反応時間範囲が0. 25ないし4時間である閉鎖系から成ることを特徴とする請求の範囲第10項に 記載の製造法。
  15. 15. アルカリ金属ケイ酸塩基がケイ酸ナトリウムであり、粘土とケイ酸ナトリウムを 固体分重量比1ないし20%の水性スラリーとして反応させることを特徴とする 請求の範囲第14項に記載の製造法。
  16. 16. アルカリ金属ケイ酸塩基がケイ酸カリウムであり、粘土とケイ酸カリウムを固体 分重量比1ないし20%の水性スラリーとして反応させることを特徴とする請求 の範囲第14項に記載の製造法。
  17. 17. アルカリ金属ケイ酸塩基がケイ酸リチウムであり、粘土とケイ酸リチウムを固体 分重量比1ないし20%の水性スラリーとして反応させることを特徴とする請求 の範囲の第14項に記載の製造法。
  18. 18. 粘土が薄片に分離されたカオリン粘土であり、SAMS生成物が血小板状である ことを特徴とする請求の範囲第14項に記載の製造法。
  19. 19. 一 製造物品として、請求の範囲第1項に記載されたSAMS組成物を含有する紙。
  20. 20. 機能的充填剤としてのSAMS組成物を含有する請求の範囲の第19項に記載の 製造物品。
  21. 21. 塗料顔料としてのSAMS組成物を含有する請求の範囲の第19項に記載の製造 物品。
  22. 22. ファイン・ペーパーにSAMS充填剤が含有された請求の範囲の第20項に記載 の製造物品。
  23. 23. SAMS充填剤が新聞用紙に含有された請求の範囲の第20項に記載の製造物品 。
  24. 24. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物を顔料乳白剤 として含有するラテックス・ペイント組成物。
  25. 25. 製造物品として、請求の範囲第1項に記載されたSAMS組成物を強化剤として 含有するゴム組成物。
  26. 26. 製造物品として、請求の範囲第1項に記載されたSAMS組成物を少なくとも充 填剤の一部として含有するプラスチック・カラー集中組成物。
  27. 27. 製造物品として、請求の範囲第1項に記載されたSAMS組成物を機能充填剤と して含有するあわ消し剤組成物。
  28. 28. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物を機能キャリ ヤーとして含有するドライアッブ液体/キャリヤー組成物。
  29. 29. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物をつや消し剤 として含有するペイント塗料組成物。
  30. 30. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物を界面活性剤 のドライアッブ液体/キャリヤーとして含有する洗浄剤組成物。
  31. 31. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物を機能的アン チブロッキング充填剤として含有するプラスチック・フィルム組成物。
  32. 32. 製造物品として、 請求の範囲第1項に記載されたSAMS組成物を触媒支持帯として持ち、アルカ リ金属陽イオンを水素、アンモニアまたは他の適切な陽イオンと交換し、表面積 、陽イオン交換容量および細孔容量が大きいという望ましい特性を有することを 特徴とする触媒組成物。
  33. 33. 製造物品として、請求の範囲の第1項に記載されたSAMS組成物を強化充填剤 として含有するプラスチック複合物。
  34. 34. 請求の範囲第34項に記載の製造物品であって、プラスチックがポリアミドであ ることを特徴とするもの。
  35. 35. 製造物品として、シランと反応されている請求の範囲の第1項のSAMS組成物 を強化充填剤として含有するポリエチレン・コンジット・パイプ。
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