JPH02149414A - Production of silica sol - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリカゾルの製造法に関するものであり、特
に粒子径が3〜10mμの極小粒子のシリカゾルの製造
法に藺する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a method for producing silica sol, and particularly to a method for producing silica sol with extremely small particles having a particle size of 3 to 10 mμ.
シリカゾルは3〜100mμの微小粒子が水に分散した
水性コロイドであり、接若剤、研治材。Silica sol is an aqueous colloid in which microparticles of 3 to 100 mμ are dispersed in water, and is used as an adhesive and an abrasive material.
繊維処理材、ロストワックス鋳造用バインダー等として
種々の工業分野において広く利用されている。その中で
、粒子径が3〜10mμの極小粒子のシリカゾルは、活
性が高いので金属表面処理剤。It is widely used in various industrial fields as a fiber treatment material, a binder for lost wax casting, etc. Among them, silica sol, which has extremely small particles with a particle size of 3 to 10 mμ, is highly active and is therefore used as a metal surface treatment agent.
接む剤、結合剤、抄紙工程における填料保持剤。Adhesive agent, binder, filler retention agent in paper making process.
繊維処理剤等に特に有効である。It is particularly effective as a fiber treatment agent.
(従来の技術〕
シリカゾルの製造法としては、酸中和法5イオン交換法
、電気透析法、解膠法などが知られている。(Prior Art) Known methods for producing silica sol include acid neutralization, ion exchange, electrodialysis, and peptization.
これらの方法では、高濃度のシリカゾルを直接前ること
は困難であって、通常SiO□濃度2濃度2〜冗
実用的な濃度まで濃縮することが必要である。In these methods, it is difficult to directly prepare high-concentration silica sol, and it is usually necessary to concentrate the silica sol to a practical concentration ranging from 2 to 2.
例えば、通常のイオン交換法においては、5iO7濃度
2〜4wt%のアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と水素型の
イオン交換体とを接触させ、希薄なシリカゾルを生成さ
せた後、市販に供する20wt%以上のシリカ濃度まで
濃縮しなければならない。For example, in a normal ion exchange method, an aqueous alkali metal silicate solution with a 5iO7 concentration of 2 to 4 wt% is brought into contact with a hydrogen type ion exchanger to generate a dilute silica sol, and then a dilute silica sol of 20 wt% or more is made available for commercial use. must be concentrated to a silica concentration of
濃縮法とし°ては、一般に希薄なシリカゾルを加熱して
水分を除くいわゆる蒸発濃縮法が知られているが、濃縮
のエネルギーコスト及び設備費がかがるると言う欠点が
ある。更に、沸点近くで水分を蒸発していることから、
シリカゾル粒子の粒子径増大が生じ、一般に10mμ以
下の粒子径をもつシリカゾルを得ることは困難であった
。As a concentration method, the so-called evaporation concentration method is generally known, in which water is removed by heating a dilute silica sol, but this method has the disadvantage that the energy and equipment costs for concentration are high. Furthermore, since water evaporates near the boiling point,
The particle size of the silica sol particles increases, and it is generally difficult to obtain a silica sol having a particle size of 10 mμ or less.
これに対して、限外濾過法により濃縮する方法が知られ
ている。例えば、特開昭62−7622号公報には、5
iO21,5〜8wt%濃度のアルカリ金属ケイ酸塩水
溶液に、pH2〜5、SiO□2〜6 w t %の活
性珪酸の水性コロイド溶液をS i 02 / M20
(Mはアルカリ金属ケイ酸塩のアルカリ金属原子であ
るKあるいはNaを表わす)モル比が20〜40となる
ま、で30〜65℃で撹拌しながら徐々に添加し、次い
で酸を徐々に添加して30〜65℃で熟成した後限外濾
過により濃縮する事によって粒子径が3〜7mμ、Si
O,f1度20wt%以上のシリカゾルを得ている。On the other hand, a method of concentrating by ultrafiltration is known. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-7622, there are 5
An aqueous colloidal solution of activated silicic acid with a pH of 2 to 5 and a concentration of 2 to 6 wt% of SiO2 is added to an aqueous alkali metal silicate solution with a concentration of 1.5 to 8 wt% of iO2/M20.
(M represents K or Na, which is an alkali metal atom of the alkali metal silicate) Gradually add while stirring at 30 to 65°C until the molar ratio becomes 20 to 40, then gradually add the acid. Si
A silica sol with O, f1 degree of 20 wt% or more was obtained.
限外濾過法は、蒸発濃縮法に比べて濃縮のエネルギー及
び設備費において非常に−a利であり、濃縮時に加熱す
るム要がないので、3〜10mμの極小粒子のゾルを得
ることも容易である。しかしながら、この方法において
も最初に生成するシリカゾルの濃度は、せいぜい8 w
t%程度であり、更に濃縮コストを低減させるには、
最初に生成するシリカゾルの濃度を高くする必要がある
。濃縮によらず高濃度のゾルを?1.する方法としては
、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液とシリカゾルの混合物を
連続的に水素型のイオン交換体中に通過させ、流出する
シリカゾルにアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を混合し、こ
の混合物を該イオン交換体へ繰り返し循環する事により
5in2濃度10wt%以上の高濃度シリカゾルを得る
方法が提案されている。The ultrafiltration method is very advantageous in energy and equipment costs for concentration compared to the evaporation concentration method, and since there is no need to heat during concentration, it is easy to obtain a sol with extremely small particles of 3 to 10 μm. It is. However, even in this method, the concentration of the silica sol initially generated is at most 8 w
t%, and to further reduce the concentration cost,
It is necessary to increase the concentration of the silica sol that is initially generated. Highly concentrated sol without concentration? 1. In this method, a mixture of an alkali metal silicate aqueous solution and silica sol is continuously passed through a hydrogen-type ion exchanger, an alkali metal silicate aqueous solution is mixed with the silica sol that flows out, and this mixture is passed through the ion exchanger. A method has been proposed to obtain a highly concentrated silica sol with a 5in2 concentration of 10 wt% or more by repeatedly circulating it into the body.
例えば、特開昭47−1713号公報において、少なく
とも最初は、一定速度で循環中の水にアルカリ金属ケイ
酸塩水溶液を添加し、少なくとも最初は、一定速度でこ
の混合物を連続的にイオン交換体に通過させ、連続的に
導入されるアルカリ金属ケイ酸塩水溶液によって流出す
るシリカゾルのpHを6ないし10に調節し、この混合
物が60℃ないし100℃以下の温度を有し、かつ4w
t%に達するまでのシリカ濃度の増加する速度を規定し
、流出液が必要とされるシリカ含有量に達するまで循環
を繰り返すことによって、濃厚なシリカゾルを製造する
方法が開示されている。For example, in JP-A-47-1713, an aqueous alkali metal silicate solution is added to water circulating at a constant rate, at least initially, and this mixture is continuously transferred to an ion exchanger at a constant rate. The pH of the effluent silica sol is adjusted to 6 to 10 by the aqueous alkali metal silicate solution continuously introduced, and the mixture has a temperature of 60° C. to 100° C.
A method is disclosed for producing a concentrated silica sol by defining the rate of increase in silica concentration until reaching t% and repeating the circulation until the effluent reaches the required silica content.
このような方法では、最終的に得られるシリカゾルの濃
度は、循環開始時に用いる循環液の濃度及び量と添加す
るアルカリ金属ケイ酸塩水溶液の濃度及び量によって決
まる。しかしながら添加するアルカリ金属ケイ酸塩水溶
液の濃度及び量は、イオン交換体の交換容量によって制
限されるので、より高いiH度のシリカゾルを得るため
には、循環液の濃度を出来るだけ高くしなければならな
い。In such a method, the concentration of the silica sol finally obtained is determined by the concentration and amount of the circulating fluid used at the start of circulation and the concentration and amount of the aqueous alkali metal silicate solution added. However, the concentration and amount of the aqueous alkali metal silicate solution to be added is limited by the exchange capacity of the ion exchanger, so in order to obtain a silica sol with a higher iH degree, the concentration of the circulating fluid must be made as high as possible. It won't happen.
しかしながら、開始時に使用できるアルカリ金属ケイ酸
塩水溶液の5in2濃度を高くするとゲル化しやすくな
り、4wt%を越えると、安定にイオン交換することが
困難になる。従って、前記の方法により高濃度のシリカ
ゾルを得ようとすると低濃度から出発して循環を繰り返
し徐々に濃度を上シ?、させる煩雑な操作が必要となる
。However, if the 5in2 concentration of the alkali metal silicate aqueous solution that can be used at the start is increased, gelation tends to occur, and if it exceeds 4wt%, stable ion exchange becomes difficult. Therefore, if you try to obtain a high-concentration silica sol using the above method, you will start from a low concentration and repeat the circulation to gradually increase the concentration. , which requires complicated operations.
[発明が解決しようとする課題]
本発明の1]的は、濃厚なアルカリ金属ケイ酸塩水溶液
を、ゲル状物の析出を生ずることなく、イオン交換し、
濃縮工程を全く要しないかあるいは、濃縮コストの低い
高濃度で、且つ3〜10mμの極小粒子のシリカゾルを
簡単なプロセスで得ることができる方法を提供すること
にある。[Problems to be Solved by the Invention] The object of the present invention is to ion-exchange a concentrated aqueous alkali metal silicate solution without precipitation of a gel-like substance,
The object of the present invention is to provide a method that can obtain a highly concentrated silica sol with extremely small particles of 3 to 10 mμ by a simple process that does not require any concentration step or has a low concentration cost.
[課題を解決するための手段]
本発明の要旨は、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を水素型
のイオン交換体と接触させて、シリカゾルを製造する方
法において、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を、ケイ酸水
溶液と混合した後、イオン交換体と接触させてイオン交
換し、次いで、生成したシリカゾルをpH8,O〜10
.0,50〜100℃で加熱することによる高濃度極小
シリカゾルの製造方法であり、以下その詳細について説
明する。[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention is to provide a method for producing silica sol by contacting an aqueous alkali metal silicate solution with a hydrogen-type ion exchanger. After mixing with an aqueous solution, it is brought into contact with an ion exchanger for ion exchange, and then the generated silica sol is adjusted to pH 8, O ~ 10.
.. This is a method for producing a highly concentrated extremely small silica sol by heating at 0.50 to 100°C, and the details thereof will be explained below.
本発明において使用するアルカリ金属ケイ酸塩としては
、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム等が挙げられるが
ケイ酸ナトリウムが一般的である。Examples of the alkali metal silicate used in the present invention include sodium silicate and potassium silicate, but sodium silicate is commonly used.
本発明において使用するケイ酸水溶液としては、モノケ
イ酸及びジケイ酸、トリケイ酸等の水溶液であり、例え
ばアルカリ金属ケイ酸塩水溶液と水素型のイオン交換体
を接触させて、ケイ酸が重合して粒子化する事なくイオ
ン交換する事により、得る事ができる。The aqueous silicic acid solution used in the present invention is an aqueous solution of monosilicic acid, disilicic acid, trisilicic acid, etc. For example, when an alkali metal silicate aqueous solution is brought into contact with a hydrogen type ion exchanger, silicic acid is polymerized. It can be obtained by ion exchange without becoming particulate.
本発明においては、これらアルカリ金属ケイ酸塩水溶液
とケイ酸水溶液を混合した後、イオン交換体によってイ
オン交換することが必須である。In the present invention, it is essential to mix these alkali metal silicate aqueous solutions and silicic acid aqueous solutions and then perform ion exchange with an ion exchanger.
ケイ酸水溶液と混合する事なくアルカリ金属ケイ酸塩水
溶液を単独でイオン交換させる場合、Sin、濃度が4
wt%を越えるとイオン交換体としてイオン交換繊維を
用いてもイオン交換時にゲル化することがあり、濃厚な
アルカリ金属ケイ酸塩水溶液を直接イオン交換し、高濃
度シリカゾルを得る事はできない。これに対してその理
由は明かでないが、ケイ酸水溶液とアルカリ金属ケイ酸
塩水溶液を混合することにより、SiO□濃度が4wt
%を越える場合でもゲル化を生じる事なく、イオン交換
することができる。When ion-exchanging an alkali metal silicate aqueous solution alone without mixing it with a silicic acid aqueous solution, the concentration of Sin is 4.
If it exceeds wt%, gelation may occur during ion exchange even if ion exchange fiber is used as an ion exchanger, and it is not possible to directly ion exchange a concentrated aqueous alkali metal silicate solution to obtain a highly concentrated silica sol. The reason for this is not clear, but by mixing the silicic acid aqueous solution and the alkali metal silicate aqueous solution, the SiO□ concentration increases to 4wt.
%, ion exchange can be performed without gelation.
アルカリ金属ケイ酸塩水溶液とケイ酸水溶液の混合法に
ついては特に限定されない。例えば、アルカリ金属ケイ
酸塩水溶液にケイ酸水溶液を添加しても良いし、逆にケ
イ酸水溶液にアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を添加しても
良い。又、連続的に混合しても差し支えない。There are no particular limitations on the method of mixing the alkali metal silicate aqueous solution and the silicic acid aqueous solution. For example, an aqueous silicic acid solution may be added to an aqueous alkali metal silicate solution, or conversely, an aqueous alkali metal silicate solution may be added to an aqueous silicic acid solution. Moreover, there is no problem even if they are mixed continuously.
この混合割合については、特に限定はないが、高濃度シ
リカゾルを得る場合、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液の5
i021ffi量部に対して、ケイ酸水溶液の5in2
をO,1ff11部以上にすることが好ましい。5in
2濃度10wt%未満の希薄なアルカリ金属珪酸塩水溶
液の場合は、この混合割合は特に問題にならないが、S
iO2濃度10W t 96以上の高濃度シリカゾルを
直接得ようとする場合、0.lff1m部未満であると
、ケイ酸水溶液を添加した効果が少なく、イオン交換繊
維層内にゲル状物の析出あるいはゲル化を生じることが
ある。There is no particular limitation on this mixing ratio, but when obtaining a high concentration silica sol, 5% of the alkali metal silicate aqueous solution
5 in2 of silicic acid aqueous solution per i021ffi amount part
It is preferable to set the amount to 11 parts or more of O.1ff. 5in
In the case of a dilute alkali metal silicate aqueous solution with a S2 concentration of less than 10 wt%, this mixing ratio is not a particular problem;
When attempting to directly obtain a high concentration silica sol with an iO2 concentration of 10 W t 96 or more, 0. If lff is less than 1 m part, the effect of adding the silicic acid aqueous solution will be small, and precipitation or gelation of a gel-like substance may occur in the ion exchange fiber layer.
混合物の5in2濃度は10〜30wt%とすることが
好ましい。10 w t%未満でも本発明の方法を実施
することはできるが、高濃度のシリカゾルを直接得ると
いう、本願発明の主旨からいって好ましくない。一方、
30wt%を越えるとイオン交換繊維層内にゲル状物の
析出あるいは、ゲル化を生じ晶くなる。The 5in2 concentration of the mixture is preferably 10 to 30 wt%. Although it is possible to carry out the method of the present invention with less than 10 wt%, this is not preferred in terms of the gist of the present invention, which is to directly obtain a highly concentrated silica sol. on the other hand,
If it exceeds 30 wt%, gel-like substances will be deposited or gelled in the ion-exchange fiber layer, resulting in crystallization.
続いて、水素型のイオン交換繊維に上記アルカリ金属ケ
イ酸塩水溶液とケイ酸水溶液の混合物を通過させる。Subsequently, the mixture of the alkali metal silicate aqueous solution and silicic acid aqueous solution is passed through the hydrogen type ion exchange fiber.
イオン交換体としては、古くからポリスチロール樹脂、
フェノール樹脂、ポリアクリル樹脂等の合成樹脂にイオ
ン交換基を導入したゲル状イオン交換樹脂並びにMR型
イオン交換樹脂等の樹脂状イオン交換体の他にゼオライ
トの)jな無機イオン交換体が知られている。これらイ
オン交換体を用いてアルカリ金属ケイ酸塩とケイ酸の混
合水溶液からシリカゾルの製造を試みたが、イオン交換
体内にゲル状物が析出したり、イオン交換体全体がゲル
化することがしばしばあり、5i02濃度10 w t
%以上の高濃度シリカゾルを直接得ることは困難であっ
た。As ion exchangers, polystyrene resin,
In addition to resinous ion exchangers such as gel-like ion exchange resins in which ion exchange groups are introduced into synthetic resins such as phenol resins and polyacrylic resins and MR type ion exchange resins, inorganic ion exchangers such as zeolites are known. ing. Attempts were made to produce silica sol from a mixed aqueous solution of alkali metal silicate and silicic acid using these ion exchangers, but gel-like substances often precipitated within the ion exchanger or the entire ion exchanger gelled. Yes, 5i02 concentration 10wt
It was difficult to directly obtain a silica sol with a high concentration of more than %.
これら従来のイオン交換体に対して特異な形状を′Hす
るイオン交換体として、イオン交換繊維の利用がいくつ
かの分野で試みられている。上述した様な従来のイオン
交換体に対して、イオン交換繊維を使用した場合、その
理由は明らかでないが、SiO□濃度10wt%以上の
高濃度においても、ゲル状物の析出あるいはゲル化を生
じることなく、イオン交換出来ることを見出した。すな
わち、5t02a度10〜30wt%のアルカリ金属ケ
イ酸塩水溶液とケイ酸水溶液の混合物をイオン交換繊維
と接触させることにより、直接高濃度のシリカゾルを得
ることが出来る。In several fields, attempts have been made to utilize ion exchange fibers as ion exchangers that have a unique shape compared to conventional ion exchangers. When ion exchange fibers are used in contrast to conventional ion exchangers such as those mentioned above, the reason for this is not clear, but even at high concentrations of SiO□ of 10 wt% or more, precipitation or gelation of gel-like substances occurs. We discovered that ion exchange can be performed without any problems. That is, by bringing a mixture of an aqueous alkali metal silicate solution and an aqueous silicic acid solution having a 5t02a degree of 10 to 30 wt % into contact with an ion exchange fiber, a highly concentrated silica sol can be directly obtained.
イオン交換法としては、特に限定されないが、カラム法
が一般的である。即ち、イオン交換繊維をカラムに充填
し、カラムの上部よりアルカリ金属ケイ酸塩水溶lCk
とケイ酸水溶液との混合物を供給する。例えば、回分的
方法によりアルカリ金属ケイ酸塩水溶液とケイ酸水溶液
との混合物をイオン交換繊維と接触させても良い。The ion exchange method is not particularly limited, but a column method is common. That is, a column is packed with ion exchange fibers, and an aqueous alkali metal silicate solution lCk is added from the top of the column.
and an aqueous silicic acid solution. For example, a mixture of an aqueous alkali metal silicate solution and an aqueous silicic acid solution may be brought into contact with the ion exchange fibers by a batch method.
カラムから流出させて得られた溶液は、イオン交換によ
りアルカリ成分を除去されており酸性のケイ酸溶液とな
っているが、この酸性ケイ酸は直にifi合してシリカ
ゾルとなる。得られた高濃度酸性ケイ酸水溶液がシリカ
ゾルになる前にその全量とアルカリ金属ケイ酸塩水溶液
を混合し、引続きこの混合物をイオン交換繊維と接触さ
せる。この操作を繰返しても良いし、得られた高濃度酸
性ケイ酸水溶液の一部を次の工程に供給し、残りをアル
カリ金属ケイ酸塩水溶液と混合し、この混合物をイオン
交換繊維と接触させる操作を繰返しても良い。又、連続
的方法として、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液とケイ酸水
溶液の混合物を連続的にイオン交換繊維に通過させ、流
出する酸性ケイ酸水溶液の一部又は全部をアルカリ金属
ケイ酸塩水溶液と混合し、この混合物を連続的に該イオ
ン交換繊維に1回ないし多数回循環することも出来る。The solution obtained by flowing out from the column has alkaline components removed by ion exchange and becomes an acidic silicic acid solution, but this acidic silicic acid is directly combined with ifi to form a silica sol. Before the obtained highly concentrated acidic silicic acid aqueous solution becomes a silica sol, the entire amount thereof is mixed with an alkali metal silicate aqueous solution, and then this mixture is brought into contact with ion exchange fibers. This operation may be repeated, or a part of the obtained highly concentrated acidic silicic acid aqueous solution is supplied to the next step, the remainder is mixed with the alkali metal silicate aqueous solution, and this mixture is brought into contact with the ion exchange fiber. The operation may be repeated. Alternatively, as a continuous method, a mixture of an alkali metal silicate aqueous solution and a silicic acid aqueous solution is continuously passed through an ion exchange fiber, and part or all of the acidic silicic acid aqueous solution flowing out is mixed with the alkali metal silicate aqueous solution. However, this mixture can also be continuously circulated through the ion exchange fiber once or multiple times.
イオン交換完了後、イオン交換繊維層内の酸性ケイ酸水
溶液はイオン交換繊維と分離し回収する。After the ion exchange is completed, the acidic silicic acid aqueous solution within the ion exchange fiber layer is separated from the ion exchange fibers and recovered.
分離方法としては、例えば水およびガスによる押出しあ
るいは吸引等がある。Separation methods include, for example, extrusion or suction using water and gas.
本発明において、イオン交換により得られた高濃度酸性
ケイ酸は直に重合してシリカゾルになるが、このシリカ
ゾルは不安定であり、そのまま室温で静置しているとゲ
ル化する。In the present invention, the highly concentrated acidic silicic acid obtained by ion exchange directly polymerizes to form a silica sol, but this silica sol is unstable and gels if left as it is at room temperature.
水明賃らは高濃度シリカゾルを長期保存に対してもゲル
化しないように安定化するため種々の検討を重ねた結果
、イオン交換により生成したシリカゾルを直にpH8,
0〜10..0.50〜100℃で加熱する事によりシ
リカゾルを安定化できることを見出した。即ち、本発明
においては、イオン交換により得られた酸性ケイ酸が重
合して生成したシリカゾルを直にpH8,O〜10.0
゜50〜100℃で加熱することを必須とする。As a result of various studies to stabilize high-concentration silica sol so that it would not gel even during long-term storage, Suimeihiro et al.
0-10. .. It has been found that silica sol can be stabilized by heating at 0.50 to 100°C. That is, in the present invention, the silica sol produced by polymerization of acidic silicic acid obtained by ion exchange is directly adjusted to pH 8.0 to 10.0.
Heating at 50-100°C is essential.
pHが8.0未満では、シリカゾルを十分安定化するこ
とができず、逆に10を越えると生成したシリカゾルの
一部が溶解してケイ酸イオンになる。pHを8.0〜1
0.0に調整する方法としては特に限定はなく、例えば
、アルカリ金属ケイ酸塩、水酸化アルカリ金属、水酸化
アルカリ土類金属等を直接あるいはこれらの水溶液を添
加しても良いし、アンモニアガスを吹き込んでも良いし
水酸化アンモニウムを添加しても良い。又。If the pH is less than 8.0, the silica sol cannot be sufficiently stabilized, and if the pH exceeds 10, a portion of the generated silica sol will dissolve and become silicate ions. pH 8.0-1
There is no particular limitation on the method of adjusting to 0.0. For example, alkali metal silicate, alkali metal hydroxide, alkaline earth metal hydroxide, etc. may be added directly or an aqueous solution thereof may be added, or ammonia gas may be added. may be blown in, or ammonium hydroxide may be added. or.
N a 2CO3、N a HC03等のアルカリ性化
合物あるいはこれらの水溶液を添加しても良い。Alkaline compounds such as Na 2 CO 3 and Na HC 0 3 or aqueous solutions thereof may be added.
加熱温度としては、50〜100”Cにすることが必要
である。50℃未満では、pHを8.0〜10.0にし
てもシリカゾルを十分安定化できない。一方、100℃
を越えるとシリカゾルの粒径が増大し10mμ以下に制
御することが困難である。The heating temperature needs to be 50 to 100"C. If the temperature is less than 50C, the silica sol cannot be sufficiently stabilized even if the pH is set to 8.0 to 10.0. On the other hand, 100"C
If it exceeds this value, the particle size of the silica sol will increase and it will be difficult to control the particle size to 10 mμ or less.
加熱時間は、とくに限定されないが、1〜10時間で充
分である。The heating time is not particularly limited, but 1 to 10 hours is sufficient.
以上のようにして得られる高濃度の極小シリカゾルは、
そのまま製品とすることもできるし、必要に応じてさら
に濃縮することもできるが、濃縮方法としては1粒径を
3〜10mμに維持するには限外濾過法が好ましい
以上の方法により、高濃度のアルカリ金属ケイ酸塩水溶
液を原料としてゲル状物の析出あるいはゲル化を生じる
事なく高濃度で、且つ極小粒子の安定なシリカゾルを得
る事が出来る。The highly concentrated ultrasmall silica sol obtained in the above manner is
It can be used as a product as it is, or it can be further concentrated if necessary, but as a concentration method, ultrafiltration is preferable in order to maintain a particle size of 3 to 10 mμ. Using an aqueous alkali metal silicate solution as a raw material, a stable silica sol with high concentration and extremely small particles can be obtained without precipitation or gelation of gel-like substances.
以上の説明から明らかなように、本発明によれば濃厚な
アルカリ金属ケイ酸塩水溶液をゲル状物の析出を生じる
・1「なくイオン交換し、次いで生成したシリカゾルを
pH8,0〜10.0,50〜100℃で加熱すること
によって、濃縮工程を全く要しないかあるいは濃縮コス
トの低い、高濃度で且つ3〜10mμの極小粒子の安定
なシリカゾルを筒中なプロセスにより得る事が出来る。As is clear from the above explanation, according to the present invention, a concentrated aqueous alkali metal silicate solution is ion-exchanged without causing the precipitation of a gel-like substance, and then the generated silica sol is adjusted to pH 8.0 to 10.0. , 50 to 100° C., it is possible to obtain a stable silica sol with high concentration and extremely small particles of 3 to 10 μm by an in-cylinder process that does not require any concentration step or has low concentration cost.
次に本発明を実施例により、更に具体的に説明する。 Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.
実施例1
水素型に1週製したイオン交換繊維にチビ社製IEF−
3C0,5ミリカット)を充填したカラムに水を循環さ
せながら、該循環水にS iO229,7wt%の3号
ケイ酸ソーダ水溶液を徐々に添加することにより、Si
O2濃度20wt%のケイ酸水溶液を得た。得られたケ
イ酸水溶液610gとSiO2濃度29.7 w t%
の3号ケイ酸ソーダ水溶液10gとを混合した後、その
一部を前記と同様のイオン交換繊維充填カラムに通過さ
せ、酸性ケイ酸水溶液を生成させた。得られた酸性ケイ
酸水溶液と3号ケイ酸ソーダ水溶液とを、その混合割合
が酸性ケイ酸のSS1021ff1部に対して、3号ケ
イ酸ソーダ水溶液の5i02を41重量部となるように
:33整しながら、前記混合液残部に添加混合した。引
続き、その混合液の一部をイオン交換繊維充填カラムに
通過させる。この様な混合及びイオン交換操作を繰返す
ことにより、Sto 221、Ow t%の高濃度酸性
ケイ酸水溶液を得た。酸性ケイ酸は重合して直にシリカ
ゾルとなった。このシリカゾル500gに5i0229
.7 wt%の3号ケイ酸ソーダ水溶液を5.5g添
加しpH3,5とし、次いで90℃で2時間加熱するこ
とにより、S l 0221.5 w t%、、、N
a200.35wt%の安定なシリカゾルを得た。Example 1 Chibi Co., Ltd. IEF-
While circulating water through a column filled with 3C (0.5 mm cut), a No. 3 sodium silicate aqueous solution containing 7 wt% of SiO2 was gradually added to the circulating water.
A silicic acid aqueous solution with an O2 concentration of 20 wt% was obtained. 610 g of the obtained silicic acid aqueous solution and SiO2 concentration 29.7 wt%
After mixing with 10 g of No. 3 sodium silicate aqueous solution, a portion of the mixture was passed through the same ion exchange fiber-packed column as above to produce an acidic silicic acid aqueous solution. The obtained acidic silicic acid aqueous solution and No. 3 sodium silicate aqueous solution were mixed in a ratio of 1 part SS1021ff of acidic silicic acid to 41 parts by weight of 5i02 of No. 3 sodium silicate aqueous solution. At the same time, the mixture was added to and mixed with the remaining part of the mixture. Subsequently, a portion of the mixture is passed through a column packed with ion exchange fibers. By repeating such mixing and ion exchange operations, a highly concentrated acidic silicic acid aqueous solution having Sto 221, Owt% was obtained. Acidic silicic acid polymerized and immediately became silica sol. 5i0229 to 500g of this silica sol
.. By adding 5.5 g of 7 wt% No. 3 sodium silicate aqueous solution to adjust the pH to 3.5, and then heating at 90°C for 2 hours, S l 0221.5 wt%,...N
A stable silica sol with a200.35 wt% was obtained.
得られたシリカゾルを、特開昭62−7622号公報記
載のシアーズ滴定法により測定した結果、ゾル粒径は8
.0mμであった。The obtained silica sol was measured by the Sears titration method described in JP-A-62-7622, and the sol particle size was 8.
.. It was 0 mμ.
実施例2
実施例1と同様にして、但し、アルカリ性水溶hI&と
して20 W t%NH4OH水溶液12g添加してp
H9,Oとし、次いで80℃で2時間加熱した。Example 2 In the same manner as in Example 1, however, 12 g of a 20 W t% NH4OH aqueous solution was added as an alkaline aqueous hI&.
H9,0 and then heated at 80°C for 2 hours.
得られたシリカゾルは安定であり、5i0220.5w
t%、 N H40H0,5w t%であった。The obtained silica sol is stable and 5i0220.5w
t%, NH40H0.5wt%.
又、シアーズ滴定法による粒子径は7.0mμであった
。Further, the particle diameter determined by Sears titration method was 7.0 mμ.
比較例1
実施例1と同様にして、但しイオン交換樹脂(オルガノ
■製品、アンイく−ライトIR−124)を使用し実施
した。Comparative Example 1 A test was carried out in the same manner as in Example 1, except that an ion exchange resin (Organo ■ product, Anic-Lite IR-124) was used.
イオン交換中、イオン交換樹脂層内にゲル状物。During ion exchange, a gel-like substance forms within the ion exchange resin layer.
の析出が観察された。precipitation was observed.
比較例2
実施例1と同様にして得られた高濃度ケイ酸水溶液にア
ルカリ性水溶液を添加する事なく室温で静置しておいた
ところ24時間でゲル化した。Comparative Example 2 When a highly concentrated silicic acid aqueous solution obtained in the same manner as in Example 1 was allowed to stand at room temperature without adding an alkaline aqueous solution, it gelled in 24 hours.
比較例3
実施例1と同様にして、但し40℃で2時間加熱した後
、室温で静置しておいた所、40時間でゲル化した。Comparative Example 3 In the same manner as in Example 1, except that after heating at 40° C. for 2 hours, the mixture was allowed to stand at room temperature, and gelatinized in 40 hours.
比較例4
実施例1と同様にして、但しオートクレーブを使用し1
50℃で2時間加熱した。得られたシリカゾルの粒子径
は18mμであった。Comparative Example 4 In the same manner as in Example 1, but using an autoclave.
Heated at 50°C for 2 hours. The particle size of the obtained silica sol was 18 mμ.
Claims (1)
換体と接触させてシリカゾルを製造する方法において、
アルカリ金属ケイ酸塩水溶液をケイ酸水溶液と混合した
後、イオン交換繊維と接触させてイオン交換し、次いで
、生成したシリカゾルをpH8.0〜10.0、50〜
100℃で加熱することを特徴とする高濃度極小シリカ
ゾルの製造方法。(1) In a method for producing silica sol by contacting an aqueous alkali metal silicate solution with a hydrogen-type ion exchanger,
After mixing the alkali metal silicate aqueous solution with the silicic acid aqueous solution, it is brought into contact with ion exchange fibers for ion exchange, and then the generated silica sol is adjusted to pH 8.0-10.0, 50-
A method for producing a highly concentrated ultra-small silica sol, which comprises heating at 100°C.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30216488A JPH02149414A (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Production of silica sol |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30216488A JPH02149414A (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Production of silica sol |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02149414A true JPH02149414A (en) | 1990-06-08 |
Family
ID=17905694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30216488A Pending JPH02149414A (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Production of silica sol |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02149414A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996022244A1 (en) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | J.M. Huber Corporation | Novel temperature-activated polysilicic acids and their use in paper production processes |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP30216488A patent/JPH02149414A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996022244A1 (en) * | 1995-01-20 | 1996-07-25 | J.M. Huber Corporation | Novel temperature-activated polysilicic acids and their use in paper production processes |
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