JPH0222006B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒度分布がシヤープで且つ粒度コント
ロールが可能である微細な珪酸塩の製造方法に関
する。詳しくは、アルカリ金属珪酸塩に特定の金
属塩を、強力な剪断力を作用させつつ反応させ、
特に珪酸の中間体として有用な微細な珪酸塩を製
造する方法に関する。 珪酸はゴムおよび合成樹脂の充填剤をはじめ塗
料用の艶消し剤、種々の薬剤の担体等に広く用い
られる。かかる用途に用いる珪酸としては、一般
に平均粒径が数μ程度の超微細で粒度分布が極め
てシヤープ（狭い範囲）であることが望まれる。 本発明者等は上記の如き珪酸を得るために鋭意
研究の結果、アルカリ金属珪酸塩に特定の金属塩
を強力な剪断力を作用させつつ反応させることに
より、微細な範囲での粒度コントロールができ、
且つ粒度分布の極めてシヤープである、特に珪酸
の中間体として有用な珪酸塩が得られることを見
い出し、本発明を提供するに至つた。 即ち、本発明はアルカリ金属珪酸塩に、周期律
表第Ａ族、第Ｂ族、及び第族金属の内より
選ばれた少なくとも１種を含む水溶性金属塩を、
強力な剪断力を作用させつつ水性媒体中で反応さ
せることを特徴とする珪酸塩の製造方法である。 本発明によれば生成した珪酸塩の濾過・乾燥後
に格別の粉砕、分級を行わなくても単なる解砕の
程度により、粒径が１〜数μで粒度分布のシヤー
プな超微細珪酸塩を得ることができる。したがつ
て、上記の超微細珪酸は酸処理することにより、
前記した如き用途に適用できる珪酸を容易に得る
ことが出来る。 本発明のアルカリ金属珪酸塩は珪酸ナトリウ
ム、珪酸カリウム、珪酸リチウム、またはこれら
の混合物であり、一般に水溶液として使用され
る。中でも珪酸ナトリウムが経済的に有利であ
り、工業的に使用される。該アルカリ金属珪酸塩
の濃度はSiO₂が0.17〜1.7モル／、好ましくは
0.5〜1.5モル／のものが用いられる。SiO₂の濃
度が上記範囲より低いものは経済的でなく、また
1.7モル／より高い場合には、生成した珪酸塩
の粒径が大きく粒度分布もブロードとなることが
あるため好ましくない。また用いるアルカリ金属
珪酸塩のアルカリ金属と珪酸のモル比SiO₂／R₂O
（Ｒ＝アルカリ金属：Na、Ｋ、Li等）は、一般に
は１〜3.4で、特に1.5〜3.3のものを用いて本発明
方法を実施した場合、得られたものの平均粒径は
極めて小さいため好ましい。SiO₂／R₂Oが１より
低い場合は、生成した珪酸塩の平均粒径が大き
く、粒度分布もブロード（広い範囲）となるため
好ましくなく、また3.4以上ものは酸を混入する
ことにより得られるが実際的でない。本発明にお
いて珪酸塩の平均粒径をコントロールする場合に
はSiO₂／R₂Oのモル比を変える、あるいはSiO₂
の濃度をコントロールすることにより容易に行う
ことができる。 本発明に用いる金属塩は塩酸、硫酸、硝酸等を
はじめ、各種有機又は無機の酸等の酸の水素原子
を、周期律表第Ａ族（Ca、Mg等）、第Ｂ族
（Al族）、及び第族（Fe、Ni等）金属のうちの
少なくとも１種よりなる金属と置換したもので、
該金属塩は水に溶けるものである。これらの金属
塩としては、例えば塩化マグネシウム、塩化カル
シウム、塩化アルミニウム、塩化鉄、硫酸マグネ
シウム、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫
酸鉄、硝酸マグネシウム、酢酸カルシウム等があ
る。中でもカルシウム、マグネシウム、アルミニ
ウムの塩化物及び硫酸塩が珪酸塩合成に際して粒
度コントロールがが容易であるため好ましく用い
られる。また、特にマグネシウム塩を用いる場合
には酸処理後に比表面の大なる珪酸を得ることが
出来る。上記金属塩の濃度はアルカリ金属珪酸塩
のR₂O（Ｒ：アルカリ金属）の濃度により決定す
ればよい。一般にはＭ／R₂O（Ｍ：水溶性金属塩
の当量、Ｒ：アルカリ金属）が１〜２、好ましく
は1.0〜1.3であり、該範囲より低い場合は珪酸塩
の生成が不十分となるし、又、過剰に加えた場合
は経済的でない。 本発明においては、前述の如きアルカリ金属珪
酸塩と水溶性金属塩を反応槽中、水性媒体の存在
下で反応させ、その反応スラリーを抜きとる方法
が一般的に用いられる。この際の反応操作は公知
の方法が採用されるが、好ましい方法としては反
応槽中にアルカリ金属珪酸塩と水溶性金属塩を同
時に同速度で添加し反応させ、該反応液を添加量
と等しくなるような速度で抜き取る、即ち原料供
給と反応生成物の抜き出しを同時に行う連続方法
である。この際、反応槽中における反応液の平均
滞留時間は反応速度、容量等により適宜選定すれ
ばよいが、一般的には数十分程度でよく、余り短
いと生成した珪酸塩スラリーの平均粒径が均一で
なく、また長すぎると経済的でない。本発明にお
いて最も重要なことは、上記反応に際して、反応
槽中の溶液に強力な剪断力を作用させつつ反応さ
せることである。ここでいう剪断力とは狭い流路
を高速で流体を通過させたときなどに流体に作用
するズレ応力であり、剪断力を作用させる機器と
してはホモミキサー、ホモラインキミサー（特殊
機化工業(株)製）、コロイドミル等が挙げられるが、
強力な剪断力が生ずる分散機であれば制限なく利
用できる。本発明において反応に際しての剪断力
の強度は珪酸塩の粒度、粒度分布に大きな影響を
与える。即ち、剪断力が弱いと平均粒径が大き
く、また粒度分布もブロードとなるので、分散機
の回転数、流路のクリアランス、作用時間で調節
することが大切である。したがつて、本発明の珪
酸塩を製造方法する際に作用させる剪断力の強度
は、分散機の機種によつて異なるが、一般にクリ
アランス0.5mm、羽の線速度10ｍ／secの場合、実
用上と経済上から30〜120分の範囲で選ぶのが好
ましい結果となる。 上記のようにして得た珪酸塩スラリーの濃度は
一般にSiO₂で0.5〜40％で、該スラリーの平均粒
径は１〜4μと超微細で粒度分布のシヤープなも
のである。 以上のようにして得た珪酸塩スラリーは、常法
により濾過、水洗して副生塩を除去した後、スプ
レードライヤー等の装置を用いて乾燥し、必要に
応じて粉砕、分級を施すことによつて粒径が極め
て小さく、且つ粒度分布がシヤープな珪酸塩を得
ることができる。以下実施例を示すが、本発明は
以下の実施例に特に限定されるものではない。 実施例 １ 内容積１のホモミキサー（特殊機化工業(株)
製）付反応槽に、先ず水600mlを仕込む。次いで、
ホモミキサーで前記した如きクリアランス及び線
速度の下に強力な剪断力をかけながら、珪酸ソー
ダ（SiO₂1.47モル／、Na₂O0.98モル／、モ
ル比SiO₂／Na₂O＝1.5）と硫酸マグネシウム水溶
液（MgSO₄1.0モル／、過剰度（当量比）
MgSO₄／Na₂O＝1.02）を、それぞれ10ml／分の
速度で添加した。同時に反応液を20ml／分の速度
で抜きとり、珪酸マグネシウムスラリーを得た。
この時の反応液の平均滞溜時間は30分であつた。
珪酸マグネシウムのスラリー濃度は反応開始１時
間経過からほぼ一定となり、平均粒径1.5μで粗粉
の切れのよい粒度分布の狭いものが連続して得ら
れた。 この反応スラリーを、減圧濾過、水洗して得ら
れたケーク（水分83％）を、反応スラリーと同一
濃度になるように水にリパルプした後、スプレー
ドライヤーにて瞬時に乾燥することにより、スラ
リーと全く同じ粒度分布を有する乾燥製品を得
た。 これらの平均粒径を、第１図（グラフ１及びグ
ラフ２）に示した。なお、粒度分布の測定は、コ
ールターカウンター法によつた。 又、乾燥品の化学分析値はMgO21.6％、
SiO₂69.3％、igloss（付着水分含む）9.1％であつ
た。この結果から得られた珪酸マグネシウムの組
成はMgO1.5Na₂OnH₂Oと考えられる。 比較例 １ 実施例１において反応槽のホモミキサーを撹拌
機におきかえ、反応時の剪断力を省略した他は、
すべて実施例１の通り実施した。反応スラリーの
平均粒径は、4.5μと大きく、又、粒度分布もブロ
ードとなつた。粒度分布を第１図（グラフ３）に
示した。 実施例 ２〜８ 実施例１において、珪酸ソーダおよび硫酸マグ
ネシウムを第１表に示す珪酸アルカリおよび水溶
性金属塩の組み合せにした他は、すべて実施例１
の通りに実施した。その結果を第２図及び第３図
に示した。 【表】

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、実施例および比較例におい
て得られたスラリー中の珪酸塩または乾燥した珪
酸塩の粒度分布を示す。 第１図において グラフ１（――○――）は実施例１における反応後
スラリーの珪酸マグネシウム グラフ２（――×――）は実施例１における乾燥後の
珪酸マグネシウム グラフ３（――●――）は比較例１における反応後
スラリーの珪酸マグネシウム 第２図において グラフ４（‐‐‐○‐‐‐）は実施例２における反応後
スラリーの珪酸マグネシウム グラフ５（‐‐‐△‐‐‐）は実施例３における反応後
スラリーの珪酸マグネシウム グラフ６（‐‐‐●‐‐‐）は実施例４における反応後
スラリーの珪酸カルシウム グラフ７（‐‐‐×‐‐‐）は実施例５における反応後
スラリーの珪酸カルシウム 第３図において グラフ８（‐‐―○―‐‐）は実施例６における反応
後スラリーの珪酸アルミニウム グラフ９（−‐−●−‐−）は実施例７における反応
後スラリーの珪酸アルミニウム グラフ10（−‐−×−‐−）は実施例８における反応
後スラリーの珪酸鉄。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルカリ金属珪酸塩に周期律表第Ａ族、第
   Ｂ族、及び第族金属の内より選ばれた少なく
   とも１種を含む水溶性金属塩を水性媒体中で強力
   な剪断力を作用させつつ反応させることを特徴と
   する珪酸塩の製造方法。 ２ アルカリ金属珪酸塩が珪酸ナトリウムである
   特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３ アルカリ金属珪酸塩のモル比SiO₂／R₂O
   （Ｒ：アルカリ金属）が1.0〜3.4である特許請求
   の範囲第１項記載の製造方法。 ４ 水溶性金属塩が塩化マグネシウム、硫酸マグ
   ネシウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウム、塩
   化アルミニウム及び硫酸アルミニウムの内より選
   ばれた少なくとも１種よりなる特許請求の範囲第
   １項記載の製造方法。 ５ アルカリ金属珪酸塩のアルカリ金属と水溶性
   金属塩の当量比Ｍ／R₂O（Ｍ：水溶性金属塩の当
   量、Ｒ：アルカリ金属）が1.0〜1.3である特許請
   求の範囲第１項記載の製造方法。