JPH04108654A - Starting material for extrusion-molding zeolite and its production - Google Patents

Starting material for extrusion-molding zeolite and its production

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JPH04108654A
JPH04108654A JP22530890A JP22530890A JPH04108654A JP H04108654 A JPH04108654 A JP H04108654A JP 22530890 A JP22530890 A JP 22530890A JP 22530890 A JP22530890 A JP 22530890A JP H04108654 A JPH04108654 A JP H04108654A
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JP
Japan
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zeolite
water
clay
weight
surfactant
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JP22530890A
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Japanese (ja)
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Tsugitoshi Ogura
小倉 次利
Kazutaka Mori
一剛 森
Akio Kai
昭夫 開
Noboru Moriyama
森山 登
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Kao Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Kao Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the dispersibility of zeolite and the strength of a molded body after heat treatment by adding a surfactant to starting material for molding produced by mixing zeolite with clay, methylcellulose and water and specifying the wet mixing process. CONSTITUTION:Clay material prepd. by mixing a surfactant with water and clay by stirring is mixed with zeolite material prepd. by mixing methylcellulose with water and zeolite by stirring to produce starting material for extrusion molding. Since the surfaces of the zeolite particles are previously coated with methylcellulose molecules and then the surfactant is added, the surfactant is not adsorbed on the inside of the structure of the zeolite and the dispersibility of the zeolite can be improved. Extrusion molding is facilitated and the strength of a molded body after heat treatment can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はゼオライト成形体の成形に用いられるゼオライ
ト押出成形用原料及びその製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a raw material for zeolite extrusion molding used in molding a zeolite molded body and a method for producing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

ゼオライトはその物質が有する細孔構造の特異性から、
吸着剤及び触媒としての利用がなされている。
Due to the unique pore structure of zeolite,
It is used as an adsorbent and a catalyst.

ゼオライトはモルデン沸石、クリップチロール沸石をは
じめとする天然ゼオライト、A型、X型をはじめとする
人工ゼオライトが知られており、それぞれの用途に使用
されている。
Known zeolites include natural zeolites such as mordenite and kliptylol zeolite, and artificial zeolites such as A-type and X-type zeolites, each of which is used for its own purpose.

一般に天然ゼオライトは鉄分をはじめとするある程度の
不純物を含んでおり、ゼオライトにおいては重要な因子
である窓径などにある程度のばらつきを有するため、価
格は安いものの水分の吸着剤、家畜飼料への混入、ある
いはフィラーとしての利用がほとんどである。
Generally, natural zeolite contains a certain amount of impurities, including iron, and there is some variation in window diameter, which is an important factor in zeolite. Or, it is mostly used as a filler.

一方、人工ゼオライトは、シリカ、アルミナなどのゼオ
ライト構成元素以外の元素の混入はほとんどなく、また
、合成時の水熱処理条件の制御により、結晶の大きさの
制御も容易であることがら窓径も均一となっており、水
の吸着剤としての利用以外にガス吸着分離用吸着剤ある
いは水素化分解用触媒など工業的に多くの利用がなされ
ている。
On the other hand, artificial zeolite has almost no contamination of elements other than zeolite constituent elements such as silica and alumina, and the crystal size can be easily controlled by controlling the hydrothermal treatment conditions during synthesis, so the window diameter can be reduced. It is uniform, and in addition to being used as an adsorbent for water, it has many industrial uses such as an adsorbent for gas adsorption and separation or a catalyst for hydrogenolysis.

一部ゼオライド構造中へはある種のイオンについてはイ
オン交換が可能であり、その特性の制御が可能であるこ
とが知られている。例えば、人工のA型ゼオライトにお
いては、ゼオライト中の陽イオンをそれぞれに+イオン
、Na+イオン、Ca+“イオンとすることにより、ゼ
オライト構造への出入口径(いわゆる窓径)は約30人
、4人、5人と変化し、各種ガスの吸着分離特性が変化
する。この効果により、K+イオンのA型ゼオライトで
は窓径が3人と小さく出入り可能な分子の大きさは限ら
れ、主に、水あるいはアンモニアのように小さな分子の
吸着しかできない。
It is known that ion exchange of certain ions into the zeolide structure is possible and that its properties can be controlled. For example, in artificial A-type zeolite, by changing the cations in the zeolite to + ions, Na + ions, and Ca + ions, the diameter of the entrance and exit to the zeolite structure (so-called window diameter) is approximately 30 and 4. , 5 people, and the adsorption separation characteristics of various gases change. Due to this effect, the window diameter of K+ ion A-type zeolite is 3 people, and the size of the molecules that can enter and exit is limited, and the size of molecules that can enter and exit is limited. Alternatively, it can only adsorb small molecules such as ammonia.

Na+イオンのA型ゼオライトでは窓径が4人と少し大
きくなるため、更に炭酸ガス、−酸化炭素、C1,C2
のパラフィンなども吸着可能となる。
In A-type zeolite with Na+ ions, the window diameter is a little larger than 4, so carbon dioxide, -carbon oxide, C1, C2
It is also possible to adsorb paraffin.

Ca”+イオンのΔ型ゼオライトでは窓径が5人と更に
大きくなるため、更に大きな分子であるC2゜Caのオ
レフィン、シクロプロパンなどの吸着も可能となる。
In the Ca''+ ion Δ-type zeolite, the window diameter is even larger to 5, making it possible to adsorb even larger molecules such as C2°Ca olefins and cyclopropane.

また、宮崎大 岩本教授ら(触媒、vol、32、Nα
2.1990など)は銅イオン交換ゼオライト、特に銅
イオン交換23M−5ゼオライトは、NOの接触分解反
応(NO”AN2N2O。)に対し、高い分解特性を示
すことを明らかにしている。
In addition, Professor Iwamoto et al. of Miyazaki University (Catalyst, vol. 32, Nα
2.1990 etc.) revealed that copper ion-exchanged zeolites, especially copper ion-exchanged 23M-5 zeolites, exhibit high decomposition properties for the catalytic decomposition reaction of NO (NO''AN2N2O.).

このようにゼオライトへのイオン交換はゼオライト特性
の制御という観点から重要な技術である。
In this way, ion exchange to zeolite is an important technology from the viewpoint of controlling zeolite properties.

次に、ゼオライトが使用される形状についてろると、小
さい順に、いわゆるFCC触媒では直径50〜100ミ
クロンのスプレードライ造粒品、吸着剤触媒としては直
径1〜3ミリメートル程度の球状品(ビード状、転勤造
粒あるいは押出成形後、球状化)、柱状晶(ペレット、
押出成形品)が−船釣である。更に、気相反応を促進さ
せるための触媒きしては、いわゆるハニカム形状(母型
に穴をあけた成形体)の利用も検討されている。
Next, regarding the shapes of zeolites used, in order of decreasing size, so-called FCC catalysts are spray-dried granules with a diameter of 50 to 100 microns, and adsorbent catalysts are spherical products with a diameter of 1 to 3 mm (bead-shaped). , after transfer granulation or extrusion, spheroidization), columnar crystals (pellets,
Extrusion molded product) is - boat fishing. Furthermore, the use of a so-called honeycomb shape (a molded body with holes in a matrix) is being considered as a catalyst for promoting gas phase reactions.

ゼオライトの成形についてみると、スプレードライ造粒
あるいは転勤造粒はバインダとしての粘土(カオリン鉱
物を主体とするもの)をゼオライトに対し、10〜30
重量パーセントの割合で混合したものを、スプレードラ
イ造粒ではスラリ化しスプレードライを用いて造粒する
方法、転動造粒では転動パン上に粉体と霧状の水を噴霧
して転勤パンを回転させながら成形を行っている。技術
的にはこれらの技術は完成されたものであり、問題なく
成形可能である。
Regarding molding of zeolite, spray-dry granulation or transfer granulation uses clay as a binder (based mainly on kaolin minerals) to zeolite in a ratio of 10 to 30%.
In spray dry granulation, a mixture of weight percentages is made into a slurry and then granulated using spray drying.In rolling granulation, powder and mist water are sprayed onto a rolling pan to form a transfer pan. Molding is performed while rotating. Technically, these techniques are complete and can be molded without any problems.

一方、ベレットあるいはハニカム形状品の成形はゼオラ
イトとバインダとしての粘土、更には有機バインダとし
てのメチルセルロースなどを乾式あるいは半乾式で混合
し、ニーダによる混練を行った後、所定の形状に押し出
し成形を行っている。
On the other hand, to form pellets or honeycomb-shaped products, zeolite, clay as a binder, and methyl cellulose as an organic binder are mixed in a dry or semi-dry method, kneaded in a kneader, and then extruded into a predetermined shape. ing.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

ゼオライトの形状は一般的に立方体あるいは正八面体な
ど等方的な形状である。また、その大きさは一般的には
0.1〜10ミクロン、多くの場合、1〜3ミクロン程
度である。ゼオライトはこのような形状ゆえ粒子を水中
で沈殿させると、沈殿物は密充填するため非常に硬いも
のとなってしまう。また、ゼオライト自身は粘着性がな
いため、砂浜の砂と同様で水といっしょに固めると見掛
は上は固まるが、水の乾燥と共に結合力は消失し、ばら
ばらとなってしまう。
The shape of zeolite is generally isotropic, such as a cube or a regular octahedron. Further, the size thereof is generally about 0.1 to 10 microns, and in many cases about 1 to 3 microns. Because of this shape of zeolite, when particles are precipitated in water, the precipitate becomes tightly packed and becomes extremely hard. Also, since zeolite itself is not sticky, it looks like it will solidify when mixed with water, similar to sand on a beach, but as the water dries, its cohesive strength disappears and it falls apart.

ゼオライトの粉体はこのような性質を有しているため、
これを押出成形しようとすると、押出成形機内部の圧縮
される部位において固結の傾向、最悪の場合には固結し
てしまい、成形部の大量の発熱により加熱したり、ある
いは、成形機を止めてしまうトラブルを発生する。
Zeolite powder has these properties, so
If you try to extrude this, it will tend to solidify in the compressed parts inside the extrusion molding machine, and in the worst case, it will solidify, and the molding part will heat up due to a large amount of heat, or the molding machine will stop working. This will cause problems that will cause it to stop.

このようなゼオライト成形体特有の問題点克服のため、
ゼオライト100重量部当りカオリンを主体とする粘土
粉末を10〜30重量部、メチルセルロースなどの有機
樹脂(バインダ)を3〜20重量部重量部会し、乾式あ
るいは半乾式でこれらの原料を混合した後、水を加えて
ニーダにより、もち状の状態で混練した後、押出成形機
を用いてベレット状あるいはハニカム状に押出成形を行
っている。
In order to overcome the problems unique to zeolite molded bodies,
10 to 30 parts by weight of clay powder mainly composed of kaolin and 3 to 20 parts by weight of organic resin (binder) such as methyl cellulose are added to 100 parts by weight of zeolite, and after mixing these raw materials in a dry or semi-dry process, After adding water and kneading it in a dough-like state using a kneader, it is extruded into a pellet-like or honeycomb-like form using an extrusion molding machine.

粘土粉末は成形体乾燥後、500〜600℃より高い温
度において熱処理することにより脱水し、固結してゼオ
ライト成形体のバインダとして作用するものである。一
方、メチルセルロースなどの有機樹脂は成形時にゼオラ
イト等の粒子間に入り成形を容易にすると共に、成形体
乾燥時に強度を与えるものである。この有機樹脂は成形
体乾燥後の熱処理工程において分解、燃焼除去されるた
め、樹脂の存在したところは空孔となり強度低下の要因
となる。
After drying the molded body, the clay powder is dehydrated by heat treatment at a temperature higher than 500 to 600°C, solidified, and acts as a binder for the zeolite molded body. On the other hand, organic resins such as methylcellulose enter between particles such as zeolite during molding to facilitate molding and provide strength when drying the molded product. Since this organic resin is decomposed and burned away in the heat treatment step after drying the molded product, the areas where the resin was present become voids, which causes a decrease in strength.

従来はゼオライトの成形において、粘土、有機樹脂の活
用により、ある程度の成形性の向上は認められ、成形は
特別な場合、つまりハニカム状でピッチ10mm以下、
壁厚2mm以下のような微細な場合を除いて実用化され
ている。
Conventionally, in the molding of zeolite, it has been recognized that moldability has been improved to some extent by using clay and organic resin, and molding is only possible in special cases, that is, honeycomb shapes with a pitch of 10 mm or less,
It has been put into practical use except in very small cases where the wall thickness is 2 mm or less.

一方、微細な形状、つまりピッチ10mm以下、壁厚2
[11171以下のような微細な場合は、ゼオライトの
成形性の困難さゆえ、実用化されていないのが現状であ
る。このような問題点が残されるのは、ゼオライト及び
粘土粉末の分散が一様でなく、不均一性が残されている
ためと考えられる。また、ゼオライト及び粘土粉末の不
均一性は成形体熱処理後の強度低下も示していると考え
られる。
On the other hand, fine shapes, i.e., pitch 10 mm or less, wall thickness 2
[Currently, fine particles of 11171 or less have not been put into practical use due to the difficulty in molding the zeolite. It is thought that the reason why such problems remain is that the zeolite and clay powders are not uniformly dispersed and non-uniformity remains. It is also believed that the non-uniformity of the zeolite and clay powders also indicates a decrease in strength after heat treatment of the compact.

本願発明は上記技術水準に鑑み、従来の技術におけるよ
うな不具合を発生しないゼオライト押出成形用原料及び
その製造方法を提供しようとするものである。
In view of the above-mentioned state of the art, the present invention seeks to provide a raw material for zeolite extrusion molding and a method for producing the same that does not cause the problems encountered in the conventional techniques.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは上記問題点克服のため鋭意、検討を行った
結果、次の結論を得た。
The inventors of the present invention have made extensive studies to overcome the above problems, and have come to the following conclusion.

(1)  ゼオライトの分散性が悪い。(1) Zeolite has poor dispersibility.

(2)添加する粘土粉末の分散性が悪い。(2) The clay powder added has poor dispersibility.

(3)添加する有機樹脂の分散が均一でない。(3) The organic resin added is not uniformly dispersed.

ゼオライトの粒子は通常1〜3ミクロン程度であり、走
査型電子顕微鏡の観察では、粒子は独立しており分散性
はよいと判断される。一方、ゼオライト粒子のみを水に
分散し、放置すると1時間程度の比較的短い時間におい
て沈殿し、沈殿物は非常に硬く、スパチュラで押しても
穴があかないような状況となる。これは、ゼオライトの
分散性が悪いということを示すものであり、更なる分散
性の改良が望まれる新漬である。
Zeolite particles are usually about 1 to 3 microns in size, and when observed with a scanning electron microscope, the particles are independent and are judged to have good dispersibility. On the other hand, if zeolite particles alone are dispersed in water and left to stand, they will precipitate in a relatively short time of about one hour, and the precipitate will be so hard that it will not make a hole even when pressed with a spatula. This indicates that the dispersibility of zeolite is poor, and further improvement in dispersibility is desired in the new pickle.

一方、添加する粘土粉末及び有機樹脂は乾式あるいは半
乾式の状態で混合されている場合が多く、一般に分散は
均一になっていないことは理解できる。
On the other hand, it is understood that the clay powder and organic resin to be added are often mixed in a dry or semi-dry state, and that the dispersion is generally not uniform.

本発明者らは前記問題点克服のため次の検討を行った。The present inventors conducted the following study to overcome the above problems.

まず、第一にゼオライト粒子の分散処理、次に、原料の
湿式混合プロセスについて検討を行った。
First, we investigated the dispersion treatment of zeolite particles, and then the wet mixing process of raw materials.

ゼオライトの分散は界面活性剤の活用により分散性向上
を試みたものの、結果として有効性はほとんど見出せな
かった。理由として、使用する界面活性剤がゼオライト
構造内部に吸着してしまうことが考えられる。この対策
としてはゼオライト粒子表面に先にCMC(カルホキシ
ソチルセルロース)などの分子をコーティングし、その
後、界面活性剤を添加することとし、ゼオライトの分散
性向上を達成することができた。
Although attempts were made to improve the dispersibility of zeolite by using surfactants, little effectiveness was found as a result. The reason may be that the surfactant used is adsorbed inside the zeolite structure. As a countermeasure to this problem, the surface of the zeolite particles was first coated with a molecule such as CMC (carboxysotylcellulose), and then a surfactant was added thereto, thereby improving the dispersibility of the zeolite.

本発明は以上の知見に基いて完成されたものであって、
本発明は (1〕  界面活性剤、水及び粘土を攪拌混合した粘土
材料と、メチルセルロース、水及びゼオライトを攪拌混
合したゼオライト材料を混合してなることを特徴とする
ゼオライト押出成形用原料、 (2)界面活性剤:0.1〜5重量部、水:20〜10
0重量部及び粘土:100重量部を湿式ボールミルを用
いて攪拌混合して粘度10〜3000cpの範囲に調整
した粘土スラリと、メチルセルロース二0.1〜1.5
 重11!、水:50〜100重量部及びゼオライト:
100重量部を混合してなるゼオライトスラリとを前者
:後者の乾燥重量比で30:70〜10:90になるよ
うに混合することを特徴とするゼオライト押出成形用原
料の製造方法、(3)界面活性剤二0.1〜5重量部、
水=20〜100重量部及び粘土:100重量部を湿式
ボールミルを用いて攪拌混合して粘度10〜3000c
pの範囲に調整した粘土スラリと、メチルセルロース:
0.1〜15重In、水:50〜100重量部及びゼオ
ライト:100重量部を混合した後、水を脱水したゼオ
ライトケーキとを前者:後者の乾燥重量比で30:70
〜10:90になるように混合することを特徴とするゼ
オライト押出成形用原料の製造方法 である。
The present invention was completed based on the above findings, and
The present invention provides (1) a raw material for zeolite extrusion molding characterized by mixing a clay material obtained by stirring and mixing a surfactant, water and clay, and a zeolite material obtained by stirring and mixing methyl cellulose, water and zeolite; ) Surfactant: 0.1 to 5 parts by weight, Water: 20 to 10
A clay slurry prepared by stirring and mixing 0 parts by weight and 100 parts by weight of clay using a wet ball mill to have a viscosity in the range of 10 to 3000 cp, and methylcellulose 20.1 to 1.5 parts by weight.
Heavy 11! , water: 50 to 100 parts by weight and zeolite:
(3) A method for producing a raw material for zeolite extrusion molding, which comprises mixing 100 parts by weight of a zeolite slurry at a dry weight ratio of 30:70 to 10:90. Surfactant II 0.1 to 5 parts by weight,
Water = 20-100 parts by weight and clay: 100 parts by weight were stirred and mixed using a wet ball mill to obtain a viscosity of 10-3000c.
Clay slurry adjusted to p range and methylcellulose:
After mixing 0.1 to 15 parts by weight of In, water: 50 to 100 parts by weight, and zeolite: 100 parts by weight, the water was dehydrated and the zeolite cake was mixed at a dry weight ratio of 30:70.
This is a method for producing a raw material for zeolite extrusion molding, which is characterized by mixing at a ratio of 10:90 to 10:90.

以下、本発明につき、原料としてゼオライト、粘土(カ
オリン)粉末、界面活性剤、CMCのようなバインダ及
び水を使用する系について実施例をあげ説明する。本発
明の作用はこれらの実施例により自然と明らかになるで
あろう。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples of a system using zeolite, clay (kaolin) powder, surfactant, binder such as CMC, and water as raw materials. The effects of the present invention will become clear from these Examples.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明を適用した実施例の一つである。第1図
(a)において、■は粘土(カオリン)粉末、2は水、
3は界面活性剤、4はバインダとなるメチルセルロース
のような有機樹脂であって、これらの粘土系原料をボー
ルミル5で混合し、粘度10〜3000cpの粘土スラ
リー6として調整して貯蔵する。
FIG. 1 shows one of the embodiments to which the present invention is applied. In Figure 1(a), ■ is clay (kaolin) powder, 2 is water,
3 is a surfactant, and 4 is an organic resin such as methyl cellulose which serves as a binder. These clay-based raw materials are mixed in a ball mill 5, prepared as a clay slurry 6 having a viscosity of 10 to 3000 cp, and stored.

一方、第1図ら)において、7はゼオライト、8は水、
9はメチルセルロースであって、これらのゼオライト原
料を混合機10により混合し、フィルターブレス11に
より水を除去した後、ゼオライトケーキ12として貯蔵
する。
On the other hand, in Fig. 1 et al.), 7 is zeolite, 8 is water,
Reference numeral 9 is methylcellulose, and these zeolite raw materials are mixed by a mixer 10, water is removed by a filter breath 11, and then stored as a zeolite cake 12.

次に、第1図(C)において、粘土スラリー6とゼオラ
イトケーキ12を加圧型混練機13を用いて均一に混合
し、押出成形機14を用いて押出成形を行った後、乾燥
、熱処理15を行うものである。
Next, in FIG. 1(C), clay slurry 6 and zeolite cake 12 are uniformly mixed using a pressure kneader 13, extrusion molded using an extrusion molding machine 14, and then dried and heat treated 15. This is what we do.

この製造方法に従って、ゼオライト成形体を試作すれば
(1)粘土の均一分散、(2)バインダであるメチルセ
ルロースの均一分散、(3)ゼオライトの均一分散が達
成され、押出成形が容易になると共に、ゼオライト成形
体熱処理物の強度は向上する。
If a zeolite molded body is prototyped according to this production method, (1) uniform dispersion of clay, (2) uniform dispersion of methyl cellulose as a binder, and (3) uniform dispersion of zeolite will be achieved, making extrusion molding easier, and The strength of the heat-treated zeolite molded product is improved.

カオリン粉末20重量部、X型ゼオライト粉末80重量
部を含有するハニカム状成形体く10cm口、1 cm
ピッチ、壁厚1 mm)の製作を試みた。
A honeycomb-shaped molded body containing 20 parts by weight of kaolin powder and 80 parts by weight of X-type zeolite powder, 10 cm opening, 1 cm
An attempt was made to fabricate a pitch with a wall thickness of 1 mm).

本発明に従って原料を混合したものと、比較例として粉
末を乾式で混合した後、水及びバインダ(メチルセルロ
ース)を加えて混練したものを押出成形用原料とした。
A mixture of raw materials according to the present invention and a powder as a comparative example were dry-mixed, water and a binder (methylcellulose) were added, and the mixture was kneaded to form a raw material for extrusion molding.

本発明に従った例としては、カオリン粉末1として20
重量部、界面活性剤3としてポリカルボン酸アンモニウ
ム1重量部、バインダ4としてヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース5重量部である。又、ゼオライト粉末7と
して80重量部、メチルセルロース9として、カルボキ
シメチルセルロース1重量部とした。水は適宜粘度を制
御しながら調節した。このようにして得られた粘土スラ
リ6とゼオライトケーキ12を混合した原料は、押出成
形機14を用いて成形することにより、ハニカム状成形
体を得ることができた。また、得られた成形体の強度は
比較的高く、乾燥、運搬などの操作に耐えうるものであ
った。更に、700℃で熱処理することにより、親有機
物を行った成形体も強度は保持されており、触媒あるい
は吸着剤として使用するのに充分であった。
As an example according to the invention, as kaolin powder 1, 20
The surfactant 3 is 1 part by weight of ammonium polycarboxylate, and the binder 4 is 5 parts by weight of hydroxypropyl methyl cellulose. Further, 80 parts by weight of zeolite powder 7 and 1 part by weight of carboxymethyl cellulose were used as methyl cellulose 9. The water was adjusted while controlling the viscosity as appropriate. The raw material obtained by mixing the clay slurry 6 and the zeolite cake 12 thus obtained was molded using an extruder 14 to obtain a honeycomb-shaped molded body. Furthermore, the strength of the obtained molded product was relatively high and could withstand operations such as drying and transportation. Furthermore, by heat-treating at 700°C, the strength of the organophilic molded body was maintained, and it was sufficient to be used as a catalyst or adsorbent.

一方、比較例としてカオリン粉末及びゼオライト粉末を
乾式混合したものに、ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ース7重量部及び水を加えて混練した原料を押出成形用
原料とする場合には、押出成形性が著しく悪く、成形圧
力を上げることにより、一応の成形体は得ることができ
たものの、ハニカムの壁に穴があいたりしており、成形
体として満足なものではなかった。乾燥後の強度はバイ
ンダとして加えたヒドロキシプロピルメチルセルロース
の効果により、ハンドリングのた杓の充分な強度を有し
ていたものの、700℃で熱処理した後はかなり脆くな
っており、触媒あるいは吸着剤として使用することは困
難であった。
On the other hand, as a comparative example, when a raw material for extrusion molding was prepared by dry mixing kaolin powder and zeolite powder, adding 7 parts by weight of hydroxypropyl methylcellulose and water, and kneading the mixture, the extrusion moldability was extremely poor and the moldability Although it was possible to obtain a molded product to some extent by increasing the pressure, the honeycomb had holes in its walls and was not satisfactory as a molded product. Although the strength after drying was strong enough for handling due to the effect of hydroxypropyl methylcellulose added as a binder, it became quite brittle after heat treatment at 700°C, making it difficult to use as a catalyst or adsorbent. It was difficult to do so.

このように原料の分散性を改良することにより、押出成
形性の向上及び成形体強度(熱処理後)を向上させるこ
とが可能であることがわかった。
It has been found that by improving the dispersibility of the raw materials in this way, it is possible to improve the extrusion moldability and the strength of the molded product (after heat treatment).

第2図は第1図に示すフローに比較して、更にゼオライ
トと粘土の均一混合を促進するために採用した製造方法
のフローである。
FIG. 2 is a flowchart of a manufacturing method adopted to further promote uniform mixing of zeolite and clay compared to the flow shown in FIG. 1.

第2図(a)において、1は粘土(カオリン)粉末、2
は水、3は界面活性剤である。これらをボールミルで均
一に混合し粘土スラリ4とする。
In Figure 2(a), 1 is clay (kaolin) powder, 2
is water, and 3 is a surfactant. These are mixed uniformly using a ball mill to obtain clay slurry 4.

一方、ゼオライト5、水6及びメチルセルロース7を混
合機で混合してゼオライトスラリ8とし、粘土スラリ4
及びゼオライトスラリ8を混合機9で混合し、フィルタ
ーブレス10により脱水し、原料ケーキ11を得る。
On the other hand, zeolite 5, water 6 and methylcellulose 7 were mixed in a mixer to make zeolite slurry 8, and clay slurry 4
and zeolite slurry 8 are mixed in a mixer 9 and dehydrated in a filter press 10 to obtain a raw material cake 11.

次に、第2図ら)に示すように、メチルセルロースのよ
うなバインダ12及び水13、原料ケーキ11を混練機
14を用いて混練し、押出成形機15を用いて押出成形
を行った後、乾燥、熱処理16を行うものである。
Next, as shown in FIG. 2, etc., a binder 12 such as methyl cellulose, water 13, and a raw material cake 11 are kneaded using a kneader 14, extruded using an extruder 15, and then dried. , heat treatment 16 is performed.

第3図及び第4図は第2図と同様、第1図の基本フロー
に対しゼオライトと粘土及びバインダの均一混合が可能
となるように、バインダの添加順序を変えたものである
Similar to FIG. 2, FIGS. 3 and 4 show the basic flow shown in FIG. 1 except that the order of adding the binder is changed so that the zeolite, clay, and binder can be uniformly mixed.

第3図(b)において、1は粘土(カオリン)粉末、2
は水、3は界面活性剤、4はメチルセルロースのような
バインダである。これらの原料を湿式ボールミル5を用
いて混合し、粘土系スラリとする。一方、ゼオライト6
、水7、メチルセルロース8を混練機9で混合してゼオ
ライトスラリとする。両者のスラリを所定の割合に混合
機10で混合し、フィルターブレス11を用いて脱水し
、原料ケーキ12とする。
In Figure 3(b), 1 is clay (kaolin) powder, 2
is water, 3 is a surfactant, and 4 is a binder such as methylcellulose. These raw materials are mixed using a wet ball mill 5 to form a clay slurry. On the other hand, zeolite 6
, water 7, and methyl cellulose 8 are mixed in a kneader 9 to form a zeolite slurry. Both slurries are mixed in a predetermined ratio using a mixer 10, and dehydrated using a filter press 11 to obtain a raw material cake 12.

次に、第3図ら)において、原料ケーキ12を混練機1
3を用いて混練し、押出成形機14を用いて押出成形し
た後、乾燥、熱処理15を行う。
Next, in Fig. 3 et al.), the raw material cake 12 is mixed into
3 and extrusion molding using an extrusion molding machine 14, followed by drying and heat treatment 15.

更に、第4図のフローは次の通りである。第4図(a)
において、粘土(カオリン)粉末1、水2、界面活性剤
3を湿式ボールミル4で均一に混合し、粘土スラリとす
る。次に、ゼオライト5、水6、メチルセルロース7を
混練機8で混合してゼオライトスラリとする。バインダ
であるメチルセルロース9及び前記工程で得られた粘土
スラリ、ゼオライトスラリを混合機で混合してスラリ化
し、フィルターブレス11を用いて脱水し、原料ケーキ
12とする。
Furthermore, the flow of FIG. 4 is as follows. Figure 4(a)
In this step, clay (kaolin) powder 1, water 2, and surfactant 3 are uniformly mixed in a wet ball mill 4 to form a clay slurry. Next, zeolite 5, water 6, and methyl cellulose 7 are mixed in a kneader 8 to form a zeolite slurry. Methyl cellulose 9, which is a binder, and the clay slurry and zeolite slurry obtained in the above steps are mixed in a mixer to form a slurry, and dehydrated using a filter breath 11 to obtain a raw material cake 12.

次に、第4図(b)において、原料ケーキ12は、混練
機13により混練した後、押出成形機14を用いて押出
成形し、乾燥、熱処理15を行う。
Next, in FIG. 4(b), the raw material cake 12 is kneaded by a kneader 13, extruded by an extruder 14, and subjected to drying and heat treatment 15.

第5図に、米国ジョーシア用度の粘土粉末(鉱物種:力
オリン、平均粒径1.5ミクロン)の水系における流動
停止濃度を示す。流動停止濃度測定は粉体の分散の良否
の目安を得る方法として簡易でかつ、精度の高いもので
ある。その方法は溶媒(この例では水を使用)、及び界
面活性剤(この例ではポリカルボン酸アンモニウム、分
子量1000のものを使用)、の混合溶媒中に粉体(こ
の例では粘土粉末)を投入してスラリ化させる。初期の
粉体の量が少い間は粘度の低いスラリとなり流動するが
、粉体量を徐々に増加させていくと、次第にスラリの粘
度は上昇し、スラリか流動しなくなる。更に、粉体を増
加させるとスラリは固結してしまう。このスラリか流動
しなくなる点を流動停止点と定義し、次に示す式から流
動停止濃度及び界面活性剤量を求める。
FIG. 5 shows the flow-stopping concentration in an aqueous system of clay powder (mineral type: Orin, average particle size 1.5 microns) for use in Georgia, USA. Flow stop concentration measurement is a simple and highly accurate method for obtaining an indication of the quality of powder dispersion. The method is to put powder (clay powder in this example) into a mixed solvent of a solvent (in this example, water is used) and a surfactant (in this example, ammonium polycarboxylate, with a molecular weight of 1000 is used). to make a slurry. When the initial amount of powder is small, the slurry has a low viscosity and flows, but as the amount of powder is gradually increased, the viscosity of the slurry gradually increases and the slurry stops flowing. Furthermore, increasing the amount of powder causes the slurry to solidify. The point at which this slurry stops flowing is defined as the flow stop point, and the flow stop concentration and surfactant amount are determined from the following equation.

分散性が高いほど流動停止濃度は高い値を示す。第5図
において、横軸は界面活性剤、縦軸は流動停止濃度を示
す。ブランク値(界面活性剤を添加しない時の値)は5
3%であり、また、界面活性剤としてポリカルボン酸ア
ンモニウムを添加する場合には、ポリカルボン酸アンモ
ニウム1%の添加で最高の流動停止濃度80%を示す。
The higher the dispersibility, the higher the flow stop concentration. In FIG. 5, the horizontal axis shows the surfactant and the vertical axis shows the flow stopping concentration. Blank value (value when no surfactant is added) is 5
3%, and when ammonium polycarboxylate is added as a surfactant, the highest flow stopping concentration of 80% is achieved with the addition of 1% ammonium polycarboxylate.

流動停止点53%と80%を溶媒量一定として計算する
と流動停止点における粉体量は53%の時が53に対し
、80%の時は188という値となる。ポリカルボン酸
アンモニウムという適切な界面活性剤の存在により、同
一の溶媒量において約3.5倍の粉体を分散させること
が可能であることがわかる。
When calculating the flow stop points of 53% and 80% assuming that the solvent amount is constant, the powder amount at the flow stop points is 53 at 53% and 188 at 80%. It can be seen that with the presence of a suitable surfactant, ammonium polycarboxylate, it is possible to disperse about 3.5 times more powder in the same amount of solvent.

第6図は米国ジョーシア仕度の粘土粉末を種々の粘土濃
度でスラリ化した後、ボールミルを用いて12時間混合
した場合のスラリ粘度を示す。第6図において横軸は粘
土濃度(%)、縦軸はスラリ粘度代p)を示す。また、
第6図中■は界面活性剤を使用しない場合であり、■は
界面活性剤としてポリカルボン酸アンモニウムを粉体量
に対し1%添加した場合である。界面活性剤を添加する
ことにより、より高い固形分濃度で低粘度のスラリか得
られることがわかる。
FIG. 6 shows the viscosity of the slurry obtained by slurrying clay powder manufactured by Joesia, USA, at various clay concentrations, and then mixing the slurry for 12 hours using a ball mill. In FIG. 6, the horizontal axis shows the clay concentration (%), and the vertical axis shows the slurry viscosity (p). Also,
In FIG. 6, ■ indicates the case where no surfactant was used, and ■ indicates the case where 1% ammonium polycarboxylate was added as a surfactant based on the amount of powder. It can be seen that by adding a surfactant, a slurry with a higher solids concentration and lower viscosity can be obtained.

次にゼオライトの分散に検討を行った。ゼオライトとし
ては平均粒径1.5ミクロンのX型合成ゼオライトを使
用した。ゼオライト10gを水50gにホモミキサを用
いて2.00 Orpm、3分間分散処理を行ない、分
散処理後、得られたゼオライトスラリを10cmの高さ
に沈降管に入れて、入れた時点からのゼオライトの沈降
層の高さを観察した。第7図において■〜■は次の通り
である。
Next, we investigated the dispersion of zeolite. As the zeolite, an X-type synthetic zeolite with an average particle size of 1.5 microns was used. Disperse 10 g of zeolite in 50 g of water using a homomixer at 2.00 Orpm for 3 minutes. After the dispersion treatment, pour the obtained zeolite slurry into a sedimentation tube at a height of 10 cm, and the zeolite The height of the sediment layer was observed. In FIG. 7, ■ to ■ are as follows.

■ ゼオライト10g+水50g ■ ゼオライト10 g+CMC(カルボキシメチルセ
ルロースアンモニウム塩) O,l g +水49、9
 g ■ ゼオライト10 g 十CMC0,1g+水49.
85g+界面活性剤(ポリカルボン酸アンモニウム)0
.05g ■ ゼオライ、) 10 g +CMC0,1g++水
4.8g+界面活性剤(ポリカルボン酸アンモニウム)
 0.1 g ■ ゼオライト10 g 十CMC0,1g++水4.
7g十界面活性剤(ポリカルボン酸アンモニウム)0゜
2g また、第7図中において、■は沈降管に入れて1時間後
、■は12時間後の沈降層の高さを示す。
■ Zeolite 10g + water 50g ■ Zeolite 10g + CMC (carboxymethyl cellulose ammonium salt) O, l g + water 49,9
g ■ Zeolite 10 g 10CMC0.1g + water 49.
85g + surfactant (ammonium polycarboxylate) 0
.. 05g ■ Zeolite, ) 10g + CMC0.1g++ + Water 4.8g + Surfactant (ammonium polycarboxylate)
0.1 g ■ Zeolite 10 g 10CMC0.1g++ Water 4.
7 g 10 surfactant (ammonium polycarboxylate) 0.2 g In Fig. 7, ▪ indicates the height of the sediment layer 1 hour after being placed in the sedimentation tube, and ▪ indicates the height of the sediment layer 12 hours later.

■は沈降層が分散が悪く、ゼオライト粒子の沈降がはや
いのに比べ、■ではある程度沈降が遅くなり、■、■、
■では沈降が認められないことが判明した。■の■では
沈降層は4.5 cmであるが、下部には2〜3mm程
度の固い堆積層が生成していた。また、■の■は固い堆
積層のみである。■の■では固い堆積層は認められなか
ったが、■の■では1〜2mmの固い堆積層が認められ
た。■の■、■、■及び■の■、■、■では固い堆積層
は全く認められず、ゼオライト粒子の分散性がよくなっ
ていることが認められた。
In case of ■, the sedimentation layer is poorly dispersed and the zeolite particles settle quickly, whereas in case of ■, the sedimentation is slow to some extent;
It was found that no sedimentation was observed in case (2). In case (2) of (2), the sedimentation layer was 4.5 cm, but a hard sedimentary layer of about 2 to 3 mm had formed at the bottom. In addition, ■ ■ is only a hard sedimentary layer. No hard sedimentary layer was observed in ■■, but a hard sedimentary layer of 1 to 2 mm in thickness was observed in ■■. No hard deposited layer was observed in (2), (2), (2) and (2), ■, and (2), and it was observed that the dispersibility of the zeolite particles was improved.

前例と同様に、ゼオライトの沈降層高さをCMCの量を
変えて検討を行った結果を第8図に示す。第8図におい
て■〜■は次の通りである。
As in the previous example, the height of the zeolite sedimentation layer was examined by varying the amount of CMC, and the results are shown in FIG. In FIG. 8, ■ to ■ are as follows.

■ ゼオライトLog+水50g ■ ゼオライト10 g +CMC0,1g+水49,
9■ ゼオライト10 g+cMcO,01g++水4
.89g+界面活性剤0.1g ■ ゼオライト10 g+cMc0.05 g+水49
.85g+界面活性剤0.1g ■ ゼオライト10 g+CMC0,1g++水4.8
g十界面活性剤0.1g ■ ゼオライト10 g 十CMC0,2g±+水49
7g十界面活性剤0.1 g ■ ゼオライト10 g 十CMC0,5g士水49,
4g+界面活性剤0.1g ■、■は第7図と同一である。この例の場合、■〜■の
場合においてゼオライトの分散が達成されたと8忍めら
れた。
■ Zeolite Log + water 50g ■ Zeolite 10g + CMC0.1g + water 49,
9 ■ Zeolite 10 g + cMcO, 01 g + + water 4
.. 89g + Surfactant 0.1g ■ Zeolite 10g + cMc0.05g + Water 49
.. 85g + surfactant 0.1g ■ Zeolite 10g + CMC0.1g++ + water 4.8
g 10 surfactant 0.1 g ■ Zeolite 10 g 10 CMC 0.2 g ± + water 49
7g 10surfactant 0.1g ■ Zeolite 10g 10CMC0, 5g Shimizu 49,
4g+surfactant 0.1g (2) and (2) are the same as in FIG. In this example, it was considered that zeolite dispersion was achieved in cases ① to ②.

ゼオライトの分散にはCMCによるゼオライト表面の被
覆が有効であり、更に界面活性剤を使用することで分散
が促進されることが明らかとなった。
It has become clear that coating the zeolite surface with CMC is effective for dispersing zeolite, and that dispersion is further promoted by using a surfactant.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、原料(ゼオライト、粘土)の分散性を
最大限上げることができ、押出成形が容易で、熱処理し
て得られたゼオライト成形体の強度を向上しうるセミラ
イト押出成形用原料が得られる。
According to the present invention, a raw material for semilite extrusion molding that can maximize the dispersibility of raw materials (zeolite, clay), is easy to extrude, and can improve the strength of the zeolite molded product obtained by heat treatment is provided. can get.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図〜第4図は本発明の異なる実施例のセミライト押
出成形用原料の製造工程を示す工程図、第5図は本発明
の一実施例の粘土の界面活性剤添加量による流動停止濃
度の変化を示す図表、第6図は本発明の一実施例の粘土
の界面活性剤添加量による粘度濃度と粘度の変化を示す
図表、第7図及び第8図はゼオライトに添加するCMC
1界面活性剤量に対応して変化するセオライトスラリの
沈降層高さの変化を示す図表である。
Figures 1 to 4 are process diagrams showing the manufacturing process of raw materials for semilite extrusion molding according to different embodiments of the present invention, and Figure 5 is a flow stopping concentration depending on the amount of surfactant added to clay according to an embodiment of the present invention. Figure 6 is a diagram showing changes in viscosity concentration and viscosity depending on the amount of surfactant added to the clay of one example of the present invention, Figures 7 and 8 are graphs showing changes in CMC added to zeolite.
1 is a chart showing changes in the height of the sedimentation layer of the theolite slurry depending on the amount of surfactant.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)界面活性剤、水及び粘土を攪拌混合した粘土材料
と、メチルセルロース、水及びゼオライトを撹拌混合し
たゼオライト材料を混合してなることを特徴とするゼオ
ライト押出成形用原料。
(1) A raw material for zeolite extrusion molding characterized by mixing a clay material obtained by stirring and mixing a surfactant, water and clay, and a zeolite material obtained by stirring and mixing methyl cellulose, water and zeolite.
(2)界面活性剤:0.1〜5重量部、水:20〜10
0重量部及び粘土:100重量部を湿式ボールミルを用
いて攪拌混合して粘度10〜3000cpの範囲に調整
した粘土スラリと、メチルセルロース:0.1〜15重
量部、水:50〜100重量部及びゼオライト:100
重量部を混合してなるゼオライトスラリとを前者:後者
の乾燥重量比で30:70〜10:90になるように混
合することを特徴とするゼオライト押出成形用原料の製
造方法。
(2) Surfactant: 0.1-5 parts by weight, water: 20-10
A clay slurry prepared by stirring and mixing 0 parts by weight and 100 parts by weight of clay using a wet ball mill to have a viscosity in the range of 10 to 3000 cp, 0.1 to 15 parts by weight of methyl cellulose, 50 to 100 parts by weight of water, and Zeolite: 100
A method for producing a raw material for zeolite extrusion molding, which comprises mixing a zeolite slurry obtained by mixing parts by weight at a dry weight ratio of 30:70 to 10:90.
(3)界面活性剤:0.1〜5重量部、水:20〜10
0重量部及び粘土:100重量部を湿式ボールミルを用
いて攪拌混合して粘度10〜3000cpの範囲に調整
した粘土スラリと、メチルセルロース:0.1〜15重
量部、水:50〜100重量部及びゼオライト:100
重量部を混合した後、水を脱水したゼオライトケーキと
を前者:後者の乾燥重量比で30:70〜10:90に
なるように混合することを特徴とするゼオライト押出成
形用原料の製造方法。
(3) Surfactant: 0.1-5 parts by weight, water: 20-10
A clay slurry prepared by stirring and mixing 0 parts by weight and 100 parts by weight of clay using a wet ball mill to have a viscosity in the range of 10 to 3000 cp, 0.1 to 15 parts by weight of methyl cellulose, 50 to 100 parts by weight of water, and Zeolite: 100
A method for producing a raw material for zeolite extrusion molding, which comprises mixing parts by weight and then mixing with a zeolite cake from which water has been dehydrated so that the dry weight ratio of the former to the latter is 30:70 to 10:90.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08268712A (en) * 1994-10-11 1996-10-15 Corning Inc Molecular sieve and its production
JP2010529939A (en) * 2007-06-04 2010-09-02 スサ・エス・アー Zeolite-based spherical agglomerates, processes for the production and adsorption of these agglomerates and the use of these agglomerates in catalysts
KR20160094865A (en) 2015-02-02 2016-08-10 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 Faucet

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