JPH04209717A - シリカゲル成形体の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、断熱性能に優れた新規なシリカゲル成形体の
製造方法に関する。

従来の技術及びその課題 従来、軽量で断熱性に優れしかも強度が高いシリカゲル
成形体として、石灰原料と珪酸原料からなる水性スラリ
ーを水熱合成して得られた珪酸カルシウム結晶二次粒子
に、炭酸化及び酸処理と成形とを任意の順序でして、得
られる非晶質シリカニ次粒子の成形体が公知である（特
公昭５５−２３７８８号、米国特許第４２３０７６５号
）。

而して、断熱性能が更に一段と向上したシリカゲル成形
体が要望されているのが現状である。

課題を解決するための手段 本発明者は、上記現状に鑑み、鋭意研究した結果、上記
非晶質シリカニ次粒子の成形体の製造において、珪酸カ
ルシウム結晶二次粒子を炭酸化及び酸処理する前に該二
次粒子の水性スラリーに珪酸アルカリを添加し、さらに
成形前の任意の工程において非イオン界面活性剤を添加
するときには、得られるシリカゲル成形体の断熱性能が
更に一段と向上したものとなることを発見した。本発明
は、かかる新知見に基づき完成されたものである。

即ぢ本発明は、珪酸カルシウム結晶二次粒子の水性スラ
リーに珪酸アルカリを添加した後、炭酸ガスと接触せし
め、次いでこれを酸処理した後、成形し乾燥する工程中
、成形前のいずれかの工程において、非イオン界面活性
剤を添加することを特徴とするシリカゲル成形体の製造
方法に係る。

本発明で出発原料として使用される珪酸カルシウム結晶
二次粒子どしては、例えばゾノトライト、トベルモライ
ト、フォシャジャイト、ジャイロライト、ワラストナイ
ト、準結晶質珪酸カルシウム（Ｃ８Ｈｎ）等の珪酸カル
シウム結晶の二次粒子を挙げることができる。また、珪
酸カルシウム結晶の二次粒子の製造法と（７ては、従来
公知の種々の方法を適用でき、例えば特公昭４５−２５
７７１号、特公昭５９−４１９４２号、特公昭５９−４
１９４２号、特公昭５５−２９９５２号、特公昭５５−
２３７８８号等に記載された方法を挙げることができる
。また、特開昭６１−１８３１６０号に記載された方法
で得た無機不活性物質を含有した二次粒子を用いること
もできる。

珪酸カルシウム結晶の二次粒子の製造法の代表的な一例
について、説明する。即ち、例えば珪酸原料、石灰原料
及び水を含有する原料スラリーを加圧加熱下に攪拌１．
又は攪拌せずして水熱合成反応せしめることにより、珪
酸カルシウム結晶二次粒子の水性スラリーを調製するこ
とができる。得られた珪酸カルシウム結晶二次粒子の水
性スラリーは、そのまま本発明の出発原料として用いる
こともできるし、乾燥して粉末状とした後、再度水を加
えて水性スラリーと１７で用いることもできる。

上記珪酸カルシウム結晶の二次粒子の製造において、珪
酸原料としては、天然無定形珪酸、珪砂、珪藻土、珪石
、シリコンダスト、ホワイトカーボン、モミガラ灰、湿
式リン酸製造プロセスで副生ずる珪フッ化水素酸と水酸
化アルミニウムとを反応させて得られるシリカ等の珪酸
分を主成分とする各種のものを使用することができる。

また、石灰原料としては、生石灰、消石灰等を用いるこ
とができる。

また、さらに必要に応じて、原料スラリーに成形体製造
中の反応に対して化学的に不活性な炭素物質、炭化物、
窒化物及び金属酸化物の少なくとも１種である無機不活
性物質を添加することにより、上記無機不活性物質を含
有した二次粒子を得ることができる。これらの無機不活
性物質を添加することにより、更に熱伝導率の低下した
（断熱性能が向上した）シリカゲル成形体を得ることが
できる。この場合、不活性物質の添加量は、広い範囲か
ら選択し得るが、通常珪酸原料と石灰原料の固形分の合
計量に対して７０重量％程度まで添加できる。無機不活
性物質の具体例としては、活性炭、木炭、石炭、カーボ
ンブラック、黒鉛等の炭素物質、炭化珪素、炭化硼素、
炭化チタン等の炭化物、窒化珪素、窒化硼素、窒化チタ
ン等の窒化物、酸化鉄（ヘマタイト、マグネタイト等）
、酸化チタン（ルチル等）、酸化錫、酸化マンガン、酸
化セリウム、酸化ジルコニラｔ１、イルメナイト、ジル
コン、クロマイト等の金属酸化物を挙げることができ、
これらは１種又は２種以上混合して用いることができる
。また、用いる不活性物質の校径は、通常０．００１〜
１２０μｍ程度が適当である。

水熱合成反応における珪酸原料と石灰原料の使用割合は
、通常Ｃａｂ：５ｉｎ２のモル比を０．５〜１．５８１
程度の範囲となるように配合するのが良い。また、反応
時の水量は、広い範囲に渡り選択できるが、一般には原
料固形分の合計重量に対して１０〜５０倍程度とするの
が良い。

反応圧力（温度）は、約５ｋｇ／ｃｄ以上とするのが良
（、通常０．５−２０時間程度で反応は完結する。一般
に上記水蒸気圧を高めるに従って反応時間は短縮される
。

上記により得られた珪酸カルシウム結晶二次粒子の水性
スラリーは、そのまま本発明の出発原料として用いるこ
ともできるし、乾燥して粉末状とした後、再度水を加え
て水性スラリーとして出発原料とすることもできる。

本発明法によれば、珪酸カルシウム結晶二次粒子の水性
スラリーを出発原料として、これに珪酸アルカリを添加
混合した後、炭酸ガスと接触せしめ、次いでこれを酸処
理した後、成形し乾燥する工程中、成形前のいずれかの
工程において、非イオン界面活性剤を添加混合すること
を必須とし、これにより、極めて優れた断熱性能を有す
るシリカゲル成形体を製造できる。即ち、本発明におい
ては、珪酸アルカリと非イオン界面活性剤とを上記の如
く併用することが重要である。また、非イオン界面活性
剤以外のカチオン界面活性剤及び／又はアニオン界面活
性剤を使用してもかかる効果は得られない。

本発明における珪酸アルカリとしては、珪酸ナトリウム
、珪酸カリウム、珪酸リチウム等を用いることができる
。

珪酸アルカリの添加量は、珪酸カルシウム結晶二次粒子
固形分中のＳｉＯ□分に対する珪酸アルカリ中のＳ　Ｌ
　０２分の比で、２０／８０〜８０／２０程度であるこ
とが好ましい。この範囲外では本発明所期の効果が充分
に得られない場合があるので好ましくない。

非イオン界面活性剤の添加は、成形前のいずれの工程で
も良いが、具体的には、（１）珪酸カルシウム結晶二次
粒子の水性スラリーに珪酸アルカリを添加するときに同
時に添加する、（２）珪酸カルシウム結晶二次粒子の水
性スラリーに珪酸アルカリを添加した後炭酸ガスと接触
せしめて得られるスラリーに添加する、（３）珪酸カル
シウム結晶二次粒子の水性スラリーに珪酸アルカリを添
加した後炭酸ガスと接触せしめ、次いでこれを酸処理さ
せて得られるスラリーに添加する、等の添加時期を適宜
選択することができる。

本発明における非イオン界面活性剤としては、ポリエチ
レングリコール型や多価アルコール型のものをいずれも
有効に使用できる。ポリエチレングリコール型のものと
しては、例えば高級アルコールエチレンオキサイド付加
物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂
肪酸エチレンオキサイド付加物、多価アルコール脂肪酸
エチレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドエチレンオキ
サイド付加物、油脂のエチレンオキサイド付加物、ポリ
プロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等を、
多価アルコール型のものとしては、例えばグリセロール
の脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、ペンタエ
リスリトールの脂肪酸エステル、多価アルコールのアル
キルエーテル等を夫々挙げることができ、これらの少な
くとも一種を用いる。

非イオン界面活性剤の添加量は、珪酸カルシウム結晶二
次粒子と珪酸アルカリの合計固形分（又は原料として使
用した珪酸原料、石灰原料及び珪酸アルカリの合計固形
分）１００重量部に対して、通常２〜６０重量部程度、
好ましくは５〜４０重量部程度である。この範囲外では
、得られる成形体の乾燥収縮が大きくなったり、断熱性
能が劣化したりする傾向にあるので好ましくない。

本発明における炭酸化及び酸処理は、珪酸カルシウム結
晶二次粒子と珪酸アルカリを非晶質シリカに変換する工
程である。

上記炭酸化は、反応系内に炭酸ガスを導入し、水分の存
在下に該二次粒子及び珪酸アルカリと炭酸ガスとを接触
せしめることにより行なわれる。

炭酸化は、炭酸ガスを導入する限り、常温、常圧下にお
いても充分に進行するが、好ましくは加圧下に行なうの
が良く、これにより炭酸化の速度が一層早くなり短時間
で反応を完結することが可能となる。

上記炭酸化により得られる生成物の酸処理は、該生成物
中の炭酸カルシウム及びアルカリ金属炭酸塩を分解させ
るために行なわれるものである。

使用する酸としては、水洗等によって除去の容易なカル
シウム塩及びアルカリ金属塩を生成し得る酸であるのが
好ましく、例えば塩酸、硝酸、酢酸、過塩素酸、スルフ
ァミン酸、ベンゼンスルホン酸、ｐ−トルエンスルホン
酸、５−スルホサリチル酸、４−トルイジンスルファニ
ル酸、スルファニル酸、及びこれらの任意の混合物等を
挙げることができる。酸処理後、次いで水洗することに
より、非晶質シリカの複合二次粒子を得ることができる
。上記水洗は、本発明では必ずしも必要ではないが、特
に塩酸を用いた場合には、成形体中に塩素陰イオンが残
存するため保温材として用いると配管に対する腐食を生
じさせる原因となるので、水洗をしないのは好ましくな
い。

かくして得られる非晶質シリカの複合二次粒子のスラリ
ーは、次いで成形される。成形方法としは、通常の方法
を適用でき、例えばプレス脱水成形、遠心脱水成形、抄
造成形等の成形方法を挙げることができる。

尚、成形に先立って、必要に応じて、各種の添加材を更
に添加混合しても良い。かかる添加材としては、繊維類
、粘土類、セメント、各種バインダー等を例示できる。

更に、必要に応じて、前記無機不活性物質を添加しても
良い。

本発明における乾燥方法としては、通常の方法を適用で
き、例えば加熱乾燥、凍結乾燥等を挙げることができる
。乾燥温度は、通常１００℃以」二で良いが、特に非イ
オン界面活性剤の分解温度以上の湿度で行うのが好まし
い。また、−旦成形体中の水を蒸発、乾燥させた後、再
度非イオン界面活性剤の分解温度以上の温度で焼成して
も良い。

上記により、当該分解温度以上の温度とすることによっ
て、断熱性能がさらに向上する。

本発明法により得られるシリカゲル成形体は、走査型電
子顕微鏡で観察した結果、非晶質シリカニ次粒子と該二
次粒子を構成する一次粒子の表面に付着した状態となっ
ている珪酸アルカリに基づく粒状の非晶質シリカとから
成る非晶質シリカの複合二次粒子により構成されている
ものであることが判った。

発明の効果 本発明法によれば、従来公知のシリカゲル成形体に比し
て、断熱性能が更に一段と向上した軽量で且つ十分な強
度を有するシリカゲル成形体が製造し得る。当該成形体
は、保温材、断熱材等として極めて有効に使用できる。

実施例 以下実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明する。

下記例における部及び％は、原則として重量基準である
。また、曲げ強さはＪＩＳ　　Ａ９５１０の方法に準じ
、熱伝導率はＪＩＳ　　Ａ１４１２の平板比較法に準じ
て、それぞれ測定したものである。

実施例１ 水中で強制分散させたフェロシリコンダストに、温水中
で消和した生石灰をＣａ　Ｏ／　Ｓ　ｉ　０２モル比が
１，００になるように混合し、更にこれに水を加えて、
水対固形分比を２４として原料スラリーとした。これを
攪拌翼付きオートクレーブに入れ回転数１００　ｒｐｍ
で攪拌翼を回転させながら飽和水蒸気圧１．５　ｋｇ　
／　ｃｄで３時間反応させて、ゾノトライト結晶が集合
した直径２０〜３０μｍの大きさの珪酸カルシウム結晶
球状二次粒子よりなるスラリーを得た。

次いで、上記スラリー（固形分中Ｓ　Ｌ　０２　（Ａ）
、５０％）に、ＪＩ８３号珪酸ナトリウム（固形分中Ｓ
　ｉ　０２　（Ｂ）　、２９％）を成形体中のＳ　Ｉ　
Ｏ２（Ａ）とＳ　１０２　（Ｂ）とが１８１の割合とな
るように混合し、回転数１０　Ｏｒｐｍで攪拌翼を回転
させながら、炭酸ガスを圧入させ、温度８０℃で２ｋｇ
ｆ／ｃｄ、　６時間反応させた。この反応物を濃度３規
定の塩酸に１時間浸漬した後、水洗して、非晶質シリカ
複合二次粒子よりなるスラリーを得た。これを走査型電
子顕微鏡で観察すると、ゾノトライト結晶の針状形態を
そのまま保持した非晶質シリカ−成粒子の表面に更に粒
状の非晶質シリカが付着しているのが確認された。

次に、上記非晶質シリカ複合二次粒子スラリーに、固形
分に対して５％のガラス繊維と第１表に示す非イオン界
面活性剤を、珪酸原料、石灰原料及び珪酸ナトリウムの
合計固形分１００部に対して、１０部添加混合し、３０
０Ｘ３００Ｘ２５閣層の大きさに、プレス脱水成形し、
１５０℃で２４時間乾燥後、さらに５００℃で３時間焼
成した。

得られた成形体の物性は、第１表に示す通りであった。

第１表 表中、■はポリオキシエチレンラウリルエーテルを、■
はポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを、■は
ポリオキシエチレンオレイルエーテルを、■はポリオキ
シエチレンソルビタンモノラウレートを、夫々示す。ま
た、表中、熱伝導率は、平均温度７０℃における測定値
である。

比較例１ 実施例１において、非イオン界面活性剤を添加しない以
外は実施例１と同様にして、成形体を得た。このものの
密度は、０．２０３ｇ／ｃＩｌで、曲げ強さは５．４ｋ
ｇｆ／ｃｄであった。また熱伝導率は、０．０３４Ｋｃ
ａｌ／ａｈ　’Ｃを示した。

（以　上）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪酸カルシウム結晶二次粒子の水性スラリーに珪
   酸アルカリを添加した後、炭酸ガスと接触せしめ、次い
   でこれを酸処理した後、成形し乾燥する工程中、成形前
   のいずれかの工程において、非イオン界面活性剤を添加
   することを特徴とするシリカゲル成形体の製造方法。
2. （２）酸処理後、水洗する請求項１の製造方法。
3. （３）乾燥を、該非イオン界面活性剤の分解温度以上の
   温度で行う請求項１の製造方法。