JPH0559843B2 - - Google Patents

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JPH0559843B2
JPH0559843B2 JP19767185A JP19767185A JPH0559843B2 JP H0559843 B2 JPH0559843 B2 JP H0559843B2 JP 19767185 A JP19767185 A JP 19767185A JP 19767185 A JP19767185 A JP 19767185A JP H0559843 B2 JPH0559843 B2 JP H0559843B2
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Japan
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slurry
acid
alkali
hectorite
water
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JP19767185A
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JPS6259518A (en
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Tadahisa Nakazawa
Koichi Usui
Masahide Ogawa
Teiji Sato
Masanori Tanaka
Hitoshi Nakada
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Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Original Assignee
Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、合成ヘクトライトの製法に関するも
ので、より詳細には、水性分散体としたときの透
明性に優れた合成ヘクトライトの製法に関する。 (従来の技術及び発明の技術的課題) 合成ヘクトライトは、大きな水膨潤性を有して
おり、増粘剤、ゲル化剤としての用途を有してい
る。従来その製造法についても多くの提案がなさ
れている。 例えば、米国特許第3586478号及び第3671190号
明細書には、水可溶性マグネシウム塩、ケイ酸ナ
トリウム、炭酸ナトリウム又は水酸化ナトリウム
及びフツ素イオンとリチウムイオンとの両者を放
出し得る化合物を、一定の比率で混合し、形成さ
れる水性スラリーを水熱処理することにより、合
成ヘクトライトを製造する方法が開示されてい
る。 また、特開昭52−130499号公報には、酸化マグ
ネシウム、水、フツ化水素酸及び水酸化リチウム
を混合し、これにシリカゾルを添加し、加熱混合
してゲルを形成させ、このゲルを水熱処理してヘ
クトライトを合成する方法が記載されている。 更に、特開昭59−21517号公報にはケイ酸ナト
リウムとマグネシウム塩との混合により、両者の
均等混合溶液を形成させた後、両成分をアルカリ
で沈澱させ、副生溶解質を水洗除去した後、一価
或いは二価の陽イオン及びフツ素イオンを添加
し、これを水熱反応に付すことによつて、ヘクト
ライト型鉱物を合成することが記載されている。 しかしながら、これらの合成方法は一般に多量
のアルカリ剤を必要とするか或いは反応操作を複
数段にわたつて行わなければならない等、製造コ
ストの点で未だ十分満足し得ないものであると共
に、得られる合成ヘクトライト自体、十分な増粘
効果が得られる迄に著しく長い時間を必要とし、
増粘剤、ゲル化剤としての特性においても未だ十
分満足し得るものではなかつた。 本発明者等は、先に、酸性白土等の天然の粘土
鉱物を一定の条件下で酸処理して得られる活性ア
ルミノケイ酸を、ヘクトライト合成用のシリカ原
料として使用すると、著しく温和な反応条件でし
かも簡単な操作で合成ヘクトライトが得られ、し
かも得られる合成ヘクトライトはシリカ分の一部
がアルミナ分に置換された化学組成を有すること
にも関連して、特異なX−線回折特性を示すと共
に、優れた水膨潤性と増粘速度とを示すという事
実を見出した。 しかしながら、この方法により得られた合成ヘ
クトライトは水性分散体としたとき幾分濁つた外
観を呈し、透明性が要求される用途には未だ十分
満足し得るものではなかつた。 (発明の骨子及び目的) 本発明者等は、上述しな粘土鉱物の酸処理に先
立つて粘土鉱物をアルカリ処理すると該粘土鉱物
中のクリストバライトを選択的にケイ酸アルカリ
に転化し得ること、及びこのアルカリ処理粘土を
酸処理し、このものを原料としてヘクトライトの
合成を行うと、水分散体の状態で透明性に優れた
合成ヘクトライトが得られることを見出した。 即ち、本発明の目的は、天然産粘土鉱物をシリ
カ原料として、水性分散体の状態での透明性に優
れた合成ヘクトライトの製造方法を提供するにあ
る。 本発明の他の目的は、透明性、水膨潤性及び増
粘速度に優れた合成ヘクトライトの製法を提供す
るにある。 本発明の更に他の目的は、ヘクトライトへの水
熱合成反応が、実質上化学量論的量で、しかも比
較的温和な反応条件と少ない工程数とで得られる
合成ヘクトライトの製法を提供するにある。 本発明の更に他の目的は、合成ヘクトライトの
製造が、均斉な粒度のものとして、しかも優れた
過性や水洗性等をもつて容易に行われる方法を
提供するにある。 (発明の構成) 本発明によれば、不純物としてクリストバライ
トを含むスメクタイト型粘土鉱物を、クリストバ
ライトの結晶構造が実質上消失する条件でアルカ
リ処理し、生成するケイ酸アルカリを分離した状
態で或いは生成ケイ酸アルカリを含んだ状態で、
アルカリ処理粘土を、面指数〔001〕のX−線回
折ピークが実質的に消失し且つ生成物のAl2O3
SiO2のモル比が1:11乃至1:330の範囲となる
条件下に酸処理して活性アルミノケイ酸を製造
し、 (a) 該活性アルミノケイ酸、 (b) マグネシウム成分、及び (c) アルカリ金属イオン及びフツ素イオンを放出
し得る少なくとも1種の化合物乃至は化合物の
組合せ をヘクトライト生成物組成比において水熱処理す
ることを特徴とする合成ヘクトライトの製法が提
供される。 (発明の特徴及び作用効果) 本発明者等は、天然産粘土鉱物をシリカ原料と
して合成したヘクトライトが水性分散体の状態で
濁つた外観を呈し、透明性に欠ける原因を追求し
た結果、この濁りの原因となるのは、スメクタイ
ト構造中に不純物として不可避的に含有されるク
リストバライトによるものであることが判つた。 天然産粘土鉱物中には、スメクタイトの他に、
石英、長石、クリストバライト等の不純物が含有
されており、これらの不純物の内、石英、長石等
の不純物はスメクタイトと比重が異なるため、水
簸等の手段で容易に分離されるが、クリストバラ
イトはスメクタイトの比重に近接した比重を有
し、更にスメクタイトと混晶の形で存在するもの
もあるため、通常の物理的手段によつては分離す
ることが困難である。また、クリストバライトは
鉱酸に対しても安定であり、ヘクトライト生成用
の他の成分との反応性にも乏しいため、これが合
成ヘクトライト中に残留するのが、濁り発生の原
因となるのである。 本発明は、クリストバライトはアルカリと比較
的容易に反応してケイ酸アルカリとなり、一方ス
メクタイトはこのアリカリ処理条件では比較的安
定であるという性質を利用し、粘土鉱物の酸処理
に先立つて、粘土鉱物をアリカリ処理し、クリス
トバライトをケイ酸アルカリに転化することによ
り、合成ヘクトライトの濁りの原因物質であるク
リストバライトを除去することに成功したもので
ある。 本発明による合成ヘクトライトは、透明性に優
れていると共に、粘土鉱物の酸処理物をシリカ原
料として合成されていることにも関連して、従来
の合成法の製品には認められない優れた水膨潤性
及び増粘速度を有している。 (発明の好適実施態様) 本発明において、粘土鉱物としては、スメクタ
イト族粘土鉱物、例えば酸性白土、ベントナイ
ト、サブベントナイト、フラースアース等の所謂
モンモリロナイト族粘土鉱物や、バイデライト、
サポナイト、ノントロナイト等の1種又は2種以
上の組合せが好適に使用される。これらの粘土鉱
物は、純粋な形で産出することは希であり、石
英、長石、クリストバライト等の不純物と共に産
出する。長石、石英等の不純物は、水酸、分級等
の物理的手段で分離除去できる。 粘土鉱物中に含有されるクリストバライトの量
は、粘土の種類、産出鉱床等によつてもかなり相
違するが、一般的に言つて2乃至40重量%の範囲
であり、本発明によれば、粘土鉱物をアルカリ処
理することにより、含有されるクリストバライト
をケイ酸アルカリに転化する。 用いるアルカリの量は、クリストバライトの結
晶構造が実質上完全に消失させ得るような量であ
り、具体的にはクリストバライトSiO2を基準に
して、0.2乃至2モル倍、特に0.5乃至1モル倍の
アルカリ(アルカリ金属酸化物基準)を用いれば
よい。 アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウムのような水酸化アルカリ、炭酸ナトリウ
ムのような炭酸アルカリ塩或いはこれらの混合物
が使用される。 アルカリ処理は、水の存在下に湿式乃至は乾式
で行うことができ、前者の場合には、アルカリ溶
液と粘土鉱物とを撹拌下に接触させる。また、後
者の場合には、粘土鉱物中に含有される水分を利
用して、粘土鉱物にアルカリ又はアルカリ溶液を
添加し、この組成物を混練することによりアルカ
リ処理を行う。処理温度は、室温でも進行する
が、反応を促進するために、60乃至160℃の温度
に加熱することが一般に望ましい。 クリストバライトとアルカリとの反応によりケ
イ酸アルカリが生成するが、このケイ酸アルカリ
は精製スメクタイトから分離してもよいし、また
分離することなくそのまま酸処理に供してもよ
い。というのは、生成したケイ酸ソーダは酸での
中和により、易反応性の無定形シリカとなり、こ
のものはヘクトライトの合成に有効に利用される
からである。 次いで、アルカリ処理粘土は、面指数〔001〕
のX−線回折ピークが実質的に消失し、且つ生成
物のAl2O3:SiO2のモル比が1:11乃至1:330
の範囲となる条件下に酸処理し、得られる活性ア
ルミノケイ酸をシリカ原料として使用する。この
活性アルミノケイ酸等は、ヘクトライトの合成に
当つて、他のケイ酸質原料には認められない幾つ
かの特徴を有している。先ず、この活性アルミノ
ケイ酸は、著しく比表面積の大きい、一般に
BET比表面積が50乃至300m2/gの範囲にある非
晶質アルミノケイ酸ゲルであり、反応性に際立つ
て優れているという利点を有している。しかも、
活性アルミノケイ酸は、通常のゲル状シリカとは
全く異なり、微細構造の層状ケイ酸塩の合成に適
した微細構造を有している。粘土鉱物は一般に、
SiO4の四面体層とAlO6等の八面体層とが層状に
結合した二層或いは三層構造を基体とし、これら
基本構造が更に積層された多層構造を成してい
る。これらの粘土鉱物を酸処理すると、AlO6
八面体層は酸との反応により可溶性塩として抽出
され、その結晶構造は実質上破壊されるが、
SiO2の四面体層は未だ微細な層上構造の形で残
存し、これが活性アルミノケイ酸の本体をなして
いる。更にSiO4の四面体層にはAlO4が一部置換
した形で、或いは四面体層にアルミナ八面体層が
結合した形で存在し、従つて、酸処理により生成
する微細層状構造物には前述した量比でアルミナ
分が含有されている。 一方、ヘクトライトは、既に述べた通り、
MgO6の八面体層を2つのSiO4の四面体層でサン
ドイツチされた三層構造を主体とするものである
が、これらはSiO4四面体層とMgO6或いはAlO6
の八面体層とが層状に結合しているという点では
共通であり、更にSiO4四面体層を有するという
点では、原料粘土とも構造を共通にしている。 本発明においては、活性アルミノケイ酸を原料
とすることにより、微細層状構造を保ちつつヘク
トライトへの組替えが容易に行われ、しかも所定
のアルミナ分の導入が行われるものと思われる。 粘土鉱物の面指数〔001〕のX−線回折ピーク
は層状結晶のC軸方向への積重ねの程度を示すも
のであり、この回折ピークが消失していること
は、基本単位層以下のレベル迄結晶の破壊が生じ
ていることを意味する。Al2O3:SiO2のモル比が
1:11乃至1:330の範囲内にあることも、合成
ヘクトライトに後述する化学組成及び積層不整構
造を与える上で重要である。 上述した制限を除けば、酸処理条件は、それ自
体公知の条件に準ずることができる。例えば、酸
としては、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸類や、ベン
ゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、酢酸等の
有機酸が使用されるが、硫酸等の鉱酸の使用が一
般的である。粘土鉱物と酸との接触方式も任意の
ものであつてもよく、例えば粘土と酸とをスラリ
ー状態で接触させるスラリー活性法、粒状化した
粘土と酸とを固−液接触させる粒状活性法、粘土
と酸との混合物を乾式(粒状物内)で反応させ、
次いで副生塩類を抽出する乾式活性法等を採用し
得る。酸の使用量は、酸処理条件によつても相違
するが、生成物中のAl2O3:SiO2のモル比が前述
した範囲となり、且つ粘土鉱物中のFe2O3
MgO或いはアルカリ金属分等の他の塩基性成分
が実質上除去されるものであればよい。例えば、
乾式活性法では、粘土鉱物中の塩基性成分に対し
て0.3乃至1.5当量、特に0.6乃至1.2当量の酸又は
酸水溶液を用いて、酸処理を行う。反応条件は、
60乃至300℃の温度及び10乃至600分間の時間か
ら、前述した要件が満されるように定める。反応
生成物からの可溶性塩基成分の抽出は、それらの
加水分解が防止されるように、PH1以下の水性媒
体中で行う。 粘土の酸処理物の粒度は可及的に微細であるこ
とが望ましく、5μ以下の粒度のものが全体の20
重量%以上、特に30重量%以上で、粒度20μより
も大きいものが全体の30重量%よりも小、特に10
重量%よりも小となるように粒度調整して反応に
用いるのがよい。 本発明によれば、(a)このようなして得られた活
性アルミノケイ酸、(b)マグネシアシウム成分、及
び(c)アルカリ金属イオン及びフツ素イオンを放出
し得る少なくとも1種の化合物乃至は化合物の組
合せを、ヘクトライト生成組成比において水熱処
理に付する。 マグネシア原料としては、マグネシウムの酸化
物、水酸化物または反応条件下に前記酸化物乃至
水酸化物を形成し得る化合物を使用し得る。この
ような化合物としては、マグネシウムの炭酸塩や
アルコキシド等を挙げることができる。種々のマ
グネシウム塩をその場でマグネシウム水酸化物に
分解させて反応に供することができるが、品質の
よいフイロケイ酸マグネシウム塩を製造するに
は、種々の水溶性塩類の反応系への混入は可及的
に避けるべきである。マグネシウムの酸化物、水
酸化物が好適な原料である。 アルカリ金属イオン及びフツ素をイオンを放出
し得る少なくとも1種の化合物乃至は化合物の組
合せとしては、フツ化リチウム、フツ化ナトリウ
ム、ヘキサフルオロケイ酸リチウム、ヘキサフル
オロケイ酸ナトリウムのように、単独で前記イオ
ンを放出し得る化合物と他に、フツ化水素酸、フ
ルオロケイ酸のようなフツ素含有酸と、水酸化リ
チウム、水酸化ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸
ナトリウム等との組合せが挙げられる。勿論、複
数種の組合せを任意に使用し得ることは当然であ
る。 上記(a)、(b)及び(c)成分の使用比率はヘクトライ
トの化学組成となるように定める。本発明によれ
ば、各原料を化学量論的量で用いて合成ヘクトラ
イトを容易に得られるのが顕著な特徴である。反
応混合物のPHは一般に8乃至11、特に8.5乃至10
の範囲内にあることが望ましい。PHの調節は、必
要に応じアルカリ金属の水酸化物或いは炭酸塩を
反応系に添加することにより行われる。 水熱反応は一般に水性スラリーの状態で行う
が、固形分濃度を1乃至30重量%、特に5乃至15
重量%と範囲とすることが操作性の点で有利であ
る。水熱処理は、上記原料をオートクレーブに仕
込み、加熱することにより行われる。反応条件
は、一般に110乃至200℃の温度で0.5乃至10時間
の処理で十分である。この際、反応系の応力は
0.5乃至15.5Kg/cm2ゲージに維持される。 本発明によれば、一段の反応(水熱処理)で目
的とするヘクトライトが容易に得られ、しかもそ
の合成条件は従来法に比し、比較的温和な条件で
よいことも一つの利点である。しかも得られるヘ
クトライトは、得られたスラリー乃至は過ケー
キの状態では勿論のこと、水洗した状態でも実質
上非膨潤状態であり、これを乾燥することによつ
て、膨潤性及び増粘速度に優れた合成ヘクトライ
トとなるという全く意外な事実が見出された。し
かも、この生成したばかりのヘクトライトは、
過性に優れ、水洗等の精製操作も至つて容易に行
われるという利点がある。 本発明による合成ヘクトライトは、理想的に、
下記式 (M′x+z)MxMg3-xSi4-zAlzO10(OH)2-yFy
……(1) 式中、M及びM′の各々は、リチウム及び/又
はナトリウム等のアルカリ金属であり、xは0.1
乃至1、特に0.2乃至0.8の数であり、yは0乃至
2、特に0.8乃至1.8の数であり、zは0.02乃至
0.6、特に0.04乃至0.2の数である、 で表わされる化学組成を有する。上記式から明ら
かな通り、本発明による合成ヘクトライトは、シ
リカ成分の一部がアルミナ成分で置換されている
ことが化学組成上の顕著な特徴である。即ち、こ
の合成ヘクトライトにおいては、SiO4四面体層
の骨格の一部がAlO4で置換されていることによ
る価数の不足を補うために、基本層単位間に従来
のヘクトライトよりも過剰のアルカリ金属成分
(M′z)が存在する。層間のこの過剰のアルカリ
金属成分の存在により、本発明の合成ヘクトライ
トは、顕著に優れた水膨潤性と著しく増大した増
粘速度とを示すものと解される。 本発明による合成ヘクトライトにおいて、
MgO6八面体層中に置換されるアルカリ金属分M
はリチウム分であることが望ましく、一方基本層
単位間に存在するアルカリ金属分M′は、水配位
性の点でナトリウム分であることが望ましい。ア
ルミナ成分はシリカ四面体層を置換する形で存在
することが重要であるが、その一部はマグネシア
八面体層を置換する形で存在していてもよい。 本発明による合成ヘクトライトは、前述した層
状構造に特有のX−線回折像を有する。添付図面
第1図は、本発明による合成ヘクトライトはCu
−Kα線によるX−線回折スペクトルを示す。こ
の第1図から、本発明による合成ヘクトライト
は、面間隔4.5〜4.6Å(〔020〕面、〔110〕面に対
応)、2.5〜2.6Å(〔200〕面に対応)、及び1.5〜
1.6Å(〔060〕面に対応)に夫々回折ピークを有
することが明らかであり、これは天然のトリオク
タヘドラル型層状粘土鉱物に共通のX−線回折ピ
ークである。 本発明による合成ヘクトライトにおいては、前
述した各層は平行には重なつているが、各層の相
対的位置には、一定の特有の不規則性が認められ
る。添付図面第2図は、第1図のX−線回折スペ
クトルにおけるd=4.5Å附近の回折ピークを拡
大した線図である。この第2図から、このピーク
は狭角側(2θの小さい側)では立上りが比較的急
で、広角側(2θの大きい側)では傾斜のゆるやか
な非対象のピークを示す。層の積み重ねが規則的
な構造では、このピークが対称的であり、上述し
た非対称ピークは各層の相対的位置には或る不規
則性が存在していることを示す。 本明細書において、合成ヘクトライトの積層不
整指数(Is)は、次のように定義される。即ち、
後述する実施例記載の方法で、第2図に示すよう
なX−線回折チヤートを得る。このd=4.5〜4.6
Åのピークについて、ピークの狭角側最大傾斜ピ
ーク接線aと広角側最大傾斜ピーク接線bを引
き、接線aと接線bの交点から垂線eを引く。次
いで接線aと垂線cとの角度θ1、接線bと垂線c
との角度θ2を求める。積層不整指数(Is)は Is=tanθ2/tanθ1 ……(2) の値として求める。この指数(Is)は、ピークが
完全対称な場合は1.0であり、非対称の程度が大
きくなる程大きな値となる。 本発明による合成層状フイロケイ酸マグネシウ
ムは、この積層不整指数(Is)が2.4以上であると
いう新規な積層不規則構造を有する。このような
積層不規則構造も、水膨潤性の増大及び増粘速度
の増大に顕著な作用効果を示すものと思われる。 この合成ヘクトライトは、天然産粘土鉱物をシ
リカ源として合成されていながら、水性分散体と
したときの透明性に顕著に優れているという特徴
を有する。粘土水性分散体の透明性は、1%の固
形分濃度の分散液についてポイツク積分球式濁度
計による濁度(標準カオリン濁度液の対応濁度)
で評価できる。未アルカリ処理粘土を原料とする
合成ヘクトライトは一般に100乃至1000ppmの濁
度を示すのに対し、本発明による合成ヘクトライ
トでは、この濁度が30ppm以下に抑制されてい
る。 本発明による合成ヘクトライトは、一般に、
JIS K0069化学品のフルイ残分試験方法(乾式方
法)で100メツシユ通過残10%以下、55メツシユ
通過残5%以下の粒子として得られる。また、こ
の粉末は、一般に0.4乃至0.8g/mlの嵩密度を有
し、合成法で得られることに関連して、不純物の
含有量は少なく、ハンター白色度は一般に80%以
上、特に90%以上である。 本発明を次の例で説明する。 試験方法 本明細書における各項目の試験方法は下記によ
つた。 1 X線回折 本実施例においては、理学電機(株)製X線回折
装置(X線発生装置4036A1、ゴニオメーター
2125D1、計数装置5071)を用いた。 回折条件は下記のとおりである。 ターゲツト Cu フイルター Ni 検出器 SC 電 圧 35kVP 電 流 15mA カウント・フルスケール 8000c/s 時定数 1sec 走査速度 2°/min チヤート速度 2cm/min 放射角 1° スリツト巾 0.3mm 照 角 6° 2 積層不整指数(Is)測定方法 a X線回折の条件 ターゲツト Cu フイルター Ni 検出器 SC 電 圧 40kVP 電 流 20mA カウント・フルスケール 4000c/s 時定数 2sec 走査速度 0.5°/min チヤート速度 0.5cm/min 放射角 1° スリツト巾 0.15mm 照 角 6° 測定回折角範囲 17°〜22°(2θ) なお本実施例においては、上記条件に限定
されるものではなく、ベースラインよりのピ
ーク高さを2〜5cmの範囲になるように電
圧、電流等の条件を設定すればよい。 b 積層不整指数(Is)算出方法 上記X線回折によつて得られた回折角
(2θ)19.5°〜19.7°のピークの狭角側と広角側
でそれぞれ勾配の絶対値が最大になるように
ピーク接線(a、b)を引く。つぎに狭角側
ピーク接線aと広角側ピーク接線bの交点よ
り垂線cを下ろし、接線aと垂線cのなす角
θ1及び接線bと垂線cのなす角θ2を求める。 次式により積層不整指数(Is)を求める。 Is=tanθ2/tanθ1 3 透明性測定方法 試料1gを脱イオン水99gを入れた200mlガ
ラス製規格瓶にとり、数回激しく振り混ぜ、更
にペイントシエーカー(レツド デビル社製)
にて15分間振盪させた後、室温にて放置する。
その後時々振り混ぜ、室温にて24時間放置し、
次の条件で透明性(標準カオリン濁度液濃度
PPM)を測定する。 濁度計:日本精密光学工業製 ポイツタ積分球式濁度計SEP−PL型 測定条件:セル液層−30mm 標準液−蒸留水 反射板−白板 試料濁度濃度−0〜100ppm(100ppm以上の
ものについては100ppm以下に希釈し希釈倍
数を乗ずる) 透明性表示単位:標準カオリン濁度液濃度
(ppm)として表示 4 粘度測定方法 試料4gを脱イオン196gを入れた250mlガラ
ス製規格瓶にとり、数回激しく振り混ぜ、更に
ペイントシエーカー(レツド デビル社製)に
て15分間振盪させた後、室温にて放置する。そ
の後時々振りまぜ所定日数後の粘度を次の条件
で測定する。 粘度計:東京計器製B型粘度計(BHタイプ) 使用ローター:No.2 回転数:20回転 測定温度:20℃ 実施例 1 新潟県新発田市小戸産・酸性白土(水分約35
%、クリストバライト約20%を含む)4Kgに水4
を加えて、ワーリングブレンダーを用いて5分
間解砕した。解砕スラリーに水を加えてよくかき
まぜ10とし、透明な容器に入れ、石や異物等を
沈降させ、上部の均質なスラリーをサイフオンで
別の容器に移し異物を取り除いた。この操作を5
回くり返し、均質なスラリー5を得た。このス
ラリーをステンレス容器に移し49%水酸化ナトリ
ウム溶液1.07Kgを加え、95℃で5時間加熱し、ケ
イ酸ナトリウムと酸性白土を含むスラリーを得
た。このスラリーをガラスビーカーに移し、98%
濃硫酸2.7Kgを加え、95℃の温度でかきまぜなが
ら10時間酸処理を行なつた。過により酸可溶性
成分を分離し、さらに水洗しケーキを得た。得ら
れたケーキをガラスビーカーにとり水を加えて5
のスラリーとして再分散させた。このスラリー
に再び98%濃硫酸2Kgを加え、95℃の温度でかき
まぜながら10時間酸処理を行なつた。過により
酸可溶性成分を分離し、硫酸イオンが認められな
くなるまで水洗しケーキを得た。得られたケーキ
の一部を乾燥し、X線回折にて分析したところ、
非晶質シリカであり、クリストバライト、石英等
の不純物は認められなかつた。このケーキに脱イ
オン水を加えてワーリングブレンダーで10分間解
砕し、SiO2分6.51%の活性アルミノケイ酸スラリ
ーを得た。(第一工程) つぎに得られた活性アルミノケイ酸スラリー
230g(SiO2分:15g)と水酸化マグネシウム
(試薬一級)15.2g、水酸化ナトリウム(試薬一
級)0.96g、水酸化リチウム(試薬一級)0.83
g、フツ化水素酸(試薬一級)4.1g、水400gを
ワーリングブレンダーにとり10分間混合し、均一
なスラリーを得た。このスラリーを1のオート
クレーブ容器にとり、500回転/分の撹拌条件下
で190℃で5時間水熱合成反応を行なつた。冷却
後反応物をとりだし、過により水を分離したの
ち、130℃で乾燥した。乾燥品をボールミルで粉
砕し、白色粉末を得た。(第2工程) 本品をX線回折にて分析したところ、目的のヘ
クトライト型結晶構造を有する合成ヘクトライト
であつた。また本品の1%スラリーは透明性を有
するスラリーであつた。 本品の積層不整指数、1%スラリーの透明性
(濁度)、2%スラリーの粘度を第1表に示した。 実施例 2 実施例1の第一工程にて得た活性アルミノケイ
酸スラリー230g(SiO2分:15g)、水酸化マグ
ネシウム(試薬一級)15.2g、水酸化リチウム
(試薬一級)1.65g、フツ化水素酸(試薬一級)
4.1g、水400gをワーリングブレンダーにとり、
10分間混合し、均一なスラリーを得た。このスラ
リーを1のオートクレーブ容器にとり、500回
転/分の撹拌条件下で175℃で5時間水熱合成反
応を行なつた。冷却後反応物をとりだし、過に
より水を分離したのち、130℃で乾燥した。乾燥
品をボールミルで粉砕し、白色粉末を得た(第2
工程)。 本品をX線回折にて分析したところ目的のヘク
トライト型結晶構造を有する合成ヘクトライトで
あつた。また本品の1%スラリーは透明性を有す
るスラリーであつた。 本品の積層不整指数、1%スラリーの透明性
(濁度)、2%スラリーの粘度を表1に示した。 実施例 3 新潟県三川村産・ペントナイト(水分約50%、
異物として石英、クリストバライトを含む)2Kg
に水4を加えて、ワーリングブレンダーを用い
て5分間粉砕した。解砕スラリーに水を加えてよ
くかきまぜ20とし、透明な容器に入れ、上部の
均質なスラリーをサイフオンで別の容器に移し異
物を取り除いた。この操作を5回くり返し均質な
スラリー10を得た。このスラリーをステンレス
容器に移し、49%水酸化ナトリウム溶液100gを
加え、95℃で5時間加熱し、アルカリ処理ベント
ナイトスラリーを得た。このスラリーのアルカリ
可溶性成分を過にて分離し、ケーキを得た。こ
のケーシを水に加えて5のスラリーとして再分
散させた。次にこのスラリーに98%濃硫酸2Kgを
加え、95℃の温度でかきまぜながら10時間酸処理
を行なつた。過により酸可溶性成分を分離し、
さらに水洗しケーキを得た。得られたケーキをガ
ラスビーカーにとり水を加えて5のスラリーと
して再分散させた。このスラリーに再び98%濃硫
酸1Kgを加え、95℃の温度でかきまぜながら10時
間酸処理を行なつた。過により酸可溶性成分を
分離し、硫酸イオンが認められなくなるまで水洗
しケーキを得た。得られたケーキの一部を乾燥
し、X線回折にて分析したところ、非晶質であ
り、クリストバライト、石英等の不純物は認めら
れなかつた。このケーキに脱イオン水を加えてワ
ーリングブレンダーで10分間解砕し、SiO2分4.36
%の活性アルミノケイ酸スラリーを得た。(第一
工程) つぎに得られたスラリー344g(SiO2分:15
g)、水酸化マグネシウム(試薬一級)15.2g、
水酸化ナトリウム(試薬一級)0.96g、水酸化リ
チウム(試薬一級)0.83g、フツ化水素酸(試薬
一級)4.1g、水300gをワーリングブレンダーに
とり10分間混合し、均一なスラリーを得た。この
スラリーを1のオートクレーブ容器にとり、
500回転/分の撹拌条件下で190℃で5時間水熱合
成反応を行なつた。冷却後反応物をとりだし、
過により水を分離したのち、130℃で乾燥した。
乾燥品をボールミルで粉砕し、白色粉末を得た
(第2工程) 本品をX線回折にて分析したところ目的のヘク
トライト型結晶構造を有する合成ヘクトライトで
あつた。また本品の1%スラリーは透明性を有す
るスラリーであつた。 本品の積層不整指数、1%スラリーの透明性
(濁度)、2%スラリーの粘度を第1表に示した。 比較例 1 新潟県新発田市小戸産・酸性白土を粗砕したも
の(水分32.4%)740gに25%硫酸3Kgを加え、
95℃で10時間加熱し、一度過することにより処
理液を除去したのち、再び25%硫酸3Kgを加え、
95℃で10時間加熱し、酸処理を行なつた。過に
より水洗し、ケーキを得た。該ケーキの少量を
110℃で乾燥し、粉砕し、定量分析するとSiO2
は91.5%(110℃乾燥物基準)であつた。得られ
たケーキをポツトミルに入れ、水を加えて朝鮮ボ
ールとともに湿式粉砕し、SiO2分を15%含むス
ラリーを得た。(第1工程) つぎに得られたスラリー200g(SiO2分:30
g)と水酸化マグネシウム(試薬一級)20.3g、
水酸化リチウム(試薬一級)1.65g、フツ化水素
酸(試薬一級)8.2g、水400gをワーリングブレ
ンダーにとり10分間混合し、均一なスラリーを得
た。このスラリーを1のオートクレーブ容器に
とり、500回転/分の撹拌条件下で190℃で5時間
水熱合成反応を行なつた。冷却後反応物をとりだ
し、過により水を分離したのち、130℃で乾燥
した。乾燥品をボールミルで粉砕し、白色粉末を
得た。(第2工程) 本品をX線回折にて分析したところ、目的のヘ
クトライト型結晶構造を有する合成ヘクトライト
であつが、本品の1%スラリーは乳白色の半透明
なスラリーであつた。 本品の積層不整指数、1%スラリーの透明性
(濁度)、2%スラリーの粘度を表1に示した。 比較例 2 1のビーカーに水300mlを入れ、3号ケイ酸
ナトリウム(SiO2分:25%、Na2O分:7%)
139gを溶解し、塩酸(試薬一級:35%)35gを
加えて酸性シリカ溶液を得た。これに塩化マグネ
シウム(試薬一級:MgCl2・6H2O)68gを水200
mlに溶解した溶液を加えて混合液とした。この混
合液をアンモニア水(試薬一級:28%)250ml中
へかきまぜながら注加し、白色のスラリーを得
た。このスラリーを過により水洗し、過ケー
キを得た。 このケーキを1のオートクレーブ容器に移
し、水100g、水酸化リチウム(試薬一級:
LiOH・H2O)2.5g、水酸化ナトリウム(試薬一
級)2.5g、フツ化水素酸(試薬一級:46%)5.4
gを加えて、500回転/分の撹拌条件下で200℃で
5時間水熱合成反応を行なつた。冷却後過によ
り水を分離したのち、130℃で乾燥した。乾燥品
をボールミルで粉砕し、白色粉末を得た。 本品をX線回折にて分析したところ、ヘクトラ
イト型結晶構造を有する合成ヘクトライトを得
た。 本品の積層不整指数、1%スラリーの透明性
(濁度)、2%スラリーの粘度を表1に示した。 【表】
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method for producing synthetic hectorite, and more particularly, to a method for producing synthetic hectorite which has excellent transparency when made into an aqueous dispersion. . (Prior Art and Technical Problems of the Invention) Synthetic hectorite has high water swelling properties and is used as a thickener and gelling agent. Conventionally, many proposals have been made regarding the manufacturing method. For example, U.S. Pat. Nos. 3,586,478 and 3,671,190 disclose that certain water-soluble magnesium salts, sodium silicate, sodium carbonate or sodium hydroxide and compounds capable of releasing both fluoride and lithium ions are A method is disclosed for producing synthetic hectorite by mixing in proportions and hydrothermally treating the aqueous slurry formed. Furthermore, in JP-A No. 52-130499, magnesium oxide, water, hydrofluoric acid and lithium hydroxide are mixed, silica sol is added thereto, the mixture is heated and mixed to form a gel, and this gel is mixed with water. A method for synthesizing hectorite by heat treatment is described. Furthermore, JP-A No. 59-21517 discloses that sodium silicate and magnesium salt are mixed to form an evenly mixed solution of both, then both components are precipitated with alkali, and by-product solutes are removed by washing with water. It is described that hectorite-type minerals are synthesized by subsequently adding monovalent or divalent cations and fluorine ions and subjecting them to a hydrothermal reaction. However, these synthetic methods generally require a large amount of alkaline agents or require reaction operations to be carried out in multiple stages, and are still unsatisfactory in terms of manufacturing costs. Synthetic hectorite itself requires an extremely long time to achieve sufficient thickening effect.
The properties as a thickener and a gelling agent were still not fully satisfactory. The present inventors previously discovered that when activated aluminosilicate obtained by acid-treating natural clay minerals such as acid clay under certain conditions is used as a silica raw material for hectorite synthesis, the reaction conditions are extremely mild. Moreover, synthetic hectorite can be obtained through simple operations, and the resulting synthetic hectorite has unique X-ray diffraction characteristics due to its chemical composition in which part of the silica content is replaced by alumina content. It has been discovered that it exhibits not only excellent water swelling properties but also excellent viscosity increasing speed. However, the synthetic hectorite obtained by this method has a somewhat cloudy appearance when made into an aqueous dispersion, and is not yet fully satisfactory for applications requiring transparency. (Gist and Object of the Invention) The present inventors have discovered that by treating the clay mineral with an alkali prior to the above-mentioned acid treatment of the clay mineral, cristobalite in the clay mineral can be selectively converted into an alkali silicate; It has been found that by acid-treating this alkali-treated clay and synthesizing hectorite using this clay as a raw material, synthetic hectorite with excellent transparency can be obtained in the form of an aqueous dispersion. That is, an object of the present invention is to provide a method for producing synthetic hectorite with excellent transparency in the form of an aqueous dispersion using naturally occurring clay minerals as a silica raw material. Another object of the present invention is to provide a method for producing synthetic hectorite that has excellent transparency, water swelling properties, and thickening speed. Still another object of the present invention is to provide a method for producing synthetic hectorite in which the hydrothermal synthesis reaction to hectorite can be performed in a substantially stoichiometric amount, under relatively mild reaction conditions, and with a small number of steps. There is something to do. Still another object of the present invention is to provide a method for easily producing synthetic hectorite with uniform particle size and excellent permeability and water washability. (Structure of the Invention) According to the present invention, a smectite clay mineral containing cristobalite as an impurity is treated with an alkali under conditions in which the crystal structure of cristobalite substantially disappears, and the generated alkali silicate is separated or treated with an alkali. In a state containing acid and alkali,
When the alkali-treated clay was treated, the X-ray diffraction peak of surface index [001] substantially disappeared and the product Al 2 O 3 :
Active aluminosilicic acid is produced by acid treatment under conditions such that the molar ratio of SiO 2 is in the range of 1:11 to 1:330, and (a) the activated aluminosilicic acid, (b) a magnesium component, and (c) an alkali. A process for producing synthetic hectorite is provided, which comprises hydrothermally treating at least one compound or combination of compounds capable of releasing metal ions and fluorine ions in a hectorite product composition. (Characteristics and Effects of the Invention) The present inventors have investigated the cause of hectorite synthesized from naturally occurring clay minerals as a silica raw material, which exhibits a cloudy appearance in the state of an aqueous dispersion and lacks transparency. It was found that the cause of turbidity was cristobalite, which is inevitably contained as an impurity in the smectite structure. In addition to smectite, naturally occurring clay minerals include
It contains impurities such as quartz, feldspar, and cristobalite. Among these impurities, impurities such as quartz and feldspar have different specific gravity from smectite, so they can be easily separated by means such as elutriation, but cristobalite is different from smectite. It has a specific gravity close to that of smectite, and some of it exists in the form of a mixed crystal with smectite, so it is difficult to separate it by normal physical means. In addition, cristobalite is stable against mineral acids and has poor reactivity with other components for hectorite production, so its remaining in synthetic hectorite causes turbidity. . The present invention utilizes the property that cristobalite reacts relatively easily with alkali to become an alkali silicate, while smectite is relatively stable under alkali treatment conditions. By treating cristobalite with alkali and converting cristobalite into alkali silicate, we succeeded in removing cristobalite, which is the substance that causes turbidity in synthetic hectorite. The synthetic hectorite according to the present invention has excellent transparency and is synthesized from acid-treated clay minerals as a raw material for silica. It has water swelling properties and thickening speed. (Preferred Embodiment of the Invention) In the present invention, clay minerals include smectite group clay minerals, such as so-called montmorillonite group clay minerals such as acid clay, bentonite, subbentonite, and Frass earth, beidellite,
One type or a combination of two or more types of saponite, nontronite, etc. are preferably used. These clay minerals are rarely produced in pure form and are produced together with impurities such as quartz, feldspar, and cristobalite. Impurities such as feldspar and quartz can be separated and removed by physical means such as hydroxyl and classification. The amount of cristobalite contained in clay minerals varies considerably depending on the type of clay, the ore deposit, etc., but generally speaking, it is in the range of 2 to 40% by weight, and according to the present invention, By treating the mineral with an alkali, the cristobalite contained therein is converted into an alkali silicate. The amount of alkali to be used is such that the crystal structure of cristobalite can be virtually completely disappeared, and specifically, the amount of alkali is 0.2 to 2 times, particularly 0.5 to 1 times by mole, based on cristobalite SiO 2 . (based on alkali metal oxides) may be used. As the alkali, an alkali hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, an alkali carbonate salt such as sodium carbonate, or a mixture thereof is used. The alkaline treatment can be carried out wet or dry in the presence of water; in the former case, the alkaline solution and the clay mineral are brought into contact with each other under stirring. In the latter case, an alkali treatment is performed by adding an alkali or an alkaline solution to the clay mineral and kneading this composition by utilizing the water contained in the clay mineral. Although the treatment can proceed at room temperature, it is generally desirable to heat the reaction to a temperature of 60 to 160° C. in order to accelerate the reaction. Alkali silicate is produced by the reaction of cristobalite with alkali, and this alkali silicate may be separated from purified smectite or may be directly subjected to acid treatment without separation. This is because the generated sodium silicate becomes easily reactive amorphous silica by neutralization with acid, and this is effectively used in the synthesis of hectorite. Next, the alkali-treated clay has a surface index [001]
The X-ray diffraction peak of the product virtually disappears, and the molar ratio of Al 2 O 3 :SiO 2 in the product ranges from 1:11 to 1:330.
The activated aluminosilicate obtained by acid treatment is used as a silica raw material. This activated aluminosilicate and the like have several characteristics that are not found in other silicic acid raw materials when synthesizing hectorite. First, this activated aluminosilicate has a significantly large specific surface area and is generally
It is an amorphous aluminosilicate gel with a BET specific surface area in the range of 50 to 300 m 2 /g, and has the advantage of outstandingly excellent reactivity. Moreover,
Activated aluminosilicate is completely different from ordinary gel-like silica, and has a microstructure suitable for the synthesis of microstructured layered silicates. Clay minerals are generally
The base is a two- or three-layer structure in which a tetrahedral layer of SiO 4 and an octahedral layer of AlO 6 etc. are combined in a layered manner, and these basic structures are further stacked to form a multilayer structure. When these clay minerals are treated with acid, the octahedral layer of AlO6 is extracted as a soluble salt by reaction with acid, and its crystal structure is virtually destroyed, but
The SiO 2 tetrahedral layer still remains in the form of a fine layered structure, which forms the main body of the activated aluminosilicate. Furthermore, the tetrahedral layer of SiO 4 exists in a form in which AlO 4 is partially substituted, or in the form in which an alumina octahedral layer is bonded to the tetrahedral layer. Therefore, the fine layered structure produced by acid treatment has Alumina is contained in the amount ratio mentioned above. On the other hand, Hectorite, as already mentioned,
It mainly has a three-layer structure in which an octahedral layer of MgO 6 is sandwiched between two tetrahedral layers of SiO 4 , but these are composed of a SiO 4 tetrahedral layer and a MgO 6 or AlO 6 octahedral layer.
It has the same structure as the raw clay in that the octahedral layers of SiO 4 are bonded together in a layered manner, and it also has a SiO 4 tetrahedral layer. In the present invention, by using activated aluminosilicate as a raw material, it is believed that recombination to hectorite can be easily performed while maintaining the fine layered structure, and a predetermined amount of alumina can be introduced. The X-ray diffraction peak of the plane index [001] of clay minerals indicates the degree of stacking of layered crystals in the C-axis direction, and the disappearance of this diffraction peak indicates that the level below the basic unit layer This means that crystal destruction has occurred. It is also important that the molar ratio of Al 2 O 3 :SiO 2 is within the range of 1:11 to 1:330 in order to provide the synthetic hectorite with the chemical composition and laminated irregular structure described below. Except for the above-mentioned limitations, acid treatment conditions can be based on conditions known per se. For example, as the acid, mineral acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid, and organic acids such as benzenesulfonic acid, toluenesulfonic acid, and acetic acid are used, and mineral acids such as sulfuric acid are generally used. The method of contacting the clay mineral and acid may be arbitrary, such as a slurry activation method in which clay and acid are brought into contact in a slurry state, a granular activation method in which granulated clay and acid are brought into solid-liquid contact, A mixture of clay and acid is reacted dry (inside the granules),
Next, a dry activation method or the like may be employed in which by-product salts are extracted. The amount of acid used varies depending on the acid treatment conditions, but the molar ratio of Al 2 O 3 :SiO 2 in the product is within the range mentioned above, and Fe 2 O 3 and Fe 2 O 3 in the clay mineral are
Any material may be used as long as MgO or other basic components such as alkali metal components are substantially removed. for example,
In the dry activation method, acid treatment is performed using 0.3 to 1.5 equivalents, particularly 0.6 to 1.2 equivalents of acid or acid aqueous solution relative to the basic component in the clay mineral. The reaction conditions are
A temperature of 60 to 300°C and a time of 10 to 600 minutes are determined so that the above requirements are met. The extraction of the soluble base components from the reaction product is carried out in an aqueous medium with a pH below 1 so that their hydrolysis is prevented. It is desirable that the particle size of acid-treated clay be as fine as possible, and particles with a particle size of 5μ or less account for 20% of the total.
More than 30% by weight, especially 30% by weight or more, and particles larger than 20μ are smaller than 30% by weight of the whole, especially 10
It is preferable to adjust the particle size so that it is smaller than % by weight before using it in the reaction. According to the present invention, (a) the thus obtained activated aluminosilicate, (b) a magnesium component, and (c) at least one compound capable of releasing alkali metal ions and fluorine ions. The combination is subjected to hydrothermal treatment at a hectorite-forming composition ratio. As the magnesia raw material, a magnesium oxide, hydroxide, or a compound capable of forming the above-mentioned oxide or hydroxide under reaction conditions can be used. Examples of such compounds include magnesium carbonates and alkoxides. Various magnesium salts can be decomposed into magnesium hydroxide on the spot and subjected to the reaction, but in order to produce high-quality magnesium phyllosilicate salts, it is necessary to mix various water-soluble salts into the reaction system. should be avoided at all costs. Magnesium oxides and hydroxides are preferred raw materials. At least one compound or a combination of compounds capable of releasing alkali metal ions and fluorine ions may be used alone, such as lithium fluoride, sodium fluoride, lithium hexafluorosilicate, or sodium hexafluorosilicate. In addition to the compounds capable of releasing ions, combinations of fluorine-containing acids such as hydrofluoric acid and fluorosilicic acid with lithium hydroxide, sodium hydroxide, lithium carbonate, sodium carbonate, and the like may be mentioned. Of course, any combination of a plurality of types can be used. The usage ratio of the above components (a), (b) and (c) is determined so as to give the chemical composition of hectorite. According to the present invention, a remarkable feature is that synthetic hectorite can be easily obtained using stoichiometric amounts of each raw material. The pH of the reaction mixture is generally between 8 and 11, particularly between 8.5 and 10.
It is desirable that it be within the range of . The pH is adjusted by adding an alkali metal hydroxide or carbonate to the reaction system, if necessary. The hydrothermal reaction is generally carried out in the form of an aqueous slurry, with the solids concentration ranging from 1 to 30% by weight, especially from 5 to 15% by weight.
It is advantageous in terms of operability to set the weight percentage within the range. The hydrothermal treatment is performed by charging the above raw materials into an autoclave and heating them. As for reaction conditions, generally a treatment time of 0.5 to 10 hours at a temperature of 110 to 200°C is sufficient. At this time, the stress in the reaction system is
Maintained at 0.5 to 15.5Kg/cm 2 gauge. According to the present invention, the desired hectorite can be easily obtained in one step of reaction (hydrothermal treatment), and one advantage is that the synthesis conditions are relatively mild compared to conventional methods. . Moreover, the obtained hectorite is substantially unswollen not only in the slurry or overcake state but also in the water-washed state, and by drying it, the swelling property and viscosity increase rate can be improved A completely unexpected fact has been discovered that it makes an excellent synthetic hectorite. Moreover, this newly generated hectorite is
It has the advantage that it has excellent permeability and that purification operations such as washing with water can be carried out very easily. The synthetic hectorite according to the present invention ideally has
The following formula (M′ x+z ) M x Mg 3-x Si 4-z Al z O 10 (OH) 2-y F y
...(1) In the formula, each of M and M' is an alkali metal such as lithium and/or sodium, and x is 0.1
y is a number from 0 to 2, especially 0.8 to 1.8, and z is a number from 0.02 to 1.8.
0.6, in particular a number between 0.04 and 0.2. As is clear from the above formula, the synthetic hectorite according to the present invention has a remarkable chemical composition in that a part of the silica component is replaced with an alumina component. In other words, in this synthetic hectorite, in order to compensate for the lack of valence due to a part of the skeleton of the SiO 4 tetrahedral layer being replaced with AlO 4 , there is an excess of valence between the basic layer units compared to conventional hectorite. of alkali metal components (M′ z ) are present. It is understood that due to the presence of this excess alkali metal component between the layers, the synthetic hectorite of the invention exhibits significantly better water swellability and a significantly increased rate of thickening. In the synthetic hectorite according to the present invention,
Alkali metal content M substituted in MgO 6 octahedral layer
is preferably a lithium component, while the alkali metal component M' present between the basic layer units is preferably a sodium component from the viewpoint of water coordination. It is important that the alumina component exists in a form that replaces the silica tetrahedral layer, but a part of it may also exist in a form that replaces the magnesia octahedral layer. The synthetic hectorite according to the present invention has an X-ray diffraction pattern characteristic of the layered structure described above. FIG. 1 of the accompanying drawings shows that the synthetic hectorite according to the present invention is Cu
- An X-ray diffraction spectrum using Kα rays is shown. From FIG. 1, the synthesized hectorite according to the present invention has plane spacings of 4.5 to 4.6 Å (corresponding to the [020] plane and [110] plane), 2.5 to 2.6 Å (corresponding to the [200] plane), and 1.5 to 4.6 Å (corresponding to the [200] plane).
It is clear that each has a diffraction peak at 1.6 Å (corresponding to the [060] plane), which is an X-ray diffraction peak common to natural trioctahedral layered clay minerals. In the synthetic hectorite according to the present invention, each of the layers described above overlaps in parallel, but a certain specific irregularity is observed in the relative position of each layer. FIG. 2 of the accompanying drawings is an enlarged diagram of the diffraction peak around d=4.5 Å in the X-ray diffraction spectrum of FIG. 1. From FIG. 2, this peak has a relatively steep rise on the narrow angle side (the side where 2θ is small), and shows an asymmetric peak with a gentle slope on the wide angle side (the side where 2θ is large). In a structure in which the layers are regularly stacked, this peak is symmetrical, and the asymmetric peak described above indicates that there is some irregularity in the relative position of each layer. In this specification, the stacking irregularity index (I s ) of synthetic hectorite is defined as follows. That is,
An X-ray diffraction chart as shown in FIG. 2 is obtained by the method described in the Examples below. This d=4.5~4.6
For the peak of Å, draw a maximum slope peak tangent a on the narrow-angle side and a maximum slope peak tangent b on the wide-angle side of the peak, and draw a perpendicular line e from the intersection of tangents a and tangents b. Next, the angle θ 1 between the tangent line a and the perpendicular line c, and the angle θ 1 between the tangent line a and the perpendicular line c
Find the angle θ 2 with The stacking irregularity index (I s ) is obtained as the value of I s = tanθ 2 /tanθ 1 (2). This index (I s ) is 1.0 when the peak is completely symmetrical, and increases as the degree of asymmetry increases. The synthetic layered magnesium phyllosilicate according to the present invention has a novel laminated disordered structure with a lamination irregularity index (I s ) of 2.4 or more. It is thought that such a laminated irregular structure also exhibits a remarkable effect in increasing the water swelling property and increasing the rate of viscosity increase. Although this synthetic hectorite is synthesized using naturally occurring clay minerals as a silica source, it is characterized by outstanding transparency when made into an aqueous dispersion. The transparency of the clay aqueous dispersion is determined by the turbidity measured by a Poitzk integrating sphere turbidity meter for a dispersion with a solid content concentration of 1% (corresponding turbidity of a standard kaolin turbidity solution).
It can be evaluated by Synthetic hectorite made from non-alkali treated clay generally exhibits a turbidity of 100 to 1000 ppm, whereas in the synthetic hectorite of the present invention, this turbidity is suppressed to 30 ppm or less. The synthetic hectorite according to the invention generally comprises:
Obtained as particles with a residue of 10% or less after passing through 100 meshes and 5% or less after passing through 55 meshes using the JIS K0069 chemical sieve residue test method (dry method). In addition, this powder generally has a bulk density of 0.4 to 0.8 g/ml, has a low content of impurities in relation to being obtained by a synthetic method, and has a Hunter whiteness of generally 80% or more, especially 90%. That's all. The invention is illustrated by the following example. Test method The test method for each item in this specification was as follows. 1 X-ray diffraction In this example, an X-ray diffraction device manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd. (X-ray generator 4036A1, goniometer
2125D1, counting device 5071) was used. The diffraction conditions are as follows. Target Cu Filter Ni Detector SC Voltage 35kVP Current 15mA Count full scale 8000c/s Time constant 1sec Scanning speed 2°/min Chart speed 2cm/min Radiation angle 1° Slit width 0.3mm Glancing angle 6° 2 Stacking irregularity index (I s ) Measurement method a X-ray diffraction conditions Target Cu Filter Ni Detector SC Voltage 40kVP Current 20mA Count/full scale 4000c/s Time constant 2sec Scanning speed 0.5°/min Chart speed 0.5cm/min Radiation angle 1 ° Slit width 0.15mm Viewing angle 6° Measured diffraction angle range 17° to 22° (2θ) In this example, the conditions are not limited to the above, and the peak height from the baseline is set to 2 to 5 cm. Conditions such as voltage and current may be set so as to fall within the range. b Stacking irregularity index (I s ) calculation method The absolute value of the slope is maximized on the narrow-angle side and wide-angle side of the peak at the diffraction angle (2θ) of 19.5° to 19.7° obtained by the above X-ray diffraction. Draw the peak tangent lines (a, b) to . Next, a perpendicular line c is lowered from the intersection of the narrow-angle side peak tangent line a and the wide-angle side peak tangent line b, and the angle θ 1 between the tangent line a and the perpendicular line c and the angle θ 2 between the tangent line b and the perpendicular line c are determined. Find the stacking irregularity index (I s ) using the following formula. I s = tan θ 2 / tan θ 1 3 Transparency measurement method Place 1 g of sample in a 200 ml glass standard bottle containing 99 g of deionized water, shake vigorously several times, and add paint shaker (manufactured by Red Deville).
After shaking for 15 minutes, leave at room temperature.
After that, shake occasionally and leave at room temperature for 24 hours.
Transparency (standard kaolin turbidity liquid concentration) under the following conditions:
PPM). Turbidity meter: Poituta integrating sphere turbidity meter SEP-PL model manufactured by Nippon Seimitsu Kogaku Co., Ltd. Measurement conditions: Cell liquid layer - 30 mm Standard solution - Distilled water Reflector plate - White plate Sample turbidity concentration - 0 to 100 ppm (100 ppm or more Transparency display unit: Displayed as standard kaolin turbidity liquid concentration (ppm) 4 Viscosity measurement method: Pour 4g of sample into a 250ml glass standard bottle containing 196g of deionized water and test several times. After shaking vigorously, the mixture was further shaken for 15 minutes using a paint shaker (manufactured by Red Devil Co., Ltd.), and then allowed to stand at room temperature. After that, shake the mixture occasionally and measure the viscosity after a predetermined number of days under the following conditions. Viscometer: Tokyo Keiki B-type viscometer (BH type) Rotor used: No. 2 Number of rotations: 20 rotations Measurement temperature: 20°C Example 1 Acidic clay from Odo, Shibata City, Niigata Prefecture (moisture approx. 35
%, containing about 20% cristobalite) 4 kg of water 4
was added and crushed for 5 minutes using a Waring blender. Water was added to the crushed slurry, stirred well (10%), and placed in a transparent container to allow rocks and foreign matter to settle out.The homogeneous slurry at the top was transferred to another container using a siphon to remove foreign matter. This operation 5
A homogeneous slurry 5 was obtained by repeating the process. This slurry was transferred to a stainless steel container, 1.07 kg of 49% sodium hydroxide solution was added, and the mixture was heated at 95° C. for 5 hours to obtain a slurry containing sodium silicate and acid clay. Transfer this slurry to a glass beaker and add 98%
2.7 kg of concentrated sulfuric acid was added, and acid treatment was carried out for 10 hours while stirring at a temperature of 95°C. Acid-soluble components were separated by filtration and further washed with water to obtain a cake. Take the resulting cake in a glass beaker and add water.
was redispersed as a slurry. To this slurry, 2 kg of 98% concentrated sulfuric acid was added again, and acid treatment was carried out for 10 hours while stirring at a temperature of 95°C. Acid-soluble components were separated by filtration and washed with water until no sulfate ions were observed to obtain a cake. A part of the obtained cake was dried and analyzed by X-ray diffraction.
It was amorphous silica, and no impurities such as cristobalite or quartz were observed. Deionized water was added to this cake and pulverized in a Waring blender for 10 minutes to obtain an active aluminosilicate slurry containing 6.51% SiO2 . (First step) Next, the obtained activated aluminosilicate slurry
230g (SiO 2 min: 15g), magnesium hydroxide (first class reagent) 15.2g, sodium hydroxide (first class reagent) 0.96g, lithium hydroxide (first class reagent) 0.83
g, 4.1 g of hydrofluoric acid (first grade reagent), and 400 g of water were placed in a Waring blender and mixed for 10 minutes to obtain a uniform slurry. This slurry was placed in an autoclave container No. 1, and a hydrothermal synthesis reaction was carried out at 190° C. for 5 hours under stirring conditions of 500 revolutions/minute. After cooling, the reaction product was taken out, water was separated by filtration, and then dried at 130°C. The dried product was ground in a ball mill to obtain a white powder. (Second Step) When this product was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be a synthetic hectorite having the desired hectorite crystal structure. Moreover, the 1% slurry of this product was a transparent slurry. Table 1 shows the lamination irregularity index of this product, the transparency (turbidity) of 1% slurry, and the viscosity of 2% slurry. Example 2 230 g of activated aluminosilicate slurry obtained in the first step of Example 1 (SiO 2 minutes: 15 g), 15.2 g of magnesium hydroxide (first grade reagent), 1.65 g of lithium hydroxide (first grade reagent), hydrogen fluoride Acid (first class reagent)
Put 4.1g and 400g of water in a Waring blender,
Mixed for 10 minutes to obtain a homogeneous slurry. This slurry was placed in an autoclave container No. 1, and a hydrothermal synthesis reaction was carried out at 175° C. for 5 hours under stirring conditions of 500 revolutions/minute. After cooling, the reaction product was taken out, water was separated by filtration, and then dried at 130°C. The dried product was ground in a ball mill to obtain a white powder (second
process). When this product was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be a synthetic hectorite having the desired hectorite crystal structure. Moreover, the 1% slurry of this product was a transparent slurry. Table 1 shows the lamination irregularity index of this product, the transparency (turbidity) of 1% slurry, and the viscosity of 2% slurry. Example 3 Pentonite from Mikawa Village, Niigata Prefecture (approx. 50% moisture,
(Contains quartz and cristobalite as foreign substances) 2Kg
4 parts of water was added to the mixture, and the mixture was ground for 5 minutes using a Waring blender. Water was added to the crushed slurry, stirred well to make it 20 ml, placed in a transparent container, and the homogeneous slurry at the top was transferred to another container using a siphon to remove foreign substances. This operation was repeated 5 times to obtain a homogeneous slurry 10. This slurry was transferred to a stainless steel container, 100 g of 49% sodium hydroxide solution was added, and the mixture was heated at 95° C. for 5 hours to obtain an alkali-treated bentonite slurry. The alkali-soluble components of this slurry were separated by filtration to obtain a cake. This case was added to water and redispersed as a slurry of No. 5. Next, 2 kg of 98% concentrated sulfuric acid was added to this slurry, and acid treatment was performed for 10 hours while stirring at a temperature of 95°C. Acid-soluble components are separated by filtration.
The cake was further washed with water to obtain a cake. The resulting cake was placed in a glass beaker and water was added to redisperse it as a slurry in step 5. To this slurry, 1 kg of 98% concentrated sulfuric acid was added again, and acid treatment was carried out for 10 hours while stirring at a temperature of 95°C. Acid-soluble components were separated by filtration and washed with water until no sulfate ions were observed to obtain a cake. A part of the resulting cake was dried and analyzed by X-ray diffraction, and it was found to be amorphous, with no impurities such as cristobalite or quartz observed. Add deionized water to this cake, crush it in a Waring blender for 10 minutes, and SiO 2 minutes 4.36
% activated aluminosilicate slurry was obtained. (First step) Next, 344 g of the obtained slurry (SiO 2 minutes: 15
g), Magnesium hydroxide (first class reagent) 15.2g,
0.96 g of sodium hydroxide (first grade reagent), 0.83 g of lithium hydroxide (first grade reagent), 4.1 g of hydrofluoric acid (first grade reagent), and 300 g of water were placed in a Waring blender and mixed for 10 minutes to obtain a uniform slurry. Take this slurry in autoclave container 1,
Hydrothermal synthesis reaction was carried out at 190° C. for 5 hours under stirring conditions of 500 revolutions/minute. After cooling, take out the reactant,
After separating water by filtration, it was dried at 130°C.
The dried product was ground in a ball mill to obtain a white powder (second step). This product was analyzed by X-ray diffraction and was found to be a synthetic hectorite having the desired hectorite crystal structure. Moreover, the 1% slurry of this product was a transparent slurry. Table 1 shows the lamination irregularity index of this product, the transparency (turbidity) of 1% slurry, and the viscosity of 2% slurry. Comparative Example 1 3 kg of 25% sulfuric acid was added to 740 g of coarsely crushed acid clay from Odo, Shibata City, Niigata Prefecture (moisture 32.4%).
After heating at 95℃ for 10 hours and passing through once to remove the treated solution, 3 kg of 25% sulfuric acid was added again.
Acid treatment was performed by heating at 95°C for 10 hours. The mixture was filtered and washed with water to obtain a cake. a small amount of the cake
After drying at 110°C, pulverization, and quantitative analysis, the SiO2 content was 91.5% (based on dry matter at 110°C). The resulting cake was placed in a pot mill, water was added, and it was wet-milled with Korean balls to obtain a slurry containing 15 % SiO2. (1st step) Next, 200 g of the obtained slurry (SiO 2 minutes: 30
g) and magnesium hydroxide (first class reagent) 20.3g,
1.65 g of lithium hydroxide (first grade reagent), 8.2 g of hydrofluoric acid (first grade reagent), and 400 g of water were placed in a Waring blender and mixed for 10 minutes to obtain a uniform slurry. This slurry was placed in an autoclave container No. 1, and a hydrothermal synthesis reaction was carried out at 190° C. for 5 hours under stirring conditions of 500 revolutions/minute. After cooling, the reaction product was taken out, water was separated by filtration, and then dried at 130°C. The dried product was ground in a ball mill to obtain a white powder. (Second Step) When this product was analyzed by X-ray diffraction, it was found to be a synthetic hectorite having the desired hectorite crystal structure, but the 1% slurry of this product was a milky white translucent slurry. Table 1 shows the lamination irregularity index of this product, the transparency (turbidity) of 1% slurry, and the viscosity of 2% slurry. Comparative Example 2 Put 300ml of water in the beaker of 1, and add No. 3 sodium silicate (SiO 2 min: 25%, Na 2 O content: 7%)
139 g was dissolved and 35 g of hydrochloric acid (first grade reagent: 35%) was added to obtain an acidic silica solution. Add 68g of magnesium chloride (first grade reagent: MgCl 2 6H 2 O) to this and 200g of water.
ml of the solution was added to prepare a mixed solution. This mixed solution was poured into 250 ml of aqueous ammonia (first class reagent: 28%) with stirring to obtain a white slurry. This slurry was filtered and washed with water to obtain a filter cake. Transfer this cake to autoclave container 1, add 100g of water, lithium hydroxide (reagent grade 1:
LiOH・H 2 O) 2.5g, sodium hydroxide (first grade reagent) 2.5g, hydrofluoric acid (first grade reagent: 46%) 5.4
A hydrothermal synthesis reaction was carried out at 200° C. for 5 hours under stirring conditions of 500 rpm. After cooling, water was separated by filtration and then dried at 130°C. The dried product was ground in a ball mill to obtain a white powder. When this product was analyzed by X-ray diffraction, synthetic hectorite having a hectorite-type crystal structure was obtained. Table 1 shows the lamination irregularity index of this product, the transparency (turbidity) of 1% slurry, and the viscosity of 2% slurry. 【table】

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

第1図は本発明実施例1による合成ヘクトライ
トのCu−Kα線によるX−線回折スペクトルであ
る。第2図は第1図のX−線回折スペクトルにお
けるd=4.5Å附近の回折ピークを拡大した線図
であり、積層不整指数(Is)算出のためのθ1,θ2
の求め方を図示したものである。
FIG. 1 is an X-ray diffraction spectrum using Cu-Kα rays of the synthesized hectorite according to Example 1 of the present invention. Figure 2 is an enlarged diagram of the diffraction peak near d = 4.5 Å in the X-ray diffraction spectrum of Figure 1, and shows θ 1 and θ 2 for calculating the stacking irregularity index (I s ).
This is a diagram showing how to find it.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 不純物としてクリストバライトを含むスメク
タイト型粘土鉱物を、クリストバライトの結晶構
造が実質上消失する条件でアルカリ処理し、生成
するケイ酸アルカリを分離した状態で或いは生成
ケイ酸アルカリを含んだ状態で、アルカリ処理粘
土を、面指数〔001〕のX−線回折ピークが実質
的に消失し且つ生成物のAl2O3:SiO2のモル比が
1:11乃至1:330の範囲となる条件下に酸処理
して活性アルミノケイ酸を製造し、 (a) 該活性アルミノケイ酸、 (b) マグネシア成分、及び (c) アルカリ金属イオン及びフツ素イオンを放出
し得る少なくとも1種の化合物乃至は化合物の
組合せ をヘクトライト生成組成比において水熱処理する
ことを特徴とする合成ヘクトライトの製法。
[Scope of Claims] 1 A smectite-type clay mineral containing cristobalite as an impurity is treated with an alkali under conditions in which the crystal structure of cristobalite substantially disappears, and the alkali silicate produced is separated or the alkali silicate is separated. In this state, the alkali-treated clay was treated so that the X-ray diffraction peak of surface index [001] substantially disappeared and the molar ratio of Al 2 O 3 :SiO 2 in the product was in the range of 1:11 to 1:330. producing activated aluminosilicic acid by acid treatment under conditions such that (a) the activated aluminosilicic acid, (b) a magnesia component, and (c) at least one compound capable of releasing alkali metal ions and fluorine ions. A method for producing synthetic hectorite, which comprises hydrothermally treating a combination of compounds at a hectorite-producing composition ratio.
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