JPH059367B2

JPH059367B2 -

Info

Publication number: JPH059367B2
Application number: JP58201254A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nakamura
Original assignee: OSAKA GODO
Current assignee: OSAKA GODO
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1993-02-04
Also published as: JPS6096521A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はケーキ状含水珪酸の製法に関する。従来、珪酸アルカリから珪酸を製造する方法と
しては、珪酸アルカリを塩酸、硫酸のような無機
酸で分解する方法、塩化アンモニウム、硫酸アン
モニウムのようなアンモニウム塩類で分解する方
法または炭酸ガスを用いて分解する方法などが知
られている。通常、珪酸アルカリを無機酸で分解するばあ
い、無機酸の添加につれて珪酸アルカリが中和さ
れ、中性付近になると急激にゲル化をおこし、こ
のものを乾燥しても微細な粒子の珪酸はえられな
い。それゆえ、このゲル化をおこさず、微細な粒
子の珪酸を製造する方法が検討されてきている。
たとえば特公昭49−36877号公報には、中和度10
〜30％の珪酸塩溶液を65〜95℃で無機酸と瞬間完
全混合する方法が開示されている。また特公昭51
−25235号公報には、珪酸アルカリを中和するた
めの無機酸を２回以上に分割して添加する多段分
割中和方が開示されており、このほかにも多くの
方法が知られている。しかし、これらの方法は特殊な装置を用いた
り、非常に複雑あるいは煩雑な工程をへて製造す
る方法であるため、実用化が容易でない、製
造中に生成するスラリー中の珪酸濃度が２重量％
前後と比較的低濃度のものが多く、生産効率もわ
るい、珪酸スラリーを過脱水してえられるケ
ーキは残存する水を媒体として、珪酸粒子上のシ
ラノール基間で水素結合や縮合反応による架橋が
生じ、珪酸粒子が粗大化するため、これを防止す
るなどのためにも乾燥工程が必要となり、工程の
増加などにつながるため工業的に不利となるなど
の問題がある。一方、珪酸アルカリをアンモニウム塩類で分解
するばあい、たとえば米国特許第2805955号明細
書には、珪酸ナトリウム水溶液に塩化アンモニウ
ム水溶液を一定温度下で強力に撹拌しながら加え
ていき、さらに沈殿析出後アンモニウムを除去す
るためにスラリー温度を90〜100℃に昇温し、そ
ののち最低30分間スラリー温度を75℃以上に保持
し、沈殿を分別して110〜125℃で乾燥させて珪酸
をうる方法が開示されている。また、硫酸アンモニウムの10重量％以上の濃度
に水溶液に10倍程度に希釈した珪酸ナトリウム水
溶液を撹拌しながら徐々に加えて分解し、分解物
を分解系、すなわち反応液から取出して乾燥する
方法（岡田ら：大阪工業技術試験所季報、８、
125（1957）参照）が知られている。しかし、これらの方法は前記の酸で分解するば
あいのように特殊な装置はとくに必要としない
が、アンモニウアを除去するためおよび熟成の
ために高温度に長時間加熱する必要がある、ゲ
ル化を避けるために低濃度の珪酸ナトリウム水溶
液を用いている結果、安価にしかも効率よく生産
できない、反応後のスラリーを過してえられ
るケーキ状含水珪酸は相分離、つまりケーキ中の
水分が分離してくるなどの問題がある。本発明者は、上記のごとき珪酸製造時における
ゲル化という最大の問題点を解消し、経時変化の
少ない微細な粒径の珪酸粒子をうることができ、
ケーキ状で乾燥工程が不要な含水珪酸の安価な製
法を確立するための鋭意研究を重ねた結果、３号
珪酸ナトリウム100部（重量部、以下同様）（有効
成分、以下同様）を、硫酸アンモニウム30〜100
部および硫酸１〜30部を含み、硫酸アンモニウ
ム／硫酸が当量比で１／0.02〜１／0.85の混合液
に加えて分解し、分解物を分解系から取出すこと
により、前記目的を達成しうることを見出し、本
発明を完成するに至つた。本発明においては珪酸アルカリとして３号珪酸
ナトリウムが使用される。これは市販されている
ため入手しやすく、安価であり、市販品を1.5〜
３倍、好ましくは２〜2.5倍に希釈して使用する
ことが好ましい。本発明においては、珪酸アルカリの中和のため
に硫酸および硫酸アンモニウムが使用される。前
記硫酸は、使用にあたつては水で希釈して用いる
ことが好ましい。前記硫酸アンモニウムとしては
硫安として市販されている肥料用硫酸アンモニウ
ムが安価であり、好ましい。本発明において、３号珪酸ナトリウム100部
（重量部、以下同様）（固形分）に対し硫酸アンモ
ニウムが固形分として30〜100部、好ましくは40
〜80部使用される。該使用量が30部未満になると
製造途中において急激に反応液全体がゲル化し、
100部をこえると最終的にえられるケーキ状含水
珪酸において相分離が生じ、粒子も粗大となる。３号珪酸ナトリウム100部に対する硫酸の使用
量（有効成分）は１〜30部、好ましくは５〜25部
である。酸使用量が１部未満になると最終的にえ
られるケーキ状含水珪酸において相分離が生じ、
粒子も粗大となり、30部をこえると製造途中にお
いて急激に反応液全体がゲル化する。前記硫酸アンモニウムと硫酸との使用割合は、
当量比で１／0.02〜１／0.85であるのが、えられ
るケーキ状含水珪酸の相分離がおこりにくく、粒
子が粗大化しにくい、製造途中、反応液全体に急
激なゲル化がおこらないなどの点から好ましい。本発明において、硫酸アンモニウム４〜15重量
％、好ましくは６〜12重量％および硫酸0.1〜５
重量％、好ましくは0.5〜３重量％を含む水溶液
500〜800部を調製し、撹拌機付反応槽中で激しく
撹拌（簡易型撹拌機で1500〜2000rpm程度）しな
がら、反応槽上部より10〜25重量％、好ましくは
15〜20重量％の３号珪酸ナトリウム水溶液を固形
分として100部液滴状で徐々に添加する。添加速
度としてはとくに限定はないが、一度に添加する
ゲル化するので徐々に添加することが好ましい。固形分として約20部の３号珪酸ナトリウム水溶
液を添加すると、反応槽内の溶液は中性付近にな
る。溶液が中性付近になると溶液粘度が上昇（粘
度1000cp程度）するが、撹拌速度を高くすれば
（簡易型撹拌器で2000〜3000rpm程度）ゲル化す
ることはない。ひきつづき３号珪酸ナトリウム水溶液を添加す
ると、液量の増加につれて粘度は低下する。添加
終了後、撹拌しながら熟成を行ない反応を終了さ
せる。反応開始後しばらくするとアンモニアが発生す
るため、反応槽上部から導管を通じて無機酸水溶
液に吸収させ、アンモニウム塩水溶液として回収
すれば公害防止および原料の有効利用がはかられ
る。熟成終了後、反応液中に溶存しているアンモニ
ウムを中和するために希釈無機酸水溶液を加え、
溶液のPHを約５に調整したのち撹拌を停止し、吸
引過、遠心脱水などの通常の分離方法により、
ケーキ状含水珪酸がえられる。前記全工程を通して約20〜50℃程度が好まし
く、25〜35℃であることがさらに好ましい。上記のようにしてえられたケーキ状含水珪酸
は、軽量新聞紙用填料に使用される。また該ケー
キ状含水珪酸を乾燥させたものはゴムやプラスチ
ツクなどの充填剤、塗料用艶消剤、接着剤用増粘
剤などの通常使用される用途に使用されうる。な
お軽量新聞紙とはパルプ資源の供給不足、値段の
高騰などにより、新聞紙の軽量化がはかられてい
るが、このような新聞紙のことであり、該新聞紙
にはインクの裏通りという問題があり、各種填料
の開発がなされており、その中でも含水珪酸（通
称ホワイトカーボン）が有望視されている。つぎに本発明の方法を実施例にもとづき説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例１内容積10の簡易型撹拌機付反応槽に硫安0.3
Kg、10重量％硫酸0.4Kgおよび水2.3Kgを投入して
溶解させ、回転数1800rpmで激しく撹拌しなが
ら、上方から市販３号珪酸ナトリウム（固形分40
重量％）1.2Kgと水1.2Kgとの混合液を液滴状で
徐々に約30分間かけて添加した。該混合液を約
0.5Kg添加した中性付近において溶液の粘度が
1000cP程度に上昇したが、撹拌機のを約
2500rpmにするゲル化することはなかつた。珪酸
ナトリウム水溶液の添加につれて粘度が低下した
ので撹拌機の回転速度を元にもどした。なお反応
中、溶液からはたえずアンモニアが発生してきた
ので、公害防止および原料回収のために導管を通
して硫酸水溶液に吸収させた。珪酸ナトリウム水溶液添加後、さらに約30分間
熟成のために撹拌を行なつたのち、スラリー中に
溶存しているアンモニアを中和するために、10重
量％硫酸水溶液1.4Kgを添加した。このときスラ
リー中に珪酸が約5.3重量％含有されていた。そ
ののち撹拌を停止し、吸引過し、固形分約30重
量％の粗ケーキ状含水珪酸約2.0Kgをえた。えら
れた粗ケーキ状含水珪酸を約60℃の温水５Kgで洗
浄し、不純物を除去した固形分約20重量％のケー
キ状含水珪酸1.5Kgをえた。実施例２〜５および参考例１〜２第１表に示す珪酸アルカリ、硫安、硫酸を第１
表に示す割合で用いて実施例１と同様にしてケー
キ状含水珪酸をえた。それらの結果を第１表に示
す。実施例６〜10および参考例３〜４実施例１〜５および参考例１〜２でえられたケ
ーキ状含水珪酸５部（固形分）をパルプ（新聞故
紙からの回収品）100部と水2000部とからなる分
散液に添加し、混合したのち、定着剤として硫酸
バンド２部を用いて抄紙し、坪量約38ｇ／m²の軽
量新聞紙をえた。えられた軽量新聞紙を用いて下記方法による白
色度、印刷後白色度、印刷後不透明度（印刷後白
色後／白色度×100）、摩耗性を測定した。その結
果を第２表に示す。（白色度）軽量新聞紙を５枚重ねたものにJIS P8123紙お
よびパルプハンター白色度試験方法により540n
ｍの波長の光を照射し、その反射率を測定。（印刷後白色度）軽量新聞紙の片面に凸版印刷用インキ（都イン
ク(株)製のパーフエクトインキ）を全面塗工し、16
時間報知後印刷されていない面の反射率を白色度
と同様にして、印刷後の紙１枚を用いて測定。（摩耗性）抄紙された紙表面を１円玉を用いて長さ10cmを
往復100回摩耗したのち紙の表面状態を観察し、
表面が原紙のばあいより汚染が小であるばあいを
○、同様に汚染が大であるばあいを×として判
定。比較例１実施例１において、激しく撹拌している珪酸ナ
トリウム水溶液に硫安と硫酸とを溶解させた水溶
液を液滴状で徐々に添加した以外は実施例１と同
様にして製造したが、添加開始直後から急激なゲ
ル化をおこし、撹拌機の回転数を増加させても撹
拌不能となり、目的物をうることができなかつ
た。比較例２実施例１において、硫安水溶液に硫酸を添加し
なかつた以外は実施例１と同様にしてケーキ状含
水珪酸をえた。えられたケーキ状含水珪酸は、約24時間経過し
たのちには相分離、つまりケーキ中の水分が遊離
しており、粒径の粗いものとなつていた。比較例３実施例１において、硫安を用いず酸水溶液とし
て10重量％硫酸1.9Kgを使用した以外は実施例１
と同様にして製造したが、珪酸ナトリウム水溶液
を約１Kg添加したところで急激なゲル化がおこ
り、撹拌機の回転数を増加させても撹拌不能とな
り、目的物をうることができなかつた。比較例４実施例６においてケーキ状含水珪酸を用いない
以外は実施例６と同様にして抄紙し、坪量約38
Kg／m²の紙をえ、その特性を測定した。その結果
を第２表に示す。比較例５〜６塩野義製薬(株)製のカーブレツクス（坪量38ｇ／
m²の紙を製造）および徳山曹達(株)製のトクシール
（坪量38／m²の紙を製造）（比較例５、６に相当す
る）を用い、実施例６と同様にしてその特性を測
定した。その結果を第２表に示す。

【表】

【表】第１表の結果から明らかなように、本発明の方
法では経時的に安定な粒径の小さいケーキ状含水
珪酸が容易にえられることがわかる。またえられ
たケーキ状含水珪酸を用いて製造した軽量新聞紙
の特性は、第２表から明らかなように、市販品と
同等である。

Claims

【特許請求の範囲】

１３号珪酸ナトリウム100重量部（有効成分）
を、硫酸アンモニウム30〜100重量部（有効成分）
および硫酸１〜30重量部（有効成分）を含み、硫
酸アンモニウム／硫酸が当量比で１／0.02〜１／
0.85の混合液に加えて分解し、分解物を分解系か
ら取出すことを特徴とするケーキ状含水珪酸の製
法。