JPH06102533B2 - シリカゲル成形体の製造方法 - Google Patents

シリカゲル成形体の製造方法

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JPH06102533B2
JPH06102533B2 JP33772490A JP33772490A JPH06102533B2 JP H06102533 B2 JPH06102533 B2 JP H06102533B2 JP 33772490 A JP33772490 A JP 33772490A JP 33772490 A JP33772490 A JP 33772490A JP H06102533 B2 JPH06102533 B2 JP H06102533B2
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【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二次粒子と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
非晶質シリカ二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。
即ち本発明は、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
二次粒子としては、例えばゾノトライト、トベルモライ
ト、フォシャジヤイト、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(CSHn)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しては、従来公知の
種々の方法を適用でき、例えば特公昭45−25771号、特
公昭59−41942号、特公昭59−41942号、特公昭55−2995
2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撹拌し又
は撹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
て水性スラリーとして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す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)シラ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、通常珪酸原料の石灰原料と固形分の合
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、炭化珪素、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、酸化ジルコニウム、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粒径は、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CaO:SiO2のモル比を0.5〜1.5:1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/cm2以上とするのが良く、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SiO2分に対する珪酸アルカリ中のSiO2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、等の添加時間を適宜
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。酸処理後は、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
像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℃以上で良いが、特に非イオ
ン界面活性剤の分解温度以上の温度で行うのが好まし
い。また、一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、非晶質シリカ二次粒子と該二
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と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 A 9510の方法に準じ、熱伝導
率はJIS A 1412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
に消和した生石灰をCaO/SiO2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。これを撹拌翼付きオートクレー
プに入れ回転数100rpmで撹拌翼を回転させながら飽和水
蒸気圧15kg/cm2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SiO2(A)、50%)
に、JIS 3号珪酸ナトリウム(固形分中SiO2(B)、29
%)を成形体中のSiO2(A)とSiO2(B)とが1:1の割
合となるように混合し、回転数100rpmで撹拌翼を回転さ
せながら、炭酸ガスを圧入させ、温度80℃で2kgf/cm2
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
した非晶質シリカ一次粒子の表面に更に粒状の非晶質シ
リカが付着してるのが確認された。
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、珪酸材料、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、300×300
×25mm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。
表中、Iはポリオキシエチレンラウリルエーテルを、II
はポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルを、III
はポリオキシエチレンオレイルエーテルを、IVはポリオ
キシエチレンソレ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/cm3で、曲げ強さは5.4kgf/cm2であっ
た。また熱伝導率は、0.034Kcal/mh℃を示した。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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. 【請求項2】酸処理後、水洗する請求項1の製造方法。
  3. 【請求項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。
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