JPH0930812A - 顆粒状ジャイロライトの製造方法 - Google Patents

顆粒状ジャイロライトの製造方法

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JPH0930812A
JPH0930812A JP20751195A JP20751195A JPH0930812A JP H0930812 A JPH0930812 A JP H0930812A JP 20751195 A JP20751195 A JP 20751195A JP 20751195 A JP20751195 A JP 20751195A JP H0930812 A JPH0930812 A JP H0930812A
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JP
Japan
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gyrolite
raw material
treatment
autoclave
molar ratio
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Application number
JP20751195A
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English (en)
Inventor
Tsugunari Masuda
嗣也 増田
Takahiko Okada
能彦 岡田
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Chichibu Onoda Cement Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 顆粒状のジャイロライトを得ること、及び純
度の高いジャイロライトを得ること。 【解決手段】 珪酸質原料と石灰質原料を所定の割合で
乾式あるいは湿式の混合粉砕してメカノケミカル処理を
行い、ジャイロライトの珪酸イオンと類似したシート構
造をもったC−S−Hを合成する。ついでこの合成物を
サスペンジョン法によりオートクレーブ処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顆粒状ジャイロラ
イトの製造方法に関するものである。この顆粒状ジャイ
ロライトは適当な流動性をもっているため、フィラー、
吸着剤、液状ケミカルの担体、あるいは建材の原料とし
て使用する場合に非常に有効である。
【0002】
【従来の技術】ジャイロライトは、Ca/Siモル比が
0.66の組成をもつ珪酸カルシウム水和物の一つであ
り、天然および合成物質のいずれも結晶構造は板状であ
り、珪酸イオンはシート状の構造をとる。ジャイロライ
トを合成する場合、珪酸原料として非晶質珪酸を用い、
200〜250℃の飽和水蒸気圧下で行う。オートクレ
ーブ処理において、Ca/Siモル比が0.66より少
ない場合、つまりジャイロライトの理論Ca/Siモル
比よりも珪酸が富む配合領域での合成では、水和初期に
C−S−Hが生成し、以後C−S−Hの減少と共にジャ
イロライトが増加していく。生成される珪酸カルシウム
水和物はジャイロライトのみであるが、ジャイロライト
の理論Ca/Siモル比が0.66であることから、未
反応珪酸が残留する。
【0003】オートクレーブ処理において、Ca/Si
モル比が0.66、つまりジャイロライトの理論Ca/
Siモル比と同じ配合での合成では、水和初期にC−S
−Hが生成し、以後C−S−Hの減少と共にジャイロラ
イトの生成が増加し、ついでゾノトライトが生成され
る。この場合、ジャイロライトのみが生成される安定領
域は狭いため、生成される珪酸カルシウム水和物はジャ
イロライトと共にゾノトライトが共存し易く、純度の高
いジャイロライトは得にくい。オートクレーブ処理にお
いて、Ca/Siモル比が0.66より多い場合、つま
りジャイロライトの理論Ca/Siモル比よりも珪酸が
乏しい配合領域での合成では、Ca/Siモル比が0.
66である場合と同様の結果であるが、さらにジャイロ
ライトのみが生成される安定領域は狭くなり、ゾノトラ
イトが生成し易くなるため、純度の高いジャイロライト
はよりいっそう得にくい。
【0004】また、オートクレーブ処理したジャイロラ
イトの乾燥物は、一般にケーキを乾燥したままの状態
で、不定形に集合した微結晶であるため、これを粉体物
としてフィラー、吸着剤、液状ケミカルの担体、あるい
は建材として使用する場合には、ある程度粒度あるいは
粒形状の調整をしなければならない。つまり不定形に集
合した微結晶を解砕したり、粉砕したり、分級したり、
さらに造粒したりするなど、様々な生産プロセスの工程
が必要とされ、その上、粉体物としての流動性も乏し
く、フィラーなどの工業的な利用について問題があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法で製造した
ジャイロライトは、オートクレーブ処理後の乾燥物が不
定形に集合した微結晶で、工業的に利用するには、粒度
や粒形状の調整が必要で、流動性も乏しかった。また、
従来の方法で製造したジャイロライトは、未反応珪酸が
残留したり、ゾノトライトが混入したりして、純度の高
いジャイロライトも得難かった。本発明は、このような
点を改善することを目的とするものである。
【0006】
【発明を解決するための手段】本発明は、珪酸質原料と
石灰質原料を、乾式あるいは湿式で混合粉砕してメカノ
ケミカル処理を行い、この処理物をオートクレーブ処理
するものである。(請求項1) 珪酸質原料と石灰質原料の組成を、Ca/Siモル比で
0.40〜0.66の範囲にする。(請求項2) メカノケミカル処理において、珪酸質原料と石灰質原料
を非晶質化する。(請求項3) オートクレーブ処理を、水/固形分重量比10以上のス
ラリー状物質で行うサスペンジョン法により、200〜
250℃の飽和水蒸気圧で行う。(請求項4)
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、珪酸質原料と石灰質原
料を、乾式あるいは湿式で混合粉砕してメカノケミカル
処理を行い、ジャイロライトの珪酸イオンと類似したシ
ート構造をもったC−S−H、つまりジャイロライトの
前駆体を生成させ、この処理物をサスペンジョン法によ
るオートクレーブ処理するものである。ここでのメカノ
ケミカル処理とは、機械的エネルギーが加わることによ
って起こる化学的現象であり、固相と固相、固相と液相
(スラリー状態)、固相と気相との反応をさす。また、
サスペンジョン法とは、スラリー状物質をオートクレー
ブ処理することをさす。この製造方法により生成される
ジャイロライトは、球状2次粒子の形態の顆粒状とな
り、顆粒状のため、従来のジャイロライトと比較して、
流動性が極めて高い。
【0008】本発明で製造されるジャイロライトの化学
組成は次の式で表される。 Ca8(Si1230)(OH)4・7H2O 本発明で用いる珪酸質原料は、結晶質シリカ、ガラス及
び非晶質シリカであり、フュームドシリカ、沈降法シリ
カ、珪藻土などの微粉末非晶質シリカが好ましい。な
お、石英などの結晶質シリカを用いる場合でも、次工程
で行う混合粉砕のメカノケミカル処理を長時間行うこと
により非晶質化するので、非晶質シリカ同様に使用が可
能である。石灰質原料は、軟焼あるいは硬焼生石灰ある
いは消石灰である。
【0009】これらの物質をCa/Siモル比で0.4
0〜0.66の配合で使用する。そして、ジャイロライ
トの純度を要求する場合には、ジャイロライトの理論C
a/Siモル比0.66に近い配合に設定する。乾式あ
るいは湿式での混合粉砕によるメカノケミカル処理は、
珪酸質原料および石灰質原料が非晶質化するまで行う。
好ましくは、X線回折測定により珪酸質原料および石灰
質原料の回折線が消滅するまで行う。この状態の粉砕物
の珪酸イオンの状態を、29Si固体高分解能NMR測定
で観測すると、珪酸質原料の3次元構造珪酸イオンは相
当量減少し、代わって単量体、2量体もしくは鎖端部、
鎖央部、分岐部の珪酸イオンが生成する。この合成物が
ジャイロライトの珪酸イオンと類似したシート構造をも
ったC−S−H、つまりジャイロライトの前駆体を形成
していることが好ましい。
【0010】ここで、未反応の珪酸質原料、あるいは石
灰質原料がある場合、つまりメカノケミカル処理が不完
全な場合には、次工程のオートクレーブ処理でゾノトラ
イトが生成し易く、純度の高いジャイロライトは得にく
く、しかも、生成するゾノトライトが繊維状の形態をと
るため、顆粒状物質は得にくく、その流動性が失われ
る。オートクレーブ処理は、メカノケミカル処理物を、
水/固形物重量比10以上、好ましくは20〜50のス
ラリー状物質として、サスペンジョン法により行い、攪
拌式オートクレーブで毎分50〜400回転、好ましく
は毎分150〜200回転で攪拌させながら、飽和水蒸
気圧200〜250℃で処理する。
【0011】
【実施例】実施例 珪酸質原料として沈降法シリカ(日本シリカ工業株式会
社製、商品名「Nipsil VN3」)、石灰質原料
として消石灰(関東化学株式会社製、試薬特級)を用い
た。この原料のCa/Siモル比を0.66に設定し、
粉末X線回折測定により消石灰の回折線が無くなるま
で、振動ミルを用いた乾式混合粉砕によるメカノケミカ
ル処理を行った。この試料の珪酸イオンの形態を、29
i固体高分解能NMR測定で確認したところ、この合成
物がジャイロライトの珪酸イオンと類似したシート構造
をもったC−S−H、つまりジャイロライトの前駆体で
あることを確認した。メカノケミカル処理後の試料を、
水/固形物重量比30のスラリーとし、電磁攪拌式オー
トクレーブにより、毎分150回で攪拌させながら、2
00℃の飽和水蒸気圧で12時間オートクレーブ処理を
行った。
【0012】走査型電子顕微鏡観察、粉末X線回折測
定、29Si固体高分解能NMR測定(CPMAS法)に
より、反応生成物を評価した。走査型電子顕微鏡観察で
は、反応生成物がジャイロライト特有の板状微結晶であ
ることを確認した。さらに、この生成物の2次粒子は球
状化しており、顆粒状であることを確認した。走査電子
顕微鏡観察による顆粒状のジャイロライトの写真を図1
に示す。なお、この顆粒状のジャイロライトの粒度範囲
は100μm以下で、平均粒径は44μmであった。
【0013】粉末X線回折測定による定性分析では、反
応生成物はジャイロライト(JCPDSカードNO.1
2−217)に一致し、他の生成物は確認できなかっ
た。この粉末X線回折図形を図2に示す。29Si固体高
分解能NMR測定では、ジャイロライトの珪酸イオンの
シート構造に起因する3本のシグナルが観測され、他の
生成物の珪酸イオンのシグナルは確認できなかった。29
Si固体高分解能NMRスペクトルを図3に示す。な
お、オートクレーブ処理を64時間行った場合、29Si
固体高分解能NMR測定で若干のゾノトライトの生成が
確認され、また、走査型電子顕微鏡観察で一部にゾノト
ライトと思われる繊維状の生成物が確認されたが、粉末
X線回折測定ではゾノトライトの生成は確認できなかっ
た。このことから、ジャイロライトのみが生成される安
定領域が拡大していることが確認できた。
【0014】比較例 珪酸質原料としてsilisic acid(ナカライ
テスク株式会社製)、石灰質原料として生石灰(関東化
学株式会社製アルカリ分析用炭酸カルシウムを1050
℃で3時間仮焼したもの)を用い、メカノケミカル処理
を行わず、そのままCa/Siモル比0.66、水/固
形物重量比30のスラリーとし、電磁攪拌式オートクレ
ーブにより、毎分150回で攪拌させながら、200℃
の飽和水蒸気圧で64時間までオートクレーブ処理を行
った。時間の経過を追って、反応生成物の粉末X線回折
測定、29Si固体高分解能NMR測定(CPMAS法)
を行った。
【0015】粉末X線回折測定による定性分析の結果、
オートクレーブ処理後0.5時間では、消石灰の回折線
は見られず、典型的なオートクレーブ処理生成物のC−
S−Hの回折線に一致した。合成時間の経過と共にこれ
らの回折線は増加し、2時間で最高となり、4時間で低
下の傾向を示した。5時間以降では、ジャイロライト
(JCPDSカードNO.12−217)の生成が確認
され、16時間で最高となり、32時間以降では、ゾノ
トライト(JCPDSカードNO.23−125)の生
成が確認された。この粉末X線回折図形を図4に示す。
29Si固体高分解能NMR測定の結果、ジャイロライト
の珪酸イオンのシート構造に起因する3本のシグナルが
観測される。粉末X線回折測定結果との違いはオートク
レーブ処理後16時間以降で、既にゾノトライトの生成
を確認している点である。これ以降ジャイロライトは減
少し、ゾノトライト増加する傾向にある。この29Si固
体高分解能NMRスペクトルを図5に示す。
【0016】
【発明の効果】本発明の方法によれば、メカノケミカル
処理により、ジャイロライトの珪酸イオンと類似したシ
ート構造をもったC−S−H、つまりジャイロライトの
前駆体が生成されるため、オートクレーブ処理時に、ジ
ャイロライトの安定化がはかられた。この結果、理論C
a/Siモル比0.66の安定化した高純度ジャイロラ
イトが得られる。また、この方法で生成されたジャイロ
ライトは、球状2次粒子の形態をとり、流動性に富んで
いるため、原料として使用する場合は生産プロセスの簡
略化がはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で得られた顆粒状ジャイロライトの走査
型電子顕微鏡写真である。
【図2】実施例で得られた顆粒状ジャイロライトのX線
回折図形である。
【図3】実施例で得られた顆粒状ジャイロライトの29
i固体高分解NMRスペクトルである。
【図4】比較例で得られた生成物の合成0.5〜64時
間の粉末X線回折図形である。
【図5】比較例で得られた生成物の合成0.5〜64時
間の29Si固体高分解NMRスペクトルである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 珪酸質原料と石灰質原料を、乾式あるい
    は湿式で混合粉砕してメカノケミカル処理を行い、この
    処理物をオートクレーブ処理することを特徴とする顆粒
    状ジャイロライトの製造方法。
  2. 【請求項2】 珪酸質原料と石灰質原料の組成が、Ca
    /Siモル比で0.40〜0.66の範囲であることを
    特徴とする請求項1に記載の顆粒状ジャイロライトの製
    造方法。
  3. 【請求項3】 メカノケミカル処理において、珪酸質原
    料と石灰質原料を非晶質化することを特徴とする請求項
    1または2に記載の顆粒状ジャイロライトの製造方法。
  4. 【請求項4】 オートクレーブ処理を、水/固形分重量
    比10以上のスラリー状物質で行うサスペンジョン法に
    より、200〜250℃の飽和水蒸気圧で行うことを特
    徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の顆粒状ジ
    ャイロライトの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011111337A (ja) * 2009-11-24 2011-06-09 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology 結晶性多孔質無機酸化物材料の製造方法
WO2015068793A1 (ja) 2013-11-09 2015-05-14 富田製薬株式会社 高吸油量及び大粒子径を有する粉末状ジャイロライト型ケイ酸カルシウム及びその製造方法

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