JPH0940416A - 粉状ゲルの製造方法 - Google Patents

粉状ゲルの製造方法

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JPH0940416A
JPH0940416A JP19440595A JP19440595A JPH0940416A JP H0940416 A JPH0940416 A JP H0940416A JP 19440595 A JP19440595 A JP 19440595A JP 19440595 A JP19440595 A JP 19440595A JP H0940416 A JPH0940416 A JP H0940416A
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JP
Japan
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gel
screen
powdery
lumpy
impeller
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JP19440595A
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Yoshio Suguro
芳雄 勝呂
Takanobu Katsuki
隆伸 香月
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 微粉の発生の少ないゲル粉末の製造。 【解決手段】 ゾルゲル法によって得られた塊状ゲル
を、粉砕機で粉砕し粉状ゲルとする粉状ゲルの製造方法
に於いて、塊状ゲルの全重量に対する含液率を68重量
%以上、73重量%以下とすることを特徴とする粉状ゲ
ルの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塊状ゲルを粉砕し
て粉状のゲルを製造する方法に関する。
【0002】通常、ゾルゲル法により粉状のゲルを製造
するにあたっては、金属アルコキシドを加水分解し塊状
のゲルを製造後、粉砕して粉状とする方法が取られる。
この際の粉砕装置としては、均一な間隔の直線グリッド
を持つスクリーンに、塊状のゲルを当接するローラーで
押しつけ粉砕する網式粉砕機が知られている。(特開平
4−27445号公報)。粉砕によって得られた粉状の
ゲルは、乾燥により含有する水分およびアルコールを除
去後、分級し、所望の粒度範囲の粉体が製品として得ら
れる。
【0003】ゲルがシリカゲルの場合には、1000℃
以上の高温で加熱処理すると合成石英粉が得られ、光通
信分野、半導体産業等で使用されるガラス製品の原料と
して用いられる。この場合、取扱性あるいはガラス成形
体の品質上、合成石英粉の粒度は重要な因子となる。一
般には、100〜500μmの範囲にある粒子が要望さ
れることが多い。シリカゲル粒子は高温で加熱処理によ
り合成石英粉とすると、収縮がおこるが、合成石英粉の
粒度はゲルの粒度に大きく依存する。従って、予め収縮
率を加味し塊状ゲルの粉砕を行えば、所望の粒度の合成
石英粉が得られることとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術によれ
ば、粉状のゲルを得ることはできるが、粒度分布の点で
充分満足しえないという欠点があった。即ち、塊状ゲル
を粉砕し、乾燥後、分級により所望の粒度範囲外の粒子
を分離した製品の歩留が満足できるものではなかった。
特に、微粉の発生比率が高く、この微粉は産業上の用途
が無いため廃棄せざるを得ないのが実情である。また、
微粉の発生量が多いと分級機の処理能力が低下するので
装置が大型化するという問題も発生する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に鑑み、鋭意検討を行った結果、含液率が特定の範囲の
塊状ゲルを用いることにより、粉状ゲルの粒度分布を大
幅に狭めることができ、乾燥後分級で得られた製品の歩
留りが大幅に向上することを見出し、本発明を完成する
に到った。即ち、本発明は、ゾルゲル法によって得られ
た塊状ゲルを、粉砕機で粉砕し粉状ゲルとする粉状ゲル
の製造方法において、塊状ゲルの全重量に対する含液率
を68重量%以上73重量%以下とすることを特徴とす
る粉状ゲルの製造方法に存する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で対象となる粉状ゲルは、ゾルゲル法により得ら
れる塊状ゲルを粉砕することによって得られる粉状ゲル
である。塊状ゲルは、ゾルゲル法による金属アルコキサ
イドの加水分解によって得られる。ゾルゲル法による金
属アルコキサイドの加水分解は、公知の方法に従って、
金属アルコキサイドと水を反応させることによって行う
ことができる。金属アルコキサイドとしては、珪素、ア
ルミニウム、チタン、ジルコニウム等のアルコキサイド
が挙げられる。より具体的には、例えば、珪素のアルコ
キサイドであれば、テトラメトキシシラン、テトラエト
キシシラン等のC1〜C4の低級アルコキシシラン或い
はそのオリゴマーが原料として用いられる。
【0007】水の使用量は、通常、金属アルコキサイド
中のアルコキシ基の4倍等量以上から6倍等量以下の範
囲から選択される。この際、必要に応じて、水と相溶性
のあるアルコール類やエーテル類等の有機溶媒を混合し
て使用してもよい。使用されるアルコールの代表例とし
ては、メタノール・エタノール等の低級脂肪族アルコー
ルが挙げられる。この、水及び有機溶媒の添加量が塊状
ゲルの含液率を大きく支配するので、塊状ゲルの含液率
が68重量%以上73重量%以下の範囲になるように添
加量を決定するか、或いは、加水分解及び/またはゲル
化時に操作温度を調節し揮発成分の重量を制御し含液率
が上記重量範囲となるようにする。この加水分解反応に
は、触媒として塩酸・酢酸等の酸や、アンモニア等のア
ルカリを触媒として添加してもよい。
【0008】加水分解生成物のゲル化は、加熱下あるい
は常温で実施することができる。加熱を行うと、ゲル化
の速度を促進することができるので、加熱の程度を調節
することにより、ゲル化時間を調節することができる。
通常、加水分解は攪拌下で行い、ゲル化は静置状態で行
われる。従って、このようにして得られたゲルは、操作
を行った容器中に、一つの連続体として存在する。この
連続体は、適当な操作により容器から通常直径1〜7c
m程度の塊状ゲルとして取り出される。具体的には、例
えば、加水分解時に使用する攪拌装置を稼働させ連続体
を粗粉砕することにより塊状ゲルとした後に容器から取
り出す。この際、粗粉砕を過度に行うと、目標粒度範囲
より小さい微粉が多量に発生するので、塊状ゲルの取り
出しが可能となるサイズとなれば粗粉砕操作を速やかに
停止することが望ましい。
【0009】本発明においては、この塊状ゲルの全重量
に対する含液率を、68重量%以上、73重量%とす
る。含液率が、この範囲より低いと粉砕により得られる
粉状ゲルの粒度分布幅が広くなり、所望の粒度範囲の粉
状ゲルの歩留りが大きく低下し、この範囲より高いと、
塊状ゲルの粘着性が高くなり加水分解・ゲル化を行った
容器からの取り出しが困難となる。尚、ここで言う含液
率は、赤外線加熱ヒーター等で160℃に加熱し、恒量
に達した際の重量減少率(初期重量値に対する減少重量
値の割合)を言う。この重量減少率の測定には、例え
ば、ケツト科学研究所(株)製:FD−230型を用い
ることができる。
【0010】続いて、加水分解・ゲル化によって得られ
た68重量%以上73重量%以下の含液率を有する塊状
ゲルは、粉砕工程に供せられる。本発明の望ましい形態
として、ゾルゲル法によって得られた上記の含液率を有
する塊状ゲルを、複数の穴を有する逆円錐状のスクリー
ン鉛直方向に固定し、且つ、スクリーン内にスクリーン
の形状に沿った回転駆動力を与えられるインペラーを有
する粉砕機で粉砕することができる。このような本発明
の望ましい形態に用いる粉砕機としての構造を満足し、
本発明の実施に適する粉砕機としては、クアドロ社の
「コーミル」(商品名)が例として挙げられる。かかる
構造の粉砕機を用いた粉砕操作の例を、図5を用い以下
に示す。
【0011】塊状のゲルは、連続的に、投入口1より粉
砕機に供給され、規則的に配列する穴を有する逆円錐状
の鉛直方向に固定したスクリーン3内にスクリーンの形
状に沿って回転するインペラー2により粗粉砕されると
ともに、インペラー2の遠心力でスクリーン3の上に押
さえつけられ、スクリーン3の穴径より小さな粒子は瞬
時にスクリーン3の穴を通過し排出される。穴径より大
きな粒子は、渦巻流に乗ってスクリーン3上を上昇し、
その間に回転するインペラ2により剪断され、スクリー
ン3の穴径より小さな粒子は瞬時にスクリーン3の穴を
通過し排出される。上記渦巻流は、スクリーン3が逆円
錐型をしており、これに沿うインペラーは上部の回転力
が強いために生じる。これらの剪断と排出により、供給
した塊状ゲルの全ては粉状ゲルに粉砕される。上記粉砕
機は、理由はよく判らないが、従来に比べ粒度分布幅が
狭い粉状ゲルの製造に適している。
【0012】インペラー2はスクリーン3の形状に沿っ
たものが採用される。ここで言う、形状に沿うとは、イ
ンペラー2の軌道面の少なくとも一部が、スクーン3に
対し平行な位置関係を有しながら回転する構造のことで
ある。本発明においては、インペラー2が、スクリーン
3の開口部分の少なくとも半分以上に対し沿っているこ
とが望ましく、半分以下であると粉砕機の処理能力が著
しく低下する。ここでインペラー2が、スクリーン3の
開口部分の少なくとも半分以上に対し沿っているとは、
インペラー2が、図5におけるaで示されるスクリーン
3の開口部分の母線の長さの少なくとも1/2以上の長
さでスクリーン3の形状に沿っていることをいう。
【0013】インペラー2はスクリーン3内に設置され
るが、インペラー2はスクリーン3と接触していないこ
とが重要である。なぜならば、接触部で材質の磨耗が発
生し、その磨耗粉が粉状ゲルに混入し高純度を要求され
る用途、例えば合成石英粉の原料としては使用不可能と
なるからである。通常、クリアランスは0.2〜0.4
mmである。インペラー2の断面形状は、丸型(図
1)、正方形型(図2)、カッター型(図3)、三角型
(図4)等が使用できる。
【0014】インペラー2の回転数は一般には500〜
3000回転/分が好ましいが、塊状ゲルの物性及びス
クリーンの穴形等により最適点が異なるので、この範囲
から適宜選択される。スクリーン3の形状は逆円錐状が
採用される。ここで言う、逆円錐状とは、円錐の頂点を
鉛直方向の下向きにした構造のことであり、逆円錐の下
部の半分以下を削除した構造、即ち、垂直方向の断面の
形が台形の構造のスクリーンも含む。逆円錐の下部の半
分以下を削除した構造を有するスクリーンを用いると、
装置内にゲルがほとんど残存することがないので好まし
い。
【0015】スクリーン3は、装置本体への固定部分を
除いた一部又は全ての部分に穴が開けられている。スク
リーン3の穴の形状は、長方形、丸穴、角穴、おろし金
の穴のように縁が出っ張った形状の穴等から選択するこ
とができる。また、穴径は、最終製品の粒度範囲に粉状
ゲル乾燥時の収縮率を考慮して決定される。例えば、最
終製品の粒度範囲が100〜400μmで収縮率が20
%であるゲルの場合、1.0〜2.0mmの直径を有す
る丸穴のスクリーンが用いられる。スクーリンの開孔率
は10〜50%で、高すぎるとスクリーンの機械的な強
度が低下し、低すぎると粉砕機としての処理能力が低下
する。穴の配置は規則的または散点状あるいは不規則的
等が挙げられ、所望の程度にゲルを排出しうるものであ
れば特に限定されない。
【0016】塊状ゲルの粉砕によって得られた粉状ゲル
は、乾燥工程に供せられる。乾燥は、常圧、或いは、減
圧下で加熱しつつ行われる。加熱温度は、条件によって
も異なるが、通常、50〜200℃である。また、操作
は、回分・連続のいずれによっても行うことができる。
乾燥の程度は、通常、液の含有量で0.001〜30%
まで行われる。粉状ゲルは乾燥により1〜50%収縮す
るので、この点を充分考慮して粉砕条件を選定すればよ
い。乾燥が終了した粉状ゲルは分級により所望の粒度範
囲に調整される。分級操作としては、篩別法、乾式重力
分級法、湿式重力分級法等が挙げられるが、装置構造が
シンプルで操作が容易な篩別法が最も好ましい。篩別法
による分級は、所望する粒度範囲の最大サイズと同等の
目開きサイズの網を有する篩を用い最大サイズ以上の粒
子を篩上に除去し、所望する粒度範囲の最小サイズと同
等の目開きサイズの網を有する篩を用い最小サイズ以下
の粒子を篩下に除去することにより所望の粒度範囲に調
整される。
【0017】
〔実施例−1〕
(加水分解・ゲル化)リボン型攪拌翼を有するジャケッ
ト付き横型円筒反応機に、超純水14.5kgと、テト
ラメトキシシラン25.0kgを仕込み、ジャケットに
45℃の温水を通液後、30分間攪拌を行った。その
後、攪拌を停止し内容物を30分間静置した。再度、攪
拌翼の回転を開始し1分間ゲルの粗粉砕を行った。その
後反応機底部に設置したバルブを開放後、攪拌翼の回転
を行いつつ、塊状ゲルを反応器より放出した。塊状ゲル
の含液率は70重量%であった。
【0018】(粉砕)上記の(加水分解・ゲル化)で得
られた塊状ゲルを、図5に示す粉砕機(クアドロ社製:
コーミル 194型)を用い粉砕を行った。インペラー
は断面形状が角型のものを用い、スクリーンは穴の形状
が丸型(穴径1.14mm)を用い、スクリーンとイン
ペラーのクリアランスは0.3mmとした。また、粉砕
時の回転数は、3000回転/分に設定した。図5にお
いて、1は塊状ゲル投入ホッパー、2はインペラー、3
はスクリーン、4はインペラー駆動用モーター、5は外
筒、6は粉状ゲル受器である。
【0019】(乾燥・分級)粉砕後、得られた分状ゲル
を、真空乾燥機を用い、200℃、5時間、最終到達真
空度700Paで乾燥を行った。粉状ゲルの水分含有率
は1%であった。続いて、乾燥した粉状ゲル100g
を、振動篩を用い分級を行った。篩は、目開きが106
μmと500μmを用いた。15分間振動させた後、篩
別された粉状ゲルの重量を測定し比率を算出した。結果
を表1に示す。
【0020】
【表1】
【0021】〔比較例−1〕ジャケットに通液する温水
の温度を65℃とした以外は実施例−1と同様の操作で
行った。得られた塊状ゲルの含液率は67重量%であっ
た。また、分級後の重量比率は第2表に示すとおりであ
った。
【0022】
【表2】
【0023】〔比較例−2〕加水分解・ゲル化の際に用
いる水の量を20.6kgとした以外は実施例−1と同
様の操作で行った。得られた塊状ゲルの含液率は74重
量%であった。粉砕機に塊状ゲルを供給したところ、得
られたゲルの粘着性が高く、粉砕機のスクリーンで目詰
まりをおこし、粉砕機より排出することができなかっ
た。
【0024】〔実施例−2〕加水分解・ゲル化の際に用
いる水の量を17.7kgとした以外は実施例−1と同
様の操作で行った。得られた塊状ゲルの含液率は72重
量%であった。また、分級後の重量比率は表3に示すと
おりであった。
【0025】
【表3】
【0026】
【発明の効果】本発明に従うと分級により除去される所
望粒度範囲外の比率が従来に比べ少なく、即ち、所望粒
度範囲内の歩留りが従来に比べ高く、製品の製造コスト
を大幅に下げることができるので、経済的に極めて有利
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いることのできる粉砕機のイン
ペラーの断面形状の一例(丸型)を示す図
【図2】 本発明で用いることのできる粉砕機のイン
ペラーの断面形状の一例(正方形型)を示す図
【図3】 本発明で用いることのできる粉砕機のイン
ペラーの断面形状の一例(カッター型)を示す図
【図4】 本発明で用いることのできる粉砕機のイン
ペラーの断面形状の一例(三角型)を示す図
【図5】 本発明に用いることのできる粉砕機の構造
の一例を示す図
【符号の説明】
1:塊状ゲル投入ホッパー 4:インペラー駆動
用モーター 2:インペラー 5:外筒 3:スクリーン 6:分状ゲル受器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゾルゲル法によって得られた塊状ゲル
    を、粉砕機で粉砕し粉状ゲルとする粉状ゲルの製造方法
    に於いて、塊状ゲルの全重量に対する含液率を68重量
    %以上、73重量%以下とすることを特徴とする粉状ゲ
    ルの製造方法。
  2. 【請求項2】 粉砕機が、開口部を有する逆円錐状のス
    クリーンが鉛直方向に固定せれており、且つ、スクリー
    ン内にスクリーンの形状に沿った回転駆動力を与えられ
    るインペラーを有するものである請求項1記載の粉状ゲ
    ルの製造方法。
  3. 【請求項3】 ゾルゲル法によって得られた塊状ゲルを
    乾燥前に粉砕する請求項1又は2に記載の粉状ゲルの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 ゾルゲル法によって得られた塊状ゲルが
    シリカゲルである請求項1〜3のいずれかに記載の粉状
    ゲルの製造方法。
  5. 【請求項5】 塊状ゲルをテトラアルコキシシランの加
    水分解によって得る請求項4に記載の粉状ゲルの製造方
    法。
JP19440595A 1995-07-31 1995-07-31 粉状ゲルの製造方法 Pending JPH0940416A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006009320A1 (ja) * 2004-07-23 2006-01-26 Ajinomoto Co., Inc. 粉体状n-長鎖アシルアミノ酸またはその塩の製造方法、粉体状n-長鎖アシルアミノ酸またはその塩、及び洗顔パウダー
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