JPH11199222A - 膨潤性合成フッ素雲母 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン交換性や分散性に優れ、しかも安全性
の高い膨潤性フッ素雲母を提供する。 【解決手段】 本発明の膨潤性フッ素雲母は、化学組成
が、下記一般式： Ｎａ_x（Ｍｇ_3-0.5x）（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂ （式中Ｘの値は、１＞ｘ≧０．３３である。）で表さ
れ、層間のＮａイオンを減少させることによって、膨潤
性を向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、陽イオン交換
体、触媒、潤滑剤、増粘剤、化粧品の基材及びプラスチ
ックや塗料用のフイラー等として有用な新規膨潤性フッ
素雲母に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融法や固相反応法で合成した膨潤性フ
ッ素雲母は、従来から陽イオン交換体、触媒、潤滑剤、
増粘剤、化粧品の基材及びプラスチックや塗料用フイラ
ーとして使用されている。

【０００３】従来の膨潤性フッ素雲母の中で、代表的な
ものは、Ｎａ型フッ素四珪素雲母（ＮａＭｇ_2.5Ｓｉ₄Ｏ
₁₀Ｆ₂）であり、これが上記の技術分野で広く使用され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＮａ型フッ素四珪素雲母は、安全性や陽イオン交換
性及び分散性等の性能の点で、必ずしも充分満足すべき
ものではなかった。

【０００５】安全性の点では、水分散性のｐＨが１０以
上と高いので、化粧品の用途では、このままでは使用が
制限される問題があった。

【０００６】上記したように、従来の膨潤性フッ素雲母
粉体は、工業材料として未だ充分満足すべきものではな
く、イオン交換性や分散性に優れ、しかも安全性の高い
膨潤性フッ素雲母が強く求められている。

【０００７】この発明は、このような点に着目してなさ
れたものであり、イオン交換性や分散性に優れ、しかも
安全性の高い膨潤性フッ素雲母を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者等は鋭意研究の結果、Ｎａ型膨潤性フッ素
雲母の層間のＮａイオンを減じた化学組成とすることに
よって、イオン交換性や分散性に優れ、しかも安全性の
高い膨潤性フッ素雲母が得られることを見いだし、本発
明に到達した。

【０００９】即ち、本発明の膨潤性フッ素雲母は、化学
組成が、下記一般式： Ｎａ_x（Ｍｇ_{3 ー 0.5x}）（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂ （式中のｘの値は、１＞ｘ≧０．３３である。）で表さ
れることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を説明
する。本発明の膨潤性フッ素雲母は、上記一般式になる
ように原料酸化物やフッ化物を調合し、これを加熱する
ことによって、製造することができる。

【００１１】上記式中、ｘは層間のＮａイオンのモル数
を表し、１＞ｘ≧０．３３、好ましくは０．９≧ｘ≧
０．３３の値をとるように原料を調合する。

【００１２】上記式中、Ｍｇ_{3 ー 0.5x}は、八面体層のＭｇ
イオンのモル数を表し、xの値に応じて変化させるよう
に原料を調合する。

【００１３】x＝１の場合は、従来公知のいわゆるＮａ
型フッ素四珪素雲母となるが、１＞ｘ≧０．３３となる
ように合成時に原料配合組成を調整することによって、
本発明による膨潤性フッ素雲母の化学組成及び性質を自
由に制御することができる。

【００１４】上記膨潤性フッ素雲母は、原料として、シ
リカ、マグネシア、フッ化マグネシウム、ケイフッ化ナ
トリウム、フッ化ナトリウム、炭酸ナトリウム及び天然
鉱物であるタルク等を、目的とする膨潤性フッ素雲母の
化学組成になるように調合し、これを内燃式電気炉中、
１４００℃〜１５００℃にて溶融後、溶融体を鋳型に流
出させて冷却する公知の方法によって合成することがで
きる。

【００１５】アルミナやマグネシア製などの耐火性の高
い坩堝中に、原料調合物を装填し、いわゆる外熱式溶融
法によって、１４００℃〜１５００℃にて溶融後、冷却
する方法によっても、本発明の膨潤性フッ素雲母を合成
することができる。

【００１６】更に、本発明による膨潤性フッ素雲母の原
料調合物、即ち、シリカ、マグネシア、フッ化マグネシ
ウム、ケイフッ化ナトリウム、フッ化ナトリウム、炭酸
ナトリウム及び天然鉱物であるタルク等を、目的とする
膨潤性フッ素雲母の化学組成になるように調合し、これ
を溶融温度以下の温度域、例えば、７００℃〜１２００
℃にて加熱する、いわゆる固相反応法によって合成する
こともできる。

【００１７】本発明による膨潤性フッ素雲母の分散性が
優れている理由は、Ｎａ型フッ素四珪素雲母に比べて層
間のＮａイオンが１モル未満と少ないので、層間の結合
力が減少し、水中に分散させた場合、雲母結晶の劈開が
容易に進行するためと考えられる。

【００１８】また、層間イオンが少ないことによる層間
結合力の減少は、層間のＮａイオンの不安定性を増大さ
せるので、イオン交換が容易に進行し、イオン交換性が
高まるものと考えられる。

【００１９】本発明によらない膨潤性フッ素雲母の中
で、結晶の八面体層にＬｉイオンを含むＮａ型テニオラ
イトとＮａ型フッ素ヘクトライトとの固溶体（Ｎａ_xＭ
ｇ_{3 ー x}Ｌｉ_xＳｉ₄Ｏ₁₀Ｆ₂；１≧ｘ≧０．３３）において
も、層間のＮａイオンを減少させることによって、分散
性の指標である膨潤性が向上することが、確認されてい
る。

【００２０】しかし、上記固溶体において、ｘを減少さ
せるにつれて、膨潤性は大きくなるものの、ｘ値が１≧
ｘ≧０．５の範囲では、いわゆる限定膨潤型の範疇にあ
り、分散性は小さい。ｘ値を更に０．５＞ｘ≧０．３３
に減少させたＮａ型フッ素ヘクトライトやそれに近い組
成の膨潤性雲母になってようやく、いわゆる自由膨潤型
となり、分散性は向上する。

【００２１】即ち、上記の膨潤性フッ素雲母固溶体の場
合とは異なり、本発明による膨潤性フッ素雲母（Ｎａ_x
Ｍｇ_3-0.5xＳｉ₄Ｏ₁₀Ｆ₂）のように、結晶の八面体層に
Ｌｉイオンを含まない組成では、ｘ値が１の場合におい
ても自由膨潤型であり、層間のＮａイオンの減少は、更
なる分散性の増大に大きく寄与する。

【００２２】更に、本発明による膨潤性フッ素雲母は、
アルカリイオンであるＮａイオンが少ないことで、水中
に分散させた分散液のｐＨは低くなる。

【００２３】上記のように、本発明による膨潤性フッ素
雲母は、分散性やイオン交換性等の優れた性能を保持し
ているのみならず、安全性も高く、しかも雲母の構成成
分として、リチウムを含まないので安価な工業材料とし
て供することができる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例、比較例を挙げて本発明を具体
的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されな
い。

【００２５】実施例１ 次表１に示す配合組成（モル比）で原材料を約１トン調
合し、これを本発明の膨潤性フッ素雲母の合成用原料と
した。

【００２６】

【表１】原料配合表

【００２７】次表２に示す本発明によらない配合組成
（モル比）で原材料を約１トン調合し、これを比較例の
Ｎａ型フッ素四珪素雲母の合成用原料とした。

【００２８】

【表２】原料配合表

【００２９】実施例１〜４及び比較例１ 前記原料配合サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＲの５００ｇ
を、それぞれ内燃式電気炉中、１４００℃〜１５００℃
で溶融後、溶融体を鋳型に流出させて冷却し、雲母鉱塊
Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１及びＲ１を、それぞれ約４５０
ｋｇ得た。

【００３０】実施例５〜８及び比較例２ 前記原料配合サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＲの１００ｇ
を、それぞれ内容積１００ｃｃのマグネシア製坩堝に入
れ、これを電気炉に装填し、いわゆる外熱式溶融法によ
って１４２０℃で溶融後、電気炉内で放冷し、雲母鉱塊
Ａ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２及びＲ２を、それぞれ約１００
ｇ得た。

【００３１】実施例９〜１２及び比較例３ 前記原料配合サンプルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＲの１００ｇ
を、それぞれ内容積１００ｃｃのマグネシア製坩堝に入
れ、これを電気炉に装填し、いわゆる固相反応法によっ
て９５０℃で１時間加熱した後、これを電気炉内で放冷
し、雲母鉱塊Ａ３、Ｂ３、Ｃ３、Ｄ３及びＲ３を、それ
ぞれ約１００ｇ得た。

【００３２】試験例 上記実施例及び比較例で合成した膨潤性フッ素雲母鉱塊
１００ｇを、室温で飽和水蒸気に２４時間接触させ、水
蒸気の作用によって崩壊粉末化させ、篩を通して２０メ
ッシュ以下の膨潤性フッ素雲母粉体を得た。

【００３３】上記のようにして得た膨潤性フッ素雲母粉
体について、膨潤力（ｍｌ／２ｇ）、陽イオン交換量
（ｍｅｑ／１００ｇ）及びｐＨを測定した。結果を、次
表３に示す。

【００３４】尚、膨潤力とｐＨについては、日本ベント
ナイト工業会により規定された標準法に基づいて実施
し、陽イオン交換量は、Ｃａイオンを用いる常法によっ
て測定した。

【００３５】

【表３】性能試験結果

【００３６】上記表３から明らかなように、本発明の膨
潤性フッ素雲母（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、比較例のＮａ型フッ
素四珪素雲母（Ｒ）に比較して、分散性の指標である膨
潤力と陽イオン交換量が著しく向上している。

【００３７】具体的には、比較例の雲母は、膨潤力が３
５〜３６程度であるのに対し、本発明の雲母は、膨潤力
が４０〜５７と顕著に向上している。

【００３８】また、イオン交換量については、比較例の
雲母は、８１〜８３程度であるのに対し、本発明の雲母
は、９１〜１３０と著しく向上している。

【００３９】また、ｐＨについては、比較例の雲母が全
て１０以上で、化粧品への用途においては、使用が制限
されるのに対し、本発明の雲母は、全て９．９以下であ
るので、化粧品への用途に於いても、その使用が制限さ
れない。

【００４０】

【発明の効果】以上のべた如く、本発明による膨潤性フ
ッ素雲母は、従来汎用されていた比較例の雲母と比べ
て、単にＮａイオンを減少させただけで、分散性や陽イ
オン交換性が遥かに優れた性質を示すと共に、ｐＨを１
０未満とすることができるので、化粧品の用途にも支障
無くそのまま使用することができるという従来の比較例
のＮａ型フッ素四珪素雲母で解決できなかった課題を解
決したものであり、それ故極めて画期的な発明である。

【００４１】上記性質の膨潤性フッ素雲母は、陽イオン
交換体、触媒、潤滑剤、増粘剤、粘結剤、化粧品の基材
及びプラスチックや塗料に複合若しくは配合するフイラ
ー等の工業材料として強く求められていたものであるか
ら、本発明の産業上の利用価値は極めて大きい。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】化学組成が、下記一般式： Ｎａ_x（Ｍｇ_{3 ー 0.5x}）（Ｓｉ₄Ｏ₁₀）Ｆ₂ （式中ｘの値は、１＞ｘ≧０．３３である。）で表され
   ることを特徴とする分散性に優れた膨潤性合成フッ素雲
   母。
2. 【請求項２】前記ｘの値は、０．９≧ｘ≧０．３３であ
   る請求項１に記載の合成フッ素雲母。
3. 【請求項３】前記合成フッ素雲母の水分散時のｐＨが、
   １０より小さい請求項１又は２に記載の合成フッ素雲
   母。
4. 【請求項４】前記合成フッ素雲母の膨潤力が、４０ミリ
   リットル／２ｇ以上である請求項１〜３のいずれかに記
   載の合成フッ素雲母。
5. 【請求項５】前記合成フッ素雲母のイオン交換量が、９
   ０ｍｅｑ／１００ｇ以上である請求項１〜４のいずれか
   に記載の合成フッ素雲母。