JPS6021811A - シリカゾルの製造方法 - Google Patents

シリカゾルの製造方法

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JPS6021811A
JPS6021811A JP12913683A JP12913683A JPS6021811A JP S6021811 A JPS6021811 A JP S6021811A JP 12913683 A JP12913683 A JP 12913683A JP 12913683 A JP12913683 A JP 12913683A JP S6021811 A JPS6021811 A JP S6021811A
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Shinsuke Seko
瀬古 新助
Kazuo Shimoda
一雄 下田
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NIPPON KENSETSU KIKAI SHOJI KK
Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
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NIPPON KENSETSU KIKAI SHOJI KK
Shimoda Gijutsu Kenkyusho KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地益改良を目的として地中に注入する水ガラ
ス系注入薬液であるシリカゾルの製造方法に関するもの
である′。
土木建設分野においては、建設施工中又は建設後の地盤
の改良若しくは出水全目的として薬液注入による地盤強
化が広く行なわれている。
現在、薬液注入工法に用いる薬液は大別してアルカリ系
と非アルカリ系とがあり、前者は水ガラスをアルカリ領
域で固結させるものであり、後者は水ガラス中のアルカ
リヲ@、り除いて、中性−酸性領域で固結させるもので
ある。又、この非アルカリ系には、水ガラスと酸性液剤
を直接反応させて、中性−酸性領域で固結させる直接法
と、水ガラスを多量の酸性液剤で処理して強酸性(pH
3程度以下)のシリカゾルを作り、これにアルカリ剤を
加えて中性−酸性領域で固結させる間接法とかある。本
発明はこの間接法に用いる強酸性のシリカゾルの製造方
法に関するものである。
シリカゾルの製造方法は化学反応の原理すなわち、水ガ
ラスと酸とのゲル化機構から「酸の中の水ガラスを加え
る」方法が適しており、現在はとんどこの方法を利用し
てシリカゾルを製造している。
強酸8.を示す酸には鉱酸(硫酸、9ん酸、塩酸等)が
あり、50〜75重量%程度の指値ばが現在量も多く用
いられている。薬液に用いる水ガラスには、JIS3号
けい酸ソーダ(水ガラス)(モル比3)又はそれ以上の
モル比の水ガラスが最も多く使用されている。
このif@硫酸例えば75重量%硫酸とJISa号−水
ガラスエフ強酸性のシリカゾルを製造するには、従来、
一定容量の容器に最終所望珪酸含有率を達成するために
必要な希釈水の全量を指値酸に加えた液に、所定量のJ
I83号品原数品原液噴射することによってパンチ方式
で行なわれていた。
この方式では、筒績匿の水ガラスを加圧噴射するために
、水ガラスと硫酸の反応時に亜硫酸ガスの如き臭気ガス
を発生するため、作業環境上好ましくない欠点がある。
この原因は、水ガラス議度と加圧唄躬圧に起因すること
が人きいことから、最終所望珪酸官有率を達成する1ζ
めに必要な希釈水を水ガラス及び硫酸にふり分ける力が
望ましい。しかしながら、現場での作業が繁雑となり、
正確なpH肯理が難しい欠点がある。
この問題ケ解決するため、発明者は最終所望珪酸官有率
を達成するために必要な希釈水の全量を水ガラス原液に
添加した希釈水ガラス液を高濃度の強酸注液に添加する
ことを主旨とし1こシリカゾルの製造方法全発明し、特
願昭53−22057号として特許出願している。
この方法は、化学反応の原理から最も適し1こシリカゾ
ルの製造方法であるが、実除現場で多量に作るには次の
工うな問題点がある。
イ)攪拌戟構′jt’ffした一定容器の中に少量の硫
vt入れ、この中に多電の希釈水ガラス液全添加するこ
とは、添加当初は液面が非常に低いため飛び散る欠点が
ある。
口)一定容器の中に少量の硫酸を入れ、この中に多量の
希釈水ガラス液を加圧哄躬江入することにエフ、硫酸の
攪拌を行う場曾にもイ)と同様な液面が非常に低いため
飛び散る欠点がある。
通常、強酸性のシリカゾルを製造するに使用する水ガラ
スの5102′a度は容量で10〜25チ程度である。
この程度の水ガラスからpl(1〜3程度のシリカゾル
を作るには、75重量%セC酸を水ガラス欺(容量)の
約115前後の量ケ加えれば充分である0すなわち、3
号水ガラス濃度(容量)10〜25%の強酸性のシリ4
ゾルを作るには、75重量%硫酸を容量で2〜5チ程度
であり、希釈水奮水ガシス側に加えると、1ゴのシリカ
ゾルを作るのに980〜950ノ前後の希釈水ガラス液
と20〜50ノ程度の硫酸となる。
このことは、硫酸の約20〜50倍前後の希釈水ガラス
を用いることになる。本来「何々の中に加える」とは加
えるものが加えられるもの、Cv少であるべきものであ
り、これからも「多量の中に少t’を加える」べきもの
である。強酸性のシリカゾル液の製造方法は化学的には
「酸の中に水ガラスを加える」であり、又、その作り易
さは「できるだけ水ガラス全希釈した水ガラス液」であ
り、この2つの東件を洒足してシリカゾル液を簡単で安
画な設備で多量に作るには多くの問題を含んでいる。
本発明の目的は、製造が容易で、簡単で安1i1fil
設備で多量に製造することができ、しかも連続的に製造
可能なシリカゾルの製造方法を提供するにある。
本発明によるシリカゾルの製造方法は、最終所望珪酸含
有率全達成するために必要な希釈水の全量2水ガラス原
液に添加して希釈した希釈水ガラス液を調製し、これに
高濃度の強M性鉱酸液を強酸性となるまで6加すること
を特徴とする方法である0 発明者が、種々の実験を〈p返した結果、強酸性のシリ
カゾルの作り易さの条件は、「酸の中に水ガラス」エフ
も「できるだけ水ガラス濃度全希釈する」の刀が人であ
ることをつきとめ、これに装置としての条件を考慮して
、[最終所望珪酸含有率を達成するために必要な希釈水
の全量を水ガラス原液に添加した希釈水ガラスに高濃度
の強酸性の酵金加えるJ本発明の方法全完成したもので
ある。
本発明のシリカゾル液の製造に用いる水ガラスは、JI
83号品(モル比3.0)又は、それ以上のモル比の水
ガラスである0又、mu仙(II r塩酸、リン酸等の
強酸性の鉱酸が好ましい。
本発明の方法にLつて製造される強酸性のシリカシA/
濃度は、5i02が10〜4重量%程度であり、好まし
くは8−4重i1:%である沙門、その濃度は水ガラス
のモル比、鉱酸の種類、撹拌方法や加圧噴射圧等により
変動するものであることは言うまでもない。
本発明による強酸性の7リカゾルの製造方法はバッチ方
式と連続混合方式とがある。バッチ方式とは攪拌機能を
有し1ζ一定容量の容器に水ガラス原液と最F:所望珪
酸含・ff率を達成する1こめに必要な希釈水の全1υ
lえ、撹拌しながら高濃度鉱酸全添加して、phi 3
以下の強酸性の7リカゾル液會製造する方法である。又
、上記のパンチ方式の希釈水ガラス液の敢中に注入W’
に挿入し、該注入管に設けたノズルから鉱i鏡ヶ加圧噴
射することItC工υ、混入する方法が好ましい。連続
混合方式とは最終所望含有率を達成するために必要な希
釈水の全址ヲ水ガラス液に添加し1ζ希釈水ガラス液と
ボンダ等で移動(液送)しながら、該移動中の水ガラス
液中に高濃度の鉱酸を添加又はノズルから加圧噴射して
、pH3以下の強酸性のシリカゾルを連続的に製造する
方法である。
実際、現場でシリカゾル全製造するには、バンチ力式エ
クも連続混合方式の刀か小規模の設備で多量のシ”リカ
ゾルヲ製造することかできるので好ましい。第1図に本
発明の方法を連続混合方式にLり実施する装置の一実施
例を示す。
第1図において1.1は希釈水ガラス液槽、4は高准度
の鉱酸液槽である。希釈水ガラス液留1中の希釈水ガラ
ス及び鉱酸液槽4中の高a度鉱酸液は、それぞれ圧送ボ
ンダ3にエフ圧送w2を通って混合装置6に圧送される
。混@装置θ円に圧送され旋回流をなして降下する希釈
水ガラス液流中に高濃度の鉱酸液が加圧噴射ノズルエフ
噴射され、両者が混合されて反応し、強酸性のシリカゾ
ルが生成する。生成したシリカゾルはクリ力ゾル貯槽7
内に落下する。
以下、本発明の実施例及び比較例を挙げて、本発明を更
に詳細に説明する。
実施例−1 200ノ入りのポリエチレン製容器にモル比3.4、比
重1.32.5i0224.1重量係の水ガラス37.
5ノと希釈水105ノを入れた。得られ1こ希釈水ガラ
ス液を良く攪拌しながら75fi量チエ業用硫酸7.5
ノを上部から添7Ju Lだところ、瞬結ゲル全生成す
ることなく、完全なシリカゾル(pH=1.0)全製造
することができた。
比較例−1 200ノ人ρのポリエチレン製容器に実施例−1と同じ
水ガラス37.5J希釈水37.5ノを入れ/こ。
イ0られた希釈水ガラス金実施例−Iと同じ撹拌条件で
撹拌しながら、別に用意し1こ実施祠−1と同じ硫酸7
.5ノと希釈水47.57との混合液を実施1同一1と
同じ条件で上部から65加したところ、多値のw4結グ
ルを生じ実用に耐えるシリカゾルは得らt’Lなかった
実施例−2 200、I!、入りのポリエチレン製容器に実施例−1
と同じ水力ラス45iと希釈水97,5ノを入れた。得
られた希釈水ガラス液を良く攪拌しながら、実施例−1
と同じ硫酸を7.5ノを約20!/分の添加速度で希釈
水ガラスの液面↓す下に設けたノズルLり2’、 OK
/、/匂の圧力で連続的に噴射したところ瞬結ゲル全生
成することなく、完全なりす力ゾルel(PH= 1.
2 ) ’1ffi製造することができ 1こ〇 比較例−2 水ガラス45ノ、希釈水45ノの希釈水ガラス液と硫酸
7.5ノ、希釈水52.5ノの混合液全使用した以外は
実施例−2と同様に操作したところ瞬結ゲル金主じ、実
用に耐えるシリカゾル液は得られなかった。
実施例−3 添付の図面の装置i!tヲ用いて、連”続混合方式によ
るシリカゾルの製造全行った。200ノ入りのポリエチ
レン製容器に実施例−1と同じ水ガラス37.5ノと希
釈水107.2ノを入れ良く混合した。
得られた希釈水ガラス液を圧入ポンプで20i/fkの
吐出量で液送(移動)させながら、該移動中の希釈水ガ
ラス液に実施例−1と同じ+jAv’fC5,3ノ/分
の吐出量でノズルエフ0.5ν/−の圧力で噴射したと
ころ瞬結ゲル全生成することなく完全なシリカゾル液(
pH=2.2)i製造することができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法を実施する装置の実施例の配置図
である。 1・・・希釈水ガラス槽 2・・・圧送管 3・・・圧
送ポンプ 4・・・高濃度鉱酸液槽 5・・・混合装置
 6・・・加lE噴射ノズル 7・・・シリカゾル槽 発明者 瀬古新助 発明者 下田−雄 出 願人 日本建設機械間事株式会社 出 願人 株式会社 シモダ技術研究所・j−’++l
!マ、 代理人 弁理士 高 雄次η、シ゛□゛−)、−

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 最終所望珪酸含有率を達成するために必要な希
    釈水の全Ikt−水ガラス原液に添〃口して、希釈した
    希釈水ガラス液全調製し、゛これに高m度の強酸性鉱酸
    液を強酸性となるまで添加することを特徴とするシリカ
    ゾルの製造方法。
  2. (2) 前記希釈水ガラス液を攪拌することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項のシリカゾルの製造方法。
  3. (3) 前記強I#!性鉱酸液の添加をノズルから加圧
    噴射することにエフ行うことt%徴とする特許請求の範
    囲第1項又は第2項のシリカゾルの製造方法。
  4. (4)前記希釈水ガラス液への強酸性鉱酸液の添加を、
    希釈水ガラス液を連続的に移動しなか、ら、これに強酸
    性鉱酸液を連続的に添加又は加圧噴射すること全特徴と
    する特許請求の範囲第1項のシリカゾルの製造方法。
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