JPS6186414A - けい酸塩の製造方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、天然に存在するヘクトライト型粘土鉱物に類
似する合成粘土であって、天然品に比べて純度が優れて
いること、及び優れたゲル形成能。

分散性を有する特徴により、増粘剤、チキソトロピー付
与剤、粘結剤、コロイド安定剤としてペイント、水性イ
ンキ、化粧品、医薬品などに利用できる合成けい酸塩の
製造方法に関する。

〈従来の技術〉 ヘクトライト類似型の粘土鉱物の合成に関しては、従来
より種々の方法が検討されている。例えば、（イ）近勝
等は、アンモニア水とマグネシウム塩によって生ずる水
酸化マグネシウムと水ガラス溶液の反応により沈澱を生
成させこれをろ過、洗浄し、その後リチウムおよびアル
カリイオンを加えて水熱合成を行う方法を開示している
（特公昭５１−３３０８０号）、又（ロ）鳥井等は、け
い酸とマグネシウム塩を反応させて得た沈澱をろ過、洗
浄した後、リチウム及びアルカリイオンを加えて水熱反
応を行っている（％開昭５８−１８５４５１号）。

（ハ）ニューマンも水溶性マグネシウム塩と炭酸アルカ
リ、リチウム化合物及びけい酸ナトリウムを一定の順序
に添加反応させ生じた沈澱を水熱反応させる合成方法を
開示している（特公昭４６−８１３号、同５６−４８４
４３号少。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来技術に於いて、近勝、鳥井等の方法は。

洗浄を容易にするため水熱反応に依る結晶化前にろ過、
洗浄し、その後にリチウムイオン、ナトリウムイオンを
加えてオートクレーブにて水熱反応を行い、その後はろ
過、洗浄せずにゲル状生成物を得ている。このため何れ
の方法でも余剰のリチウムイオン、ナトリウムイオンが
回収できず、これらのロスが大きい。又、これらの方法
はろ過洗浄までの前処理工程や水熱反応に長時間を要し
。

然もアンモニア塩の除去が困難である。更に生成したけ
い酸塩の分散性が劣る等の問題がある。又ニューマンの
方法でも優れた分散性のものを得るためには前処理が煩
雑であり、水熱合成物のろ過洗浄が困難である。

〈問題点を解決するだめの手段〉 本発明はへクトライト型類似粘土鉱物の合成に当り、前
処理工程も比較的簡単で、しかも高価なリチウム化合物
を回収再使用することができ、且つ水熱反応時間を大幅
に短縮した。経済性に優れた方法を提供するものである
。

本発明の構成は、（１）マグネシウム化合物と水溶性け
い酸塩との反応によりけい酸マグネシウムを生成する第
一工程と、得られたけい酸マグネシウムをリチウム塩及
び炭酸アルカリとの存在下で水熱反応させヘクトライト
型類似構造を有するけい酸塩を製造する第二工程からな
り、上記第一工程は、マグネシウム化合物として水酸化
マグネシウムを使用し、このスラリーに炭酸ガスを吹き
込み。

炭酸マグネシウムを生成させ、これに水溶性けい酸塩を
添加して得られた沈澱を煮沸ろ過洗浄するか、又は、硫
酸マグネシウム等の水溶性マグネシウム塩溶液と水溶性
けい酸塩及び炭酸アルカリの混合溶液を同時に添加して
生成した沈澱を煮沸し。

ろ過洗浄することからなり、又上記第二工程は上記沈澱
にリチウム塩と炭酸アルカリ溶液を添加混合し水熱反応
させ、生成した沈澱をろ過洗浄、乾燥することからなる
ことを特徴とする。又その好適な実施態様として、第二
工程のリチウム塩は所望のリチウム成分量より２倍量以
上好ましくは３倍量以上添加されること、及び第二工程
でのろ過液及び洗浄液を再び第二工程にて再使用するこ
とを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明者等の知見によれば、マグネシウム化合物をリチ
ウムイオンの存在下で水熱合成反応させてヘクトライト
型類似構造のけい酸塩を製造するに際し、リチウムイオ
ンを過剰に添加すると、この水熱合成反応の時間が大幅
に短縮できる。ところで従来の方法においては前述した
ようにいずれもアルカリイオン乃至リチウムイオンを回
収再使卆ることか出来ないので上記水熱合成時にリチウ
ムイオンを過剰に添加しようとしてもその侭では高価な
リチウムイオンのロスが大きく、むしろ経済性に劣ると
言う問題がある。そこで本発明では製造工程を次のよう
に第一工程と第二工程とに分離し、第二工程でのリチウ
ムの回収を可能にし。

このリチウムを再使用することによりリチウムのロスを
生ぜずに上記水熱反応時のリチウムを過剰に保ち、この
水熱反応時間を大幅に短縮出来るようにしたものである
。本発明の製造方法は、先づマグネシウム化合物に水ガ
ラスのごとき水溶性けい酸塩を加えて沈澱を生成させ、
煮沸後、ろ過。

洗浄する第一工程と、第一工程で生成した沈澱を炭酸ア
ルカリ及び炭酸リチウム溶液に加えたスラリーをオート
クレーブにて水熱反応させ、生成した沈澱をろ過、洗浄
し、乾燥、粉砕する第二工程より成る。

上記第一工程においては、マグネシウム化合物に水溶性
けい酸塩を加えて沈澱を生成させる。水溶性けい酸塩と
しては水ガラヌを用いることができる。この場合、水酸
化マグネシウムスラリーに炭酸ガスを吹き込み、炭酸マ
グネシウムの沈澱を生成させるとよい。これにより粒径
の均一な沈澱が得られ１分散性の良いけい酸塩が得られ
る。又。

上記水酸化マグネシウムスラリーに代えて水溶性マグネ
シウム塩を用いてもよい。水溶性マグネシウム塩として
は硫酸マグネシウムを用いることができる。該硫酸マグ
ネシウム溶液に炭酸ソーダ及び水ガラスの混合溶液を同
時に攪拌しながら添加し沈澱を生成させる。以上のよう
に水ガラスとの添加混合により待られたスラリーを一時
間煮沸後。

ろ過洗浄する。尚、水酸化マグネシウムを用いた場合で
も、又、硫酸マグネシウムを用いた場合でもろ過性の良
い沈澱が得られるのでろ過が容易である。

次に第二工程では、上記第一工程で得たろ過ケーキに炭
酸アルカリ溶液及びリチウム塩を加えてオートクレーブ
にて水熱反応させる。この場合。

添加するリチウムの量は所望のＬｉ原子比、即ち目的の
けい酸塩におけるＬｉ量に対して２倍量以上好ましくは
３倍量以上必要である。所望量丁度のＬｉ量では水熱反
応時間は６時間以上必要になるが。

本発明のように過剰址を用いることにより従来の水熱反
応時間が８０チ以上即ち１／６以下に短縮される。

水熱反応後の沈澱はろ過、洗浄する。沈澱の粒子は３０
〜５０μによく整っておシ、ろ過、洗浄性は極めて良い
。このろ液はリチウムイオン及びアルカリイオンを含む
溶液なのでこのまま第二工程で再利用することが出来る
。ろ過、洗浄後のケーキを乾燥、粉砕して所望のけい酸
塩を得る。このけい酸塩はＸ線回析により次の一般式を
有するヘクトライト型類似の粘土鉱物であることが確認
出来る。

［：Ｓｉ３（Ｍｇ６−ａ−ｂＬｉａＨｂ）０２゜（ＯＨ
）４　：］　’″ＸＸＭ＋０くａ〈２，０くｂ〈２，０
くａ＋ｂく２．Ｘ＝ａ＋ｂＭ；アルカリ金属 更に上記製造方法によって得られるけい酸塩は極めて優
れたゲル形成能と分散性を持つ無色透明な純度の高いも
のである。

〈発明の効果〉 以上説明した本発明は９次の利点を有する。

（１）リチウム濃度の高い調合で水熱反応を行うので、
この反応時間が大幅に短縮され、経済的に有利になる。

因に従来の製造方法に比べて反応時間が８０チ以上、即
ち１／６に短縮出来る。

（２）第二工程において添加したリチウムイオンはる液
から回収でき、しかもそれをそのまま循環して再利用出
来るので、高価なリチウムのロスが無い。

（３）第二工程で添加される炭酸アルカリはる液にアル
カリイオンとして含まれ、これを第二工程に再使用出来
るので、従来法に比べても経済的である。

（４）二段階のろ過工程を行うが９本発明の方法（よる
沈澱スラリーは極めてろ過性が良いので装置が小型で良
く、ろ過の負担が少ない。

（５）得られるけい酸塩は極めて優れたゲル形成能と分
散性を持つ無色透明な純度の高いものであるので、増粘
剤、チキントロピー付与剤、粘結剤。

コロイド安定剤としてペイント、水性インク、化粧品。

医薬品などに幅広く利用することができる。

〈実施例〉 実施例１．水酸化マグネシウム（９８％）１１．０４ｇ
を水５５０ｇに加えてスラリーとし、これにやや過剰の
炭酸ガスを吹き込む。これに水ガラス（Ｎａ２０：９５
１％、Ｓｉｎ、：２８．６４％）５８．８ｇに水５８．
８ｇを加えた希釈溶液を１５分間で添加し、１００℃。

１時間加熱沸騰した。この場合、洗浄は必−要ない。

ろ過したけい酸マグネシウムのケーキを炭酸ソーダ２６
．５６ｇと炭酸リチウム２．０ｇを水　６７０ｇに溶か
した溶液に加えて混合する。調合原料の原子比はＳｉ：
Ｍｇ：Ｌｉ：Ｎａ＝８．０：５．５：１．５４：　　１
４．３である。スラリーはオートクレーブ中で２０５℃
。

６０分間、水熱反応を行う。反応生成物は、ろ過。

洗浄を行った。このろ液に炭酸リチウム０．７２ｇ　を
添加し、第二工程にて循環再使用する。ケーキは１１０
℃で乾燥し、２５０μ　フルイをバスするように粉砕し
た。この含水けい酸塩の分析値及び物性は第１表に示す
通りである。

次に本実施例によって生成される沈澱の顕微鏡写真を第
１図及び第２図に示す。第１図は水酸化マグネシウムに
炭酸ガスを吹き込んで得た沈澱に水ガラスを添加し、煮
沸して得たけい酸マグネシウムの沈澱を示す。又第２図
はオートクレーブによる水熱反応の沈澱を示す。いずれ
も沈澱粒子は均一に整っていることが判る。

第１表 成分　　Ｓ　１０２Ｍｇ０　　　Ｌｉ２ＯＮａ、　０原
子比　Ｓｔ　　　：　　Ｍｇ　　　：　　Ｌｉ　　　：
　　　Ｎａ物性　　比表面積（ＢＥＴ　ｍ／ｇ）　　　
２９６熱水に対する分散性（％）　　　　９５．６冷水
に対する分散性（４）　　　８３．９実施例２．　　水
酸化マグネシウム（９８％）１１．０４ｇを水６５０ｇ
に溶かしてスラリーとする。これに炭酸ガスを吹き込ん
で得た炭酸マグネシウムの沈澱スラリーに水ガラス（Ｎ
ａ、Ｏ＝９．５２％、Ｓｉｎ、＝２８．６七１５８．８
ｇと水５８．８ｇの希釈液を１５分間で添加した。

その後１００℃、１時間加熱沸騰した沈澱をろ過する。

ろ過したけい酸マグネシウムのケーキに、実施例１の第
２工程のる液（循環液：　Ｎａ２　ＣＯｓ　２６．５６
ｇＬ１２　Ｃｏｇ　１．２８ｇ水４４０ｇを含む）と炭
酸リチウム０．７２ｇを加え、オートクレーブにて２０
５℃で、６０分水熱反応を行った。調合した原料の原子
比は。

Ｓ　ｉ　　：　Ｍｇ　　：　Ｌｉ　　：　Ｎａ＝８．０
　　：　　５．３　　二　１５４：１４，５　　である
。反応生成物はろ過、洗浄し、１１０℃で乾燥し。

粉砕する。得られた生成物の分析値は第２表の通りであ
る。尚物性は実施例１と殆ど同様であった。

成分　　５ｉｆｔ　　ＭｇＯＬｉｔ　ＯＮａｔ　Ｏ（ｗ
ｔ％）　　５７．９４　２５．９１　　１．０８　　　
２．５Ｂ原子比　　Ｓｉ　　　：　　Ｍｇ　　　：Ｌｉ
　　　：　　Ｎａ実施列３　　硫酸マグネシウム（Ｍｇ
　Ｓ　０４　７　Ｌ（Ｏ）４５、７　ｇを水１１０ｇに
浴かす。別に炭酸ソーダ１７、０　ｇを水１３８ｇに加
えて溶解し、これに水ガラス（Ｎａ２Ｏ＝　９．５１％
、　Ｓ　１Ｏ２＝　２８．６４　％）５８．８ｇを加え
る。第１工程の反応として、上記硫酸マグネシウム溶成
を５．２ｇ／分炭酸ソーダ及した沈澱スラリーを１００
℃、一時間加熱沸騰し。

ろ過、洗浄し、けい酸マグネシウムのケーキを得た。次
に第２工程としてこのケーキを、炭酸ソーダ２６．５６
ｇと硫酸リチウム１０．０ｇを水３７０ｇに溶かした溶
液に加えて混合し、オートクレーブで２０５９０２３０
分間水熱反応を行った。調合した原料の原子比はＳｉ　
：　Ｍｇ　：　Ｌｉ　：　Ｎａ＝　８．０　：５．６：
　２−６　：　１４．５である。反応生成物はろ過。

洗浄し１１０℃で乾燥し、粉砕した。このろ液に硫酸リ
チウム１．０７　ｇを追加し、第２工程で再使用した。

得られた製品の分析値は第３表の通りであり、物性は実
施例１と殆ど同様であった。

第３表 成分　　Ｓｉｎ、　　ＭｇＯＬｉ２ＯＮａ、０（ｗｔＬ
）　　５７．９７　２６．７２　１．１５　　２．１７
原子比　　Ｓｉ　　　　Ｍｇ　　　　Ｌｉ　　　　　Ｎ
ａ８．０　　５．５０　０．６４　　０．３６尚２本実
施例によって生成される沈澱の顕微鏡写真を第６図、第
４図に示す。第６図は第１工程での沈澱であり、又第４
図は第２工程での沈澱である。いずれも沈澱粒子は均一
に整っていることが判る。

参考例 硫酸マグネシウム（Ｍｇ　Ｓ　０４・７Ｈ２０）　４５
．７　ｇと硫酸リチウム（ＬｉｚＳＯ４・Ｈ２Ｏ）　０
．１２　ｇを水１７４．２ｇに溶解する。これに炭酸ナ
トリウム浴液（Ｎ　ａ　２　Ｃ０ｓ１１４７条）１５２
．２ｇ　を攪拌しながら１５分間にて添加する。更にこ
の溶液に水ガラス（Ｓ　ｉ　０２２８．４９％、Ｎａ、
０９．１５％）５９．１ｇに水５３．５　ｇを加えた水
沢溶液を６０分間で添加する。このスラリーをｉ　ｏ　
ｏ　’ｃで１時間煮沸し、然る後にオートクレーブにて
２０７℃、６時間水熱反応を行う。

反応生成換金ろ過し、１２０ｚｌの水で６回洗浄する。

ケーキは１１０°Ｃで乾探し、　２５０μ以下に粉砕す
る。

以上の製造方法により次表の組成を有する合成けい酸塩
が１υられる。

成分　　ＳｉＯ２ＭｇＯＬｉ２ＯＮａ２Ｏう■（−吐φ
　５７．８　　２５．８　　０．７６　　　２．３１次
に本参考例の水熱反応に於ける反応時間、　Ｍｇと１．
１の比及び水熱反応後のろ過時間洗（−ト時間を実ろ・
請＋Ｉｌｌ、２．３と対比して次表に示す３゜第４に 水熱反応時　　　　　水熱反応後 ■ 反応時間Ｍ’、ｇ　’、　Ｌ　１　　　ろ適時間　　洗
浄時間実施例１６０分５，５：１．５４　　Ｓ２秒　　
　８２秒２６０分５．６：　１．５４２７秒　　　８６
秒３　５０分　５．５１２．６０　６５秒　　　”９０
秒−×洗浄時間（１２０ｒｎｌの水で６回洗浄）第４衣
から明らかなように実施例１．２．３の場合（・ζ：・
よ水熱反応時間が６０分であるのに灼してＩＩＹ−末法
に依る参考例の場合には６時間を４〃シフており。

本発明の製造方法に依れば反応時間が約１／６に大幅に
短縮されることが判る。又、ろ適時間、況浄時間も本発
明によるほうが処理時間が短い。

尚４本参考例に依って生成される沈澱の顕微鏡写真を第
５図、第６図に示す。第５図は水熱反応前、第６図は水
熱反応の後の沈澱である。図示されるように本参考例の
沈澱はいずれも微細粒子が密生する間に粗粒子が混在す
る状態であり９本発明の沈澱に比べて２粒子が不均一で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の実施例１．２．３の沈澱
の組織状態を示す顕微億写真であり第５図。 第６図は参考例の沈澱の組織状態を示す顕微鏡写真であ
る。 特許出願人小野田化学工業株式会社 代　１　人　弁理士　松井政広　（外１名）手続ネ由正
書 昭和６０年　２月　６日 ニー’ｉ　；’ｉ−Ｉ’？長瘍′　　志　　賀　　　学
　　殿１　　　　丁、１・十　の　表　示 １ｉｉｌＦ　、”＋ｒＪ５　９　　イ”？　　　　生存
　　　ｊ’ｆ　　　　’ＪＲ第　２　０　８　３　　ｓ
　　３　７゜２　発明の名称 けい酸ｊｐＬ７）製造方法 ３　　；１ｉｉｌＥをする者 ・ｌ′１件との関係　　特許出願人 名　ν５　小野田化学工業株式会社 ４　　イ＋　　理　　人　　　（〒１６４）４Ｔ　　所
　東京都中野区本町１丁目３１番４号シティーハイムコ
スモ１００３号室 氏　　名　　弁理±　　７１１９　　松　　井　　政　
　広５　抽王指令の［（付　昭和Ｇ１１１年１月９日６
　→１１正により増加する発明の攻　なし７南ｊ１−の
内容 ’９４　ｆＡ（’Ｌ　：”ｘ　ｌ　８　ｇ　第１３　ｆ
’？　：’！　オ；　ヒ１＋７１　！　第１４行目Ｌ　
記ｊ・ｙす己ｒ沈４”ｘ　Ｌ；’）組織Ａｋ甚ｊをノ”
沈澱の粒子借Ｉ貴：と訂咀干る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウム化合物と水溶性けい酸塩との反応に
   よりけい酸マグネシウムを生成する第一工程と、得られ
   たけい酸マグネシウムをリチウム塩及び炭酸アルカリと
   の存在下で水熱反応させヘクトライト型類似構造を有す
   るけい酸塩を製造する第二工程からなり、上記第一工程
   は、マグネシウム化合物として水酸化マグネシウムを使
   用し、このスラリーに炭酸ガスを吹き込み、炭酸マグネ
   シウムを生成させ、これに水溶性けい酸塩を添加して得
   られた沈澱を煮沸ろ過洗浄するか、又は、硫酸マグネシ
   ウム等の水溶性マグネシウム塩溶液と水溶性けい酸塩及
   び炭酸アルカリの混合溶液を同時に添加して生成した沈
   澱を煮沸し、ろ過洗浄することからなり、又上記第二工
   程は上記沈澱にリチウム塩と炭酸アルカリ溶液を添加混
   合し水熱反応させ生成した沈澱をろ過洗浄、乾燥するこ
   とからなることを特徴とするけい酸塩の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、第二工程のリチ
   ウム塩は所望のリチウム成分量より２倍量以上好ましく
   は３倍量以上添加されることを特徴とするけい酸塩の製
   造方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項において、第二工程でのろ
   過液及び洗浄液を再び第二工程にて再使用することを特
   徴とするけい酸塩の製造方法。