JPS63242913A - 非晶質シリカ及びその製法 - Google Patents

非晶質シリカ及びその製法

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JPS63242913A
JPS63242913A JP62076395A JP7639587A JPS63242913A JP S63242913 A JPS63242913 A JP S63242913A JP 62076395 A JP62076395 A JP 62076395A JP 7639587 A JP7639587 A JP 7639587A JP S63242913 A JPS63242913 A JP S63242913A
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、新規な粒子形状を有する非晶質シリカの製法
に関する。
(従来の技術) 球状の非晶質シリカは、種々の重合体フィルムやその他
の樹脂乃至ゴム等に対する充填剤、化粧料に対する充填
剤、香料や薬品類に対する支持担体、クロマトグラフィ
用充填剤等の用途に広く使用されている。
球状の非晶質シリカは、例えばシリカヒドロシルをスプ
レーし或いはそのスプレーを気流と衝突させる方法、有
機ケイ酸化合物を加水分解させる方法、ガラスセラミッ
クを球状に成形し、焼結する方法等により製造されてい
る。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記方法で得られるシリカ系球状粒子は
、−成粒径が比較的粗大であり、しかも粒度の分布も広
く、当業界においては一次粒径が微細で、しかも粒度分
布のシャープな非晶質シリカの開発が望まれている。
また、これらの球状粒子を樹脂用充填剤の用途に供する
場合には、樹脂に対する分散性や樹脂とのなじみが問題
であり、例えば球状粒子を配合した樹脂をフィルム等に
成形し、これを延伸した場合に、樹脂と充填剤粒子との
間にボイド(空隙)が発生し易いことが問題である。
従って、本発明の目的は、−成粒径が微細であり、更に
新規粒子形状の非晶質シリカ及びその製造方法を提供す
るにある。
本発明の他の目的は、樹脂に対する分散性や樹脂とのな
じみが良好であり、種々の加工に際しても樹脂と粒子と
の間のボイドの形成が防止される非晶質シリカを提供す
るにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、ゼオライトの酸処理によって得られた
X−線回析学的に実質上非晶質シリカであって、個々の
粒子が24面体乃至は角の丸められた24面体形状を有
しており、且つ一次粒径が0.1乃至30μmの範囲に
あることを特徴とする非晶質シリカが提供される。
かかる非晶質シリカは、アナルサイムに特有のX−線回
折像を有し且つ個々の粒子が24面体乃至は角の丸めら
れた24面体形状を有するゼオライトを合成し、該ゼオ
ライト粒子を一段乃至多段の酸処理に賦して、該ゼオラ
イトを非晶質化するのに十分なナトリウム分及びアルミ
ニウム分を除去することにより製造される。
(作 用) 本発明においては、個々の粒子が24面体乃至は角の丸
められた24面体形状を有するアナルサイム型のゼオラ
イトを使用し、このゼオライト粒子を酸処理してナトリ
ウム分及びアルミナ分を除去して非晶質シリカ粒子を得
ることが顕著な特徴である。
即ち、この様なアナルサイム型ゼオライト粒子を用いて
製造された本発明の非晶質シリカは、該ゼオライト粒子
と同様に、全体として明確な粒子形状を有し且つ一時粒
径も極めて微細な範囲にある。
添付図面第4図は、本発明の非晶質シリカ粒子の電子顕
微鏡写真(倍率10,000倍)であり、第2図は比較
のために示したアナルサイム型ゼオライト粒子の電子顕
微鏡写真(倍率to、ooo倍)である。
これらの電子顕微鏡写真から、本発明の非晶質シリカ粒
子は、アナルサイム型ゼオライト粒子と同様に、全体と
しての形状が真球に近い24面体乃至は角の丸められた
24面体となっていることが理解される。
また第3図は第4図の非晶質シリカ系粒子のX−線回折
像(Gu−α)、第1図は第2図のアナルサイム型ゼオ
ライト粒子のX−線回折像である。本発明の製品は、ア
ナルサイム型ゼオライト粒子と同様の粒子構造を有する
が、X−線回析学的に非晶質である点で全く異なること
が明白であろう。
本発明の非晶質シリカは、各粒子の各々が上記の如く明
確な粒子形状を存していながら、その一時粒径が0.1
乃至50μm、特に0.3乃至30μmの比較的小さい
粒径に保たれていることも特徴の一つである。
一次粒径が上記範囲よりも小さい場合には二次凝集傾向
が生じることから好ましくなく、また粒径が上記範囲よ
りも大きい場合には樹脂充填剤としての用途には適さな
くなる。
(発明の好適な態様) アナルサイム型ゼオライトの製造 本発明の非晶質シリカを製造するに際しては、先ずアナ
ルサイムに特有のX−線回折像を有し且つ個々の粒子が
全体として明確な24面体乃至は角の丸められた24面
体形状を有するゼオライト粒子を製造する。
この様な形状のアナルサイム型ゼオライトはそれ自体公
知のものであるが、従来の合成法ではX型ゼオライト、
Y型ゼオライトの合成時にアナルサイム型ゼオライトが
混入するものであり、アナルサイム型ゼオライトのみを
全て上記の様な形状で分散良く合成はされていなかった
本発明においては、ケイ酸ナトリウム又は活性ケイ酸ゲ
ル、アルミン酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムを、下
記条件、 成 分 比   モ ル 比  好適モル比Na2O/
 5iO20,5〜5.0   0.7〜3.05i0
2 / Af2033〜50  5〜16H20/ N
a2O20〜500 50〜200を満足する様に混合
してアルミノケイ酸アルカリのゲルを生成させ、このゲ
ルを均質化した後、80℃乃至200℃の温度で常圧若
しくは水熱条件下で結晶化させることにより、アナルサ
イム型ゼオライトを合成する。
生成するゼオライトは水洗し、更に所定の粒度への分級
操作を行なった後、次の酸処理工程を行なう。
本発明は上記の如く合成されたアナルサイム型ゼオライ
トを用いて非晶質シリカを製造するものであるが、この
アナルサイム型ゼオライトの化学組成は次の通りである
アナルサイム型ゼオライトの化学組 5in245乃至65重量% Az2o3 19乃至30重量% Na、0  10乃至20重量% H200乃至20重量% 酸処理工程 本発明によれば、上述したゼオライト粒子を酸処理に賦
して、ゼオライトを非晶質化するに十分な量のナトリウ
ム分及びアルミナ分を除去する。
アナルサイム型ゼオライトの場合、含有されるNa2O
成分の0.3モル%以上、特に0.5モル%以上を除去
すればX線回析学的にこの粒子が非晶質化するから、少
なくともこの下限値以上のナトリウム分を除去すること
が必要である。
用いる酸は、無機酸でも有機酸でも格別の制限なしに使
用されるが、経済的には、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等
のW、酸を用いるのがよい。こわらの酸は酸水溶液の形
でゼオライトの中和乃至アルミナ分の溶出に用いるのが
よい。
酸処理は、結晶ゼオライトを水性スラリーとし、このス
ラリーに酸を添加して行うのがよい。
酸の添加につれてpHは酸性側に移行し、中和が進むに
つれてアルカリ側に再度移行し一定のpH値に飽和する
傾向があるが、この飽和pH値が2.0乃至7.0特に
3.5乃至7.0の値となるように中和を行うことが望
ましい。この飽和pH値が上記範囲よりも高いと、ゼオ
ライト分のアルカリ分をゼオライトの非晶質が進行する
ように除去することが困難であり、上記範囲よりも低い
と、生成粒子の形状を所定の形に保ちながら酸処理する
ことが困難となる。酸処理の他の条件として、温度は2
0乃至100℃の範囲が望ましく、またゼオライト粒子
のスラリー中濃度は5乃至30重量%の範囲が適当であ
る。
上記酸処理は、一段乃至多段で行なわれるが、本発明に
おいてはこれを一段でも行ない得ることが顕著な特徴で
ある。
一般にA型ゼオライト等から非晶質シリカを製造する場
合には多段の酸処理が必要となる。即ち、ゼオライト中
のナトリウム分を一段目の酸処理によって除去した後、
この酸処理物を乾燥乃至焼成し、二段以後の酸処理によ
ってアルミナ分を溶出除去するのである。この様に多段
の酸処理が必要とされるのは、A型ゼオライト等におい
ては、酸処理によって除去し難いアルミナ分が多量に含
有されているからである。
而して本発明において使用する酸処理に賦すべきアナル
サイム型ゼオライトは、前述した化学組成から明らかな
通り、酸処理によって除去すべきナトリウム分及びアル
ミナ分、特にアルミナ分の含有量が極めて少ない。この
結果として、本発明によれば一段の酸処理によって非晶
質化に十分な量のナトリウム分及びアルミナ分を除去す
ることが可能となるものと思われる。
また本発明においては酸処理に際して、原料ゼオライト
の乾燥乃至焼成処理も特に必要ではない。即ち、原料ゼ
オライトの粒子形状が酸処理によって崩壊するのを防止
するために、通常乾燥乃至焼成処理を行なうことが必要
となるが、本発明において用いるゼオライト粒子は24
面体形状という真円に近い形状を有していることから、
強度的に十分満足し得るものであり、この結果として乾
燥乃至焼成処理を行なわずとも、かかる粒子形状が十分
保持されるものと思われる。
本発明において、一段の酸処理で非晶質シリカを製造す
る場合には、アナルサイム型ゼオライトの水性スラリー
中に、p)Iが前述した範囲となるように酸を加え、常
温乃至100℃の温度で処理を行なえばよい。処理時間
は、pH及び温度条件等によっても異なるが、一般に2
乃至10時間で十分である。この場合、常温で0.5乃
至2時間程度保持した後、70乃至100℃の温度に加
温して0.5乃至3.0時間程度保持しておくことが好
適である。
得られる非晶質シリカ粒子は、これを水洗し、乾燥し或
いは更に必要により焼成して最終製品とする。この粒子
の表面には、金属石鹸、樹脂酸石鹸、各種樹脂乃至ワッ
クス類、シラン系乃至チタン系カップリング剤、シリカ
コーティング等を所望により施こすことができる。
非晶質シリカ かくして得られた本発明の非晶質シリカは、その製造条
件によっても異なるが、一般に下記重量組成を有する。
11■罵 5i02    7 B〜99.9  %Af203 
   0〜15 % Na2OC1〜10  % 灼熱減量  15 %以下 この非晶質シリカは、その粒子形状が真円に近い24面
体乃至は角の丸められた24面体形状を有していること
から、球状粒子としての特性、即ち粉粒体としての良好
な流動性、大きな嵩密度、及び樹脂等に対して優れた分
散性を有する。
また本発明の非晶質シリカにおいて、その粒子形状が完
全なる真円ではなく本質的には多面体であることは、該
粒子と他の物質との界面的特性に大きな影響を及ぼす。
例えば本発明の粒子を樹脂に配合し成形した場合、樹脂
と粒子表面とが相互に噛み合うため、このフィルムを延
伸操作等に賦した場合にもボイド等の形成が少なくなり
、透明性等に優れたフィルムを与えることになる。
更に本発明の非晶質シリカが上述した様な明確な粒子形
状を有することは、個々の粒子が凝集しにくく、シャー
プな粒度分布を有することが可能なる。
本発明の非晶質シリカは、電子顕@鏡写真法による一次
粒径が0.1乃至50μm、好適には0,3乃至30μ
mの範囲にある。
この非晶質シリカは用途に応じて一次粒径が極めて均斉
で分布がシャープな状態でも使用できるし、また−次粒
径が広い範囲にわたるブロードな分布を有する状態でも
使用することができる。前者の場合、この粒子は0.8
5以下、特に〇二5以下の一次粒径の標準偏差を有する
ことができる。
反−途 本発明の非晶質シリカは、種々の樹脂、例えばポリプロ
ピレン、ポリエチレン、結晶性プロピレン−エチレン共
重合体、イオン架橋オレフィン共重合体、エチレン−酢
酸ビニル共重合体等のオレフィン系樹脂;ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等の熱可
塑性ポリエステル;6−ナイロン、6,6−ナイロン等
のポリアミド;塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂等
の塩素含有樹脂;ボリカ、−ボネート;ポリスルホン類
:ポリアセタール等の熱可塑性樹脂に配合して、形成さ
れる樹脂成形品、例えば二軸延伸フィルム等にスリップ
性乃至アンチブロッキング性を賦与する目的に使用でき
る。
また、成形用熱硬化型樹脂や被覆形成用塗料に対する充
填剤乃至補強剤更にはセラミックス基材としての用途に
供することもできる。
また、この球状粒子は、パウダーファンデーション、液
状(ペースト)ファンデーション、ベビーパウダー、ク
リーム等の種々の化粧料基剤、医薬、農薬、香料、芳香
剤等を担持させるための担体として有用であり、更に各
種クロマトグラフィ用担体としての用途にも供給するこ
とができる。
実施例 1 市販試薬の水ガラス(3号ケイ酸ソーダ5i0227*
t%、 Na2O9,0wt%)、アルミン酸ナトリウ
ム(A120322.5wt%、 Na2O15,5w
t%)、カセイソーダを用いて下記モル比で全体が10
Kgになる様に希ケイ酸ソーダ液と希アルミン酸ナトリ
ウム液を調製した。
Na2’O/ 5io2= 1.0 SiOx/ Al2O3= 5.0 H20/ Na2O= 80 次に内容積約18.5のステンレス製容器中で希ケイ酸
ソーダ液5にgと希アルミン酸ソーダ液5Kgを攪拌下
でゆっくりと混合し、全体が均一なアルミノケイ酸アル
カリゲルとした。
次いでこのアルミノケイ酸アルカリゲルを内容積102
のステンレス製小型圧力容器に入れ、徐々に昇温し、1
60℃の温度で5時間かけて結晶化を行なった。
以後吸引濾過により母液と固形分を分離し、十分水洗し
て固形分濃度的55%のアナルサイム型ゼオライトケー
キ約1.3Kgを得た。
このケーキを110℃で5時間乾燥したもの(試料1−
1)のX線回折図を第1図、該粒子の電子顕微鏡写真を
第2図に、及び粉末性状を第1表に示した。
次いで得られたアナルサイム型ゼオライトの粉末100
gを12のビーカーに入れ、純水500m1を加え、マ
グネチックスターラーで十分分散した後10%に希釈し
た試薬塩酸300mpをゆフくり加え、更に1時間攪拌
を行なった。
次いで常法により濾過水洗後、電気恒温乾燥器により1
10℃の温度で十分乾燥し、更に400℃に設定した電
気炉で2時間焼成を行なった。
この焼成を行なった粉末80gを12のビーカーに採り
、純水320mpを加え、マグネチックスターラーで十
分分散した後、試薬塩酸(36%)3oomzをゆっく
り加えて1時間攪拌した後、更に攪拌しながら85℃に
昇温し、その温度で3時間処理した。
次いでこのスラリーを吸引が通して母液と固形分とに分
離後、該固形分を純水で十分水洗し、以後常法により乾
燥、粉砕し、非晶質シリカ粒子の粉末60gを得た(試
料1−2)。
この粒子のX線回折図を第3図、電子顕微鏡写真を第4
図に、及び粉末性状を第1表に示した。
実施例 2 市販水ガラスの希釈液(St(hlowt%、 Na2
O3,2wt%)5Kgと、市販アルミン酸ナトリウム
に苛性ソーダ液を加えて調製した希釈(fi、(^12
033.5 wt%、 Na、O3,7wt%)5Kg
とを内容積18I!、のステンレス製容器中で攪拌下に
ゆっくりと混合し、全体が均一なアルミノケイ酸アルカ
リゲルとした。
SiO2/ Na20= 1.50  Cモル比)Si
02/Al、O,=7.0  (ty  )H2O/N
a20= 90   (n  )次いでこのアルミノケ
イ酸アルカリゲルを内容積iozのステンレス製小型圧
力容器に入れ、徐々に昇温し、160℃の温度で5時間
かけて結晶化を行なった。
以後吸引が過により母液と固形分を分離し、十分水洗し
て固形分濃度が52%のアナルサイム型ゼオライトケー
キ約1.4Kgを得た。
このケーキを110℃で5時間乾燥したもの試料2−1
の電子顕微鏡写真を第5図に、粉末性状を第2表に示し
た。
次に該ゼオライト粉末100gを11!、のビーカーに
入れ、純水500mp加えマグネチックスターラーで十
分分散させた後試薬塩酸(36%)380m、5をゆっ
くり加え、更に1時間攪拌する。
次いで攪拌を行ないながらスラリーを85℃に昇温し、
この温度に3時間保持した。
この後、該スラリーを吸引が通して母液と固形分とに分
離し、該固形分を純水で十分水洗し、以後常法により乾
燥、粉砕し非晶質シリカ粒子の粉末を得た(試料2−2
)。
この粉末粒子の電子顕微鏡写真を第6図に、粉末性状を
第2表に示した。
実施例 3 原料ケイ酸分としてスメクタイト族粘土鉱物である新潟
県中条産酸性白土を酸処理して得た微粒子のケイ酸ゲル
を用いた以外は実施例2と同様に角の丸められた24面
体形状のアナルサイム型ゼオライトを合成した(試料3
−1)。
この試料の粉末性状を第3表に、及び電子顕微鏡写真を
第7図に示した。
次に該ゼオライト粉末100gを12のビーカーに入れ
、純水500mp加えマグネチックスターラーで十分分
散させた後試薬塩酸(36%)380mpをゆっくり加
え、更に1時間攪拌する。
次いで攪拌を行ないながらスラリーを85℃に昇温し、
この温度に3時間保持した。
この後、該スラリーを吸引が過して母液と固形分とに分
離し、該固形分を純水で十分水洗し・、以後常法により
乾燥、粉砕し非晶質シリカ粒子の粉末を得た(試料3−
2)。
この粉末粒子の電子顕微鏡写真を第8図に、及び粉末性
状を第3表に示した。
実施例 4 実施例2で得られた非晶質シリカ粒子(試料22−1)
50を5001111のビー力に採り、純水300m1
3を加えマグネチックスターラで十分分散させた後、試
薬特級塩酸(36%)を80mJi加え、徐々に加熱し
60℃で5時間処理を行なった。
加熱処理後、デカンテーションで水洗し、更に上記酸処
理を2回繰り返した後、常法により濾過、水洗、乾燥し
、微量分析の試料とした(試料4−1)。
この微量分析の結果を第4表に示す。
第  4  表 尚、各実施例中における充填密度等の性状の測定法は以
下の通りである。
(1)充填密度 JIS−K・6220・6・8に準じて測定した。
(2)比表面積  。
カルロエルバ社製Sorptomatic 5erie
s 1800を使用し、BET法により測定した。
(3) pH JIS K−5101・24Aに準じて測定した。
(44j:f:不見百潜や音r↓る勤A番試料微粉末の
適量を金属試料板上にとり、十分分散させたメタルコー
ティング装置(日立製E−101形イオンスパッター)
で金属コートシ撮影試料とする。次いで常法により走査
形電子顕微鏡(日立製S−570)で視野を変えて数枚
の電顕写真像を得る。視野中の球状粒子像の中から代表
的な粒子を選んで、スケールを用い球状粒子像の直径を
測定し、本明細書実施例の一次粒子径として表示した。
(5)X線回折 ・ 試料は、予め200メツシユのタイラー標準篩を通
過させたものを80℃で5時間電気恒温乾燥器で乾燥し
た後、デシケータ中で放冷して、X線回折の測定を行い
、結晶形を固定する。
(装置) 理学電気■製 X−線回折装置ゴニオメータ
−PMG−S2 レートメーター ECP−02 (測定条件) ターゲット       Cu フィルター       Ni 電圧    35kV 電流    20mA カウントフルスケール 4X103C/S時定数   
     1 sec チャート速度     1cm/minスキャニング速
度   1°/min 回折角        1゜ スリット巾      0.15  mm測定範囲  
     2θ=5°〜40゜(6)化学組成 強熱減量(Ig−1oss)、二酸化ケイ素(Si02
)、酸化アルミニウム(^1zOs ) 、酸化ナトリ
ウム(Na20)の分析はJIS M 8852ニ準拠
して測定した。但し酸化アルミニウム、酸化ナトリウム
が微量の場合は原子吸光法も併用した。
(7)吸湿量 試料約1gをあらかじめ重量を測定した40×40mm
の秤量ビンに入れ150℃の電気恒温乾燥器で3時間乾
燥後デシケータ−中で放冷する。次いで試量の重さを精
秤し、あらかじめ硫酸で関係湿度90%に調節したデシ
ケータ−中に入れ24時間後の重量増を測定し吸湿量と
した。
(8)平均粒径 200m、5ビーカーに試料1gはかりとり、これに脱
イオン水t5omAを加えて攪拌下、超音波で2分間分
散させる。この分散液をコールタ−カウンター(TAI
I型)アパーチャーチューブ50 ltを用いて測定す
る。累積分布図から平均粒子径を求める。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明において用いるアナルサイム型ゼオラ
イト(実施例1)のX線回折図、第2図は、第1図のゼ
オライトの電子顕微鏡写真(倍率10,000倍)、 第3図は、本発明の非晶質シリカ(実施例1)のX線回
折図、 第4図は、第3図の非晶質シリカの電子顕微鏡写真(倍
率10,000倍)、 第5図は、実施例2で得られたアナルサイム型ゼオライ
トの電子顕微鏡写真(倍率10,000倍)、第6図は
、実施例2で得られた非晶質シリカの電子顕微鏡写真(
倍率1o、ooo倍)、第7図は、実施例3で得られた
アナルサイム型ゼオライトの電子顕微鏡写真(倍率10
,000倍)、第8図は、実施例3で得られた非晶質シ
リカの電子顕微鏡写真(倍率10,000倍)である。 特許出願人   水澤化学工業株式会社図面の浄書 3Hの0さ 図面の浄魯 (支)苛めr:%−、1 手続補正書(方式) %式% 1、事件の表示 昭和62年特許願第76395号 2、発明の名称 非晶質シリカ及びその製法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、代理人〒105 5、補正命令の日付 昭和62年 6月30日(発送日) 6、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄及び図面11図面の簡単
な説明 (1)明細書第28頁第11行乃至第29頁第6行の記
載の次の通り訂正する。 r 第1図は、本発明において用いるアナルサイム型ゼ
オライト(実施例1)のX線回折図、 第2図は、第1図のゼオライトの粒子の電子WJ微鏡写
真(倍率10,000倍)、第3図は、本発明の非晶質
シリカ(実施例1)のX線回折図、 第4図は、第3図の非晶質の粒子の電子顕微鏡写真(倍
率10,000倍)、 第5図は、実施例2で得られたアナルサイム型ゼオライ
トの粒子の電子顕微鏡写真(倍率10,000倍)、 第6図は、実施例2で得られた非晶質シリカの粒子の電
子顕微鏡写真(倍率IO,000倍)。 第7図は、実施例3で得られたアナルサイム型ゼオライ
トの粒子の電子顕微鏡写真(倍率1f)、0(10倍)
、 第8図は、実施例3で得られた非晶質シリカの粒子の電
子顕微鏡写真(倍率10,000倍)である、」 II 、図 面 第2図、第4乃至8図を別紙の通り訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゼオライトの酸処理により得られたX−線回析学
    的に実質上非晶質のシリカであつて、個々の粒子が24
    面体乃至は角の丸められた24面体形状を有しており、
    且つ一次粒径が0.1乃至50μmの範囲にあることを
    特徴とする非晶質シリカ。
  2. (2)アナルサイムに特有のX−線回折像を有し且つ個
    々の粒子が24面体乃至は角の丸められた24面体形状
    を有するゼオライトを合成する工程;及び、 該ゼオライト粒子を一段乃至多段の酸処理に賦して、該
    ゼオライトを非晶質化するに十分なナトリウム分及びア
    ルミニウム分を除去する工程; とから成ることを特徴とする非晶質シリカの製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60186413A (ja) * 1984-03-01 1985-09-21 Tokuyama Soda Co Ltd 合成アナルサイムの製造方法
JPH0353252A (ja) * 1989-07-20 1991-03-07 Toppan Printing Co Ltd 精密印刷の製版方法

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