JPS6325216A - 酸化ホウ素の製法 - 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】 法の改良に係る。

酸化ホウ素は、産業上有用な生成物、特にガラス、セラ
ミック及びエナメルの分野で有用な生成物である。

ホウ酸を、この酸が完全に脱水される温度に加熱するこ
とによって酸化ホウ素を調製できることは公知である。

これら公知の方法のいくつかのものによれば、脱水は、
大気圧下、５　５　０　’Ｃを越える温度で行なわれて
いる。これら条件下では、ホウ酸はその化合水を完全に
失い、溶融した酸化ホウ素に変化する。この溶融酸化ホ
ウ素は、冷却する際、硬（、緻密な固状物質を生成する
。

かかる操作法の問題点の１つは、得られた酸化ホウ素に
不純物が存在すること却呻（これらはホウ酸の脱水に使
用した金属製装置の腐食によって生ずるものである）で
ある。

このため、耐火物、特にグラファイト及びシリカを張合
せた反応器を使用することが提案された。

しかしながら、この方法も、コスト高であるだけでなく
、他の欠点を有する。たとえば、グラファイトを張合せ
たものでは、張合せ材料の摩耗を生じて、生成する酸化
ホウ素の汚染を生ずる。これに対し、シリカを張合せた
ものでは、反応器の壁に固状の酸化ホウ素が強力に付着
し、その除去及び回収が困難である。

上述の公知法の他の欠点は、得られる酸化ホウ素の形態
に係るもので、酸化ホウ素は固く、緻密で固状の生成物
（外見上、均一でない）として得られ、従って市販する
ためには、高価なりラッシング、粉砕及び均質化の各操
作が必要となる。

これらの欠点はイタリー国特許第４６７．４４０号の方
法によって部分的に解消されている。この方法によれば
、ホウ酸を大気圧以下の圧力において、２５０℃程度の
温度で脱水することによって酸化ホウ素が得られる。こ
れらの条件下では、装置の腐食は低減され、これにより
、改善された純度を有する酸化ホウ素が得られる。さら
に、かかる酸化ホウ素の形態特性も改善されており、軽
く、スポンジ状の砕けやすい物質の形状を有している。

このようなイタリー国特許の方法によってもなお満足で
きる程度に解消されない１つの欠点は、酸化ホウ素の付
着の問題であり、ホウ酸の脱水に使用した装置から酸化
ホウ素を除去することは必ずしも簡単ではない。

本発明の目的は、高純度レベルで非常に優れた形態特性
を有する酸化ホウ素を生成しうる方法（付着を生じない
又は実質的に生じない条件下でホウ酸を脱水することを
特徴とする）によって、公知技術の欠点を解消すること
にある。

さらに詳細には、本発明によれば、（ａ）大気圧以下の
圧力において、温度を約１５０℃を越えない値まで上昇
させながら、融解を生ずることなく又は実質的に生ずる
ことなくホウ酸を徐々に加熱して、ホウ酸が完全に又は
実質的に完全にメタホウ酸に変化するまで水を除去し、
（ｂ）大気圧以下の圧力において、温度を約４００℃を
越えない値まで上昇させながら、融解を生ずることなく
又は実質的に生ずることなく前記工程（ａ）で得られた
メタホウ酸を徐々に加熱して、メタホウ酸が完全に又は
実質的に完全に酸化ホウ素に変化するまで水を除去し、
（ｃ）前記工程（ｂ）で得られた酸化ホウ素を回収して
なる方法に従ってホウ酸を脱水することにより酸化ホウ
素が製造される。　本発明による方法は２つの連続する
工程を包含する。１つはホ彰」 つ酸（Ｈ，ＢＯ３）をメタホウ酸（ＨＢＯ，）変化させ
る工程であり、他は、得られたメタホウ酸を酸化ホウ素
（Ｂｔｏｚ）に変化さける工程である。さらに、これら
の工程では、温度を、反応混合物構成成分の部分的な融
解をも生じないように維持している。

工程（ａ） 第１反応工程において、ホウ酸を室温（２０−２５℃）
から約１５０℃を越えない最高温度、好ましくは約１２
５℃を越えない温度まで徐々に加熱する。反応副生物と
して含有される水を除去するため、大気圧以下で操作を
行なう。水除去の良好な結果はホウ酸の脱水の間、たと
えば回転形反応器又は撹拌機を具備する反応器を使用す
ることによって、反応混合物を流動させておくことが好
ましい。

実際には、温度をかなり急速に１１５−１２５℃程度（
水の発生が盛んに起こる）まで上昇させることができる
。水の発生が静まったところで、温度をさらに上昇させ
る。ただし約１５０℃を越えてはならない。

上記条件下で操作する場合、ホウ酸をメタホウ酸に変化
させるに要する時間は一般に１−２時間程度である。

この反応段階では、ホウ酸（Ｈ３ＢＯ，）は必然的に斜
方晶系メタホウ酸（ＨＢＯ２ＩＩＩ）　（ｒＧｍｅｌｉ
ｎＪ第１３巻、ｐ　１３７Ｂ）に変化する。

ホウ酸の融点（１７０−１８０’Ｃ）及び斜方晶系メタ
ホウ酸の融点（１７６℃）により、上述の条件下では、
本発明による第１反応工程を融解現象を実質的に生じな
いで実施しうる。

工程（ｂ） 第２反応工程では前記工程（ａ）で得られた斜方晶系メ
タホウ酸を、約４００℃を越えない最高温度、好ましく
は約２５０℃を越えない温度まで徐々に加熱する。

反応副生物として含有される水を除去するため、操作を
大気圧以下の圧力で行なう。前記工程（ａ）と同様に、
圧力ｌＯないし３０ｖｏＨｇで操作を行なう際に良好な
水除去か達成されるが、この範囲外でも、なお有効な結
果が得られる。

メタホウ酸の脱水の間、たとえば回転形反応器又は撹拌
機を具備する反応器を使用することによって、反応混合
物を流動させておくことが好ましい。

この反応工程において、斜方晶系メタホウ酸は必然的に
単斜晶系メタホウ酸（）１８０ｔＩｌ融点２００℃）に
、ついで立方晶系メタホウ酸（ＨＢＯ，Ｉ　；融点２３
６°Ｃ）に、最後に酸化ホウ素に変化する。

融解現象の発生を防止するため、本発明による方法の第
２工程では、温度をゆっくりとかつ徐々に約１５０℃か
ら２００−２１０℃に上昇させる。この目的には、Ｉ−
５℃／２０分程度の温度上昇速度が好適である。

これらの条件下において、反応副生物として含有される
多量の水が放出される。この水の放出が治まり始めたと
ころで温度をかなり急速に最高値（約４００℃を越えな
い）に上昇させる。好適な具体例では、温度を約２５０
℃を越えない値に上昇させる。

上述の条件下で操作を行なうことにより、酸化ホウ素は
、軽く、スポンジ状の砕けやすい物質の形状で得られ、
変質のために使用した装置の壁にわずかに付着するか、
又は全く付着しない。

このため、市販するに適する製品とするためには、簡単
な粉砕及び均質化の処理が必要となるだけである。

このようにして得られた酸化ホウ素は、製造に使用した
装置の腐食により生ずる不純物を実質的に全く含有して
いない。

本発明の方法は簡単であり、ステンレス鋼の如き普通の
材料で構成された簡単な装置を使用できる。

最後に、本発明の方法は、それ自体ある種の応用分野で
有用なメタホウ酸を中間として生成しうる利点を有する
。

次に実施例について述べるが、本発明の精神を限定する
ものではない。

実施例 結晶サイズ１００ミクロン、純度９９．９％の結晶性ホ
ウ酸を使用した。このホウ酸４．５に９を、撹拌機、冷
却器、透熱的流体を循環させるためのインタースペース
及び大気圧よりも低い圧力を生ずるための装置を具備す
るステンレス鋼製反応器に導入した。

固状物をゆっくりと撹拌させながら、反応圧力を２０ｖ
ｎＨｇに低下させ、温度を３０分で約１１５℃に上昇さ
けた。この温度で多量の水蒸気の発生が始まった。温度
を約１時間で徐々に１４０℃（この温度において水蒸気
の発生が実質的に静まる）に上昇させた。最後に、塊状
物を１５０°Ｃに加熱し、この温度で加熱を中止した。

反応器から斜方晶系メタホウ酸３１５０ｙ　（２用した
ホウ酸に対して収率９８％）を回収した。このメタホウ
酸を、撹拌しながら、第１工程で使用したこった（２０
５℃を越えると水蒸気の発生は治まる）。

最終的に温度を３０分間で２０５°Ｃから２５０℃に上
昇させ、この温度で加熱を中止した。

反応器から、純度９９％の酸化ホウ素２３７０９（第１
工程において使用したホウ酸に対して収率９３％）を回
収した。

このようにして得られた酸化ホウ素は、軽く、スポンジ
状の砕けやすい物質であり、反応器の壁からの分離に何
ら機械的作用を必要とすることなく容易に回収すること
が可能であった。

（ほか１名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ホウ酸を脱水することによって酸化ホウ素を製造す
   る方法において、（ａ）大気圧以下の圧力において、温
   度を約１５０℃を越えない値まで上昇させながら、融解
   を生ずることなく又は実質的に生ずることなくホウ酸を
   徐々に加熱して、ホウ酸が完全に又は実質的に完全にメ
   タホウ酸に変化するまで水を除去し、（ｂ）大気圧以下
   の圧力において、温度を約４００℃を越えない値まで上
   昇させながら、融解を生ずることなく又は実質的に生ず
   ることなく前記工程（ａ）で得られたメタホウ酸を徐々
   に加熱して、メタホウ酸が完全に又は実質的に完全に酸
   化ホウ素に変化するまで水を除去し、（ｃ）前記工程（
   ｂ）で得られた酸化ホウ素を回収することを特徴とする
   、酸化ホウ素の製法。 ２　特許請求の範囲第１項記載の製法において、前記工
   程（ａ）では、約１２５℃を越えない最高温度に達する
   まで加熱を続け、前記工程（ｂ）では、約２５０℃を越
   えない最高温度に達するまで加熱を続ける、酸化ホウ素
   の製法。 ３　特許請求の範囲第１項記載の製法において、前記工
   程（ａ）及び（ｂ）での加熱を圧力１０ないし３０ｍｍ
   Ｈｇで行なう、酸化ホウ素の製法。 ４　特許請求の範囲第１項記載の製法において、工程（
   ａ）及び（ｂ）の際、反応混合物を攪拌しながら加熱を
   行なう、酸化ホウ素の製法。