JP3337182B2 - 結晶性無機ビルダーの製造方法 - Google Patents

結晶性無機ビルダーの製造方法

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    • C01B33/20—Silicates
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオン交換体、アルカ
リ剤として有用なシリケート系の結晶性無機ビルダーの
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シリケート系ビルダーはアルカリ緩衝能
を有するため、洗剤用ビルダーとして利用されている。
特に結晶化されたものは、高いカチオン交換容量を有す
るために、洗剤用ビルダーとして多用されている。
【0003】このようなシリケート系ビルダーの製造方
法として、例えば水ガラスを出発とする方法が特開平5
−66888号公報に開示されている。この方法は、水
ガラス溶液を噴霧乾燥して無定形ケイ酸ナトリウムを形
成させ、次いで灼熱帯域中で一部を返送しながら加熱す
ることにより、層構造を有する結晶性珪酸ナトリウムを
製造する方法であるが、水ガラス中から多量の水分を乾
燥する必要があり、省エネルギー上、好ましい方法とは
言えない。
【0004】また、この問題を解決する方法として、ガ
ラス化物を直接焼成する方法が特開平6−72008号
公報に開示されている。この方法は、砂およびソーダの
溶融物を冷却して得られる水ガラスを粉砕し、粉砕され
た水ガラスを加熱することにより、結晶性珪酸ナトリウ
ムを製造する方法であるが、Na2 O−SiO2 系の2
成分であるため結晶系の制御が困難で、洗剤用のイオン
交換体としての特性は不十分である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る課題を解決すべく、原料として取り扱いの容易なガラ
ス溶融物を用いて、高性能のシリケート系ビルダーを簡
便に製造する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
課題を解決するために、原料として取り扱いの容易なガ
ラス溶融物を用い、組成、製造方法を検討した結果、本
発明の製造方法を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明の要旨は、 (1) xM2 O・ySiO2 ・zMeO(式中、y/
x=0.5〜2.0、z/y=0.001〜1.0、M
はNa及びK、K/Na=0.01〜1.2、MeはC
a及び/又はMgである。)で表される組成を有する結
晶性無機ビルダーの製造方法において、該組成を有する
ガラス溶融物100重量部に、水2〜50重量部を添加
した後、焼成することを特徴とする結晶性無機ビルダー
の製造方法、 (2) xM2 O・ySiO2 (式中、y/x=0.5
〜2.0、MはNa及びK、K/Na=0.01〜1.
2である。)で表される組成を有する結晶性無機ビルダ
ーの製造方法において、該組成を有するガラス溶融物1
00重量部に、水2〜50重量部を添加した後、焼成す
ることを特徴とする結晶性無機ビルダーの製造方法〔た
だし、組成がZSiO 2 :(xNa 2 O+yK 2 O)で
表され、1.3≦Z≦3.22、1>x>0.75、0
<y<0.25及びx+y=1を満たす結晶性無機ビル
ダーの製造において、該組成を有するガラスに、25重
量%迄の量の水を用いる製法を除く。〕、並びに (3) ガラス溶融物が溶融温度900〜1500℃で
調製されたものであり、水を添加後の焼成温度が500
〜1300℃であることを特徴とする上記(1)又は
(2)記載の製造方法、に関する。
【0008】本発明の結晶性無機ビルダーの製造方法
は、特定の組成を有する結晶性無機ビルダーの製造方法
において、該組成を有するガラス溶融物100重量部
に、水2〜50重量部を添加した後、焼成することを特
徴とするものである。
【0009】つまり、組成面でアルカリ金属やアルカリ
土類金属を導入したガラス溶融物を用いると共に、焼成
原料の調製条件を限定する方法であり、カリウムに加え
てアルカリ土類金属を積極的に導入する第1の態様と、
カリウムのみを積極的に導入する第2の態様が存在す
る。以下、詳細に説明する。
【0010】本発明におけるガラス溶融物とは、溶融法
により得られる下記の組成を有するガラスの粒状物をい
う。 第1の態様:xM2 O・ySiO2 ・zMeO (式中、y/x=0.5〜2.0、z/y=0.001
〜1.0、MはNa及びK、K/Na=0.01〜1.
2、MeはCa及び/又はMgである。)、または 第2の態様:xM2 O・ySiO2 (式中、y/x=0.5〜2.0、MはNa及びK、K
/Na=0.01〜1.2である。)
【0011】用いられるガラス溶融物としては上記の組
成を有するものであれば特に限定されることなく、各元
素を含有する化合物を溶融・冷却して得られるカレット
等が用いられる。なかでも、組成が均一となる点から、
溶融温度900〜1500℃で調製されたガラス溶融物
が好ましい。これらのカレットの具体的な製造方法とし
ては、例えばケイ砂と炭酸ソーダ、炭酸カリウム、要す
れば炭酸カルシウム等の混合物を900〜1500℃で
1〜24時間、溶融後冷却して製造される。
【0012】ガラス溶融物の製造に用いられるアルカリ
金属化合物としては、カリウム又はナトリウムの水酸化
物、炭酸塩、硫酸塩等が挙げられ、具体的には、KO
H、NaOH、Na2 CO3 、K2 CO3 、Na2 SO
4 等が用いられる。添加すべきアルカリ金属化合物の量
は、ガラス溶融物の組成により決定される。
【0013】本願発明の第1の態様のガラス溶融物の製
造に用いられるアルカリ土類金属化合物としてはカルシ
ウム又はマグネシウムの酸化物、水酸化物、炭酸塩等が
挙げられ、具体的には、CaCO3 、MgCO3 、Ca
(OH)2 、Mg(OH)2、MgO、CaCl2 ・n
H2 O、MgCl2 ・nH2 O、Ca(NO3)2 ・nH
2 O、Mg(NO3)2 ・nH2 O、(これらは通常n=
0〜20)等が用いられる。添加すべきアルカリ土類金
属化合物の量は、アルカリ金属化合物と同様に、ガラス
溶融物の組成により決定される。
【0014】用いられるガラス溶融物の形状、大きさ等
は特に限定されないが、反応性の点から、平均粒径が2
〜9000μmのものが好ましく、より好ましくは10
〜1000μmである。
【0015】本発明の製造方法は、以上のようなガラス
溶融物に、水を特定量添加した後、焼成するものである
が、このように予め水を添加してから焼成するのは、反
応性を高め、結晶化を促進するためである。
【0016】水の添加量は、ガラス溶融物100重量部
に対して水2〜50重量部、好ましくは10〜30重量
部である。いずれの態様においても、この範囲より水の
量が多いと、焼成時に多大なエネルギーが必要となり、
この範囲より水の量が少ないと、焼成時の結晶化が進み
難くなり、耐水溶性及びイオン交換特性が低下する傾向
がある。
【0017】本発明における焼成の方法としては、通常
公知の方法が用いられ、上記の焼成原料を用いて、通常
300〜1500℃、好ましくは500〜1300℃、
さらに好ましくは520〜900℃の範囲で焼成して結
晶化させる方法が挙げられる。この場合、加熱温度が3
00℃未満では結晶化が不十分で耐水溶性に劣り、15
00℃を越えると粗大粒子化しイオン交換能が低下す
る。加熱時間は通常0.1〜24時間である。このよう
な焼成は通常、電気炉、ガス炉等の加熱炉で行う事がで
きる。また、焼成後、必要に応じて粉砕し所定の粒度に
調整されるが、粉砕機としては例えばボールミル、ロー
ラーミル等が用いられる。
【0018】また本発明における無機ビルダーは、公知
の方法により容易に水和物とする事ができ、例えば、上
記のようにして得られた無機ビルダーの無水物をイオン
交換水に懸濁して水和させ、乾燥せしめて粉末化するな
どすればよい。
【0019】以上のような本発明の製造方法により得ら
れる結晶性無機ビルダーは、 第1の態様:xM2 O・ySiO2 ・zMeO (式中、y/x=0.5〜2.0、z/y=0.001
〜1.0、MはNa及びK、K/Na=0.01〜1.
2、MeはCa及び/又はMgである。)、または 第2の態様:xM2 O・ySiO2 (式中、y/x=0.5〜2.0、MはNa及びK、K
/Na=0.01〜1.2である。)で表される組成を
有するものである。本発明では、特に上記の式中、第1
の態様ではy/x=1.0〜2.0、K/Na=0.0
1〜0.9、z/y=0.005〜1.0であるもの
が、また第2の態様ではy/x=1.0〜2.0、K/
Na=0.01〜0.8であるものが、水中での構造安
定性の点より好ましい。
【0020】これらの結晶性無機ビルダーは、優れたイ
オン交換能、イオン交換速度、アルカリ能、耐水溶性等
を有するため、イオン交換体、アルカリ剤として有用な
ものである。
【0021】
【実施例】以下、実施例、および比較例により本発明を
さらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等に
よりなんら限定されるものではない。なお、実施例1〜
12は第1の態様、実施例13〜20は第2の態様に相
当する。また、実施例11、13〜17および19は参
考例である。また、実施例等におけるイオン交換特性
は、325メッシュ(平均粒径10±2μm:レーザー
回折式粒度分布計,堀場製作所製LA−500により測
定)に粉砕した試料を0.04gを精秤し、塩化カルシ
ウム溶液(濃度はCaCO3 として100ppm)10
0ml中に加え、10℃で1分間攪拌した後、孔サイズ
0.2μmのメンブランフィルターを用いて濾過を行
い、その濾液10ml中のCa量をEDTA測定により測定し
た値(CaCO3 /g・min)である。
【0022】実施例1 珪砂(オーストラリア産フラッタリーサンド、SiO2
純度99.8%)232.6g、試薬Na2 CO3 17
9.7g、K2 CO3 80.2g、CaCO36.19
g、MgCO3 1.30gを混合後、Pt坩堝中で13
00℃×8時間溶融した後、急冷し溶融カレットを得
た。このカレット(ガラス溶融物)を75メッシュ以下
に粉砕した後、その粉砕物100重量部に対して、イオ
ン交換水を18重量部添加混合した後、ニッケル坩堝中
で、電気炉を用い、600℃×5時間焼成した。焼成
後、325メッシュ以下に粉砕し、粉末化して無機ビル
ダー粉体1を得た。得られた無機ビルダーのイオン交換
特性を、製造条件と共に表2に示す。この粉末は、図1
のようなX線回折パターンにより結晶性を示し、イオン
交換特性も優れていた。
【0023】実施例2〜20 実施例1において、表1に示すような原料を用いて、表
2に示すカレット組成、溶融温度、焼成温度及び添加水
分量になるよう焼成した以外は、実施例1と同様にし
て、無機ビルダー粉体2〜20を得た。得られた無機ビ
ルダー粉体のイオン交換特性を表2に示す。いずれの場
合も、結晶性を示し、イオン交換特性は優れていた。
【0024】比較例1 珪砂244.2g、Na2 CO3 213.9g、K2 C
O3 41.8gを混合後、Pt坩堝中で1400℃×8
時間溶融した後、急冷し溶融カレットを得た。このカレ
ットを75メッシュ以下に粉砕した後、水を添加しない
で、ニッケル坩堝中で、650℃×5時間焼成した。焼
成後、325メッシュ以下に粉砕し、粉末化して比較粉
体1を得た。得られた比較粉体は、結晶性を示したが、
そのイオン交換特性は、表2に示すごとく実施例に比べ
劣るものであった。
【0025】比較例2 珪砂265.7gに試薬Na2 CO3 234.3gを混
合後、Pt坩堝中で1500℃×8時間溶融した後、急
冷し溶融カレットを得た。このカレットを75メッシュ
以下に粉砕した後、その粉砕物100重量部に対して、
イオン交換水15重量部を添加混合した後、ニッケル坩
堝中で、700℃×5時間焼成した。焼成後、325メ
ッシュ以下に粉砕し、粉末化して比較粉体2を得た。得
られた比較粉体は、結晶性を示したが、そのイオン交換
特性は、表2に示すごとく実施例に比べ劣るものであっ
た。
【0026】比較例3〜5 比較例1において、表1に示すような原料を用いて、表
2に示すカレット組成、溶融温度、焼成温度となるよう
焼成した以外は、比較例1と同様にして、比較粉体3〜
5を得た。得られた比較粉体のイオン交換特性は、いず
れの場合も、表2に示すごとく実施例に比べ劣るもので
あった。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明の結晶性無機ビルダーの製造方法
によると、原料として取り扱いの容易なガラス溶融物を
用いて、高性能のシリケート系ビルダーを簡便に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、実施例1で得られた無機ビルダー粉末
のX線回折パターンを示すものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 和弘 和歌山市湊1334番地 花王株式会社研究 所内 (56)参考文献 特開 平5−279013(JP,A) 特開 平7−187655(JP,A) 特開 平3−164422(JP,A) 特公 平5−66888(JP,B2) 特公 平6−72008(JP,B2) 特表 平9−502696(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C01B 33/00 - 39/54 B01J 43/00 C11D 3/12 CA(STN) JICSTファイル(JOIS) WPI(DIALOG)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 xM2 O・ySiO2 ・zMeO(式
    中、y/x=0.5〜2.0、z/y=0.001〜
    1.0、MはNa及びK、K/Na=0.01〜1.
    2、MeはCa及び/又はMgである。)で表される組
    成を有する結晶性無機ビルダーの製造方法において、該
    組成を有するガラス溶融物100重量部に、水2〜50
    重量部を添加した後、焼成することを特徴とする結晶性
    無機ビルダーの製造方法。
  2. 【請求項2】 xM2 O・ySiO2 (式中、y/x=
    0.5〜2.0、MはNa及びK、K/Na=0.01
    〜1.2である。)で表される組成を有する結晶性無機
    ビルダーの製造方法において、該組成を有するガラス溶
    融物100重量部に、水2〜50重量部を添加した後、
    焼成することを特徴とする結晶性無機ビルダーの製造方
    法〔ただし、組成がZSiO 2 :(xNa 2 O+yK 2
    O)で表され、1.3≦Z≦3.22、1>x>0.7
    5、0<y<0.25及びx+y=1を満たす結晶性無
    機ビルダーの製造において、該組成を有するガラスに、
    25重量%迄の量の水を用いる製法を除く。〕。
  3. 【請求項3】 ガラス溶融物が溶融温度900〜150
    0℃で調製されたものであり、水を添加後の焼成温度が
    500〜1300℃であることを特徴とする請求項1又
    は2記載の製造方法。
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