JPH038752A - 粘土鉱物焼結体およびその製造方法 - Google Patents
粘土鉱物焼結体およびその製造方法Info
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- JPH038752A JPH038752A JP1141317A JP14131789A JPH038752A JP H038752 A JPH038752 A JP H038752A JP 1141317 A JP1141317 A JP 1141317A JP 14131789 A JP14131789 A JP 14131789A JP H038752 A JPH038752 A JP H038752A
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Landscapes
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- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Sealing Material Composition (AREA)
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。
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、セピオライトまたはセピオライトと同様な組
成を有するゲルを含有する粘土鉱物の焼結体およびその
製造方法に関するものである。
成を有するゲルを含有する粘土鉱物の焼結体およびその
製造方法に関するものである。
セピオライト、モンモリロナイト等の粘土鉱物は、大き
な比表面積を有し、しかもその表面には特異な触媒活性
があるものが多く、各種の吸着材や触媒として広く利用
されている。
な比表面積を有し、しかもその表面には特異な触媒活性
があるものが多く、各種の吸着材や触媒として広く利用
されている。
この粘土鉱物は、粉末として産出するため、利用に際し
ては何らかの方法で、粒状、板状、シート状、あるいは
他の形状に成形する必要がある。
ては何らかの方法で、粒状、板状、シート状、あるいは
他の形状に成形する必要がある。
粘土鉱物は、水を含ませると可塑性を持つため比較的容
易に成形され、これを乾燥することにより成形体が得ら
れる。しかし、このようにして得られた成形体は、水な
どの液体により容易に崩れてしまう。
易に成形され、これを乾燥することにより成形体が得ら
れる。しかし、このようにして得られた成形体は、水な
どの液体により容易に崩れてしまう。
これを改善する目的で、種々の無機、有機のバインダー
や補強材を粘土鉱物に混入して成形したリ、粘土鉱物の
乾燥固化体を高温で焼結することなどが試みられている
。しかし、これらの処理により、粘土鉱物の表面はバイ
ンダーなどで覆われたり、焼成による変質を受けたりし
て、その比表面積が著しく減少して、それに伴って表面
活性も著しく低下してしまう。また、この表面活性の低
下を防ぐにはバインダーの添加量を減らすか、あるいは
低温で焼成する必要がある。しかし、この場合には十分
な強度や耐水性が得られない。
や補強材を粘土鉱物に混入して成形したリ、粘土鉱物の
乾燥固化体を高温で焼結することなどが試みられている
。しかし、これらの処理により、粘土鉱物の表面はバイ
ンダーなどで覆われたり、焼成による変質を受けたりし
て、その比表面積が著しく減少して、それに伴って表面
活性も著しく低下してしまう。また、この表面活性の低
下を防ぐにはバインダーの添加量を減らすか、あるいは
低温で焼成する必要がある。しかし、この場合には十分
な強度や耐水性が得られない。
また、吸着材、触媒、分子節あるいはケミカルヒートポ
ンプ用吸着材として利用する場合、粘土鉱物の構造中の
細孔ばかりではなく、粘土鉱物粒子間に形成される空隙
、いわゆる二次細孔の大きさや量を制御することが必要
である。
ンプ用吸着材として利用する場合、粘土鉱物の構造中の
細孔ばかりではなく、粘土鉱物粒子間に形成される空隙
、いわゆる二次細孔の大きさや量を制御することが必要
である。
すなわち、粘土鉱物の成形体においては、その結晶構造
中の細孔の他に、粒子間に二次細孔が形成されている。
中の細孔の他に、粒子間に二次細孔が形成されている。
この二次細孔の大きさは、粘土鉱物の一次粒子の大きさ
程度であることが多く、繊維状セピオライトでは0.1
〜100μmの範囲内である。上記触媒、吸着材等に利
用する場合、二次細孔により副反応が生じたり、吸・脱
着エネルギーを有効に利用できないなどの不都合が生じ
る場合がある。従って、結晶構造中にある細孔は崩壊さ
せることなく、二次細孔の量や大きさを制御する必要が
ある。上記従来技術では、二次細孔の量や大きさを制御
することは困難である。
程度であることが多く、繊維状セピオライトでは0.1
〜100μmの範囲内である。上記触媒、吸着材等に利
用する場合、二次細孔により副反応が生じたり、吸・脱
着エネルギーを有効に利用できないなどの不都合が生じ
る場合がある。従って、結晶構造中にある細孔は崩壊さ
せることなく、二次細孔の量や大きさを制御する必要が
ある。上記従来技術では、二次細孔の量や大きさを制御
することは困難である。
〔第1発明の説明〕
本第1発明(請求項(1)に記載の発明)は、上記従来
技術の問題点に鑑みなされたものであり、吸着、触媒作
用などの表面活性を損なうことなく、しかも高強度の粘
土鉱物の焼結体を提供することを目的とする。
技術の問題点に鑑みなされたものであり、吸着、触媒作
用などの表面活性を損なうことなく、しかも高強度の粘
土鉱物の焼結体を提供することを目的とする。
本第1発明の粘土鉱物焼結体は、セピオライトまたはセ
ピオライトと同様な組成を有するゲルのうちの少なくと
も一方を含有する粘土鉱物からなる原料を水熱ホットプ
レス法により焼成することにより製造されたことを特徴
とするものである。
ピオライトと同様な組成を有するゲルのうちの少なくと
も一方を含有する粘土鉱物からなる原料を水熱ホットプ
レス法により焼成することにより製造されたことを特徴
とするものである。
本第1発明にかかる粘土鉱物焼結体は、比表面積が大き
く、吸着能、触媒作用などの表面活性が高い。しかも、
非常に高強度である。また、種々の利用条件下に耐え得
る硬度、耐摩性を保有している。
く、吸着能、触媒作用などの表面活性が高い。しかも、
非常に高強度である。また、種々の利用条件下に耐え得
る硬度、耐摩性を保有している。
上記機械的特性のため、繰り返し使用による薬品処理、
水洗処理等によって崩壊しないため、その寿命は非常に
長い。更に、崩壊による粉末飛散等による公害や配管づ
まりなどの問題もない。
水洗処理等によって崩壊しないため、その寿命は非常に
長い。更に、崩壊による粉末飛散等による公害や配管づ
まりなどの問題もない。
〔第2発明の説明〕
本第2発明(請求項(3)に記載の発明)は、本第1発
明の粘土鉱物焼結体を製造することができる方法を提供
することを目的とする。
明の粘土鉱物焼結体を製造することができる方法を提供
することを目的とする。
本第2発明の粘土鉱物焼結体の製造方法は、セピオライ
トまたはセピオライトと同様な組成を有するゲルのうち
の少なくとも一方を含有する粘土鉱物からなる原料を水
熱ホットプレス法により焼成することを特徴とするもの
である。
トまたはセピオライトと同様な組成を有するゲルのうち
の少なくとも一方を含有する粘土鉱物からなる原料を水
熱ホットプレス法により焼成することを特徴とするもの
である。
本第2発明によれば、本第1発明の優れた粘土鉱物焼結
体を製造することができる。すなわち、本第2発明によ
り得られた粘土鉱物焼結体は、種々の利用条件に耐え得
る強度、硬度、耐摩性を保有していると同時に、原料が
元来保有している吸着能や触媒能を保持している。しか
も比較的大きな焼結体でありながら、その比表面積は原
料の比表面積とほとんど変化しない。
体を製造することができる。すなわち、本第2発明によ
り得られた粘土鉱物焼結体は、種々の利用条件に耐え得
る強度、硬度、耐摩性を保有していると同時に、原料が
元来保有している吸着能や触媒能を保持している。しか
も比較的大きな焼結体でありながら、その比表面積は原
料の比表面積とほとんど変化しない。
〔第1発明および第2発明のその他の発明の説明〕以下
、本第1発明および本第2発明をより具体的にしたその
他の発明を説明する。
、本第1発明および本第2発明をより具体的にしたその
他の発明を説明する。
本発明では、セピオライトまたはセピオライトと同様な
組成を有するゲルのうちの少なくとも一方(以下、セピ
オライト類とする)を含有する粘土鉱物からなる原料を
水熱ホットプレス法により焼成することによって、粘土
鉱物焼結体を製造するものである。
組成を有するゲルのうちの少なくとも一方(以下、セピ
オライト類とする)を含有する粘土鉱物からなる原料を
水熱ホットプレス法により焼成することによって、粘土
鉱物焼結体を製造するものである。
原料の粘土鉱物は、セピオライト類を含有するものであ
る。このセピオライト類が含有することにより、水熱ホ
ットプレス法により粘土鉱物が容易に焼結して固化する
のである。例えば、吸着材や触媒等によく利用されてい
るスメクタイト系粘土鉱物、すなわち、モンモリロナイ
ト、サポナイト、ステイーブンサイト、ノントロナイト
、ヘクトライトなどは、水熱ホットプレス法ではほとん
ど焼結することができず、処理後の成形体は容易に水に
より崩壊してしまう。
る。このセピオライト類が含有することにより、水熱ホ
ットプレス法により粘土鉱物が容易に焼結して固化する
のである。例えば、吸着材や触媒等によく利用されてい
るスメクタイト系粘土鉱物、すなわち、モンモリロナイ
ト、サポナイト、ステイーブンサイト、ノントロナイト
、ヘクトライトなどは、水熱ホットプレス法ではほとん
ど焼結することができず、処理後の成形体は容易に水に
より崩壊してしまう。
上記セピオライトは、繊維状の層リボン構造の粘土鉱物
として知られるものであり、マグネシウムシリケート系
の粘土鉱物である。なお、上記セピオライト類としては
、セピオライトまたはセピオライトと同様な組成を有す
るゲルのうちの少なくとも一方である。すなわち、セピ
オライトは、理想的にはSiO□/MgOのモル比は3
/2であるが、その組成がi / lから4/2の範囲
のセピオライトでもよい。更に、上記セピオライトと同
様な組成(S io2/MgOのモル比が同様)である
ゲル(非晶質体)でもよい。
として知られるものであり、マグネシウムシリケート系
の粘土鉱物である。なお、上記セピオライト類としては
、セピオライトまたはセピオライトと同様な組成を有す
るゲルのうちの少なくとも一方である。すなわち、セピ
オライトは、理想的にはSiO□/MgOのモル比は3
/2であるが、その組成がi / lから4/2の範囲
のセピオライトでもよい。更に、上記セピオライトと同
様な組成(S io2/MgOのモル比が同様)である
ゲル(非晶質体)でもよい。
上記原料には、セピオライト類の他に、強化の目的でシ
リカゲルやガラス繊維を、また特性修飾を目的として他
の粘土鉱物、例えばベントナイト等を添加しておいても
よい。
リカゲルやガラス繊維を、また特性修飾を目的として他
の粘土鉱物、例えばベントナイト等を添加しておいても
よい。
原料中のセピオライト類の含有割合は、5〜100重量
%の範囲内とするのがよい。すなわち、セピオライト類
が5重量%未満では、他の成分がベントナイト等の場合
は充分な強度や耐水性が得られない。また、他の成分が
シリカゲル等の場合は、強度は得られるが、セピオライ
ト類の特徴的な表面特性や細孔分布の材料および繊維状
の形状を活かした材料にはならない。
%の範囲内とするのがよい。すなわち、セピオライト類
が5重量%未満では、他の成分がベントナイト等の場合
は充分な強度や耐水性が得られない。また、他の成分が
シリカゲル等の場合は、強度は得られるが、セピオライ
ト類の特徴的な表面特性や細孔分布の材料および繊維状
の形状を活かした材料にはならない。
上記原料を水熱ホットプレス法により焼成することによ
って焼結体を製造する。
って焼結体を製造する。
この水熱ホットプレス法は、ガラス粉末等の固化方法と
して提案されている(窯業協会誌、 1986など)
ものであり、原料粉末と水等の溶媒とを混合した後に、
この混合物を圧縮成形器に入れ、圧縮力を加えた状態で
加熱する方法である。この圧縮成形器の容器はテフロン
製バッキング等を用いて内部の水等の溶媒が蒸発するの
を防止するように設計されている。このため、加熱成形
時に原料粉末は水熱条件下におかれる。また、粘土鉱物
は水熱反応により合成されることが知られており、従っ
て、この方法による処理条件下では通常の加熱と異なり
、粘土鉱物はほとんど変質せず、原料の持つ表面活性の
損失は少ない。しかしながら、この水熱ホットプレス法
で容易に固化するのは粘土鉱物では上記セピオライト類
を含有するもののみである。
して提案されている(窯業協会誌、 1986など)
ものであり、原料粉末と水等の溶媒とを混合した後に、
この混合物を圧縮成形器に入れ、圧縮力を加えた状態で
加熱する方法である。この圧縮成形器の容器はテフロン
製バッキング等を用いて内部の水等の溶媒が蒸発するの
を防止するように設計されている。このため、加熱成形
時に原料粉末は水熱条件下におかれる。また、粘土鉱物
は水熱反応により合成されることが知られており、従っ
て、この方法による処理条件下では通常の加熱と異なり
、粘土鉱物はほとんど変質せず、原料の持つ表面活性の
損失は少ない。しかしながら、この水熱ホットプレス法
で容易に固化するのは粘土鉱物では上記セピオライト類
を含有するもののみである。
このセピオライト類を含有する粘土鉱物がこの方法によ
り固化する機構については明らかになされていないが、
セピオライト類が水熱条件下で水にわずかに溶解し、セ
ピオライト類粒子表面にセピオライト類やスメクタイト
が再析出することにより固化が進行するのではないかと
考えられる。
り固化する機構については明らかになされていないが、
セピオライト類が水熱条件下で水にわずかに溶解し、セ
ピオライト類粒子表面にセピオライト類やスメクタイト
が再析出することにより固化が進行するのではないかと
考えられる。
また、焼成時にセピオライト類の大部分は、セピオライ
ト類そのままで変化せずに残るため比表面積が大きい。
ト類そのままで変化せずに残るため比表面積が大きい。
また、セピオライト類同志は、焼成時に接結しやすいた
めに強度が高い。
めに強度が高い。
粘土鉱物と水との混合割合は、固化の成否を決定するば
かりではなく、焼結体の密度、二次細孔の大きさや量を
制御する重要な因子となる。上記混合割合としては、粘
土鉱物の原料に対して添加する水分量を重量比で1%と
するのが望ましい。
かりではなく、焼結体の密度、二次細孔の大きさや量を
制御する重要な因子となる。上記混合割合としては、粘
土鉱物の原料に対して添加する水分量を重量比で1%と
するのが望ましい。
該混合割合が1重量%未満では、固化に必要な反応が進
行しないため充分な強度を持つ焼結体が得られず、更に
加熱処理により粘土鉱物が変質してしまう。また、水の
添加量の上限は水熱ホットプレスの圧縮容器の構造等に
より変化するが、粘土鉱物粒子間に形成される空隙と、
圧縮容器中にある水溜めの空間を充填する以上の水は、
原料粉末の圧縮力を吸収してしまうため、かえって固化
の妨げになる。例えば、水溜めの空間がleeある容器
を用いて体積が約2ccで密度が1.2g/ccの焼結
体を製造する場合、約3ccが水の添加量の上限になる
。以上の範囲内で水の添加量を変化させることにより、
焼結体の密度、二次細孔の大きさ、強度などを制御する
ことが可能である。
行しないため充分な強度を持つ焼結体が得られず、更に
加熱処理により粘土鉱物が変質してしまう。また、水の
添加量の上限は水熱ホットプレスの圧縮容器の構造等に
より変化するが、粘土鉱物粒子間に形成される空隙と、
圧縮容器中にある水溜めの空間を充填する以上の水は、
原料粉末の圧縮力を吸収してしまうため、かえって固化
の妨げになる。例えば、水溜めの空間がleeある容器
を用いて体積が約2ccで密度が1.2g/ccの焼結
体を製造する場合、約3ccが水の添加量の上限になる
。以上の範囲内で水の添加量を変化させることにより、
焼結体の密度、二次細孔の大きさ、強度などを制御する
ことが可能である。
添加する水は、NaOHやHCj2等を添加しpHを変
化させることができ、このpH調整により固化反応を制
御することができるが、pHは4〜IOの範囲内とする
のが望ましい。pHが上記範囲外では容器等が腐食され
やすくなり、更に原料の溶解が促進されるため、この溶
解成分が粘土鉱物の表面を覆ったり、細孔をふさいだり
して焼結体の比表面積を減少させてしまう。
化させることができ、このpH調整により固化反応を制
御することができるが、pHは4〜IOの範囲内とする
のが望ましい。pHが上記範囲外では容器等が腐食され
やすくなり、更に原料の溶解が促進されるため、この溶
解成分が粘土鉱物の表面を覆ったり、細孔をふさいだり
して焼結体の比表面積を減少させてしまう。
また、焼結体の強度を増加させる目的で、水ガラスやで
んぷん等のバインダー、あるいはセルロース繊維やガラ
ス繊維等の補強材を原料に添加することも可能であるが
、上記のようにこれらの成分が粘土鉱物の表面を覆った
りして焼結体の比表面積を減少させるおそれもあり、こ
れらの成分の添加量はできるだけ少なくするのがよい。
んぷん等のバインダー、あるいはセルロース繊維やガラ
ス繊維等の補強材を原料に添加することも可能であるが
、上記のようにこれらの成分が粘土鉱物の表面を覆った
りして焼結体の比表面積を減少させるおそれもあり、こ
れらの成分の添加量はできるだけ少なくするのがよい。
水熱ホットプレスに使用する処理装置は、どのような形
式のものでもよい。
式のものでもよい。
処理温度としては、80〜350°Cの範囲内が望まし
く、更に100〜300℃の範囲内がより望ましい。8
08C未満の温度では、固化反応が充分に進行せず、3
50℃を越えると装置のシール材として用いたテフロン
パツキンが軟化したり、内部圧力が増加するなど装置の
設計上の問題が生じる。更に、添加した水は200〜3
00°Cで固化反応を最もよ(促進すると考えられるた
め、エネルギーのむだである。
く、更に100〜300℃の範囲内がより望ましい。8
08C未満の温度では、固化反応が充分に進行せず、3
50℃を越えると装置のシール材として用いたテフロン
パツキンが軟化したり、内部圧力が増加するなど装置の
設計上の問題が生じる。更に、添加した水は200〜3
00°Cで固化反応を最もよ(促進すると考えられるた
め、エネルギーのむだである。
また、圧縮する圧力は、lO〜1000 kg/cイの
範囲内が望ましい。10kg/cr1未満では充分な強
度が得られない。また1 000 kg/ciを越える
圧力にしても強度は圧力に比例して増大することはなく
一定となるため、装置や型がむだになるばかりではなく
水を含んだ粘土が型外や他のすき間に侵入し、歩留りを
低下させたり、型からのとりはすしを困難にする。
範囲内が望ましい。10kg/cr1未満では充分な強
度が得られない。また1 000 kg/ciを越える
圧力にしても強度は圧力に比例して増大することはなく
一定となるため、装置や型がむだになるばかりではなく
水を含んだ粘土が型外や他のすき間に侵入し、歩留りを
低下させたり、型からのとりはすしを困難にする。
このようにして得られる焼結体は、原料にセピオライト
類のみを用い、添加する水のpHが約7、処理温度が2
00°C以下、圧縮圧力が500kg/C♂の場合、は
とんどがセピオライト類であり、他の成分はほとんど検
出されない。また、比表面積は原料粉末の比表面積とほ
とんど変わらず、しかも圧縮強度も50MPa以上であ
る。
類のみを用い、添加する水のpHが約7、処理温度が2
00°C以下、圧縮圧力が500kg/C♂の場合、は
とんどがセピオライト類であり、他の成分はほとんど検
出されない。また、比表面積は原料粉末の比表面積とほ
とんど変わらず、しかも圧縮強度も50MPa以上であ
る。
また、処理温度を上昇させたり、添加する水のpHを変
化させたりすることにより、セピオライト類はスメクタ
イト系鉱物(ステイーブンサイトと推測される)に変化
し、スメクタイト系鉱物とセピオライト類との混合物の
焼結体が得られる。
化させたりすることにより、セピオライト類はスメクタ
イト系鉱物(ステイーブンサイトと推測される)に変化
し、スメクタイト系鉱物とセピオライト類との混合物の
焼結体が得られる。
また、明確には検出されないが、セピオライト類はスメ
クタイト系鉱物の他に非晶成分にも変化し、スメクタイ
ト系鉱物とセピオライト類と非晶成分との混合物の焼結
体が得られていると推測される。
クタイト系鉱物の他に非晶成分にも変化し、スメクタイ
ト系鉱物とセピオライト類と非晶成分との混合物の焼結
体が得られていると推測される。
このようなスメクタイト系粘土鉱物が含まれた焼結体は
、強度は増大するが、比表面積はやや減少する傾向にあ
る。しかし、スメクタイト系粘土鉱物の増加に伴い、セ
ピオライト類にはない特性、例えば、膨潤による体積膨
張能が現れる。また、原料にセピオライトを用いないで
セピオライトと同様な組成を有するゲルのみを用いた場
合、製造した焼結体には、セピオライトはほとんど検出
されずセピオライトと同様な組成で、類似の構造を有す
るゲルとスメクタイトとの混合物となる。従って、焼結
体としては、セピオライト類とスメクタイト系粘土鉱物
とからなるものが望ましい。
、強度は増大するが、比表面積はやや減少する傾向にあ
る。しかし、スメクタイト系粘土鉱物の増加に伴い、セ
ピオライト類にはない特性、例えば、膨潤による体積膨
張能が現れる。また、原料にセピオライトを用いないで
セピオライトと同様な組成を有するゲルのみを用いた場
合、製造した焼結体には、セピオライトはほとんど検出
されずセピオライトと同様な組成で、類似の構造を有す
るゲルとスメクタイトとの混合物となる。従って、焼結
体としては、セピオライト類とスメクタイト系粘土鉱物
とからなるものが望ましい。
また、焼結体の密度は0.8〜2.4g/ccの範囲内
が望ましい。0.8g/cc未満では、固化反応が十分
ではなく強度が低く、しかも水の接触で容易に崩壊して
しまう。一方、粘土鉱物の真密度は約2.5g/ccで
あるため、2.4g/cc以上の密度のものは得られに
くく、これ以上の密度の焼結体は、二次細孔がほとんど
ないため、吸着材や触媒として利用が不可能である。
が望ましい。0.8g/cc未満では、固化反応が十分
ではなく強度が低く、しかも水の接触で容易に崩壊して
しまう。一方、粘土鉱物の真密度は約2.5g/ccで
あるため、2.4g/cc以上の密度のものは得られに
くく、これ以上の密度の焼結体は、二次細孔がほとんど
ないため、吸着材や触媒として利用が不可能である。
本発明では、原料や焼結条件等を制御することにより、
比表面積が30〜300m/g、圧縮強度が35〜15
0MPaの粘土鉱物焼結体を得ることができる。なお、
粘土鉱物焼結体は、比表面積が50rn’/g以上、圧
縮強度が50MPa以上のものが望ましい。これは、吸
着特性や触媒特性は高比表面積が望ましく、比表面積が
50 g / g未満の材料はセピオライトの特徴的ト
ンネル構造はほとんど崩壊している。また、50MPa
未満のものは使用中、あるいは機械加工中に破損しやす
いばかりではなく、水等で容易に崩壊するためである。
比表面積が30〜300m/g、圧縮強度が35〜15
0MPaの粘土鉱物焼結体を得ることができる。なお、
粘土鉱物焼結体は、比表面積が50rn’/g以上、圧
縮強度が50MPa以上のものが望ましい。これは、吸
着特性や触媒特性は高比表面積が望ましく、比表面積が
50 g / g未満の材料はセピオライトの特徴的ト
ンネル構造はほとんど崩壊している。また、50MPa
未満のものは使用中、あるいは機械加工中に破損しやす
いばかりではなく、水等で容易に崩壊するためである。
また、本発明では、焼成処理時にセピオライト類の繊維
の再配列と焼結が進行するため、添加する水分量や圧縮
圧力を制御することにより、セピオライト類の繊維間の
二次細孔の量を精密に制御することができる。
の再配列と焼結が進行するため、添加する水分量や圧縮
圧力を制御することにより、セピオライト類の繊維間の
二次細孔の量を精密に制御することができる。
更に、本発明により得られた粘土鉱物焼結体は、圧縮弾
性率が1000MPa以下で比較的小さく、しかも10
%以下の弾性変形をするもの、すなわち、無機物質であ
りながらゴム状の性質を有するものにすることができる
。これは、主成分が微細な繊維状結晶であることと、そ
の結合部が比較的柔軟性を持つスメクタイト成分である
ことが原因であると考えられる。この性質により、衝撃
吸収材、圧力吸収材、振動吸収材等に利用することがで
きる。
性率が1000MPa以下で比較的小さく、しかも10
%以下の弾性変形をするもの、すなわち、無機物質であ
りながらゴム状の性質を有するものにすることができる
。これは、主成分が微細な繊維状結晶であることと、そ
の結合部が比較的柔軟性を持つスメクタイト成分である
ことが原因であると考えられる。この性質により、衝撃
吸収材、圧力吸収材、振動吸収材等に利用することがで
きる。
本発明の粘土鉱物焼結体は、吸着材、分子節、触媒、吸
収材の用途の他に、焼結体の種々の特性を活かして下記
の用途に利用することができる。
収材の用途の他に、焼結体の種々の特性を活かして下記
の用途に利用することができる。
■ 原料粉末の粒度、水の添加量の調節により焼結体の
二次細孔の大きさを制御できるため、ケミカルヒートポ
ンプ用吸着材等のサブミクロンの細孔が必要な材料とし
て利用可能である。
二次細孔の大きさを制御できるため、ケミカルヒートポ
ンプ用吸着材等のサブミクロンの細孔が必要な材料とし
て利用可能である。
■ 特にセピオライト類の成分が多い場合は、焼結体は
繊維状粒子が結合して形成され、しかも空隙が大きいた
め、ガラスや陶磁器のように機械的衝撃により焼結体全
体が破壊することはない。従って、破壊までに吸収する
エネルギーが太き(、機械加工可能な無機固化体や衝撃
吸収材として利用することができる。
繊維状粒子が結合して形成され、しかも空隙が大きいた
め、ガラスや陶磁器のように機械的衝撃により焼結体全
体が破壊することはない。従って、破壊までに吸収する
エネルギーが太き(、機械加工可能な無機固化体や衝撃
吸収材として利用することができる。
■ 機械的強度や表面硬度が高く、しかも多孔質である
特性を活かして、焼結体の空隙部分に潤滑剤や黒鉛を含
浸あるいは成形時に混入することにより無絡油軸受は等
の低摩擦剤として利用することができる。
特性を活かして、焼結体の空隙部分に潤滑剤や黒鉛を含
浸あるいは成形時に混入することにより無絡油軸受は等
の低摩擦剤として利用することができる。
■ スメクタイト成分が多い焼結体は、水、その他の分
子により膨潤、膨張するため、圧力発生材やシール材と
して利用することができる。
子により膨潤、膨張するため、圧力発生材やシール材と
して利用することができる。
■ 種々の芳香剤、殺菌剤等の揮発性の機能性分子を多
量に含浸し、この機能性分子を徐々に放出する徐放材と
して利用することができる。
量に含浸し、この機能性分子を徐々に放出する徐放材と
して利用することができる。
■ 高強度で多孔性が要求される研摩材用のバインダー
として利用し、これをC−BN、ダイヤモンド、あるい
はSiC粒子と複合化して研摩材成形体として利用する
ことができる。
として利用し、これをC−BN、ダイヤモンド、あるい
はSiC粒子と複合化して研摩材成形体として利用する
ことができる。
■ スメクタイト成分が多い焼結体は、イオン交換能や
吸着性を利用して放射性廃棄物を中に閉じ込める処理材
として利用することができる。
吸着性を利用して放射性廃棄物を中に閉じ込める処理材
として利用することができる。
■ 焼結時に酸性白土等の触媒活性の高い粉末を添加す
ることにより、より活性の高い焼結体を得ることができ
る。
ることにより、より活性の高い焼結体を得ることができ
る。
■ 二次細孔がほとんどなく、しかも約10人φの細孔
が多(存在する焼結体は、ケミカルヒートポンプ用の吸
着材として利用することができる。
が多(存在する焼結体は、ケミカルヒートポンプ用の吸
着材として利用することができる。
[相] 弾性率が比較的小さく、しかも弾性変形量の大
きい、いわゆる無機エラストマーとして利用することが
できる。
きい、いわゆる無機エラストマーとして利用することが
できる。
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例1
表に示すような条件で、トルコ原産のβ型セピオライト
粉末(平均粒径1μm)に水を添加し、第1図および第
2図に示すような水熱ホットプレス装置を用いてこれを
水熱ホットプレスにより焼成した。この水熱ホットプレ
ス装置は試料を収納し、圧縮するためのオートクレー=
;I−1の周囲に加熱炉2が設置されて試料を加熱する
ようになっている。オートクレー≠1の上部には熱電対
3が設けられて、オートクレーブl内の試料の加熱温度
を測定できるようになっている。オートクレーブ1の上
端、下端にはそれぞれピストン押棒4が設けられ、オー
トクレーブl内の試料を圧縮できるようになっている。
粉末(平均粒径1μm)に水を添加し、第1図および第
2図に示すような水熱ホットプレス装置を用いてこれを
水熱ホットプレスにより焼成した。この水熱ホットプレ
ス装置は試料を収納し、圧縮するためのオートクレー=
;I−1の周囲に加熱炉2が設置されて試料を加熱する
ようになっている。オートクレー≠1の上部には熱電対
3が設けられて、オートクレーブl内の試料の加熱温度
を測定できるようになっている。オートクレーブ1の上
端、下端にはそれぞれピストン押棒4が設けられ、オー
トクレーブl内の試料を圧縮できるようになっている。
このピストン押棒4は、ジヤツキラム5を介して自動ジ
ヤツキ6につながっており、圧縮力が伝達されるように
なっている。オートクレーブl内では、水溜空間12を
有する一対の、ピストン11により試料7をはさんで、
圧縮するようになっている。この一対のピストン11の
外側には、水分の蒸発を防止して内部の水熱雰囲気を維
持するためグランドバッキング13が設けられており、
更に一対のピストン11は、ピストン押棒4と接続して
なる。オートクレーブl内の圧力および温度は、圧力制
御器8および温度制御器9により制御することができる
。
ヤツキ6につながっており、圧縮力が伝達されるように
なっている。オートクレーブl内では、水溜空間12を
有する一対の、ピストン11により試料7をはさんで、
圧縮するようになっている。この一対のピストン11の
外側には、水分の蒸発を防止して内部の水熱雰囲気を維
持するためグランドバッキング13が設けられており、
更に一対のピストン11は、ピストン押棒4と接続して
なる。オートクレーブl内の圧力および温度は、圧力制
御器8および温度制御器9により制御することができる
。
得られた焼結体の特性を表に示す。また、比較のため、
上記セピオライトを加圧成形したのみで水熱ホットプレ
ス処理していないもの(比較例No。
上記セピオライトを加圧成形したのみで水熱ホットプレ
ス処理していないもの(比較例No。
CI)、およびこの比較例klを通常の熱処理により焼
結したもの(比較例No、C2)の特性も表に示す。な
お、表中の添加する水のpHはNaOHあるいはHCl
の添加により調整したもの、スメクタイト成分はエチレ
ングリコール処理によるX線回折により求めたもの、比
表面積は、N2吸着によるBET法により測定したもの
、吸湿変量は25°C1湿度80%のときのものである
。
結したもの(比較例No、C2)の特性も表に示す。な
お、表中の添加する水のpHはNaOHあるいはHCl
の添加により調整したもの、スメクタイト成分はエチレ
ングリコール処理によるX線回折により求めたもの、比
表面積は、N2吸着によるBET法により測定したもの
、吸湿変量は25°C1湿度80%のときのものである
。
また、本実施例Nα1〜15および比較例N11C1の
焼結体は、β型セピオライトと少量のβ型セピオライト
と同様な組成のゲル(非晶質体)と原料に不純物として
含有されている石英、ドロマイト、フミン酸等の有機成
分と第1表に示す割合のスメクタイトとからなるもので
あった。
焼結体は、β型セピオライトと少量のβ型セピオライト
と同様な組成のゲル(非晶質体)と原料に不純物として
含有されている石英、ドロマイト、フミン酸等の有機成
分と第1表に示す割合のスメクタイトとからなるもので
あった。
また、比較例NCLC2の焼結体はセピオライトの加熱
脱水により生成したセピオライト■(脱水セピオライト
)と上記不純物とからなるものであった。
脱水により生成したセピオライト■(脱水セピオライト
)と上記不純物とからなるものであった。
本実施例No、 1〜15の焼結体は、水に浸した後も
表面状態や強度に全く変化がなかった。それに対して、
比較例No、CIは、密度は本実施例N(lL6とほと
んど変わらないが、強度が低く、しかも水に浸すと直ち
に崩壊して形状を保持することができなかった。また、
比較例No、C2も水に浸すと表面のわずかな崩壊が観
察された。
表面状態や強度に全く変化がなかった。それに対して、
比較例No、CIは、密度は本実施例N(lL6とほと
んど変わらないが、強度が低く、しかも水に浸すと直ち
に崩壊して形状を保持することができなかった。また、
比較例No、C2も水に浸すと表面のわずかな崩壊が観
察された。
また、比較例N(LC2では、比表面積の著しい劣化が
みられたのに対して、本実施例Nα1〜15では、比表
面積は原料粉末とほとんど変わらず、表面固体酸強度も
全く変化がなかった。また、本実施例Nα1〜15では
、圧縮強度も非常に高く、しかも圧縮強度が100MP
a以上の焼結体では、約20%以上弾性変形し、更に破
壊開始後もクラックが内部まで進行することなく、完全
に破壊するまでに多くのエネルギーを吸収することが確
認された。
みられたのに対して、本実施例Nα1〜15では、比表
面積は原料粉末とほとんど変わらず、表面固体酸強度も
全く変化がなかった。また、本実施例Nα1〜15では
、圧縮強度も非常に高く、しかも圧縮強度が100MP
a以上の焼結体では、約20%以上弾性変形し、更に破
壊開始後もクラックが内部まで進行することなく、完全
に破壊するまでに多くのエネルギーを吸収することが確
認された。
また、本実施例Nα1〜15は、比較例NO,C2に比
較して、水分の吸着量が多く、しかも、成形圧や水分添
加量に応じて50人〜0.1μmφの細孔容量が変化し
ているにもかかわらず、セピオライトの特徴的トンネル
構造に基づく10Å以下の細孔容量はほとんど変化しな
かった。従って、本実施例の焼結体は吸着剤やケミカル
ヒートポンプ用材料として有効であることが分る。
較して、水分の吸着量が多く、しかも、成形圧や水分添
加量に応じて50人〜0.1μmφの細孔容量が変化し
ているにもかかわらず、セピオライトの特徴的トンネル
構造に基づく10Å以下の細孔容量はほとんど変化しな
かった。従って、本実施例の焼結体は吸着剤やケミカル
ヒートポンプ用材料として有効であることが分る。
実施例2
加熱時間を4時間とした以外は、実施例1のN08と同
様な条件で焼結体を製造した。得られた焼結体は、スメ
クタイト成分が85%、残部β型セピオライトと実施例
1と同様な原料中の不純物とからなるものであった。そ
の密度は1.6’g/cc、比表面積IQOm/g、圧
縮強度は160MPa以上であった。
様な条件で焼結体を製造した。得られた焼結体は、スメ
クタイト成分が85%、残部β型セピオライトと実施例
1と同様な原料中の不純物とからなるものであった。そ
の密度は1.6’g/cc、比表面積IQOm/g、圧
縮強度は160MPa以上であった。
また、この焼結体を710°Cで乾燥後、室内(20°
C1湿度50%)に−日装置した。その後、この焼結体
に水を2gスポイトで添加するとその体積は約5%増大
した。また、このときの膨潤圧は約4kg/cTl程度
であった。また、陽イオン交換容量は60ミリ当量/
100 gであった。
C1湿度50%)に−日装置した。その後、この焼結体
に水を2gスポイトで添加するとその体積は約5%増大
した。また、このときの膨潤圧は約4kg/cTl程度
であった。また、陽イオン交換容量は60ミリ当量/
100 gであった。
実施例3
市販に水ガラス3号(固形分40体積%)を10倍に希
釈した珪酸ソーダ水溶液11と30重量%M g C(
12水溶液11とを混合し、析出物を水洗することによ
り得られたセピオライト組成(Si02 /MgOモル
比が3/2)のゲル(非晶質体)を吸引ろ過して水を含
んだ固体(水分約20%)を得た。これに実施例1と同
じ水熱ホットプレス装置を用いて、300°C,220
kg/ciの条件で2時間焼成処理を行った。
釈した珪酸ソーダ水溶液11と30重量%M g C(
12水溶液11とを混合し、析出物を水洗することによ
り得られたセピオライト組成(Si02 /MgOモル
比が3/2)のゲル(非晶質体)を吸引ろ過して水を含
んだ固体(水分約20%)を得た。これに実施例1と同
じ水熱ホットプレス装置を用いて、300°C,220
kg/ciの条件で2時間焼成処理を行った。
得られた焼結体は、スメクタイトと上記ゲルと実施例1
と同様な原料中の不純物との混合物であり、密度が2.
0g/cc、比表面積が180 g/cc。
と同様な原料中の不純物との混合物であり、密度が2.
0g/cc、比表面積が180 g/cc。
圧縮強度が80MPaであった。また、この焼結体は、
水中に浸しても表面状態や強度は変化しなかった。この
場合、十分には検出できなかったが上記ゲルの多くはセ
ピオライトと類似の構造を持っていると推測される。
水中に浸しても表面状態や強度は変化しなかった。この
場合、十分には検出できなかったが上記ゲルの多くはセ
ピオライトと類似の構造を持っていると推測される。
比較のため、市販のモンモリロナイト(山形県産ベント
ナイト)5gに水IOCを加えて、上記と同様な条件で
水熱ホットプレスを行った。得られた成形体は、全く反
応が起こっておらず、モンモリロナイトのみからなるも
のであり、水に浸すことにより容易に崩壊した。
ナイト)5gに水IOCを加えて、上記と同様な条件で
水熱ホットプレスを行った。得られた成形体は、全く反
応が起こっておらず、モンモリロナイトのみからなるも
のであり、水に浸すことにより容易に崩壊した。
実施例4
中国河南省産α型セピオライトの繊維(平均太さ0.5
μm、平均長さ1000μm)を実施例1のNo、 1
と同様な条件で焼成した。
μm、平均長さ1000μm)を実施例1のNo、 1
と同様な条件で焼成した。
得られた焼結体は、α型セピオライトと原料中に含まれ
る不純物(カルサイト、石英、アモサイト、およびタル
ク)とからなり、比表面積が250rd/g、圧縮強度
がl 50MPa以上であり、比表面積は原料粉末と変
わらなかった。
る不純物(カルサイト、石英、アモサイト、およびタル
ク)とからなり、比表面積が250rd/g、圧縮強度
がl 50MPa以上であり、比表面積は原料粉末と変
わらなかった。
実施例5
トルコ産β型セピオライト粉末(平均粒径1μm)2g
と活性白土(水沢化学型)3gとを乳鉢で混合した後、
実施例1のNα1と同様な条件で焼成した。
と活性白土(水沢化学型)3gとを乳鉢で混合した後、
実施例1のNα1と同様な条件で焼成した。
得られた焼結体は、β型セピオライトと活性白土とスメ
クタイトと実施例1と同様な原料中の不純物とからなる
ものであり、比表面積が150d/g、圧縮強度が70
MPaであった。圧縮強度は、水中に入れても全く変化
することがなかった。
クタイトと実施例1と同様な原料中の不純物とからなる
ものであり、比表面積が150d/g、圧縮強度が70
MPaであった。圧縮強度は、水中に入れても全く変化
することがなかった。
また、機械油の脱色に優れた効果を示した。そのうえ、
この焼結体を用いることにより、脱色後の固形成分の分
離が非常に容易になった。
この焼結体を用いることにより、脱色後の固形成分の分
離が非常に容易になった。
第1図は実施例で使用した水熱ホットプレス装置の概略
図、第2図は第1図中のオートクレーブの概略断面図で
ある。 1・・・オートクレー=1.11・・・ピストン。 12・・・水溜空間、 2・・・加熱炉。 3・・・熱電対。 4・・−ピストン押棒。 5・・・ジヤツキラム。
図、第2図は第1図中のオートクレーブの概略断面図で
ある。 1・・・オートクレー=1.11・・・ピストン。 12・・・水溜空間、 2・・・加熱炉。 3・・・熱電対。 4・・−ピストン押棒。 5・・・ジヤツキラム。
Claims (3)
- (1)セピオライトまたはセピオライトと同様な組成を
有するゲルのうちの少なくとも一方を含有する粘土鉱物
からなる原料を水熱ホットプレス法により焼成すること
により製造されたことを特徴とする粘土鉱物焼結体。 - (2)請求項(1)記載の粘土鉱物焼結体において、比
表面積は50m^2/g以上、強度は50MPa以上で
ある。 - (3)セピオライトまたはセピオライトと同様な組成を
有するゲルのうちの少なくとも一方を含有する粘土鉱物
からなる原料を水熱ホットプレス法により焼成すること
を特徴とする粘土鉱物焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1141317A JP2603539B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 粘土鉱物焼結体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1141317A JP2603539B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 粘土鉱物焼結体およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH038752A true JPH038752A (ja) | 1991-01-16 |
| JP2603539B2 JP2603539B2 (ja) | 1997-04-23 |
Family
ID=15289100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1141317A Expired - Lifetime JP2603539B2 (ja) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | 粘土鉱物焼結体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2603539B2 (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4945557A (en) * | 1987-06-08 | 1990-07-31 | Ricoh Company, Ltd. | Voice activated dialing apparatus |
| US5707516A (en) * | 1993-07-19 | 1998-01-13 | Snow Brand Milk Products Co., Ltd. | Column packings for liquid chromatography |
| JP2005305290A (ja) * | 2004-04-21 | 2005-11-04 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 多孔体、空気浄化材料、及び多孔体の製造方法 |
| JP2009133590A (ja) * | 2007-11-30 | 2009-06-18 | Toyota Central R&D Labs Inc | 蓄熱装置及びその製造方法 |
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| DE102013201220A1 (de) | 2012-01-30 | 2013-08-01 | Honda Motor Co., Ltd. | Lagertragstruktur |
| US20170088471A1 (en) * | 2015-09-29 | 2017-03-30 | The Penn State Research Foundation | Cold sintering ceramics and composites |
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| JP2021007937A (ja) * | 2019-06-28 | 2021-01-28 | 日揮触媒化成株式会社 | 塩素化合物吸着剤 |
| CN120535355A (zh) * | 2025-06-12 | 2025-08-26 | 山东百花生物集团有限公司 | 一种高效微生物复合肥及其制备方法 |
-
1989
- 1989-06-02 JP JP1141317A patent/JP2603539B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2603539B2 (ja) | 1997-04-23 |
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