JPH059369B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は天然にヘクトライトとして存在してい
る粘土と類似した構造を有するけい酸塩の合成方
法に関する。 ＜従来の技術＞ 既に知られているように、天然のヘクトライト
型粘土はその少量を水に分散することにより、安
定なゲルを形成し、かつ良好な分散性を示すもの
もあるが、これらは天然に存在する夾雑物を含む
ため着色したり、又ふつ素を含有しており、高純
度のものを得ることは困難である。 高純度のヘクトライト類似型の合成けい酸塩に
ついては、従来より、種々検討されている。 最近のものとしては次の合成方法が知られてい
る。(イ)近藤らは、アンモニア水溶液とマグネシウ
ム塩水溶液とを反応させ水酸化マグネシウムを沈
澱させたスラリーにけい酸ソーダを加え水酸化マ
グネシウム−シリカゲルの複合沈澱を作成し、こ
れを過、水洗して副生電解質を除去し、水に分
散させた後リチウムイオン、アルカリ金属イオ
ン、又はふつ素イオンを加えて水熱反応を行つて
合成する方法を開示している。（近藤三二、特公
昭51−33080）(ロ)鳥居らもけい酸ソーダ溶液に塩
酸等の濃無機酸を加えて得られた遊離けい酸と、
マグネシウム塩を反応させてアンモニア水又は苛
性アルカリ等のアルカリ溶液を加えて生成した沈
澱を過、水洗し、副生電解質を除去した後リチ
ウム、ナトリウムイオン等を加えて、水熱反応を
行つて、ヘクトライト型けい酸塩を合成してい
る。（鳥居一雄他、特開昭58−185431）(ハ)ニユー
マンは、硫酸マグネシウムにリチウム化合物を加
えた熱水溶液に炭酸ナトリウム及び水ガラス含む
溶液を加えて、得られた沈澱、又は硫酸マグネシ
ウムにリチウム化合物を加えた液に炭酸ナトリウ
ムを加えて、不溶性マグネシウム塩を沈澱させ、
これに水ガラス溶液及び苛性アルカリを加えて、
生成した沈澱を、水熱反応させ、過、水洗を繰
返して、副生した塩類を除き、乾燥して、ヘクト
ライト型けい酸塩を得ている。（バーバラ・スー
ザン・ニユーマン、特公昭46−813、特公昭56−
48443） 上記の合成方法イ，ロ，ハのうち、近藤、鳥井
等の方法イ，ロは何れも、不溶性のマグネシウム
化合物とシリカゲルの複合沈澱を生成した後に
過、水洗を行い副生塩を除去した後に水熱反応を
行つている。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 近藤の方法イにおいては、水酸化マグネシウム
−シリカ複合沈澱の過、水洗は比較的容易なも
ののアンモニウム塩の除去は相当困難でその前工
程である複合沈澱の生成工程ないしその後工程で
ある水熱反応工程がいずれも長時間を要してい
る。 次に鳥井の方法ロにおいては、複合沈澱の生成
時間は短縮されているものの水洗による副生塩の
除去は容易ではなく、特にアルカリ溶液としてア
ンモニアを用いた場合には残留したアンモニアが
後工程の水熱反応を困難にする。更に上記のいず
れの方法イ，ロにおいても内容物は水熱反応によ
りゲル化し、装置からの取り出しが厄介である等
の問題がある。また得られるけい酸塩は不透明で
あり、分散性が劣る。 一方、ニユーマンの方法ハは、分散性のよいけ
い酸塩が得られるものの処理工程が煩雑で時間を
要する。更に反応生成物の過および副生した塩
類を水洗除去するのが非常に困難であり、かつ硫
酸塩溶液（硫酸マグネシウム）を基礎として沈澱
を生成させるた副生塩は芒硝（硫酸ナトリウム）
が主であり、その回収が困難なためアルカリの損
失が大きい。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は炭酸マグネシウムの沈澱を炭酸ガスを
用いて生成させ、また硫酸塩等を用いずに合成工
程全体を炭酸塩を基礎として構成することにより
従来の合成方法における種々の問題点を解消した
合成方法を達成したものである。 上記本発明は、水熱反応の前処理工程も比較的
簡単で反応生成物の過、水洗が容易で、然も
液及び洗液が、純度の良い炭酸アルカリのため、
大部分原料として再利用することが出来、且つ、
生成物は、高純度で、水中で極めて優れたゲル形
成能を有し、且つ又優れた分散性を示すヘクトラ
イト型粘土であるけい酸塩の製造方法を提供する
ことを目的とする。 上記目的を達成する本発明の構成は、水酸化マ
グネシウムのスラリーに炭酸ガスを吹き込み、不
溶性炭酸マグネシウムを生成させ、かつ炭酸アル
アリ及び炭酸リチウム存在下で水溶性けい酸塩溶
液を添加して生じた沈澱を煮沸熟成させた後、
100〜250℃にて水熱反応を行い生成した沈澱を
過洗浄した後、乾燥することを特徴とする。 上記本発明には、炭酸アルカリとして上記水熱
反応により沈澱の液を再使用すること、およ
び、水酸化マグネシウムのスラリーに予め炭酸ア
ルカリおよび炭酸リチウムが添加されること、あ
るいは水酸化マグネシウムのスラリーに炭酸ガス
を吹き込み、不溶性炭酸マグネシウムを生成させ
た後に炭酸アルカリおよび炭酸リチウムを添加す
ることが、その好適な実施態様として含まれる。 以下、本発明を実施例および参考例に基づいて
詳細に説明する。 本発明においては、水酸化マグネシウムのスラ
リーに炭酸ガスを吹き込み、不溶性炭酸マグネシ
ウムを生成させ、かつ炭酸アルカリ及び炭酸リチ
ウムの存在下で水溶性けい酸塩溶液（水ガラス）
を添加し、生じた沈澱を煮沸熟成させる。 水酸化マグネシウムのスラリーに炭酸ガスを吹
き込む際には該スラリーを撹拌しながら行うとよ
い。炭酸ガスとしては通常の液化炭酸ガスないし
石灰焼成炉ガス及びボイラー排ガス等の低硫黄の
排ガスが使用できる。炭酸ガスは生成させる炭酸
マグネシウムの理論量よりやや過剰に吹き込み水
酸化マグネシウムが残存しないようにするのが好
ましい。炭酸ガスを水酸化マグネシウムのスラリ
ーに吹き込むことにより不溶性の炭酸マグネシウ
ムスラリーが生成する。この炭酸マグネシウムは
液中で存在するものの空気中では不安定であり乾
燥等により塩基性塩を生じ易い、この塩基性炭酸
マグネシウムを原料として使用した場合の製品
は、分散性が悪く、白濁沈降するので好ましくな
い。 本発明においては炭酸ガスを上記スラリーに吹
き込むので液中で炭酸マグネシウムが安定に生成
されると共に長さ50〜100μの整つた柱状の炭酸
マグネシウム結晶が沈澱する。 次に炭酸アルカリ及び炭酸リチウムの存在下で
水溶性けい酸塩溶液（水ガラス）を添加する。こ
の場合、炭酸アルカリおよび炭酸リチウムは予め
水酸化マグネシウムスラリー中に添加しておいて
もよく、また炭酸ガス吹き込み後にこれらを添加
してもよい。炭酸ガス吹き込み後に添加する場合
には、これら炭酸リチウム、炭酸アルカリを添加
後、水ガラスを添加してもよく、これらを同時に
徐々に加えてもよい。尚これら水ガラスとの添加
は除々に添加するのが好ましい。何れの方法にお
いても、比較的整つた粒径の沈澱物が得られる。 この工程で得られたゲル状沈澱物を30分〜１時
間煮沸し、然る後水熱反応を行う。水熱反応温度
は、100℃〜250℃で良いが、温度が低いと所定の
生成物を得るのに長時間を要するので温度は200
〜210℃で３時間前後行うのが好ましい、このオ
ートクレーブにより結晶化が進み、更に均一に整
つた粒径分布を示す結晶となる。 次いでこのゲル状沈澱物を過し、水洗により
付着する副生塩を除去し、乾燥することにより合
成けい酸塩が得られる。この合成けい酸塩は 一般式 〔Si₈（Mg₆−ａ−bLiaHb）O₂₀（OH）₄〕^-xxM⁺ ０≦ａ＜２、ｘ＝ａ＋ｂ、０≦ｂ＜２、０≦ａ＋ｂ＜２ Ｍはアルカリ金属 で表わされるヘクトライト型の粘土鉱物であり、
水中で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。 従つて本発明で得られた合成けい酸塩は増粘
剤、粘結剤として、ペイント、水性インキ、研磨
剤、繊維加工剤、クリーナ又高純度のため化粧
品、医薬品、歯磨及び果汁、ビール、ワイン等の
清澄剤として好適に用いることが出来る。 尚上記製造工程において、炭酸リチウムおよび
炭酸アルカリの添加料は上記一般式に示されるよ
うに得られるけい酸塩の各成分量に対応するよう
適宜選択すればよい。 ＜発明の効果＞ 以上説明したように本発明によれば、従来の方
法に比べ、過、洗浄が極めて容易であり、副生
塩である炭酸ナトリウムの除去が容易である。又
リチウム化合物として炭酸塩を使用するので液
および洗浄液は殆んど純粋の炭酸ナトリウム溶液
から成り、液および洗浄液の一部を循環してア
ルカリ源として再利用できるので非常に経済的で
ある。因に、従来の製造法と比較した場合、
過、水洗時間の総計（実施例１で、500mlの生成
沈澱物のスラリーで過し、各々120mlの水で３
回洗う）で比較すると、従来法：本発明方法＝
１：0.28であり、同一処理能力で過装置の大き
さを比較すると従来法の場合の約1/4になる。従
つて工業的規模での実施においては極めて大きな
利点を有する。 ＜実施例＞ 次に本発明の実施例を参考例と共に示す。 実施例 １ 水酸化マグネシウム（98％）11.04ｇを500mlビ
ーカーにて水250mlに加えて、スラリーとし、こ
れに炭酸ガスを液化炭酸ガスボンベより16.7ｇを
２時間で吹き込む、 別の容器に水111ｇをとり、炭酸リチウム0.64
ｇ、炭酸ソーダ17.3ｇ、水ガラス（Na₂O：9.52
％、SiO₂28.64％）59.1ｇと水59.1ｇを混合した溶
液を調整する。これを先に調整した炭酸マグネシ
ウムスラリー（50〜100μの柱状結晶をした炭酸
マグネシウム沈澱スラリー）に撹拌しながら約30
分で添加し、ゲル状沈澱物を得た。このゲル状沈
澱物を500mlの還流冷却器付のフラスコに入れ１
時間煮沸し、然る後オートクレーブに入れ撹拌速
度150rpmにて、200℃で３時間水熱反応を行う。
反応生成物は、吸引過し、120mlの水で３回洗
浄を行つた。尚、スラリーの過、水洗速度は、
（スラリー量500ｇ、洗浄水量各120ml、過面積
269cm²の吸引過器）第１表のとおりである。 この沈澱の結晶は長さ30〜50μの整つた形状の
ものであつた。次に過したケーキを110℃に乾
燥し、250μ篩全通に粉砕した。この含水けい酸
マグネシウムの分析値は第２表の通りであり、か
つＸ線回析の結果はヘクトライトピークを有する
ことが確認された。

【表】

【表】 更に得られた合成けい酸塩の物性については次
表の通りであつた。 尚炭酸ガス吹き込み後の炭酸マグネシウム結
晶、水熱反応前の沈澱物結晶、および水熱反応後
の沈澱物の結晶はそれぞれ第１図ないし第３図に
示す通りであり、炭酸マグネシウム結晶の生成段
階から粒径の整つた沈澱の生成されることが判
る。

【表】 第３表に示されるように本実施例の合成けい酸
塩は粘度特性がよく、かつ熱水および冷水のいず
れにおいても分散性のよいことが判る。 実施例 ２ 炭酸リチウム（99％）0.646ｇをオートクレー
ブ処理した沈澱を過した液即、炭酸ソーダ液
（5.68％）に500mlビーカーにて溶解し、これに水
酸化マグネシウム（98％）11.04ｇを加えてスラ
リーとする。 これらを撹拌しながら液化炭酸ガスボンベより
16.7ｇの炭酸ガスを２時間で吹き込み水酸化マグ
ネシウムを炭酸マグネシウムの柱状結晶を含むス
ラリー液とする。これに水ガラス溶液（Na₂O：
9.15％、SiO₂28.49％）59.1ｇを水591.1ｇにて希
釈した溶液（１：１希釈液）を30分間にて添加
し、ゲル状沈澱を生成せしめる。このゲル状沈澱
物を、還流冷却器付500mlフラスコで１時間煮沸
し、炭酸ガスを揮散せしめる。 然る後オートクレーブで150rpmにて210℃３時
間水熱反応を行う。反応生成物をとり出し、吸引
過し、後120mlの水で３回洗浄を行つた。得ら
れたケーキ110℃にて乾燥し、250μ以下の粒度に
粉砕した。 得られたけい酸塩の組成は実施例１のものとほ
ぼ同様であり、またその物性も第３表に示すよう
に実施例１とほぼ同様に良好な粘度特性と分散性
を有するものであつた。 実施例 ３ 炭酸リチウム（99％）1.29ｇと炭酸ナトリウム
17.30ｇ及び、水酸化マグネシウム（98％）11.04
ｇを500mlフラスコにて348.5ｇに溶かし、液化炭
酸ガスボンベより炭酸ガスを２時間吹き込み炭酸
マグネシウムを含むスラリー液とする。以下、実
施例１、２と同様に処理し、含水けい酸マグネシ
ウムを得る。 得られた分析値は第４表のとおりである。

【表】 本実施例の合成けい酸塩も、第３表および第４
表に示すようにヘクトライト型の組成を有し、か
つ好適な粘度特性と分散性を有するものであつ
た。 参考例 硫酸マグネシウム（MgSO₄・7H₂O）45.7ｇと
硫酸リチウム（Li₂SO₄・H₂O）0.12ｇを水174.2
ｇに溶解する。これに炭酸ナトリウム溶液
（Na₂CO₃11.37％）152.2ｇを撹拌しながら15分間
にて添加する。更にこの溶液に水ガラス
（SiO₂28.49％、Na₂O9.15％）59.1ｇに水53.5ｇを
加えた希釈溶液を30分間で添加する。このスラリ
ーを100℃で１時間煮沸し、然る後にオートクレ
ーブにて207℃、３時間水熱反応を行う。反応生
成物を過し、120mlの水で３回洗浄する。ケー
キは110℃で乾燥し、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
けい酸塩が得られる。

【表】 本参考例の処理時間と物性とを第１表および第
３表に対比して示す。第３表から明らかなように
本参考例の製造方法によるものは粘度特性および
分散性については本発明と同様であるが、第１表
から明らかなように過時間が本発明に比べて著
しく長く、過洗浄が困難であることが判る。因
に第４図ないし第６図に示すようにゲル生成物は
本発明のものに比べ不均一である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例１につい
て生成物の結晶状態を示す顕微鏡写真であり、第
１図は炭酸ガス処理後の炭酸マグネシウム沈澱、
第２図は水ガラス添加後の沈澱、第３図は水熱合
成後の沈澱を夫々示す。第４図〜第６図は参考例
に示す従来方法における生成物の結晶状態を示す
顕微鏡写真であり、第４図は硫酸マグネシウムよ
り生成した炭酸マグネシウム沈澱、第５図は水熱
反応前の沈澱、第６図は水熱反応後の沈澱を夫々
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水酸化マグネシウムのスラリーに炭酸ガスを
   吹き込み、不溶性炭酸マグネシウムを生成させか
   つ炭酸アルカリ及び炭酸リチウムの存在下で水溶
   性けい酸塩溶液を添加して生じた沈澱を煮沸熟成
   させた後、100〜250℃にて水熱反応を行い生成し
   た沈澱を過洗浄した後、乾燥することを特徴と
   するヘクトライト類似構造を有するけい酸塩の製
   造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、炭酸アルカ
   リとして上記水熱反応による沈澱の液を再使用
   することを特徴とするけい酸塩の製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項において、水酸化マグ
   ネシウムのスラリーに予め炭酸アルカリ及び又は
   苛性アルカリ、炭酸リチウムが添加されているこ
   とを特徴とするけい酸塩の製造方法。 ４ 特許請求の範囲第１項において、水酸化マグ
   ネシウムのスラリーに炭酸ガスを吹き込み不溶性
   炭酸マグネシウムを生成させた後、炭酸アルカリ
   及び炭酸リチウムを添加することを特徴とするけ
   い酸塩の製造方法。