JPH0930809A - シリカゲルの製造方法 - Google Patents
シリカゲルの製造方法Info
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Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＢＥＴ比表面積、細孔容積及び平均細孔径を
所望の範囲に変化制御させることができるシリカゲルの
製造方法であって、細孔径分布がシャープなシリカゲル
を得ることができる製造方法の提供。 【解決手段】 シリカヒドロゲルを乾燥してシリカゲル
を製造する方法であって、前記シリカヒドロゲルの乾燥
をバッチ式流動乾燥により行うことを特徴とするシリカ
ゲルの製造方法。乾燥するシリカヒドロゲルの水分は例
えば５０〜８０wt％の範囲である。また、バッチ式流動
乾燥を、例えば、排気ガス温度が２０〜１５０℃の範囲
となるように行われる。
所望の範囲に変化制御させることができるシリカゲルの
製造方法であって、細孔径分布がシャープなシリカゲル
を得ることができる製造方法の提供。 【解決手段】 シリカヒドロゲルを乾燥してシリカゲル
を製造する方法であって、前記シリカヒドロゲルの乾燥
をバッチ式流動乾燥により行うことを特徴とするシリカ
ゲルの製造方法。乾燥するシリカヒドロゲルの水分は例
えば５０〜８０wt％の範囲である。また、バッチ式流動
乾燥を、例えば、排気ガス温度が２０〜１５０℃の範囲
となるように行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、乾燥法に特徴があ
る、シリカヒドロゲルからシリカゲルを製造する方法に
関する。本発明の方法によれば、所望の細孔容量と平均
細孔径を有し、かつシャープな細孔分布を示すシリカゲ
ルを効率良く製造することができる。
る、シリカヒドロゲルからシリカゲルを製造する方法に
関する。本発明の方法によれば、所望の細孔容量と平均
細孔径を有し、かつシャープな細孔分布を示すシリカゲ
ルを効率良く製造することができる。
【０００２】
【従来の技術】シリカはアルカリ金属珪酸塩水溶液と鉱
酸の中和反応によって製造することができ、その製造方
法は湿式法と呼ばれている。さらに、湿式法は、前記中
和反応を中性またはアルカリ性で行い、比較的濾過し易
い沈澱ケイ酸を得る沈澱法と、酸性で行い、ゲル状のケ
イ酸を得るゲル法とに分類される。沈澱法シリカの製造
方法は、例えば、特公昭３９−１２０７号に開示されて
いる。この方法によれば、上記中和反応によって構造性
を有するように一次粒子を成長させ、得られた沈澱ケイ
酸を、水洗し、乾燥し、粉砕することにより、沈澱法シ
リカが得られる。沈澱法シリカは主として汎用のゴム補
強剤、農薬の担体、塗料の艶消し剤、粘度調整剤として
使用されている。
酸の中和反応によって製造することができ、その製造方
法は湿式法と呼ばれている。さらに、湿式法は、前記中
和反応を中性またはアルカリ性で行い、比較的濾過し易
い沈澱ケイ酸を得る沈澱法と、酸性で行い、ゲル状のケ
イ酸を得るゲル法とに分類される。沈澱法シリカの製造
方法は、例えば、特公昭３９−１２０７号に開示されて
いる。この方法によれば、上記中和反応によって構造性
を有するように一次粒子を成長させ、得られた沈澱ケイ
酸を、水洗し、乾燥し、粉砕することにより、沈澱法シ
リカが得られる。沈澱法シリカは主として汎用のゴム補
強剤、農薬の担体、塗料の艶消し剤、粘度調整剤として
使用されている。
【０００３】ゲル法シリカの製造方法は、例えば、ＵＳ
Ｐ２，４６６，８４２号に開示されている。この方法に
よれば、上記中和反応を酸性側で行い、得られたゲル法
ヒドロゲル（以下、シリカヒドロゲルという）を、水洗
し、乾燥し、粉砕してゲル法シリカ（以下、シリカゲル
ともいう）が得られる。ゲル法シリカは、沈澱法シリカ
に比べて一般に構造性が高く、高シェアー下においても
その構造性を保つ。さらにゲル法シリカは、表面に多く
の細孔が存在するため、合成皮革、プラスチック等のコ
ーティングの分野、ビール濾過剤、樹脂フィルムのアン
チブロッキング剤、吸着剤、分離剤、及び触媒として使
用される。
Ｐ２，４６６，８４２号に開示されている。この方法に
よれば、上記中和反応を酸性側で行い、得られたゲル法
ヒドロゲル（以下、シリカヒドロゲルという）を、水洗
し、乾燥し、粉砕してゲル法シリカ（以下、シリカゲル
ともいう）が得られる。ゲル法シリカは、沈澱法シリカ
に比べて一般に構造性が高く、高シェアー下においても
その構造性を保つ。さらにゲル法シリカは、表面に多く
の細孔が存在するため、合成皮革、プラスチック等のコ
ーティングの分野、ビール濾過剤、樹脂フィルムのアン
チブロッキング剤、吸着剤、分離剤、及び触媒として使
用される。
【０００４】シリカゲルの物性の中では、ＢＥＴ比表面
積、細孔容積、平均細孔径および細孔径分布が重要であ
る。シリカゲルの上記物性は、用途により、必要とされ
る範囲が異なる。例えば、ビール濾過剤として使用され
る場合、ＢＥＴ比表面積が１００〜１１００m2/g、細孔
容積が０．２〜２．５ml/g及び平均細孔径が３０〜２０
０Åの範囲であることが好ましい。さらに、シリカゲル
の細孔径は、分布がシャープであることが、例えば、ビ
ール濾過剤、吸着剤、分離剤及び触媒等として使用する
場合、吸着や反応の選択性が高くなるという観点から好
ましい。
積、細孔容積、平均細孔径および細孔径分布が重要であ
る。シリカゲルの上記物性は、用途により、必要とされ
る範囲が異なる。例えば、ビール濾過剤として使用され
る場合、ＢＥＴ比表面積が１００〜１１００m2/g、細孔
容積が０．２〜２．５ml/g及び平均細孔径が３０〜２０
０Åの範囲であることが好ましい。さらに、シリカゲル
の細孔径は、分布がシャープであることが、例えば、ビ
ール濾過剤、吸着剤、分離剤及び触媒等として使用する
場合、吸着や反応の選択性が高くなるという観点から好
ましい。
【０００５】これらの物性は、反応条件、水洗条件、水
熱処理条件、及び乾燥条件を変化させることにより多少
変動することが知られている。ゲル法シリカは、一般的
に２００〜８００ｍ2 ／ｇの範囲のＢＥＴ比表面積を有
する。所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカゲルを得よ
うとすると、ＢＥＴ比表面積と独立に細孔容積、平均細
孔径及び細孔分布を制御することは極めて難しい。ま
た、仮に細孔容積、平均細孔径が制御できても、通常得
られる細孔径分布はブロードであり、均一な細孔径とす
ることは不可能である。即ち、各物性が所望の値である
シリカゲルを得ることは、工業的には非常に難しかっ
た。
熱処理条件、及び乾燥条件を変化させることにより多少
変動することが知られている。ゲル法シリカは、一般的
に２００〜８００ｍ2 ／ｇの範囲のＢＥＴ比表面積を有
する。所定のＢＥＴ比表面積を有するシリカゲルを得よ
うとすると、ＢＥＴ比表面積と独立に細孔容積、平均細
孔径及び細孔分布を制御することは極めて難しい。ま
た、仮に細孔容積、平均細孔径が制御できても、通常得
られる細孔径分布はブロードであり、均一な細孔径とす
ることは不可能である。即ち、各物性が所望の値である
シリカゲルを得ることは、工業的には非常に難しかっ
た。
【０００６】例えば、ＢＥＴ比表面積は、シリカゲルの
製造の際のシリカヒドロゲルの水熱処理の温度やｐＨを
変えることによりある程度変化させることができる。ま
た、細孔容積及び平均細孔径は、シリカヒドロゲルの乾
燥条件を変化させることで多少は変化させることができ
る。しかし、水熱処理条件や乾燥条件を変化させること
で、変動させることができるＢＥＴ比表面積、細孔容積
及び平均細孔径の範囲は非常に狭く、所望の物性を有す
るシリカゲルを容易に得るというには程遠いものであっ
だ。
製造の際のシリカヒドロゲルの水熱処理の温度やｐＨを
変えることによりある程度変化させることができる。ま
た、細孔容積及び平均細孔径は、シリカヒドロゲルの乾
燥条件を変化させることで多少は変化させることができ
る。しかし、水熱処理条件や乾燥条件を変化させること
で、変動させることができるＢＥＴ比表面積、細孔容積
及び平均細孔径の範囲は非常に狭く、所望の物性を有す
るシリカゲルを容易に得るというには程遠いものであっ
だ。
【０００７】さらに、上記のようにシリカヒドロゲルの
乾燥条件を変化させることで、細孔径分布もある程度変
化させることはできる。しかし、これまでの方法で得ら
れるシリカゲルの細孔径分布はシャープであるとは言え
ない。例えば、これまでの方法で得られるシリカゲルに
おいては、細孔径分布を示すピークのメジアン径をＡ、
半値幅をＢとすると、Ｂ／Ａが０．６以上であった。そ
れに対して、より高い吸着選択性や反応選択性を得ると
いう観点からは、上記Ｂ／Ａは０．６未満、好ましくは
０．５以下である。
乾燥条件を変化させることで、細孔径分布もある程度変
化させることはできる。しかし、これまでの方法で得ら
れるシリカゲルの細孔径分布はシャープであるとは言え
ない。例えば、これまでの方法で得られるシリカゲルに
おいては、細孔径分布を示すピークのメジアン径をＡ、
半値幅をＢとすると、Ｂ／Ａが０．６以上であった。そ
れに対して、より高い吸着選択性や反応選択性を得ると
いう観点からは、上記Ｂ／Ａは０．６未満、好ましくは
０．５以下である。
【０００８】例えば、特開昭４４−２３０１１号には、
シリカヒドロゲルを有機酸で処理し、５００〜６００℃
で焼成して過剰の有機酸を除去する方法が開示されてい
る。この方法によれば、非常に大きい細孔を有するシリ
カゲルを得ることができる。しかし、有機酸と水を置換
する工程が必要であることから、経済性および安全性の
点から好ましくない。また、特開昭５８−１３５１１９
号には、熱風乾燥機により約１３０℃で１０〜２４時間
乾燥する方法が開示されている。この方法では、均一な
所望の細孔分布を有するシリカゲルを得ることができな
いばかりか、乾燥時間が長時間であり、生産性が悪く好
ましくない。
シリカヒドロゲルを有機酸で処理し、５００〜６００℃
で焼成して過剰の有機酸を除去する方法が開示されてい
る。この方法によれば、非常に大きい細孔を有するシリ
カゲルを得ることができる。しかし、有機酸と水を置換
する工程が必要であることから、経済性および安全性の
点から好ましくない。また、特開昭５８−１３５１１９
号には、熱風乾燥機により約１３０℃で１０〜２４時間
乾燥する方法が開示されている。この方法では、均一な
所望の細孔分布を有するシリカゲルを得ることができな
いばかりか、乾燥時間が長時間であり、生産性が悪く好
ましくない。
【０００９】
【００１０】本発明の目的は、ＢＥＴ比表面積、細孔容
積及び平均細孔径を所望の範囲に変化制御させることが
できるシリカゲルの製造方法であって、細孔径分布がシ
ャープなシリカゲルを得ることができる製造方法を提供
することにある。
積及び平均細孔径を所望の範囲に変化制御させることが
できるシリカゲルの製造方法であって、細孔径分布がシ
ャープなシリカゲルを得ることができる製造方法を提供
することにある。
【００１１】本発明者らは、シリカゲルの製造において
乾燥工程が、単に水分を除去するものでなく、生成物で
あるシリカゲルの細孔に関する物性を決める重要な工程
であるとの認識のもと、乾燥法および乾燥条件について
種々探索した。その結果、特定の方法を採用する事によ
り、細孔径分布のピークがシャープなシリカゲルを製造
でき、かつ得られるシリカゲルのＢＥＴ比表面積、細孔
容積、平均細孔径を任意にコントロールすることができ
ることを見出して本発明を完成させた。
乾燥工程が、単に水分を除去するものでなく、生成物で
あるシリカゲルの細孔に関する物性を決める重要な工程
であるとの認識のもと、乾燥法および乾燥条件について
種々探索した。その結果、特定の方法を採用する事によ
り、細孔径分布のピークがシャープなシリカゲルを製造
でき、かつ得られるシリカゲルのＢＥＴ比表面積、細孔
容積、平均細孔径を任意にコントロールすることができ
ることを見出して本発明を完成させた。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリカヒドロ
ゲルを乾燥してシリカゲルを製造する方法であって、前
記シリカヒドロゲルの乾燥をバッチ式流動乾燥により行
うことを特徴とするシリカゲルの製造方法に関する。以
下、本発明を詳細に説明する。
ゲルを乾燥してシリカゲルを製造する方法であって、前
記シリカヒドロゲルの乾燥をバッチ式流動乾燥により行
うことを特徴とするシリカゲルの製造方法に関する。以
下、本発明を詳細に説明する。
【００１３】本発明の製造方法において、乾燥の対象で
あるゲル法ヒドロゲルには特に制限はない。例えば、公
知の方法により得られるゲル法ヒドロゲルをそのまま使
用することができる。例えば、ＳｉＯ2 ２５wt％、モル
比３．３のケイ酸ナトリウム水溶液と、４２wt％Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 とを、混合ノズルを用いてｐＨ０．５〜２．０、温
度６０℃以下の条件で混合することでシリカヒドロゾル
を得、そのゲル化によりシリカヒドロゲルを調製する方
法を挙げることができる。ゾルのゲル化は混合開始から
１０分以内に生ずる。また別に同時滴下法によっても上
記シリカヒドロゲルを調製することもでき、例えば、バ
ッチ反応槽において上記ケイ酸ナトリウムとＨ2 ＳＯ4
をｐＨ０．５〜２．０の条件で同時滴下しながら調製で
きる。
あるゲル法ヒドロゲルには特に制限はない。例えば、公
知の方法により得られるゲル法ヒドロゲルをそのまま使
用することができる。例えば、ＳｉＯ2 ２５wt％、モル
比３．３のケイ酸ナトリウム水溶液と、４２wt％Ｈ2 Ｓ
Ｏ4 とを、混合ノズルを用いてｐＨ０．５〜２．０、温
度６０℃以下の条件で混合することでシリカヒドロゾル
を得、そのゲル化によりシリカヒドロゲルを調製する方
法を挙げることができる。ゾルのゲル化は混合開始から
１０分以内に生ずる。また別に同時滴下法によっても上
記シリカヒドロゲルを調製することもでき、例えば、バ
ッチ反応槽において上記ケイ酸ナトリウムとＨ2 ＳＯ4
をｐＨ０．５〜２．０の条件で同時滴下しながら調製で
きる。
【００１４】これらのシリカヒドロゲルの調製方法にお
いては、ケイ酸ナトリウムのＳｉＯ2 濃度は好ましくは
１０〜２９wt％、Ｈ2 ＳＯ4 濃度は好ましくは３５〜４
５wt％の範囲とすることが適当でる。上記濃度を越える
と反応中の溶液の粘度が上昇して操作が難しくなる傾向
があり、また、上記濃度より低いと、反応中のゲル化を
コントロールすることが難しくなる傾向がある。
いては、ケイ酸ナトリウムのＳｉＯ2 濃度は好ましくは
１０〜２９wt％、Ｈ2 ＳＯ4 濃度は好ましくは３５〜４
５wt％の範囲とすることが適当でる。上記濃度を越える
と反応中の溶液の粘度が上昇して操作が難しくなる傾向
があり、また、上記濃度より低いと、反応中のゲル化を
コントロールすることが難しくなる傾向がある。
【００１５】また、これらの反応法のいずれの場合も、
反応時のｐＨは０．５〜２．０とする事が好ましい。ｐ
Ｈが２．０を越えるとゲル化が早く、ハンドリングが難
しくなるばかりか、品質の制御も難しくなる。また、ｐ
Ｈが０．５よりも低すぎると水洗、水熱処理工程におい
て多量のアルカリを必要とし好ましくない。反応温度は
好ましくは、１０〜７０℃、より好ましくは３０〜６０
℃とすることが良い。温度が７０℃より高くなると細孔
分布に影響がでるので好ましくはなく、また、温度が１
０℃より低くなるとゲル化時間が長くなり好ましくな
い。
反応時のｐＨは０．５〜２．０とする事が好ましい。ｐ
Ｈが２．０を越えるとゲル化が早く、ハンドリングが難
しくなるばかりか、品質の制御も難しくなる。また、ｐ
Ｈが０．５よりも低すぎると水洗、水熱処理工程におい
て多量のアルカリを必要とし好ましくない。反応温度は
好ましくは、１０〜７０℃、より好ましくは３０〜６０
℃とすることが良い。温度が７０℃より高くなると細孔
分布に影響がでるので好ましくはなく、また、温度が１
０℃より低くなるとゲル化時間が長くなり好ましくな
い。
【００１６】上記のようにして得られたシカヒドロゲル
は、副生塩を除去する為に水洗された後、本発明の上述
した乾燥を行う。なお、この水洗に先立ってシリカヒド
ロゲルを効率的な水洗を行うために粗砕されることが好
ましい。粗砕の程度は大きすぎると水洗に時間を要し、
小さすぎると通液しにくいため、１〜３０ｍｍとするの
が良い。
は、副生塩を除去する為に水洗された後、本発明の上述
した乾燥を行う。なお、この水洗に先立ってシリカヒド
ロゲルを効率的な水洗を行うために粗砕されることが好
ましい。粗砕の程度は大きすぎると水洗に時間を要し、
小さすぎると通液しにくいため、１〜３０ｍｍとするの
が良い。
【００１７】シリカヒドロゲルの調製においては、以上
の粗砕、水洗に加えて、必要であれば、水酸ナトリウム
やアンモニアの水溶液を水洗液に添加して比表面積をコ
ントロールする為の水熱処理を行うこともできる。水熱
処理を行う場合には、処理温度を３０〜９５℃、好まし
くは７０〜９５℃で行うことが良い。この温度より低い
と比表面積を低くするのに長時間を要するため好ましく
はない。またｐＨは好ましくは７〜１１、より好ましく
は８〜１１である。この範囲より高いと水熱処理後製品
ｐＨのコントロールが難しくなり好ましくない。また、
範囲より低いとＢＥＴ比表面積を低くするのに長時間を
要するため好ましくない。本発明のシリカゲルの製造方
法において、得られるシリカゲルのＢＥＴ比表面積は、
乾燥条件よりも、乾燥に供されるシリカヒドロゲルの物
性の違いによる変動幅が大きい。従って、所望のシリカ
ゲルが得られるように予め乾燥に供されるシリカヒドロ
ゲルの物性をコントロールすることが好ましい。
の粗砕、水洗に加えて、必要であれば、水酸ナトリウム
やアンモニアの水溶液を水洗液に添加して比表面積をコ
ントロールする為の水熱処理を行うこともできる。水熱
処理を行う場合には、処理温度を３０〜９５℃、好まし
くは７０〜９５℃で行うことが良い。この温度より低い
と比表面積を低くするのに長時間を要するため好ましく
はない。またｐＨは好ましくは７〜１１、より好ましく
は８〜１１である。この範囲より高いと水熱処理後製品
ｐＨのコントロールが難しくなり好ましくない。また、
範囲より低いとＢＥＴ比表面積を低くするのに長時間を
要するため好ましくない。本発明のシリカゲルの製造方
法において、得られるシリカゲルのＢＥＴ比表面積は、
乾燥条件よりも、乾燥に供されるシリカヒドロゲルの物
性の違いによる変動幅が大きい。従って、所望のシリカ
ゲルが得られるように予め乾燥に供されるシリカヒドロ
ゲルの物性をコントロールすることが好ましい。
【００１８】以上の粗砕、水洗、更に必要に応じて水熱
処理して調製したシカヒドロゲルはバッチ式流動乾燥に
供される。本発明においては、流動乾燥はバッチ式で行
う。バッチ式で行うことにより細孔径分布のピークがシ
ャープなシリカゲルを得ることができる。連続式の流動
乾燥では、滞留時間に幅ができ、そき結果、細孔径分布
にもブロードになる傾向がある。
処理して調製したシカヒドロゲルはバッチ式流動乾燥に
供される。本発明においては、流動乾燥はバッチ式で行
う。バッチ式で行うことにより細孔径分布のピークがシ
ャープなシリカゲルを得ることができる。連続式の流動
乾燥では、滞留時間に幅ができ、そき結果、細孔径分布
にもブロードになる傾向がある。
【００１９】流動乾燥は、気−固系の流動層を用いた乾
燥方法であり、粉粒体層の下から熱風を送り、粉粒体を
浮遊懸濁状態にして、粉粒体中の水分を蒸発分離させる
方法である。流動乾燥は、熱風と粉粒体との混合が非常
に良く、有効接触面積も大きい為、小型の装置を用いて
も装置容量当たりの処理量が大きく、粉粒体の層内での
混合が完全に近い為に、層全体を均一な温度および水分
に制御できるという特徴がある。本発明の流動乾燥は、
市販の流動乾燥機を用いて行うことができる。さらに本
発明の方法では、シリカヒドロゲルは常に流動しながら
乾燥される。流動しながら乾燥されことで、比較的短い
乾燥時間で均一な乾燥を行うことができる。
燥方法であり、粉粒体層の下から熱風を送り、粉粒体を
浮遊懸濁状態にして、粉粒体中の水分を蒸発分離させる
方法である。流動乾燥は、熱風と粉粒体との混合が非常
に良く、有効接触面積も大きい為、小型の装置を用いて
も装置容量当たりの処理量が大きく、粉粒体の層内での
混合が完全に近い為に、層全体を均一な温度および水分
に制御できるという特徴がある。本発明の流動乾燥は、
市販の流動乾燥機を用いて行うことができる。さらに本
発明の方法では、シリカヒドロゲルは常に流動しながら
乾燥される。流動しながら乾燥されことで、比較的短い
乾燥時間で均一な乾燥を行うことができる。
【００２０】流動乾燥を行うに当たり、排気温度は物性
をコントロールする上で非常に重要である。排気温度は
２０〜１５０℃の範囲とすることが適当である。好まし
くは、５０〜１２０℃の範囲である。この範囲で乾燥を
行うことにより、様々な細孔にコントロールできる。例
えば、排気温度を低くすると、細孔は大きいまま保持さ
れ、細孔容積および平均細孔径は非常に大きくなる。ま
た、排気温度を高くすると、細孔は、水の表面張力によ
り収縮し、細孔容積および平均細孔径は小さくなる。
をコントロールする上で非常に重要である。排気温度は
２０〜１５０℃の範囲とすることが適当である。好まし
くは、５０〜１２０℃の範囲である。この範囲で乾燥を
行うことにより、様々な細孔にコントロールできる。例
えば、排気温度を低くすると、細孔は大きいまま保持さ
れ、細孔容積および平均細孔径は非常に大きくなる。ま
た、排気温度を高くすると、細孔は、水の表面張力によ
り収縮し、細孔容積および平均細孔径は小さくなる。
【００２１】排気温度が上記範囲より低いと乾燥時間が
非常に長くなり実用的には好ましくない。また、上記範
囲より高くなると、細孔容積及び平均細孔径をより小さ
くすることはできるが、流動乾燥機に吹き込む熱風温度
を非常に高く維持することが必要となることから、乾燥
コストが高くなる。流動乾燥に使用する流体は、例え
ば、圧縮空気、加熱空気、加熱蒸気、不活性ガス等を挙
げることができる。但し、これらに限定されるものでは
ない。
非常に長くなり実用的には好ましくない。また、上記範
囲より高くなると、細孔容積及び平均細孔径をより小さ
くすることはできるが、流動乾燥機に吹き込む熱風温度
を非常に高く維持することが必要となることから、乾燥
コストが高くなる。流動乾燥に使用する流体は、例え
ば、圧縮空気、加熱空気、加熱蒸気、不活性ガス等を挙
げることができる。但し、これらに限定されるものでは
ない。
【００２２】乾燥時間は、シリカゲルの水分含有量が所
定の範囲になるように適宜選ぶことができる。シリカゲ
ルの水分含有量が所定の値になるまでの時間は、流動乾
燥機内に仕込むシリカヒドロゲルの量と流動乾燥機に供
給される流体の温度および流量により変化する。従っ
て、これらの条件を適宜変化させて、乾燥時間を１〜２
００分間の範囲とすることが適当である。好ましくは、
２〜１５０分間である。この範囲より長いと乾燥コスト
が高くなる。
定の範囲になるように適宜選ぶことができる。シリカゲ
ルの水分含有量が所定の値になるまでの時間は、流動乾
燥機内に仕込むシリカヒドロゲルの量と流動乾燥機に供
給される流体の温度および流量により変化する。従っ
て、これらの条件を適宜変化させて、乾燥時間を１〜２
００分間の範囲とすることが適当である。好ましくは、
２〜１５０分間である。この範囲より長いと乾燥コスト
が高くなる。
【００２３】流動乾燥に供されるシリカヒドロゲルの水
分は、例えば、５０〜８０wt％の範囲とすることが、細
孔容量と平均細孔径の大きいシリカゲルを得られるとう
い観点から好ましい。水分量が多ければそれだけ細孔容
量は大きくなる傾向がある。但し、乾燥効率等も考慮す
ると、より好ましくは、６０〜７５wt％の範囲である。
シリカヒドロゲルは水洗後、通常は６０〜７５wt％の水
分を保有している。従って、所望の水分量とするための
調整を行うこともできる。
分は、例えば、５０〜８０wt％の範囲とすることが、細
孔容量と平均細孔径の大きいシリカゲルを得られるとう
い観点から好ましい。水分量が多ければそれだけ細孔容
量は大きくなる傾向がある。但し、乾燥効率等も考慮す
ると、より好ましくは、６０〜７５wt％の範囲である。
シリカヒドロゲルは水洗後、通常は６０〜７５wt％の水
分を保有している。従って、所望の水分量とするための
調整を行うこともできる。
【００２４】流動乾燥に供されるシリカヒドロゲルの平
均粒径は、乾燥速度のコントロール容易であり、かつ均
一な乾燥ができるという観点から、例えば、１〜３０ｍ
ｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは、１〜
２０ｍｍの範囲である。シリカヒドロゲルの平均粒径が
小さ過ぎると乾燥速度のコントロールが難しくなり、大
き過ぎると乾燥ムラができ易い。
均粒径は、乾燥速度のコントロール容易であり、かつ均
一な乾燥ができるという観点から、例えば、１〜３０ｍ
ｍの範囲であることが好ましい。より好ましくは、１〜
２０ｍｍの範囲である。シリカヒドロゲルの平均粒径が
小さ過ぎると乾燥速度のコントロールが難しくなり、大
き過ぎると乾燥ムラができ易い。
【００２５】シリカヒドロゲルは、コロイド粒子三次元
網目構造の空間（即ち細孔容積）が、完全に水により満
たされていて乾燥による脱水の進行に伴って、その空
間、即ち細孔容積が収縮（減少）していく。この現象
は、水の蒸発の際の気液界面での表面張力に基づく収縮
力によりコロイド粒子の充填状態が変化するために生じ
るものである。よってこの乾燥により収縮する度合はコ
ロイド粒子三次元網目構造の構造力と表面張力に基づく
収縮力のバランスによる。即ちバッチ式流動乾燥による
排気温度、及び乾燥時間を制御する事によりこのバラン
スをコントロールし、様々な細孔容積及び平均細孔径を
もつ製品を効率良く製造できるのである。
網目構造の空間（即ち細孔容積）が、完全に水により満
たされていて乾燥による脱水の進行に伴って、その空
間、即ち細孔容積が収縮（減少）していく。この現象
は、水の蒸発の際の気液界面での表面張力に基づく収縮
力によりコロイド粒子の充填状態が変化するために生じ
るものである。よってこの乾燥により収縮する度合はコ
ロイド粒子三次元網目構造の構造力と表面張力に基づく
収縮力のバランスによる。即ちバッチ式流動乾燥による
排気温度、及び乾燥時間を制御する事によりこのバラン
スをコントロールし、様々な細孔容積及び平均細孔径を
もつ製品を効率良く製造できるのである。
【００２６】粒状材料の乾燥に用いられる乾燥装置とし
て一般工業的には、気流乾燥機、通気バンド乾燥機、タ
ーボ堅型乾燥機、流動乾燥機等が用いられる。気流乾燥
機は、処理能力は非常に大きく設備費も安価であるが、
熱効率が悪く、通気バンド乾燥機及びターボ堅型乾燥機
は、処理能力は非常に大きいが設備費が高く熱効率も悪
いと言う問題点がある。更に均一な所望の細孔容積及び
平均細孔径を有するシリカゲルを得ることができないと
いった問題を招いてしまう。それに対して、本発明では
バッチ式流動乾燥を行うことで、以下のような効果を有
する。
て一般工業的には、気流乾燥機、通気バンド乾燥機、タ
ーボ堅型乾燥機、流動乾燥機等が用いられる。気流乾燥
機は、処理能力は非常に大きく設備費も安価であるが、
熱効率が悪く、通気バンド乾燥機及びターボ堅型乾燥機
は、処理能力は非常に大きいが設備費が高く熱効率も悪
いと言う問題点がある。更に均一な所望の細孔容積及び
平均細孔径を有するシリカゲルを得ることができないと
いった問題を招いてしまう。それに対して、本発明では
バッチ式流動乾燥を行うことで、以下のような効果を有
する。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、ＢＥＴ比表面積、細孔
容積及び平均細孔径を所望の範囲に変化制御させること
ができるシリカゲルの製造方法であって、細孔径分布が
シャープなシリカゲルを得ることができる製造方法を提
供することができる。即ち、本発明の製造方法によれ
ば、Ｂ／Ａが０．６未満、好ましくは０．５以下の細孔
径分布がシャープなシリカゲルを得ることができる。
容積及び平均細孔径を所望の範囲に変化制御させること
ができるシリカゲルの製造方法であって、細孔径分布が
シャープなシリカゲルを得ることができる製造方法を提
供することができる。即ち、本発明の製造方法によれ
ば、Ｂ／Ａが０．６未満、好ましくは０．５以下の細孔
径分布がシャープなシリカゲルを得ることができる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明を具体的に実施例で説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。実施例において用いた各種試験方法を以下に記す。 （Ａ）ＢＥＴ比表面積 島津製作所製ＡＳＡＰ−２４００を用いて、窒素の吸脱
着等温線を測定した後、S.Brunauer, P.H.Emett, E.Tel
ler 法、J.Am.Chem.Soc.,60309(1938)記載の方法を用い
て測定した。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。実施例において用いた各種試験方法を以下に記す。 （Ａ）ＢＥＴ比表面積 島津製作所製ＡＳＡＰ−２４００を用いて、窒素の吸脱
着等温線を測定した後、S.Brunauer, P.H.Emett, E.Tel
ler 法、J.Am.Chem.Soc.,60309(1938)記載の方法を用い
て測定した。
【００２９】（Ｂ）細孔容積、平均細孔径及び細孔分布 島津製作所製ＡＳＡＰ−２４００を用いて、窒素の吸脱
着等温線を測定した後、Barrett-Joyner-Halenda法、J.
Am.Chem.Soc.,73,373(1951) 記載の方法を用いて、測定
した。 （Ｃ）水分 ＫＥＴＴ水分計を用いて、１５０℃、６０分で測定し
た。 （Ｄ）平均粒径 １０ｍｍの篩を用いて測定を行った。
着等温線を測定した後、Barrett-Joyner-Halenda法、J.
Am.Chem.Soc.,73,373(1951) 記載の方法を用いて、測定
した。 （Ｃ）水分 ＫＥＴＴ水分計を用いて、１５０℃、６０分で測定し
た。 （Ｄ）平均粒径 １０ｍｍの篩を用いて測定を行った。
【００３０】実施例１ ２０wt％のケイ酸ソーダ水溶液と３５wt％の硫酸水溶液
を、混合ノズルを用いて反応させ、シリカヒドロゾルを
得た。該シリカヒドロゾルを約５分でゲル化しシリカヒ
ドロゲルを得た。該シリカヒドロゲルを篩を用いて約１
０ｍｍに粉砕した後、９０℃、ｐＨ９．５の条件で４時
間水熱処理した後、洗浄した。洗浄したシリカヒドロゲ
ル（水分７２．５wt％）を流動乾燥機を用いてバッチ式
で乾燥を行った。表１に示す３通りの乾燥条件〔シリカ
ヒドロゲルの排気温度及び乾燥時間〕で、本発明のシリ
カゲルを得た。得られたシリカゲルの物性を表１に示
す。さらに、図１〜３に、得られたシリカゲルの細孔分
布を示す。
を、混合ノズルを用いて反応させ、シリカヒドロゾルを
得た。該シリカヒドロゾルを約５分でゲル化しシリカヒ
ドロゲルを得た。該シリカヒドロゲルを篩を用いて約１
０ｍｍに粉砕した後、９０℃、ｐＨ９．５の条件で４時
間水熱処理した後、洗浄した。洗浄したシリカヒドロゲ
ル（水分７２．５wt％）を流動乾燥機を用いてバッチ式
で乾燥を行った。表１に示す３通りの乾燥条件〔シリカ
ヒドロゲルの排気温度及び乾燥時間〕で、本発明のシリ
カゲルを得た。得られたシリカゲルの物性を表１に示
す。さらに、図１〜３に、得られたシリカゲルの細孔分
布を示す。
【００３１】比較例１ 実施例１と同様の操作を行って得たシリカヒドロゲル
（水分７２．５wt％）をロータリーキルンを用いて連続
的に乾燥を行った。乾燥条件としては、炉内温度を１５
０℃にセットし１時間運転を行った。連続運転中にサン
プルを採取し、物性を測定した。得られたシリカゲルの
物性を表１に示す。乾燥時間３０分のシリカゲルサンプ
ルの細孔分布を図４に示す。
（水分７２．５wt％）をロータリーキルンを用いて連続
的に乾燥を行った。乾燥条件としては、炉内温度を１５
０℃にセットし１時間運転を行った。連続運転中にサン
プルを採取し、物性を測定した。得られたシリカゲルの
物性を表１に示す。乾燥時間３０分のシリカゲルサンプ
ルの細孔分布を図４に示す。
【００３２】比較例２ 比較例１と同様の操作で、乾燥条件として、炉内温度を
２５０℃にセットし、１時間運転を行った。連続運転中
にサンプルを採取し、物性を測定した。得られたシリカ
ゲルの物性を表１に示す。乾燥時間３０分のシリカゲル
サンプルの細孔分布を図５に示す。
２５０℃にセットし、１時間運転を行った。連続運転中
にサンプルを採取し、物性を測定した。得られたシリカ
ゲルの物性を表１に示す。乾燥時間３０分のシリカゲル
サンプルの細孔分布を図５に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】表１の結果から、比較例で用いた連続式で
あるロータリーキルンでは、細孔容積及び平均細孔径の
大きいシリカゲルを得る事ができないばかりか、経時的
に細孔容積及び平均細孔径が変化し不安定である事が分
かる。それに対して、本発明の製造方法によれば、条件
を選択することで、シリカゲルの細孔容積及び平均細孔
径を変化させることができ、かつ得られるシリカゲルは
Ｂ／Ａが０．５以下のシャープな細孔分布を有すること
がわかる。
あるロータリーキルンでは、細孔容積及び平均細孔径の
大きいシリカゲルを得る事ができないばかりか、経時的
に細孔容積及び平均細孔径が変化し不安定である事が分
かる。それに対して、本発明の製造方法によれば、条件
を選択することで、シリカゲルの細孔容積及び平均細孔
径を変化させることができ、かつ得られるシリカゲルは
Ｂ／Ａが０．５以下のシャープな細孔分布を有すること
がわかる。
【図１】 本発明のシリカゲルの細孔分布。
【図２】 本発明のシリカゲルの細孔分布。
【図３】 本発明のシリカゲルの細孔分布。
【図４】 比較例１（乾燥時間３０分）のシリカゲルの
細孔分布。
細孔分布。
【図５】 比較例２（乾燥時間３０分）のシリカゲルの
細孔分布。
細孔分布。
Claims (5)
- 【請求項１】 シリカヒドロゲルを乾燥してシリカゲル
を製造する方法であって、前記シリカヒドロゲルの乾燥
をバッチ式流動乾燥により行うことを特徴とするシリカ
ゲルの製造方法。 - 【請求項２】 水分が５０〜８０wt％の範囲であるシリ
カヒドロゲルを乾燥する請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 バッチ式流動乾燥を、排気ガス温度が２
０〜１５０℃の範囲となるように行う請求項１または２
記載の製造方法。 - 【請求項４】 バッチ式流動乾燥時間が１〜２００分間
の範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造
方法。 - 【請求項５】 平均粒径が１〜２０ｍｍの範囲であるヒ
ドロゲルを乾燥する請求項１〜４いずれか１項に記載の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18517195A JP3719687B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | シリカゲルの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18517195A JP3719687B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | シリカゲルの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0930809A true JPH0930809A (ja) | 1997-02-04 |
| JP3719687B2 JP3719687B2 (ja) | 2005-11-24 |
Family
ID=16166082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18517195A Expired - Lifetime JP3719687B2 (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | シリカゲルの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3719687B2 (ja) |
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-
1995
- 1995-07-21 JP JP18517195A patent/JP3719687B2/ja not_active Expired - Lifetime
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