JP7654484B2 - Swellable synthetic layered silicate lump and swellable synthetic layered silicate powder - Google Patents
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Description
本開示は、膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊に関する。本開示は、膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末を含む粉末に関する。また、本開示は、層状ケイ酸塩の製造方法に関する。 The present disclosure relates to a lump of swellable synthetic layered silicate. The present disclosure relates to a powder containing a powder of swellable synthetic layered silicate. The present disclosure also relates to a method for producing layered silicate.
層状ケイ酸塩の製造方法として溶融合成法が知られている(例えば、特許文献1参照)。溶融合成法においては、層状ケイ酸塩の化学組成に応じて配合した原料を加熱して溶融させ、生じた溶融体を冷却することによって結晶化した層状ケイ酸塩を製造する。特許文献1に記載の製造方法においては、当該原料を20分以内に融解させ、溶融体を0.01℃/分~50℃/分の冷却速度で冷却している。 The melt synthesis method is known as a method for producing layered silicates (see, for example, Patent Document 1). In the melt synthesis method, raw materials mixed according to the chemical composition of the layered silicate are heated and melted, and the resulting melt is cooled to produce a crystallized layered silicate. In the production method described in Patent Document 1, the raw materials are melted within 20 minutes, and the melt is cooled at a cooling rate of 0.01°C/min to 50°C/min.
特許文献2には、クリストバライトを含むスメクタイト型粘土鉱物を、クリストバライトの結晶構造が実質上消失する条件でアルカリ処理する、合成ヘクトライトの製法が記載されている。 Patent Document 2 describes a method for producing synthetic hectorite, in which a smectite-type clay mineral containing cristobalite is treated with alkali under conditions in which the crystal structure of the cristobalite is substantially eliminated.
一般的な溶融合成法によれば、不純物としてクリストバライトが生成する。特許文献1に記載の方法においては、原料を急速に融解させることによって、膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊中のクリストバライト不純物を低減させている。しかしながら、特許文献1に記載の方法によっても、まだなお、膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊中に3体積%(約2.6質量%)のクリストバライトが含まれており、さらにクリストバライトを低減できることが期待されている。 In a typical melt synthesis method, cristobalite is generated as an impurity. In the method described in Patent Document 1, the raw material is rapidly melted to reduce the amount of cristobalite impurities in the lumps of swellable synthetic layered silicate. However, even with the method described in Patent Document 1, the lumps of swellable synthetic layered silicate still contain 3 volume % (approximately 2.6 mass %) of cristobalite, and it is expected that the amount of cristobalite can be further reduced.
膨潤性合成層状ケイ酸塩は、通常、鉱塊を粉砕することによって粉末化される。そこで、粉砕後、分級によるクリストバライトの除去も検討される。しかしながら、分級処理ではクリストバライト量を低減することは困難であると共に、膨潤性合成層状ケイ酸塩のロスも多くなってしまう。 Swellable synthetic layered silicates are usually powdered by crushing the ore lumps. Therefore, the removal of cristobalite by classification after crushing is also considered. However, it is difficult to reduce the amount of cristobalite by classification, and there is also a large loss of swellable synthetic layered silicate.
特許文献2に記載の方法においては、アルカリ処理によって粘土鉱物中のクリストバライトを処理している。しかしながら、特許文献2に記載のようなアルカリ処理によっても、膨潤性合成層状ケイ酸塩中のクリストバライトを低減することは困難である。また、アルカリ処理のような工程を増やすと、膨潤性合成層状ケイ酸塩の製造コストの増大につながる。
In the method described in Patent Document 2, cristobalite in a clay mineral is treated by alkali treatment. However, it is difficult to reduce the amount of cristobalite in a swellable synthetic layered silicate even by the alkali treatment described in Patent Document 2. In addition, increasing the number of steps such as the alkali treatment leads to an increase in the production cost of the swellable synthetic layered silicate.
そこで、クリストバライト不純物量を低減した膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊及び粉末が求められている。また、簡易な方法で、クリストバライト不純物量の少ない層状ケイ酸塩を製造する製造方法が求められている。 Therefore, there is a demand for lumps and powders of swellable synthetic layered silicate with reduced amounts of cristobalite impurities. There is also a demand for a simple method for producing layered silicate with reduced amounts of cristobalite impurities.
本開示の第1視点によれば、ナトリウム四ケイ素雲母である膨潤性合成層状ケイ酸塩を含み、(060)面のX線回折ピークより決定される膨潤性合成層状ケイ酸塩の平均結晶子サイズが14nm~18nmであり、下記に示す方法により算出したクリストバライトの含有率が1質量%未満である、膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊が提供される。
[クリストバライトの含有率の測定方法]
鉱塊の粉末0.800±0.001gと内部標準物質であるアルミナ0.200±0.001gを秤量し、混合した混合試料をX線回折装置により測定したX線回折チャートにおいて、2θ=31.4°付近にあるクリストバライトピークの積分強度I
1
(cps)及び2θ=25.6°付近にあるアルミナピークの積分強度I
2
(cps)を読み取って、下記式より、鉱塊中に含まれるクリストバライト含有率Xを算出する。
X(質量%)=(I
1
/I
2
)/a=I
1
/(I
2
×a)
ただし、式中、aは検量線の傾きを表し、0.0462である。
According to a first aspect of the present disclosure, there is provided a lump of a swellable synthetic layered silicate, the lump comprising a swellable synthetic layered silicate that is sodium tetrasilicic mica , the swellable synthetic layered silicate having an average crystallite size of 14 nm to 18 nm as determined from an X-ray diffraction peak of the (060) plane, and a cristobalite content of less than 1 mass% as calculated by the method described below .
[Method for measuring cristobalite content]
0.800±0.001 g of the ore powder and 0.200±0.001 g of alumina as an internal standard substance are weighed out and mixed together. The mixed sample is measured using an X-ray diffractometer. In the X-ray diffraction chart, the integrated intensity I1 (cps) of the cristobalite peak near 2θ=31.4° and the integrated intensity I2 (cps) of the alumina peak near 2θ=25.6° are read, and the cristobalite content X in the ore is calculated using the following formula.
X (mass%)=(I 1 /I 2 )/a=I 1 /(I 2 ×a)
In the formula, a represents the slope of the calibration curve, which is 0.0462.
本開示の第2視点によれば、本開示の膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊の粉砕物である膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末が提供される。膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末の平均粒子径が5μm~30μmである。潤性合成層状ケイ酸塩の粉末1質量部に対して、クリストバライトが2×10-3質量部以下である。
According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a powder of swellable synthetic layered silicate which is a pulverized product of a lump of the swellable synthetic layered silicate of the present disclosure . The powder of the swellable synthetic layered silicate has an average particle size of 5 μm to 30 μm. Cristobalite is present in an amount of 2×10 −3 parts by mass or less per part by mass of the powder of the swellable synthetic layered silicate.
本開示の第3視点によれば、膨潤性層状ケイ酸塩を合成するための原料の混合物を加熱して溶融する加熱工程と、加熱工程により溶融された溶融物を100℃/分以上の冷却速度で少なくとも900℃まで冷却して膨潤性層状ケイ酸塩の鉱塊を生成する冷却工程と、を含む、膨潤性層状ケイ酸塩の製造方法が提供される。 According to a third aspect of the present disclosure, there is provided a method for producing an expandable layered silicate, comprising a heating step of heating and melting a mixture of raw materials for synthesizing an expandable layered silicate, and a cooling step of cooling the molten material melted by the heating step to at least 900°C at a cooling rate of 100°C/min or more to produce a lump of the expandable layered silicate.
本開示の膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊に含まれる不純物であるクリストバライトの量は少ない。本開示の膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊によれば、不純物の少ない膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末を得ることができる。 The amount of cristobalite, an impurity, contained in the lump of swellable synthetic layered silicate of the present disclosure is small. The lump of swellable synthetic layered silicate of the present disclosure makes it possible to obtain a powder of swellable synthetic layered silicate with few impurities.
本開示の粉末に含まれる不純物であるクリストバライトの量は少ない。本開示の粉末によれば、クリストバライトに起因する悪影響を低減することができる。 The powder disclosed herein contains a small amount of cristobalite, an impurity. The powder disclosed herein can reduce the adverse effects caused by cristobalite.
本開示の層状ケイ酸塩の製造方法によれば、簡易な方法で膨潤性合成層状ケイ酸塩に含まれる副生成物であるクリストバライトの量を低減することができる。 The method for producing layered silicate disclosed herein makes it possible to easily reduce the amount of cristobalite, a by-product contained in swellable synthetic layered silicate.
上記各視点の好ましい形態を以下に記載する。 The preferred forms for each of the above aspects are described below.
上記第1視点の好ましい形態によれば、(060)面のX線回折ピークより決定される膨潤性合成層状ケイ酸塩の平均結晶子サイズが14nm~18nmである。 According to a preferred embodiment of the first aspect, the average crystallite size of the swellable synthetic layered silicate determined from the X-ray diffraction peak of the (060) plane is 14 nm to 18 nm.
上記第1視点の好ましい形態によれば、膨潤性合成層状ケイ酸塩がナトリウム四ケイ素雲母である。 According to a preferred embodiment of the first aspect, the swellable synthetic layered silicate is sodium tetrasilicic mica.
上記第1視点の好ましい形態によれば、1つの鉱塊が10g以上である。 According to a preferred embodiment of the first aspect above, each lump weighs 10 g or more.
上記第2視点の好ましい形態によれば、(060)面のX線回折ピークより決定される膨潤性合成層状ケイ酸塩の平均結晶子サイズが14nm~18nmである。 According to a preferred embodiment of the second aspect, the average crystallite size of the swellable synthetic layered silicate determined from the X-ray diffraction peak of the (060) plane is 14 nm to 18 nm.
上記第2視点の好ましい形態によれば、粉末が水性媒体中に分散したスラリーの形態にある。 According to a preferred embodiment of the second aspect, the powder is in the form of a slurry dispersed in an aqueous medium.
上記第2視点の好ましい形態によれば、膨潤性合成層状ケイ酸塩がナトリウム四ケイ素雲母である。 According to a preferred embodiment of the second aspect, the swellable synthetic layered silicate is sodium tetrasilicic mica.
上記第3視点の好ましい形態によれば、鉱塊中のクリストバライト含有率は、鉱塊の質量に対して1質量%以下である。 According to a preferred embodiment of the third aspect, the cristobalite content in the lump is 1% by mass or less relative to the mass of the lump.
上記第3視点の好ましい形態によれば、膨潤性層状ケイ酸塩の製造方法は、鉱塊を湿式又は乾式で粉砕して層状ケイ酸塩の粉末を作製する粉砕工程をさらに含む。 According to a preferred embodiment of the third aspect, the method for producing a swellable layered silicate further includes a grinding step in which the ore mass is wet or dry ground to produce a layered silicate powder.
上記第3視点の好ましい形態によれば、膨潤性層状ケイ酸塩がナトリウム四ケイ素雲母である。 According to a preferred embodiment of the third aspect, the swellable layered silicate is sodium tetrasilicic mica.
上記第3視点の好ましい形態によれば、膨潤性層状ケイ酸塩の製造方法は、鉱塊に含まれるクリストバライトを除去するための除去工程を含まない。 According to a preferred embodiment of the third aspect, the method for producing a swellable layered silicate does not include a removal step for removing cristobalite contained in the ore mass.
以下の説明において、図面参照符号は発明の理解のために付記しているものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。また、図面は、本開示の膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊及び粉末、並びにそれらの製造方法についての理解を助けるためのものであって、図示の形状、寸法、縮尺等図面の形態に膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊及び粉末、並びにそれらの製造方法を限定することを意図するものではない。各実施形態において、同じ要素には同じ符号を付してある。 In the following description, reference numbers are added to aid in understanding the invention, and are not intended to limit the invention to the illustrated embodiment. The drawings are intended to aid in understanding the lumps and powders of swellable synthetic layered silicate and the manufacturing method thereof disclosed herein, and are not intended to limit the lumps and powders of swellable synthetic layered silicate and the manufacturing method thereof to the shapes, dimensions, scale, etc. of the drawings. In each embodiment, the same elements are given the same reference numbers.
本開示において、鉱塊とは、膨潤性合成層状ケイ酸塩の原料を溶融させた溶融体を冷却して生成された膨潤性合成層状ケイ酸塩の塊のことをいう。鉱塊には、粉末に粉砕する前の状態の塊も含まれる。また、鉱塊は、膨潤性合成層状ケイ酸塩の製造後の無垢の塊に限定されない。鉱塊には、製造後の鉱塊をより小さな塊に分割ないし破砕した鉱塊も含まれる。鉱塊の大きさは層状ケイ酸塩の製造スケール及びその後の処理に依存する。鉱塊は、例えば、10グラム以上、100グラム以上、1キログラム以上、10キログラム以上、50キログラム以上、又は100キログラム以上とすることができる。また、鉱塊は、200キログラム以下、100キログラム以下、50キログラム以下、10キログラム以下、1キログラム以下、100グラム以下、又は50グラム以下とすることができる。鉱塊の形状は、溶融体の冷却時の形状、分割・破砕後の形状等に依存する。 In the present disclosure, the term "lump" refers to a lump of swellable synthetic layered silicate produced by cooling a melt obtained by melting the raw materials of the swellable synthetic layered silicate. The lump also includes a lump in a state before being crushed into powder. The lump is not limited to a solid lump after the production of the swellable synthetic layered silicate. The lump also includes a lump obtained by dividing or crushing a lump after production into smaller lump. The size of the lump depends on the production scale of the layered silicate and the subsequent processing. The lump can be, for example, 10 grams or more, 100 grams or more, 1 kilogram or more, 10 kilograms or more, 50 kilograms or more, or 100 kilograms or more. The lump can be 200 kilograms or less, 100 kilograms or less, 50 kilograms or less, 10 kilograms or less, 1 kilograms or less, 1 kilograms or less, 100 grams or less, or 50 grams or less. The shape of the lump depends on the shape of the molten body when it is cooled, the shape after it is divided and crushed, etc.
本開示において、膨潤性とは、水を含んで膨張する(体積が増大)することをいう。特に明記が無い限り、本開示において、膨潤性合成層状ケイ酸塩は、乾燥した状態の合成層状ケイ酸塩、すなわち膨潤していない状態の合成層状ケイ酸塩を指す。 In this disclosure, swellable means that it expands (increases in volume) when it absorbs water. Unless otherwise specified, in this disclosure, swellable synthetic layered silicate refers to synthetic layered silicate in a dry state, i.e., synthetic layered silicate in a non-swollen state.
本開示の膨潤性層状ケイ酸塩は、以下の式で表すことができる。
X1/3~1Y2~3Z4O10F2
上記式中、X、Y、Zの位置に置換可能な元素をイオンの形で示すと次の通りである。
X:Na+、Li+、K+、Ca2+、Sr2+、Ba2+;
Y:Mg2+、Li+、Ni2+、B3+、Co3+、Zn2+、Mn3+、Al3+、Cr3+、Fe2+、Fe3+;
Z:Al3+、Si4+、Ge4+、B3+、Fe3+、Ti4+。
The swellable layered silicate of the present disclosure can be represented by the following formula:
X 1/3~1 Y 2~3 Z 4 O 10 F 2
In the above formula, the elements which can be substituted at the X, Y and Z positions are shown in the form of ions as follows:
X: Na + , Li + , K + , Ca 2+ , Sr 2+ , Ba 2+ ;
Y: Mg 2+ , Li + , Ni 2+ , B 3+ , Co 3+ , Zn 2+ , Mn 3+ , Al 3+ , Cr 3+ , Fe 2+ , Fe 3+ ;
Z: Al 3+ , Si 4+ , Ge 4+ , B 3+ , Fe 3+ , Ti 4+ .
層状ケイ酸塩としては、例えば、膨潤性雲母(膨潤性マイカ)を挙げることができる。雲母としては、例えば、ナトリウム四ケイ素雲母(NaMg2.5(Si4O10)F2)を挙げることができる。 Examples of layered silicates include swellable mica. Examples of mica include sodium tetrasilicic mica (NaMg 2.5 (Si 4 O 10 )F 2 ).
本開示の第1実施形態に係る膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊について説明する。 This section describes the swellable synthetic layered silicate ore lump according to the first embodiment of the present disclosure.
鉱塊は膨潤性合成層状ケイ酸塩を含む。膨潤性合成層状ケイ酸塩の含有率は、鉱塊の質量に対して、99質量%以上、99.5質量%以上、又は99.9質量%以上とすることができる。不純物が検出されない場合、鉱塊は実質的に膨潤性合成層状ケイ酸塩100質量%とみなすことができる。 The ore mass contains a swellable synthetic layered silicate. The content of the swellable synthetic layered silicate can be 99% by mass or more, 99.5% by mass or more, or 99.9% by mass or more based on the mass of the ore mass. If no impurities are detected, the ore mass can be considered to be substantially 100% by mass of swellable synthetic layered silicate.
鉱塊中のクリストバライトは、鉱塊の質量に対して、1質量%未満であると好ましく、0.5質量%以下であるとより好ましく、0.1質量%以下であるとさらに好ましい。鉱塊中のクリストバライトの量は、X線回折に基づく定量分析において検出限界未満であるとさらに好ましい。クリストバライトは、膨潤性合成層状ケイ酸塩の製造時の副生成物である。 The amount of cristobalite in the ore mass is preferably less than 1% by mass, more preferably 0.5% by mass or less, and even more preferably 0.1% by mass or less, based on the mass of the ore mass. It is even more preferable that the amount of cristobalite in the ore mass is below the detection limit in quantitative analysis based on X-ray diffraction. Cristobalite is a by-product in the production of swellable synthetic layered silicates.
鉱塊中のクリストバライト含有率は、例えば、X線回折に基づく内部標準法による定量分析により測定することができる。内部標準法においては、クリストバライトを定量するための、クリストバライトと内部標準試料(例えば、アルミナ)とのX線回折ピークの積分強度の相関を示す検量線を作成する。検量線は、クリストバライトの量を変化させたクリストバライトと内部標準試料の複数の混合物についてX線回折パターンを測定し、クリストバライトの量Xに対してクリストバライト由来ピークの積分強度I1/内部標準試料由来ピークの積分強度I2をプロットして作成することができる。作成した検量線から傾きaを求める。クリストバライトを定量する測定試料に所定量の内部標準試料を添加及び混合し、測定試料のX線回折パターンを測定する。所定のクリストバライトのピークの積分強度I1(例えば、2θ=31.4°付近にあるピーク(ミラー指数(hkl):102)の積分強度)及び内部標準試料のピークの積分強度I2(例えば、アルミナであれば、2θ=25.5°付近にあるピーク(ミラー指数(hkl):012)の積分強度)を読み取る。以下の式より、クリストバライト含有率X(質量%)を算出することができる。
X(質量%)=(I1/I2)/a=I1/(I2×a)
The cristobalite content in the ore lump can be measured, for example, by quantitative analysis using an internal standard method based on X-ray diffraction. In the internal standard method, a calibration curve showing the correlation between the integrated intensity of the X-ray diffraction peak of cristobalite and an internal standard sample (e.g., alumina) is created to quantify cristobalite. The calibration curve can be created by measuring the X-ray diffraction patterns of a plurality of mixtures of cristobalite and an internal standard sample with different amounts of cristobalite, and plotting the integrated intensity I 1 of the peak derived from cristobalite / the integrated intensity I 2 of the peak derived from the internal standard sample against the amount X of cristobalite. The slope a is obtained from the created calibration curve. A predetermined amount of the internal standard sample is added and mixed into the measurement sample for quantifying cristobalite, and the X-ray diffraction pattern of the measurement sample is measured. The integrated intensity I 1 of a given cristobalite peak (for example, the integrated intensity of a peak (Miller index (hkl): 102) near 2θ=31.4°) and the integrated intensity I 2 of an internal standard sample peak (for example, in the case of alumina, the integrated intensity of a peak (Miller index (hkl): 012) near 2θ=25.5°) are read. The cristobalite content X (mass %) can be calculated from the following formula.
X (mass%)=(I 1 /I 2 )/a=I 1 /(I 2 ×a)
膨潤性合成層状ケイ酸塩の平均結晶子サイズは14nm以上であると好ましい。また、平均結晶子サイズは18nm以下であると好ましい。膨潤性合成層状ケイ酸塩が合成雲母である場合、結晶子サイズは、(060)面のX線回折ピークに基づき、以下の式より算出することができる。平均結晶子サイズは、3回の測定値の平均値とすることができる。
D=Kλ/(Bcosθ)
D:結晶子サイズ(nm)、K:シェラー定数、λ:X線の波長(nm)、B:回折線幅の広がり(半値全幅(FWHM))(ラジアン)、θ:ブラッグ角(ラジアン)
The average crystallite size of the swellable synthetic layered silicate is preferably 14 nm or more. The average crystallite size is preferably 18 nm or less. When the swellable synthetic layered silicate is synthetic mica, the crystallite size can be calculated from the following formula based on the X-ray diffraction peak of the (060) plane. The average crystallite size can be the average value of three measurements.
D=Kλ/(Bcosθ)
D: crystallite size (nm), K: Scherrer constant, λ: X-ray wavelength (nm), B: diffraction line width (full width at half maximum (FWHM)) (radian), θ: Bragg angle (radian)
本開示の第1実施形態に係る膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊に含まれる不純物、特にクリストバライト、の含有量は1質量%未満と非常に少ない。これにより、鉱塊を粉砕するだけで、不純物の少ない膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末、すなわち第2実施形態に係る粉末、を得ることができる。 The content of impurities, particularly cristobalite, contained in the lump of swellable synthetic layered silicate according to the first embodiment of the present disclosure is very low, less than 1 mass %. This makes it possible to obtain a powder of swellable synthetic layered silicate with few impurities, i.e., the powder according to the second embodiment, simply by crushing the lump.
本開示の第2実施形態に係る粉末について説明する。 The powder according to the second embodiment of the present disclosure will now be described.
粉末は、膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末を含む。膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末は、第1実施形態に係る鉱塊を粉砕して粉末化したものとすることができる。粉末の粒子形状は、例えば、板状形状、薄片形状、鱗片形状等の形状とすることができる。 The powder includes a powder of swellable synthetic layered silicate. The powder of swellable synthetic layered silicate can be obtained by pulverizing the ore mass according to the first embodiment. The particle shape of the powder can be, for example, a plate shape, a flake shape, a scale shape, or the like.
粉末中の粒子(膨潤性合成層状ケイ酸塩含む)の平均粒子径は特に限定されない。粉末は、目的に応じた平均粒子径を有することができる。平均粒子径としては、メジアン粒子径(粒子径の中央値)を採用することができる。例えば、粉末のメジアン粒子径は、0.1μm以上、1μm以上、2μm以上、5μm以上、7μm以上、又は10μm以上とすることができる。また、メジアン粒子径は、200μm以下、100μm以下、50μm以下、40μm以下、30μm以下、20μm以下、10μm以下、又は5μm以下とすることができる。メジアン粒子径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定によって測定することができる。 The average particle size of the particles (including the swellable synthetic layered silicate) in the powder is not particularly limited. The powder can have an average particle size according to the purpose. The average particle size can be the median particle size (the median value of the particle size). For example, the median particle size of the powder can be 0.1 μm or more, 1 μm or more, 2 μm or more, 5 μm or more, 7 μm or more, or 10 μm or more. The median particle size can be 200 μm or less, 100 μm or less, 50 μm or less, 40 μm or less, 30 μm or less, 20 μm or less, 10 μm or less, or 5 μm or less. The median particle size can be measured, for example, by laser diffraction particle size distribution measurement.
粉末中の粒子(膨潤性合成層状ケイ酸塩含む)の平均厚さは、例えば、1nm以上、5nm以上、10nm以上、50nm以上、0.1μm以上、及び0.3μm以上とすることができる。また、粉末中の粒子の平均厚さは、例えば、1μm以下、0.5μm以下、0.3μm以下、0.2μm以下、0.1μm以下、又は80nm以下とすることができる。平均厚みの測定方法は、特に限定されないが、例えば、電子顕微鏡の傾斜観察によって任意の個数の粒子の厚みを測定し、それらの平均値として算出することができる。 The average thickness of the particles in the powder (including the swellable synthetic layered silicate) can be, for example, 1 nm or more, 5 nm or more, 10 nm or more, 50 nm or more, 0.1 μm or more, and 0.3 μm or more. The average thickness of the particles in the powder can be, for example, 1 μm or less, 0.5 μm or less, 0.3 μm or less, 0.2 μm or less, 0.1 μm or less, or 80 nm or less. There are no particular limitations on the method for measuring the average thickness, but for example, the thicknesses of any number of particles can be measured by tilted observation with an electron microscope, and the average thickness can be calculated.
粉末中の粒子(膨潤性合成層状ケイ酸塩含む)の平均アスペクト比(メジアン粒子径/平均厚さ)は、例えば、20以上、50以上、70以上、100以上、200以上、300以上、400以上、又は500以上とすることができる。また、粉末中の粒子の平均アスペクト比の上限は特に限定されず、粘度の観点から10,000以下であると好ましい。粉末中の粒子の平均アスペクト比は、例えば、5,000以下、4,000以下、3,000以下、2,000以下、1,000以下、500以下、400以下、300以下、200以下、150以下、100以下、又は80以下とすることができる。平均アスペクト比の決定方法は、特に限定されないが、例えば、電子顕微鏡の傾斜観察によって決定した任意の個数の粒子径と厚みを測定し、得られたメジアン粒子径の値を平均厚みの値で割ることで算出することができる。 The average aspect ratio (median particle size/average thickness) of the particles in the powder (including the swellable synthetic layered silicate) can be, for example, 20 or more, 50 or more, 70 or more, 100 or more, 200 or more, 300 or more, 400 or more, or 500 or more. The upper limit of the average aspect ratio of the particles in the powder is not particularly limited, and is preferably 10,000 or less from the viewpoint of viscosity. The average aspect ratio of the particles in the powder can be, for example, 5,000 or less, 4,000 or less, 3,000 or less, 2,000 or less, 1,000 or less, 500 or less, 400 or less, 300 or less, 200 or less, 150 or less, 100 or less, or 80 or less. The method for determining the average aspect ratio is not particularly limited, but can be calculated, for example, by measuring the particle size and thickness of any number of particles determined by tilt observation with an electron microscope, and dividing the obtained value of the median particle size by the value of the average thickness.
粉末中の膨潤性合成層状ケイ酸塩の結晶子サイズは、第1実施形態と同様とすることができる。結晶子サイズが小さくなることにより、粒子をより薄くすることができると考えられる。 The crystallite size of the swellable synthetic layered silicate in the powder can be the same as in the first embodiment. It is believed that the smaller crystallite size allows the particles to be thinner.
粉末中の膨潤性合成層状ケイ酸塩粉末の含有率は、粉末の質量に対して、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、60質量%以上、70質量%以上、80質量%以上、90質量%以上、95質量%以上、99質量%以上、99.5質量%以上、又は99.9質量%以上とすることができる。また、粉末中に他の粉末及び不純物が検出されない場合、粉末中の膨潤性合成層状ケイ酸塩の含有率は100質量%とみなすことができる。粉末中の膨潤性合成層状ケイ酸塩の定量方法は、含有する他の粉末に応じて適宜選択することができる。例えば、X線回折に基づく内部標準法が選択肢に挙げられる。また、膨潤性合成層状ケイ酸塩がフッ素を含有する場合、フッ素の成分分析が選択肢に挙げられる。 The content of the swellable synthetic layered silicate powder in the powder can be 1% by mass or more, 5% by mass or more, 10% by mass or more, 20% by mass or more, 30% by mass or more, 40% by mass or more, 50% by mass or more, 60% by mass or more, 70% by mass or more, 80% by mass or more, 90% by mass or more, 95% by mass or more, 99% by mass or more, 99.5% by mass or more, or 99.9% by mass or more, based on the mass of the powder. In addition, if no other powders or impurities are detected in the powder, the content of the swellable synthetic layered silicate in the powder can be considered to be 100% by mass. The method for quantifying the swellable synthetic layered silicate in the powder can be appropriately selected depending on the other powders contained. For example, an internal standard method based on X-ray diffraction is an option. In addition, if the swellable synthetic layered silicate contains fluorine, a fluorine component analysis is an option.
本開示の粉末において、クリストバライトは、膨潤性合成層状ケイ酸塩1質量部に対して、2×10-3質量部以下、好ましくは1.5×10-3質量部以下、より好ましくは1×10-3質量部以下、さらに好ましくは5×10-4質量部以下、特に好ましくは1×10-4質量部以下であると好ましい。クリストバライトは、さらに好ましくは検出限界未満であると好ましい。粉末中のクリストバライトの量は、上述のX線回折に基づく内部標準法による定量分析によって測定することができる。
In the powder of the present disclosure, the amount of cristobalite is preferably 2×10 −3 parts by mass or less , preferably 1.5×10 −3 parts by mass or less, more preferably 1×10 −3 parts by mass or less, even more preferably 5×10 −4 parts by mass or less, and particularly preferably 1×10 −4 parts by mass or less, per part by mass of the swellable synthetic layered silicate. The amount of cristobalite is more preferably below the detection limit. The amount of cristobalite in the powder can be measured by quantitative analysis using the internal standard method based on X-ray diffraction described above.
本開示の粉末は、膨潤性合成層状ケイ酸塩以外の粉末を含むこともできる。 The powders disclosed herein may also contain powders other than swellable synthetic layered silicates.
本開示の粉末は、乾燥した粉末の形態とすることができる。また、本開示の粉末は、分散媒中に分散したスラリー(懸濁液)の形態とすることもできる。分散媒としては、例えば、水、エタノール等の低級アルコール、これらの混合物等を適用することができる。スラリー中の粉末(乾燥状態)の含有率は、例えば、スラリーの質量に対して、0.1質量%以上、3質量%以上、又は10質量%以上とすることができる。スラリー中の粉末の含有率は、例えば、スラリーの質量に対して、50質量%以下、30質量%以下、又は15質量%以下とすることができる。 The powder of the present disclosure may be in the form of a dry powder. The powder of the present disclosure may also be in the form of a slurry (suspension) dispersed in a dispersion medium. Examples of the dispersion medium that may be used include water, lower alcohols such as ethanol, and mixtures thereof. The content of the powder (in a dry state) in the slurry may be, for example, 0.1% by mass or more, 3% by mass or more, or 10% by mass or more relative to the mass of the slurry. The content of the powder in the slurry may be, for example, 50% by mass or less, 30% by mass or less, or 15% by mass or less relative to the mass of the slurry.
本開示の粉末においては、膨潤性合成層状ケイ酸塩に対するクリストバライトの相対量が低くなっている。これにより、クリストバライトによる弊害を小さくすることができる。例えば、本開示の粉末が合成雲母粉末である場合、本開示の粉末を皮膚外用剤に適用すると、クリストバライトを約2~10%含有している合成雲母粉末を適用した場合に比べて、クリストバライトに起因する異物感を低減でき、使用者はより滑らかな使用感を得ることができる。また、本開示の粉末を肌に塗布した際には、肌により密着して、落ちにくい粉末とすることができる。更に、本開示の粉末をガスバリア膜に適用すると、クリストバライトを約2~10%含有している合成雲母粉末を適用した場合に比べて、バリア性能を向上させることができる。
In the powder of the present disclosure, the relative amount of cristobalite to the swellable synthetic layered silicate is low. This can reduce the adverse effects of cristobalite. For example, when the powder of the present disclosure is a synthetic mica powder, when the powder of the present disclosure is applied to a skin topical agent, the foreign body sensation caused by cristobalite can be reduced and the user can obtain a smoother feeling of use than when a synthetic mica powder containing about 2 to 10% cristobalite is applied. In addition, when the powder of the present disclosure is applied to the skin, it can be made to adhere more closely to the skin and to be less likely to fall off. Furthermore, when the powder of the present disclosure is applied to a gas barrier film, the barrier performance can be improved compared to when a synthetic mica powder containing about 2 to 10% cristobalite is applied.
本開示の第3実施形態に係る層状ケイ酸塩の製造方法について説明する。 A method for producing layered silicate according to the third embodiment of the present disclosure will be described.
本開示の製造方法は、層状ケイ酸塩の原料を溶融する加熱工程と、加熱工程において溶融された溶融体を冷却する冷却工程と、を含む。 The manufacturing method disclosed herein includes a heating step for melting the raw material of the layered silicate, and a cooling step for cooling the melt melted in the heating step.
層状ケイ酸塩の原料としては、従来公知の内熱式溶融法で使用されるものを用いることができる。例えば、上記の膨潤性合成層状ケイ酸塩の構成元素を含む原料を、目的とする化学組成に応じて混合使用すればよい。例えば、膨潤性層状ケイ酸塩がナトリウム四ケイ素雲母(NaMg2.5(Si4O10)F2)である場合の原料としては、SiO2、MgO及びNa2SiF6をモル比3.15~3.85:2.25~2.75:0.45~0.55で混合したものを用いることができる。また、長石、かんらん石、タルク等の天然鉱物をSi、Al、Mg源として使用しても差し支えない。前記X、Y、Zを他の元素で置換する場合には、上記に例示した化合物等の混合物に、置換する元素の酸化物、フッ化物、炭酸塩等を配合して溶融すればよい。 As the raw material of the layered silicate, those used in the conventional internal heat melting method can be used. For example, raw materials containing the constituent elements of the above-mentioned swellable synthetic layered silicate may be mixed and used according to the desired chemical composition. For example, when the swellable layered silicate is sodium tetrasilicic mica (NaMg 2.5 (Si 4 O 10 ) F 2 ), a mixture of SiO 2 , MgO and Na 2 SiF 6 in a molar ratio of 3.15-3.85:2.25-2.75:0.45-0.55 may be used as the raw material. In addition, natural minerals such as feldspar, olivine, and talc may be used as the Si, Al, and Mg sources. When the X, Y, and Z are replaced with other elements, the oxide, fluoride, carbonate, etc. of the element to be replaced may be blended and melted in the mixture of the compounds exemplified above.
原料を溶融する溶融炉としては、例えば、一般的な内熱式溶融炉、外熱式溶融炉、高周波誘導加熱炉等を使用することができる。中でも高周波誘導加熱炉が好適に用いられる。内熱式溶融炉及び高周波誘導加熱炉を使用する場合、規格投入量よりも実際の原料投入量を減らすことで融解に要する加熱時間が短時間となるように調整することができる。また、外熱式溶融炉においては、室温下で炉内に配合原料を入れるのではなく、あらかじめ炉内を加熱しておき炉内温度が1200℃以上になった時点で原料を投入することで融解に要する加熱時間を短時間に調整することができる。 As a melting furnace for melting the raw materials, for example, a general internally heated melting furnace, an externally heated melting furnace, a high-frequency induction heating furnace, etc. can be used. Among them, a high-frequency induction heating furnace is preferably used. When an internally heated melting furnace or a high-frequency induction heating furnace is used, the heating time required for melting can be adjusted to be short by reducing the actual amount of raw materials input from the standard input amount. Also, in an externally heated melting furnace, instead of putting the mixed raw materials into the furnace at room temperature, the inside of the furnace is heated in advance and the raw materials are input when the temperature inside the furnace reaches 1200°C or higher, thereby adjusting the heating time required for melting to be short.
原料を溶融するための加熱温度は、1200℃~1800℃、好ましくは1400℃~1600℃である。 The heating temperature for melting the raw materials is 1200°C to 1800°C, preferably 1400°C to 1600°C.
冷却工程においては、溶融体を100℃/分以上、好ましくは150℃/分以上、より好ましくは200℃/分以上、の冷却速度で急冷する。急冷は、溶融状態から少なくとも900℃までの温度領域で行うと好ましい。900℃未満の温度領域は放冷であってもよい。急冷速度を100℃/分以上とすると、副生成物であるクリストバライトの生成量を減少させることができる。冷却工程における温度は、溶融体の外面温度(放射温度)である。 In the cooling step, the molten body is quenched at a cooling rate of 100°C/min or more, preferably 150°C/min or more, and more preferably 200°C/min or more. Quenching is preferably performed in a temperature range from the molten state to at least 900°C. Temperatures below 900°C may be allowed to cool naturally. If the quenching rate is 100°C/min or more, the amount of cristobalite, a by-product, produced can be reduced. The temperature in the cooling step is the outer surface temperature (radiation temperature) of the molten body.
溶融体を急冷する方法は、特に限定されず、いずれの方法であってもよい。例えば、溶融体を炉外に取り出した後水冷ジャケットを設けた鋳型で急冷する方法、冷却床で急冷する方法等を適用することができる。鋳型の冷却は、水冷、空冷いずれの方法であってもよい。冷却床の構造は、冷却ジャケットを設けた構造を採用することができる。 The method for quenching the molten body is not particularly limited and may be any method. For example, the molten body may be quenched in a mold equipped with a water-cooling jacket after being removed from the furnace, or in a cooling bed. The mold may be cooled by either water cooling or air cooling. The cooling bed may have a structure equipped with a cooling jacket.
これにより、第1実施形態に係る膨潤性合成層状ケイ酸塩を得ることができる。冷却工程により得られた鉱塊中のクリストバライトの含有率は、上記に示した鉱塊中の含有率とすることができる。 This allows the production of the swellable synthetic layered silicate according to the first embodiment. The cristobalite content in the ore mass obtained by the cooling process can be the content in the ore mass shown above.
第3実施形態に係る層状ケイ酸塩の製造方法は、冷却工程で得られた鉱塊の少なくとも一部を粉砕して層状ケイ酸塩の粉末を作製する粉砕工程をさらに含むことができる。粉砕方法は、特に限定されず、いずれの方法であってもよい。例えば、最初に、膨潤性層状ケイ酸塩の鉱塊を、ジョークラッシャー、ハンマークラッシャー等の一般的な破砕機で粗粉砕する。この後、粗粉砕原料を、ハンマーミル、ロールミル、レイモンドミル等の乾式粉砕機で粉末化して、層状ケイ酸塩の粉末を製造することができる。粉砕方法は、湿式であってもよいし、乾式であってもよい。粉砕は、粉末が所望の平均粒子径を有するように行うことができる。粉砕工程により、第2実施形態に係る粉末を製造することができる。粉砕工程によって得られた粉末中のクリストバライトの含有率は、上記に示した粉末中の含有率とすることができる。 The method for producing layered silicate according to the third embodiment may further include a grinding step in which at least a portion of the lump obtained in the cooling step is ground to produce a layered silicate powder. The grinding method is not particularly limited and may be any method. For example, first, the lump of swellable layered silicate is coarsely ground using a general crusher such as a jaw crusher or a hammer crusher. After this, the coarsely ground raw material is powdered using a dry grinder such as a hammer mill, a roll mill, or a Raymond mill to produce a layered silicate powder. The grinding method may be a wet method or a dry method. The grinding can be performed so that the powder has a desired average particle size. The powder according to the second embodiment can be produced by the grinding step. The content of cristobalite in the powder obtained by the grinding step may be the content in the powder shown above.
湿式において粉砕する場合、水性媒体中で粉砕することができる。水性媒体としては、例えば、水、エタノールを含むアルコール類等を使用することができる。粉砕後、膨潤性合成層状ケイ酸塩が分散したスラリー(懸濁液)を得ることができる。 When grinding in a wet manner, grinding can be performed in an aqueous medium. Examples of the aqueous medium that can be used include water and alcohols including ethanol. After grinding, a slurry (suspension) can be obtained in which the swellable synthetic layered silicate is dispersed.
粉砕工程によって得られた粉末を水性媒体中に分散させることにより、膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末が分散したスラリーを得ることができる。 By dispersing the powder obtained by the grinding process in an aqueous medium, a slurry in which the swellable synthetic layered silicate powder is dispersed can be obtained.
第3実施形態に係る層状ケイ酸塩の製造方法は、クリストバライトを除去する除去工程を含まなくてもよい。除去工程としては、例えば、粉末を分級してクリストバライトを除去する方法、鉱塊又は粉末を加熱してクリストバライトを除去する方法、粉末をアルカリ処理してクリストバライトを除去する方法を挙げることができる。これにより、工程数を削減することができる。 The method for producing a layered silicate according to the third embodiment does not need to include a removal step for removing cristobalite. Examples of the removal step include a method of classifying the powder to remove cristobalite, a method of heating the ore lump or powder to remove cristobalite, and a method of treating the powder with alkali to remove cristobalite. This can reduce the number of steps.
本開示の製造方法によらずに製造した鉱塊及び粉末中に副生成物であるクリストバライトが5質量%以上含まれている場合、上述の除去方法をもってしてもクリストバライト含有率を1質量%以下にすることが困難である。 When the by-product cristobalite is contained in the ore and powder produced by a method other than that disclosed herein at 5% by mass or more, it is difficult to reduce the cristobalite content to 1% by mass or less even with the removal method described above.
第3実施形態に係る層状ケイ酸塩の製造方法によれば、第1実施形態に係る膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊、及び第2実施形態に係る粉末を製造することができる。 The method for producing layered silicate according to the third embodiment makes it possible to produce the lump of swellable synthetic layered silicate according to the first embodiment and the powder according to the second embodiment.
第3実施形態に係る層状ケイ酸塩の製造方法によれば、層状ケイ酸塩の合成時に副生成物であるクリストバライトの生成を抑制することができる。これにより、純度の高い層状ケイ酸塩を製造することができる。 According to the method for producing layered silicate according to the third embodiment, it is possible to suppress the production of cristobalite, a by-product, during the synthesis of layered silicate. This makes it possible to produce layered silicate with high purity.
本開示の層状ケイ酸塩の鉱塊、及び粉末は、その組成、構造、特定等によって直接特定することが困難であるか、又はおよそ実際的ではない場合がある。このような場合には、本開示の層状ケイ酸塩の鉱塊、及び粉末は、その製造方法によって特定することが許されるべきものである。 The layered silicate ore masses and powders of the present disclosure may be difficult or impractical to directly identify by their composition, structure, identity, etc. In such cases, the layered silicate ore masses and powders of the present disclosure should be allowed to be identified by their manufacturing method.
以下に、本開示の層状ケイ酸塩の鉱塊、粉末、及び層状ケイ酸塩の製造方法について、例を挙げて説明する。しかしながら、層状ケイ酸塩の鉱塊、粉末、及び層状ケイ酸塩の製造方法は、以下の例に限定されるものではない。 Below, examples of the layered silicate lump, powder, and method for producing layered silicate of the present disclosure are described. However, the layered silicate lump, powder, and method for producing layered silicate are not limited to the following examples.
[試験例1]
二酸化ケイ素51.9kg、酸化マグネシウム24.9kg、及びケイフッ化ナトリウム23.2kgを配合した溶融原料100kgを内熱式溶融炉で炭素電極を使用して1450℃まで昇温した後10分間保持し、原料混合物を溶融させた。炉内から溶融体を取り出し、水冷ジャケットを設けた鉄製の鋳型に入れ、203℃/分の冷却速度で900℃まで急冷した。その後、室温まで冷却して結晶化させて膨潤性合成層状ケイ酸塩のナトリウム四ケイ素雲母の鉱塊を得た。得られた鉱塊についてクリストバライトの含有量を測定した。
[Test Example 1]
100 kg of molten raw material containing 51.9 kg of silicon dioxide, 24.9 kg of magnesium oxide, and 23.2 kg of sodium silicofluoride was heated to 1450°C in an internally heated melting furnace using carbon electrodes and then held for 10 minutes to melt the raw material mixture. The molten material was removed from the furnace, placed in an iron mold equipped with a water-cooling jacket, and quenched to 900°C at a cooling rate of 203°C/min. The material was then cooled to room temperature and crystallized to obtain a lump of sodium tetrasilicic mica, a swellable synthetic layered silicate. The cristobalite content of the obtained lump was measured.
[試験例2]
冷却速度以外は試験例1と同様の方法で鉱塊を作製した。試験例2においては、溶融体を115℃/分の冷却速度で急冷した。得られた鉱塊についてクリストバライトの含有量を測定した。
[Test Example 2]
Except for the cooling rate, the ore lump was prepared in the same manner as in Test Example 1. In Test Example 2, the melt was quenched at a cooling rate of 115° C./min. The cristobalite content of the obtained ore lump was measured.
[試験例3]
冷却方法以外は試験例1と同様の方法で鉱塊を作製した。試験例3においては、溶融体を、水冷ジャケットを設けた冷却床に流し込み、321℃/分の冷却速度で急冷した。得られた鉱塊についてクリストバライトの含有量を測定した。
[Test Example 3]
Except for the cooling method, ore lumps were prepared in the same manner as in Test Example 1. In Test Example 3, the molten material was poured into a cooling bed equipped with a water-cooling jacket and quenched at a cooling rate of 321° C./min. The cristobalite content of the obtained ore lumps was measured.
[試験例4]
ナトリウム四ケイ素雲母の化学組成に配合した溶融原料100kgを内熱式溶融炉で炭素電極を使用して1450℃まで昇温した後10分間保持し、原料混合物を溶融させた。炉内から溶融体を取り出し、鉄製の鋳型に入れ、36℃/分の冷却速度で900℃まで冷却した。その後、室温まで冷却して結晶化させて鉱塊を得た。得られた鉱塊についてクリストバライトの含有量を測定した。
[Test Example 4]
100 kg of molten raw material mixed with the chemical composition of sodium tetrasilicic mica was heated to 1450°C in an internally heated melting furnace using carbon electrodes and held for 10 minutes to melt the raw material mixture. The melt was removed from the furnace, placed in an iron mold, and cooled to 900°C at a cooling rate of 36°C/min. It was then cooled to room temperature and crystallized to obtain a lump. The cristobalite content of the obtained lump was measured.
[クリストバライト含有率の測定]
各試験例におけるクリストバライト生成量は、X線回折に基づく内部標準法により測定した。内部標準物質としてはアルミナを用いた。予め、クリストバライト生成量を特定するための検量線を作成した。クリストバライトの割合を1質量%、10質量%、25質量%、及び50質量%と変えた、アルミナ20質量%、クリストバライト及びフッ化カルシウム(残余、希釈物質)の混合物について、それぞれ、X線回折パターンを測定した。各X線回折チャートについて、2θ=25.6°付近にあるアルミナピーク(ミラー指数(hkl):012)の積分強度I2及び2θ=31.4°付近にあるクリストバライトピーク(ミラー指数(hkl):102)の積分強度I1を読み取った。そして、クリストバライト含有率に対してクリストバライトピークの積分強度I1/アルミナピークの積分強度I2をプロットして検量線を作成した。作成した検量線の傾きaを測定した。作成した検量線の傾きaは0.0462であった。
[Measurement of Cristobalite Content]
The amount of cristobalite produced in each test example was measured by an internal standard method based on X-ray diffraction. Alumina was used as the internal standard substance. A calibration curve was created in advance to identify the amount of cristobalite produced. The X-ray diffraction patterns were measured for mixtures of 20% by mass of alumina, cristobalite and calcium fluoride (remainder, dilution material) with the proportion of cristobalite changed to 1% by mass, 10% by mass, 25% by mass, and 50% by mass. For each X-ray diffraction chart, the integrated intensity I 2 of the alumina peak (Miller index (hkl): 012) near 2θ = 25.6 ° and the integrated intensity I 1 of the cristobalite peak (Miller index (hkl): 102) near 2θ = 31.4 ° were read. Then, the integrated intensity I 1 of the cristobalite peak / the integrated intensity I 2 of the alumina peak was plotted against the cristobalite content to create a calibration curve. The slope a of the created calibration curve was measured. The slope a of the calibration curve thus prepared was 0.0462.
次に、各試験例で得られた鉱塊のX線回折パターンを測定した。まず、各試験例で得られた鉱塊を粉末にして乾燥させた。次に、各試験例の粉末0.800±0.001gと内部標準物質であるアルミナ0.200±0.001gを秤量し、混合した。混合した試料についてX線回折装置(MiniFlex600-C(株式会社リガク製))によりCu-Kα線を用いてX線回折パターンを測定した。各X線回折チャートにおいて、2θ=31.4°付近にあるクリストバライトピーク(ミラー指数(hkl):102)の積分強度I1(cps)及び2θ=25.6°付近にあるアルミナピーク(ミラー指数(hkl):012)の積分強度I2(cps)を読み取った。そして、以下の式より、各試験例で製造した合成雲母中に含まれるクリストバライト含有率Xを算出した。表1に、クリストバライト含有率の測定結果を示す。表1において、「0.1未満」とは、クリストバライトの有意なピークを検出できなかったために、すなわち、クリストバライトピークの積分強度がゼロであったために、クリストバライト含有率が検出限界未満であったことを示す。 Next, the X-ray diffraction pattern of the ore lump obtained in each test example was measured. First, the ore lump obtained in each test example was powdered and dried. Next, 0.800±0.001 g of the powder of each test example and 0.200±0.001 g of alumina as an internal standard were weighed and mixed. The X-ray diffraction pattern of the mixed sample was measured using Cu-Kα radiation with an X-ray diffractometer (MiniFlex600-C (manufactured by Rigaku Corporation)). In each X-ray diffraction chart, the integrated intensity I 1 (cps) of the cristobalite peak (Miller index (hkl): 102) near 2θ = 31.4 ° and the integrated intensity I 2 (cps) of the alumina peak (Miller index (hkl): 012) near 2θ = 25.6 ° were read. Then, the cristobalite content X contained in the synthetic mica produced in each test example was calculated from the following formula. The measurement results of the cristobalite content are shown in Table 1. In Table 1, "less than 0.1" indicates that the cristobalite content was below the detection limit because no significant peak of cristobalite could be detected, i.e., the integrated intensity of the cristobalite peak was zero.
X(質量%)=(I1/I2)/0.0462=I1/(I2×0.0462) X (mass%) = ( I1 / I2 )/0.0462 = I1 /( I2 x 0.0462)
図1に、試験例1及び試験例4における生成物のX線回折パターンの対比図を示す。図2に、図1に示すX線回折パターンにおけるクリストバライトのピークの拡大図を示す。図3に、図1に示すX線回折パターンにおけるアルミナ(内部標準物質)のピークの拡大図を示す。 Figure 1 shows a comparison of the X-ray diffraction patterns of the products in Test Example 1 and Test Example 4. Figure 2 shows an enlarged view of the cristobalite peak in the X-ray diffraction pattern shown in Figure 1. Figure 3 shows an enlarged view of the alumina (internal standard) peak in the X-ray diffraction pattern shown in Figure 1.
図1及び図2に示すように、冷却速度を100℃/分以上とした試験例1~3においては、いずれもX線回折パターンにおいてクリストバライトが検出されなかった。一方、冷却速度を36℃/分とした試験例4においては、鉱塊中9.6質量%のクリストバライトが検出された。これより、原料の溶融体の冷却速度を100℃/分以上とすることにより、副生成物であるクリストバライトの生成を抑制できることが分かった。
As shown in Figures 1 and 2 , in Test Examples 1 to 3 in which the cooling rate was 100°C/min or more, cristobalite was not detected in the X-ray diffraction patterns. On the other hand, in Test Example 4 in which the cooling rate was 36°C/min, 9.6 mass% of cristobalite was detected in the lump. This shows that the production of the by-product cristobalite can be suppressed by setting the cooling rate of the raw material melt to 100°C/min or more.
[試験例5]
試験例1で作製したナトリウム四ケイ素雲母の鉱塊5gを100mlのイオン交換水に投入し12時間攪拌後、遠心分離機で分級し、平均粒子径10μmのスラリーを得た。スラリーは十分な粘性を有し、コーティング材料として好適であった。
[Test Example 5]
5 g of the sodium tetrasilicic mica lump prepared in Test Example 1 was added to 100 ml of ion-exchanged water and stirred for 12 hours, after which it was classified by a centrifuge to obtain a slurry with an average particle size of 10 μm. The slurry had sufficient viscosity and was suitable as a coating material.
鉱塊を粉砕して粉末の形態に変化させても、粉末におけるクリストバライト含有率、及び合成雲母1質量部に対するクリストバライト量は、試験例1~4と同じであった。 Even when the ore mass was crushed and converted into powder form, the cristobalite content in the powder and the amount of cristobalite per part by mass of synthetic mica were the same as in Test Examples 1 to 4.
[試験例6:結晶子サイズの測定]
試験例1~4で製造した合成雲母について、結晶子サイズを測定した。結晶子サイズは、X線回折により、(060)面に由来する2θ=約61°付近にあるピークの半値幅を測定し、以下の式より算出した。X線はCuKα線を用い、λ=0.154nmとした。Kは0.89とした。結晶子サイズは、3回のX線回折測定の平均値とした。測定結果を表2に示す。
[Test Example 6: Measurement of crystallite size]
The crystallite size was measured for the synthetic micas produced in Test Examples 1 to 4. The crystallite size was calculated from the following formula by measuring the half-width of the peak at about 2θ = 61° derived from the (060) plane by X-ray diffraction. CuKα rays were used for the X-rays, and λ = 0.154 nm. K was 0.89. The crystallite size was the average value of three X-ray diffraction measurements. The measurement results are shown in Table 2.
D=Kλ/(Bcosθ)
D:結晶子サイズ(nm)、K:シェラー定数、λ:X線の波長(nm)、B:半値幅(rad)、θ:ブラッグ角(rad)
D=Kλ/(Bcosθ)
D: crystallite size (nm), K: Scherrer constant, λ: X-ray wavelength (nm), B: half-width (rad), θ: Bragg angle (rad)
試験例1~3で製造した試験例6-1~6-3の合成雲母粉末においては、試験例4で製造した試験例6-4の合成雲母粉末よりも結晶子サイズが小さくなった。試験例6-1~6-3の合成雲母は急冷によって結晶化させたため、結晶子が小さくなったものと考えらえる。結晶子サイズが小さくなることにより、膨潤性合成層状ケイ酸塩の粒子をより薄くすることができると考えられる。 The synthetic mica powders of Test Examples 6-1 to 6-3 produced in Test Examples 1 to 3 had smaller crystallite sizes than the synthetic mica powder of Test Example 6-4 produced in Test Example 4. It is believed that the crystallites were smaller because the synthetic mica of Test Examples 6-1 to 6-3 was crystallized by rapid cooling. It is believed that the smaller crystallite size allows the particles of the swellable synthetic layered silicate to be made thinner.
[試験例7:摩擦試験]
膨潤性合成層状ケイ酸塩中のクリストバライトの含有率が膨潤性合成層状ケイ酸塩を塗布したときの摩擦感に与える影響を試験した。摩擦試験においては、平均摩擦係数(MIU)及び摩擦係数の平均偏差(MMD)を測定した。MIUは、膨潤性合成層状ケイ酸塩粉末を塗布したときに塗布者が感じるすべりやすさを表している。MIUの値が小さくなるほど塗布者は滑りやすさを感じることになる。MIUの値は0.8未満であることが好ましい。MMDは、膨潤性合成層状ケイ酸塩粉末を塗布したときに塗布者が感じるなめらかさ、ざらつき感を表している。MMDの値が小さくなるほど塗布者はなめらかさを感じることになる。
[Test Example 7: Friction test]
The effect of the content of cristobalite in the swellable synthetic layered silicate on the frictional sensation when the swellable synthetic layered silicate is applied was tested. In the friction test, the mean friction coefficient (MIU) and the mean deviation of the friction coefficient (MMD) were measured. MIU represents the slipperiness felt by the applicator when the swellable synthetic layered silicate powder is applied. The smaller the MIU value, the more slipperiness the applicator feels. The MIU value is preferably less than 0.8. MMD represents the smoothness and roughness felt by the applicator when the swellable synthetic layered silicate powder is applied. The smaller the MMD value, the more smooth the applicator feels.
摩擦試験には、クリストバライト含有率が検出限界未満(0.1質量%未満)の試験例1で製造した合成雲母の鉱塊と、クリストバライトを9.6質量%含有する試験例4で製造した合成雲母の鉱塊を、それぞれ、レイモンドミルによって粉末化した粉末を用いた。試験例1及び4の鉱塊は、同一の方法で同一の程度に粉末化した。試験例7-1と7-3の粉末は同一ロットの粉末である。試験例7-2と7-4の粉末は同一のロットの粉末である。摩擦試験は、シリコンセンサーを用いる摩擦感テスターKES-KS(カトーテック社製)を使用した。人工皮革上に粉末を0.01g均一に塗布して試験を行った。各試験例の粉末について3回測定を行い、その平均値を算出した。MIUの測定結果を表3に示す。MMDの測定結果を表4に示す。測定条件は以下の通りである;
SENS:H
摩擦静荷重:25gf
測定距離:20mm
測定速度:1mm/sec
センサー:10mm角センサー
温度:20.5℃±2℃
湿度:60%±2℃
For the friction test, the synthetic mica lump produced in Test Example 1, which had a cristobalite content below the detection limit (less than 0.1% by mass), and the synthetic mica lump produced in Test Example 4, which contained 9.6% by mass of cristobalite, were each pulverized by a Raymond mill. The lump in Test Examples 1 and 4 was pulverized to the same extent by the same method. The powders in Test Examples 7-1 and 7-3 were from the same lot. The powders in Test Examples 7-2 and 7-4 were from the same lot. For the friction test, a friction tester KES-KS (manufactured by Kato Tech Co., Ltd.) using a silicon sensor was used. The test was performed by applying 0.01 g of powder uniformly on artificial leather. The powder in each test example was measured three times, and the average value was calculated. The measurement results of MIU are shown in Table 3. The measurement results of MMD are shown in Table 4. The measurement conditions are as follows;
SENS:H
Frictional static load: 25gf
Measurement distance: 20 mm
Measurement speed: 1mm/sec
Sensor: 10mm square sensor Temperature: 20.5℃±2℃
Humidity: 60% ±2°C
試験例7-1及び7-2のMIUは0.8未満であり、いずれも滑りやすい粉末であった。また、試験例7-3の粉末のほうが試験例7-4よりもなめらかであり、ざらつきがなかった。合成雲母の粒子形状は平板形状(鱗片形状)であるが、クリストバライトの粒子形状は平板以外の形状である。このため、試験例1から得た粉末においては異物がなくなったため、よりなめらかでざらつきがないと考えられる。これより、本開示の粉末は、肌への適用に適していることが分かった。 The MIU of Test Examples 7-1 and 7-2 was less than 0.8, and both were slippery powders. The powder of Test Example 7-3 was smoother and less rough than Test Example 7-4. The particle shape of synthetic mica is flat (scaly), but the particle shape of cristobalite is other than flat. For this reason, the powder obtained from Test Example 1 was free of foreign matter and was therefore smoother and less rough. This demonstrated that the powder of the present disclosure is suitable for application to the skin.
また、試験例7-3の粉末のほうがMMDの値が小さかった、これは、粉末を塗膜した際に、凹凸が少なく、均一に整列しやすく密に並びやすいことを意味する。これより、後記試験例8に示すように、本開示の粉末は、ガスバリア性の向上にも適していることが分かった。 The powder in Test Example 7-3 also had a smaller MMD value, which means that when the powder is applied, it has fewer irregularities and is easier to align uniformly and densely. This demonstrates that the powder of the present disclosure is also suitable for improving gas barrier properties, as shown in Test Example 8 below.
[試験例8:ガスバリア試験]
クリストバライト含有率が検出限界未満(0.1質量%未満)の試験例1で製造した合成雲母粉末、並びにクリストバライトを9.6質量%含有する試験例4で製造した合成雲母粉末を塗布したフィルムについてガスバリア性能(水蒸気透過性)を試験した。
[Test Example 8: Gas Barrier Test]
The synthetic mica powder produced in Test Example 1, which had a cristobalite content below the detection limit (less than 0.1 mass%), and the synthetic mica powder produced in Test Example 4, which contained 9.6 mass% cristobalite, were coated with a film to test the gas barrier performance (water vapor permeability).
ガスバリア試験は、カップ法(JISZ0208)に準拠して行った。ガスバリア試験には、試験例1で製造した鉱塊、並びに試験例4で製造した鉱塊を、それぞれ、レイモンドミルによって粉末化した粉末を用いた。試験例1及び4の鉱塊は、同一の方法で同一の程度に粉末化した。 The gas barrier test was conducted in accordance with the cup method (JIS Z0208). For the gas barrier test, the ore lump produced in Test Example 1 and the ore lump produced in Test Example 4 were each pulverized in a Raymond mill to produce powder. The ore lump in Test Examples 1 and 4 were pulverized to the same extent by the same method.
各試験例の合成雲母粉末を水中に分散させてスラリーを作製した。このスラリーに、粉末と水溶性樹脂の合計質量がスラリーの質量に対して15質量%となるように、ポリウレタン水溶性樹脂(タケラック(登録商標)WPB-341(三井化学エムシー社))を添加、混合し、塗布液を作製した。塗布液中の合成雲母粉末の含有率が、水溶性樹脂と粉末の合計質量に対して、無添加(0質量%)、10質量%、及び20質量%と異なる塗布液をそれぞれ作製した。次に、塗布液を厚さ12μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(PETフィルム)に、乾燥前の厚さで10μmとなるように塗布し、乾燥機内で乾燥させた。得られたフィルムを装着し、吸湿剤として塩化カルシウム7gを収容した試験カップを温度40℃、湿度90%RHに調整した恒温恒湿槽に24時間静置した。以下の式より、水蒸気透過度(WVTR;Water Vapor Transmission Rate)を算出した。水蒸気透過度は以下の式より算出した。表5に、測定結果(g/(m2・day))を示す。 The synthetic mica powder of each test example was dispersed in water to prepare a slurry. A polyurethane water-soluble resin (Takelac (registered trademark) WPB-341 (Mitsui Chemicals MC Co., Ltd.)) was added to this slurry so that the total mass of the powder and the water-soluble resin was 15% by mass relative to the mass of the slurry, and mixed to prepare a coating liquid. Coating liquids were prepared with different contents of synthetic mica powder in the coating liquid, namely, no addition (0% by mass), 10% by mass, and 20% by mass relative to the total mass of the water-soluble resin and the powder. Next, the coating liquid was applied to a polyethylene terephthalate film (PET film) having a thickness of 12 μm so that the thickness before drying was 10 μm, and dried in a dryer. The test cup with the obtained film attached and containing 7 g of calcium chloride as a moisture absorbent was left to stand for 24 hours in a constant temperature and humidity chamber adjusted to a temperature of 40° C. and a humidity of 90% RH. The water vapor transmission rate (WVTR) was calculated from the following formula. The water vapor permeability was calculated from the following formula: Table 5 shows the measurement results (g/( m2 ·day)).
WVTR(g/(m2・day))=(水蒸気暴露後の試験カップの質量(g)-水蒸気暴露前の試験カップの質量(g))/フィルム面積(m2) WVTR (g/(m 2 ·day))=(mass of test cup after water vapor exposure (g)−mass of test cup before water vapor exposure (g))/film area (m 2 )
表5に示す水蒸気透過度の数値が大きいほど、フィルムのガスバリア性能が低いことを表す。クリストバライト量が少ない合成雲母を塗布したフィルムは、クリストバライト量が多い合成雲母を塗布したフィルムよりもガスバリア性能が高かった。不純物であるクリストバライトが少ない方が、粉末とPETフィルムとの間隙を少なくしてガスバリア性能が高められたと考えられる。また、粉末粒子がより薄くなったために、ガスバリア性能が高められたとも考えられる。 The higher the water vapor permeability value shown in Table 5, the lower the gas barrier performance of the film. Films coated with synthetic mica containing a low amount of cristobalite had higher gas barrier performance than films coated with synthetic mica containing a high amount of cristobalite. It is believed that the gas barrier performance was improved by reducing the gap between the powder and the PET film when there was less cristobalite, an impurity. It is also believed that the gas barrier performance was improved because the powder particles were thinner.
[試験例9:アルカリ処理によるクリストバライト除去試験]
上記試験例4で作製した合成雲母の粉末について、アルカリ処理によるクリストバライトの除去を試みた。試験例4で作製した鉱塊から、クリストバライトを9.6質量%含有する合成雲母粉末を作製し、5質量%となるように粉末を水に分散させてスラリーを作製した。水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム又は水酸化マグネシウムを表6に示す量でスラリーに添加して95℃~98℃で5時間加熱した。加熱処理後、処理物を乾燥し、粉砕して粉末化した。クリストバライトの含有率は、X線回折に基づく内部標準法により測定した。アルカリ処理条件及びクリストバライト残存量を表6に示す。試験例9-2~9-4は、試験例9-1と同じ製造ロットの合成雲母をアルカリ処理したものである。表6に示す減少率は、試験例9-1のクリストバライトの含有率に対する変化率である。
[Test Example 9: Cristobalite Removal Test by Alkaline Treatment]
The synthetic mica powder prepared in the above-mentioned Test Example 4 was subjected to alkali treatment to remove cristobalite. Synthetic mica powder containing 9.6% by mass of cristobalite was prepared from the lump prepared in Test Example 4, and the powder was dispersed in water to a concentration of 5% by mass to prepare a slurry. Sodium hydroxide, sodium carbonate, or magnesium hydroxide was added to the slurry in the amounts shown in Table 6 and heated at 95°C to 98°C for 5 hours. After the heat treatment, the treated product was dried and pulverized into powder. The content of cristobalite was measured by an internal standard method based on X-ray diffraction. The alkali treatment conditions and the amount of remaining cristobalite are shown in Table 6. Test Examples 9-2 to 9-4 are synthetic mica of the same production lot as Test Example 9-1 that was alkali treated. The reduction rate shown in Table 6 is the change rate relative to the content of cristobalite in Test Example 9-1.
いずれのアルカリ処理でもクリストバライトの大部分が残存していた。アルカリ処理ではクリストバライトの含有率を1質量%以下にすることが困難であることが分かった。 Most of the cristobalite remained in both alkali treatments. It was found that it is difficult to reduce the cristobalite content to 1 mass% or less using alkali treatment.
[試験例10:熱処理によるクリストバライト除去試験]
上記試験例4で作製した鉱塊から作製した合成雲母の粉末について、熱処理によるクリストバライトの除去を試みた。粉末20gを、それぞれ、450℃、650℃、及び850℃で熱処理した。熱処理条件、並びにクリストバライトの含有率及び変化率を表7に示す。試験例10-2~10-4は、試験例10-1と同じ製造ロットの合成雲母を熱処理したものである。表7に示す変化率は、試験例10-1のクリストバライトの含有率に対する変化率である。
[Test Example 10: Cristobalite Removal Test by Heat Treatment]
An attempt was made to remove cristobalite by heat treatment of synthetic mica powder made from the lump made in Test Example 4 above. 20 g of powder was heat treated at 450°C, 650°C, and 850°C, respectively. The heat treatment conditions, and the content and rate of change of cristobalite are shown in Table 7. Test Examples 10-2 to 10-4 were made by heat treating synthetic mica of the same production lot as Test Example 10-1. The rate of change shown in Table 7 is the rate of change relative to the content of cristobalite in Test Example 10-1.
粉末を熱処理するとクリストバライトが減少する傾向があった。しかしながら、いずれの熱処理でもクリストバライトの大部分が残存していた。熱処理ではクリストバライトの含有率を1質量%以下にすることが困難であることが分かった。 Cristobalite tended to decrease when the powder was heat-treated. However, most of the cristobalite remained in all heat treatments. It was found that it is difficult to reduce the cristobalite content to 1 mass% or less through heat treatment.
[試験例11:分級によるクリストバライト除去試験]
上記試験例4で作製した合成雲母の粉末について、分級処理によるクリストバライトの除去を試みた。分級処理は、膨潤性合成層状ケイ酸塩を水に分散した後、遠心分離により行った。分級前に比べて、合成雲母は約30質量%減少したが、クリストバライトの含有率は変化しなかった。したがって、分級処理ではクリストバライトの除去は困難であることが分かった。
[Test Example 11: Cristobalite Removal Test by Classification]
The synthetic mica powder prepared in the above Test Example 4 was subjected to a classification process to remove cristobalite. The classification process was carried out by dispersing the swellable synthetic layered silicate in water and then centrifuging it. The synthetic mica was reduced by about 30% by mass compared to before classification, but the content of cristobalite did not change. Therefore, it was found that it is difficult to remove cristobalite by classification.
本発明の膨潤性合成層状ケイ酸塩、粉末及びそれらの製造方法は、上記実施形態及び実施例に基づいて説明されているが、上記実施形態及び実施例に限定されることなく、本発明の範囲内において、かつ本発明の基本的技術思想に基づいて、各開示要素(請求の範囲、明細書及び図面に記載の要素を含む)に対し種々の変形、変更及び改良を含むことができる。また、本発明の請求の範囲の範囲内において、各開示要素の多様な組み合わせ・置換ないし選択が可能である。 The swellable synthetic layered silicate, powder and manufacturing method thereof of the present invention have been described based on the above embodiments and examples, but are not limited to the above embodiments and examples, and may include various modifications, changes and improvements to each disclosed element (including elements described in the claims, specification and drawings) within the scope of the present invention and based on the basic technical idea of the present invention. Furthermore, various combinations, substitutions or selections of each disclosed element are possible within the scope of the claims of the present invention.
本発明のさらなる課題、目的及び形態(変更形態含む)は、請求の範囲を含む本発明の全開示事項からも明らかにされる。 Further objects, objectives and forms (including modifications) of the present invention will become apparent from the entire disclosure of the present invention, including the claims.
本書に記載した数値範囲については、別段の記載のない場合であっても、当該範囲内に含まれる任意の数値ないし範囲が本書に具体的に記載されているものと解釈されるべきである。 Regarding the numerical ranges set forth herein, any numerical value or range falling within the range should be construed as being specifically set forth herein, even if not otherwise specified.
本開示の膨潤性合成層状ケイ酸塩、粉末、混合粉末、及びこれらの製造方法は、例えば、化粧料、塗料、金属イオン吸着剤、フィルム、ナノコンポジット材、紙・フィルム・塗料その他のガスバリア性向上材、インキ・塗料・化粧料の粘性調整材、樹脂等の改質材、難燃性材料、耐薬品性材料、イオン吸着材、ガスケット材、潤滑剤、伝導性材料、レーザーマーキング材料、感熱記録材料、分散剤、描画材、分散剤等に適用することができる。 The swellable synthetic layered silicate, powder, mixed powder, and the manufacturing method thereof disclosed herein can be applied to, for example, cosmetics, paints, metal ion adsorbents, films, nanocomposite materials, gas barrier improving materials for paper, films, paints, and other materials, viscosity adjusters for inks, paints, and cosmetics, modifiers for resins, etc., flame retardant materials, chemical resistant materials, ion adsorbents, gasket materials, lubricants, conductive materials, laser marking materials, thermal recording materials, dispersants, drawing materials, dispersants, etc.
Claims (9)
(060)面のX線回折ピークより決定される膨潤性合成層状ケイ酸塩の平均結晶子サイズが14nm~18nmであり、
下記に示す方法により求めたクリストバライトの含有率が1質量%未満である、膨潤性合成層状ケイ酸塩の鉱塊。
[クリストバライトの含有率の測定方法]
鉱塊の粉末0.800±0.001gと内部標準物質であるアルミナ0.200±0.001gを秤量し、混合した混合試料をX線回折装置により測定したX線回折チャートにおいて、2θ=31.4°付近にあるクリストバライトピークの積分強度I 1 (cps)及び2θ=25.6°付近にあるアルミナピークの積分強度I 2 (cps)を読み取って、下記式より、鉱塊中に含まれるクリストバライト含有率Xを算出する。
X(質量%)=(I 1 /I 2 )/a=I 1 /(I 2 ×a)
ただし、式中、aは、検量線の傾きであり、0.0462である。 containing a swellable synthetic layered silicate which is sodium tetrasilicic mica ;
The average crystallite size of the swellable synthetic layered silicate determined from the X-ray diffraction peak of the (060) plane is 14 nm to 18 nm;
A lump of swellable synthetic layered silicate having a cristobalite content of less than 1 mass% as determined by the method described below .
[Method for measuring cristobalite content]
0.800±0.001 g of the ore powder and 0.200±0.001 g of alumina as an internal standard substance are weighed out and mixed together. The mixed sample is measured using an X-ray diffractometer. In the X-ray diffraction chart, the integrated intensity I1 (cps) of the cristobalite peak near 2θ=31.4° and the integrated intensity I2 (cps) of the alumina peak near 2θ=25.6° are read, and the cristobalite content X in the ore is calculated using the following formula.
X (mass%)=(I 1 /I 2 )/a=I 1 /(I 2 ×a)
In the formula, a is the slope of the calibration curve, which is 0.0462.
前記膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末の平均粒子径が5μm~30μmであり、
前記潤性合成層状ケイ酸塩の粉末1質量部に対して、クリストバライトが2×10-3質量部以下である、膨潤性合成層状ケイ酸塩の粉末。 A powder of swellable synthetic layered silicate which is a pulverized product of a lump of the swellable synthetic layered silicate according to any one of claims 1 to 4 ,
The powder of the swellable synthetic layered silicate has an average particle size of 5 μm to 30 μm ;
The powder of swellable synthetic layered silicate has 2×10 −3 parts by mass or less of cristobalite per part by mass of the powder of the swellable synthetic layered silicate .
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004331460A (en) | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Rengo Co Ltd | Swellable synthetic fluoromica-based mineral and gas-barrier laminate using the same |
| JP2005187229A (en) | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Topy Ind Ltd | Synthetic phlogopite powder, its production method, and cosmetic containing the powder |
| WO2009123200A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 株式会社クラレ | Gas-barrier film and process for producing the same |
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Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5730553A (en) * | 1980-07-30 | 1982-02-18 | Daimon Nobuo | Composition having both conductive property and ion exchange property and preparation thereof |
| JPH1053408A (en) * | 1996-08-02 | 1998-02-24 | Agency Of Ind Science & Technol | Production of fluoromica |
| JPH11199224A (en) * | 1998-01-13 | 1999-07-27 | Topy Ind Ltd | Swellable synthetic fluorine mnica |
| US11358874B2 (en) | 2017-02-01 | 2022-06-14 | Byk Chemie Gmbh | Sheet silicate lamellae with a high aspect ratio |
| US20190359830A1 (en) | 2017-02-14 | 2019-11-28 | Topy Kogyo Kabushiki Kaisha | Silicate coated article and method for producing same |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004331460A (en) | 2003-05-08 | 2004-11-25 | Rengo Co Ltd | Swellable synthetic fluoromica-based mineral and gas-barrier laminate using the same |
| JP2005187229A (en) | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Topy Ind Ltd | Synthetic phlogopite powder, its production method, and cosmetic containing the powder |
| WO2009123200A1 (en) | 2008-03-31 | 2009-10-08 | 株式会社クラレ | Gas-barrier film and process for producing the same |
| JP2020193131A (en) | 2019-05-30 | 2020-12-03 | 国立大学法人信州大学 | Method for producing fluorine mica |
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