JPH0629131B2 - 高純度カオリナイト様鉱物の製造法 - Google Patents
高純度カオリナイト様鉱物の製造法Info
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- JPH0629131B2 JPH0629131B2 JP2230231A JP23023190A JPH0629131B2 JP H0629131 B2 JPH0629131 B2 JP H0629131B2 JP 2230231 A JP2230231 A JP 2230231A JP 23023190 A JP23023190 A JP 23023190A JP H0629131 B2 JPH0629131 B2 JP H0629131B2
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Landscapes
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック用原料、セラミックス用バインダ
ー、製紙用フィラー等として多用されており、また新し
い機能材料として注目を集めている高純度カオリナイト
様鉱物の製造法に関するものである。
ー、製紙用フィラー等として多用されており、また新し
い機能材料として注目を集めている高純度カオリナイト
様鉱物の製造法に関するものである。
従来からセラミックスの原料として、カオリナイトを主
成分とする天然粘土が用いられている。このカオリナイ
トは粘土鉱物の中のカオリン類の主要な鉱物であって、
白色、灰色又は黄色の高アルミナ鉱物である。一方カオ
リナイトを主成分とする良質の天然粘土、特に愛知県瀬
戸地区で産出する木節粘土、蛙目粘土は、近年の急激な
宅地開発等に起因して産出量が減少しており、これらの
天然粘土に代わる材料として、また層状構造であること
を利用した新規な機能材料として人工粘土の研究開発が
推進されている。
成分とする天然粘土が用いられている。このカオリナイ
トは粘土鉱物の中のカオリン類の主要な鉱物であって、
白色、灰色又は黄色の高アルミナ鉱物である。一方カオ
リナイトを主成分とする良質の天然粘土、特に愛知県瀬
戸地区で産出する木節粘土、蛙目粘土は、近年の急激な
宅地開発等に起因して産出量が減少しており、これらの
天然粘土に代わる材料として、また層状構造であること
を利用した新規な機能材料として人工粘土の研究開発が
推進されている。
カオリナイトの製造法としては、通常水熱合成法が用い
られる。この水熱合成法とは、原材料を水分の存在下で
オートクレーブ内に密閉して一定時間高温高圧状態に保
持することによって所望の鉱物を得る方法であり、各種
人工鉱物の合成手段として広く用いられている。このよ
うな水熱合成法によるカオリナイトの製造法としては、
芝崎，渡村(Clays and Clay Minerals,1983年）らに
よるシリカゾルとアルミナゾルを混合し原料として使用
する方法、アロフェン、珪藻土、モンモリロナイト、
ゼオライト等とアルミニウム化合物を混合し原料として
使用する方法が知られている。
られる。この水熱合成法とは、原材料を水分の存在下で
オートクレーブ内に密閉して一定時間高温高圧状態に保
持することによって所望の鉱物を得る方法であり、各種
人工鉱物の合成手段として広く用いられている。このよ
うな水熱合成法によるカオリナイトの製造法としては、
芝崎，渡村(Clays and Clay Minerals,1983年）らに
よるシリカゾルとアルミナゾルを混合し原料として使用
する方法、アロフェン、珪藻土、モンモリロナイト、
ゼオライト等とアルミニウム化合物を混合し原料として
使用する方法が知られている。
しかしながら上記の方法では、シリカ原料とアルミナ原
料が固体混合又は固体／液体混合であるため非反応性部
分が存在するため反応が100％進行せずカオリナイト含
有率が上がらないという問題点があった。さらに天然原
料を用いた場合は原料中に含まれる金属酸化物、石英等
の不純物がカオリナイト中に残存し粘土特性の低下、着
色といった問題点も有している。例えば、合成品である
シリカゾルとアルミナゾルを混合し原料として使用した
場合、金属酸化物、石英等の不純物の混入はないが水熱
処理温度、水熱処理時間に関係なくカオリナイト含有率
が90％程度で反応は終了し未反応のシリカ、アルミナが
残存する。これはシリカ、アルミナ原料の混合が固体混
合でありそのため均一混合になっていないこと、また方
法上安定剤の除去のために焼成をおこなっていることに
起因し非反応性部分が存在するためと考えられる。残存
する未反応のシリカ、アルミナはカオリナイトの凝集を
を引き起こし粘土特性の低下を招く。さらに珪藻土と塩
化アルミニウムを混合し原料として使用した場合、不純
物として石英、鉄分、その他金属酸化物がカオリナイト
中に混入するうえ原料である珪藻土も残存する。
料が固体混合又は固体／液体混合であるため非反応性部
分が存在するため反応が100％進行せずカオリナイト含
有率が上がらないという問題点があった。さらに天然原
料を用いた場合は原料中に含まれる金属酸化物、石英等
の不純物がカオリナイト中に残存し粘土特性の低下、着
色といった問題点も有している。例えば、合成品である
シリカゾルとアルミナゾルを混合し原料として使用した
場合、金属酸化物、石英等の不純物の混入はないが水熱
処理温度、水熱処理時間に関係なくカオリナイト含有率
が90％程度で反応は終了し未反応のシリカ、アルミナが
残存する。これはシリカ、アルミナ原料の混合が固体混
合でありそのため均一混合になっていないこと、また方
法上安定剤の除去のために焼成をおこなっていることに
起因し非反応性部分が存在するためと考えられる。残存
する未反応のシリカ、アルミナはカオリナイトの凝集を
を引き起こし粘土特性の低下を招く。さらに珪藻土と塩
化アルミニウムを混合し原料として使用した場合、不純
物として石英、鉄分、その他金属酸化物がカオリナイト
中に混入するうえ原料である珪藻土も残存する。
本発明の目的は、従来の方法よりも不純物及び未反応物
を含まない高純度のカオリナイト様鉱物を製造すること
ができる方法を提供するものである。
を含まない高純度のカオリナイト様鉱物を製造すること
ができる方法を提供するものである。
本発明者らは上記問題を解決するために鋭意検討を行っ
た結果、本発明のカオリナイト様鉱物の製造法を得るに
至った。すなわち本発明は、ケイ酸ソーダ水溶液と硫酸
アルミニウム水溶液をpH＝４〜12に維持しながら均一に
混合ゲル化し、ついでイオン交換樹脂を用い含有ナトリ
ウムイオンをプロトンにイオン交換した後、該ゲルを水
熱処理することを特徴とする高純度カオリナイト様鉱物
の製造法である。
た結果、本発明のカオリナイト様鉱物の製造法を得るに
至った。すなわち本発明は、ケイ酸ソーダ水溶液と硫酸
アルミニウム水溶液をpH＝４〜12に維持しながら均一に
混合ゲル化し、ついでイオン交換樹脂を用い含有ナトリ
ウムイオンをプロトンにイオン交換した後、該ゲルを水
熱処理することを特徴とする高純度カオリナイト様鉱物
の製造法である。
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明におけるカオリナイト様鉱物とは化学式｛Ａｌ２
Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４｝で表されるシリカ層とアルミナ
層が１：１で構成された層状アルミノケイ酸塩である。
具体的にはカオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト
等を挙げることができる。
Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４｝で表されるシリカ層とアルミナ
層が１：１で構成された層状アルミノケイ酸塩である。
具体的にはカオリナイト、ディッカイト、ハロイサイト
等を挙げることができる。
本発明においてケイ酸ソーダ水溶液と硫酸アルミニウム
水溶液をpH＝４〜12に維持しながら均一に混合ゲル化を
行う。上記のpH範囲以外でのゲル化は、シリカまたはア
ルミナの溶解領域になるため均一なシリカ・アルミナゲ
ルを得ることはできない。よってゲル化はpH４〜12好ま
しくはpH６〜８で行い、必要によりアルカリ，酸を添加
することができる。混合方法には特に制限はないが、シ
リカ、アルミナの分散性を向上させるためには撹拌しな
がら連続混合を行うことが好ましい。また合成ゲル中の
Ｓｉ／Ａｌは水熱処理における副生成物抑制のためにＳ
ｉ／Ａｌ＝１に近いことが好ましい。
水溶液をpH＝４〜12に維持しながら均一に混合ゲル化を
行う。上記のpH範囲以外でのゲル化は、シリカまたはア
ルミナの溶解領域になるため均一なシリカ・アルミナゲ
ルを得ることはできない。よってゲル化はpH４〜12好ま
しくはpH６〜８で行い、必要によりアルカリ，酸を添加
することができる。混合方法には特に制限はないが、シ
リカ、アルミナの分散性を向上させるためには撹拌しな
がら連続混合を行うことが好ましい。また合成ゲル中の
Ｓｉ／Ａｌは水熱処理における副生成物抑制のためにＳ
ｉ／Ａｌ＝１に近いことが好ましい。
本発明におけるイオン交換に用いられるイオン交換樹脂
は官能基にスルホン酸基またはカルボン酸基を有するカ
チオン交換性イオン交換樹脂である。イオン交換樹脂が
プロトン型である以外はイオン交換容量等は特に制限は
なく、イオン交換に用いられるゲル中のナトリウム量に
より選択することができる。イオン交換方法としては、
バッチ式，フロー式等特に制限はないが、水熱処理にお
いて残存ナトリウムが結晶化を阻害することより結晶化
促進のためにはＮａ／Ａｌが0.1以下になるようにイオ
ン交換することが好ましい。イオン交換樹脂量及び反応
温度は、イオン交換樹脂の過剰使用または高温でのイオ
ン交換によりアルミニウムの溶解が促進されＳｉ／Ａｌ
の組成変化を引き起こすため、温和な条件で行うことが
好ましい。例えば含有ナトリウム量の２倍等量以下のイ
オン交換樹脂を用い、室温で数回イオン交換を繰り返し
行うことにより組成変化なくプロトン型にイオン交換を
行うことができる。
は官能基にスルホン酸基またはカルボン酸基を有するカ
チオン交換性イオン交換樹脂である。イオン交換樹脂が
プロトン型である以外はイオン交換容量等は特に制限は
なく、イオン交換に用いられるゲル中のナトリウム量に
より選択することができる。イオン交換方法としては、
バッチ式，フロー式等特に制限はないが、水熱処理にお
いて残存ナトリウムが結晶化を阻害することより結晶化
促進のためにはＮａ／Ａｌが0.1以下になるようにイオ
ン交換することが好ましい。イオン交換樹脂量及び反応
温度は、イオン交換樹脂の過剰使用または高温でのイオ
ン交換によりアルミニウムの溶解が促進されＳｉ／Ａｌ
の組成変化を引き起こすため、温和な条件で行うことが
好ましい。例えば含有ナトリウム量の２倍等量以下のイ
オン交換樹脂を用い、室温で数回イオン交換を繰り返し
行うことにより組成変化なくプロトン型にイオン交換を
行うことができる。
本発明における水熱処理は通常のオートクレーブ又は高
圧カップを用いて行うことができる。水熱処理における
スラリー濃度、反応温度、反応時間は特に制限されない
が、スラリー濃度は１〜30wt％、反応温度は100℃以
上、反応時間は１時間以上行うことが好ましい。また必
要により撹拌の実施及び／又は種晶の添加により反応時
間を短縮することができる。
圧カップを用いて行うことができる。水熱処理における
スラリー濃度、反応温度、反応時間は特に制限されない
が、スラリー濃度は１〜30wt％、反応温度は100℃以
上、反応時間は１時間以上行うことが好ましい。また必
要により撹拌の実施及び／又は種晶の添加により反応時
間を短縮することができる。
このような水熱処理により、従来の方法において生成率
が90％程度であったのに比べ100％近い生成率でカオリ
ナイト様鉱物が生成できる。
が90％程度であったのに比べ100％近い生成率でカオリ
ナイト様鉱物が生成できる。
以下、実施例により本発明を詳細に述べるが、本発明は
これらに限定されるものではない。
これらに限定されるものではない。
実施例１ 原料として３号水ガラス（ＳｉＯ２＝29.3wt％，Ｎａ２
Ｏ＝9.35wt％）と硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３＝8.02
wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ＝１となるように撹拌しなが
ら原料を連続的に混合した。同時に反応pHが６〜８とな
るように水酸化ナトリウムを添加し中和することにより
シリカ・アルミナゲルを調製した。このゲルの組成分析
を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝１，Ｎａ／Ａｌ＝0.25で
あった。
Ｏ＝9.35wt％）と硫酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３＝8.02
wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ＝１となるように撹拌しなが
ら原料を連続的に混合した。同時に反応pHが６〜８とな
るように水酸化ナトリウムを添加し中和することにより
シリカ・アルミナゲルを調製した。このゲルの組成分析
を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝１，Ｎａ／Ａｌ＝0.25で
あった。
つぎにイオン交換樹脂を用いゲル中のナトリウムをプロ
トンにイオン交換した。イオン交換樹脂はオルガノ製カ
チオン交換樹脂アンバーライト200Ｃ（官能基＝スルホ
ン酸，イオン交換容量＝1.75mep)をゲル中のナトリウム
に対して２倍等量用い、室温にてイオン交換した。また
再度このゲルの組成分析を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝
１，Ｎａ／Ａｌ＝0.01であった。
トンにイオン交換した。イオン交換樹脂はオルガノ製カ
チオン交換樹脂アンバーライト200Ｃ（官能基＝スルホ
ン酸，イオン交換容量＝1.75mep)をゲル中のナトリウム
に対して２倍等量用い、室温にてイオン交換した。また
再度このゲルの組成分析を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝
１，Ｎａ／Ａｌ＝0.01であった。
上記原料ゲルをスラリー濃度５wt％になるようにオート
クレーブに仕込み、220℃、10日間水熱処理を行った。
冷却後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成
物のＸ線回折結果を第１図に示す。
クレーブに仕込み、220℃、10日間水熱処理を行った。
冷却後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成
物のＸ線回折結果を第１図に示す。
生成物はカオリナイト様鉱物のＸ線パターンのみを示し
ていた。また熱重量分析（ＴＧ）によってカオリナイト
の構造水の脱水にともなう重量減少を測定しカオリナイ
トの生成量を定量したところ、生成物中のカオリナイト
含有率は98％であった。
ていた。また熱重量分析（ＴＧ）によってカオリナイト
の構造水の脱水にともなう重量減少を測定しカオリナイ
トの生成量を定量したところ、生成物中のカオリナイト
含有率は98％であった。
実施例２ 実施例１において、イオン交換樹脂にオルガノ製カチオ
ン交換樹脂アンバーライトＩＲＣ−84（官能基＝カルボ
ン酸，イオン交換容量3.5mep）を用いた以外は同様の操
作を行い生成物を得た。イオン交換後のゲルの組成分析
を行なったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝１，Ｎａ／Ａｌ＝0.03
であった。得られた生成物のＸ線回析結果を第２図に示
す。
ン交換樹脂アンバーライトＩＲＣ−84（官能基＝カルボ
ン酸，イオン交換容量3.5mep）を用いた以外は同様の操
作を行い生成物を得た。イオン交換後のゲルの組成分析
を行なったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝１，Ｎａ／Ａｌ＝0.03
であった。得られた生成物のＸ線回析結果を第２図に示
す。
実施例１と同様に生成物は高純度なカオリナイト様鉱物
であることがわかる。また熱重量分析より、生成物中の
カオリナイトの含有率は97％であった。
であることがわかる。また熱重量分析より、生成物中の
カオリナイトの含有率は97％であった。
比較例１ 実施例１において、イオン交換を行わなかった以外は同
様の操作を行い生成物を得た。得られた生成物のＸ線回
折結果を第３図に示す。
様の操作を行い生成物を得た。得られた生成物のＸ線回
折結果を第３図に示す。
第３図から明らかな様にＸ線回折図にカオリナイト様鉱
物のピークは現れず、カオリナイト様鉱物は生成してい
ないことがわかる。
物のピークは現れず、カオリナイト様鉱物は生成してい
ないことがわかる。
比較例２ 実施例１において、イオン交換樹脂の代わりに塩酸を用
いた以外は同様の操作を行い生成物を得た。イオン交換
後のゲルの組成分析を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝1.
8，Ｎａ／Ａｌ＝0.10でありアルミの溶解が起きている
ことがわかる。得られた生成物のＸ線回折結果を第４図
に示す。
いた以外は同様の操作を行い生成物を得た。イオン交換
後のゲルの組成分析を行ったところ、Ｓｉ／Ａｌ＝1.
8，Ｎａ／Ａｌ＝0.10でありアルミの溶解が起きている
ことがわかる。得られた生成物のＸ線回折結果を第４図
に示す。
実施例１と同様に生成物はカオリナイト様鉱物のみであ
ることがわかる。また熱重量分析により、生成物中のカ
オリナイト含有率は45％であった。
ることがわかる。また熱重量分析により、生成物中のカ
オリナイト含有率は45％であった。
比較例３ 原料としてコロイダルシリカ（ＳｉＯ２＝20wt％）とア
ルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３＝10wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ
＝１となるように混合、撹拌した。ついで乾燥、さらに
安定剤である酢酸を除去するために600℃、１時間の焼
成処理を施し、水熱処理に用いる原料ゲルとした。
ルミナゾル（Ａｌ２Ｏ３＝10wt％）を用い、Ｓｉ／Ａｌ
＝１となるように混合、撹拌した。ついで乾燥、さらに
安定剤である酢酸を除去するために600℃、１時間の焼
成処理を施し、水熱処理に用いる原料ゲルとした。
上記原料ゲルをスラリー濃度５wt％になるようにオート
クレーブに仕込み、220℃、10日間水熱処理を行った。
冷却後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成
物のＸ線回折結果を第５図に示す。
クレーブに仕込み、220℃、10日間水熱処理を行った。
冷却後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成
物のＸ線回折結果を第５図に示す。
生成物はカオリナイト様鉱物のＸ線回折パターンのみを
示していた。また熱重量分析により、生成物中のカオリ
ナイト含有率は90％であった。
示していた。また熱重量分析により、生成物中のカオリ
ナイト含有率は90％であった。
比較例４ 原料に珪藻土と塩化アルミニウムを用い、Ｓｉ／Ａｌ＝
１となるように混合、撹拌した。次いでオートクレーブ
に仕込み、220℃、10日間水熱処理を行なった。冷却
後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成物の
Ｘ線回折結果を第６図に示す。
１となるように混合、撹拌した。次いでオートクレーブ
に仕込み、220℃、10日間水熱処理を行なった。冷却
後、水洗過、乾燥し生成物を得た。得られた生成物の
Ｘ線回折結果を第６図に示す。
生成物はカオリナイト様鉱物と不純物として石英のＸ線
回折パターンを示していた。また熱重量分析より、生成
物中のカオリナイト含有率は50％であった。
回折パターンを示していた。また熱重量分析より、生成
物中のカオリナイト含有率は50％であった。
〔発明の効果〕 以上述べた通り、本発明によればケイ酸ソーダ水溶液と
硫酸アルミニウム水溶液を用い混合中和によりケイ酸ソ
ーダ水溶液と硫酸アルミニウム水溶液をpH４〜12に維持
しながら均一に混合ゲル化し、ついでカチオン交換樹脂
を用い含有ナトリウムイオンをプロトンにイオン交換し
た後水熱処理を行うことにより、従来の方法よりも不純
物及び未反応物を含まない高純度のカオリナイト様鉱物
を合成することができる。
硫酸アルミニウム水溶液を用い混合中和によりケイ酸ソ
ーダ水溶液と硫酸アルミニウム水溶液をpH４〜12に維持
しながら均一に混合ゲル化し、ついでカチオン交換樹脂
を用い含有ナトリウムイオンをプロトンにイオン交換し
た後水熱処理を行うことにより、従来の方法よりも不純
物及び未反応物を含まない高純度のカオリナイト様鉱物
を合成することができる。
第１図ないし第６図は、実施例１〜２及び比較例１〜４
で得られたＸ線回折測定の夫々の結果を示す図である。
で得られたＸ線回折測定の夫々の結果を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大崎 恭 山口県新南陽市大神１丁目26番22号 (72)発明者 鮫島 宗一郎 山口県新南陽市宮の前２丁目６番10号 東 ソー自彊寮 (72)発明者 里川 重夫 愛知県名古屋市北区田幡２丁目14番８号
Claims (1)
- 【請求項１】ケイ酸ソーダ水溶液と硫酸アルミニウム水
溶液をpH＝４〜12に維持しながら均一に混合ゲル化し、
次いでカチオン交換樹脂を用い含有ナトリウムイオンを
プロトンにイオン交換した後、該ゲルを水熱処理するこ
とを特徴とする高純度カオリナイト様鉱物の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230231A JPH0629131B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 高純度カオリナイト様鉱物の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2230231A JPH0629131B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 高純度カオリナイト様鉱物の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04114914A JPH04114914A (ja) | 1992-04-15 |
| JPH0629131B2 true JPH0629131B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=16904596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230231A Expired - Lifetime JPH0629131B2 (ja) | 1990-08-31 | 1990-08-31 | 高純度カオリナイト様鉱物の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0629131B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100308520B1 (ko) * | 1999-06-01 | 2001-11-05 | 김충섭 | 고농도의 폴리실리케이트 마이크로 젤의 제조방법 |
| JP2017007869A (ja) * | 2013-11-11 | 2017-01-12 | コニカミノルタ株式会社 | チューブ状アルミニウムケイ酸塩の製造方法 |
-
1990
- 1990-08-31 JP JP2230231A patent/JPH0629131B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04114914A (ja) | 1992-04-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |