(57)【要約】【課題】従来のソーダライトは、粒径が小さく、なおかつ分散性が低いため、樹脂等添加剤、酸性排ガス処理、放射性物質処理、燃焼触媒としての性能が低いものであった。【解決手段】平均粒径３〜１０μｍ、ＢＥＴ比表面積０．３〜３ｍ２／ｇであり、且つＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１のソーダライト粉末を用いる。当該ソーダライトは平均粒径（Ｄｄ）とＢＥＴ比表面積より求められる平均粒径（Ｄｓ）の比（Ｄｄ／Ｄｓ）が１〜３であることが好ましい。この様なソーダライトは、Ｓｉ源、Ａｌ源、アルカリ金属水酸化物、水、必要に応じて構造規定剤（ＳＤＡ）を混合して得られる非晶質ヒドロゲルを結晶化するソーダライトの製造において、原料組成物のＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１、アルカリ金属／Ａｌモル比が３以上５未満を５５〜８０℃で混合することによって得られる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径（Ｄｄ）が３〜１０μｍ、ＢＥＴ比表面積（Ｄｓ）が０．３〜３ｍ２／ｇであり、且つＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１であるソーダライト。
【請求項２】
平均粒径（Ｄｄ）とＢＥＴ比表面積より求められる平均粒径（Ｄｓ）の比（Ｄｄ／Ｄｓ）が１〜３である請求項１記載のソーダライト。
【請求項３】
Ｓｉ源、Ａｌ源、アルカリ金属水酸化物、水、必要に応じて構造規定剤（ＳＤＡ）を混合して得られる非晶質ヒドロゲルを結晶化するソーダライトの製造において、原料組成物のＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１、アルカリ金属／Ａｌモル比が３以上５未満を５５〜８０℃で混合することを特徴とするソーダライトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒径が大きく分散性の良好なソーダライト粉末及びその製造方法に関するものである。本発明のソーダライト粉末は、例えば、樹脂等添加剤、酸性排ガス処理、放射性物質処理、燃焼触媒等の用途に有用である。
【背景技術】
【０００２】
ゼオライトは、その骨格組成や細孔構造等から、吸着能、イオン交換能、固体酸性等を発現し得る無機材料であり、その特性を活かした機能材料が開発され利用されている。ゼオライトの中でソーダライトは、例えば、樹脂への添加剤やディーゼルエンジンの排ガス中のパティキュレート（ＰＭ）の燃焼触媒としての用途が検討されている。
【０００３】
ゼオライトは、ケイ酸ソーダ、ヒュームドシリカ等のＳｉ源、アルミン酸ソーダ、水酸化アルミニウム等のＡｌ源、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の鉱化剤、水、必要に応じて構造規定剤（ＳＤＡ）を混合して得られる非晶質ヒドロゲルを所定の温度に加熱して結晶化することで合成されるが、特にソーダライトは、過剰の鉱化剤のもとで加熱処理することにより合成できることが知られている。
【０００４】
従来のソーダライトとしては、例えば粒径が３７ｎｍを有すソーダライトが開示されている（例えば、特許文献１）。しかし、得られているソーダライトのＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比は大きい（１３．９）ものであり、このようなＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３モル比が大きいものは燃焼触媒の用途には適さいないものであった。
【０００５】
また珪藻土から合成されたハイドロソーダライトが開示されている（例えば、特許文献２）。しかし、得られたハイドロソーダライトの粒径は数十μｍであるが、分散性が悪く、燃焼触媒には適さないものであった。
【０００６】
さらに、アルミン酸イオンを含む水酸化ナトリウム水溶液と珪酸イオンを含む溶液を混合することによって得られたソーダライトが開示されている(例えば特許文献３)。しかし、そこで得られたソーダライトはやはり凝集したものであり、燃焼触媒には適さないものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−５００５７４号公報
【特許文献２】特開平１１−２３６２１３号公報
【特許文献３】特開平０４−２５４４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、粒径が大きく、なおかつ分散性が高く、燃焼触媒に適したソーダライトを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、ソーダライトの粒径と分散性の増大について鋭意検討した結果、粒径が大きく、なおかつ分散性の高いソーダライトが得られることを見出し、本発明を完成したものである。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明のソーダライトは、平均粒径（Ｄｄ）が３〜１０μｍ、ＢＥＴ比表面積が０．３〜３ｍ２／ｇであり、且つＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１のものである。
【００１２】
本発明のソーダライトの平均粒径（Ｄｄ）は３〜１０μｍである。３μｍ未満の場合、粒子間の凝集が生じやすくハンドリングが難しい。一方、１０μｍを越える場合、粗粒が多くハンドリングが難しい。
【００１３】
本発明のソーダライトの平均粒径（Ｄｄ）は、レーザー回析・光散乱法により測定することができる。その測定方法は、特に限定するものではないが、例えばソーダライト粉末を純水に加え超音波洗浄器で数分間分散させた後、粒度分布測定装置で測定できる。
【００１４】
本発明のソーダライトのＢＥＴ比表面積は、０．３〜３ｍ２／ｇである。０．３ｍ２／ｇ未満では粗粒が多いものとなり、３ｍ２／ｇを越える場合、粒子間の凝集が生じやすい。
【００１５】
ソーダライトは、Ａ型、Ｘ型、Ｙ型、ＺＳＭ−５等のゼオライトとは異なり、その骨格構造中の細孔には窒素は入らないため、得られるＢＥＴ比表面積はソーダライト粒子の外表面積に比例し、ソーダライト粒子の粒子径に反比例する。
【００１６】
本発明のソーダライトのＳｉ／Ａｌモル比は０．９〜１．１である。Ｓｉ／Ａｌモル比は、一般的な分析方法で測定でき、例えば、ＩＣＰ発光分光分析、蛍光Ｘ線分析等で測定できる。
【００１７】
本発明のソーダライトは、平均粒径（Ｄｄ）とＢＥＴ比表面積より求められる平均粒径（Ｄｓ）の比（Ｄｄ／Ｄｓ）が１〜３であることが好ましい。
【００１８】
レーザー回析・光散乱法で測定される平均粒径（Ｄｄ）とＢＥＴ比表面積より求められる平均粒径（Ｄｓ）の比（Ｄｄ／Ｄｓ）は、ソーダライト結晶の分散性を表すもので、（Ｄｄ／Ｄｓ）＝１が単分散を示し、（Ｄｄ／Ｄｓ）は１を下回ることはなく、一方、３を越える場合、分散性が不十分である。
【００１９】
ここでのＢＥＴ比表面積より求められる平均粒径（Ｄｓ）はＤｓ＝６／（２．１６×Ｓ）から求めたものである。ここで、ＳはＢＥＴ比表面積（ｍ２／ｇ）、２．１６はソーダライトの密度（ｇ／ｃｍ３）である。
【００２０】
次に、本発明のソーダライトを製造する方法を説明する。
【００２１】
本発明のソーダライトは、Ｓｉ源、Ａｌ源、アルカリ金属水酸化物、水、必要に応じて構造規定剤（ＳＤＡ）を混合して得られる非晶質ヒドロゲルを結晶化するソーダライトの製造において、原料組成物のＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１、アルカリ金属／Ａｌモル比が３以上５未満を５５〜８０℃で混合することによって製造できる。
【００２２】
本発明のＳｉ源としては、特に限定するものではなく、例えば、ホワイトカーボン、ケイ酸ソーダ、ヒュームドシリカ、シリカゾル等を使用することが出来る。本発明のＡｌ源としては、特に限定するものではなく、例えば、水酸化アルミニウム、アルミン酸ソーダ等を使用することが出来る。
【００２３】
アルカリ金属／Ａｌモル比が３未満の場合、本発明を満足する粒径が得られないだけでなく、不純物相の生成が生じやすくなる。一方、５以上の場合、本発明を満足する粒径となり難い。
【００２４】
混合温度が５５℃未満の場合、不純物相の生成が生じやすくなる。一方、８０℃を越える場合、生成するソーダライトの凝集が生じやすくなる。
【００２５】
原料を混合して得られる非晶質ヒドロゲルは、加熱処理、固液分離・水洗および乾燥することでソーダライトが得られる。加熱処理条件は、特に限定するものではなく、例えば加熱温度が７０〜１５０℃程度で、加熱時間が５時間〜１０日程度が例示できる。なお、加熱温度が１００℃を超える場合、オートクレーブ装置を用いる。又、加熱処理において、攪拌しても良いし静置でも良い。固液分離・水洗及び乾燥は、特に限定するものではなく、一般的な方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００２６】
粒径が大きく、なおかつ分散性が高いＳｉ／Ａｌモル比が０．９〜１．１のソーダライトは、樹脂への添加剤やディーゼルエンジンの排ガス中のパティキュレート（ＰＭ）の燃焼触媒等として優れた性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例１で得られたソーダライト粉末のＸ線回折図
【図２】実施例１で得られたソーダライト粉末の電子顕微鏡写真
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２９】
（平均粒径の測定）
ソーダライトの平均粒径（Ｄｄ）は、ソーダライトを純水で約１ｗｔ％スラリーとし超音波分散機（日本精機製作所製、ＭＯＤＥＬ  ＵＳ−１５０７）にて３０秒間分散させたスラリーを、マイクロトラックＨＲＡ（日機装（株））で測定した。
【００３０】
（形態観察）
ソーダライト粉末の電子顕微鏡写真は日本電子株式会社製ＪＳＭ−６３９０ＬＶ型電子顕微鏡を使用して、写真撮影を実施した。
【００３１】
（ＢＥＴ比表面積の測定）
ＢＥＴ比表面積は、２５０℃、４０分間熱処理した後、ＢＥＴ法比表面積測定装置（ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社製、ＦｌｏｗＳｏｒｂＩＩＩ）で測定した。
【００３２】
（Ｘ線回折）
マックサイエンス社製ＭＸＰ３ＨＦ型Ｘ線回折計を使用して測定した。
【００３３】
実施例１
純水９．３４ｋｇとケイ酸ソーダ（ＳｉＯ２；２９．３ｗｔ％）４．０９ｋｇと水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ；４８ｗｔ％）２．８１ｋｇを混合した液に、アルミン酸ソーダ水溶液（Ａｌ２Ｏ３；１９．１ｗｔ％）５．３０ｋｇを、攪拌しながら３０分かけて添加した。このときの温度は６０℃であった。この混合液のＳｉ／Ａｌモル比は１．０で、Ｎａ／Ａｌモル比は４．０であった。
【００３４】
上記の混合液を６０℃で３時間熟成の後、９６℃に加熱し１１０時間静置で結晶化させた。得られたスラリーを放冷後、ろ過し１００Ｌの純水で水洗した後、１００℃で１６時間乾燥した。
【００３５】
得られた粉末はＸＲＤによりソーダライトの結晶であることが確認され、ソーダライト以外の回析線は見られなかった。平均粒径（Ｄｄ）５．０μｍであり、ＢＥＴ比表面積は１．２ｍ２／ｇ、（Ｄｄ／Ｄｓ）は、２．２で分散性の良好なものであった。ＩＣＰ発光分光分析による組成分析によるＳｉ／Ａｌモル比は１．０であった。
【００３６】
Ｘ線回折図を図1、電子顕微鏡写真を図２に示す。
【００３７】
実施例２
純水９．３４ｋｇとケイ酸ソーダ（ＳｉＯ２；２９．３ｗｔ％）４．０９ｋｇと水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ；４８ｗｔ％）２．８１ｋｇを混合した液に、アルミン酸ソーダ水溶液（Ａｌ２Ｏ３；１９．１ｗｔ％）５．３０ｋｇを、攪拌しながら３０分かけて添加した。このときの温度は７０℃であった。この混合液のＳｉ／Ａｌモル比は１．０で、Ｎａ／Ａｌモル比は４．０である
上記の混合液を７０℃で３時間熟成の後、９６℃に加熱し１１５時間静置で結晶化させた。得られたスラリーを放冷後、ろ過し１００Ｌの純水で水洗した後、１００℃で１６時間乾燥した。
【００３８】
得られた粉末はソーダライト結晶であり、ソーダライト以外の回析線は見られなかった。平均粒径（Ｄｄ）は４．１μｍであり、ＢＥＴ比表面積は１．７ｍ２／ｇ、（Ｄｄ／Ｄｓ）は２．５であり分散性の良好なものであった。ＩＣＰ発光分光分析による組成分析によるＳｉ／Ａｌモル比は１．０であった。
【００３９】
実施例３
純水１０．００ｋｇとケイ酸ソーダ（ＳｉＯ２；２９．３ｗｔ％）４．１５ｋｇと水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ；４８ｗｔ％）２．０１ｋｇを混合した液に、アルミン酸ソーダ水溶液（Ａｌ２Ｏ３；１９．１ｗｔ％）５．３８ｋｇを、攪拌しながら３０分かけて添加した。このときの温度は６０℃であった。この混合液のＳｉ／Ａｌモル比は１．０で、Ｎａ／Ａｌモル比は３．５である
上記の混合液を６０℃で３時間熟成の後、９６℃に加熱し２３０時間静置で結晶化させた。得られたスラリーを放冷後、ろ過し１００Ｌの純水で水洗した後、１００℃で１６時間乾燥した。
【００４０】
得られた粉末はソーダライトであり、ソーダライト以外の回析線は見られなかった。平均粒径（Ｄｄ）は５．８μｍ、ＢＥＴ比表面積は０．９ｍ２／ｇ、（Ｄｄ／Ｄｓ）は、１．９であり、分散性の良好なものであった。ＩＣＰ発光分光分析による組成分析により、Ｓｉ／Ａｌモル比は１．０であった。
【００４１】
比較例１
純水９．３４ｋｇとケイ酸ソーダ（ＳｉＯ２；２９．３ｗｔ％）４．０９ｋｇと水酸化ナトリウム水溶液（ＮａＯＨ；４８ｗｔ％）２．８１ｋｇを混合した液に、アルミン酸ソーダ水溶液（Ａｌ２Ｏ３；１９．１ｗｔ％）５．３０ｋｇを、攪拌しながら３０分かけて添加した。このときの温度は５０℃であった。この混合液のＳｉ／Ａｌモル比は１．０で、Ｎａ／Ａｌモル比は４．０である
上記の混合液を５０℃で３時間熟成の後、９６℃に加熱し１７０時間静置で結晶化させた。得られたスラリーを放冷後、ろ過し１００Ｌの純水で水洗した後、１００℃で１６時間乾燥した。
【００４２】
得られた粉末をＸＲＤで測定した所、ソーダライト以外にＰ型（ＧＩＳ相）と推定される回析線がピーク強度比で５％見られ、単相のソーダライトは得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のソーダライト粉末は、粒径が大きく分散性の高いソーダライトであり、例えば、樹脂等添加剤、酸性排ガス処理、放射性物質処理、燃焼触媒等の用途に有用である。
【図１】
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【図２】
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