(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融法で合成された、化学組成が
【化１】
0004814435.tif 000009
（式中、Ｘの値は
【数１】
0004814435.tif 000010
である）で表される合成膨潤性フッ素雲母。
【請求項２】
溶融法で合成された、化学組成が
【化２】
0004814435.tif 000011
（式中、Ｘ’の値は０．５≧Ｘ’＞０であり、Ｙの値は０．８≧Ｙ＞０である）で表される合成膨潤性フッ素雲母。
【請求項３】
二酸化珪素、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、珪フッ化ナトリウム、フッ化ナトリウム、炭酸ナトリウム、タルク、及び酸化アルミニウムから選ばれる原料を、式（１）：
ＮａＭｇ２．５＋Ｘ／２（ＡｌＸＳｉ４−Ｘ）Ｏ１０Ｆ２
［０．５≧Ｘ＞０］
の化学組成になるように調合し、これを１２００〜１６００℃で融解後、冷却することを特徴とする請求項１記載の合成膨潤性フッ素雲母の製造方法。
【請求項４】
二酸化珪素、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、珪フッ化ナトリウム、フッ化ナトリウム、炭酸ナトリウム、タルク、酸化アルミニウム、フッ化リチウム、及び炭酸リチウムから選ばれる原料を、式（２）：
（ＬｉＹＮａ１−Ｙ）Ｍｇ２．５＋Ｘ’／２（ＡｌＸ’Ｓｉ４−Ｘ’）Ｏ１０Ｆ２
［０．８≧Ｙ＞０、０．５≧Ｘ'＞０］
の化学組成になるように調合し、これを１２００〜１６００℃で融解後、冷却することを特徴とする請求項２記載の合成膨潤性フッ素雲母の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体潤滑剤、増粘剤、フィラー材料等として使用される合成膨潤性フッ素雲母に係り、詳記すれば、結晶構造中にアルミニウム若しくはアルミニウムとリチウムとを含有する新規合成膨潤性フッ素雲母に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
合成膨潤性フッ素雲母は、従来から固体潤滑剤、増粘剤、フィラー材料等として使用されている。この従来の合成膨潤性フッ素雲母は、層間にNaを持つ四珪素雲母であった。しかしながら、この層間にＮａを持つ四珪素雲母は、合成時の回収物単位重量あたりの生成率が低く、その結果精製して不純物を取り除く必要があるという問題があった。そのため、作業工程が煩雑となる問題があった。
【０００３】
このような欠点があるにもかかわらず、合成膨潤性雲母として、層間にＮａを持つ四珪素雲母が使用されていたのは、その構造中の四面体位置にアルミニウムを含有させると膨潤能を失うと考えられていたためである。例えば下記先行技術文献には、アルミニウムとリチウムとを同時に配合するとスポデュメーン（リシア輝石）になり膨潤性雲母は形成されない旨記載されている。このような理由から、膨潤性フッ素雲母の合成においては、アルミニウムとリチウムとの配合はもとより、アルミニウムの配合についても検討されていなかった。そればかりか、製造時のアルミニウムの混入は極力避けるように工夫されており、坩堝、熔融炉の材料にはアルミニウムが含まれないものが用いられていた。
【０００４】
膨潤性フッ素雲母の先行技術文献としては、著者；Haskiel R. Shell  &  Kenneth H. IveyのFluorine  micas  p.123-141、第１６章  水膨潤性フッ素雲母及びフッ素モンモリロナイト、発行元；U.S.Dept. of the Interior,Bureau of Mines,発行年；１９６９年が挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明のうち請求項１記載の発明は、合成時の回収物単位重量あたりの生成率が向上し得る新規合成膨潤性フッ素雲母を提供することを目的とする。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の目的に加えて、従来よりも膨潤性が高められ得る新規合成膨潤性フッ素雲母を提供することを目的とする。
【０００７】
更に、本発明は、不純物の量を減らし、用途によっては精製を不要とできる新規合成膨潤性フッ素雲母を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、従来使用を避けていたアルミニウムをあえて構造中の四面体位置の珪素に置き換えて導入することによって、膨潤性を有し、しかも従来の四珪素雲母より生成率を著しく向上させ得ることを見出し、請求項１に記載の本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明のうち請求項１記載の発明は、合成雲母の結晶構造中に、アルミニウムを含有することを特徴とする。該アルミニウムは、合成雲母の結晶構造中の四面体位置にある珪素の一部を置き換える形で含有している。
【００１０】
具体的には、溶融法で合成された、化学組成が
【化１】
0004814435.tif 000002
（式中、Ｘの値は
【数１】
0004814435.tif 000003
である）で表される合成膨潤性フッ素雲母である。
【００１１】
アルミニウムに加えて、更にリチウムを含有させると、合成膨潤性フッ素雲母の生成率が高められるだけでなく、膨潤性もアルミニウムを含有しない従来の雲母よりも高められ得る合成膨潤性フッ素雲母が得られる。これは、従来の予測に全く反する結果である。
【００１２】
即ち、請求項２記載の発明は、合成雲母の結晶構造中に、アルミニウムとリチウムとを含有することを特徴とする。該リチウムは、合成雲母の結晶構造中の層間のナトリウムの一部若しくは全部を置き換える形で含有している。 
【００１３】
具体的には、溶融法で合成された、化学組成が
【化２】
0004814435.tif 000004
（式中、Ｘ'の値は０．５≧Ｘ’＞０であり、Ｙの値は０．８≧Ｙ＞０である）で表される合成膨潤性フッ素雲母である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の合成膨潤性フッ素雲母は、好ましくは、前記[化１]又は[化２]になるように原料を調合し、これを加熱することによる溶融法によって製造することができる。
【００１５】
即ち、上記[化１]で表される合成膨潤性フッ素雲母は、原料として二酸化珪素、酸化マグネシウム、フッ化マグネシウム、珪フッ化ナトリウム、フッ化ナトリウム、炭酸ナトリウム、及び天然鉱物であるタルク等と四面体位置に入るアルミニウムの素となる酸化アルミニウムを、目的とする膨潤性フッ素雲母の化学組成になるように調合し、熔融炉で加熱融解し、これを冷却することによって得られる。
【００１６】
また、上記[化２]で表される合成膨潤性フッ素雲母は、上記原料に加えて、層間位置に入るリチウムの素となるフッ化リチウムもしくは炭酸リチウム等を添加して、同様に加熱融解、冷却することによって得られる。
【００１７】
加熱融解温度は、１２００℃〜１６００℃好ましくは１４００℃〜１５００℃である。加熱融解した熔融体は、好ましくは０．０１℃／分〜５０℃／分、更に好ましくは１℃／分〜１０℃／分の冷却速度で冷却し、結晶化させると良い。
【００１８】
前記[化１]中の(AlXSi4-X)は、雲母の結晶構造における四面体位置の陽イオンのモル数を表し、好ましくは０．５≧Ｘ＞０、特に好ましくは０．５≧Ｘ≧０．０１の値をとるようにすると良い。Ｘの値が大きすぎると、雲母の膨潤性が低下する。このような組成は、前記したように、合成時に原料配合組成を調整することによって、自由に制御することができる。
【００１９】
[化２]中の(AlX´Si4-X´)は、好ましくは１≧Ｘ´＞０、特に好ましくは０．８≧Ｘ´≧０．１の値をとるようにすると良い。前記[化１]中のＸよりも、値が大きくても差し支えなくなっているのは、Ｌｉを導入することによって、膨潤性が向上するためである。
【００２０】
[化２]中、１≧Ｘ´であるのは、雲母の構造上八面体位置は三つしかなく、単位格子当りのＭｇは、最大で３であるので、３≧２．５＋Ｘ´／２となり、１≧Ｘ´となるからである。
【００２１】
[化２]中の(LiＹNa1-Ｙ) は、雲母の結晶構造における層間の陽イオンのモル比を表し、１≧Ｙ＞０好ましくは０．８≧Ｙ≧０．１の値をとるようにすると良い。
【００２２】
本発明で得られる合成膨潤性フッ素雲母は、膨潤性を保持し、しかも従来の四珪素雲母より高い生成率を示す。
【００２３】
また、アルミニウムに加えて更にリチウムを含有させると、アルミニウムとリチウムとの相乗効果により、アルミニウムのみを有する合成膨潤性フッ素雲母に比べて、高い膨潤性が得られると共に、生成率も更に向上する。
【００２４】
本発明の合成膨潤性フッ素雲母は、従来の四珪素雲母と同様に固体潤滑剤、増粘剤、フィラー材料等の通常の用途に用いることができる。本発明の合成膨潤性フッ素雲母は、新規物質であり、従来に無い優れた性質の膨潤性雲母も含まれているので、従来にない色々な用途への応用も期待される。
【００２５】
【実施例】
次に、実施例、比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。例中、生成率は陽イオン交換容量（ＣＥＣ）の値により測定し、膨潤力については、日本ベントナイト工業会により規定された標準法に基づいて評価した。
【００２６】
実施例１
後記表1に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法によって、膨潤性合成フッ素雲母を合成した。得られた回収物を全量粉砕した試料について、生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００２７】
実施例２
後記表1に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例１と同様にして生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００２８】
実施例３
後記表1に示す通り、実施例1と同じ配合割合で原材料を５００ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例１と同様にして生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００２９】
実施例４
後記表1に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例１と同様にして生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００３０】
比較例１
後記表1に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例１と同様にして生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００３１】
比較例２
後記表1に示す通り、比較例1と同じ配合割合で原材料を５００ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例１と同様にして生成率（ＣＥＣ）を測定した。結果を後記表２に示す。
【００３２】
【表１】
0004814435.tif 000005
【００３３】
【表２】
0004814435.tif 000006
上記表２から明らかなように、比較例１〜２と比べて実施例１〜４では、CECが著しく高い値を示している。これは本発明の回収物単位質量あたりの生成量が、従来の四珪素雲母の生成率よりも著しく多いことを示すものである。尚、膨潤性については、比較例よりも実施例では低下していたが、いずれも膨潤性雲母として十分産業上利用し得る膨潤性（膨潤力：１０〜１５(cc/2g)）を示すことが実験により確認されている。
【００３４】
実施例５
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成した。得られた回収物を全量粉砕した試料について、生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表４に示す。
【００３５】
実施例６
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００３６】
実施例７
後記表３に示す通り、実施例６と同じ配合割合で原材料を５００ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００３７】
実施例８
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００３８】
実施例９
後記表３に示す通り、実施例４と同じ配合割合で原材料を５００ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００３９】
実施例１０
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成した。実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００４０】
比較例３
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００４１】
比較例４
後記表３に示す配合割合で原材料を１ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００４２】
比較例６
後記表３に示す通り、比較例３と同じ配合割合で原材料を５００ｋｇ調合し、熔融合成法で膨潤性フッ素雲母を合成し、実施例５と同様にして生成率の測定と膨潤力評価を行った。結果を後記表３に示す。
【００４３】
【表３】
0004814435.tif 000007
【００４４】
【表４】
0004814435.tif 000008
【００４５】
上記表４の結果から、アルミニウムに加えてリチウムを添加した実施例５〜１０では、従来の四珪素雲母の比較例３〜５と比べて、ＣＥＣ及び膨潤力のいずれも高い値になっている。このことから、アルミニウムに加えてリチウムを添加した本発明の膨潤性雲母は、回収物単位質量あたりの生成量が高くなるだけでなく、膨潤力も向上すること明らかである。
【００４６】
また、実施例５〜１０のリチウムの添加量、比較例４及び前記実施例１〜４との比較から、リチウムを添加することにより、膨潤性が向上するだけでなく、生成率も向上することがわかる。
【００４７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明のうち請求項１記載の発明によれば、従来の四珪素雲母と比べて、合成時の回収物単位重量あたりの生成率が著しく向上し得るので、不純物の量が著しく減少し、用途によっては精製を不要とすることができる。その結果、膨潤性雲母を工業的に著しく安価に供することができるという絶大な効果を示す。
【００４８】
また、請求項２記載の発明によれば、上記請求項１に記載の効果に加えて、従来よりも膨潤性が高められ得ると共に更に生成率が向上し得る利点が得られる。