(57)【要約】【課題】  強度に優れた水硬性アルミナ造粒物(A)を生産性よく製造し得る方法を提供する。【解決手段】  本発明の製造方法は、水硬性アルミナ粉末(B)を容器(2)内で攪拌しつつ水(C)を加える。次いで容器(2)内に設置された邪魔板(3)に８５℃以上の温度で衝突させながら攪拌する。好ましくは水(C)の使用量は水硬性アルミナ粉末(B)の組成限界相当水分量に対して０．８倍〜１倍。水(C)を液滴径５０μｍ〜１０００μｍで噴霧して加える。相対湿度９０％以上の雰囲気下で邪魔板(3)に衝突させながら攪拌する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性アルミナ粉末を容器内で攪拌しつつ水を加え、次いで容器内に設置された邪魔板に８５℃以上の温度で衝突させながら攪拌することを特徴とする水硬性アルミナ造粒物の製造方法。
【請求項２】
水の使用量が、水硬性アルミナ粉末の組成限界相当水分量に対して０．８倍〜１倍である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水を液滴径５０μｍ〜１０００μｍで噴霧して加える請求項１に記載の製造方法。
【請求項４】
水硬性アルミナ粉末を相対湿度９０％以上の雰囲気下で前記邪魔板に衝突させながら攪拌する請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水硬性アルミナ造粒物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水硬性アルミナ造粒物は、水硬性アルミナ粉末が粒状に圧密された成形体であって、その製造方法としては、例えば回転パン型造粒機（皿形造粒機）を用いて水硬性アルミナ粉末を転動させながら水を加えて造粒する方法が知られている〔特許文献１：特開２０００−２７９７８８号公報〕。かかる製造方法によれば、水硬性アルミナ粉末は、傾斜して回転する回転パンの上に供給され、この回転パンの上で転動する。回転パンには水が噴霧して供給されており、回転パンの上に供給された水硬性アルミナ粉末は、回転パンの上を転動する間に、この水によって互いに凝集し、圧密されて、目的の水硬性アルミナ造粒物を得ることができる。
【０００３】
しかし、かかる従来の製造方法では、生産性に劣り、大量の造粒物を製造するには長時間を要するという問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７９７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる問題を解決するために本発明者は、水硬性アルミナ粉末を容器内で攪拌しつつ水を加えたのち、さらに攪拌して造粒する攪拌造粒法による製法を検討したが、攪拌造粒法では、十分な強度の造粒物が得られないことがあった。
【０００６】
そこで、本発明者は、強度に優れた水硬性アルミナ造粒物を生産性よく製造し得る方法を開発するべく鋭意検討した結果、水を加えた後、８５℃以上の温度で邪魔板に衝突させながら攪拌することで、高強度の水硬性アルミナ造粒物が容易に得られることを見出し、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明は、
水硬性アルミナ粉末(B)を容器(2)内で攪拌しつつ水(C)を加え、
次いで容器(2)内に設置された邪魔板(3)に８５℃以上の温度で衝突させながら攪拌する
ことを特徴とする水硬性アルミナ造粒物(A)の製造方法を提供するものである。図１に、本発明の製造方法で水硬性アルミナ造粒物を製造するための製造装置(1)の一例を模式的に示す。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、高強度の水硬性アルミナ造粒物を生産性よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図１および図２を参照しながら本発明の製造方法を詳細に説明する。
本発明の製造方法に使用される水硬性アルミナ粉末(B)は、粉末状で、水（Ｈ2Ｏ）の存在下に加熱されることで硬化しうるアルミナであって、例えばρ−アルミナ、無定型アルミナなどの粉末である。ここで水硬性アルミナ粉末は、ρ−アルミナ成分や無定型アルミナ成分を主成分としていればよく、水の存在下に加熱されても硬化しないアルミナ成分、例えばχ−アルミナ成分、γ−アルミナ成分、η−アルミナ成分などを含んでいてもよい。これらのアルミナ成分は、例えば粉末Ｘ線回折で同定することができる。
【００１０】
水硬性アルミナ粉末としては通常、粒子径が１μｍ〜１００μｍ程度、好ましくは５μｍ〜５０μｍ程度のものが使用される。また通常は遊離水分含有量が１質量％以下のものが使用され、０質量％で実質的に遊離水分を含有しないものであってもよい。ここで水硬性アルミナ粉末の遊離水分とは、水硬性アルミナ粉末に含まれる結晶水を除いた水分であり、水硬性アルミナ粉末を２００℃に加熱したときの質量減少量から求めることができる。
【００１１】
このような水硬性アルミナ粉末は、例えばバイヤー法により得られるギブサイト型水酸化アルミニウム粉末を瞬間仮焼する通常の方法で製造することができる。
【００１２】
本発明の製造方法では、先ず容器(3)内で水硬性アルミナ粉末(B)を攪拌する。容器(2)としては、内表面(2a)が、例えばステンレス鋼、鉄鋼などの金属材料のように、ヤング率６０００ｋｇ／ｍｍ2以上通常は２５０００ｋｇ／ｍｍ2以下で硬質の材料で構成されたものを用いることもできる。また、容器(3)として、内表面(2a)がポリ四フッ化エチレン、ポリにフッ化エチレンなどのフッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、硬質ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂などのような、水を弾く性質の撥水性材料で構成されたものを用いることもでき、このような撥水性材料を用いることで、内表面(2a)への水硬性アルミナ粉末(B)の固着を防止できる。
【００１３】
水硬性アルミナ粉末(B)を攪拌するには、通常は容器(2)に攪拌翼(4)を設けておき、この攪拌翼(4)によって、容器(2)に投入された水硬性アルミナ粉末(B)を攪拌すればよい。攪拌翼(4)は通常、容器の底面(21)に設けられる。
【００１４】
水硬性アルミナ粉末を攪拌しつつ水(C)を加える。加えられる水(C)としては、水以外の成分を含まない純水を用いてもよいし、例えば硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、硝酸アルミニウム、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、塩酸、硫酸などの添加剤を含むものを用いてもよい。水(C)の使用量は、水硬性アルミナ粉末(B)の組成限界相当水分量に対して通常は０．８倍〜１倍、好ましくは０．９倍以上である。水(C)は通常、０℃〜７０℃の温度で加えられる。
【００１５】
水(C)は通常、噴霧して加える。噴霧して加えることで、水硬性アルミナ粉末と水とを均一に混合することが容易となる。噴霧して加えるときの水の液滴径は通常５０μｍ〜１０００μｍ（１ｍｍ）程度であり、容器(2)や攪拌翼(4)へ固着が少なくなる点で、１５０μｍ以上であることが好ましい。噴霧して加えるには、スプレーノズル(5)を用いて、これ(5)から水を噴霧すればよく、スプレーノズル(5)の孔径を適宜選択することで、液滴径を選ぶことができる。
【００１６】
水硬性アルミナ粉末は、固形の無機添加材、例えばタルク、カオリン、無機ファイバーなどと共に攪拌されてもよく、これらの無機添加材は通常、水を加える前に予め、あるいは水と共に加えられる。
【００１７】
かくして攪拌しながら水(C)を加えることで、水硬性アルミナ粉末(B)は通常、互いに凝集した状態となる。水硬性アルミナ粉末(B)は、容器(2)内に設けられた邪魔板(3)に衝突しながら攪拌されつつ、水(C)を加えられてもよい。また、大気に開放された状態で攪拌されつつ水を加えられてもよいし、容器(2)として密閉式のものを用いた場合には、密閉状態で攪拌されつつ水を加えられてもよい。
【００１８】
水(C)を加えた後、水硬性アルミナ粉末(B)を邪魔板(3)に衝突させながら攪拌する。邪魔板(3)は容器(2)内に設置された板であり、例えば図２に示すように、平板状であってもよいし、攪拌方向に対して凸状または凹状に湾曲した板であってもよい。水硬性アルミナ粉末(B)は通常、邪魔板(3)に対して概ね法線方向から衝突させる。
水硬性アルミナ粉末(B)を邪魔板(3)に衝突させながら攪拌する際の温度は８５℃以上、好ましくは９５℃以下の温度である。８５℃未満の温度では、十分な強度の水硬性アルミナ造粒物を得ることができず、また９５℃を超えたのでは、水硬性アルミナ成分が硬化してしまう畏れがある。
【００１９】
８５℃以上の温度とするには、例えば容器(2)を外部から加熱してもよい。また水硬性アルミナ粉末(B)と水(C)とを攪拌すると熱が生ずるので、水硬性アルミナ粉末(B)および水(C)の使用量や容器に投入する際の温度、容器の容積、外気温、攪拌速度などによっては、外部から加熱することなく、攪拌による発熱だけで８５℃以上の温度とすることができる。また、あまりに温度が高くなる場合には、冷却しながら攪拌すればよい。
【００２０】
水硬性アルミナ粉末(B)は、相対湿度９０％以上、更には９５％以上の雰囲気下で邪魔板(3)に衝突させながら攪拌されることが好ましく、通常は１００％以下の雰囲気下で攪拌される。かかる相対湿度の雰囲気下に攪拌するには、例えば容器(2)に水蒸気を供給して加湿しながら攪拌してもよいが、邪魔板(3)に衝突させている間、通常は先に加えた水(C)が徐々に蒸発するので、容器(2)として蓋(22)などによって密閉できる密閉式のものを用い、密閉した状態で攪拌することで、９０％以上の相対湿度で攪拌することができる。
【００２１】
かくして攪拌することで、互いに凝集した水硬性アルミナ粉末(B)が圧密されて、目的とする高強度の水硬性アルミナ造粒物(A)を得ることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例によって限定されるものではない。
【００２３】
なお、用いた水硬性アルミナ粉末の遊離水分量は、水硬性アルミナ粉末を大気中２００℃に２時間加熱したときの質量減少量から求めた。
組成限界相当水分量は、ＪＩＳ  Ｋ６２２１(1992)「ゴム用カーボンブラック試験方法」に記載の吸油量の試験方法（Ｂ法）に準拠して、カーボンブラックに代えて水硬性アルミナ粉末を、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）に代えて純水を用いて測定した。
得られた水硬性アルミナ造粒物の中心粒子径は、篩い分け試験により質量基準の粒度分布を測定し、この粒度分布から求めた５０％相当粒子径（Ｄ50）とした。
耐圧強度は、得られた水硬性アルミナ造粒物を大気中８０℃で１５時間保持した後、更に大気中１０５℃で４時間保持して再水和させたのち、上記で求めた中心粒子径と等しい粒子径の粒子１０個を選び出し、個々の粒子について荷重を加えたときに、粒子が破壊されるときの荷重の平均値として求めた。
【００２４】
実施例１
図１に示すように、内径３４０ｍｍ、高さ２６０ｍｍの円筒形状の容器〔内容積２０ｄｍ3〕(2)と、この容器の底面(21)に設けられ、長さ(L)１５５ｍｍの攪拌翼(4)８枚とを備えた攪拌装置〔(株)カワタ製、「ＳＭＶ−２０」〕(1)に、室温（約２０℃）で市販のρアルミナを主成分とする水硬性アルミナ粉末〔住友化学工業(株)、「ＢＫ−１１２」、中心粒子径１４μｍ〕(B)８ｋｇを入れ、蓋(22)をして密閉し、同温度で攪拌翼(4)の回転を開始して、回転数１５０ｒｐｍ（１５０回転／秒）にて攪拌した。この水硬性アルミナ粉末(B)の遊離水分含有量は０％であり、組成限界相当水分量は１ｋｇあたり０．５３ｋｇであった。攪拌翼(4)は、容器底面(21)に２枚ずつ４段で取り付けられており、最上段の攪拌翼(41)の上面から底面(21)までの距離(a)は１００ｍｍであった。容器(2)には、幅１２０ｍｍ、高さ５０ｍｍで平板状の邪魔板(3)を１枚取り付けていた。この邪魔板(3)と容器底面(21)との間の距離(b)は１９０ｍｍであり、容器側面(23)との距離(c)は５０ｍｍであった。容器の内表面(2a)、攪拌翼(4)の表面、蓋(22)はあらかじめ全てフッ素樹脂で被覆しておいた。
【００２５】
水硬性アルミナ粉末(B)を攪拌しながら室温（約２０℃）の硫酸アルミニウム水溶液〔アルミニウム分を酸化物（Ａｌ2Ｏ3）換算で１．４質量％含む〕(C)４．１５ｋｇ〔組成限界相当水分量の９８％に相当する。〕をスプレーノズル(5)より液滴径２００μｍで噴霧して添加した。この水溶液(C)の添加に要した時間は１５分であった。噴霧開始時の容器(2)の内温は２０℃であったが、噴霧終了時には６１℃に上昇していた。
【００２６】
噴霧終了後、直ちに攪拌翼(4)の回転数を上げて７００ｒｐｍとして攪拌を続けた。回転数を上げたのち内温は徐々に上昇して８５℃を超え、回転数を上げてから７分後には８７℃に達した。この間、容器(2)内は、先に加えた硫酸アルミニウム水溶液(C)から生じた水蒸気で飽和していた。７分経過時点で攪拌翼(4)の回転数を１６０ｒｐｍとし、得られた水硬性アルミナ造粒物(A)を取り出した。この水硬性アルミナ造粒物(A)の中心粒子径(Ｄ50)は１．３ｍｍで、耐圧強度は３．７ｋｇであった。
【００２７】
比較例１
容器(2)内に邪魔板(3)を設置しなかった以外は実施例１と同様に操作して、水硬性アルミナ造粒物(A)を得た。この水硬性アルミナ造粒物(A)の中心粒子径(Ｄ50)は０．８９ｍｍで、耐圧強度は０．８７ｋｇであった。
【００２８】
比較例２
水硬性アルミナ粉末(B)および硫酸アルミニウム水溶液(C)を冷蔵庫で５℃に冷却してから用いた以外は実施例１と同様に操作して、水硬性アルミナ造粒物(A)を得た。硫酸アルミニウム水溶液(C)の噴霧を開始したときの容器(2)の内温は２０℃であり、噴霧終了時には５７℃であり、その後、攪拌終了時には８２℃に達した。得られた水硬性アルミナ造粒物(A)の中心粒子径(Ｄ50)は０．７３ｍｍで、耐圧強度は１．６８ｋｇであった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の水硬性アルミナ造粒物を製造するための攪拌装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す攪拌装置を上から見た模式図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：攪拌装置
２：容器      2a：内表面        21：底面        22：蓋          23：側面
３：邪魔板      ｂ：容器底面から邪魔板までの距離
ｃ：容器側面から邪魔板までの距離
４：攪拌翼    Ｌ：攪拌翼の長さ  ａ：底面から攪拌翼までの距離
５：スプレーノズル
【図１】
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【図２】
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