(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の組成に配合した合成膨潤型層状ケイ酸塩の原料を加熱して熔融体とし、該熔融体を冷却して合成膨潤型層状ケイ酸塩を得る製造方法において、合成膨潤型層状ケイ酸塩が雲母族、バーミキュライト族又はスメクタイト族であり、前記熔融体に、生成物と同じ結晶構造を持つ層状ケイ酸塩を、夾雑鉱物の生成を抑えて合成膨潤型層状ケイ酸塩の生成率を向上させる結晶核材として、前記熔融体中に存在させることを特徴とする合成膨潤型層状ケイ酸塩の製造方法。
【請求項２】
前記結晶核材の添加量が、外割で０．１〜１０重量％である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記層状ケイ酸塩が、２：１型構造の層状ケイ酸塩である請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
前記熔融体中に前記結晶核材が混合されて存在することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合成層状ケイ酸塩の新規製造方法に係り、詳記すれば、夾雑鉱物の生成を減少させ、合成層状ケイ酸塩の生成率を向上させた新規合成層状ケイ酸塩の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合成層状ケイ酸塩としては、合成雲母、合成スメクタイト及び合成バーミキュライト等が挙げられる。このうち合成雲母は、周知のように。塗料、樹脂、化粧料等の原料として広く使用されている。
【０００３】
従来熔融法による合成層状ケイ酸塩の合成は、所定の組成に配合した合成層状ケイ酸塩原料を、内熱若しくは外熱によって融かし、生成した熔融体を耐熱容器中に取り出し、冷却過程で結晶化させることにより行っていた。
【０００４】
しかしながら、このような方法では、層状ケイ酸塩合成時に、テクトケイ酸塩であるクリストバライトや鎖状ケイ酸塩であるリヒテライト等の、層状ケイ酸塩とは別種のケイ酸塩夾雑鉱物の生成や非晶質部分の発生が起こるため、回収物単位重量当りの層状ケイ酸塩純分の生成率が低くなり、品質上の問題があった。
【０００５】
生成率を向上させるために、添加物としてＡｌを加えＣＥＣを向上させる方法（特願２００１−１０２９５９）、及び夾雑鉱物の生成が少ない組成に変更することも提案されているが、いずれも鉱種が限定されてしまう難点があった。そのため、化学組成にかかわらず、生成率を向上させる層状ケイ酸塩の製造方法が強く求められている。
【０００６】
特公昭３７−８５８７号公報に、偏平な容器に種結晶を添加して大型結晶を得る方法が開示され、特公昭３４−２２３０号公報には、種結晶による雲母大型結晶製造法が開示されている。しかしながら、これら種結晶を用いた製造方法は、雲母結晶を大きく成長させるために用いられるものであるが、これを層状ケイ酸塩の生成率の向上に応用できるとは、全く考えられていなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、このような点に鑑みなされたものであり、熔融法での合成層状ケイ酸塩の製造法において、夾雑鉱物の生成を抑制し、目的物の生成率を向上させる層状ケイ酸塩の製造方法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】
上記目的を達成するため、本発明者等は鋭意研究を重ねた結果、熔融法で融かした合成層状ケイ酸塩に、同じ結晶構造を持つ層状ケイ酸塩を、結晶核材として添加することによって、夾雑鉱物の生成を抑制し、合成層状ケイ酸塩の収率が向上するという驚くべき事実を見出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち本発明は、所定の組成に配合した合成膨潤型層状ケイ酸塩の原料を加熱して熔融体とし、該熔融体を冷却して合成膨潤型層状ケイ酸塩を得る製造方法において、合成膨潤型層状ケイ酸塩が雲母族、バーミキュライト族又はスメクタイト族であり、前記熔融体に、生成物と同じ結晶構造を持つ層状ケイ酸塩を、夾雑鉱物の生成を抑えて合成膨潤型層状ケイ酸塩の生成率を向上させる結晶核材として、前記熔融体中に存在させることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
本発明の合成層状ケイ酸塩は、次の一般式で表される。
【００１２】
Ｘ１/６〜１Ｙ２〜３Ｚ４Ｏ１０Ｆ２
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とうりである。
【００１３】
Ｘ：Ｎａ＋、Ｌｉ＋、Ｋ＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋
Ｙ：Ｍｇ２＋、Ｌｉ＋、Ｎｉ２＋、Ｂ３＋、Ｃｏ２＋、Ｚｎ２＋、Ｍｎ３＋、Ａｌ３＋、Ｃｒ３＋、Ｔｉ４＋
Ｚ：Ａｌ３＋、Ｓｉ４＋、Ｇｅ４＋、Ｂ３＋
合成層状ケイ酸塩には、ＳｉＯ２等の四面体層２枚が、ＭｇＯ等の八面体を挟んでいる２：１型構造のものと、上記四面体層と八面体層が１：１に並ぶ１：１型構造と、２：１型と１：１型の鉱物が組み合わされている構造があるが、本発明には、２：１型構造のものが好ましい。
【００１４】
本発明の合成層状ケイ酸塩としては、徐冷しても結晶が大きく成長することが無く、複数種の夾雑鉱物の生成を伴うものが好適である。このようなものとしては、例えば、２：１型構造の層状ケイ酸塩としては、雲母族の膨潤性雲母、スメクタイト族及びバーミキュライト族が挙げられる。なお、上記の膨潤性雲母としてはNa型四珪素雲母、Li型四珪素雲母、Na型テニオライト、Li型テニオライト等が挙げられる。逆に、元々夾雑鉱物の生成が少なく、徐冷すると結晶が大きく成長するものは、本発明にはあまり効果的でない、このようなものとしては、金雲母が挙げられる。
【００１５】
本発明に使用する合成層状ケイ酸塩原料としては、内燃式熔融法で使用されている従来公知のものを使用することができる。例えば、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３、Ｌｉ２ＣＯ３及びフッ化物や珪フッ化物（ＮａＦ、ＬｉＦ、ＫＦ、ＭｇＦ２、Ｎａ２ＳｉＦ６、Ｋ２ＳｉＦ６、Ｌｉ２ＳｉＦ６等）等を、目的とする化学組成に応じて混合使用すれば良い。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。Ｘ、Ｙ、Ｚを他の元素で置換した場合は、上記のような混合物に、置換する元素の酸化物、フッ化物、炭酸塩等を配合して熔融すれば良い。
【００１６】
添加する結晶核材としては、生成物と同じ結晶構造を持つ層状ケイ酸塩である必要があるが、熱分解しない合成層状フッ素ケイ酸塩が望ましい。生成物が合成雲母、合成スメクタイト及び合成バーミキュライト等の２：１型構造を持つ合成フィロケイ酸塩の場合、結晶核材としては、熱分解しない合成フッ素雲母または合成フッ素スメクタイト若しくは合成フッ素バーミキュライトが望ましい。生成物の純度の問題が生じる場合も多いので、同一の鉱物種であるのがより好ましい。
【００１７】
結晶核剤の添加量は、合成層状ケイ酸塩原料に対して外割で、望ましくは０．１〜１０重量％であり、更に望ましくは０．５〜５重量％である。
【００１８】
結晶核剤を添加するには、次のような方法で行うことができる。
溶融量が少ない場合は、予め熔融原料に結晶核剤を混ぜておいて、一緒に溶融する方法をとることができる。この場合は、結晶核剤が完全に融解しないように、加熱速度、溶解速度及び保持時間を制御する必要がある。
また、溶融量が多いため、保持時間が長く、予め混ぜておくと結晶核剤が溶解してしまう場合は、予め結晶核剤を鋳型容器の中に入れておいて、その中に熔融体を流し込みながら、均等に混ぜ合わせる方法をとることができる。
溶融体を受けた鋳型内に、結晶核剤の粉体を吹き込んだり、結晶塊を押し込む方法をとることもできる。
【００１９】
本発明に使用する熔融方法としては、一般的な内燃式熔融炉、外熱式熔融炉及び誘電加熱炉等を使用する方法が挙げられる。加熱融解温度は、目的とする生成物によるが一般には、１２００℃〜１６００℃好ましくは１４００℃〜１５００℃である。加熱融解した熔融体は、通常０．０１℃／分〜５０℃／分の冷却速度で冷却して結晶化させる。
【００２０】
本発明の方法により得られた鉱塊には、通常の方法で得られるものより、所期の層状ケイ酸塩以外の夾雑鉱物は、大幅に減少する。即ち、鉱塊中の所期層状ケイ酸塩純度を大幅に向上させることができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
実施例及び比較例においては、生成率を陽イオン交換容量（ＣＥＣ）によって評価した。夾雑鉱物は、ＣＥＣ=０であるので、ＣＥＣが大きいことは、夾雑鉱物が少なく、目的物の生成率が高いことを意味するものである。
【００２３】
実施例  １
Ｎａ型四珪素雲母の化学組成に配合した熔融原料に、結晶核剤として、外割で０．５％のＮａ型四珪素雲母を添加した。結晶核剤添加後の原料１００ｇをマグネシア坩堝に入れ、電気炉を用いて昇温速度毎分約１２℃で加熱し、１４５０℃にて２０分間保持して融解させ、冷却速度１０℃／分にて結晶化させた。得られた鉱塊を金槌を用いて粗砕した後、めのう乳鉢で粉砕して試料とした。同試料は、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２４】
実施例  ２〜４
結晶核剤としてのＮａ型四珪素雲母の添加量を、１％（実施例２）、３％（実施例３）、５％（実施例４）とした以外は、実施例１と同様にして得た試料を、同様にＣＥＣを用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２５】
実施例  ５〜６
結晶核剤である層状ケイ酸塩を、雲母族のＮａ型テニオライト（実施例５）、スメクタイト族のＮａ型ヘクトライト（実施例６）とし、添加量を１％とした以外は、実施例１と同様にして得た試料を、同様にＣＥＣを用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２６】
実施例  ７〜１０
配合組成を、Ｎａ型テニオライト（実施例７）、Ｌｉ型テニオライト（実施例８）、Ｎａ型ヘクトライト（実施例９）、バーミキュライト族のNa型バーミキュライト（実施例１０）とし、結晶核剤としてそれぞれ同一の層状ケイ酸塩を１％添加した以外は、実施例１と同様にして得た試料を、同様にＣＥＣを用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２７】
実施例  １１
Ｎａ型四珪素雲母の化学組成に配合した熔融原料１００ｋｇを、内燃式電気炉を用いて、約１５００℃にて融解させた。予め結晶核剤として１ｋｇのＮａ型四珪素雲母粉体を底に敷き詰めておいた鉄製の鋳型に同熔融体を注ぎ込み、流れの勢いでほぼ均一に結晶核剤を混ぜ込んだ。同混合熔融体を冷却速度２０℃／分にて結晶化させた。得られた鉱塊をジョークラッシャーを用いて粗砕した後、レイモンドミルで粉砕して試料とした。同試料は、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２８】
比較例  １〜５
Ｎａ型四珪素雲母（比較例１）、Ｎａ型テニオライト（比較例２）、Ｌｉ型テニオライト（比較例３）、Ｎａ型ヘクトライト（比較例４）、Na型バーミキュライト（比較例５）の化学組成に配合した熔融原料を、結晶核剤を添加しない以外は、実施例１と同様に融解、結晶化させて得た試料を、同様にそれぞれＣＥＣを用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００２９】
比較例  ６
鋳型に結晶核剤を入れない以外は、実施例１０と同様にして、Ｎａ型四珪素雲母試料を得た。同試料を同様にＣＥＣを用いてその純度を評価した。結果を後記表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004907794.tif 000002
上記表1に示した結果から、実施例１〜４では、比較例１と比べて、ＣＥＣは１５〜２７％高くなっていることがわかる。実施例５及び６から明らかなように、目的とする鉱物種と結晶核剤とが異なる鉱物種であっても、ＣＥＣは向上する。実施例７〜１０から明らかなように、鉱物種を、Ｎａ型テニオライト、Ｌｉ型テニオライト、Ｎａ型ヘクトライト及びNa型バーミキュライトに変えても、同様にＣＥＣが向上する。実施例１１と比較例６から、結晶核剤と熔融体を鋳型の中で混ぜ合わせる方法も、十分効果があることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明による層状ケイ酸塩の製造方法は、熔融原料に結晶核剤を添加する以外は、従来の熔融合成法をそのまま用いることができるので、新たな設備投資無しで、夾雑鉱物の減少と目的物の生成率の向上を達することができるから、工業的製造における利点は極めて大きい。