JP3312816B2 - 非晶質珪酸ナトリウム粉末及びその製造方法 - Google Patents
非晶質珪酸ナトリウム粉末及びその製造方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C11—ANIMAL OR VEGETABLE OILS, FATS, FATTY SUBSTANCES OR WAXES; FATTY ACIDS THEREFROM; DETERGENTS; CANDLES
- C11D—DETERGENT COMPOSITIONS; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS DETERGENTS; SOAP OR SOAP-MAKING; RESIN SOAPS; RECOVERY OF GLYCEROL
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- C11D7/02—Inorganic compounds
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水軟化性を有し、洗剤
ビルダーとして有用な非晶質珪酸ナトリウム粉末及びそ
の製造方法に関する。
ビルダーとして有用な非晶質珪酸ナトリウム粉末及びそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】非晶質珪酸ナトリウムは古くから知られ
ている。その代表である非晶質珪酸ナトリウムカレット
（珪酸ナトリウムガラス小片）は、珪砂と炭酸ナトリウ
ムまたは水酸化ナトリウムとを加熱溶融して得られ、Ｓ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎは、通常、ｎ＝２〜３．３の
ものが一般的となっている。非晶質珪酸ナトリウムカレ
ットを水に高圧下で溶解した水ガラス溶液は、あらゆる
分野の製造工業の中でも最も多方面にわたる用途をもっ
ている材料であるが、非晶質珪酸ナトリウムカレット自
体は中間製品的な色彩が強く、洗剤ビルダーとして有用
な非晶質珪酸ナトリウムカレットの報告はない。
ている。その代表である非晶質珪酸ナトリウムカレット
（珪酸ナトリウムガラス小片）は、珪砂と炭酸ナトリウ
ムまたは水酸化ナトリウムとを加熱溶融して得られ、Ｓ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎは、通常、ｎ＝２〜３．３の
ものが一般的となっている。非晶質珪酸ナトリウムカレ
ットを水に高圧下で溶解した水ガラス溶液は、あらゆる
分野の製造工業の中でも最も多方面にわたる用途をもっ
ている材料であるが、非晶質珪酸ナトリウムカレット自
体は中間製品的な色彩が強く、洗剤ビルダーとして有用
な非晶質珪酸ナトリウムカレットの報告はない。
【０００３】洗剤ビルダーとして使用されうる非晶質珪
酸ナトリウム粉末に関しては、無定形珪酸ナトリウムの
製造方法が特開平３−１７０３２０号公報に開示されて
いる。この公報による非晶質珪酸ナトリウム粉末は、珪
砂と水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて水ガラス溶
液を得、噴霧乾燥後、２５０℃以上５００℃までの温度
において加熱焼成し、さらに粉砕することによって得ら
れている。しかし、製造工程が４工程と多いという問題
があり、さらに得られた無定型珪酸ナトリウム粉末のＳ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比は１．９〜２．８であり、水軟
化性能は小さなものであった。
酸ナトリウム粉末に関しては、無定形珪酸ナトリウムの
製造方法が特開平３−１７０３２０号公報に開示されて
いる。この公報による非晶質珪酸ナトリウム粉末は、珪
砂と水酸化ナトリウム水溶液とを反応させて水ガラス溶
液を得、噴霧乾燥後、２５０℃以上５００℃までの温度
において加熱焼成し、さらに粉砕することによって得ら
れている。しかし、製造工程が４工程と多いという問題
があり、さらに得られた無定型珪酸ナトリウム粉末のＳ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比は１．９〜２．８であり、水軟
化性能は小さなものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、水軟化性能が大きい非晶質珪酸ナトリウム粉末を提
供し、さらにその非晶質珪酸ナトリウム粉末を簡略化さ
れたプロセスで製造する方法を提供することにある。
は、水軟化性能が大きい非晶質珪酸ナトリウム粉末を提
供し、さらにその非晶質珪酸ナトリウム粉末を簡略化さ
れたプロセスで製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、古くから
珪酸ナトリウムカレットの製造に携わってきており、珪
酸ナトリウムカレットの製造および物性について研究を
積み重ねてきた。その結果、本発明者らは、非晶質珪酸
ナトリウムカレットのモル比と比表面積とが特定の関係
を満たすときに非晶質珪酸ナトリウムカレットの水軟化
性能が大きくなることを見い出し、本発明を提案するに
到った。
珪酸ナトリウムカレットの製造に携わってきており、珪
酸ナトリウムカレットの製造および物性について研究を
積み重ねてきた。その結果、本発明者らは、非晶質珪酸
ナトリウムカレットのモル比と比表面積とが特定の関係
を満たすときに非晶質珪酸ナトリウムカレットの水軟化
性能が大きくなることを見い出し、本発明を提案するに
到った。
【０００６】即ち、本発明は、ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル
比をｎとし、比表面積をＳ（ｍ2／ｇ）としたとき、下
記式 １．２０≦ｎ≦１．６０ ０．１０≦Ｓ≦０．９０ 且つ ０．００８×ｎ8.6≦Ｓ≦０．０６３×ｎ8.1 を満足することを特徴とする非晶質珪酸ナトリウム粉末
である。
比をｎとし、比表面積をＳ（ｍ2／ｇ）としたとき、下
記式 １．２０≦ｎ≦１．６０ ０．１０≦Ｓ≦０．９０ 且つ ０．００８×ｎ8.6≦Ｓ≦０．０６３×ｎ8.1 を満足することを特徴とする非晶質珪酸ナトリウム粉末
である。
【０００７】本発明者らは、珪酸ナトリウムが水へ溶解
する場合、まずＮａイオンが溶出し、次いでシリカ成分
が溶出すると考えている。また、珪酸ナトリウムの水軟
化機構は、Ｎａイオンが溶出した後も溶解せず残存する
シリカ成分にＣａイオンまたはＭｇイオンと結合するサ
イトが存在し、そのサイトに水中のＣａイオンまたはＭ
ｇイオンが結合することによると考えている。そこで、
本発明者らは、珪酸ナトリウムの水軟化性能を向上させ
るためには、Ｎａイオンの溶出を多くし、一方、シリカ
成分の溶解を抑制し、シリカ成分によるＣａイオンまた
はＭｇイオンの結合サイトを増加すればよいと考えた。
する場合、まずＮａイオンが溶出し、次いでシリカ成分
が溶出すると考えている。また、珪酸ナトリウムの水軟
化機構は、Ｎａイオンが溶出した後も溶解せず残存する
シリカ成分にＣａイオンまたはＭｇイオンと結合するサ
イトが存在し、そのサイトに水中のＣａイオンまたはＭ
ｇイオンが結合することによると考えている。そこで、
本発明者らは、珪酸ナトリウムの水軟化性能を向上させ
るためには、Ｎａイオンの溶出を多くし、一方、シリカ
成分の溶解を抑制し、シリカ成分によるＣａイオンまた
はＭｇイオンの結合サイトを増加すればよいと考えた。
【０００８】このためには、本発明における非晶質珪酸
ナトリウム粉末のＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比をｎとする
と、下記式 １．２０≦ｎ≦１．６０ を満足しなければならない。ｎが１．２０より小さくな
ると、非晶質珪酸ナトリウム粉末のシリカ成分の溶解が
速くなり、一度シリカ成分と結合したＣａイオンやＭｇ
イオンが再度水中へ溶出してしまうために水軟化性に乏
しくなり好ましくない。逆にｎが１．６０より大きくな
ると、Ｎａイオン溶出量が減少し、ＣａイオンやＭｇイ
オンと結合するサイトが少なくなるので、結果として水
軟化性が小さくなり好ましくない。さらに良好な水軟化
性を発揮させる場合には、１．３０≦ｎ≦１．５０を満
足することが好ましい。
ナトリウム粉末のＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比をｎとする
と、下記式 １．２０≦ｎ≦１．６０ を満足しなければならない。ｎが１．２０より小さくな
ると、非晶質珪酸ナトリウム粉末のシリカ成分の溶解が
速くなり、一度シリカ成分と結合したＣａイオンやＭｇ
イオンが再度水中へ溶出してしまうために水軟化性に乏
しくなり好ましくない。逆にｎが１．６０より大きくな
ると、Ｎａイオン溶出量が減少し、ＣａイオンやＭｇイ
オンと結合するサイトが少なくなるので、結果として水
軟化性が小さくなり好ましくない。さらに良好な水軟化
性を発揮させる場合には、１．３０≦ｎ≦１．５０を満
足することが好ましい。
【０００９】また、非晶質珪酸ナトリウム粉末のＮａイ
オンおよびシリカ成分の溶解性は、その比表面積にも影
響を受ける。本発明において、非晶質珪酸ナトリウム粉
末の比表面積をＳ（ｍ2／ｇ）とすると、下記式 ０．１０≦Ｓ≦０．９０ を満足しなければならない。比表面積Ｓが０．１０ｍ2
／ｇより小さくなると、Ｎａイオン溶出量が少なくな
り、水軟化性が低下するために好ましくない。一方、比
表面積Ｓが０．９０ｍ2／ｇより大きくなると、Ｎａイ
オン溶出と同時にシリカ成分の溶解も速くなり、上記し
たモル比ｎが低い場合と同様に水軟化性が悪くなるため
に好ましくない。また、比表面積を０．９０ｍ2／ｇよ
り大きくすることは、一般的な粉砕方法では非常に困難
である。さらに良好な水軟化性を発揮させる場合には、
０．２０≦Ｓ≦０．８０であることが好ましい。
オンおよびシリカ成分の溶解性は、その比表面積にも影
響を受ける。本発明において、非晶質珪酸ナトリウム粉
末の比表面積をＳ（ｍ2／ｇ）とすると、下記式 ０．１０≦Ｓ≦０．９０ を満足しなければならない。比表面積Ｓが０．１０ｍ2
／ｇより小さくなると、Ｎａイオン溶出量が少なくな
り、水軟化性が低下するために好ましくない。一方、比
表面積Ｓが０．９０ｍ2／ｇより大きくなると、Ｎａイ
オン溶出と同時にシリカ成分の溶解も速くなり、上記し
たモル比ｎが低い場合と同様に水軟化性が悪くなるため
に好ましくない。また、比表面積を０．９０ｍ2／ｇよ
り大きくすることは、一般的な粉砕方法では非常に困難
である。さらに良好な水軟化性を発揮させる場合には、
０．２０≦Ｓ≦０．８０であることが好ましい。
【００１０】さらに、優れた水軟化性の非晶質珪酸ナト
リウム粉末を得るためには、非晶質珪酸ナトリウム粉末
のＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓとが特定の
関係を満たしていなければならない。即ち、ＳｉＯ2／
Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓが、下記式 ０．００８×ｎ8.6≦Ｓ≦０．０６３×ｎ8.1 を満足しなければならない。比表面積Ｓが０．００８×
ｎ8.6より小さいと、Ｎａイオンの溶出量が少なくなり
水軟化性が低下するために好ましくない。一方、比表面
積Ｓが０．０６３×ｎ8.1より大きいと、Ｎａイオンの
溶出と同時にシリカ成分の溶解も速くなり、水軟化性が
悪くなるために好ましくない。つまり、ＳｉＯ2／Ｎａ2
Ｏのモル比と比表面積とが上記した関係を満足するとき
に、Ｎａイオンが溶出した後の固体状態で存在するシリ
カ成分上のＣａイオンまたはＭｇイオンの結合サイトの
量が多くなると考えられる。
リウム粉末を得るためには、非晶質珪酸ナトリウム粉末
のＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓとが特定の
関係を満たしていなければならない。即ち、ＳｉＯ2／
Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓが、下記式 ０．００８×ｎ8.6≦Ｓ≦０．０６３×ｎ8.1 を満足しなければならない。比表面積Ｓが０．００８×
ｎ8.6より小さいと、Ｎａイオンの溶出量が少なくなり
水軟化性が低下するために好ましくない。一方、比表面
積Ｓが０．０６３×ｎ8.1より大きいと、Ｎａイオンの
溶出と同時にシリカ成分の溶解も速くなり、水軟化性が
悪くなるために好ましくない。つまり、ＳｉＯ2／Ｎａ2
Ｏのモル比と比表面積とが上記した関係を満足するとき
に、Ｎａイオンが溶出した後の固体状態で存在するシリ
カ成分上のＣａイオンまたはＭｇイオンの結合サイトの
量が多くなると考えられる。
【００１１】上記したモル比ｎと比表面積Ｓとは、より
良好な水軟化能を発揮させるためには、下記式 ０．００８×ｎ9.6≦Ｓ≦０．０４５×ｎ8.2 を満足することが好ましく、さらには、下記式 ０．００９×ｎ9.7≦Ｓ≦０．０３７×ｎ8.3 を満足することが好ましい。
良好な水軟化能を発揮させるためには、下記式 ０．００８×ｎ9.6≦Ｓ≦０．０４５×ｎ8.2 を満足することが好ましく、さらには、下記式 ０．００９×ｎ9.7≦Ｓ≦０．０３７×ｎ8.3 を満足することが好ましい。
【００１２】図１は、非晶質珪酸ナトリウム粉末のモル
比ｎと比表面積Ｓとの関係を示すグラフである。図１中
の太線内は、モル比ｎと比表面積Ｓが上記した各式を満
足する領域である。
比ｎと比表面積Ｓとの関係を示すグラフである。図１中
の太線内は、モル比ｎと比表面積Ｓが上記した各式を満
足する領域である。
【００１３】本発明の珪酸ナトリウム粉末は非晶質であ
る。ただし、これは完全な非晶質であることのみをいう
のではなく、極わずかに微結晶を有する場合をも含む。
このことを、図２に基づいて説明する。図２は、後述す
る実施例１で得られた非晶性珪酸ナトリウム粉末のＸ線
回折パターンである。図２には２θ＝３３゜付近にブロ
ードなピークが認められる。このブロードなピークは、
非晶質中にわずかに含まれる微結晶によるものである。
微結晶の量はハローパターン中に占めるブロードピーク
の面積から、また微結晶の粒子径はブロードピークの半
価幅から求めることができる。この図の場合、ハローパ
ターン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結
晶量は１３体積％であり、ブロードピークの半価幅から
シェラーの式により計算した微結晶の粒子径は１．６ｎ
ｍである。
る。ただし、これは完全な非晶質であることのみをいう
のではなく、極わずかに微結晶を有する場合をも含む。
このことを、図２に基づいて説明する。図２は、後述す
る実施例１で得られた非晶性珪酸ナトリウム粉末のＸ線
回折パターンである。図２には２θ＝３３゜付近にブロ
ードなピークが認められる。このブロードなピークは、
非晶質中にわずかに含まれる微結晶によるものである。
微結晶の量はハローパターン中に占めるブロードピーク
の面積から、また微結晶の粒子径はブロードピークの半
価幅から求めることができる。この図の場合、ハローパ
ターン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結
晶量は１３体積％であり、ブロードピークの半価幅から
シェラーの式により計算した微結晶の粒子径は１．６ｎ
ｍである。
【００１４】本発明における非晶質とは、このような非
晶質中に極わずかに微結晶が含まれる場合を含む。そし
て、非晶性であるというためには、一般には、ハローパ
ターン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結
晶量は２０体積％以下であることが好ましく、また、ブ
ロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径は５
ｎｍ以下であることが好ましい。
晶質中に極わずかに微結晶が含まれる場合を含む。そし
て、非晶性であるというためには、一般には、ハローパ
ターン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結
晶量は２０体積％以下であることが好ましく、また、ブ
ロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径は５
ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１５】本発明の非晶質珪酸ナトリウム粉末の平均
粒子径は液相自然沈降法粒度分布計による測定で、１〜
１００μｍの範囲となることが好ましい。
粒子径は液相自然沈降法粒度分布計による測定で、１〜
１００μｍの範囲となることが好ましい。
【００１６】本発明の非晶質珪酸ナトリウムはどのよう
な方法で製造されてもよいが、下記の方法で製造するこ
とが簡単なプロセスとなるために好適である。即ち、Ｓ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎが１．２０≦ｎ≦１．６０で
ある珪酸ナトリウムカレットを粉砕する方法である。
な方法で製造されてもよいが、下記の方法で製造するこ
とが簡単なプロセスとなるために好適である。即ち、Ｓ
ｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎが１．２０≦ｎ≦１．６０で
ある珪酸ナトリウムカレットを粉砕する方法である。
【００１７】この方法において、ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモ
ル比ｎが１．２０≦ｎ≦１．６０である珪酸ナトリウム
カレットは、次のような方法で製造することができる。
例えば、ＳｉＯ2と炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリ
ウムとを、ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎが１．２０≦ｎ
≦１．６０となるように加熱溶融し、その後冷却する方
法である。
ル比ｎが１．２０≦ｎ≦１．６０である珪酸ナトリウム
カレットは、次のような方法で製造することができる。
例えば、ＳｉＯ2と炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリ
ウムとを、ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎが１．２０≦ｎ
≦１．６０となるように加熱溶融し、その後冷却する方
法である。
【００１８】原料のＳｉＯ2としては珪石、珪砂、クリ
ストバライト石、溶融シリカ、無定形シリカ、シリカゾ
ルなどのＳｉＯ2を主成分とする公知の物質を何等制限
なく使用できる。工業的には、安価で取扱いが容易な点
で珪砂が好ましく用いられる。一方の原料である炭酸ナ
トリウムまたは水酸化ナトリウムは各々を単独で用いて
も良いし、任意の割合で混合して用いることもできる。
ストバライト石、溶融シリカ、無定形シリカ、シリカゾ
ルなどのＳｉＯ2を主成分とする公知の物質を何等制限
なく使用できる。工業的には、安価で取扱いが容易な点
で珪砂が好ましく用いられる。一方の原料である炭酸ナ
トリウムまたは水酸化ナトリウムは各々を単独で用いて
も良いし、任意の割合で混合して用いることもできる。
【００１９】これらの原料は加熱溶融される。その際の
温度、時間などの条件は、原料が溶融し珪酸ナトリウム
溶融物が生成しさえすればいかなる条件をも採用するこ
とができる。好適な温度条件は、炉壁の耐アルカリ性及
び経済性の点で１１００〜１４００℃であり、加熱溶融
時間は短い方が経済的に好ましく、１０時間以下で十分
に均一な珪酸ナトリウム溶融物が生成する。
温度、時間などの条件は、原料が溶融し珪酸ナトリウム
溶融物が生成しさえすればいかなる条件をも採用するこ
とができる。好適な温度条件は、炉壁の耐アルカリ性及
び経済性の点で１１００〜１４００℃であり、加熱溶融
時間は短い方が経済的に好ましく、１０時間以下で十分
に均一な珪酸ナトリウム溶融物が生成する。
【００２０】珪酸ナトリウム溶融物の冷却方法は、生成
する珪酸ナトリウムカレットが非晶質となるような条件
であればよい。一般には、溶融状態から室温の環境へ取
り出す程度の冷却で十分である。冷却方法は、単に空冷
する方法の他、水冷などを採用することもできる。水冷
等の方法で冷却速度を大きくすれば、微結晶の割合を減
少でき、より完全な非晶質とすることができる点で好ま
しい。
する珪酸ナトリウムカレットが非晶質となるような条件
であればよい。一般には、溶融状態から室温の環境へ取
り出す程度の冷却で十分である。冷却方法は、単に空冷
する方法の他、水冷などを採用することもできる。水冷
等の方法で冷却速度を大きくすれば、微結晶の割合を減
少でき、より完全な非晶質とすることができる点で好ま
しい。
【００２１】冷却して得られた非晶質珪酸ナトリウムカ
レットは、モル比ｎと比表面積Ｓとが前記した数値範囲
および前記した関係を満足するように粉砕される。粉砕
は、公知の粉砕方法を採用することができる。例えば、
ボールミル、攪拌ミル、高速回転微粉砕機、ジェット粉
砕機、せん断ミル、コロイドミル等の微粉砕機を用いる
ことができる。このなかで、最も一般的な粉砕機として
ボールミルを挙げることができる。その具体例として
は、ポットミル、チューブミル、コニカルミルなどの転
動ミル；円形振動ミル、旋動振動ミル、遠心ミルなどの
振動ボールミル；そして遠心ミル等を挙げることができ
る。
レットは、モル比ｎと比表面積Ｓとが前記した数値範囲
および前記した関係を満足するように粉砕される。粉砕
は、公知の粉砕方法を採用することができる。例えば、
ボールミル、攪拌ミル、高速回転微粉砕機、ジェット粉
砕機、せん断ミル、コロイドミル等の微粉砕機を用いる
ことができる。このなかで、最も一般的な粉砕機として
ボールミルを挙げることができる。その具体例として
は、ポットミル、チューブミル、コニカルミルなどの転
動ミル；円形振動ミル、旋動振動ミル、遠心ミルなどの
振動ボールミル；そして遠心ミル等を挙げることができ
る。
【００２２】また、上記した微粉砕機による粉砕の効率
を上げるために、微粉砕操作の前にジョークラッシャ
ー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャ
ー、ハンマークラッシャーなどの中砕機あるいは粗砕機
により数ｍｍ程度の粒に砕いておくことが好ましい。
を上げるために、微粉砕操作の前にジョークラッシャ
ー、ジャイレトリークラッシャー、コーンクラッシャ
ー、ハンマークラッシャーなどの中砕機あるいは粗砕機
により数ｍｍ程度の粒に砕いておくことが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】本発明の非晶質珪酸ナトリウム粉末は、
ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓとが特定の数
値範囲および関係を満足することにより、優れた水軟化
能を示す。また、その製造方法は、特定のモル比の非晶
質珪酸ナトリウムカレットを微粉砕するだけであるの
で、ビルダーとして好適な非晶質珪酸ナトリウム粉末の
製造プロセスを簡略化することができた。
ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎと比表面積Ｓとが特定の数
値範囲および関係を満足することにより、優れた水軟化
能を示す。また、その製造方法は、特定のモル比の非晶
質珪酸ナトリウムカレットを微粉砕するだけであるの
で、ビルダーとして好適な非晶質珪酸ナトリウム粉末の
製造プロセスを簡略化することができた。
【００２４】
【実施例】以下、実施例および比較例により本発明をさ
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限さ
れるものではない。尚、実施例および比較例における測
定値は次に示す方法により測定した。
らに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限さ
れるものではない。尚、実施例および比較例における測
定値は次に示す方法により測定した。
【００２５】（１）非晶質珪酸ナトリウム粉末中に含ま
れる微結晶の量及び微結晶の粒子径 本発明の非晶質珪酸ナトリウム粉末のＸ線回折パターン
において、図２に示すように２θ＝３３゜付近にブロー
ドなピークが認められる場合、そのブロードなピークの
面積から微結晶量を、また、その半価幅から微結晶粒子
径を求めることができる。このブロードなピークは２θ
＝２７゜付近と２θ＝３８゜付近でハローパターンから
屈曲している。これら両屈曲点を直線で結び、その直線
をバックグラウンドとしてブロードピークの積分強度を
計算した（この値をＮＩBとする）。また同時にブロー
ドピークの半価幅Ｄ（単位：ラジアン）とピーク位置２
θP（単位：゜）を測定した。一方、全パターンの積分
強度は、２θ＝８゜のときの点と２θ＝１２５゜のとき
の点とを直線で結び、その直線をバックグラウンドとし
て計算した（この値をＮＩTとする）。以上の値を用い
て微結晶の量を計算し、さらにシェラーの式より微結晶
の粒子径を求めた。
れる微結晶の量及び微結晶の粒子径 本発明の非晶質珪酸ナトリウム粉末のＸ線回折パターン
において、図２に示すように２θ＝３３゜付近にブロー
ドなピークが認められる場合、そのブロードなピークの
面積から微結晶量を、また、その半価幅から微結晶粒子
径を求めることができる。このブロードなピークは２θ
＝２７゜付近と２θ＝３８゜付近でハローパターンから
屈曲している。これら両屈曲点を直線で結び、その直線
をバックグラウンドとしてブロードピークの積分強度を
計算した（この値をＮＩBとする）。また同時にブロー
ドピークの半価幅Ｄ（単位：ラジアン）とピーク位置２
θP（単位：゜）を測定した。一方、全パターンの積分
強度は、２θ＝８゜のときの点と２θ＝１２５゜のとき
の点とを直線で結び、その直線をバックグラウンドとし
て計算した（この値をＮＩTとする）。以上の値を用い
て微結晶の量を計算し、さらにシェラーの式より微結晶
の粒子径を求めた。
【００２６】 微結晶の量（体積％）＝（ＮＩB／ＮＩT）×１００ 微結晶の粒子径 ＝（Ｋ×λ）／（Ｄ×ｃｏｓθP） ただし、Ｋ＝０．９４、λはＸ線波長で０．１５４０５
６ｎｍとした。
６ｎｍとした。
【００２７】（２）非晶質珪酸ナトリウム粉末のモル比
ｎ 非晶質珪酸ナトリウム粉末を水に完全に溶解させ、水溶
液中の酸化ナトリウム量及びシリカ量を個別に測定し
て、その比からモル比ｎを計算した。
ｎ 非晶質珪酸ナトリウム粉末を水に完全に溶解させ、水溶
液中の酸化ナトリウム量及びシリカ量を個別に測定し
て、その比からモル比ｎを計算した。
【００２８】・酸化ナトリウム量：メチルオレンジ溶液
を指示薬とし、塩酸で中和滴定した。
を指示薬とし、塩酸で中和滴定した。
【００２９】・シリカ量：下記式で示すようにフッ化ナ
トリウムを試料と反応させ、遊離した水酸化ナトリウム
を塩酸で中和滴定した。塩酸の所要量から上記の方法で
求めた酸化ナトリウム量を差し引いてシリカ量を求め
た。
トリウムを試料と反応させ、遊離した水酸化ナトリウム
を塩酸で中和滴定した。塩酸の所要量から上記の方法で
求めた酸化ナトリウム量を差し引いてシリカ量を求め
た。
【００３０】Ｈ2ＳｉＯ3＋６ＮａＦ＋Ｈ2Ｏ→Ｎａ2Ｓｉ
Ｆ6＋４ＮａＯＨ （シリカ１ｍｏｌに対し４ｍｏｌの水酸化ナトリウムが
析出する。） （３）非晶質珪酸ナトリウム粉末の比表面積 透過法（恒圧式空気透過法）を用いて測定した。具体的
には、下式のＫｏｚｅｎｙ−Ｃａｒｍａｎの式から、質
量Ｗと時間ｔを測定することにより比表面積Ｓｗを求め
た。
Ｆ6＋４ＮａＯＨ （シリカ１ｍｏｌに対し４ｍｏｌの水酸化ナトリウムが
析出する。） （３）非晶質珪酸ナトリウム粉末の比表面積 透過法（恒圧式空気透過法）を用いて測定した。具体的
には、下式のＫｏｚｅｎｙ−Ｃａｒｍａｎの式から、質
量Ｗと時間ｔを測定することにより比表面積Ｓｗを求め
た。
【００３１】Ｓｗ＝(140／ρ)×（(△Ｐ×Ａ×ｔ)／(η
×Ｌ×Ｑ)×ε3／(１−ε)2）1/2 ただし、 ε ：試料充填層の空隙率で、ε＝１−Ｗ／(ρ×Ａ×
Ｌ) ρ ：粉体の密度 （g/cm3） η ：空気の粘性係数 （mPa sec） Ｌ ：試料層の厚さ （cm） Ｑ ：試料層透過空気量 （cm3） △Ｐ：試料層両端の圧力差（g/cm2） Ａ ：試料層の断面積 （cm2） ｔ ：Ｑcm3の空気が試料層を透過するのに要する時間
（sec） Ｗ ：試料の重量 （g） である。ここで、Ｌ＝１．２cm、Ｑ＝２０cm3、△Ｐ＝
１０g/cm2、Ａ＝２cm2、ρは、粉砕前のカレットの真比
重であり、ηは化学便覧（改訂３版基礎編II）から１ａ
ｔｍ、２５℃の値である０．０１８２mPa secを採用し
た。
×Ｌ×Ｑ)×ε3／(１−ε)2）1/2 ただし、 ε ：試料充填層の空隙率で、ε＝１−Ｗ／(ρ×Ａ×
Ｌ) ρ ：粉体の密度 （g/cm3） η ：空気の粘性係数 （mPa sec） Ｌ ：試料層の厚さ （cm） Ｑ ：試料層透過空気量 （cm3） △Ｐ：試料層両端の圧力差（g/cm2） Ａ ：試料層の断面積 （cm2） ｔ ：Ｑcm3の空気が試料層を透過するのに要する時間
（sec） Ｗ ：試料の重量 （g） である。ここで、Ｌ＝１．２cm、Ｑ＝２０cm3、△Ｐ＝
１０g/cm2、Ａ＝２cm2、ρは、粉砕前のカレットの真比
重であり、ηは化学便覧（改訂３版基礎編II）から１ａ
ｔｍ、２５℃の値である０．０１８２mPa secを採用し
た。
【００３２】（４）水軟化性能（Ｃａ封鎖能） 非晶質珪酸ナトリウム粉末の水軟化性は、Ｃａ封鎖能で
代表させた。エタノールアミンと塩酸にてｐＨ＝１０に
調節した５ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液１Ｌを
３５０ｒｐｍで攪拌しながら２０℃で恒温とした。次
に、試料である非晶質珪酸ナトリウム粉末約０．２ｇを
精秤（単位：ｇ）し、上記溶液に添加した。３５０ｒｐ
ｍで１５分間攪拌した後、１０ｍｌをサンプリングし、
０．２μｍのフィルターでろ過した。得られたろ液中の
Ｃａ濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ
−ＡＥＳ）により測定して、この値からＣａイオン量Ｃ
（単位：ｍｇ）を計算した。Ｃａ封鎖能は次の式で計算
した値で評価した。
代表させた。エタノールアミンと塩酸にてｐＨ＝１０に
調節した５ｍｍｏｌ／Ｌの塩化カルシウム水溶液１Ｌを
３５０ｒｐｍで攪拌しながら２０℃で恒温とした。次
に、試料である非晶質珪酸ナトリウム粉末約０．２ｇを
精秤（単位：ｇ）し、上記溶液に添加した。３５０ｒｐ
ｍで１５分間攪拌した後、１０ｍｌをサンプリングし、
０．２μｍのフィルターでろ過した。得られたろ液中の
Ｃａ濃度を誘導結合プラズマ発光分光分析装置（ＩＣＰ
−ＡＥＳ）により測定して、この値からＣａイオン量Ｃ
（単位：ｍｇ）を計算した。Ｃａ封鎖能は次の式で計算
した値で評価した。
【００３３】Ｃａ封鎖能＝（２０−Ｃ）／０．２
（単位：ｍｇ／試料ｇ） 実施例１ 珪砂（ＳｉＯ2 ９９．８％）１７７ｇ、炭酸ナトリウム
（Ｎａ2ＣＯ3 ９９％）２２３ｇを混合し、水１００ｇ
を加えてさらに混合した。混合物を白金製坩堝に入れ、
電気炉中にて室温から１３００℃まで１．５時間で昇温
し、その後１３００℃で５時間保持した。加熱熔融の
後、灼熱状態の内容物の入った坩堝を電気炉から取り出
し、水浴中に坩堝を浸して急冷却し、無色透明の珪酸ナ
トリウムカレット得た。得られた珪酸ナトリウムカレッ
トをジョークラッシャー（間隙５ｍｍ）にて粉砕した。
続いて、ボールミル（ポット；内径１３５ｍｍ、容量２
Ｌ、ボール；直径３０ｍｍ×３３個、Ａｌ2Ｏ3製）に
て、回転速度６０ｒｐｍで２３時間粉砕した。
（単位：ｍｇ／試料ｇ） 実施例１ 珪砂（ＳｉＯ2 ９９．８％）１７７ｇ、炭酸ナトリウム
（Ｎａ2ＣＯ3 ９９％）２２３ｇを混合し、水１００ｇ
を加えてさらに混合した。混合物を白金製坩堝に入れ、
電気炉中にて室温から１３００℃まで１．５時間で昇温
し、その後１３００℃で５時間保持した。加熱熔融の
後、灼熱状態の内容物の入った坩堝を電気炉から取り出
し、水浴中に坩堝を浸して急冷却し、無色透明の珪酸ナ
トリウムカレット得た。得られた珪酸ナトリウムカレッ
トをジョークラッシャー（間隙５ｍｍ）にて粉砕した。
続いて、ボールミル（ポット；内径１３５ｍｍ、容量２
Ｌ、ボール；直径３０ｍｍ×３３個、Ａｌ2Ｏ3製）に
て、回転速度６０ｒｐｍで２３時間粉砕した。
【００３４】得られた非晶質珪酸ナトリウム粉末の結晶
性をＸ線回折で評価したところ、図１に示したようにハ
ローパターンを示した。２θ＝３３゜付近にブロードな
ピークが認められ、ハローパターン中に占めるブロード
ピークの面積から求めた微結晶量は１３体積％であり、
ブロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径は
１．６ｎｍであった。非晶質珪酸ナトリウム粉末の物性
を表１にまとめた。
性をＸ線回折で評価したところ、図１に示したようにハ
ローパターンを示した。２θ＝３３゜付近にブロードな
ピークが認められ、ハローパターン中に占めるブロード
ピークの面積から求めた微結晶量は１３体積％であり、
ブロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径は
１．６ｎｍであった。非晶質珪酸ナトリウム粉末の物性
を表１にまとめた。
【００３５】実施例２ 実施例１と同様にして無色透明の珪酸ナトリウムカレッ
トを得た。得られた珪酸ナトリウムカレットをジョーク
ラッシャー（間隙５ｍｍ）にて粉砕した。続いて、実施
例１で使用したのと同じボールミルで回転速度６０ｒｐ
ｍで１時間粉砕した。その後、トリエタノールアミンを
珪酸ナトリウム粉末の０．１５ｗｔ％添加し、さらに同
条件にて２２時間粉砕した。
トを得た。得られた珪酸ナトリウムカレットをジョーク
ラッシャー（間隙５ｍｍ）にて粉砕した。続いて、実施
例１で使用したのと同じボールミルで回転速度６０ｒｐ
ｍで１時間粉砕した。その後、トリエタノールアミンを
珪酸ナトリウム粉末の０．１５ｗｔ％添加し、さらに同
条件にて２２時間粉砕した。
【００３６】得られた非晶質珪酸ナトリウム粉末の結晶
性は、ハローパターン中に占めるブロードピークの面積
から求めた微結晶量は１３体積％であり、ブロードピー
クの半価幅から計算した微結晶の粒子径は１．６ｎｍで
あった。非晶質珪酸ナトリウム粉末の物性を表１にまと
めた。
性は、ハローパターン中に占めるブロードピークの面積
から求めた微結晶量は１３体積％であり、ブロードピー
クの半価幅から計算した微結晶の粒子径は１．６ｎｍで
あった。非晶質珪酸ナトリウム粉末の物性を表１にまと
めた。
【００３７】実施例３、４ 珪砂と炭酸ナトリウムの仕込量、及びボールミルによる
粉砕時間を変えた以外は実施例１と同様にして非晶質珪
酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表１に示した。ま
た、これら粉末の結晶性は、ハローパターン中に占める
ブロードピークの面積から求めた微結晶量は実施例３で
は１４体積％、実施例４では１３体積％となり、ブロー
ドピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径が実施例
３、実施例４とも１．６ｎｍであった。
粉砕時間を変えた以外は実施例１と同様にして非晶質珪
酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表１に示した。ま
た、これら粉末の結晶性は、ハローパターン中に占める
ブロードピークの面積から求めた微結晶量は実施例３で
は１４体積％、実施例４では１３体積％となり、ブロー
ドピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径が実施例
３、実施例４とも１．６ｎｍであった。
【００３８】実施例５ 珪砂と炭酸ナトリウムの仕込量、及びボールミルによる
粉砕時間を変えた以外は実施例２と同様にして非晶質珪
酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表１に示した。ま
た、この粉末の結晶性は、ハローパターン中に占めるブ
ロードピークの面積から求めた微結晶量は８体積％であ
り、ブロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子
径が１．６ｎｍであった。
粉砕時間を変えた以外は実施例２と同様にして非晶質珪
酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表１に示した。ま
た、この粉末の結晶性は、ハローパターン中に占めるブ
ロードピークの面積から求めた微結晶量は８体積％であ
り、ブロードピークの半価幅から計算した微結晶の粒子
径が１．６ｎｍであった。
【００３９】実施例６ 加熱溶融温度を１１００℃にした以外は実施例１と同様
にして非晶質珪酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表
１に示した。また、これら粉末の結晶性は、ハローパタ
ーン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結晶
量は８体積％であり、ブロードピークの半価幅から計算
した微結晶の粒子径が２．０ｎｍであった。
にして非晶質珪酸ナトリウム粉末を得た。その物性を表
１に示した。また、これら粉末の結晶性は、ハローパタ
ーン中に占めるブロードピークの面積から求めた微結晶
量は８体積％であり、ブロードピークの半価幅から計算
した微結晶の粒子径が２．０ｎｍであった。
【００４０】比較例１〜４ 原料の珪砂及び炭酸ナトリウムの仕込み量を変えた以外
は実施例１と同様にして非晶質珪酸ナトリウム粉末を得
た。その物性を表１に示した。また、これら粉末の結晶
性は、ハローパターン中に占めるブロードピークの面積
から求めた微結晶量は８〜１６体積％であり、ブロード
ピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径が１．６〜
１．８ｎｍであった。
は実施例１と同様にして非晶質珪酸ナトリウム粉末を得
た。その物性を表１に示した。また、これら粉末の結晶
性は、ハローパターン中に占めるブロードピークの面積
から求めた微結晶量は８〜１６体積％であり、ブロード
ピークの半価幅から計算した微結晶の粒子径が１．６〜
１．８ｎｍであった。
【００４１】
【表１】
【図１】図１は、非晶質珪酸ナトリウム粉末のモル比ｎ
と比表面積Ｓとの関係を示すグラフである。
と比表面積Ｓとの関係を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明の実施例１で得られた非晶質珪
酸ナトリウム粉末のＸ線回折パターンを示す。
酸ナトリウム粉末のＸ線回折パターンを示す。
Claims (2)
- 【請求項１】ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比をｎとし、比表
面積をＳ（ｍ2／ｇ）としたとき、下記式 １．２０≦ｎ≦１．６０ ０．１０≦Ｓ≦０．９０ 且つ ０．００８×ｎ8.6≦Ｓ≦０．０６３×ｎ8.1 を満足することを特徴とする非晶質珪酸ナトリウム粉
末。 - 【請求項２】ＳｉＯ2／Ｎａ2Ｏのモル比ｎが１．２０≦
ｎ≦１．６０である珪酸ナトリウムカレットを粉砕する
ことを特徴とする請求項１記載の非晶質珪酸ナトリウム
粉末の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16186794A JP3312816B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 非晶質珪酸ナトリウム粉末及びその製造方法 |
| EP95110836A EP0692453B1 (en) | 1994-07-14 | 1995-07-11 | Amorphous sodium silicate powder |
| DE69504922T DE69504922T2 (de) | 1994-07-14 | 1995-07-11 | Amorphes Natriumsilikatpulver |
| US08/501,363 US5510096A (en) | 1994-07-14 | 1995-07-12 | Amorphous sodium silicate powder |
| CA002153844A CA2153844A1 (en) | 1994-07-14 | 1995-07-13 | Amorphous sodium silicate powder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16186794A JP3312816B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 非晶質珪酸ナトリウム粉末及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0826717A JPH0826717A (ja) | 1996-01-30 |
| JP3312816B2 true JP3312816B2 (ja) | 2002-08-12 |
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ID=15743475
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16186794A Expired - Fee Related JP3312816B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | 非晶質珪酸ナトリウム粉末及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP1416040B2 (de) * | 2002-11-02 | 2013-03-13 | Dalli-Werke GmbH & Co. KG | Wasserlösliche Builder von bestimmter Korngrösse in Wasch-und Reinigungsmitteln |
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|---|---|---|---|---|
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| CA912396A (en) * | 1971-05-05 | 1972-10-17 | J. Morton Edgar | Built detergent compositions |
| US3918921A (en) * | 1971-05-14 | 1975-11-11 | Philadelphia Quartz Co | Process for making granular hydrated alkali metal silicate |
| US3748103A (en) * | 1971-06-25 | 1973-07-24 | Allied Chem | Process for the production of hydrous granular sodium silicate |
| US3838192A (en) * | 1971-10-28 | 1974-09-24 | Huber Corp J M | Production of alkali metal polysilicates |
| US3782906A (en) * | 1971-11-16 | 1974-01-01 | Philadelphia Quartz Co | Process for preparation of agglomerated hydrated alkali metal silicate glass particles |
| DE3124893A1 (de) * | 1981-06-25 | 1983-01-13 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren zur herstellung von festem, kristallinem, wasserfreiem natriummetasilikat |
| DE3423945A1 (de) * | 1984-06-29 | 1986-01-09 | Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf | Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen hydrothermalen herstellung von natriumsilikatloesungen |
| CA2025073C (en) | 1989-10-25 | 1995-07-18 | Gunther Schimmel | Process for producing sodium silicates |
| US5393507A (en) * | 1990-03-01 | 1995-02-28 | Unilever Patent Holdings B.V. | Silicate products |
| US5286470A (en) * | 1990-03-01 | 1994-02-15 | Unilever Patent Holdings B.V. | Silicate products |
| SE468091B (sv) * | 1990-11-14 | 1992-11-02 | Eka Nobel Ab | Alkalimetallsilikat i fast form innefattande natrium och eventuellt kalium, saett foer dess framstaellning samt dess anvaendning i rengoeringsmedelskompositioner |
| SE468092B (sv) * | 1990-11-14 | 1992-11-02 | Eka Nobel Ab | Alkalimetall silikat i fast form innefattande natrium och kalium, saett foer dess framstaellning samt dess anvaendning i rengoeringsmedelskompositioner |
| DE69207990T2 (de) * | 1991-07-02 | 1996-05-30 | Crosfield Joseph & Sons | Silicate |
| DE4400024A1 (de) * | 1994-01-03 | 1995-07-06 | Henkel Kgaa | Silikatische Builder und ihre Verwendung in Wasch- und Reinigungsmitteln sowie Mehrstoffgemische für den Einsatz auf diesem Sachgebiet |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16186794A patent/JP3312816B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-07-11 EP EP95110836A patent/EP0692453B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-07-11 DE DE69504922T patent/DE69504922T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-07-12 US US08/501,363 patent/US5510096A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-07-13 CA CA002153844A patent/CA2153844A1/en not_active Abandoned
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| DE69504922T2 (de) | 1999-02-18 |
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| CA2153844A1 (en) | 1996-01-15 |
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