加水分解方法

シリケート40の場合

バインダー製造手順

バインダーの製造に当たっては、外部より水分の浸入を避けるため、原料投入時以外は、密閉状態にして下さい。なお、攪拌中も水分の混入を避けるため、密閉状態を保って下さい。

1.シリケート40を所定量計量する。

2.次に、所定量の、エチルアルコールを入れ攪拌する。

3.所定量の純水を 2.の中に入れ、透明になるまで攪拌する。ただし、SiO2量が 25%程度の高濃度の場合、純水投入時には白濁した状態のままである。触媒投入により下記の様にエチルアルコールが生成され、攪拌後しばらくすると透明溶液になる。 なお、投入する純水の量は、後で投入する触媒(HCl溶液)に含まれるアルコールまたは純水を差し引いた量にする。

シリケート40  +  純水  →  シラノール  +  エチルアルコール
Si5O4(OC2H5)    12H2O    Si5O4(OH)12      12C2H5OH

4.所定量の触媒(HCl、H2SO4やHNO3等の溶液)を入れバインダー液が透明になるまで攪拌する。触媒投入後、加水分解を確実に進めるため、6時間(望ましくは一晩)以上、密封状態で保存(夏・冬を通して加水分解条件を同一にするため、温度を一定範囲内)とする。触媒としては、例えば、2%HCl液を約 1.6g入れる(全体量 100g当り)。

加水分解率の計算

バインダー液を作成する際の加水分解率は、バインダーが最終的にゲル化して、下記の反応が進むと仮定して計算しています。シリケート40は、平均5量体として計算しています。

(1) シリケート40 純水 シラノール エチルアルコール
Si5O4(OC2H5)12 12H2O Si5O4(OH)12 12C2H5OH
(2) シラノール     シリカ
Si5O4(OH)12     5SiO2 6H2O
(1)+(2):シリケート40 純水 シリカ エチルアルコール
Si5O4(OC2H5)12  6H2O 5SiO2 12C2H5OH
分子量:745   108   300   552

加水分解液中の固形分量と加水分解率の配分表

上の式から計算しますと、シリケート40 100g当たりの純水の必要量は、14.5gになります。加水分解率を変えたときの純水の必要量は、下記の様になります。

シリケート40重量(g) 加水分解率(%) 必要純水量(g)
100g 120 17.4
110 16.0
100 14.5
90 13.1
80 11.6
70 10.2
60 8.7
50 7.3

シリケート40以外の場合

加水分解率の計算方法

(1) 正珪酸メチル
(1) Si(OCH3)4 4H2O Si(OH)4 4CH3OH
(2) Si(OH)4     SiO2 2H2O
(1)+(2):Si(OCH3)4 2H2O SiO2 4CH3OH
分子量:152.1   36   60   128
正珪酸メチル 
100g当たりの計算量
23.7g   39.4g   84.2g
(2) 正珪酸エチル
(1) Si(OC2H5)4 4H2O Si(OH)4 4C2H5OH
(2) Si(OH)4     SiO2 2H2O
(1)+(2):Si(OC2H5)4 2H2O SiO2 4C2H5OH
分子量:208.1   36   60   184
正珪酸エチル 
100g当たりの計算量
17.3g   28.8g   84.4g
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