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	＋	水
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

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

（3） Mシリケート51（４量体相当）

(1) Si4O3(OCH3)10	＋	10H2O	→	Si4O3(OH)10	＋	10CH3OH
(2) Si4O3(OH)10			→	4SiO2	＋	5H2O
(1)＋(2)：Si4O3(OCH3)10	＋	5H2O	→	4SiO2	＋	10CH3OH
分子量：470.4		90		240		320
Mシリケート51　 100g当たりの計算量		19.1g		51.0g		68.0g

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