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公開番号2024049391
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-09
出願番号2023166785
出願日2023-09-28
発明の名称バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩及びその製造方法、並びに当該バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩から生成されるバイオマスシリカで被覆された白色顔料用酸化チタン及びその製造方法
出願人株式会社クボタ,テイカ株式会社
代理人弁理士法人せとうち国際特許事務所
主分類C01B 33/32 20060101AFI20240402BHJP(無機化学)
要約【課題】バイオマスシリカ原料から、二酸化炭素の排出量削減に寄与するとともに、着色が抑えられたバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩を提供する。また、当該バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩から生成されるバイオマスシリカにより被覆された白色顔料用酸化チタンを提供する。
【解決手段】バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩であって、Si含有量を100000ppmに調整した際のMn含有量が30ppm以下であり、かつP含有量が300ppm以下である、バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩である。
【選択図】なし

特許請求の範囲【請求項１】
バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩であって、
Ｓｉ含有量を１０００００ｐｐｍに調整した際のＭｎ含有量が３０ｐｐｍ以下であり、かつＰ含有量が３００ｐｐｍ以下である、バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
４５０ｎｍにおける透過率が８２％以上である、請求項１に記載のバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩。
【請求項３】
バイオマスシリカ原料がもみ殻シリカ灰である、請求項１又は２に記載のバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩。
【請求項４】
バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩の製造方法であって、
バイオマスシリカ原料を大気圧下、４５℃以上のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で加熱攪拌し、未溶解物をろ過して除去することを特徴とする、請求項１に記載のバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩の製造方法。
【請求項５】
バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩における不純物元素量の調整方法であって、
バイオマスシリカ原料を大気圧下、４５℃以上のアルカリ金属水酸化物の水溶液中で加熱攪拌し、未溶解物をろ過して除去することにより、得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩において、Ｓｉ含有量を１０００００ｐｐｍに調整した際のＭｎ含有量を３０ｐｐｍ以下にし、かつＰ含有量を３００ｐｐｍ以下にすることを特徴とする、調整方法。
【請求項６】
請求項１又は２に記載のバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩から生成されるバイオマスシリカで酸化チタン表面の少なくとも一部又は全部が被覆された白色顔料用酸化チタンであって、
平均一次粒子径が０．０１～２μｍであり、
バイオマスシリカ含有量が０．１～２０質量％であり、
亜鉛、ジルコニウム、スズ、アンチモン、アルミニウム、カリウム、ニオブ、バナジウム、マグネシウム、塩素、リン及び硫黄からなる群から選択される少なくとも１種の元素を酸化物換算で０．１～２０質量％含むことを特徴とする、白色顔料用酸化チタン。
【請求項７】
前記白色顔料用酸化チタンの４５０ｎｍにおける反射率の値が、以下の近似式（１）で得られる反射率Ｙの値よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の白色顔料用酸化チタン。
Ｙ＝－０．００１０８Ｘ
３
＋０．０１９３１Ｘ
２
－０．２８５６９Ｘ＋１００．００２７８（１）
［式（１）中、Ｘは白色顔料用酸化チタン中のバイオマスシリカ含有量であり、Ｙは４５０ｎｍにおける反射率（％）である。］
【請求項８】
前記白色顔料用酸化チタンのＬａｂ表色系における粉体色調Ｌ値が、以下の近似式（２）で得られるＹの値よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の白色顔料用酸化チタン。
Ｙ＝－０．０００７２５Ｘ
２
－０．０６９８２０Ｘ＋９７．６０９１１６（２）
［式（２）中、Ｘは白色顔料用酸化チタン中のバイオマスシリカ含有量であり、ＹはＬａｂ表色系における粉体色調Ｌ値である。］
【請求項９】
前記白色顔料用酸化チタン及び煮亜麻仁油を含む塗膜のＬａｂ表色系における塗膜色調Ｌ値が、以下の近似式（３）で得られるＹの値よりも大きいことを特徴とする、請求項６に記載の白色顔料用酸化チタン。
Ｙ＝０．００５３２Ｘ
２
－０．２８７０２Ｘ＋９５．４１６８５（３）
［式（３）中、Ｘは白色顔料用酸化チタン中のバイオマスシリカ含有量であり、ＹはＬａｂ表色系における塗膜色調Ｌ値である。］
【請求項１０】
前記白色顔料用酸化チタンに含まれるＭｎ含有量の値が、以下の近似式（４）で得られるＹの値よりも小さいことを特徴とする、請求項６に記載の白色顔料用酸化チタン。
Ｙ＝３．７６５４Ｘ（４）
［式（４）中、Ｘは白色顔料用酸化チタン中のバイオマスシリカ含有量であり、ＹはＭｎ含有量（ｐｐｍ）である。］
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩及びその製造方法、並びに当該バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩から生成されるバイオマスシリカで被覆された白色顔料用酸化チタン及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
政府は２０５０年までに温室効果ガスの排出を全体としてゼロにする、カーボンニュートラルを目指すことを宣言している。ここで、バイオマス原料は、植物が成長する過程でＣＯ
２
を吸収するため、廃棄の際に燃焼したとしても全体として地球温暖化の原因となるＣＯ
２
量が増加しない「カーボンニュートラル」の考え方ができるとされている。そのため、バイオマス原料の有効利用が検討されている。
【０００３】
バイオマス原料の一つとして、米を脱穀した際に副生成物として生ずるもみ殻が挙げられる。当該もみ殻には、約２０％シリカが含有されており、もみ殻を焼成することでシリカを主成分とするもみ殻灰を得ることができる。さらに、当該もみ殻灰に含まれるシリカを分離することでバイオマスシリカを得ることができる。
【０００４】
バイオマス原料から製造されるバイオマスインキが知られているが、従来の石油由来原料と、バイオマス原料は同じものではなく炭素鎖の数が異なるので、従来の石油由来原料から得られるウレタンをバイオマス原料から得られるウレタンに置きかえるだけでは、塗膜の凝集力と相溶性のバランスをとることが難しいとされている。
【０００５】
特許文献１には、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料とする非晶質シリカの製造方法であって、前記バイオマスを熱分解処理してガス化するガス化ステップと、前記ガス化ステップで生じたバイオマス残渣を焼成処理する焼成ステップと、を含む非晶質シリカの製造方法が記載されている。これによれば、ケイ酸植物由来のバイオマスを原料として、効率的にエネルギー回収するとともに純度の高い高品質なシリカを得ることができる非晶質シリカの製造方法を提供できるとされている。
【０００６】
また、特許文献２には、もみ殻灰からのケイ酸塩の調製方法及び当該ケイ酸塩からの沈降シリカの調製方法が記載されている。具体的には、もみ殻灰、水、砂及び水酸化ナトリウムを含む液体混合物をＰａｒｒ型反応器（オートクレーブ）の中に入れて加熱し、約２２０℃、２３ｂａｒの圧力で３時間保持し、未反応材料を除去することでケイ酸ナトリウム溶液が得られ、当該ケイ酸ナトリウムは、沈降シリカ調製のために使用できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２０－４０８６１号公報
特表２０１８－５３０５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１及び２に記載の方法によりバイオマス原料からシリカを得ることはできるが、得られるシリカにはバイオマス原料由来の不純物元素が多く含まれるため、白色顔料として用いるには不十分であった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、バイオマスシリカ原料から、二酸化炭素の排出量削減に寄与するとともに、着色が抑えられたバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩を提供することを目的とするものである。また、当該バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩から生成されるバイオマスシリカにより被覆された白色顔料用酸化チタンを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題は、バイオマスシリカ原料から得られるバイオマスアルカリ金属ケイ酸塩であって、Ｓｉ含有量を１０００００ｐｐｍに調整した際のＭｎ含有量が３０ｐｐｍ以下であり、かつＰ含有量が３００ｐｐｍ以下である、バイオマスアルカリ金属ケイ酸塩を提供することによって解決される。
（【００１１】以降は省略されています）

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