JP2006265517A - Gas-barrier material and gas-barrier method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無機層状化合物を主要構成成分とする膜からなることを特徴とするガス遮蔽材及びその遮蔽材を用いたガス遮蔽方法に関するものであり、更に詳しくは、自立膜として利用可能な機械的強度を有し、無機層状化合物粒子の配向積層を高度に向上させたガス遮蔽材、及びその遮蔽材を単独あるいは複合して用いるガス遮蔽方法に関するものである。ガス遮蔽材あるいは水蒸気遮蔽材の技術分野において、従来、非常にガス遮蔽性が高く、透明で、しかも高温条件下で用いることが可能な材料を得ることは困難であり、その開発が強く要請されていたが、本発明は、熱安定性が高く、しかも、柔軟性に優れたガス遮蔽材、及びその遮蔽材を用いたガス遮蔽方法等の新素材・新技術を提供するものである。 The present invention relates to a gas shielding material comprising a film containing an inorganic layered compound as a main constituent, and a gas shielding method using the shielding material, and more specifically, a machine that can be used as a self-supporting film. The present invention relates to a gas shielding material having high strength and a highly improved orientation lamination of inorganic layered compound particles, and a gas shielding method using the shielding material alone or in combination. In the technical field of gas shielding material or water vapor shielding material, it has been difficult to obtain a material that has been extremely gas shielding, transparent, and usable under high temperature conditions. However, the present invention provides a new material and new technology such as a gas shielding material having high thermal stability and excellent flexibility, and a gas shielding method using the shielding material.
一般に、多くの化学産業分野において、高温条件下での種々の生産プロセスが用いられている。それらの生産ラインの配管連結部などでは、例えば、パッキンや溶接などによって、液体や気体のリークを防止する方策がとられている。これまで、例えば、フレキシビリティーに優れたパッキンは、有機高分子材料を用いて作られていた。しかしながら、その耐熱性は、液晶ポリエステルの350℃が最高であり、これ以上の温度では、金属製パッキンを用いなければならないが、その金属製パッキンは、有機高分子材料のものと比較して、フレキシビリティーに劣るという問題点があった。アルミホイルあるいはアルミ蒸着膜は、高いガスバリア性を有しているが、透明ではない。また、アルミホイルは、金属であるため、螺子部に巻きつけるシール材として利用することはできない。また、透明でガスバリア性に優れたシリカ蒸着膜もあるが、このシリカ蒸着膜は、ベースとなる材料は有機化合物フィルムであるため、やはり350℃を超える高温条件下で使用することができない。これらのガス遮蔽材は、パッキンとして用いられる場合の他、継ぎ手螺子部に巻きつけたり、チューブに巻きつけたり、平板部材に貼り付けたりして用いられる場合がある。最近反応の効率化を図るためにマイクロリアクターによる物質の製造が検討されている。マイクロリアクターにおいては反応器を小さくすることが効率化をあげるうえで重要であり、そのためシール方法もコンパクトな形態にしなければならない。この点、金属パッキンを用いる場合、フランジなどシール面を強く押し付ける機構が必要になるため、反応器を小さくするという観点から好ましくない。また、全体に高温にする必要がある場合、マイクロリアクター全体の通常使用温度をパッキン部分の耐熱性が制限する場合も少なくないため、耐熱性シール材の開発が求められていた。 In general, various production processes under high temperature conditions are used in many chemical industry fields. In the pipe connection parts of these production lines, measures are taken to prevent liquid and gas leaks, for example, by packing or welding. Until now, for example, packing excellent in flexibility has been made using an organic polymer material. However, the heat resistance of the liquid crystal polyester is the highest at 350 ° C., and at a temperature higher than this, a metal packing must be used, but the metal packing is compared with that of an organic polymer material, There was a problem that it was inferior in flexibility. An aluminum foil or an aluminum vapor deposition film has a high gas barrier property but is not transparent. Moreover, since aluminum foil is a metal, it cannot be used as a sealing material wound around the screw portion. In addition, there is a silica vapor deposition film that is transparent and excellent in gas barrier properties. However, since the base material of this silica vapor deposition film is an organic compound film, it cannot be used under high temperature conditions exceeding 350 ° C. In addition to being used as a packing, these gas shielding materials may be used by being wound around a joint screw portion, wound around a tube, or attached to a flat plate member. Recently, the production of substances using a microreactor has been studied in order to increase the efficiency of the reaction. In a microreactor, it is important to make the reactor smaller in order to increase efficiency, and therefore the sealing method must be made compact. In this respect, when a metal packing is used, a mechanism for strongly pressing the sealing surface such as a flange is required, which is not preferable from the viewpoint of reducing the reactor. In addition, when it is necessary to increase the temperature as a whole, it is often the case that the heat resistance of the packing portion limits the normal operating temperature of the entire microreactor, and therefore development of a heat resistant sealing material has been demanded.
膨潤性粘土などの無機層状化合物は、水やアルコールに分散し、その分散液をガラス板の上に広げ、静置、乾燥することにより、粒子の配向の揃った膜を形成することが知られており、この膜形成により、X線回折用の定方位試料が調製されてきた(非特許文献1参照)。しかしながら、ガラス板上に膜を形成した場合、ガラス板から無機層状化合物薄膜を剥がすことが困難であり、剥がす際に膜に亀裂が生じるなど、自立膜として得ることが難しいという問題があった。また、膜を剥がせたとしても、得られた膜が脆く、強度が不足であり、これまで、ピンホールのない均一の厚さの膜を調製することは困難であった。 It is known that inorganic layered compounds such as swellable clays are dispersed in water or alcohol, and the dispersion is spread on a glass plate, allowed to stand, and dried to form a film with uniform particle orientation. As a result of this film formation, a fixed orientation sample for X-ray diffraction has been prepared (see Non-Patent Document 1). However, when a film is formed on a glass plate, it is difficult to peel the inorganic layered compound thin film from the glass plate, and there is a problem that it is difficult to obtain a self-supporting film, such as a crack in the film when peeled off. Even if the film is peeled off, the obtained film is brittle and insufficient in strength, and it has been difficult to prepare a film having a uniform thickness without pinholes.
また、水に可溶性の高分子は、成形材料の他、分散剤、増粘剤、結合剤として、無機材料に配合しガス遮蔽材として用いられている。例えば、ポリアクリル酸等の、分子中に2個以上のカルボキシル基を持つカルボキシル基含有高水素ガス結合性樹脂(A) と、澱粉類等の、分子鎖中に2個以上の水酸基を持つ水酸基含有高水素ガス結合性樹脂(B)の重量比A/B=80/20〜60/40の混合物100重量部と、粘土鉱物等の無機層状化合物1〜10重量部との組成物を形成し、この組成物から形成した厚み0.1〜50μmの皮膜に、熱処理・電子線処理すると、その皮膜はガスバリア性を得ることが知られている(特許文献1参照)。しかし、この場合には、水可溶性高分子樹脂が主成分であり、耐熱性は高くないという問題がある。 In addition to the molding material, water-soluble polymers are used as dispersants, thickeners, binders, inorganic materials, and gas shielding materials. For example, a carboxyl group-containing high hydrogen gas-bonding resin (A) having two or more carboxyl groups in the molecule, such as polyacrylic acid, and a hydroxyl group having two or more hydroxyl groups in the molecular chain, such as starches. A composition of 100 parts by weight of a mixture having a weight ratio A / B = 80/20 to 60/40 of the high hydrogen gas binding resin (B) and 1 to 10 parts by weight of an inorganic layered compound such as clay mineral is formed. It is known that when a film having a thickness of 0.1 to 50 μm formed from this composition is subjected to heat treatment and electron beam treatment, the film obtains gas barrier properties (see Patent Document 1). However, in this case, there is a problem that the water-soluble polymer resin is the main component and the heat resistance is not high.
また、二つのポリオレフイン系樹脂層の間に、無機層状化合物と樹脂とを含む樹脂組成物からなる層を積層することにより、防湿性やガスバリア性に優れ、食品包装に適用される積層フィルムを得ることができる(特許文献2参照)。しかし、この場合には、無機層状化合物を含む樹脂組成物の層は、多層膜の一部として用いられており、自立膜として単独で用いられるものではない。また、この樹脂組成物の体積比(無機層状化合物/樹脂)は、5/95〜90/10の範囲内に特定されており、樹脂が10パーセント以上含まれている。 In addition, by laminating a layer made of a resin composition containing an inorganic stratiform compound and a resin between two polyolefin resin layers, a laminated film that is excellent in moisture resistance and gas barrier properties and applied to food packaging is obtained. (See Patent Document 2). However, in this case, the layer of the resin composition containing the inorganic stratiform compound is used as a part of the multilayer film and is not used alone as a self-supporting film. Moreover, the volume ratio (inorganic layered compound / resin) of this resin composition is specified in the range of 5/95 to 90/10, and 10% or more of the resin is contained.
最近、ラングミュアーブロジェット法(Langmuir-Blodgett
Method)を応用した無機層状化合物薄膜の作製が行われている(例えば、非特許文献2参照)。しかし、この方法では、無機層状化合物薄膜は、ガラスなどの材料でできた基板表面上に形成されるものであり、自立膜としての強度を有する無機層状化合物薄膜を得ることができなかった。更に、従来、例えば、機能性無機層状化合物薄膜等を調製する方法が、種々報告されている。例えば、ハイドロタルサイト系層間化合物の水分散液を膜状化して乾燥することからなる粘土薄膜の製造方法(特許文献3参照)、粘土鉱物と燐酸又は燐酸基との反応を利用し、その反応を促進させる熱処理を施すことにより粘土鉱物が持つ結合構造を配向固定した粘土鉱物薄膜の製造方法(特許文献4参照)、スメクタイト系粘土鉱物と2価以上の金属の錯化合物を含有する皮膜処理用水性組成物(特許文献5参照)などをはじめ、多数の事例が存在する。しかしながら、これまで、自立膜として利用可能な機械的強度を有し、粘土粒子の積層を高度に配向させてガスバリア性を付与した無機層状化合物配向膜の開発例はなかった。
Recently, Langmuir-Blodgett
An inorganic layered compound thin film is applied by applying (Method) (for example, see Non-Patent Document 2). However, in this method, the inorganic layered compound thin film is formed on the surface of a substrate made of a material such as glass, and an inorganic layered compound thin film having strength as a self-supporting film cannot be obtained. Furthermore, conventionally, for example, various methods for preparing a functional inorganic layered compound thin film have been reported. For example, a method for producing a clay thin film comprising forming an aqueous dispersion of a hydrotalcite-based intercalation compound into a film and drying the reaction (see Patent Document 3), utilizing a reaction between a clay mineral and phosphoric acid or a phosphate group, and the reaction A method for producing a clay mineral thin film in which the bond structure of the clay mineral is oriented and fixed by applying a heat treatment for promoting the coating (see Patent Document 4), and for a film treatment containing a complex compound of a smectite clay mineral and a bivalent or higher metal There are many cases including an aqueous composition (see Patent Document 5). However, until now, there has been no development example of an inorganic layered compound alignment film that has mechanical strength that can be used as a free-standing film and that has a highly oriented laminate of clay particles to impart gas barrier properties.
以上のように、これまで、自立膜として利用可能な機械的強度を有し、無機層状化合物粒子の積層を高度に配向させてガスバリア性を付与した膜はなかった。一方、化粧品及び医薬品分野において、好適な球状の有機複合粘土鉱物(例えば、特許文献6及び特許文献7参照)、粘土鉱物と酸と酵素とを混合した湿潤性水虫の治療薬の製造(例えば、特許文献8及び特許文献9参照)等、無機層状化合物と有機化合物を複合化させることが提案されていた。しかしながら、これらの有機複合粘土鉱物を自立膜として用いることは、なされてこなかったのが実情であり、当技術分野では、自立膜として利用可能な機械的強度を有する新しい無機層状化合物膜を開発し、実用化することが強く求められていた。
As described above, there has been no film that has a mechanical strength that can be used as a self-supporting film and has a gas barrier property by highly orienting the lamination of inorganic layered compound particles. On the other hand, in the cosmetics and pharmaceutical fields, suitable spherical organic complex clay minerals (see, for example,
このような状況の中で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、自立膜として利用可能な機械的強度を有し、しかも、優れたフレキシビリティーを有し、350℃を超える高温度条件下で使用できる新しいガスバリア膜を開発することを目標として、鋭意研究を積み重ねる過程で、無機層状化合物分散水溶液を調製し、これに水に可溶性の高分子を少量混合し、均一な分散液を得た後、この分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子を沈積させるとともに、分散媒である液体を種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥又は加熱蒸発法などで分離し、膜状に成形した後、これを必要に応じ乾燥・加熱・冷却するなどの方法により支持体から剥離することにより、無機層状化合物粒子が配向した無機層状化合物膜が得られることを見出し、更に研究を重ねて、本発明を完成するに至った。本発明は、無機層状化合物を配向して緻密に積層することにより自立膜として利用可能な機械的強度を有するとともに、光透過性を有し、熱安定性に優れたフレキシブルなガス遮蔽材及びその遮蔽材を用いたガス遮蔽方法を提供することを目的とするものである。 Under such circumstances, the present inventors have a mechanical strength that can be used as a self-supporting film in view of the above-described prior art, and have excellent flexibility and a high temperature exceeding 350 ° C. With the goal of developing a new gas barrier film that can be used under temperature conditions, an inorganic layered compound dispersion aqueous solution is prepared in the process of intensive research, and a small amount of water-soluble polymer is mixed with this to obtain a uniform dispersion. Then, the dispersion is allowed to stand horizontally to deposit the inorganic layered compound particles, and the liquid as the dispersion medium can be separated into various solid-liquid separation methods, such as centrifugation, filtration, vacuum drying, and freeze-drying. Alternatively, the inorganic layered compound in which the inorganic layered compound particles are oriented by separating from the support by separation by a heating evaporation method, etc., and forming into a film shape, followed by drying, heating or cooling as necessary. It found that to obtain, further extensive research, and completed the present invention. The present invention provides a flexible gas shielding material having a mechanical strength that can be used as a self-supporting film by orienting and densely laminating an inorganic layered compound, and having light transmission properties and excellent thermal stability. An object of the present invention is to provide a gas shielding method using a shielding material.
上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
(1)層状無機化合物を主要構成成分とする膜からなるガス遮蔽材であって、前記膜は、1)層状無機化合物のみ又は層状無機化合物と添加剤から構成される、2)層状無機化合物の全固体に対する重量比が90%を超える、3)ガスバリア性を有する、及び4)自立膜として利用可能な機械的強度を有する、ことを特徴とする上記ガス遮蔽材。
(2)層状無機化合物が、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト及びノントロナイトのうちの1種以上であることを特徴とする、前記(1)に記載のガス遮蔽材。
(3)添加剤が、イプシロンカプロラクタム、デキストリン、澱粉、セルロース系樹脂、ゼラチン、寒天、小麦粉、グルテン、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニル樹脂、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアマイド、ポリエチレンオキサイド、タンパク質、デオキシリボヌクレイン酸、リボヌクレイン酸及びポリアミノ酸、多価フェノール、安息香酸類化合物のうちの1種以上であることを特徴とする、前記(1)に記載のガス遮蔽材。
(4)加熱、光照射等の任意の方法により、上記添加物分子内、添加物分子間、添加物と無機層状化合物間、無機層状化合物結晶間において、付加反応、縮合反応、重合反応等の化学反応を行わせ、新たな化学結合を生じさせて、ガスバリア性、あるいは機械的強度を改善させたことを特徴とする、前記(1)に記載のガス遮蔽材。
(5)示差熱分析において、200℃から600℃の温度範囲における重量減少が10パーセント未満で、ガス遮蔽材を構成する層状無機化合物の基本構造は変化しないことを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載のガス遮蔽材。
(6)室温における、空気、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、ヘリウムガスに対する透過係数が3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることを特徴とする前記(1)から(4)のいずれかに記載のガス遮蔽材。
(7)600℃で24時間加熱処理後に、ヘリウムガス、水素ガス、酸素ガス、窒素ガス、空気の室温におけるガス透過係数が3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載のガス遮蔽材。
(8)室温における純水の透水係数が2×10-10cm/sec以下であることを特徴とする、前記(1)から(4)のいずれかに記載のガス遮蔽材。
(9)ガス遮蔽材が、シール材、パッキン材、又は包装材である、前記(1)から(8)のいずれかに記載のガス遮蔽材。
(10)前記(1)から(8)のいずれかに記載のガス遮蔽材を用いてガス遮蔽処理を行うことを特徴とするガス遮蔽方法。
(11)前記(1)から(8)のいずれかに記載のガス遮蔽材を含む多層フィルムを用いてガス遮蔽処理を行うことを特徴とするガス遮蔽方法。
(12)ガス遮蔽材を、シール材、パッキン材、又は包装材として用いることを特徴とする、前記(10)又は(11)に記載のガス遮蔽方法。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) A gas shielding material comprising a film containing a layered inorganic compound as a main constituent, wherein the film is composed of 1) a layered inorganic compound alone or a layered inorganic compound and an additive. The gas shielding material as described above, wherein the weight ratio to the total solid exceeds 90%, 3) has a gas barrier property, and 4) has a mechanical strength usable as a self-supporting film.
(2) The layered inorganic compound is one or more of mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite, and nontronite, as described in (1) above Gas shielding material.
(3) The additive is epsilon caprolactam, dextrin, starch, cellulosic resin, gelatin, agar, flour, gluten, alkyd resin, polyurethane resin, epoxy resin, fluororesin, acrylic resin, methacrylic resin, phenolic resin, polyamide resin, It is one or more of polyester resin, polyimide resin, polyvinyl resin, polyethylene glycol, polyacrylamide, polyethylene oxide, protein, deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid and polyamino acid, polyhydric phenol, and benzoic acid compound The gas shielding material according to (1).
(4) Addition reaction, condensation reaction, polymerization reaction, etc. in the additive molecule, between the additive molecule, between the additive and the inorganic layered compound, between the inorganic layered compound crystals, by any method such as heating and light irradiation. The gas shielding material according to (1), wherein a chemical reaction is performed to generate a new chemical bond to improve gas barrier properties or mechanical strength.
(5) In the differential thermal analysis, the weight loss in the temperature range of 200 ° C. to 600 ° C. is less than 10 percent, and the basic structure of the layered inorganic compound constituting the gas shielding material does not change, (1) To (4).
(6) The above (1), wherein the permeability coefficient for air, oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, and helium gas at room temperature is less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1. To (4).
(7) After heat treatment at 600 ° C. for 24 hours, the gas permeability coefficient of helium gas, hydrogen gas, oxygen gas, nitrogen gas, and air at room temperature is less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 The gas shielding material according to any one of (1) to (4), wherein:
(8) The gas shielding material according to any one of (1) to (4), wherein a water permeability coefficient of pure water at room temperature is 2 × 10 −10 cm / sec or less.
(9) The gas shielding material according to any one of (1) to (8), wherein the gas shielding material is a sealing material, a packing material, or a packaging material.
(10) A gas shielding method comprising performing a gas shielding treatment using the gas shielding material according to any one of (1) to (8).
(11) A gas shielding method comprising performing a gas shielding treatment using a multilayer film including the gas shielding material according to any one of (1) to (8).
(12) The gas shielding method according to (10) or (11), wherein the gas shielding material is used as a sealing material, a packing material, or a packaging material.
次に、本発明について、更に詳細に説明する。
本発明者らは、無機層状化合物分散水溶液を調製し、これに、水可溶性高分子などの有機試薬を適量混合し、均一な分散液を得た後、この分散液を種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥又は加熱蒸発法などで乾燥後、支持体上に無機層状化合物膜を得、支持体から無機層状化合物膜を剥離することにより、無機層状化合物粒子が配向して緻密に積層した自立膜が得られることを見出し、更に、均一な厚さで、自立膜として用いるに十分な強度を得るための製造方法及び条件を見出した。すなわち、本発明は、希薄で均一な、無機層状化合物及び水可溶性高分子を含む分散水溶液を調製し、この分散水溶液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、分散媒である液体を種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥又は加熱蒸発法などで分離し、膜状に成形した後、これを支持体から剥離し、その際に、均一な厚さで自立膜として用いるに十分な強度を得るための製造条件を採用すること、により、無機層状化合物粒子の積層を高度に配向させた無機層状化合物膜を自立膜として得ることを特徴とするものである。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present inventors prepared an aqueous dispersion of an inorganic layered compound, mixed an appropriate amount of an organic reagent such as a water-soluble polymer, and obtained a uniform dispersion, and then the dispersion was subjected to various solid-liquid separation methods. For example, after drying by centrifugation, filtration, vacuum drying, freeze vacuum drying or heat evaporation method, an inorganic layered compound film is obtained on the support, and the inorganic layered compound film is peeled off from the support, whereby the inorganic layered compound is obtained. The inventors have found that a self-supporting film in which particles are oriented and densely laminated can be obtained, and further, a manufacturing method and conditions for obtaining a sufficient strength to be used as a self-supporting film with a uniform thickness. That is, the present invention prepares a dilute and uniform dispersed aqueous solution containing an inorganic layered compound and a water-soluble polymer, and allows the dispersed aqueous solution to stand horizontally to slowly deposit inorganic layered compound particles, and to disperse the dispersion medium. The liquid is separated by various solid-liquid separation methods such as centrifugation, filtration, vacuum drying, freeze vacuum drying or heat evaporation, and formed into a film, and then peeled off from the support. In addition, by adopting manufacturing conditions for obtaining sufficient strength to be used as a free-standing film with a uniform thickness, an inorganic layered compound film in which the lamination of inorganic layered compound particles is highly oriented can be obtained as a free-standing film It is characterized by.
本発明で用いる無機層状化合物としては、天然あるいは合成物、好適には、例えば、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト及びノントロナイトのうちの1種以上、更に好適には、天然スメクタイト及び合成スメクタイトの何れかあるいはそれらの混合物が例示される。また、本発明で用いる水可溶性高分子としては、主鎖あるいは側鎖に極性基を有し、そのため、親水性であり、あるいはカチオン性あるいはアニオン性であり、水への溶解性が高いものであれば、特に限定されるものではないが、好適には、例えば、イプシロンカプロラクタム、デキストリン、澱粉、セルロース系樹脂、ゼラチン、寒天、小麦粉、グルテン、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、イミド樹脂、ポリビニル樹脂、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアマイド、ポリエチレンオキサイド、タンパク質、グルコースオキシダーゼ、ペルオキシダーゼ、デオキシリボヌクレイン酸、リボヌクレイン酸及びポリアミノ酸、多価フェノール、3,5−ジヒドロキシ安息香酸などのうちの一種以上た例示される。本発明で用いるスメクタイト等の無機層状化合物もまた親水性であり、水によく分散する。このような水可溶性高分子と無機層状化合物とは、互いの親和性があり、両者を水中で混合すると、容易に結合し複合化する。 The inorganic layered compound used in the present invention is a natural or synthetic product, preferably one or more of mica, vermiculite, montmorillonite, iron montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite and nontronite, More preferably, any of natural smectite and synthetic smectite or a mixture thereof is exemplified. The water-soluble polymer used in the present invention has a polar group in the main chain or side chain, and is therefore hydrophilic, cationic or anionic, and highly soluble in water. If there is no particular limitation, for example, epsilon caprolactam, dextrin, starch, cellulosic resin, gelatin, agar, flour, gluten, alkyd resin, polyurethane resin, epoxy resin, fluororesin, acrylic Resin, methacrylic resin, phenolic resin, polyamide resin, polyester resin, imide resin, polyvinyl resin, polyethylene glycol, polyacrylamide, polyethylene oxide, protein, glucose oxidase, peroxidase, deoxyribonucleic acid, ribonucleic acid and polyamido Acid, polyhydric phenols are exemplified with one or more of 3,5-dihydroxybenzoic acid. The inorganic layered compound such as smectite used in the present invention is also hydrophilic and is well dispersed in water. Such a water-soluble polymer and the inorganic layered compound have an affinity for each other, and when they are mixed in water, they are easily combined and combined.
本発明のガス遮蔽材の製造方法においては、最初に、水あるいは水を主成分とする分散媒である液体に無機層状化合物及び水可溶性高分子を加えた、均一な分散液を調製しなければならない。この分散液の調製方法としては、無機層状化合物を分散させてから水可溶性高分子を加える方法、水可溶性高分子を含む溶液に無機層状化合物を分散させる方法並びに無機層状化合物及び水可溶性高分子を同時に上記液体に加えて分散液とする方法のいずれでもよいが、無機層状化合物を分散させる容易さからは、無機層状化合物を水あるいは水を主成分とする分散媒である液体に分散させてから、水可溶性高分子を加えることが好ましい。この場合、先ず、スメクタイト等の無機層状化合物を、水あるいは水を主成分とする分散媒である液体に加え、希薄で均一な無機層状化合物分散液を調製する。この無機層状化合物分散液における無機層状化合物濃度は、好適には0.5から10重量パーセント、より好ましくは、1から3重量パーセントである。このとき、無機層状化合物濃度が薄すぎる場合、乾燥に時間がかかりすぎるという問題がある。また、無機層状化合物濃度が濃すぎる場合、無機層状化合物が良好に分散しないため、無機層状化合物粒子の配向が悪く、均一な膜ができないという問題がある。 In the method for producing a gas shielding material of the present invention, first, a uniform dispersion in which an inorganic layered compound and a water-soluble polymer are added to water or a liquid that is a dispersion medium mainly composed of water must be prepared. Don't be. As a method for preparing this dispersion, a method of adding a water-soluble polymer after dispersing the inorganic layered compound, a method of dispersing the inorganic layered compound in a solution containing the water-soluble polymer, an inorganic layered compound, and a water-soluble polymer At the same time, any of the above-mentioned liquids may be used as a dispersion. However, in order to disperse the inorganic layered compound, the inorganic layered compound is dispersed in water or a liquid that is a dispersion medium mainly composed of water. It is preferable to add a water-soluble polymer. In this case, first, an inorganic layered compound such as smectite is added to water or a liquid that is a dispersion medium containing water as a main component to prepare a dilute and uniform inorganic layered compound dispersion. The inorganic layered compound concentration in this inorganic layered compound dispersion is suitably from 0.5 to 10 weight percent, more preferably from 1 to 3 weight percent. At this time, if the inorganic layered compound concentration is too thin, there is a problem that it takes too long to dry. In addition, when the inorganic layered compound concentration is too high, the inorganic layered compound is not dispersed well, so that there is a problem that the orientation of the inorganic layered compound particles is poor and a uniform film cannot be formed.
次に、水可溶性高分子あるいはそれを含む溶液を秤量して、上記無機層状化合物分散液に加え、無機層状化合物及び水可溶性高分子を含む均一な分散液を調製する。上述のように、無機層状化合物及び水可溶性高分子は、ともに親水性であり、水によく分散する。また、無機層状化合物及び水可溶性高分子は、互いの親和性があるので、両者は、水中で混合すると、容易に結合し複合化する。水可溶性高分子の、全固体に対する重量割合は、10パーセント未満であり、好ましくは0.005パーセントから0.1パーセントである。このとき、水可溶性高分子の割合が低過ぎる場合、使用の効果が現れず、水可溶性高分子の割合が高すぎる場合、調製した膜中に、水可溶性高分子が不均一に分布し、偏在することになり、結果として、得られる膜の均一性が低下し、高分子の使用効果が薄れる。 Next, a water-soluble polymer or a solution containing the same is weighed and added to the inorganic layered compound dispersion to prepare a uniform dispersion containing the inorganic layered compound and the water-soluble polymer. As described above, the inorganic layered compound and the water-soluble polymer are both hydrophilic and well dispersed in water. In addition, since the inorganic layered compound and the water-soluble polymer have an affinity for each other, they are easily combined and complexed when mixed in water. The weight ratio of the water soluble polymer to the total solids is less than 10 percent, preferably 0.005 percent to 0.1 percent. At this time, if the proportion of the water-soluble polymer is too low, the effect of use does not appear, and if the proportion of the water-soluble polymer is too high, the water-soluble polymer is unevenly distributed in the prepared membrane. As a result, the uniformity of the resulting film is reduced and the effect of using the polymer is diminished.
次に、無機層状化合物及び水可溶性高分子を含む分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、例えば、分散媒である液体をゆっくりと蒸発させ、膜状に成形する。このようにして形成された複合無機層状化合物膜は、好適には、種々の固液分離方法、例えば、遠心分離、ろ過、真空乾燥、凍結真空乾燥及び加熱蒸発法の何れか、あるいはこれらの方法を組み合わせて乾燥させ、乾燥した水可溶性高分子複合無機層状化合物膜を得る。これらの方法のうち、例えば、加熱蒸発法を用いる場合、真空引きにより、事前に脱気処理した分散液を、平坦なトレイ、好ましくはプラスチック製あるいは金属製のトレイなどの支持体に注ぎ、水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、30℃から70℃の温度条件下、好ましくは30℃から50℃の温度条件下で、3時間から半日間程度、好ましくは3時間から5時間、乾燥して水可溶性高分子複合無機層状化合物膜を得る。 Next, the dispersion containing the inorganic layered compound and the water-soluble polymer is allowed to stand horizontally, and the inorganic layered compound particles are slowly deposited, and for example, the liquid as the dispersion medium is slowly evaporated to form a film. To do. The composite inorganic layered compound membrane thus formed is preferably selected from various solid-liquid separation methods such as centrifugation, filtration, vacuum drying, freeze vacuum drying and heat evaporation, or these methods. Are combined and dried to obtain a dried water-soluble polymer composite inorganic layered compound film. Among these methods, for example, when using a heat evaporation method, the dispersion liquid that has been degassed in advance by evacuation is poured onto a support such as a flat tray, preferably a plastic or metal tray. In a forced air oven in a forced air blow oven, under a temperature condition of 30 ° C. to 70 ° C., preferably under a temperature condition of 30 ° C. to 50 ° C., for about 3 hours to half a day, preferably 3 hours to 5 hours And drying to obtain a water-soluble polymer composite inorganic layered compound film.
無機層状化合物及び水可溶性高分子を含む分散液を、事前に脱気処理しない場合は、得られる複合無機層状化合物膜に気泡に由来する孔ができ易くなるという問題が生ずる場合がある。また、乾燥条件は、液体分を蒸発によって取り除くに十分であるように設定される。このとき、温度が低すぎると、乾燥に時間がかかるという問題がある。また、温度が高すぎると、分散液の対流が起こり、膜が均一な厚みにならず、また、無機層状化合物粒子の配向度が低下するという問題がある。本発明の水可溶性高分子複合無機層状化合物膜の厚さについては、分散液に用いる固体量を調整することによって、任意の厚さの膜を得ることができる。 When the dispersion containing the inorganic layered compound and the water-soluble polymer is not degassed in advance, there may be a problem that pores derived from bubbles are easily formed in the obtained composite inorganic layered compound film. The drying conditions are set so that the liquid content is sufficient to be removed by evaporation. At this time, if the temperature is too low, there is a problem that it takes time to dry. On the other hand, if the temperature is too high, convection of the dispersion occurs, and the film does not have a uniform thickness, and the degree of orientation of the inorganic layered compound particles decreases. Regarding the thickness of the water-soluble polymer composite inorganic layered compound film of the present invention, a film having an arbitrary thickness can be obtained by adjusting the amount of solid used in the dispersion.
本発明において、無機層状化合物粒子の積層を高度に配向させるとは、無機層状化合物粒子の単位構造層(厚さ約1ナノメートル)を、層面の向きを一にして積み重ね、層面に垂直な方向に、高い周期性を持たせることを意味する。このような無機層状化合物粒子の配向を得るためには、無機層状化合物及び水可溶性高分子を含む、希薄で均一な分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、分散媒である液体をゆっくりと蒸発させ、無機層状化合物粒子が緻密に積層した膜状に成形することが重要である。このプロセスにおける好適な製造条件を示すと、無機層状化合物分散液中の無機層状化合物の濃度は、好ましくは0.5から10重量パーセント、より好ましくは、1から3重量パーセントであり、また、加熱乾燥法による乾燥条件は、好ましくは、強制送風式オーブン中で、30℃から70℃の温度条件下、より好ましくは、30℃から50℃の温度条件下で、3時間から半日間程度の乾燥、より好ましくは、3時間から5時間程度の乾燥である。 In the present invention, the layering of the inorganic layered compound particles is highly oriented means that the unit layer of inorganic layered compound particles (thickness of about 1 nanometer) is stacked with the direction of the layer surface being the same, and the direction perpendicular to the layer surface Means to have a high periodicity. In order to obtain such an orientation of the inorganic layered compound particles, a dilute and uniform dispersion containing the inorganic layered compound and the water-soluble polymer is allowed to stand horizontally, and the inorganic layered compound particles are slowly deposited, It is important that the liquid as the dispersion medium is slowly evaporated to form a film in which inorganic layered compound particles are densely laminated. Indicating suitable production conditions in this process, the concentration of the inorganic layered compound in the inorganic layered compound dispersion is preferably 0.5 to 10 weight percent, more preferably 1 to 3 weight percent, and heating The drying condition is preferably 3 hours to half a day in a forced air oven under a temperature condition of 30 ° C. to 70 ° C., more preferably a temperature condition of 30 ° C. to 50 ° C. More preferably, the drying is performed for about 3 to 5 hours.
また、水可溶性高分子複合無機層状化合物膜がトレイなどの支持体から自然に剥離しない場合は、好適には、例えば、約80℃から300℃の温度条件下で乾燥し、剥離を容易にして自立膜を得る。このとき、温度が低すぎる場合には、剥離が起こりにくいという問題がある。温度が高すぎる場合には、水可溶性高分子の作用が、その熱劣化で弱くなり、無機層状化合物積層の配向性が劣る。 In addition, when the water-soluble polymer composite inorganic layered compound film does not naturally peel off from a support such as a tray, it is preferably dried, for example, at a temperature of about 80 ° C. to 300 ° C. to facilitate peeling. Get a self-supporting membrane. At this time, if the temperature is too low, there is a problem that peeling does not easily occur. When the temperature is too high, the action of the water-soluble polymer becomes weak due to its thermal deterioration, and the orientation of the inorganic layered compound laminate is poor.
本発明の粘土膜自体は、層状珪酸塩を主原料(90重量%〜)として用い、基本構成として、好適には、例えば、層厚約1nm、粒子径〜1μm、アスペクト比〜300程度の天然又は合成の膨潤性層状珪酸塩が90重量%〜と、分子の大きさ〜数nmの天然又は合成の低分子・高分子の添加物が〜10重量%の構成、が例示される。この粘土膜は、例えば、厚さ約1nmの層状結晶を同じ向きに配向させて重ねて緻密に積層することで作製される。得られた粘土膜は、膜厚が3〜100μm、好適には3〜30μmであり、ガスバリア性能は、厚さ30μmで酸素透過度0.1cc/m2・24hr・atm未満、水素透過度0.1cc/m2・24hr・atm未満であり、遮水性は、遮水係数が2×10-11cm/s以下であり、光透過性は、可視光(500nm)の透過性が75%以上であり、面積は100×40cm以上に大面積化することが可能であり、高耐熱性を有し、1000℃で24時間加熱処理後もガスバリア性の低下はみられない。 The clay film of the present invention itself uses a layered silicate as a main raw material (90% by weight or more), and as a basic constitution, for example, a natural layer having a layer thickness of about 1 nm, a particle diameter of 1 μm, and an aspect ratio of about 300 Alternatively, the composition is composed of 90% by weight or more of a synthetic swellable layered silicate, and 10% by weight of a natural or synthetic additive of low molecular weight or high molecular weight having a molecular size of several nm. This clay film is produced, for example, by densely laminating layered crystals having a thickness of about 1 nm, oriented in the same direction. The obtained clay film has a thickness of 3 to 100 μm, preferably 3 to 30 μm, and has a gas barrier performance of 30 μm in thickness and an oxygen permeability of less than 0.1 cc / m 2 · 24 hr · atm, and a hydrogen permeability of 0 0.1 cc / m 2 · 24 hr · atm or less, the water shielding property is a water shielding coefficient of 2 × 10 −11 cm / s or less, and the light transmittance is a transmittance of visible light (500 nm) of 75% or more. The area can be increased to 100 × 40 cm or more, has high heat resistance, and no deterioration in gas barrier properties is observed even after heat treatment at 1000 ° C. for 24 hours.
このように、本発明の無機層状化合物膜は、無機層状化合物粒子の積層が高度に配向し、自立膜として用いることが可能であり、フレキシビリティーに優れ、ピンホールが存在せず、350℃以上1000℃までの高温においても気体・液体のバリア性を保持することを特徴とするものである。また、本発明の無機層状化合物膜は、例えば、はさみ、カッター等で容易に円、正方形、長方形などの任意の大きさ、形状に切り取ることができる。 Thus, the inorganic layered compound film of the present invention has a highly oriented layer of inorganic layered compound particles and can be used as a self-supporting film, has excellent flexibility, no pinholes, and 350 ° C. This is characterized in that the gas / liquid barrier property is maintained even at a high temperature up to 1000 ° C. Moreover, the inorganic layered compound film of the present invention can be easily cut into an arbitrary size and shape such as a circle, a square, and a rectangle with, for example, scissors and a cutter.
したがって、本発明の無機層状化合物膜は、高温条件下でフレキシビリティーに優れた自立膜として、広範に使用することができ、例えば、化学産業分野の生産ラインの配管連結部などのパッキン又はその類似製品等の耐熱性・高バリア性部材として利用することができる。また、水可溶性高分子は、極性高分子であり、同様に極性を有する無機層状化合物と相互作用し、フレキシビィリティー及び強度の点で優れた薄膜を生成する。そのため、無機層状化合物薄膜の引っ張り、捩れ等による容易な破壊が抑えられ、それにより、自立膜として利用可能な優れた特性を有する無機層状化合物膜が得られる。更に、発明の無機層状化合物膜は、パッキンとして用いられる場合の他、継ぎ手螺子部に巻きつけたり、チューブに巻きつけたり、平板部材に貼り付けたりして用いることも可能である。 Therefore, the inorganic layered compound film of the present invention can be widely used as a self-supporting film excellent in flexibility under high temperature conditions. For example, packing such as a pipe connection part of a production line in the chemical industry field or the like It can be used as a heat-resistant / high-barrier member for similar products. Further, the water-soluble polymer is a polar polymer, and similarly interacts with the inorganic layered compound having polarity to produce a thin film excellent in flexibility and strength. Therefore, easy breakage due to pulling, twisting, etc. of the inorganic layered compound thin film is suppressed, thereby obtaining an inorganic layered compound film having excellent characteristics that can be used as a self-supporting film. Furthermore, the inorganic layered compound film of the present invention can be used by being wound around a joint screw portion, wound around a tube, or stuck on a flat plate member, in addition to being used as a packing.
上記無機層状化合物膜を平板部材に貼り付ける一例として、多層化が例示される。つまり、無機層状化合物複合膜を他の材料から作製された膜Bと多層化することにより、気体バリア性能及び機械的強度を向上させて用いることが可能である。例えば、無機層状化合物複合膜とプラスチック膜の一種としてフッ素樹脂フィルムを接着剤によって貼り合わせて多層化した膜が例示される。フッ素樹脂フィルムは低透湿性であることから、フッ素樹脂フィルムと無機層状化合物複合膜との多層膜は高遮湿性及び高ガスバリア性の膜として利用可能である。ここで、膜Bの材質としては、粘土膜との多層膜の成形性が良好であれば、特に制限はないが、好適には、例えば、金属箔、薄板硝子、各種プラスチック膜、紙などが例示される。更に、無機層状化合物複合膜を含む三層以上の多層膜を用いることも可能である。 Multilayering is illustrated as an example of attaching the inorganic layered compound film to a flat plate member. That is, it is possible to improve the gas barrier performance and mechanical strength by multilayering the inorganic layered compound composite film with the film B made of other materials. For example, a film obtained by laminating a fluororesin film with an adhesive as one kind of an inorganic layered compound composite film and a plastic film is exemplified. Since the fluororesin film has low moisture permeability, the multilayer film of the fluororesin film and the inorganic layered compound composite film can be used as a film having high moisture barrier properties and high gas barrier properties. Here, the material of the film B is not particularly limited as long as the formability of the multilayer film with the clay film is good, but preferably, for example, metal foil, thin glass, various plastic films, paper, etc. Illustrated. Furthermore, it is also possible to use a multilayer film including three or more layers including an inorganic layered compound composite film.
本発明の無機層状化合物膜は、自立膜として用いることが可能であり、また、350℃を超える高温条件下で使用が可能であり、かつ、フレキシビリティーに優れており、更に、ピンホールの存在しない緻密な材料であり、バリア性に優れるといった特徴を有する。したがって、本発明の無機層状化合物膜は、例えば、350℃を超える高温条件下でフレキシビリティーに優れた被覆材、パッキンやセパレータとして広範に使用することができ、多くの化学産業分野で、生産ラインの配管連結部のリーク防止、電池や電解装置の隔膜、ガス配管被覆、平板部材の被覆などに利用することができる。 The inorganic layered compound film of the present invention can be used as a self-supporting film, can be used under high temperature conditions exceeding 350 ° C., has excellent flexibility, and has a pinhole structure. It is a dense material that does not exist and has a feature of excellent barrier properties. Therefore, the inorganic layered compound film of the present invention can be widely used as a coating material, packing and separator having excellent flexibility under high temperature conditions exceeding 350 ° C., for example. It can be used to prevent leaks at the line pipe connection parts, diaphragms of batteries and electrolyzers, gas pipe coating, flat plate member coating, and the like.
ヘリウムガス分子は、あらゆるガス種の中で最も小さく、そのため、ヘリウムガスは、その遮蔽が最も困難である。本発明お無機層状化合物膜は、種々のガス、すなわち空気、酸素ガス、窒素ガス、水素ガスのみならず、ヘリウムガスに対しても高いガスバリア性を示す。したがって、本発明の無機層状化合物膜は、有機ガスを含むあらゆるガスに対する遮蔽性を有すると考えられる。また、複合粘土膜を形成させたのち、支持体表面から剥離せずに支持体の保護膜として用いることも可能であり、これによって、支持体の防食、防汚、耐熱性向上の効果がある。この保護膜は、特に、酸素ガスを遮断する効果があることから、支持体の酸化を防ぐ効果が期待され、例えば、金属構造材や金属継ぎ手部分の防錆としての利用ができる。 Helium gas molecules are the smallest of all gas species, so helium gas is the most difficult to shield. The inorganic layered compound film of the present invention exhibits high gas barrier properties not only against various gases, that is, air, oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, but also helium gas. Therefore, the inorganic layered compound film of the present invention is considered to have a shielding property against any gas including an organic gas. In addition, after forming a composite clay film, it can also be used as a protective film for the support without peeling off from the surface of the support, thereby providing an effect of improving the anticorrosion, antifouling and heat resistance of the support. . Since this protective film has an effect of blocking oxygen gas in particular, it is expected to prevent the support from being oxidized. For example, it can be used as a rust preventive for metal structural members and metal joints.
次に、本発明の材料の特性値について説明する。
(1)密度
従来材料は、下表に示されるようにプラスチック・フィラーナノコンポジット製品において、その密度が最も高いものでも1.51である。これに対して、本発明の材料は、1.51を上回る密度を有し、2.0以上、例えば、2.10程度の密度の測定値を示す。このように、本発明の材料は、1.51を上回る密度、特に、1.60から2.50程度の高密度を有する。
Next, characteristic values of the material of the present invention will be described.
(1) Density As shown in the table below, the conventional material has a highest density of 1.51 in the plastic-filler nanocomposite product. On the other hand, the material of the present invention has a density exceeding 1.51 and exhibits a measured value of density of 2.0 or more, for example, about 2.10. Thus, the material of the present invention has a density greater than 1.51, in particular a high density on the order of 1.60 to 2.50.
(2)柔軟性
従来材料で最も柔らかいものは、粘土とパルプ繊維からできている市販のシートであり、その剛軟度は、曲げ反発性試験の値として、JIS L1096:1999「一般織物試験方法」A法に準拠して測定された値は、8.0(mN)である。一方、粘土膜で最も硬いものは、HR50/5−80Hであり、表面が5.3(mN)、裏面が17.1(mN)である。これに対して、本発明の材料は、曲げ反発性試験の値が2.0mN程度であり、少なくとも、8.0mNを下回る値を有するものである。従来材料と本発明の材料の剛軟度の閾値は8.0mNであると言えることから、この値をもって、本発明の材料を従来材料と区別(識別)することができる。
(2) Flexibility The softest material in the past is a commercially available sheet made of clay and pulp fiber, and its bending resistance is JIS L1096: 1999 “General Textile Test Method” as the value of the bending resilience test. The value measured according to method A is 8.0 (mN). On the other hand, the hardest clay film is HR50 / 5-80H, the front surface is 5.3 (mN), and the back surface is 17.1 (mN). On the other hand, the material of the present invention has a bending rebound test value of about 2.0 mN and at least a value lower than 8.0 mN. Since it can be said that the bending resistance threshold of the conventional material and the material of the present invention is 8.0 mN, the material of the present invention can be distinguished (identified) from the conventional material by this value.
(3)原料粘土の特性
本発明では、原料粘土として、好適には、例えば、1次粒子のアスペクト比(粒子数基準)が320程度のもので、特に、メチレンブルー吸着量、陽イオン交換容量が高いものが使用される。具体例として、例えば、メチレンブルー吸着量が130mmol/100g、陽イオン交換容量が110meq/100g、2%水分散液pHが10.2、4%水分散液粘度が350mPa・s、水分散メジアン径が1.13μmの諸物性を有するものが例示される。しかし、これらに制限されるものではなく、これらを標準値として、これらと同等もしくは均等の物性を有するものであれば同様に使用することができる。これらの原料粘土として、山形県月布産粘土及びこれを主原料とする材料が好適に用いられる。
(3) Properties of raw clay In the present invention, the raw clay preferably has, for example, an aspect ratio (based on the number of particles) of primary particles of about 320, and particularly has a methylene blue adsorption amount and a cation exchange capacity. Higher ones are used. As a specific example, for example, methylene blue adsorption amount is 130 mmol / 100 g, cation exchange capacity is 110 meq / 100 g, 2% aqueous dispersion pH is 10.2, 4% aqueous dispersion viscosity is 350 mPa · s, and aqueous dispersion median diameter is Those having various physical properties of 1.13 μm are exemplified. However, it is not limited to these, and these can be used in the same manner as long as they have the same or equivalent physical properties as standard values. As these raw clays, clay from Tsukiyama, Yamagata Prefecture and materials using this as the main raw material are preferably used.
(4)その他の特性
本発明の材料は、熱サイクルテスト(100−600℃、30サイクル)で異状がなく(高耐熱性)、電気抵抗は、体積抵抗率(500V)が2.3×107Ωm(JIS K6911:1995)であり(高絶縁性)、例えば、フレキシブル基板材料として使用される。本発明の材料は、他の特性として、例えば、以下のような特性値を有する。酸素透過度:<0.00008cm3/20μm・m2 day・atm、水素透過度:0.002cm3/20μm・m2 day・atm、破断延び:2.2%、引裂試験(JISK6252:2001):33.4N/mm、酸素指数(JIS K7201:1995):>94.0、比熱:1.19J/g・K、熱拡散率:1.12×10−7m2/s、熱伝導率:0.27W/m・K、熱膨張係数(−100〜100℃):0.1×10−4K−1、熱膨張係数(100〜200℃):−0.06×10−4K−1、耐ガス腐食試験:異状なし。これらの値は、本発明の材料の好適な特性値を示すものであり、本発明は、これらに制限されるものではなく、これらを標準値として、これらと同等もしくは均等のものであれば、本発明の範囲に含まれる。
(4) Other characteristics The material of the present invention has no abnormality in the thermal cycle test (100-600 ° C., 30 cycles) (high heat resistance), and the electrical resistance has a volume resistivity (500 V) of 2.3 × 10. 7 Ωm (JIS K6911: 1995) (high insulation), for example, used as a flexible substrate material. The material of the present invention has, for example, the following characteristic values as other characteristics.
本発明により、(1)無機層状化合物粒子の配向が揃った無機層状化合物膜及びその製造方法を提供できる、(2)該無機層状化合物膜は、自立膜として用いることができ、例えば、350℃を超える高温においても化学的に安定な、パッキンや電解質隔壁材料等として用いることができる、(3)350℃を超える高温においても使用可能で、フレキシブルな、半透明無機層状化合物膜を提供できる、(4) 配管及び平板部材の被覆材を提供することができる、という格別の効果が奏される。 According to the present invention, (1) an inorganic layered compound film having a uniform orientation of inorganic layered compound particles and a method for producing the same can be provided. (2) The inorganic layered compound film can be used as a self-supporting film. It can be used as a packing or electrolyte partition material that is chemically stable even at high temperatures exceeding (3) and can be used at high temperatures exceeding 350 ° C., and can provide a flexible, translucent inorganic layered compound film. (4) The special effect that the covering material of piping and a flat plate member can be provided is produced.
次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。 Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
(1)無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として1.0gのクニミネ工業株式会社製天然モンモリロナイトである「クニピアP」を60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器にテフロン(登録商標)回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液を底面が平坦であり、底面の形状が正方形であり、その一辺の長さが約10cmのポリプロピレン製トレイに注ぎ、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約40マイクロメートルの半透明薄膜を得た。更に、これに1000℃で24時間の加熱処理を行った。
(1) Manufacture of inorganic layered compound thin film 1.0 g of Kunimine Kogyo Co., Ltd. natural montmorillonite “Kunipia P” as inorganic layered compound is added to 60 cm 3 of distilled water, and Teflon (registered trademark) is rotated in a plastic sealed container. It was put together with the child and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. The dispersion was poured into a polypropylene tray having a flat bottom surface, a square bottom surface, and a length of about 10 cm on one side, and kept at 50 ° C. in a forced air oven with the tray kept horizontal. The film was dried for 5 hours under the above temperature conditions to obtain a translucent thin film having a thickness of about 40 micrometers. Further, this was subjected to a heat treatment at 1000 ° C. for 24 hours.
(2)無機層状化合物薄膜の特性
この無機層状化合物薄膜の示差熱分析(昇温速度5℃/分) において、200℃から600℃の温度範囲における重量減少は3.7パーセントであり、この重量減少幅が小さいことから、ガス遮蔽材を構成する層状無機化合物は、600℃までの加熱によって基本構造から変化しないことがわかる。
(2) Characteristics of inorganic layered compound thin film In the differential thermal analysis of this inorganic layered compound thin film (heating rate 5 ° C./min), the weight loss in the temperature range of 200 ° C. to 600 ° C. is 3.7%. Since the reduction width is small, it can be seen that the layered inorganic compound constituting the gas shielding material does not change from the basic structure by heating up to 600 ° C.
薄膜の、空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定した。その結果、室温における空気、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス、ヘリウムガスの透過係数が、いずれのガスの場合も3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。ヘリウムガス分子は、あらゆるガスの中で最も小さく、かつ本薄膜がヘリウムガスに対して高いガスバリア性を有していることから、本薄膜がガスの種類によらずいかなるガスに対しても高いガスバリア性能を示すことが考えられる。また、1000℃で24時間の加熱処理を行った薄膜の空気の透過係数を測定した結果、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、加熱処理によるガスバリア性能の低減は観察されなかった。 The air permeability coefficient of the thin film was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. As a result, it was confirmed that the permeation coefficients of air, oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas, and helium gas at room temperature were less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 in any gas. It was found that the gas barrier performance was exhibited. Helium gas molecules are the smallest of all gases, and since this thin film has a high gas barrier property against helium gas, this thin film has a high gas barrier against any gas regardless of the type of gas. It is possible to show performance. Moreover, as a result of measuring the air permeability coefficient of the thin film that was heat-treated at 1000 ° C. for 24 hours, it was confirmed that it was less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1. No reduction in gas barrier performance was observed.
次に、本薄膜の遮水性能を確認する目的で、その透水係数を測定した。透水係数は、(株) ホージュン製万能型透水係数測定装置タイプDを用いて行った。その結果、本薄膜の透水係数は1×10-11cm/secと測定され、遮水性能を示すことがわかった。 Next, the water permeability coefficient was measured for the purpose of confirming the water shielding performance of the thin film. The hydraulic conductivity was measured using a universal type hydraulic conductivity measuring device type D manufactured by Hojun Co., Ltd. As a result, the water permeability coefficient of this thin film was measured to be 1 × 10 −11 cm / sec, and it was found that the water shielding performance was exhibited.
(3)ポリアクリル酸ナトリウム複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、1グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリアクリル酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社製、重合度2700−7500)が、所定の割合で含まれている水溶液を1cm3 加え、天然モンモリロナイト及びポリアクリル酸ナトリウムを含む分散液を得た。このとき、所定の割合を変えることで、天然モンモリロナイトとポリアクリル酸ナトリウムとの重量割合を異ならせた分散液を作製した。天然モンモリロナイトのポリアクリル酸ナトリウムに対する重量比は、0.98g/0.02g(ポリアクリル酸ナトリウム2%) から1.00g/0.0000002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.00002%) までとした。次に、天然モンモリロナイト及びポリアクリル酸ナトリウムを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な水可溶性高分子複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離して、自立した、フレキシビリティーに優れた水可溶性高分子複合無機層状化合物薄膜を得た。更に、これに500℃で24時間の加熱処理を行った。
(3) Manufacture of sodium polyacrylate composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 1 gram of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and in a plastic sealed container, It was put together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing sodium polyacrylate (made by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., degree of polymerization 2700-7500) as a water-soluble polymer in a predetermined ratio is added, and natural montmorillonite and poly A dispersion containing sodium acrylate was obtained. At this time, dispersions with different weight ratios of natural montmorillonite and sodium polyacrylate were prepared by changing the predetermined ratio. The weight ratio of natural montmorillonite to sodium polyacrylate was 0.98 g / 0.02 g (
(4)ポリアクリル酸ナトリウム複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリアクリル酸ナトリウム複合無機層状化合物薄膜の示差熱分析(昇温速度5℃/分)
において、200℃から600℃の温度範囲における重量減少は3.3パーセントであり、この重量減少幅が小さいことから、ガス遮蔽材を構成する層状無機化合物は、600℃までの加熱によって基本構造から変化しないことがわかる。加熱処理前の、ポリアクリル酸塩複合無機層状化合物薄膜(ポリアクリル酸ナトリウム0.02%)
のX線回折チャートを、図1に示す。このX線回折チャートにおいて、底面反射ピーク001が、d=1.23nmに観察された。このピークは、この種の無機層状化合物鉱物における一般的な底面反射ピークに比較して、強度が高く、また、線幅の細いものである。この結果から、ポリアクリル酸塩を用いて得た複合無機層状化合物薄膜において、モンモリロナイト結晶が配向して積層していることがわかる。この底面反射ピーク強度は、ポリアクリル酸ナトリウムを0.005%から0.1%使用の複合無機層状化合物薄膜で特に高く、モンモリロナイト結晶が、高度に配向していることがわかる。また、これらの複合無機層状化合物薄膜のうちで、ポリアクリル酸ナトリウムが0.02%であるポリアクリル酸塩複合無機層状化合物薄膜のTG−DTAチャート(昇温速度5℃毎分、空気雰囲気下)を、図2に示す。図2のTG曲線から、室温から200℃までに、吸着水の脱水による重量減少が観察され、また、700から800℃にかけて、モンモリロナイトの大きな重量減少が観察された。これらの中間温度においては、何らの熱変化あるいは熱重量変化も観察できない。このことは、ポリアクリル酸塩を用いて得た複合無機層状化合物薄膜の耐熱性が高いことを示す。
(4) Properties of sodium polyacrylate composite inorganic layered compound thin film Differential thermal analysis of sodium polyacrylate composite inorganic layered compound thin film (heating rate 5 ° C./min)
, The weight loss in the temperature range of 200 ° C. to 600 ° C. is 3.3%, and since this weight reduction width is small, the layered inorganic compound constituting the gas shielding material is heated from the basic structure by heating up to 600 ° C. It turns out that it does not change. Polyacrylate complex inorganic layered compound thin film before heat treatment (sodium polyacrylate 0.02%)
The X-ray diffraction chart is shown in FIG. In this X-ray diffraction chart, a bottom surface reflection peak 001 was observed at d = 1.23 nm. This peak is higher in intensity and narrower in line width than a general bottom reflection peak in this kind of inorganic layered compound mineral. From this result, it can be seen that in the composite inorganic layered compound thin film obtained using polyacrylate, the montmorillonite crystals are oriented and laminated. This bottom surface reflection peak intensity is particularly high in the composite inorganic layered compound thin film using 0.005% to 0.1% sodium polyacrylate, and it can be seen that the montmorillonite crystals are highly oriented. Moreover, among these composite inorganic layered compound thin films, a TG-DTA chart of a polyacrylate composite inorganic layered compound thin film containing 0.02% sodium polyacrylate (at a heating rate of 5 ° C. per minute under an air atmosphere ) Is shown in FIG. From the TG curve of FIG. 2, a weight reduction due to dehydration of adsorbed water was observed from room temperature to 200 ° C., and a large weight loss of montmorillonite was observed from 700 to 800 ° C. At these intermediate temperatures, no thermal change or thermogravimetric change can be observed. This indicates that the composite inorganic layered compound thin film obtained using polyacrylate has high heat resistance.
ポリアクリル酸の使用割合が異なる複合無機層状化合物薄膜の、空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定した。このとき、複合薄膜調製時に用いた天然モンモリロナイトとポリアクリル酸ナトリウムとの重量比は、0.99g/0.002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.2%) 、1.00g/0.0002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.02%) 、1.00g/0.00002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.002%)
、1.00g/0.000002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.0002%) 、及び1.00g/0.0000002g(ポリアクリル酸ナトリウム0.00002%)
とした。全ての複合薄膜において、室温における空気の透過係数が、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。また、この複合薄膜を500℃で24時間加熱処理した後では、複合薄膜の室温における空気の透過係数は、全て、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、高温処理後もガスバリア性能を示すことがわかった。
The permeability coefficient of air of the composite inorganic layered compound thin film in which the use ratio of polyacrylic acid is different was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. At this time, the weight ratio of natural montmorillonite and sodium polyacrylate used in preparing the composite thin film was 0.99 g / 0.002 g (sodium polyacrylate 0.2%), 1.00 g / 0.0002 g (polyacrylic). Sodium acrylate 0.02%), 1.00 g / 0.00002 g (sodium polyacrylate 0.002%)
1.00 g / 0.000002 g (0.0002% sodium polyacrylate) and 1.00 g / 0.0000002 g (0.00002% sodium polyacrylate)
It was. In all the composite thin films, the air permeability coefficient at room temperature was confirmed to be less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , indicating that gas barrier performance was exhibited. In addition, after the composite thin film was heat-treated at 500 ° C. for 24 hours, the composite thin film had all the air permeability coefficients at room temperature of less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1. It was confirmed that it showed gas barrier performance even after high temperature treatment.
(1)ナイロン複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.95グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3 の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、ナイロンモノマーとして、0.05グラムのイプシロン−カプロラクタム粉末(和光純薬工業株式会社製)を加え、得られた分散液を、底面が平坦であり、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一なナイロンモノマー複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した無機層状化合物薄膜をトレイから剥離し、250℃に保った加熱炉中で5時間加熱処理して、ナイロン複合無機層状化合物膜を得た。
(1) Manufacture of Nylon Composite Inorganic Layered Compound Thin Film As an inorganic layered compound, 0.95 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and Teflon is placed in a plastic sealed container. It was put together with a (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 0.05 g epsilon-caprolactam powder (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as a nylon monomer, and the resulting dispersion had a flat bottom and a round bottom. Pour into a brass tray with a diameter of about 15 cm, leave the dispersion horizontally, slowly deposit the inorganic layered compound particles, and keep the tray level in a forced air oven. And dried at 50 ° C. for 5 hours to obtain a uniform nylon monomer composite inorganic layered compound thin film having a thickness of about 30 μm. The produced inorganic layered compound thin film was peeled from the tray and heat-treated in a heating furnace kept at 250 ° C. for 5 hours to obtain a nylon composite inorganic layered compound film.
(2)無機層状化合物薄膜の特性
ナイロン複合無機層状化合物薄膜の示差熱分析(昇温速度5℃/分) において、200℃から600℃の温度範囲における重量減少は2.6パーセントであり、この重量減少幅が小さいことから、ガス遮蔽材を構成する層状無機化合物は、600℃までの加熱によって基本構造から変化しないことがわかる。
(2) Characteristics of inorganic layered compound thin film In the differential thermal analysis of the nylon composite inorganic layered compound thin film (heating rate 5 ° C./min), the weight loss in the temperature range of 200 ° C. to 600 ° C. is 2.6%. Since the weight reduction width is small, it can be seen that the layered inorganic compound constituting the gas shielding material does not change from the basic structure by heating up to 600 ° C.
ナイロン複合無機層状化合物膜(全固体に対するナイロンモノマー重量割合は5%) の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-10cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。また、この膜を500℃で24時間加熱処理した膜の空気の透過係数は、室温において、3.2×10-10cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、高温処理後もガスバリア性能を示すことがわかった。 When the air permeability coefficient of a nylon composite inorganic layered compound membrane (weight ratio of nylon monomer to the total solid is 5%) was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation, it was 3.2 × 10 −10 cm 2 at room temperature. It was confirmed that it was less than s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited. Moreover, it was confirmed that the air permeability coefficient of the film obtained by heat-treating the film at 500 ° C. for 24 hours was less than 3.2 × 10 −10 cm 2 s −1 cmHg −1 at room temperature. Also showed gas barrier performance.
(1)ポリビニルアルコール複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.95グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3 の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリビニルアルコール(関東化学株式会社製、重合度約500)を、0.05グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及びポリビニルアルコールを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。次いで、生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of polyvinyl alcohol composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.95 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, and in a plastic sealed container, It was put together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.05 g of polyvinyl alcohol (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc., degree of polymerization of about 500) was mixed as a water-soluble polymer. This dispersion containing natural montmorillonite and polyvinyl alcohol is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The layered compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to obtain a uniform composite inorganic material having a thickness of about 30 μm. A layered compound thin film was obtained. Next, the produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ポリビニルアルコール複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリビニルアルコールを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。また、この膜を500℃で24時間加熱処理した膜の空気の透過係数は、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、高温処理後もガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Properties of polyvinyl alcohol composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using polyvinyl alcohol was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited. Moreover, it was confirmed that the air permeability coefficient of the film obtained by heat-treating the film at 500 ° C. for 24 hours was less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 at room temperature. Also showed gas barrier performance.
(1)澱粉複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、澱粉(ナカライテスク株式会社製)を、0.01グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及び澱粉を含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。次いで、生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of starch composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and a plastic sealed container is filled with Teflon. It was put together with a (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 g of starch (manufactured by Nacalai Tesque) as a water-soluble polymer was mixed. This dispersion containing natural montmorillonite and starch is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The dispersion is left to stand horizontally to form an inorganic layer. Compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to form a uniform composite inorganic layer having a thickness of about 30 μm. A compound thin film was obtained. Next, the produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)澱粉複合無機層状化合物薄膜の特性
澱粉を用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Properties of starch composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using starch was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and gas barrier performance was shown.
(1)ヒドロキシエチルセルロース複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ヒドロキシエチルセルロース(Aldrich Chemical Company製)を、0.01グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及びヒドロキシエチルセルロースを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。次いで、生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Production of hydroxyethyl cellulose composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, It was put together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 g of hydroxyethyl cellulose (manufactured by Aldrich Chemical Company) as a water-soluble polymer was mixed. This dispersion containing natural montmorillonite and hydroxyethyl cellulose is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The layered compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to obtain a uniform composite inorganic material having a thickness of about 30 μm. A layered compound thin film was obtained. Next, the produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ヒドロキシエチルセルロース複合無機層状化合物薄膜の特性
ヒドロキシエチルセルロースを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Characteristics of hydroxyethyl cellulose composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using hydroxyethyl cellulose was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited.
(1)ゼラチン複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ゼラチン(和光純薬株式会社製)を、0.01グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及びゼラチンを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of gelatin composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, and Teflon was placed in a plastic sealed container. It was put together with a (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. This dispersion was mixed with 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 g of gelatin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a water-soluble polymer. This dispersion containing natural montmorillonite and gelatin is poured into a brass tray with a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The dispersion is left to stand horizontally to form an inorganic layer. Compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to form a uniform composite inorganic layer having a thickness of about 30 μm. A compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ゼラチン複合無機層状化合物薄膜の特性
ゼラチンを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Properties of Gelatin Composite Inorganic Layered Compound Thin Film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using gelatin was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and gas barrier performance was shown.
(1)グルテン複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、グルテン(和光純薬株式会社製)粉末を0.01グラム混合した。この天然モンモリロナイト及びグルテンを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of Gluten Composite Inorganic Layered Compound Thin Film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and sealed in a plastic sealed container. It was put together with a (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 0.01 g of gluten (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) powder as a water-soluble polymer was mixed. This dispersion containing natural montmorillonite and gluten is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The dispersion is left to stand horizontally to form an inorganic layer. Compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to form a uniform composite inorganic layer having a thickness of about 30 μm. A compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)グルテン複合無機層状化合物薄膜の特性
グルテンを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Characteristics of Gluten Composite Inorganic Layered Compound Thin Film When the air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using gluten was measured with a Gasper-100 manufactured by JASCO Corporation, it was 3.2 × 10 at room temperature. It was confirmed that it was less than −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and gas barrier performance was shown.
(1)ポリエチレングリコール複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリエチレングリコール(東京化成工業株式会社製)を0.01グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及びポリエチレングリコールを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Production of polyethylene glycol composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, It was put together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. This dispersion was mixed with 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 g of polyethylene glycol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) as a water-soluble polymer. This dispersion containing natural montmorillonite and polyethylene glycol is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The layered compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to obtain a uniform composite inorganic material having a thickness of about 30 μm. A layered compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ポリエチレングリコール複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリエチレングリコールを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Properties of polyethylene glycol composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using polyethylene glycol was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited.
(1)ポリアクリルアマイド複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリアクリルアマイド(Aldrich Chemical Company製)を0.01グラム含む水溶液1cm3を混合した。この天然モンモリロナイト及びポリアクリルアマイドを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of polyacrylamide composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water and placed in a plastic sealed container. And a Teflon (registered trademark) rotor and vigorously shaken to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 gram of polyacrylamide (manufactured by Aldrich Chemical Company) as a water-soluble polymer was mixed. The dispersion containing natural montmorillonite and polyacrylamide is poured into a brass tray having a flat bottom surface and a circular bottom shape, and a diameter of about 15 cm, and the dispersion is left to stand horizontally. Uniform composite with a thickness of about 30 micrometers by slowly depositing inorganic layered compound particles and drying in a forced air oven for 5 hours in a forced air oven with the tray kept horizontal An inorganic layered compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ポリアクリルアマイド複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリアクリルアマイドを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Characteristics of polyacrylamide composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using polyacrylamide was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed to be less than 2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited.
(1)ポリエチレンオキサイド複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリエチレンオキサイド(Aldrich Chemical Company製)を0.01グラム含む水溶液1cm3 を混合した。この天然モンモリロナイト及びポリエチレンオキサイドを含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Production of polyethylene oxide composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, It was put together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 1 cm 3 of an aqueous solution containing 0.01 g of polyethylene oxide (manufactured by Aldrich Chemical Company) as a water-soluble polymer was mixed. This dispersion containing natural montmorillonite and polyethylene oxide is poured into a brass tray having a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm. The layered compound particles are slowly deposited and dried in a forced air oven in a forced air oven for 5 hours under a temperature condition of 50 ° C. to obtain a uniform composite inorganic material having a thickness of about 30 μm. A layered compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ポリエチレンオキサイド複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリエチレンオキサイドを用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Properties of polyethylene oxide composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using polyethylene oxide was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed that it was less than × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited.
(1)デオキシリボクレイン酸複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、デオキシリボクレイン酸(東京化成工業株式会社製)の粉末0.01グラムを混合した。この天然モンモリロナイト及びデオキシリボクレイン酸を含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Manufacture of deoxyribocrine acid composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Industries Co., Ltd.) was added to 60 cm 3 of distilled water, and placed in a plastic sealed container. And a Teflon (registered trademark) rotor and vigorously shaken to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 0.01 g of powder of deoxyribocric acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was mixed as a water-soluble polymer. This dispersion containing natural montmorillonite and deoxyribocrine acid is poured into a brass tray having a flat bottom surface and a circular bottom shape and a diameter of about 15 cm, and the dispersion is left to stand horizontally. Uniform composite with a thickness of about 30 micrometers by slowly depositing inorganic layered compound particles and drying in a forced air oven for 5 hours in a forced air oven with the tray kept horizontal An inorganic layered compound thin film was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)デオキシリボクレイン酸複合無機層状化合物薄膜の特性
デオキシリボクレイン酸を用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Characteristics of deoxyribocrate composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using deoxyribocrate was measured with a Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation. It was confirmed to be less than 2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 , and it was found that gas barrier performance was exhibited.
(1)ポリ−L−リシン臭化水素ガス酸塩複合無機層状化合物薄膜の製造
無機層状化合物として、0.99グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水可溶性高分子として、ポリ−L−リシン臭化水素ガス酸塩(ICN Biochemicals Inc.製)の粉末0.01グラムを混合した。この天然モンモリロナイト及びポリ−L−リシン臭化水素ガス酸塩を含む分散液を、底面が平坦で、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、無機層状化合物粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中において、50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合無機層状化合物薄膜を得た。生成した複合無機層状化合物薄膜をトレイから剥離した。
(1) Production of poly-L-lysine hydrobromide gas salt composite inorganic layered compound thin film As an inorganic layered compound, 0.99 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) was used in 60 cm 3 of distilled water. In addition to the above, it was placed in a plastic sealed container together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 0.01 g of a powder of poly-L-lysine hydrobromide gas (ICN Biochemicals Inc.) was mixed as a water-soluble polymer. This dispersion containing natural montmorillonite and poly-L-lysine hydrobromide gas salt is poured into a brass tray having a flat bottom, a round bottom and a diameter of about 15 cm. The liquid is allowed to stand horizontally, and the inorganic layered compound particles are slowly deposited, and the tray is kept in a horizontal state and dried in a forced air oven at a temperature of 50 ° C. for 5 hours to obtain a thickness. A uniform composite inorganic layered compound thin film of about 30 micrometers was obtained. The produced composite inorganic layered compound thin film was peeled from the tray.
(2)ポリ−L−リシン臭化水素ガス酸塩複合無機層状化合物薄膜の特性
ポリ−L−リシン臭化水素ガス酸塩を用いて得た複合無機層状化合物薄膜の空気の透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、3.2×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Characteristics of poly-L-lysine hydrobromide gas salt composite inorganic layered compound thin film The air permeability coefficient of a composite inorganic layered compound thin film obtained using poly-L-lysine hydrobromide gas salt When measured with Gasperm-100 manufactured by Spectroscopic Co., Ltd., it was confirmed that it was less than 3.2 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 at room temperature, and gas barrier performance was shown.
(1)複合粘土膜の製造
粘土として、0.95グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水溶性高分子として、イプシロンカプロラクタム(和光純薬工業株式会社製)を0.05グラム含む水溶液を加え、得られた分散液を、底面が平坦であり、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約30マイクロメートルの均一な複合粘土膜を得た。生成した粘土薄膜をトレイから剥離して複合粘土膜を得た。
(1) Manufacture of composite clay film As clay, 0.95 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and a plastic sealed container is made of Teflon (registered trademark). It was put together with the rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. An aqueous solution containing 0.05 g of epsilon caprolactam (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a water-soluble polymer was added to this dispersion, and the resulting dispersion had a flat bottom and a circular bottom. Pour into a brass tray with a diameter of about 15 cm, place the dispersion horizontally, slowly deposit clay particles, and keep the tray level in a forced air oven. And dried at 50 ° C. for 5 hours to obtain a uniform composite clay film having a thickness of about 30 μm. The formed clay thin film was peeled from the tray to obtain a composite clay film.
(2)複合粘土膜のガスバリア材としての利用形態
得られた複合粘土膜を長さ10cm、幅2cmに切り取り、図3に示したオートクレーブ(SUS316製、内容積30cm3) 本体のネジ部(N30, P2)に巻きつけた。次に、オートクレーブに20cm3の蒸留水を入れ、締め込み部品をフタをスパナでねじこむことで締め付けた。次に、このオートクレーブを300℃に保った電気炉に入れ、時間経過に伴うオートクレーブの重量変化を測定し、そこから水の初期値に対する残存割合を計算した。図4に、経過時間と水の残存割合の関係を示す。複合粘土膜をネジ部に巻きつけた場合、水の保持量は72時間変化せず高温高圧の水蒸気に対するバリア性を示した。
(2) Form of utilization of composite clay film as gas barrier material The obtained composite clay film was cut to a length of 10 cm and a width of 2 cm, and the autoclave (made of SUS316,
(2)複合粘土膜のガスバリア材としての利用形態
得られた複合粘土膜を長さ3cm、幅2cmに切り取り、図7に示したマイクロリアクター本体の側面に、シール押さえをネジで締め付けることで固定した。次に、マイクロリアクターに水素を導入し、300℃で加熱する反応を行った。その結果、シール部からなんのリークも確認されず、高温水素に対するガスバリア性を示し、本粘土複合膜のマイクロリアクターのガス遮蔽材としての有用性を確認した。
(2) Use form of composite clay film as gas barrier material The obtained composite clay film is cut into 3 cm length and 2 cm width, and fixed to the side of the microreactor main body shown in FIG. did. Next, a reaction in which hydrogen was introduced into the microreactor and heated at 300 ° C. was performed. As a result, no leakage from the seal portion was confirmed, gas barrier properties against high-temperature hydrogen were shown, and the usefulness of the clay composite membrane as a gas shielding material for a microreactor was confirmed.
比較例1
図1に示したオートクレーブ(SUS316製、内容積30cm3)に、20cm3の蒸留水を入れ、締め込み部品をフタをスパナでねじこむことで締め付けた。次に、このオートクレーブを300℃に保った電気炉に入れ、時間経過に伴うオートクレーブの重量変化を測定し、そこから水の初期値に対する残存割合を計算した。図4に、経過時間と水の残存割合の関係を示す。45分後にオートクレーブ中の全ての水が失われた。
Comparative Example 1
20 cm 3 of distilled water was put into the autoclave (manufactured by SUS316,
(1)複合粘土膜の製造
粘土として、0.32グラムの天然モンモリロナイト(クニピアP、クニミネ工業株式会社製)を、60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)製回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、水溶性高分子として、イプシロンカプロラクタム(和光純薬工業株式会社製)を0.017グラム含む水溶液を加え、得られた分散液を、底面が平坦であり、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で50℃の温度条件下で5時間乾燥して、厚さ約10マイクロメートルの均一な複合粘土膜を得た。生成した粘土薄膜をトレイから剥離して複合粘土膜を得た。
(1) Manufacture of composite clay film As clay, 0.32 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) is added to 60 cm 3 of distilled water, and a plastic sealed container is made of Teflon (registered trademark). It was put together with the rotor and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion. An aqueous solution containing 0.017 g of epsilon caprolactam (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a water-soluble polymer was added to this dispersion, and the resulting dispersion had a flat bottom surface and a circular bottom shape. Pour into a brass tray with a diameter of about 15 cm, place the dispersion horizontally, slowly deposit clay particles, and keep the tray level in a forced air oven. And dried at 50 ° C. for 5 hours to obtain a uniform composite clay film having a thickness of about 10 μm. The formed clay thin film was peeled from the tray to obtain a composite clay film.
(2)複合粘土膜のガスバリア材としての利用形態
得られた複合粘土膜を適当な大きさに切り取り、図5に示すように、二枚のプラスチック膜に挟み、接着剤により相互に接着し、3層の多層膜を作製した。プラスチック膜は、フッ素樹脂(四フッ化エチレン) であり、一層の厚さは50マイクロメートルであった。この多層膜のヘリウムの透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、5.9×10-11cm2s-1cmHg-1未満であることが確認され、多層膜が、ガスバリア性能を示すことがわかった。
(2) Form of utilization of composite clay film as gas barrier material The obtained composite clay film is cut out to an appropriate size, and sandwiched between two plastic films as shown in FIG. A three-layer multilayer film was produced. The plastic film was a fluororesin (ethylene tetrafluoride), and the thickness of one layer was 50 micrometers. When the permeability coefficient of helium of this multilayer film was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation, it was confirmed that it was less than 5.9 × 10 −11 cm 2 s −1 cmHg −1 at room temperature. It has been found that the membrane exhibits gas barrier performance.
比較例2
図6に示すように、二枚のプラスチック膜を、接着剤により相互に接着し、2層の多層膜を作製した。プラスチック膜は、フッ素樹脂(四フッ化エチレン) であり、一層の厚さは50マイクロメートルであった。この多層膜のヘリウムの透過係数を、日本分光株式会社製Gasperm−100で測定したところ、室温において、1.1×10-19cm2
s-1cmHg-1であることが確認された。
Comparative Example 2
As shown in FIG. 6, two plastic films were bonded to each other with an adhesive to produce a two-layer multilayer film. The plastic film was a fluororesin (ethylene tetrafluoride), and the thickness of one layer was 50 micrometers. When the permeability coefficient of helium of this multilayer film was measured with Gasperm-100 manufactured by JASCO Corporation, it was 1.1 × 10 −19 cm 2 at room temperature.
It was confirmed to be s −1 cmHg −1 .
粘土として、0.95gの合成サポナイトである「スメクトン」(クニミネ工業株式会社製)を60cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器にテフロン(登録商標)回転子とともに入れ、激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液を、底面が平坦であり、底面の形状が円形であり、その直径の長さが約15cmの真鍮製トレイに注ぎ、分散液を水平に静置し、粘土粒子をゆっくりと沈積させるとともに、トレイの水平を保った状態で、強制送風式オーブン中で50℃の温度条件下で5時間乾燥して、円形の厚さ約30マイクロメートルの半透明粘土薄膜を得た。電子顕微鏡観察より、金属板と粘土薄膜界面は隙間なく接しており、手で接触した程度では容易に剥がれなかった。 As a clay, add 0.95 g of synthetic saponite “Sumekton” (Kunimine Industries Co., Ltd.) to 60 cm 3 of distilled water, put it in a plastic sealed container with a Teflon (registered trademark) rotor, shake vigorously, A uniform dispersion was obtained. Pour this dispersion into a brass tray with a flat bottom, circular bottom, and a diameter of about 15 cm, leave the dispersion horizontally, and slowly deposit clay particles. At the same time, the tray was kept horizontal and dried in a forced air oven at 50 ° C. for 5 hours to obtain a circular translucent clay thin film having a thickness of about 30 μm. From observation with an electron microscope, the metal plate and the clay thin film interface were in contact with each other without any gap, and were not easily peeled off when touched by hand.
粘土として、2,765グラムの天然モンモリロナイト(クニピア P、クニミネ工業株式会社製)と0.691グラムの合成雲母(ソマシフME-100、コープケミカル株式会社製)とを、100cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)回転子とともに入れ、25℃で2時間激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に、添加物として、イプシロンカプロラクタム(和光純薬工業株式会社製)を0.144グラム加え、激しく振とうし、天然モンモリロナイト及びイプシロンカプロラクタムを含む均一な分散液を得た。これを徐々に乾燥し、粘土ペーストを得た。次に、真空脱泡装置により、この粘土ペーストの脱気を行った。次に、この粘土ペーストを、真鍮製トレイに塗布した。塗布には、ステンレス製地べらを用いた。スペーサーをガイドとして利用し、均一厚の粘土ペースト膜を成型した。ここでペーストの厚みを2ミリメートルとした。このトレイを強制送風式オーブン中において、60℃の温度条件下で1時間乾燥することにより、厚さ約40マイクロメートルの均一な添加物複合粘土膜を得た。生成した粘土膜をトレイから剥離して、自立した、フレキシビリティーに優れた粘土膜を得た。 As clay, 2,765 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Industry Co., Ltd.) and 0.691 grams of synthetic mica (Somasif ME-100, manufactured by Corp Chemical Co., Ltd.) are added to 100 cm 3 of distilled water. The mixture was placed in a plastic sealed container together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously at 25 ° C. for 2 hours to obtain a uniform dispersion. To this dispersion, 0.144 g of epsilon caprolactam (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added as an additive, and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion containing natural montmorillonite and epsilon caprolactam. This was gradually dried to obtain a clay paste. Next, this clay paste was deaerated with a vacuum deaerator. Next, this clay paste was applied to a brass tray. For application, a stainless steel gravel was used. Using a spacer as a guide, a clay paste film having a uniform thickness was formed. Here, the thickness of the paste was 2 mm. The tray was dried in a forced air oven at 60 ° C. for 1 hour to obtain a uniform additive composite clay film having a thickness of about 40 μm. The produced clay film was peeled from the tray to obtain a self-supporting clay film having excellent flexibility.
この膜を電気炉で加熱した。室温から700℃まで毎時100℃の速度で加熱した。次に、700℃で24時間保持した。その後、電気炉内で放冷した。この加熱処理の結果、膜には黒化及びスポット的に膨れ形状が観察された。しかし、持ち上げた際にスポット的に破壊を生じ、肉眼で観察できるピンホールは発生しなかった。 This film was heated in an electric furnace. Heated from room temperature to 700 ° C. at a rate of 100 ° C. per hour. Next, it was kept at 700 ° C. for 24 hours. Then, it stood to cool in an electric furnace. As a result of this heat treatment, the film was observed to be blackened and swelled like spots. However, when it was lifted, spot breakage occurred, and no pinhole that could be observed with the naked eye was generated.
粘土として、2.765グラムの天然モンモリロナイト(クニピア P、クニミネ工業株式会社製)と0.691グラムの合成雲母(ソマシフME-100、コープケミカル株式会社製)とを、100cm3の蒸留水に加え、プラスチック製密封容器に、テフロン(登録商標)回転子とともに入れ、25℃で2時間激しく振とうし、均一な分散液を得た。この分散液に添加物として、イプシロンカプロラクタム(和光純薬工業株式会社製)を0.324グラム加え、激しく振とうし、天然モンモリロナイト及びイプシロンカプロラクタムを含む均一な分散液を得た。これを徐々に乾燥し、粘土ペーストを得た。次に、真空脱泡装置により、この粘土ペーストの脱気を行った。次に、この粘土ペーストを、真鍮製トレイに塗布した。塗布には、ステンレス製地べらを用いた。スペーサーをガイドとして利用し、均一厚の粘土ペースト膜を成型した。ここでペーストの厚みを2ミリメートルとした。このトレイを強制送風式オーブン中において、60℃の温度条件下で1時間乾燥することにより、厚さ40マイクロメートルの均一な添加物複合粘土薄膜を得た。生成した粘土膜をトレイから剥離して、自立した、フレキシビリティーに優れた粘土膜を得た。 2.765 grams of natural montmorillonite (Kunipia P, manufactured by Kunimine Kogyo Co., Ltd.) and 0.691 grams of synthetic mica (Somasif ME-100, manufactured by Co-op Chemical Co., Ltd.) are added to 100 cm 3 of distilled water as clay. The mixture was placed in a plastic sealed container together with a Teflon (registered trademark) rotor and shaken vigorously at 25 ° C. for 2 hours to obtain a uniform dispersion. As an additive, 0.324 g of epsilon caprolactam (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to this dispersion and shaken vigorously to obtain a uniform dispersion containing natural montmorillonite and epsilon caprolactam. This was gradually dried to obtain a clay paste. Next, this clay paste was deaerated with a vacuum deaerator. Next, this clay paste was applied to a brass tray. For application, a stainless steel gravel was used. Using a spacer as a guide, a clay paste film having a uniform thickness was formed. Here, the thickness of the paste was 2 mm. The tray was dried in a forced air oven under a temperature condition of 60 ° C. for 1 hour to obtain a uniform additive composite clay thin film having a thickness of 40 μm. The produced clay film was peeled from the tray to obtain a self-supporting clay film having excellent flexibility.
この膜を電気炉で加熱した。室温から700℃まで毎時100℃の速度で加熱した。次に、700℃で24時間保持した。その後、電気炉内で放冷した。この加熱処理の結果、膜には黒化及びスポット的に膨れ形状が観察された。更に、持ち上げた際に、スポット的に破壊を生じ、600℃まで加熱した場合には肉眼で観察できるピンホールは発生しなかったが、700℃まで加熱した場合には肉眼で観察できるピンホールが発生した。 This film was heated in an electric furnace. Heated from room temperature to 700 ° C. at a rate of 100 ° C. per hour. Next, it was kept at 700 ° C. for 24 hours. Then, it stood to cool in an electric furnace. As a result of this heat treatment, the film was observed to be blackened and swelled like spots. Further, when it was lifted, spot breakage occurred, and when it was heated to 600 ° C., no pinhole that could be observed with the naked eye was generated. Occurred.
以上詳述したように、本発明は、無機層状化合物を主要構成成分とする膜であることを特徴とするガス遮蔽材及びその遮蔽材を用いたガス遮蔽方法であり、自立膜として利用可能な機械的強度を有し、無機層状化合物粒子の配向積層を高度に向上させたガス遮蔽材、及びその遮蔽材あるいはその遮蔽材を含む多層フィルム用いたガス遮蔽方法に係るものであり、本発明の無機層状化合物膜は、自立膜として用いることが可能であり、また、350℃を超える高温条件下で使用が可能であり、かつ、フレキシビリティーに優れており、更に、ピンホールの存在しない緻密な材料であり、バリア性に優れるといった特徴を有するものである。したがって、本発明の無機層状化合物膜は、350℃を超える高温条件下でフレキシビリティーに優れたパッキンやセパレータとして広範に使用することができ、多くの化学産業分野で、生産ラインの配管連結部のリーク防止、電池や電解装置の隔膜などに利用することができる。また、マイクロリアクター用のシール材として用いることができる。また、本発明の粘土膜は、ガス、溶液、オイル等を遮蔽する配管シール材、ロケットやジェット機エンジン周辺の燃料シール材、燃料電池隔膜などに利用が可能である。また、溶媒を除去し、複合粘土膜を形成させたのち、支持体表面から剥離せずに支持体の保護膜として用いることも可能であり、これによって、支持体の防食、防汚、耐熱性向上の効果がある。 As described above in detail, the present invention is a gas shielding material characterized by being a film containing an inorganic layered compound as a main constituent, and a gas shielding method using the shielding material, and can be used as a self-supporting film. The present invention relates to a gas shielding material having mechanical strength and highly improved orientation lamination of inorganic layered compound particles, and a gas shielding method using the shielding material or a multilayer film containing the shielding material. The inorganic layered compound film can be used as a self-supporting film, can be used under high temperature conditions exceeding 350 ° C., has excellent flexibility, and is dense without pinholes. It is a simple material and has the characteristics of excellent barrier properties. Therefore, the inorganic layered compound film of the present invention can be widely used as a packing or separator having excellent flexibility under high temperature conditions exceeding 350 ° C. It can be used for preventing leakage of batteries and for diaphragms of batteries and electrolyzers. Further, it can be used as a sealing material for a microreactor. Further, the clay film of the present invention can be used as a pipe seal material that shields gas, solution, oil, etc., a fuel seal material around a rocket or jet engine, a fuel cell diaphragm, and the like. In addition, after removing the solvent and forming a composite clay film, it can also be used as a protective film for the support without peeling off from the support surface, thereby preventing corrosion, antifouling and heat resistance of the support. There is an improvement effect.
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Cited By (2)
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Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
JPN6010039527, 産業技術総合研究所, "1,000℃までの高耐熱性無機系ガスバリア膜を開発、燃料電池の隔膜などに利用可能", 隔週刊 燃料電池ビジネス, 20040901, p. 2−4 * |
JPN6010042907, 日本化学会講演予稿集,, 20030303, VoL.83rd,No.1,, Page.200(1 F1−04) * |
JPN6010042908, 粘土科学討論会講演要旨集,, 20030924, VoL.47th,, Page.250−251 * |
JPN6010042909, 日本化学会講演予稿集,, 20040311, VoL.84th,No.1,, Page.394(3 H1−33) * |
JPN6010042910, ポリファイル,, 20050410, VoL.42,No.4,, Page.36−38 * |
JPN6010042911, コンバーテック,, 20050715, VoL.33,No.7,, Page.43−45 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010147147A1 (en) * | 2009-06-19 | 2010-12-23 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | Moisture-proof film for electronic devices |
JP2011001237A (en) * | 2009-06-19 | 2011-01-06 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | Moisture-proof film for electronic device |
WO2017175775A1 (en) | 2016-04-05 | 2017-10-12 | 日立化成株式会社 | Resin composition, hydrogen gas barrier material, cured product, composite material, and structure |
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