JP5278869B2 - Synthetic smectite, dispersion containing the same, clay film, water-resistant film, and method for producing synthetic smectite and water-resistant film - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide synthetic smectite which can form a waterproof film excellent well in water vapor-barrier properties and optical characteristics, and well reduced in elution of metal ions under high temperature and high humidity conditions. <P>SOLUTION: This synthetic smectite 100 includes a plurality of layers 10 including a pair of tetrahedral sheets 3 mainly having silicon ions and oxygen ions, and an octahedral sheet 1 sandwiched between the pair of tetrahedral sheets 3 and composed of an octahedral crystal structure mainly having aluminum ions and/or magnesium ions and oxygen ions and/or hydroxide ions. The synthetic smectite 100 is expressed by general formula (1): X<SP>+</SP><SB>a</SB>Al<SB>4-a</SB>Mg<SB>a</SB>Si<SB>8</SB>O<SB>20</SB>(OH)<SB>4</SB>, wherein a is a number satisfying formula (2): 0.01&le;a&lt;0.75; X<SP>+</SP>denotes a monovalent exchangeable cation, and contents of sodium ion and iron ion are 10 ppm or less, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、合成スメクタイト、及びこれを含有する分散液、粘土フィルム、耐水フィルム、並びに合成スメクタイト及び耐水フィルムの製造方法に関する。   The present invention relates to a synthetic smectite, a dispersion containing the same, a clay film, a water resistant film, and a method for producing the synthetic smectite and the water resistant film.

スメクタイトとは、シリカを主成分とする一対の四面体シートと、その間に挟まれるアルミニウム、マグネシウム、又は鉄などを主成分とする一つの八面体シートとからなる層を複数有する層状鉱物の総称である。スメクタイトは、四面体シート又は八面体シートを構成する元素の他に、これらのシートに生ずる負の層電荷を補償するために、通常、二つの層の間にナトリウムイオン、カルシウムイオンなどの交換性陽イオンを含有する。   Smectite is a generic term for layered minerals having a plurality of layers composed of a pair of tetrahedral sheets mainly composed of silica and one octahedral sheet mainly composed of aluminum, magnesium, or iron sandwiched therebetween. is there. In addition to the elements that make up tetrahedron or octahedron sheets, smectite is usually an exchange of sodium ions, calcium ions, etc. between the two layers to compensate for the negative layer charge that occurs in these sheets. Contains cations.

八面体シートがマグネシウム、亜鉛などの2価の陽イオンを主成分として構成されるスメクタイトは、3八面体型スメクタイトと分類されている。3八面型スメクタイトとしては、スチーブンサイト、ヘクトライト、サポナイト、ソーコナイトと呼称される粘土鉱物が挙げられる。   Smectites whose octahedral sheet is composed mainly of divalent cations such as magnesium and zinc are classified as trioctahedral smectites. Examples of the three-octahedral smectite include clay minerals called stevensite, hectorite, saponite, and soconite.

一方、八面体シートがアルミニウム、鉄などの3価の陽イオンを主成分として構成されるスメクタイトは、2八面体型スメクタイトと分類されている。2八面体スメクタイトとしては、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイトと呼称される粘土鉱物が挙げられる(例えば非特許文献1参照)。   On the other hand, smectites whose octahedral sheet is composed mainly of trivalent cations such as aluminum and iron are classified as dioctahedral smectites. Examples of the octahedral smectite include clay minerals called montmorillonite, beidellite, and nontronite (see Non-Patent Document 1, for example).

これらのうち、2八面体型スメクタイトの一種であるモンモリロナイトは、一対のシリカ四面体シートと、その間に挟まれる1枚のアルミニウム八面体シートとからなる層を備えている。そして、八面体シートの3価のアルミニウムの一部分が2価のマグネシウムに置換されているため、八面体シートは負の層電荷を有している。この負の層電荷を補償するために、二つの層の間にナトリウムイオン、カルシウムイオンなどの交換性陽イオンを含有している。   Among these, montmorillonite, which is a kind of dioctahedral smectite, includes a layer composed of a pair of silica tetrahedral sheets and one aluminum octahedral sheet sandwiched therebetween. And since a part of trivalent aluminum of an octahedral sheet | seat is substituted by the bivalent magnesium, the octahedral sheet | seat has a negative layer electric charge. In order to compensate for this negative layer charge, an exchangeable cation such as sodium ion or calcium ion is contained between the two layers.

モンモリロナイトは、このような交換性陽イオンの存在により、イオン交換能、インターカレーション機能、膨潤性、水中でのゾル・ゲル特性など特異な性質を有している。このため、陶磁器原料として用いられるカオリナイトなどの他の粘土材料とは異なり、ボーリング泥水、鋳物砂、有機スメクタイトなど特殊な工業的用途に用いられている(例えば非特許文献2参照)。   Montmorillonite has unique properties such as ion exchange ability, intercalation function, swelling, and sol-gel properties in water due to the presence of such exchangeable cations. For this reason, unlike other clay materials such as kaolinite used as a ceramic raw material, they are used for special industrial applications such as boring mud, foundry sand, and organic smectite (see Non-Patent Document 2, for example).

これらの工業的用途に用いられるモンモリロナイトは、天然産モンモリロナイトとして米国、日本など世界各地で産出される。天然産モンモリロナイトには、通常、3価の鉄イオンが不純物として含まれており、八面体シート中のアルミニウムイオンサイトの0.3〜22.8原子%が鉄イオンに置換されている(例えば非特許文献3又は4参照)。また、天然産モンモリロナイトは、通常、鉄イオンの他に、交換性陽イオンとして、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどを含有している。   Montmorillonite used for these industrial uses is produced in various parts of the world such as the United States and Japan as natural montmorillonite. Naturally produced montmorillonite usually contains trivalent iron ions as impurities, and 0.3 to 22.8 atomic% of aluminum ion sites in the octahedron sheet is substituted with iron ions (for example, non-ionic). (See Patent Document 3 or 4). Naturally produced montmorillonite usually contains sodium ions, calcium ions, magnesium ions and the like as exchangeable cations in addition to iron ions.

また、モンモリロナイトに類似した結晶構造を有する合成スメクタイトとしては、鉄分含有のFe−Mg−Si系合成スメクタイトが知られている(特許文献1参照)。この合成スメクタイトは八面体シートが3価の鉄で構成され、その一部分を2価のマグネシウムと置換することによって負の層電荷を発現している。また、この合成スメクタイトは、天然産モンモリロナイトと同様に交換性陽イオンとして、ナトリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンなどを含有している。   Further, as a synthetic smectite having a crystal structure similar to montmorillonite, an Fe-Mg-Si based synthetic smectite containing iron is known (see Patent Document 1). In this synthetic smectite, the octahedron sheet is composed of trivalent iron, and a part of the octahedron sheet is replaced with divalent magnesium, thereby expressing a negative layer charge. In addition, this synthetic smectite contains sodium ions, calcium ions, magnesium ions and the like as exchangeable cations as in the case of natural montmorillonite.

ところで、近年、粘土材料を積層させることによってフィルムを形成できることが見出されており、ガスバリア性、耐熱性、可とう性などの特性を有する粘土膜が提案されている(例えば特許文献2及び3参照)。このような粘土膜は、例えば食品や医薬品などの変質を嫌う材料の包装材料用途、液晶ディスプレイや有機EL、優れた可とう性が要求されるディスプレイデバイスなどの電子デバイス用途への応用が提案されている。   Recently, it has been found that a film can be formed by laminating clay materials, and clay films having properties such as gas barrier properties, heat resistance, and flexibility have been proposed (for example, Patent Documents 2 and 3). reference). Such clay films are proposed for use in electronic device applications such as packaging materials for materials that dislike alteration such as foods and pharmaceuticals, liquid crystal displays and organic EL, and display devices that require excellent flexibility. ing.

このように、様々な用途への利用が期待されている粘土フィルム形成用材料の一つとして、天然産モンモリロナイト、及びモンモリロナイトに類似した結晶構造を有するFe−Mg−Si系合成スメクタイトが挙げられている(例えば特許文献1〜3参照)。
特許第2979141号公報 特許第3855003号公報 特許第3855004号公報 日本粘土学会編、「粘土ハンドブック」、技報堂出版、58頁 日本粘土学会編、「粘土ハンドブック」、技報堂出版、9頁 日本粘土学会編、「粘土ハンドブック」、技報堂出版、1304頁 Chemistry of Clays and Clay Minerals, Edited by A.C.D. Newman, John Wiley & Sons, 49頁、 1987年
Thus, as one of the clay film forming materials expected to be used in various applications, natural montmorillonite and Fe-Mg-Si based synthetic smectite having a crystal structure similar to montmorillonite can be mentioned. (For example, see Patent Documents 1 to 3).
Japanese Patent No. 2979141 Japanese Patent No. 3855003 Japanese Patent No. 3855004 Edited by Japan Clay Society, “Clay Handbook”, Gihodo Publishing, 58 pages Edited by Japan Clay Society, “Clay Handbook”, Gihodo Publishing, 9 pages Edited by the Japan Clay Society, “Clay Handbook”, Gihodo Publishing, p. 1304 Chemistry of Clays and Clay Minerals, Edited by A. C. D. Newman, John Wiley & Sons, 49, 1987

天然産モンモリロナイトや特許文献1などに記載されているモンモリロナイトに類似した結晶構造を有する従来のFe−Mg−Si系合成スメクタイトは、二つの層の間に含まれる交換性陽イオンが水分子を吸着して容易に水中に分散する。これらの粒子が分散した分散液から水分を除去して乾燥し、フィルム化するとモンモリロナイト粒子や合成スメクタイト粒子をフィルム状に配向させることができる。このような構造の粘土フィルムは、酸素や窒素などのドライガスに対しては優れたバリア性を有しており、耐熱性、可とう性にも優れる。しかしながら、二つの層の間に含まれる交換性陽イオンが水分子を吸着するため、水蒸気バリア性が十分ではない。   The conventional Fe-Mg-Si synthetic smectite having a crystal structure similar to that of natural montmorillonite and montmorillonite described in Patent Document 1 adsorbs water molecules by exchangeable cations contained between the two layers. And easily disperse in water. When the water is removed from the dispersion in which these particles are dispersed and dried to form a film, the montmorillonite particles and the synthetic smectite particles can be oriented in the form of a film. The clay film having such a structure has excellent barrier properties against dry gases such as oxygen and nitrogen, and is excellent in heat resistance and flexibility. However, since the exchangeable cation contained between the two layers adsorbs water molecules, the water vapor barrier property is not sufficient.

また、天然産モンモリロナイトや、モンモリロナイトに類似した結晶構造を有する従来のFe−Mg−Si系合成スメクタイトに含有される交換性陽イオンは、高温多湿条件下においては層間から脱離し溶出してしまう。このため、これらの材料から形成される粘土フィルムは、高純度材料が要求されるディスプレイデバイスなど、電子デバイス用フィルム基材としては応用できない。   In addition, exchangeable cations contained in natural montmorillonite and conventional Fe-Mg-Si based synthetic smectite having a crystal structure similar to montmorillonite are desorbed and eluted from the layers under high temperature and high humidity conditions. For this reason, the clay film formed from these materials cannot be applied as a film substrate for electronic devices such as display devices that require high-purity materials.

上記の点を改善するため、本発明者らは、天然産モンモリロナイト、及び特許文献1に記載される、モンモリロナイトに類似した結晶構造を有する従来のFe−Mg−Si系合成スメクタイトにおいて、交換性陽イオンをリチウムイオンに置換して加熱処理し、リチウムイオンを層を構成している八面体シート内に拡散させ、層内に固定化することを検討した。すなわち、ナトリウムイオン及びカルシウムイオン等に比べてイオン半径の小さいリチウムイオンを、例えば加熱処理などの手法によって層内(八面体シート内)に拡散させて層内に保持させることを検討した。   In order to improve the above points, the present inventors have made exchangeable positive effects on natural montmorillonite and the conventional Fe—Mg—Si based synthetic smectite described in Patent Document 1 having a crystal structure similar to montmorillonite. The heat treatment was performed by replacing the ions with lithium ions, and lithium ions were diffused into the octahedron sheet constituting the layer and fixed in the layer. That is, it was examined that lithium ions having an ion radius smaller than that of sodium ions, calcium ions, and the like are diffused into the layer (in the octahedral sheet) by a method such as heat treatment and held in the layer.

ところが、イオン交換法などの手法によって交換性陽イオンをリチウムイオンに置換する方法では、天然産モンモリロナイト、及び従来のFe−Mg−Si系合成スメクタイトに含まれる交換性陽イオンのリチウムイオンへの置換率を向上させることは困難であった。このため、当該置換率を向上することにより、交換性陽イオンの溶出が十分に低減され、十分な水蒸気バリア性を有する粘土材料及び粘土製のフィルムが求められている。   However, in the method of replacing an exchangeable cation with a lithium ion by a technique such as an ion exchange method, substitution of the exchangeable cation contained in natural montmorillonite and a conventional Fe-Mg-Si based synthetic smectite with a lithium ion is performed. It was difficult to improve the rate. For this reason, by improving the said substitution rate, the elution of an exchangeable cation is fully reduced and the clay material and clay film which have sufficient water vapor | steam barrier property are calculated | required.

一方で、天然産モンモリロナイトやモンモリロナイトに類似した結晶構造を有する従来のFe−Mg−Si系合成スメクタイトには、鉄イオンが含まれているため、これらの材料やこのような材料から形成される粘土フィルムは茶褐色に着色してしまう。このため、着色していない粘土材料及粘土製のフィルムが求められている。   On the other hand, conventional Fe-Mg-Si synthetic smectite having a crystal structure similar to natural montmorillonite and montmorillonite contains iron ions, so these materials and clays formed from such materials The film is colored brownish brown. For this reason, uncolored clay materials and clay films are required.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる粘土製の耐水フィルム及びその製造方法、並びにこのような耐水フィルムを形成可能な合成スメクタイト及びその製造法を提供することを目的とする。また、当該耐水フィルムを形成できる粘土フィルム、及び当該粘土フィルムを形成可能な上記合成スメクタイトを含有する分散液を提供することを目的とする。   The present invention was made in view of the above circumstances, the elution of metal ions under high-temperature and high-humidity conditions is sufficiently reduced, and a water-resistant film made of clay that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical characteristics, and a method for producing the same, It is another object of the present invention to provide a synthetic smectite capable of forming such a water resistant film and a method for producing the same. Moreover, it aims at providing the dispersion liquid containing the said synthetic smectite which can form the clay film which can form the said water-resistant film, and the said clay film.

上記目的を達成するために、本発明では、主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに当該一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数備える合成スメクタイトであって、下記一般式(1)で表され、ナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である合成スメクタイトを提供する。
Al4−aMgSi20(OH) (1)
[式中、aは下記式(2)を満たす数を示し、Xは一価の交換性陽イオンを示す。]
0.01≦a<0.75 (2)]
In order to achieve the above object, in the present invention, a pair of tetrahedral sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and mainly aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen so as to be sandwiched between the pair of tetrahedral sheets. A synthetic smectite including a plurality of layers including an octahedral sheet having an octahedral crystal structure having ions and / or hydroxide ions, and is represented by the following general formula (1), and contains sodium ions and iron ions Synthetic smectites each having a content of 10 ppm or less are provided.
X + a Al 4-a Mg a Si 8 O 20 (OH) 4 (1)
[Wherein, a represents a number satisfying the following formula (2), and X + represents a monovalent exchangeable cation. ]
0.01 ≦ a <0.75 (2)]

本発明によれば、高温多湿条件下において金属イオンが溶出せず、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる合成スメクタイトや耐水フィルムを得ることができる。本発明者らは、このような特性を有する合成スメクタイトを得ることができる理由を以下の通り推察する。   According to the present invention, it is possible to obtain a synthetic smectite or water-resistant film that does not elute metal ions under high-temperature and high-humidity conditions and is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties. The present inventors infer the reason why a synthetic smectite having such characteristics can be obtained as follows.

すなわち、合成スメクタイトのナトリウムイオン含有量を10ppm以下とすることによって、ナトリウムイオンが層の間に存在することを防止することができる。ナトリウムイオンが層の間に存在する場合、周囲の水分子を容易に吸着するため、合成スメクタイトの水蒸気に対するバリア性を低下させ、交換性陽イオンの溶出量を増加させる原因となる。また、合成スメクタイトの鉄イオン含有量を10ppm以下とすることによって、合成スメクタイトの着色を抑制し、可視光吸収率を低くすることができる。これによって、形成される耐水フィルムの光学特性を向上させることができる。なお、本発明の合成スメクタイトは、粘土フィルムや耐水フィルム形成用原料として好適に用いることができるが、フィルム形成用途のみに限定されるものではない。以下、場合により「粘土フィルム」及び「耐水フィルム」を「フィルム」と総称する。   That is, by setting the sodium ion content of the synthetic smectite to 10 ppm or less, it is possible to prevent sodium ions from being present between the layers. When sodium ions are present between the layers, the surrounding water molecules are easily adsorbed, so that the barrier property against the water vapor of the synthetic smectite is reduced, and the elution amount of the exchangeable cation is increased. Further, by setting the iron ion content of the synthetic smectite to 10 ppm or less, coloring of the synthetic smectite can be suppressed and the visible light absorption rate can be lowered. Thereby, the optical characteristic of the water-resistant film formed can be improved. In addition, although the synthetic smectite of this invention can be used suitably as a raw material for clay film or water-resistant film formation, it is not limited only to a film formation use. Hereinafter, in some cases, “clay film” and “water resistant film” are collectively referred to as “film”.

本発明の合成スメクタイトは、交換性陽イオンとしてリチウムイオン及び水素イオンの少なくとも一方を含有する。リチウムイオンや水素イオンはイオン半径が十分に小さいため、層の内部に安定的に保持される。その結果、高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気に対するバリア性に十分優れた合成スメクタイト及び耐水フィルムを得ることができる。なお、例えば、ナトリウムイオン及びカルシウムイオンなどは、リチウムイオンおよび水素イオンよりもイオン半径が大きいため、合成スメクタイトの層の内部に存在させることは困難である。 Synthetic smectite of the invention, it contains at least one of lithium ion and hydrogen ions as exchangeable cations. Since lithium ions and hydrogen ions have a sufficiently small ion radius, they are stably held inside the layer. As a result, elution of exchangeable cations under high-temperature humidification conditions can be sufficiently reduced, and a synthetic smectite and water-resistant film that are sufficiently excellent in barrier properties against water vapor can be obtained. For example, sodium ions and calcium ions have an ionic radius larger than that of lithium ions and hydrogen ions, and thus are difficult to be present inside the synthetic smectite layer.

本発明の合成スメクタイトは、モンモリロナイト型の結晶構造を有することが好ましい。このような結晶構造を有する合成スメクタイトは、層の間に交換性陽イオンを容易に含有することができる。これによって、優れたイオン交換能及び分散性を備えさせることができる。また、加熱処理等によって、層の間の交換性陽イオンを層の内部に容易に移動させて安定的に保持することができる。したがって、交換性陽イオンの溶出を抑制することができる。   The synthetic smectite of the present invention preferably has a montmorillonite type crystal structure. A synthetic smectite having such a crystal structure can easily contain exchangeable cations between layers. Thereby, excellent ion exchange ability and dispersibility can be provided. In addition, the exchangeable cation between layers can be easily moved into the layer by heat treatment or the like and stably held. Therefore, elution of exchangeable cations can be suppressed.

また、本発明の合成スメクタイトは、成膜性を有することが好ましい。これによって、合成スメクタイトの粒子が集積した粘土フィルムを容易に得ることができる。かかる粘土フィルムに例えば加熱処理を施すことによって、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れ、耐水性を有する耐水フィルムを容易に得ることができる。なお、成膜性を有する合成スメクタイトとは、容器内の合成スメクタイトを含有する分散液を、例えば室温以上の温度で乾燥させて固形状とした場合に、容器の底面に粘土膜を形成し、室温下で粘土膜としての取り扱いが可能な合成スメクタイトをいう。一方、成膜性を有しない合成スメクタイトとは、上記のように乾燥させて固形状にした場合に粘土膜を形成せず、例えば粉状となるものをいう。   In addition, the synthetic smectite of the present invention preferably has a film forming property. Thus, a clay film in which synthetic smectite particles are accumulated can be easily obtained. By subjecting such a clay film to a heat treatment, for example, a water-resistant film that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties and has water resistance can be easily obtained. Note that the synthetic smectite having film-forming properties is a dispersion containing the synthetic smectite in the container, for example, when a solid is dried at a temperature of room temperature or higher to form a clay film on the bottom of the container, Synthetic smectite that can be handled as a clay film at room temperature. On the other hand, the synthetic smectite having no film-forming property refers to a material that does not form a clay film and is, for example, in the form of powder when dried and solidified as described above.

また、本発明の合成スメクタイトは、リチウムイオン及び水素イオンの少なくとも一部を、八面体シートの内部に有していてもよい。このような合成スメクタイトは、高温多湿条件下でもリチウムイオン及び水素イオンの溶出を十分に防止することができる。また、優れた水蒸気バリア性と光学特性を有する耐水フィルムを構成することができる。   Moreover, the synthetic smectite of the present invention may have at least a part of lithium ions and hydrogen ions inside the octahedral sheet. Such a synthetic smectite can sufficiently prevent elution of lithium ions and hydrogen ions even under high temperature and high humidity conditions. Moreover, the water-resistant film which has the outstanding water vapor | steam barrier property and an optical characteristic can be comprised.

また、本発明の合成スメクタイトは、230〜400℃に加熱して得ることのできる、[001]方位の面間隔が1.00nm以下のものであることが好ましい。このような合成スメクタイトは、層の間に残留する交換性陽イオンの割合が十分に低減されたものである。したがって、高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出を十分に低減することができる。また、このような合成スメクタイトを有する耐水フィルムは、水蒸気バリア性に十分に優れる。   In addition, the synthetic smectite of the present invention preferably has a [001] orientation plane spacing of 1.00 nm or less, which can be obtained by heating to 230 to 400 ° C. Such a synthetic smectite has a sufficiently reduced ratio of exchangeable cations remaining between the layers. Therefore, elution of exchangeable cations under high temperature humidification conditions can be sufficiently reduced. Moreover, a water-resistant film having such a synthetic smectite is sufficiently excellent in water vapor barrier properties.

また、本発明の合成スメクタイトは、230〜400℃に加熱して得ることのできる、25℃、相対湿度60%における吸水率が1質量%以下のものであることが好ましい。このような合成スメクタイトは、高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出を一層十分に低減することができる。また、このような合成スメクタイトを有する耐水フィルムは水蒸気バリア性に一層十分に優れる。   Moreover, it is preferable that the synthetic smectite of the present invention has a water absorption of 1% by mass or less at 25 ° C. and a relative humidity of 60%, which can be obtained by heating to 230 to 400 ° C. Such synthetic smectite can further sufficiently reduce elution of exchangeable cations under high temperature humidification conditions. Moreover, the water resistant film having such a synthetic smectite is more sufficiently excellent in water vapor barrier properties.

また、本発明の合成スメクタイトは、230〜400℃に加熱して得ることのできる、イオン交換容量が5ミリ当量/100g以下のものであることが好ましい。このような合成スメクタイトは、交換性陽イオンの溶出を一層抑制することができる。また、このような合成スメクタイトを有する耐水フィルムは水蒸気バリア性に一層十分に優れる。   Further, the synthetic smectite of the present invention is preferably one having an ion exchange capacity of 5 meq / 100 g or less, which can be obtained by heating to 230 to 400 ° C. Such synthetic smectite can further suppress the elution of exchangeable cations. Moreover, the water resistant film having such a synthetic smectite is more sufficiently excellent in water vapor barrier properties.

本発明ではまた、主成分として上述の合成スメクタイトと水とを含有する分散液を提供する。   The present invention also provides a dispersion containing the above-mentioned synthetic smectite and water as main components.

このような分散液は、分散性に優れており、耐水フィルム形成用の原料として好適に用いることができる。また、このような分散液を用いて、形成された耐水フィルムは、高温多湿条件下において金属イオンが容易に溶出せず、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れている。   Such a dispersion is excellent in dispersibility and can be suitably used as a raw material for forming a water-resistant film. In addition, the water-resistant film formed using such a dispersion does not easily elute metal ions under high temperature and high humidity conditions, and is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties.

本発明ではまた、主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに当該一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数有する合成スメクタイトが積層されている粘土フィルムであって、当該合成スメクタイトは、上記一般式(1)で表され、交換性陽イオンを層の間に有しており、当該合成スメクタイトのナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である、粘土フィルムを提供する。   In the present invention, a pair of tetrahedral sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and mainly aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxides so as to be sandwiched between the pair of tetrahedral sheets. A clay film in which a synthetic smectite having a plurality of layers including an octahedral sheet having an octahedral crystal structure having ions is laminated, and the synthetic smectite is represented by the general formula (1) and is exchangeable positive. Provided is a clay film having ions between layers, wherein the synthetic smectite has a sodium ion content and an iron ion content of 10 ppm or less, respectively.

このような粘土フィルムは、ナトリウムイオンの含有量が10ppm以下の合成スメクタイトを有するため、加熱処理等を施すことにより、リチウムイオンや水素イオンなどの交換性陽イオンを合成スメクタイトの層間から層の内部に容易に移動させることができる。したがって、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる耐水フィルムを容易に形成することができる。また、鉄イオンの含有量が10ppm以下の合成スメクタイトを有するため、光学的特性に優れている。   Since such a clay film has a synthetic smectite having a sodium ion content of 10 ppm or less, by performing a heat treatment or the like, exchangeable cations such as lithium ions and hydrogen ions can be exchanged from the synthetic smectite layer to the inside of the layer. Can be moved easily. Therefore, elution of metal ions under high temperature and high humidity conditions can be sufficiently reduced, and a water resistant film that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical characteristics can be easily formed. Moreover, since it has a synthetic smectite with an iron ion content of 10 ppm or less, it has excellent optical properties.

本発明の粘土フィルムは、5〜200μmの厚さを有することが好ましい。このような粘土フィルムに加熱処理等を施すことにより、優れた機械的強度と可とう性とを高水準で両立させることができるフィルムを得ることができる。   The clay film of the present invention preferably has a thickness of 5 to 200 μm. By subjecting such a clay film to heat treatment or the like, it is possible to obtain a film capable of achieving both excellent mechanical strength and flexibility at a high level.

本発明ではまた、主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに当該一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数有する合成スメクタイトが積層されている耐水フィルムであって、当該合成スメクタイトは、上記一般式(1)で表され、交換性陽イオンの少なくとも一部を八面体シートの内部に有しており、当該合成スメクタイトのナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である耐水フィルムを提供する。   In the present invention, a pair of tetrahedral sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and mainly aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxides so as to be sandwiched between the pair of tetrahedral sheets. A water-resistant film in which a synthetic smectite having a plurality of layers including an octahedral sheet having an octahedral crystal structure having ions is laminated. The synthetic smectite is represented by the general formula (1), and is exchangeable positive. Provided is a water-resistant film having at least part of ions inside an octahedron sheet, wherein the synthetic smectite has a sodium ion content and an iron ion content of 10 ppm or less, respectively.

このような耐水フィルムを構成する合成スメクタイトは、交換性陽イオンを層の内部、すなわち、八面体シート内に保持することができる。また、ナトリウムイオンの含有量が低いために、合成スメクタイトの層の間に残留する交換性陽イオンの量が十分低減されたものである。したがって、この耐水フィルムは、高温多湿条件下における金属イオンの溶出を十分に低減することができ、また、水蒸気バリア性に十分優れている。さらに、鉄イオンの含有量が低いために、殆ど着色しておらず十分優れた光学特性を有する。   The synthetic smectite constituting such a water-resistant film can hold the exchangeable cation inside the layer, that is, in the octahedral sheet. Moreover, since the content of sodium ions is low, the amount of exchangeable cations remaining between the synthetic smectite layers is sufficiently reduced. Therefore, this water resistant film can sufficiently reduce the elution of metal ions under high temperature and high humidity conditions, and is sufficiently excellent in water vapor barrier properties. Furthermore, since the content of iron ions is low, it is hardly colored and has sufficiently excellent optical characteristics.

本発明の耐水フィルムは、5〜200μmの厚さを有することが好ましい。このような耐水フィルムは、優れた機械的強度と可とう性とを高水準で両立させることができる。   The water-resistant film of the present invention preferably has a thickness of 5 to 200 μm. Such a water-resistant film can achieve both excellent mechanical strength and flexibility at a high level.

また、本発明の耐水フィルムは、厚さ50μmにおける波長550nmの光の吸収率が20%以下であることが好ましい。このような耐水フィルムは、光の吸収率が十分に低いため、着色が十分に低減されており、優れた光学特性を有する。   Moreover, it is preferable that the water-resistant film of this invention is 20% or less of the light absorptance of light with a wavelength of 550 nm in thickness 50 micrometers. Such a water-resistant film has a sufficiently low light absorptivity, so that coloring is sufficiently reduced and has excellent optical properties.

また、本発明の耐水フィルムは、25℃、相対湿度60%における吸水率が0.5質量%以下であることが好ましい。このような耐水フィルムは、高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出が一層十分に低減されており、また、水蒸気バリア性に一層十分に優れる。   Further, the water resistant film of the present invention preferably has a water absorption rate of 0.5% by mass or less at 25 ° C. and a relative humidity of 60%. Such a water-resistant film has a sufficiently reduced elution of exchangeable cations under high-temperature humidification conditions, and is further sufficiently excellent in water vapor barrier properties.

本発明ではまた、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、及びマグネシウム化合物を含有する混合液と、アルカリ水溶液とを混合して含水複合水酸化物が分散した分散液を得る第一工程と、分散液と、リチウムイオン及び/又は水素イオンを生成するイオン化合物とを混合して前駆体スラリーを得る第二工程と、前駆体スラリーを水熱反応させる第三工程と、を備える合成スメクタイトの製造方法を提供する。この合成スメクタイトは、主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びにこの一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数備えており、上記一般式(1)で表される。そして、複数の層と、当該複数の層の間に交換性陽イオンとしてリチウムイオン及び/又は水素イオンとを有しており、ナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である。   The present invention also includes a first step of obtaining a dispersion in which a mixed liquid containing a silicon compound, an aluminum compound, and a magnesium compound is mixed with an aqueous alkaline solution to disperse a hydrated composite hydroxide, a dispersion, and a lithium Provided is a method for producing a synthetic smectite comprising a second step of obtaining a precursor slurry by mixing ionic compounds that generate ions and / or hydrogen ions, and a third step of hydrothermal reaction of the precursor slurry. The synthetic smectite is mainly composed of a pair of tetrahedral sheets having silicon ions and oxygen ions, and mainly aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxides so as to be sandwiched between the pair of tetrahedral sheets. A plurality of layers including an octahedron sheet having an octahedral crystal structure having ions are provided and represented by the general formula (1). And it has a lithium ion and / or a hydrogen ion as an exchangeable cation between a some layer and the said some layer, and content of a sodium ion and an iron ion is 10 ppm or less, respectively.

上述の製造方法によれば、水への分散性に優れ、フィルム状に成形することが容易な合成スメクタイトを得ることができる。また、この合成スメクタイトは、加熱処理等により、交換性陽イオンを層の間から層の内部に容易に移動させることができる。これによって、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる合成スメクタイトとなる。   According to the production method described above, a synthetic smectite that is excellent in water dispersibility and can be easily formed into a film can be obtained. In addition, the synthetic smectite can easily move exchangeable cations from one layer to another inside the layer by heat treatment or the like. As a result, elution of metal ions under high temperature and high humidity conditions is sufficiently reduced, and a synthetic smectite that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties is obtained.

また、本発明の合成スメクタイトの製造方法では、ケイ素化合物がテトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ及び水ガラスからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、アルミニウム化合物が硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、マグネシウム化合物が硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム及び炭酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、イオン化合物が硝酸リチウム、水酸化リチウム、塩化リチウム、塩酸、硝酸、硫酸及びアンモニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であることが好ましい。これによって、上記の特徴を有する合成スメクタイトを容易に製造することができる。   In the method for producing a synthetic smectite of the present invention, the silicon compound is at least one compound selected from the group consisting of tetramethylorthosilicate, tetraethylorthosilicate, colloidal silica, fumed silica, and water glass, and the aluminum compound is nitric acid. It is at least one compound selected from the group consisting of aluminum, aluminum chloride and aluminum sulfate, the magnesium compound is at least one compound selected from the group consisting of magnesium nitrate, magnesium chloride, magnesium sulfate and magnesium carbonate, and the ionic compound is It is preferably at least one compound selected from the group consisting of lithium nitrate, lithium hydroxide, lithium chloride, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and ammonia. As a result, a synthetic smectite having the above characteristics can be easily produced.

また、本発明の合成スメクタイトの製造方法では、第一工程で得られる分散液のpHが9.4〜11.0であり、第二工程で得られる前駆体スラリーのpHが10.0〜12.0であり、第三工程では、前駆体スラリーを250〜375℃の自生圧力条件下で24時間以上水熱反応させることが好ましい。これによって、純度の高い上記一般式(1)で表される合成スメクタイトを高収率で製造することができる。   Moreover, in the manufacturing method of the synthetic smectite of this invention, pH of the dispersion liquid obtained at a 1st process is 9.4-11.0, and pH of the precursor slurry obtained at a 2nd process is 10.0-12. In the third step, the precursor slurry is preferably subjected to a hydrothermal reaction for 24 hours or more under an autogenous pressure condition of 250 to 375 ° C. Thereby, the synthetic smectite represented by the general formula (1) having high purity can be produced in a high yield.

本発明では、交換性陽イオンを層の間に有する粘土フィルムに加熱処理を施して、粘土フィルムの層の間にある交換性陽イオンの少なくとも一部を、八面体シートの内部に移動させる工程を有する、耐水フィルムの製造方法を提供する。かかる製造方法によって得られる耐水フィルムの交換性陽イオンは、層の内部、すなわち八面体シートの内部に保持され、層間に残存する交換性陽イオンの量を十分に低減することができる。これによって、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる耐水フィルムを容易に得ることができる。   In the present invention, the step of heat-treating the clay film having exchangeable cations between the layers to move at least a part of the exchangeable cations between the layers of the clay film into the octahedral sheet A method for producing a water resistant film is provided. The exchangeable cation of the water-resistant film obtained by such a production method is held inside the layer, that is, inside the octahedral sheet, and the amount of exchangeable cation remaining between the layers can be sufficiently reduced. As a result, the elution of metal ions under high temperature and high humidity conditions is sufficiently reduced, and a water resistant film that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties can be easily obtained.

本発明の耐水フィルムの製造方法における加熱処理は、230〜500℃で10分間〜48時間加熱することが好ましい。これによって、合成スメクタイトの層間の陽イオンを層の内部に十分に移動させることができ、層の間に残存する交換性陽イオン量を一層十分に低減することができる。したがって、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が一層十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに一層十分優れる耐水フィルムを製造することができる。   The heat treatment in the method for producing a water-resistant film of the present invention is preferably performed at 230 to 500 ° C. for 10 minutes to 48 hours. As a result, the cations between the layers of the synthetic smectite can be sufficiently moved into the layers, and the amount of exchangeable cations remaining between the layers can be further sufficiently reduced. Therefore, the elution of metal ions under high-temperature and high-humidity conditions can be further sufficiently reduced, and a water-resistant film that is further excellent in water vapor barrier properties and optical properties can be produced.

本発明によれば、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減され、水蒸気バリア性と光学特性とに十分優れる粘土製の耐水フィルム及びその製造方法、並びにこのような耐水フィルムを形成可能な合成スメクタイト及びその製造法を提供することができる。また、当該耐水フィルムを形成できる粘土フィルム、及び当該粘土フィルムを形成可能な上記合成スメクタイトを含有する分散液を提供することができる。   According to the present invention, the elution of metal ions under high-temperature and high-humidity conditions is sufficiently reduced, and a water-resistant film made of clay that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and optical properties, a method for producing the same, and such a water-resistant film can be formed. Synthetic smectite and a method for producing the same can be provided. Moreover, the dispersion liquid containing the said synthetic smectite which can form the clay film which can form the said water-resistant film, and the said clay film can be provided.

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を以下に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate descriptions are omitted.

本実施形態に係る合成スメクタイトは、主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに当該一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数備える合成スメクタイトであって、下記記一般式(1)で表される。
Al4−aMgSi20(OH) (1)
[式中、aは下記式(2)を満たす数を示し、Xは一価の交換性陽イオンを示す。]
0.01≦a<0.75 (2)]
また、ナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である。なお、ナトリウムイオン及び鉄イオンを含有しない合成スメクタイトも本発明の合成スメクタイトに含まれる。
The synthetic smectite according to the present embodiment is mainly composed of a pair of tetrahedral sheets having silicon ions and oxygen ions, and mainly aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or sandwiched between the pair of tetrahedral sheets. Or it is synthetic smectite provided with two or more layers containing the octahedral sheet | seat which consists of an octahedral crystal structure which has a hydroxide ion, Comprising: It represents with the following general formula (1).
X + a Al 4-a Mg a Si 8 O 20 (OH) 4 (1)
[Wherein, a represents a number satisfying the following formula (2), and X + represents a monovalent exchangeable cation. ]
0.01 ≦ a <0.75 (2)]
Moreover, content of a sodium ion and an iron ion is 10 ppm or less, respectively. In addition, the synthetic smectite which does not contain sodium ion and iron ion is also included in the synthetic smectite of the present invention.

図1は、本発明の好適な実施形態に係る合成スメクタイトの構造を模式的に示す断面図である。合成スメクタイト100は、八面体結晶構造からなる八面体シート1及びこの八面体シート1を挟むようにして四面体結晶構造からなる一対の四面体シート3を有する層10を複数備える。そして、複数の層10の間、すなわち層間に交換性陽イオンXを備える。 FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a synthetic smectite according to a preferred embodiment of the present invention. The synthetic smectite 100 includes a plurality of layers 10 each having an octahedral sheet 1 having an octahedral crystal structure and a pair of tetrahedral sheets 3 having a tetrahedral crystal structure sandwiching the octahedral sheet 1. And the exchangeable cation X <+> is provided between the some layers 10, ie, between layers.

八面体シート1を構成する八面体結晶構造は、アルミニウムイオン(Al3+)、マグネシウムイオン(Mg2+)、酸素イオン(O2−)及び水酸化物イオン(OH)を有する。一方、四面体シート3を構成する四面体結晶構造は、ケイ素イオン(Si4+)と酸素イオン(O2−)とを有する。この四面体結晶構造は、ケイ素イオンと酸素イオンとからなるものであることが好ましいが、微量のアルミニウムイオンなどを有していてもよい。 The octahedral crystal structure constituting the octahedral sheet 1 includes aluminum ions (Al 3+ ), magnesium ions (Mg 2+ ), oxygen ions (O 2− ), and hydroxide ions (OH ). On the other hand, the tetrahedral crystal structure constituting the tetrahedral sheet 3 includes silicon ions (Si 4+ ) and oxygen ions (O 2− ). The tetrahedral crystal structure is preferably composed of silicon ions and oxygen ions, but may have a trace amount of aluminum ions.

すなわち、本実施形態に係る合成スメクタイト100は、モンモリロナイト構造を有している。モンモリロナイト構造は、八面体シート1のアルミニウムイオンの一部にマグネシウムイオンとの同型置換や欠陥があるため、層10内に負電荷を有している。この負電荷を補償して電気的中性を保つために、層10間に交換性陽イオンXを有している。 That is, the synthetic smectite 100 according to the present embodiment has a montmorillonite structure. The montmorillonite structure has a negative charge in the layer 10 because some of the aluminum ions of the octahedral sheet 1 have isomorphous substitution with magnesium ions and defects. In order to compensate for this negative charge and maintain electrical neutrality, exchangeable cations X + are provided between the layers 10.

層10は八面体シート1に空きサイトを有しており、例えば230〜400℃の加熱処理に伴って層10間から移動してくる交換性陽イオンXを安定して保持することができる。なお、合成スメクタイト100の結晶構造の同定方法として、例えばX線回折法を好適に用いることができる。 The layer 10 has a vacant site in the octahedral sheet 1 and can stably hold the exchangeable cation X + that moves from the layer 10 with heat treatment at 230 to 400 ° C., for example. . As a method for identifying the crystal structure of the synthetic smectite 100, for example, an X-ray diffraction method can be suitably used.

したがって、本発明の合成スメクタイトは、モンモリロナイト型及びこれに類似する結晶構造を有することが好ましい。なお、本明細書における「モンモリロナイト型の結晶構造」は、モンモリロナイト型に類似する構造も含む。例えば、八面体結晶構造からなる八面体シートを四面体結晶構造からなる一対の四面体シートで挟んだ層の基本構造を有し、交換性陽イオンXが八面体シート1内に保持されている結晶構造も含む。 Therefore, the synthetic smectite of the present invention preferably has a montmorillonite type and a similar crystal structure. The “montmorillonite type crystal structure” in this specification includes a structure similar to the montmorillonite type. For example, it has a basic structure of a layer in which an octahedral sheet composed of an octahedral crystal structure is sandwiched between a pair of tetrahedral sheets composed of a tetrahedral crystal structure, and exchangeable cations X + are held in the octahedral sheet 1. Including the crystal structure.

なお、ゼオライトの一種であるアナルシムに類似する構造では、図1に示すような二つの層10の間に交換性陽イオンを含有する結晶構造は得られない。したがって、アナルシムに類似する構造では、本発明の効果を得ることはできない。   In addition, in a structure similar to analsim which is a kind of zeolite, a crystal structure containing an exchangeable cation between the two layers 10 as shown in FIG. 1 cannot be obtained. Therefore, the effect of the present invention cannot be obtained with a structure similar to analsim.

合成スメクタイト100のナトリウムイオン含有量は10ppm以下である。層10間に存在する交換性陽イオンは、層10間に層10とのvan der Waals力で保持されているため、高温多湿条件下で容易に溶出する。すなわち、ナトリウムイオンは層内に移動できないため、容易に溶出する。このため、ナトリウムイオン含有量を10ppm以下とすることによって、加熱処理後に層10間に残留する交換性陽イオンをより一層低減することができる。したがって、交換性陽イオンの溶出を一層低減し、水蒸気バリア性に一層優れる耐水フィルムを得ることができる。   Synthetic smectite 100 has a sodium ion content of 10 ppm or less. Since the exchangeable cation existing between the layers 10 is held between the layers 10 by the van der Waals force with the layer 10, it easily elutes under high-temperature and high-humidity conditions. That is, since sodium ions cannot move into the layer, they are easily eluted. For this reason, by setting the sodium ion content to 10 ppm or less, the exchangeable cations remaining between the layers 10 after the heat treatment can be further reduced. Therefore, the elution of exchangeable cations can be further reduced, and a water-resistant film having further excellent water vapor barrier properties can be obtained.

合成スメクタイト100の鉄イオン含有量は10ppm以下であり、5ppm以下であることがより好ましい。鉄イオン(Fe3+)は有色のイオンであり、10ppmを超える鉄イオンを含有する合成スメクタイトは、着色して、可視光吸収率が高くなる。このため、形成される耐水フィルムの光学特性が低下し、ディスプレイデバイス用途などの高い光学特性が要求されるフィルム基材として使用することが困難となる。なお、合成スメクタイト100に含有される鉄イオンは、合成スメクタイト100中、八面体シート1のアルミニウムイオンの一部を置換して存在している。八面体結晶構造は通常イオン結合で構成されており、結合力が強いため、例えばイオン交換法などの手法により、該鉄イオンを除去することは困難である。 The synthetic smectite 100 has an iron ion content of 10 ppm or less, and more preferably 5 ppm or less. Iron ions (Fe 3+ ) are colored ions, and synthetic smectite containing iron ions exceeding 10 ppm is colored and has a high visible light absorption rate. For this reason, the optical characteristic of the formed water-resistant film falls and it becomes difficult to use it as a film base material by which high optical characteristics, such as a display device use, are requested | required. The iron ions contained in the synthetic smectite 100 are present in the synthetic smectite 100 by replacing a part of the aluminum ions in the octahedral sheet 1. Since the octahedral crystal structure is usually composed of ionic bonds and has a strong bonding force, it is difficult to remove the iron ions by, for example, an ion exchange method.

なお、ナトリウムイオン及び鉄イオンは蛍光X線装置によって定量することができる。蛍光X線分析装置については、走査型蛍光X線分析装置、および波長分散型蛍光X線分析装置などを好適に用いることができる。また、これら以外の定量分析方法、例えば、高周波誘導プラズマ発光分光分析法(ICP−AES)、イオンクロマトグラフ法などの分析方法も好適に用いることができる。   Sodium ions and iron ions can be quantified with a fluorescent X-ray apparatus. As the X-ray fluorescence analyzer, a scanning X-ray fluorescence analyzer, a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer, and the like can be suitably used. In addition, other quantitative analysis methods such as high frequency induction plasma emission spectroscopy (ICP-AES), ion chromatography, and other analysis methods can be suitably used.

また、本実施形態に係る合成スメクタイト100は、交換性陽イオンXとしてリチウムイオン(Li)又は水素イオン(H)を含有することが好ましい。 Moreover, it is preferable that the synthetic smectite 100 which concerns on this embodiment contains lithium ion (Li <+> ) or hydrogen ion (H <+ > ) as the exchangeable cation X <+> .

リチウムイオンは、イオン半径が0.068nm、水素イオンはイオン半径が0.038nmである。これらのイオンは小さいイオン半径を有するので、加熱処理等によって容易に層10の間から層10内、すなわち八面体シート1中の空きサイト内に移動させることができる。なお、イオン半径0.097nmのナトリウムイオン及びイオン半径0.100nmのカルシウムイオンなど、リチウムイオン及び水素イオンよりもイオン半径の大きい交換性陽イオンは、熱処理等を実施しても、八面体シート1中の空きサイトに移動できない。交換性陽イオンXは、例えばSchllenberger法、又は高温加湿法などの方法を用いて合成スメクタイト100に含まれる交換性陽イオンを水溶液中に抽出し、イオンクロマトグラフによって同定し定量することができる。 Lithium ions have an ionic radius of 0.068 nm, and hydrogen ions have an ionic radius of 0.038 nm. Since these ions have a small ion radius, they can be easily moved from between the layers 10 into the layers 10, that is, into empty sites in the octahedral sheet 1 by heat treatment or the like. It should be noted that exchangeable cations having an ion radius larger than that of lithium ions and hydrogen ions, such as sodium ions having an ion radius of 0.097 nm and calcium ions having an ion radius of 0.100 nm, can be applied to the octahedral sheet 1 even if heat treatment is performed. Cannot move to a free site inside. The exchangeable cation X + can be identified and quantified by extracting the exchangeable cation contained in the synthetic smectite 100 into an aqueous solution using a method such as the Schlenberger method or the high-temperature humidification method, and using ion chromatography. .

なお、上記一般式(1)におけるaが0.01未満の場合、交換性陽イオンの量が少な過ぎるため、そのような合成スメクタイトは水に分散させることができない。一方、上記一般式(1)におけるaが0.75以上の場合、交換性陽イオンを層間又は層内に保持できるような結晶構造とすることができない。   In addition, when a in the above general formula (1) is less than 0.01, the amount of exchangeable cation is too small, and such synthetic smectite cannot be dispersed in water. On the other hand, when a in the general formula (1) is 0.75 or more, a crystal structure that can hold the exchangeable cation between layers or layers cannot be obtained.

合成スメクタイト100は水と混合すると、層10間の交換性陽イオンXが水素結合力によって水分子を吸着して水和し、粒子状の合成スメクタイト100が分散した分散液を得ることができる。当該分散液は、水以外の成分、例えばメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール溶液、ポリアクリル酸ナトリウムなどの分散剤等を好適に含むことができる。この分散液から乾燥又は遠心分離などの方法によって液体を分離除去し、合成スメクタイト粒子を規則的に積層させることによって、フィルム状成形体(粘土フィルム)を得ることができる。このような粘土フィルムに加熱処理等を施すことによって、配向性の高い良好な耐水性を有する耐水フィルムを形成することができる。 When the synthetic smectite 100 is mixed with water, the exchangeable cation X + between the layers 10 adsorbs water molecules by hydrogen bonding force and hydrates, thereby obtaining a dispersion in which the particulate synthetic smectite 100 is dispersed. . The dispersion can suitably contain components other than water, for example, an alcohol solution such as methanol, ethanol and propanol, a dispersant such as sodium polyacrylate, and the like. A film-like molded body (clay film) can be obtained by separating and removing the liquid from the dispersion by a method such as drying or centrifugation and regularly laminating synthetic smectite particles. By subjecting such a clay film to a heat treatment or the like, it is possible to form a water-resistant film having high orientation and good water resistance.

合成スメクタイト100は、加熱処理前(常態)の[001]方位の面間隔L1が1.2〜1.25nmであることが好ましい。当該面間隔L1が1.2nm未満であると、水を吸着する交換性陽イオンが少ないため、水中で膨潤して安定な分散液の形成が困難となり、配向性の優れた耐水フィルムの形成が困難になる傾向がある。一方、当該面間隔L1が1.25nmを超える場合、層10の相互間の結合力が強固になるため、水中で膨潤して安定な分散液の形成が困難となり、配向性の優れた耐水フィルムの形成が困難になる傾向がある。ここで、[001]方位の面間隔L1は、例えばX線回折法などの方法によって測定することができる。なお、面間隔L1は、合成スメクタイト100の層10の間に含まれる交換性陽イオンの量、又は合成スメクタイト100の層10の間に含まれる交換性陽イオンに吸着されている水分子の量を変えることによって調整することができる。   The synthetic smectite 100 preferably has a [001] orientation plane interval L1 of 1.2 to 1.25 nm before heat treatment (normal state). When the inter-surface distance L1 is less than 1.2 nm, since there are few exchangeable cations that adsorb water, it becomes difficult to form a stable dispersion because it swells in water, and a water-resistant film having excellent orientation can be formed. Tend to be difficult. On the other hand, when the inter-surface distance L1 exceeds 1.25 nm, the bonding force between the layers 10 becomes strong, so that it is difficult to form a stable dispersion by swelling in water, and a water-resistant film having excellent orientation Tends to be difficult to form. Here, the surface interval L1 in the [001] orientation can be measured by a method such as an X-ray diffraction method. The inter-surface distance L1 is the amount of exchangeable cations contained between the layers 10 of the synthetic smectite 100 or the amount of water molecules adsorbed by the exchangeable cations contained between the layers 10 of the synthetic smectite 100. Can be adjusted by changing

また、本実施形態の合成スメクタイト100は、加熱処理前(常態)の25℃、相対湿度60%における吸水率が10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましい。当該吸水率が15質量%以上の合成スメクタイトは、配向性が特に高いため、配向性に優れる耐水フィルムを形成することができる。   In addition, the synthetic smectite 100 of the present embodiment preferably has a water absorption rate of 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more at 25 ° C. and a relative humidity of 60% before heat treatment (normal state). Since the synthetic smectite having a water absorption of 15% by mass or more has particularly high orientation, a water-resistant film having excellent orientation can be formed.

吸水率は、温度25℃、相対湿度60%の雰囲気中に放置して十分に吸湿させた合成スメクタイトの質量を基準として、吸湿後の合成モンモリロナイトを25〜300℃まで昇温した際の質量減少分の百分率で表され、例えば示差熱天秤法などの方法により測定できる。なお、合成スメクタイトの加熱処理前の吸水率は、合成スメクタイト100の層10の間に含まれる交換性陽イオンの量を変えることによって調整することができる。   The water absorption is based on the mass of the synthetic smectite that has been sufficiently absorbed by leaving it in an atmosphere at a temperature of 25 ° C. and a relative humidity of 60%, and the decrease in mass when the synthetic montmorillonite after moisture absorption is heated to 25-300 ° C. It can be measured by a method such as differential thermal balance. The water absorption before the heat treatment of the synthetic smectite can be adjusted by changing the amount of exchangeable cations contained between the layers 10 of the synthetic smectite 100.

合成スメクタイト100は、加熱処理前(常態)の状態で、イオン交換容量で50〜150ミリ当量/100gの交換性陽イオンを含有することが好ましく、50〜120ミリ当量/100gの交換性陽イオンを含有することがより好ましい。   Synthetic smectite 100 preferably contains 50 to 150 meq / 100 g of exchangeable cation in an ion exchange capacity before heat treatment (normal state), and 50 to 120 meq / 100 g of exchangeable cation. It is more preferable to contain.

イオン交換容量が50ミリ当量/100g未満の場合、水を吸着する交換性陽イオンが少ないため、安定な分散液の形成が困難となる傾向がある。その結果、配向性の優れたフィルム形成が困難になる傾向にある。一方、イオン交換容量が150ミリ当量/100gを超える場合、層10の相互間の結合力が強固になるために過剰に膨潤し、安定な分散液の形成が困難となる傾向がある。その結果、配向性に優れたフィルム形成が困難になる傾向にある。ここで、イオン交換容量とは、八面体シートを含む層10間に存在する交換性陽イオンXの量を示し、例えばSchllenberger法などの方法によって測定できる。なお、合成スメクタイトの加熱処理前のイオン交換容量は、合成スメクタイト100の層10の間に含まれる交換性陽イオンの量を変えることによって調整することができる。 When the ion exchange capacity is less than 50 meq / 100 g, since there are few exchangeable cations that adsorb water, it tends to be difficult to form a stable dispersion. As a result, it tends to be difficult to form a film with excellent orientation. On the other hand, when the ion exchange capacity exceeds 150 meq / 100 g, the bonding force between the layers 10 becomes strong, so that the layer 10 swells excessively, and it tends to be difficult to form a stable dispersion. As a result, film formation with excellent orientation tends to be difficult. Here, the ion exchange capacity indicates the amount of the exchangeable cation X + existing between the layers 10 including the octahedral sheet, and can be measured by a method such as the Schlenberger method. The ion exchange capacity of the synthetic smectite before the heat treatment can be adjusted by changing the amount of exchangeable cations contained between the layers 10 of the synthetic smectite 100.

本実施形態の合成スメクタイト100を用いて、粘土フィルム、すなわちフィルム状の成形体を形成することができる。粘土フィルムは、本実施形態の合成スメクタイト100の他に、例えば、バイデライト、スチーブンサイト、ヘクトライトなどのスメクタイト、及びポリアクリル酸ナトリウムなどの分散剤等を含むこともできる。粘土フィルムは、例えば上述の分散液に、乾燥又は遠心分離などの処理を施して液を分離除去して得られた粒子状の合成スメクタイトを、規則的に積層させることによって、形成することができる。   Using the synthetic smectite 100 of this embodiment, a clay film, that is, a film-like molded body can be formed. In addition to the synthetic smectite 100 of this embodiment, the clay film can also contain, for example, smectites such as beidellite, stevensite, hectorite, and dispersants such as sodium polyacrylate. The clay film can be formed, for example, by regularly laminating a synthetic synthetic smectite obtained by subjecting the above dispersion to a treatment such as drying or centrifugation to separate and remove the liquid. .

粘土フィルムの厚さは、5〜200μmであることが好ましく、20〜150μmであることがより好ましく、40〜100μmであることがさらに好ましい。当該厚さが5μm未満の場合、粘土フィルムの機械的強度が不十分となる傾向がある。一方、厚さが200μmを超えると、粘土フィルムの可とう性が低下する傾向がある。   The thickness of the clay film is preferably 5 to 200 μm, more preferably 20 to 150 μm, and still more preferably 40 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the mechanical strength of the clay film tends to be insufficient. On the other hand, when the thickness exceeds 200 μm, the flexibility of the clay film tends to decrease.

粘土フィルムの厚さは、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡等を用いて、各フィルム断面で厚さ方向の長さを複数点計測し、その平均値を算出することによって測定することができる。このとき、統計学的に信頼できる数値を得るために、当該長さを5点以上計測し、その平均値を算出することが好ましい。   The thickness of the clay film can be measured by measuring a plurality of lengths in the thickness direction at each film cross section using an optical microscope or a scanning electron microscope, and calculating an average value thereof. At this time, in order to obtain a statistically reliable numerical value, it is preferable to measure five or more points of the length and calculate the average value.

また、本実施形態に係る粘土フィルムの鉄イオン含有量は10ppm以下である。したがって、この粘土フィルムは、着色が十分低減されており、優れた光学特性を有する。なお、粘土フィルムの波長550nmにおける光の吸収率は、フィルム厚さ50μmに換算した値で、20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。   Moreover, the iron ion content of the clay film according to the present embodiment is 10 ppm or less. Therefore, this clay film is sufficiently reduced in coloring and has excellent optical properties. The light absorptance of the clay film at a wavelength of 550 nm is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and more preferably 10% or less in terms of a film thickness of 50 μm. Further preferred.

当該吸収率が20%を超えると、粘土フィルムの可視光吸収率が増加して、フィルムの光学特性が低下する傾向がある。なお、波長550nmの光の吸収率は、例えば紫外−可視−近赤外領域分光光度法により測定することができる。また、フィルムの厚さ50μmの換算値は、吸収率(実測定値)を、フィルムの厚さを50μmで除して得られた数値で除して得ることができる。   When the said absorption rate exceeds 20%, the visible light absorption rate of a clay film will increase and there exists a tendency for the optical characteristic of a film to fall. In addition, the absorptance of light having a wavelength of 550 nm can be measured by, for example, ultraviolet-visible-near infrared region spectrophotometry. Moreover, the conversion value of the film thickness of 50 μm can be obtained by dividing the absorption rate (actual measurement value) by a numerical value obtained by dividing the film thickness by 50 μm.

上述の粘土フィルムに加熱処理を施すことによって、従来よりも水蒸気バリア性に十分優れ、高温多湿条件下における金属イオンの溶出が十分に低減された耐水フィルム(熱処理フィルム)を得ることができる。   By subjecting the above-mentioned clay film to heat treatment, a water-resistant film (heat-treated film) that is sufficiently excellent in water vapor barrier properties and has sufficiently reduced elution of metal ions under high-temperature and high-humidity conditions can be obtained.

このような特性を有する耐水フィルムが得られる理由は以下の通りである。粘土フィルムに含まれる合成スメクタイト100の層10の間にある交換性陽イオンXは、加熱処理によって、層10の内部、すなわち八面体シート1の内部に移動する。これによって、層10の間の交換性陽イオンX量が減少する。その結果、合成スメクタイトは水和力を失い、水への再分散性が抑制される。したがって、最終的に得られる熱処理フィルムの水蒸気バリア性などを向上させることができる。なお、交換性陽イオンXを、層10の間から層10内に移動する手段は、加熱処理になんら限定されるものではない。 The reason why a water resistant film having such characteristics is obtained is as follows. The exchangeable cation X + between the layers 10 of the synthetic smectite 100 contained in the clay film moves to the inside of the layer 10, that is, the inside of the octahedral sheet 1 by heat treatment. This reduces the amount of exchangeable cation X + between layers 10. As a result, synthetic smectite loses hydration power and re-dispersibility in water is suppressed. Accordingly, it is possible to improve the water vapor barrier property of the heat treatment film finally obtained. The means for moving the exchangeable cation X + from between the layers 10 into the layer 10 is not limited to heat treatment.

図2は、本発明の好適な実施形態に係る耐水フィルムを構成する合成スメクタイトの構造を模式的に示す断面図である。合成スメクタイト200は、アルミニウムイオン及びマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シート2が、ケイ素イオンと酸素イオンとを有する四面体結晶構造からなる一対の四面体シート3に挟まれている層20を複数含有する。また、少なくとも一部の八面体シート2中に交換性陽イオンXを有する。そして、本実施形態に係る耐水フィルムのナトリウム含有量は10ppm以下である。したがって、層20の間には交換性陽イオンXは殆ど存在しない。なお、本発明の合成スメクタイトは、図1にように層10間に交換性陽イオンを有するものと、図2のように層20内に交換性陽イオンを有するものとを含む。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the synthetic smectite constituting the water-resistant film according to the preferred embodiment of the present invention. The synthetic smectite 200 is a pair of octahedral sheets 2 having an octahedral crystal structure having aluminum ions and magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxide ions, and having a tetrahedral crystal structure having silicon ions and oxygen ions. A plurality of layers 20 sandwiched between the tetrahedral sheets 3 are contained. In addition, at least some of the octahedral sheets 2 have exchangeable cations X + . And the sodium content of the water-resistant film which concerns on this embodiment is 10 ppm or less. Therefore, there are almost no exchangeable cations X + between the layers 20. The synthetic smectite of the present invention includes those having exchangeable cations between the layers 10 as shown in FIG. 1 and those having exchangeable cations in the layer 20 as shown in FIG.

合成スメクタイト200は、[001]方位の面間隔L2が0.90〜1.00nmであることが好ましい。当該面間隔L2が0.9nm未満であると、合成スメクタイト200の結晶構造が損なわれる傾向がある。一方、当該面間隔L2が1.00nmを超える場合、加熱処理後の層20間に残留する交換性陽イオン量が多いために、最終的に得られる耐水フィルムの水蒸気に対するバリア性が低下する傾向がある。なお、[001]方位の面間隔L2は、例えばX線回折法などの方法によって測定することができる。面間隔L2は、層20間に残留する交換性陽イオンの量、又は層20間に残留する交換性陽イオンに吸着されている水分子の量を変えることによって調整することができる。   The synthetic smectite 200 preferably has a [001] orientation plane spacing L2 of 0.90 to 1.00 nm. When the interplanar spacing L2 is less than 0.9 nm, the crystal structure of the synthetic smectite 200 tends to be impaired. On the other hand, when the surface spacing L2 exceeds 1.00 nm, the amount of exchangeable cations remaining between the heat-treated layers 20 is large, so that the barrier property against water vapor of the finally obtained waterproof film tends to be reduced There is. The plane distance L2 in the [001] direction can be measured by a method such as an X-ray diffraction method. The inter-surface distance L2 can be adjusted by changing the amount of exchangeable cations remaining between the layers 20 or the amount of water molecules adsorbed by the exchangeable cations remaining between the layers 20.

合成スメクタイト200の吸水率は、1質量%以下であることが好ましく、0.9質量%以下であることがより好ましい。0.9質量%以下である合成スメクタイトは、層20間における交換性陽イオンXの残留量が十分に低減されたものである。したがって、水蒸気バリア性により十分に優れている。一方、吸水率が1質量%を超える場合、十分な水蒸気バリア性が損なわれる傾向がある。合成スメクタイト200の吸水率は、合成スメクタイト200に含まれる交換性陽イオン全体に対する層20間に残留する交換性陽イオンの比率を変えることによって調整することができる。 The water absorption rate of the synthetic smectite 200 is preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.9% by mass or less. Synthetic smectite of 0.9% by mass or less has a sufficiently reduced residual amount of exchangeable cation X + between layers 20. Therefore, the water vapor barrier property is sufficiently excellent. On the other hand, when the water absorption rate exceeds 1% by mass, sufficient water vapor barrier property tends to be impaired. The water absorption of the synthetic smectite 200 can be adjusted by changing the ratio of exchangeable cations remaining between the layers 20 to the total exchangeable cations contained in the synthetic smectite 200.

合成スメクタイト200のイオン交換容量は、5ミリ当量/100g以下であることが好ましい。イオン交換容量が5ミリ当量/100gを超える場合、吸水量が大きくなり、水蒸気バリア性が低下する傾向がある。また、高温加湿条件下における金属イオン溶出量が十分に低減されない傾向がある。合成スメクタイト200のイオン交換容量は、合成スメクタイト200に含まれる交換性陽イオン全体に対する層20間に残留する交換性陽イオンの比率を変えることによって調整することができる。   The ion exchange capacity of the synthetic smectite 200 is preferably 5 meq / 100 g or less. When the ion exchange capacity exceeds 5 meq / 100 g, the amount of water absorption tends to increase and the water vapor barrier property tends to decrease. Moreover, the metal ion elution amount under high temperature humidification conditions tends not to be sufficiently reduced. The ion exchange capacity of the synthetic smectite 200 can be adjusted by changing the ratio of exchangeable cations remaining between the layers 20 to the total exchangeable cations contained in the synthetic smectite 200.

合成スメクタイト200が積層された耐水フィルムの厚さは、5〜200μmであることが好ましく、20〜150μmであることがより好ましく、40〜100μmであることがさらに好ましい。当該厚さが5μm未満の場合、フィルムの機械的強度が不十分となる傾向がある。この結果、ディスプレイデバイス用途、電子デバイス用途などの実用途への応用が困難になる傾向がある。一方、厚さが200μmを超えると、フィルムの可とう性が低下する傾向がある。なお、耐水フィルムの厚さは、上述の粘土フィルムと同様にして測定することができる。   The thickness of the water-resistant film on which the synthetic smectite 200 is laminated is preferably 5 to 200 μm, more preferably 20 to 150 μm, and still more preferably 40 to 100 μm. When the thickness is less than 5 μm, the mechanical strength of the film tends to be insufficient. As a result, application to actual uses such as display device use and electronic device use tends to be difficult. On the other hand, when the thickness exceeds 200 μm, the flexibility of the film tends to decrease. In addition, the thickness of a water-resistant film can be measured like the above-mentioned clay film.

また、本実施形態に係る合成スメクタイト200、すなわち耐水フィルムの鉄イオン含有量は10ppm以下である。したがって、着色が十分低減されているため優れた光学特性を有する。なお、耐水フィルムの波長550nmにおける光の吸収率は、フィルム厚さ50μmに換算した値で、20%以下であることが好ましく、15%以下であることがより好ましく、10%以下であることがさらに好ましい。光の吸収率は、耐水フィルムの鉄イオンの含有量を変えることによって調整できる。   Moreover, the iron ion content of the synthetic smectite 200 according to the present embodiment, that is, the water-resistant film is 10 ppm or less. Therefore, since the coloring is sufficiently reduced, it has excellent optical characteristics. The light absorptance of the water-resistant film at a wavelength of 550 nm is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, and more preferably 10% or less in terms of a film thickness of 50 μm. Further preferred. The light absorption rate can be adjusted by changing the iron ion content of the water-resistant film.

当該吸収率が20%を超えると、耐水フィルム及び粘土フィルムの可視光吸収率が増加して、フィルムの光学特性が低下する傾向がある。なお、耐水フィルムの波長550nmにおける光吸収率の厚さ50μmの換算値は、上述の粘土フィルムと同様に測定、換算することができる。   When the absorption rate exceeds 20%, the visible light absorption rate of the water-resistant film and the clay film increases, and the optical properties of the film tend to deteriorate. In addition, the conversion value of thickness 50 micrometers of the light absorption factor in wavelength 550nm of a water-resistant film can be measured and converted similarly to the above-mentioned clay film.

本実施形態に係る粘土フィルム及び耐水フィルムの製造方法について、場合により図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。   The manufacturing method of the clay film and water-resistant film according to the present embodiment will be described in detail below with reference to the drawings as the case may be.

本実施形態のフィルムの製造方法では、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、及びマグネシウム化合物を含有する混合液と、アルカリ水溶液とを混合して含水複合水酸化物が分散した分散液を得る第一工程と、分散液と、水に混合することによってリチウムイオン及び/又は水素イオンを生成するイオン化合物とを混合して前駆体スラリーを得る第二工程と、前駆体スラリーを水熱反応させることにより、上記一般式(1)で表され、複数の層と前記複数の層の間に交換性陽イオンとを有する合成スメクタイトを得る第三工程と、合成スメクタイトを複数積層した粘土フィルムに加熱処理を施して、交換性陽イオンの少なくとも一部を層内に移動させる第四工程とを備える。以下、各工程の詳細について説明する。   In the film manufacturing method of the present embodiment, a first step of obtaining a dispersion in which a water-containing composite hydroxide is dispersed by mixing a mixed solution containing a silicon compound, an aluminum compound, and a magnesium compound and an alkaline aqueous solution; The second step of obtaining a precursor slurry by mixing the dispersion and an ionic compound that generates lithium ions and / or hydrogen ions by mixing with water, and hydrothermal reaction of the precursor slurry, the above general A third step of obtaining a synthetic smectite represented by formula (1) and having a plurality of layers and exchangeable cations between the plurality of layers, and a clay film in which a plurality of synthetic smectites are laminated, And a fourth step of moving at least a part of the exchangeable cations into the layer. Details of each step will be described below.

(第一工程)
まず、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物を含有する混合液は、それぞれの化合物を含有する水溶液、アルコール溶液又は分散液を混合することによって得ることができる。それぞれの化合物の混合比率は、上記一般式(1)の合成スメクタイトの化学式の組成比と同一比率とすることが好ましい。なお、混合液としてナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量が十分に低減されていることが好ましい。
(First step)
First, a mixed solution containing a silicon compound, an aluminum compound, and a magnesium compound can be obtained by mixing an aqueous solution, an alcohol solution, or a dispersion containing each compound. The mixing ratio of each compound is preferably the same as the composition ratio of the chemical formula of the synthetic smectite of the general formula (1). In addition, it is preferable that content of a sodium ion and an iron ion is fully reduced as a liquid mixture.

アルミニウム化合物を含有する水溶液としては、硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含む水溶液を好適に用いることができる。   As the aqueous solution containing an aluminum compound, an aqueous solution containing at least one compound selected from the group consisting of aluminum nitrate, aluminum chloride, and aluminum sulfate can be suitably used.

マグネシウム化合物を含有する水溶液としては、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含む水溶液を好適に用いることができる。   As an aqueous solution containing a magnesium compound, an aqueous solution containing at least one compound selected from the group consisting of magnesium nitrate, magnesium chloride, magnesium sulfate, and magnesium carbonate can be suitably used.

ケイ素化合物を含有する水溶液又はアルコール溶液としては、テトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカ、水ガラスからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含む水溶液又はアルコール溶液を好適に用いることができる。これらのうち、ナトリウムイオンを含有しないテトラエチルオルトシリケート、テトラメチルオルトシリケート、コロイダルシリカ、ヒュームドシリカを用いることが好ましい。   As the aqueous solution or alcohol solution containing a silicon compound, an aqueous solution or alcohol solution containing at least one compound selected from the group consisting of tetramethylorthosilicate, tetraethylorthosilicate, colloidal silica, fumed silica, and water glass is preferably used. be able to. Of these, tetraethylorthosilicate, tetramethylorthosilicate, colloidal silica, and fumed silica that do not contain sodium ions are preferably used.

各化合物は、一層優れた水蒸気バリア性、光学特性を有する耐水フィルムを得るためには、純度の高いものを用いることが好ましい。例えば、全金属元素に対するケイ素、アルミニウム、及びマグネシウムのそれぞれの純度が99.9原子%以上の溶液又は分散液を用いることが好ましい。   As each compound, in order to obtain a water-resistant film having further excellent water vapor barrier properties and optical properties, it is preferable to use those having high purity. For example, it is preferable to use a solution or dispersion having a purity of 99.9 atomic% or more of silicon, aluminum, and magnesium with respect to all metal elements.

次に、ケイ素化合物、アルミニウム化合物、マグネシウム化合物を含有する混合液に、アルカリ水溶液を滴下することによって、上記一般式(1)で表される合成スメクタイトの含水複合水酸化物が液中に分散した分散液を調製することができる。該アルカリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液、アンモニア水溶液等を例示できる。これらのうち、金属元素を含まないアンモニア水溶液を用いることが好ましい。   Next, an aqueous alkaline solution was dropped into a mixed solution containing a silicon compound, an aluminum compound, and a magnesium compound, whereby the water-containing composite hydroxide of the synthetic smectite represented by the general formula (1) was dispersed in the solution. A dispersion can be prepared. Examples of the alkaline aqueous solution include a sodium hydroxide aqueous solution, a potassium hydroxide aqueous solution, and an ammonia aqueous solution. Among these, it is preferable to use an aqueous ammonia solution containing no metal element.

不純物の少ない上記一般式(1)の合成スメクタイトを得る観点から、上記含水複合水酸化物のpHは9.4〜11.0であることが好ましく、9.8〜10.5であることが好ましい。なお、pHの調整はアルカリ水溶液の滴下量によって調整することができる。上記含水複合水酸化物のpHが9.4未満の場合、アルミニウム及びマグネシウムがイオン状態で水中に溶出する傾向がある。このため、上記一般式(1)の組成割合を満たす合成スメクタイトを十分に得られない傾向がある。一方、上記含水複合水酸化物のpHが11.0を超えると、ケイ素の溶解度が高くなり、水中に溶出する傾向がある。このため、上記一般式(1)の組成割合を満たす合成スメクタイトを十分に得られない傾向がある。なお、不純物の少ない上記一般式(1)の合成スメクタイトを得る観点から、上述の操作で得られた含水複合水酸化物を、ろ過法又は遠心分離法などの方法によって水洗した後、水に混合して次工程に用いる分散液とすることが好ましい。   From the viewpoint of obtaining the synthetic smectite represented by the general formula (1) with a small amount of impurities, the pH of the hydrated composite hydroxide is preferably 9.4 to 11.0, and preferably 9.8 to 10.5. preferable. In addition, adjustment of pH can be adjusted with the dripping amount of alkaline aqueous solution. When the pH of the hydrated composite hydroxide is less than 9.4, aluminum and magnesium tend to elute into water in an ionic state. For this reason, there exists a tendency which cannot fully obtain the synthetic smectite which satisfy | fills the composition ratio of the said General formula (1). On the other hand, when the pH of the hydrated composite hydroxide exceeds 11.0, the solubility of silicon increases and tends to elute in water. For this reason, there exists a tendency which cannot fully obtain the synthetic smectite which satisfy | fills the composition ratio of the said General formula (1). In addition, from the viewpoint of obtaining the synthetic smectite of the above general formula (1) with few impurities, the water-containing composite hydroxide obtained by the above operation is washed with water by a method such as a filtration method or a centrifugal separation method and then mixed with water. Thus, a dispersion used in the next step is preferable.

(第二工程)
第二工程は、上記分散液と、水に混合することによってリチウムイオン及び/又は水素イオンを生成するイオン化合物とを混合して前駆体スラリーを得る工程である。
(Second step)
The second step is a step of obtaining a precursor slurry by mixing the dispersion and an ionic compound that generates lithium ions and / or hydrogen ions by mixing with water.

リチウムイオン源として用いられるイオン化合物としては、水酸化リチウム、硝酸リチウム及び塩化リチウムを挙げることができる。水素イオン源として用いられるイオン化合物としては、塩酸、硝酸、硫酸及びアンモニアを挙げることができる。これらのイオン化合物の少なくとも一種を含む水溶液を上記分散液に混合することによって、前駆体スラリーを得ることができる。   Examples of the ionic compound used as the lithium ion source include lithium hydroxide, lithium nitrate, and lithium chloride. Examples of the ionic compound used as the hydrogen ion source include hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and ammonia. A precursor slurry can be obtained by mixing an aqueous solution containing at least one of these ionic compounds with the dispersion.

合成スメクタイトの収率を向上させるため、イオン化合物と分散液との混合比率は、上記一般式(1)の合成スメクタイトの化学式の組成比と同一比率とすることが好ましい。   In order to improve the yield of the synthetic smectite, the mixing ratio of the ionic compound and the dispersion is preferably the same as the composition ratio of the chemical formula of the synthetic smectite of the general formula (1).

高純度の上記一般式(1)で表される合成スメクタイトを得るために、前駆体スラリーのpHは10.0〜12.0に調整することが好ましく、10.2〜11.6に調整することが好ましい。上記前駆体スラリーのpHが10.0未満の場合、水酸化物イオンの存在割合が必要以上に低くなり、上記一般式(1)の組成割合を満たす合成スメクタイトを十分に得られない傾向がある。一方、前駆体スラリーのpHが12.0を超えると、水酸化物イオンの存在割合が必要以上に高くなり、上記一般式(1)の組成割合を満たす合成スメクタイトを十分に得られない傾向がある。   In order to obtain a synthetic smectite represented by the general formula (1) having a high purity, the pH of the precursor slurry is preferably adjusted to 10.0 to 12.0, and is adjusted to 10.2 to 11.6. It is preferable. When the pH of the precursor slurry is less than 10.0, the existence ratio of hydroxide ions is unnecessarily low, and there is a tendency that a synthetic smectite satisfying the composition ratio of the general formula (1) cannot be sufficiently obtained. . On the other hand, when the pH of the precursor slurry exceeds 12.0, the presence ratio of hydroxide ions becomes higher than necessary, and there is a tendency that a synthetic smectite satisfying the composition ratio of the general formula (1) cannot be sufficiently obtained. is there.

(第三工程)
第三工程は、前駆体スラリーを水熱反応させることにより、上記一般式(1)で表され、複数の層と、当該複数の層の間に交換性陽イオンとを有する合成スメクタイトを得る工程である。
(Third process)
The third step is a step of obtaining a synthetic smectite represented by the general formula (1) and having a plurality of layers and exchangeable cations between the plurality of layers by hydrothermal reaction of the precursor slurry. It is.

この工程では、上記前駆体スラリーを市販のオートクレーブに仕込み、水熱反応させる。
水熱反応の温度範囲は250〜375℃であることが好ましく、250〜350℃であることがより好ましい。水熱反応の温度が250℃未満の場合、上記一般式(1)の合成スメクタイトを得るのに十分な自生圧力が得られず、反応が十分に進行しない傾向がある。一方、水熱反応温度が375℃を超えると、前駆体スラリー中に含まれる水分が超臨界状態となり、固体成分の水に対する溶解度が著しく変化して、合成スメクタイトの成分が水中に溶出しやすくなる傾向がある。
In this step, the precursor slurry is charged into a commercially available autoclave and subjected to a hydrothermal reaction.
The temperature range of the hydrothermal reaction is preferably 250 to 375 ° C, and more preferably 250 to 350 ° C. When the temperature of the hydrothermal reaction is less than 250 ° C., a self-generated pressure sufficient to obtain the synthetic smectite of the general formula (1) cannot be obtained, and the reaction tends not to proceed sufficiently. On the other hand, when the hydrothermal reaction temperature exceeds 375 ° C., the moisture contained in the precursor slurry becomes a supercritical state, the solubility of the solid component in water changes significantly, and the component of the synthetic smectite is easily eluted in water. Tend.

水熱反応時の自生圧力としては、例えば40〜70MPaとすることができる。水熱反応の反応時間は24時間以上とすることが好ましい。24時間未満の場合、水熱反応が十分に進行しない傾向がある。なお、当該反応時間の上限に特に制限はない。   As a self-generated pressure at the time of hydrothermal reaction, it can be 40-70 MPa, for example. The reaction time of the hydrothermal reaction is preferably 24 hours or longer. If it is less than 24 hours, the hydrothermal reaction tends not to proceed sufficiently. The upper limit of the reaction time is not particularly limited.

この水熱反応によって、水中に分散したゲル状の合成スメクタイト100(図1)を得ることができる。この合成スメクタイト100を遠心分離法や濾過法で水と分離し、得られた合成スメクタイトに加熱処理を施せば粒子状の合成スメクタイト200(図2)、すなわち交換性陽イオンを層内に有する合成スメクタイトを得ることができる。この合成スメクタイトを積層して耐水フィルムを得ることも可能である。なお、本実施形態のフィルムの製造方法では、上述の合成スメクタイト100が分散した分散液を次の第四工程でそのまま用いることによって、耐水フィルムを効率よく製造することができる。   By this hydrothermal reaction, a gel-like synthetic smectite 100 (FIG. 1) dispersed in water can be obtained. The synthetic smectite 100 is separated from water by a centrifugal separation method or a filtration method, and the resultant synthetic smectite is subjected to a heat treatment to form a particulate synthetic smectite 200 (FIG. 2), that is, a composition having an exchangeable cation in the layer. Smectite can be obtained. It is also possible to obtain a water-resistant film by laminating this synthetic smectite. In the film manufacturing method of the present embodiment, the water-resistant film can be efficiently manufactured by using the dispersion liquid in which the synthetic smectite 100 is dispersed in the next fourth step.

(第四工程)
第四工程は、合成スメクタイトを複数積層した粘土フィルムに加熱処理を施して、交換性陽イオンの少なくとも一部を層内に移動させる工程である。
(Fourth process)
The fourth step is a step in which at least a part of the exchangeable cation is moved into the layer by heat-treating the clay film in which a plurality of synthetic smectites are laminated.

第四工程では、まず、合成スメクタイト100が分散した分散液から、水分を乾燥除去して粒子状の合成スメクタイトを積層させることにより、粘土フィルムを得ることができる。なお、分散液としては第三工程で得られた分散液をそのまま用いてもよいし、一旦分散液から分離した合成スメクタイト100を再分散させた分散液を用いてもよい。   In the fourth step, first, a clay film can be obtained by laminating and removing particulate synthetic smectite from the dispersion liquid in which synthetic smectite 100 is dispersed. As the dispersion, the dispersion obtained in the third step may be used as it is, or a dispersion obtained by re-dispersing the synthetic smectite 100 once separated from the dispersion may be used.

分散液全体に対する合成スメクタイト100の含有量は、0.5〜10質量%とすることが好ましい。分散液中の合成スメクタイト100の含有量が0.5質量%未満の場合、乾燥に長時間を所要する傾向がある。また、分散液中の合成スメクタイト100の含有量が10質量%を超える場合、合成スメクタイト100の分散性が低下し、均一な膜厚を有する粘土フィルムを形成することが困難になる傾向がある。   The content of the synthetic smectite 100 with respect to the entire dispersion is preferably 0.5 to 10% by mass. When the content of synthetic smectite 100 in the dispersion is less than 0.5% by mass, drying tends to require a long time. Moreover, when content of the synthetic smectite 100 in a dispersion liquid exceeds 10 mass%, there exists a tendency for the dispersibility of the synthetic smectite 100 to fall and to form the clay film which has a uniform film thickness.

より均一な膜厚を有し、緻密な粘土フィルムを得る観点から、分散液の乾燥温度は水の沸点未満とすることが好ましい。乾燥速度は、乾燥装置内の温度、相対湿度を制御等することにより、分散液表面からの水の蒸発速度を0.01〜1.0g・cm・hとすることが好ましい。水の蒸発速度が0.01g・cm・h未満の場合、水分の乾燥除去に長時間を所要する傾向がある。一方、水の蒸発速度が1.0g・cm・hを超える場合、粘土フィルムの緻密さが損なわれる傾向がある。 From the viewpoint of obtaining a dense clay film having a more uniform film thickness, the drying temperature of the dispersion is preferably less than the boiling point of water. The drying rate is preferably such that the evaporation rate of water from the surface of the dispersion is 0.01 to 1.0 g · cm 2 · h by controlling the temperature and relative humidity in the drying apparatus. When the evaporation rate of water is less than 0.01 g · cm 2 · h, it tends to require a long time to dry and remove moisture. On the other hand, when the water evaporation rate exceeds 1.0 g · cm 2 · h, the density of the clay film tends to be impaired.

粘土フィルムの厚さは、使用する分散液の量及び、分散液に含まれる合成スメクタイトの含有量を変えることによって調整することができる。   The thickness of the clay film can be adjusted by changing the amount of the dispersion used and the content of the synthetic smectite contained in the dispersion.

次に、この粘土フィルムに加熱処理を施して、合成スメクタイト200(図2)が積層された耐水フィルムを製造する。この加熱処理によって、層間にある交換性陽イオンXを、層の内部、すなわち八面体シート1内に移動させることができる。加熱処理における加熱温度は230〜500℃とすることが好ましく、300〜450℃とすることがより好ましい。加熱温度が230℃未満の場合、交換性陽イオンXが層10間から八面体シート1内へ移動し難くなる傾向がある。したがって、耐水フィルムの水蒸気バリア性が低下する傾向、及び高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出を十分に抑制できない傾向がある。一方、加熱温度が500℃を超える場合、合成スメクタイト100中の水酸化物イオンが脱水して、結晶構造が異なる場合があり、また、可とう性が損なわれる傾向がある。 Next, the clay film is subjected to heat treatment to produce a water-resistant film on which the synthetic smectite 200 (FIG. 2) is laminated. By this heat treatment, the exchangeable cation X + between the layers can be moved into the layer, that is, into the octahedral sheet 1. The heating temperature in the heat treatment is preferably 230 to 500 ° C, and more preferably 300 to 450 ° C. When the heating temperature is less than 230 ° C., the exchangeable cation X + tends to hardly move from between the layers 10 into the octahedral sheet 1. Therefore, there is a tendency that the water vapor barrier property of the water-resistant film is lowered and the elution of exchangeable cations under high temperature humidification conditions cannot be sufficiently suppressed. On the other hand, when the heating temperature exceeds 500 ° C., the hydroxide ions in the synthetic smectite 100 may be dehydrated and the crystal structure may be different, and the flexibility tends to be impaired.

加熱処理における加熱時間は10分間〜48時間とすることが好ましく、20分間〜24時間とすることがより好ましい。加熱時間は48時間を超えても問題はないが、実用上、24時間を上限とすることが好ましい。一方、加熱時間が10分間未満の場合、層間から層内、すなわち八面体シート1内への交換性陽イオンXの移動が十分に進行せず、層20の間に残留する交換性陽イオンXの量が増加する傾向がある。したがって、耐水フィルムの水蒸気バリア性が低下する傾向、及び高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出を十分に抑制できない傾向がある。 The heating time in the heat treatment is preferably 10 minutes to 48 hours, more preferably 20 minutes to 24 hours. There is no problem even if the heating time exceeds 48 hours, but it is preferable to set the upper limit to 24 hours for practical use. On the other hand, when the heating time is less than 10 minutes, the exchangeable cation X + does not sufficiently move from the interlayer into the layer, that is, into the octahedral sheet 1, and the exchangeable cation remaining between the layers 20. There is a tendency for the amount of X + to increase. Therefore, there is a tendency that the water vapor barrier property of the water-resistant film is lowered and the elution of exchangeable cations under high temperature humidification conditions cannot be sufficiently suppressed.

上記加熱処理は、通常の空気中の他、窒素雰囲気中でも行うことができる。また、上述の製造方法により得られる耐水フィルムの厚さは、用いる粘土フィルムの厚さを変えることによって調整することができる。   The heat treatment can be performed in a nitrogen atmosphere in addition to normal air. Moreover, the thickness of the water-resistant film obtained by the manufacturing method described above can be adjusted by changing the thickness of the clay film to be used.

また、本実施形態で得られる耐水フィルムの、25℃、相対湿度60%における吸水率は0.5質量%以下であることが好ましい。耐水フィルムの吸水率が0.5質量%を超える場合、耐水フィルムの水蒸気バリア性が低下する傾向、及び高温加湿条件下における交換性陽イオンの溶出を十分に抑制できない傾向がある。   Moreover, it is preferable that the water absorption rate in 25 degreeC and 60% of relative humidity of the water-resistant film obtained by this embodiment is 0.5 mass% or less. When the water absorption rate of the water-resistant film exceeds 0.5% by mass, the water vapor barrier property of the water-resistant film tends to decrease, and the elution of exchangeable cations under high-temperature humidification conditions cannot be sufficiently suppressed.

上述の製造方法によって得られる耐水フィルムは、本実施形態の合成スメクタイトから得られるフィルムが本来有する優れた可とう性、及びガスバリア性を維持しつつ、水蒸気バリア性にも十分優れるという効果を奏する。また、耐水性にも優れており、高温加湿条件下における金属イオンの溶出を十分に抑制することができる。さらに、この耐水フィルムはモンモリロナイトが本来有する結晶構造を維持しつつ、交換性陽イオンXを八面体シート2中に取り込んだものであるため、優れた耐熱性、高純度特性をも具備する。またさらに、この耐水フィルムは、鉄の含有量が十分に低減されたものであるため、優れた光学特性をも有する。 The water-resistant film obtained by the above-described production method has an effect that the water vapor barrier property is sufficiently excellent while maintaining the excellent flexibility and gas barrier property originally possessed by the film obtained from the synthetic smectite of the present embodiment. Moreover, it is excellent also in water resistance and can fully suppress elution of metal ions under high temperature humidification conditions. Furthermore, since this water-resistant film is obtained by incorporating the exchangeable cation X + into the octahedral sheet 2 while maintaining the crystal structure inherent to montmorillonite, it also has excellent heat resistance and high purity characteristics. Furthermore, this water-resistant film has excellent optical properties since the iron content is sufficiently reduced.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example at all.

(実施例1)
<合成スメクタイト(Li 0.7Al3.3Mg0.7Si20(OH))の製造>
まず、テトラエチルオルトシリケート(多摩化学工業株式会社製、純度99.95質量%)20.83gに、1規定の硝酸水溶液5ml及び蒸留水2.5mlを混合した。これに、全量が100mlになるようにエタノール(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)を混合して、テトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液を得た。
Example 1
<Production of synthetic smectite (Li + 0.7 Al 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20 (OH) 4 )>
First, 20 ml of tetraethylorthosilicate (manufactured by Tama Chemical Industry Co., Ltd., purity 99.95 mass%) was mixed with 5 ml of a 1N aqueous nitric acid solution and 2.5 ml of distilled water. Ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity: 99.9% by mass) was mixed with this so that the total amount became 100 ml, to obtain a tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution.

また、これとは別に、硝酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)15.47g及び硝酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)2.24gを蒸留水100mlに溶解させて溶液を得た。この溶液と上記のテトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlとを混合して混合溶液を得た。この混合溶液に28質量%のアンモニア水溶液32.57gを、6.0ml/minの滴下速度で滴下して混合し、pH=9.8の含水複合水酸化物を得た。   Separately, 15.47 g of aluminum nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) and 2.24 g of magnesium nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) Was dissolved in 100 ml of distilled water to obtain a solution. This solution was mixed with the above tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution 100 ml to obtain a mixed solution. To this mixed solution, 32.57 g of a 28% by mass aqueous ammonia solution was added dropwise at a dropping rate of 6.0 ml / min and mixed to obtain a hydrated composite hydroxide having a pH of 9.8.

得られた含水複合酸化物に、水酸化リチウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)0.37gを混合し、さらに全量が250mlとなるように蒸留水を混合し、前駆体スラリーを得た。なお、得られた前駆体スラリーのpHは10.8であった。   Lithium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) 0.37 g was mixed with the obtained hydrous composite oxide, and distilled water was further mixed so that the total amount was 250 ml, A body slurry was obtained. In addition, pH of the obtained precursor slurry was 10.8.

次に、ステンレス製オートクレーブ中にこの前駆体スラリーを仕込み、300℃、48時間、自生圧力の条件で水熱反応させることにより、Li 0.7Al3.3Mg0.7Si20(OH)の化学式で表される合成スメクタイトを得た。このようにして得られた合成スメクタイトは、無色半透明のゲル状物質であった。 Next, this precursor slurry was charged into a stainless steel autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 300 ° C. for 48 hours under a self-generated pressure, thereby producing Li + 0.7 Al 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20. A synthetic smectite represented by the chemical formula (OH) 4 was obtained. The synthetic smectite thus obtained was a colorless translucent gel substance.

<合成スメクタイトの評価>
得られた合成スメクタイトのナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量、結晶構造、400℃加熱処理前後の[001]方位の面間隔、吸水率(温度25℃、相対湿度60%)、交換性陽イオンの種類及びイオン交換容量を以下の手順で評価した。
<Evaluation of synthetic smectite>
Content of sodium ion and iron ion of the obtained synthetic smectite, crystal structure, interplanar spacing of [001] orientation before and after 400 ° C. heat treatment, water absorption (temperature 25 ° C., relative humidity 60%), exchangeable cation The type and ion exchange capacity were evaluated by the following procedure.

[ナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量]
波長分散型蛍光X線分析装置(株式会社島津製作所製、XRF−1800)を用いて、合成スメクタイトの蛍光X線スペクトルを測定した。測定したスペクトルにおいて、ナトリウムイオン、及び鉄イオンに起因するピーク面積強度から、合成スメクタイトに含有されるナトリウムイオン及び鉄イオン含有量を算出した。結果を表1に示す。
[Content of sodium ion and iron ion]
The fluorescent X-ray spectrum of the synthetic smectite was measured using a wavelength dispersive X-ray fluorescence analyzer (manufactured by Shimadzu Corporation, XRF-1800). In the measured spectrum, the sodium ion and iron ion contents contained in the synthetic smectite were calculated from the peak area intensity caused by sodium ions and iron ions. The results are shown in Table 1.

[合成スメクタイトの結晶構造]
結晶構造は、X線回折法を用い、Greene−Kellyの方法により評価した。具体的には、まず、1gの合成スメクタイトと1規定の硝酸リチウム100mlとを混合してテフロン(登録商標)製の密閉容器に入れ、100rpmの震とう速度で24時間震とうして、交換性陽イオンをリチウムイオンで飽和させた。
[Crystal structure of synthetic smectite]
The crystal structure was evaluated by the Green-Kelly method using an X-ray diffraction method. Specifically, first, 1 g of synthetic smectite and 100 ml of 1N lithium nitrate are mixed and placed in a Teflon (registered trademark) sealed container and shaken at a shaking speed of 100 rpm for 24 hours. The cation was saturated with lithium ions.

次に、遠心分離法により5000rpm、10分間の条件で固液分離して固体成分を採取し、温風循環式の乾燥機(いすゞ株式会社製、製品名:EPFH)中に収容して300℃で24時間熱処理した。熱処理後の固体試料をX線回折装置((株)Rigaku製、ATX−G)セルにセットしてX線回折を測定した。測定にはCuKα線を使用して、2θを2〜70°まで1°/minでスキャンした。得られたX線回折パターンのうち、[001]方位の面間隔に起因する回折ピークの2θ位置からBraggの条件式により[001]方位の面間隔を算出し、「面間隔A」とした。なお、得られた合成スメクタイトがモンモリロナイト構造である場合、上述の300℃,24時間の熱処理によって、リチウムイオンが層内に移動するため、「面間隔A」は1.00nm以下となる。   Next, solid components are collected by centrifugal separation at 5000 rpm for 10 minutes, and the solid components are collected. The solid components are stored in a hot air circulating dryer (product name: EPFH) and 300 ° C. For 24 hours. The solid sample after the heat treatment was set in an X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku, ATX-G) cell, and X-ray diffraction was measured. For measurement, CuKα rays were used, and 2θ was scanned from 2 to 70 ° at 1 ° / min. In the obtained X-ray diffraction pattern, the [001] orientation plane spacing was calculated from the 2θ position of the diffraction peak due to the [001] orientation spacing using the Bragg conditional expression and was designated as “plane spacing A”. When the obtained synthetic smectite has a montmorillonite structure, lithium ions move into the layer by the above-described heat treatment at 300 ° C. for 24 hours, so that the “interplanar spacing A” is 1.00 nm or less.

次いで、「面間隔A」測定後の固体試料1gとグリセリン100mlとを混合してテフロン(登録商標)製の密閉容器に入れ、100rpmの震とう速度で24時間震とうした。その後、遠心分離法により5000rpm、10分間の条件で固液分離して固体成分を採取し、温風循環式の乾燥機(いすゞ株式会社製、製品名:EPFH)中に収容して60℃で4時間乾燥した。乾燥後の試料について、「面間隔A」と同一の測定条件でX線回折を測定し、[001]方位の面間隔を算出し、「面間隔B」とした。ここで、合成スメクタイトがモンモリロナイト構造を有する場合、層内のリチウムイオンは完全に層内に固定化されるため、グリセリンに吸着されない。したがって、グリセリン混合前後において合成スメクタイトの面間隔は変化しない。一方、例えば、合成スメクタイトが、モンモリロナイト構造に類似する「バイデライト構造」である場合、グリセリンと混合することによって面間隔が変化する。かかる前提に基づき、「面間隔A」と「面間隔B」との差が0.1nm以内である場合に、合成スメクタイトの結晶構造がモンモリロナイト構造であると判定した。結果を表1に示す。   Next, 1 g of the solid sample after measurement of “surface distance A” and 100 ml of glycerin were mixed and placed in a Teflon (registered trademark) sealed container, and shaken at a shaking speed of 100 rpm for 24 hours. Thereafter, the solid component was collected by centrifugal separation at 5000 rpm for 10 minutes, and the solid components were collected. The solid components were collected in a hot air circulating dryer (product name: EPFH) and stored at 60 ° C. Dried for 4 hours. About the sample after drying, the X-ray diffraction was measured on the same measurement conditions as "surface interval A", the surface interval of [001] direction was calculated, and it was set as "surface interval B". Here, when the synthetic smectite has a montmorillonite structure, lithium ions in the layer are completely immobilized in the layer and thus are not adsorbed by glycerin. Therefore, the surface spacing of the synthetic smectite does not change before and after glycerin mixing. On the other hand, for example, when the synthetic smectite has a “biderite structure” similar to the montmorillonite structure, the interplanar spacing changes by mixing with glycerin. Based on this premise, the crystal structure of the synthetic smectite was determined to be a montmorillonite structure when the difference between “face spacing A” and “face spacing B” was within 0.1 nm. The results are shown in Table 1.

[[001]方位の面間隔]
合成スメクタイトを、上記の温風循環式の乾燥機中で、60℃、4時間乾燥させた後、上記X線回折装置セルにセットして合成スメクタイトのX線回折を測定した。測定にはCuKα線を使用して、2θを2〜70°まで1°/minでスキャンした。得られたX線回折パターンのうち、[001]方位の面間隔に起因する回折ピークの2θ位置から、Braggの回折条件式により[001]方位の面間隔(加熱処理前)を算出した。結果を表1に示す。
[Spacing of [001] orientation]
The synthetic smectite was dried at 60 ° C. for 4 hours in the above-described hot-air circulating dryer, and then set in the X-ray diffractometer cell to measure the X-ray diffraction of the synthetic smectite. For measurement, CuKα rays were used, and 2θ was scanned from 2 to 70 ° at 1 ° / min. In the obtained X-ray diffraction pattern, the [001] orientation plane spacing (before heat treatment) was calculated from the 2θ position of the diffraction peak due to the [001] orientation plane spacing by Bragg's diffraction conditional expression. The results are shown in Table 1.

合成スメクタイトを、上記の温風循環式の乾燥機中で、400℃、30分間の条件で加熱処理した。加熱処理後の合成スメクタイトについて、上記と同様にして[001]方位の面間隔(加熱処理後)を導出した。結果を表1に示す。   The synthetic smectite was heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes in the above-described hot-air circulating dryer. For the synthetic smectite after heat treatment, the [001] orientation plane spacing (after heat treatment) was derived in the same manner as described above. The results are shown in Table 1.

[吸水率測定]
合成スメクタイトを相対湿度60%、温度25℃の雰囲気中に5時間放置して十分に吸湿させ、吸湿後の合成スメクタイトの質量を測定した。次いで、吸湿後の合成スメクタイトを熱重量分析装置のセルにセットして熱重量分析を行った。測定条件は、昇温速度10℃/min、系内の空気流量50ml/min、測定温度範囲25〜300℃とした。熱重量分析による質量減少率から、吸水率(加熱処理前)を算出した。結果を表1に示す。
[Water absorption measurement]
The synthetic smectite was allowed to stand for 5 hours in an atmosphere having a relative humidity of 60% and a temperature of 25 ° C. for sufficient moisture absorption, and the mass of the synthetic smectite after moisture absorption was measured. Subsequently, the synthetic smectite after moisture absorption was set in a cell of a thermogravimetric analyzer, and thermogravimetric analysis was performed. The measurement conditions were a heating rate of 10 ° C./min, an air flow rate in the system of 50 ml / min, and a measurement temperature range of 25 to 300 ° C. The water absorption rate (before heat treatment) was calculated from the mass reduction rate by thermogravimetric analysis. The results are shown in Table 1.

合成スメクタイトを、上記の温風循環式の乾燥機中で、400℃、30分間の条件で加熱処理した。加熱処理後の合成スメクタイトについて、上記と同様にして吸水率(加熱処理後)を導出した。結果を表1に示す。   The synthetic smectite was heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes in the above-described hot-air circulating dryer. About the synthetic smectite after heat processing, the water absorption rate (after heat processing) was derived | led-out similarly to the above. The results are shown in Table 1.

[交換性陽イオン種の同定及びイオン交換容量の測定]
Schllenberger法で合成スメクタイト中の交換性陽イオンをアンモニウムイオンに交換した。その際に溶出した陽イオンを定量・定性することにより交換性陽イオン種の同定を行った。
[Identification of exchangeable cation species and measurement of ion exchange capacity]
The exchangeable cation in the synthetic smectite was exchanged for ammonium ion by the Schlenberger method. The exchangeable cation species were identified by quantifying and qualifying the cations eluted at that time.

具体的には、まず、0.1gの合成スメクタイトと1規定の酢酸アンモニウム10mlとを混合してテフロン(登録商標)製の密閉容器に入れ、100rpmの震とう速度で24時間震とうして交換性陽イオンを抽出した。そして、抽出した交換性陽イオンを含有する抽出液を、イオンクロマトグラフ(東亜ディーケーケー株式会社製、商品名:ICA−2000、使用カラム:東亜ディーケーケー株式会社製、PCI−321)で分析し、得られたピーク位置から交換性陽イオンの種類を同定した。また、得られたピーク強度から交換性陽イオンを定量し、イオン交換容量(加熱処理前)を算出した。結果を表1に示す。   Specifically, first, 0.1 g of synthetic smectite and 10 ml of 1N ammonium acetate were mixed and placed in a Teflon (registered trademark) sealed container and shaken at a shaking speed of 100 rpm for 24 hours for replacement. Sex cations were extracted. And the extract containing the extracted exchangeable cation was analyzed by an ion chromatograph (manufactured by Toa DKK Corporation, trade name: ICA-2000, column used: Toa DKK Corporation, PCI-321). The kind of exchangeable cation was identified from the obtained peak position. Moreover, the exchangeable cation was quantified from the obtained peak intensity, and the ion exchange capacity (before heat treatment) was calculated. The results are shown in Table 1.

合成スメクタイトを、上記の温風循環式の乾燥機中で、400℃、30分間の条件で加熱処理した。加熱処理後の合成スメクタイトについて、上記と同様にしてイオン交換容量(加熱処理後)を導出した。結果を表1に示す。   The synthetic smectite was heat-treated at 400 ° C. for 30 minutes in the above-described hot-air circulating dryer. For the synthetic smectite after the heat treatment, the ion exchange capacity (after the heat treatment) was derived in the same manner as described above. The results are shown in Table 1.

<耐水フィルムの作製>
合成スメクタイト0.5gをビーカー中に入れ、これに25gの蒸留水(20℃)を加えてテフロン(登録商標)回転子で攪拌することにより、合成スメクタイトが水に分散した分散液を得た。この分散液を5cm角の底面を有する直方体形状のポリプロピレン製容器に高さ5mmまで注いだ。次に、その容器を温風循環式の乾燥機(いすゞ株式会社製、製品名:EPFH)中に収容し、60℃で4時間加熱して、分散液中の水分を乾燥除去した。こうして、層間にリチウムイオンを有する合成スメクタイトの粘土フィルムを得た。次に、走査型電子顕微鏡(日立製作所製、S−4300)を用いて上記粘土フィルム断面の写真を倍率1000倍で撮影し、フィルムの厚さ方向における上記粘土フィルムの断面の長さを測定した。10箇所ランダムに選択した測定位置で測定を行い、10点の測定値の平均値を粘土フィルムの厚さとした。その結果、粘土フィルムの厚さは、84μmであった。
<Production of water-resistant film>
0.5 g of synthetic smectite was placed in a beaker, 25 g of distilled water (20 ° C.) was added thereto, and the mixture was stirred with a Teflon (registered trademark) rotor to obtain a dispersion in which synthetic smectite was dispersed in water. This dispersion was poured into a rectangular parallelepiped polypropylene container having a 5 cm square bottom to a height of 5 mm. Next, the container was accommodated in a hot air circulating dryer (product name: EPFH, manufactured by Isuzu Co., Ltd.) and heated at 60 ° C. for 4 hours to dry and remove moisture in the dispersion. Thus, a synthetic smectite clay film having lithium ions between layers was obtained. Next, a photograph of the cross section of the clay film was taken at a magnification of 1000 times using a scanning electron microscope (manufactured by Hitachi, S-4300), and the length of the cross section of the clay film in the thickness direction of the film was measured. . Measurement was carried out at 10 measurement positions selected at random, and the average value of 10 measurement values was taken as the thickness of the clay film. As a result, the thickness of the clay film was 84 μm.

次いで、同じ温風循環式の乾燥機中で、400℃、30分間の条件で上記フィルム材料に加熱処理を施し、層間のリチウムイオンを層の内部に移動させて熱処理フィルム(耐水フィルム)を得た。   Next, in the same hot air circulation dryer, the film material is heated at 400 ° C. for 30 minutes, and the lithium ions between the layers are moved into the layer to obtain a heat-treated film (water resistant film). It was.

<耐水フィルムの評価>
上記耐水フィルムの厚さ、波長550nmの光の吸収率、溶出陽イオン分析、および水蒸気透過率測定を以下の手順で行った。
<Evaluation of water-resistant film>
The thickness of the water-resistant film, the light absorptance at a wavelength of 550 nm, the elution cation analysis, and the water vapor transmission rate were measured according to the following procedures.

[耐水フィルムの厚さ測定]
走査型電子顕微鏡を用いて耐水フィルム断面の写真を倍率1000倍で撮影し、耐水フィルムの厚さ方向における耐水フィルムの断面の長さを測定した。10箇所ランダムに選択した測定位置で測定を行い、10点の測定値の平均値を耐水フィルムの厚さとした。結果を表2に示す。
[Measurement of water-resistant film thickness]
A photograph of a cross section of the water-resistant film was taken at a magnification of 1000 using a scanning electron microscope, and the length of the cross section of the water-resistant film in the thickness direction of the water-resistant film was measured. Measurement was carried out at 10 measurement positions selected at random, and the average value of 10 measurement values was taken as the thickness of the water-resistant film. The results are shown in Table 2.

[波長550nmの光の吸収率測定]
紫外−可視−近赤外領域分光光度計(日本分光株式会社製、商品名:V−570)を用い、波長550nmにおける耐水フィルムの光吸収率を測定した。得られた測定値は、厚さ50μmに換算して、耐水フィルムの光吸収率とした。なお、正確な光吸収率を測定するために、測定前には光吸収率3%以下の炭酸マグネシウムを用いてベースライン補正を実施した。結果を表2に示す。
[Absorptance measurement of light having a wavelength of 550 nm]
The light absorption rate of the water-resistant film at a wavelength of 550 nm was measured using an ultraviolet-visible-near infrared region spectrophotometer (manufactured by JASCO Corporation, trade name: V-570). The obtained measured value was converted to a thickness of 50 μm and used as the light absorption rate of the water-resistant film. In addition, in order to measure an accurate light absorption rate, baseline correction was performed using magnesium carbonate having a light absorption rate of 3% or less before the measurement. The results are shown in Table 2.

[溶出陽イオン分析]
ステンレス製耐圧容器中に耐水フィルム1.0g及び超純水35.16gを仕込み、120℃の高温加湿条件下で24時間放置して陽イオン成分を抽出した。そして、抽出された溶出陽イオンを含有する抽出液のイオンクロマトグラフ測定を行って、得られたピーク位置から溶出陽イオンを同定した。また、得られたピーク強度から陽イオンの溶出量を定量した。結果を表2に示す。
[Elution cation analysis]
A stainless steel pressure vessel was charged with 1.0 g of a water-resistant film and 35.16 g of ultrapure water, and allowed to stand for 24 hours under high-temperature humidification conditions at 120 ° C. to extract a cationic component. And the ion chromatograph measurement of the extract containing the extracted elution cation was performed, and the elution cation was identified from the obtained peak position. Further, the amount of cation elution was quantified from the obtained peak intensity. The results are shown in Table 2.

[吸水率測定]
耐水フィルムを相対湿度60%、温度25℃の雰囲気中に5時間放置して十分に吸湿させ、吸湿後の耐水フィルムの質量を測定した。次いで、吸湿後の耐水フィルムを熱重量分析装置のセルにセットして熱重量分析を行った。測定条件は、昇温速度10℃/min、系内の空気流量50ml/min、測定温度範囲25〜300℃とした。熱重量分析による質量減少率から、耐水フィルムの吸水率を算出した。結果を表2に示す。
[Water absorption measurement]
The water-resistant film was allowed to stand for 5 hours in an atmosphere having a relative humidity of 60% and a temperature of 25 ° C. for sufficient moisture absorption, and the mass of the water-resistant film after moisture absorption was measured. Subsequently, the moisture-resistant film after moisture absorption was set in a cell of a thermogravimetric analyzer and thermogravimetric analysis was performed. The measurement conditions were a heating rate of 10 ° C./min, an air flow rate in the system of 50 ml / min, and a measurement temperature range of 25 to 300 ° C. The water absorption rate of the water-resistant film was calculated from the mass reduction rate by thermogravimetric analysis. The results are shown in Table 2.

[水蒸気透過率測定]
感湿センサー(Lyssy社製、商品名:L80−5000型)を用いて、以下の通り、水蒸気透過率測定を行った。50cmの耐水フィルムで上下に隔てられた空間の下側の雰囲気を相対湿度100%に、上側の雰囲気を相対湿度9.9%以下にそれぞれ調整した。そして、この耐水フィルムを透過する水蒸気によって、耐水フィルム上側の雰囲気の相対湿度が9.9%から10.1%になるまでの時間を測定して水蒸気透過率(g/(m・day))を算出した。結果を表2に示す。
[Water vapor permeability measurement]
Using a moisture sensor (Lyssy, trade name: L80-5000 type), water vapor transmission rate was measured as follows. The lower atmosphere was adjusted to a relative humidity of 100%, and the upper atmosphere was adjusted to a relative humidity of 9.9% or less, respectively, with a 50 cm 2 water-resistant film. Then, the water vapor transmission rate (g / (m 2 · day) is measured by measuring the time until the relative humidity of the atmosphere on the upper side of the water resistant film is changed from 9.9% to 10.1% by the water vapor passing through the water resistant film. ) Was calculated. The results are shown in Table 2.

(実施例2)
前駆体スラリーの水熱反応の条件を300℃、72時間としたこと以外は、実施例1と同様にして合成スメクタイト及び耐水フィルムを作製した。そして、実施例1と同様にして、合成スメクタイト及び耐水フィルムの評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
(Example 2)
A synthetic smectite and a water resistant film were produced in the same manner as in Example 1 except that the hydrothermal reaction conditions of the precursor slurry were 300 ° C. and 72 hours. And it carried out similarly to Example 1, and evaluated the synthetic smectite and the water-resistant film. The results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例3)
前駆体スラリーの水熱反応の条件を350℃、48時間としたこと以外は、実施例1と同様にして合成スメクタイト及び耐水フィルムを作製した。そして、実施例1と同様にして、合成スメクタイト及び耐水フィルムの評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
(Example 3)
A synthetic smectite and a water resistant film were produced in the same manner as in Example 1 except that the hydrothermal reaction conditions of the precursor slurry were 350 ° C. and 48 hours. And it carried out similarly to Example 1, and evaluated the synthetic smectite and the water-resistant film. The results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例4)
まず、コロイダルシリカ(Sigma Aldrich Co.製、LUDOX TM−50、SiO含有割合50重量%)12gに、1規定の硝酸水溶液5mlを攪拌しながら混合した。これに、全量が100mlになるように蒸留水を混合して、Si含有コロイド水溶液を得た。テトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液の代わりに、このSi含有コロイド水溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にして合成スメクタイト及び耐水フィルムを作製した。そして、実施例1と同様にして、合成スメクタイト及び耐水フィルムの評価を行った。結果を表1及び表2に示す。
Example 4
First, 5 ml of a 1N aqueous nitric acid solution was mixed with 12 g of colloidal silica (manufactured by Sigma Aldrich Co., LUDOX TM-50, 50% by weight of SiO 2 content) with stirring. Distilled water was mixed with this so that the total amount became 100 ml to obtain a Si-containing colloidal aqueous solution. A synthetic smectite and a water resistant film were produced in the same manner as in Example 1 except that this Si-containing colloidal aqueous solution was used instead of the tetraethylorthosilicate-containing ethanol solution. And it carried out similarly to Example 1, and evaluated the synthetic smectite and the water-resistant film. The results are shown in Tables 1 and 2.

(実施例5)
<合成スメクタイト(Li 0.3Al3.7Mg0.3Si20(OH))の製造>
まず、テトラエチルオルトシリケート(多摩化学工業株式会社製、純度99.95質量%)20.83gに、1規定の塩酸水溶液5ml及び蒸留水2.5mlを混合した。これに、全量が100mlになるようにエタノール(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)を混合して、テトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlを得た。
(Example 5)
<Production of synthetic smectite (Li + 0.3 Al 3.7 Mg 0.3 Si 8 O 20 (OH) 4)>
First, 5 ml of 1N aqueous hydrochloric acid and 2.5 ml of distilled water were mixed with 20.83 g of tetraethyl orthosilicate (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., purity 99.95% by mass). Ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) was mixed with this so that the total amount was 100 ml, to obtain 100 ml of a tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution.

また、これとは別に、硝酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)13.13g及び硝酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)3.85gを蒸留水100mlに溶解して溶液を得た。この溶液と上記のテトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlとを混合し、混合溶液を得た。この混合溶液に、28質量%のアンモニア水溶液34.62gを6.0ml/minの滴下速度で滴下して混合し、pH=10.2の含水複合水酸化物を得た。   Separately, aluminum nitrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) 13.13 g and magnesium nitrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) 3.85 g Was dissolved in 100 ml of distilled water to obtain a solution. This solution was mixed with 100 ml of the above tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution to obtain a mixed solution. To this mixed solution, 34.62 g of 28 mass% ammonia aqueous solution was dropped and mixed at a dropping rate of 6.0 ml / min to obtain a hydrous composite hydroxide having pH = 10.2.

得られた含水複合酸化物に、水酸化リチウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)0.63gを混合し、さらに全量が250mlとなるように蒸留水を混合して、前駆体スラリーを得た。得られた前駆体スラリーのpHは11.4であった。   To the obtained hydrous composite oxide, 0.63 g of lithium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) is mixed, and distilled water is further mixed so that the total amount becomes 250 ml, A precursor slurry was obtained. The pH of the obtained precursor slurry was 11.4.

次に、ステンレス製オートクレーブ中にこの前駆体スラリーを仕込み、300℃、48時間、自生圧力の条件で水熱反応させることによって、Li 0.3Al3.7Mg0.3Si20(OH)で表される合成スメクタイトを得た。このようにして得られた合成スメクタイトは、無色半透明のゲル状物質であった。実施例1と同様にして、得られた合成スメクタイトの評価を行った。結果を表1に示す。 Next, this precursor slurry was charged into a stainless steel autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 300 ° C. for 48 hours under an autogenous pressure condition, whereby Li + 0.3 Al 3.7 Mg 0.3 Si 8 O 20. A synthetic smectite represented by (OH) 4 was obtained. The synthetic smectite thus obtained was a colorless translucent gel substance. The obtained synthetic smectite was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<耐水フィルムの作製及び評価>
得られた合成スメクタイトを用い、実施例1と同様にして耐水フィルムを作製した。
そして、実施例1と同様にして耐水フィルムの評価を行った。結果を表2に示す。
<Production and evaluation of water-resistant film>
A water-resistant film was produced in the same manner as in Example 1 using the obtained synthetic smectite.
The water resistant film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(比較例1)
<合成スメクタイト(Na 0.7Al3.3Mg0.7Si20(OH))の製造>
まず、テトラエチルオルトシリケート(多摩化学工業株式会社製、純度99.95質量%)20.83gに、1規定の塩酸水溶液5ml及び蒸留水2.5mlを混合した。これに、全量が100mlになるようにエタノール(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)を混合して、テトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlを得た。
(Comparative Example 1)
<Production of synthetic smectite (Na + 0.7 Al 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20 (OH) 4 )>
First, 5 ml of 1N aqueous hydrochloric acid and 2.5 ml of distilled water were mixed with 20.83 g of tetraethyl orthosilicate (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., purity 99.95% by mass). Ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) was mixed with this so that the total amount was 100 ml, to obtain 100 ml of a tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution.

また、これとは別に、硝酸アルミニウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)15.47g及び硝酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)2.24gを蒸留水100mlに溶解して溶液を得た。この溶液と上記のテトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlとを混合し、混合溶液を得た。この混合溶液に、28質量%のアンモニア水溶液34.62gを6.0ml/minの滴下速度で滴下して混合し、pH=9.8の含水複合水酸化物を得た。   Separately, 15.47 g of aluminum nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) and 2.24 g of magnesium nitrate (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) Was dissolved in 100 ml of distilled water to obtain a solution. This solution was mixed with 100 ml of the above tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution to obtain a mixed solution. To this mixed solution, 34.62 g of a 28% by mass aqueous ammonia solution was added dropwise at a dropping rate of 6.0 ml / min and mixed to obtain a hydrous composite hydroxide having a pH of 9.8.

得られた含水複合酸化物に、水酸化ナトリウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)0.35gを混合し、さらに全量が250mlとなるように蒸留水を混合して、前駆体スラリーを得た。得られた前駆体スラリーのpHは10.6であった。   To the obtained hydrous composite oxide, 0.35 g of sodium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) is mixed, and further distilled water is mixed so that the total amount becomes 250 ml, A precursor slurry was obtained. The pH of the obtained precursor slurry was 10.6.

次に、ステンレス製オートクレーブ中にこの前駆体スラリーを仕込み、300℃、48時間、自生圧力の条件で水熱反応させることによって、Na 0.7Al3.3Mg0.7Si20(OH)の化学式で表される合成スメクタイトを得た。こうして得られた合成スメクタイトは、白色のスラリー状物質であった。そして、実施例1と同様にして、この合成スメクタイトの評価を行った。結果を表1に示す。 Next, this precursor slurry was charged into a stainless steel autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 300 ° C. for 48 hours under a self-generated pressure condition, whereby Na + 0.7 Al 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20. A synthetic smectite represented by the chemical formula (OH) 4 was obtained. The synthetic smectite thus obtained was a white slurry substance. Then, the synthetic smectite was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<耐水フィルムの作製>
この合成スメクタイトを用い、実施例1と同様にして耐水フィルムを作製した。そして、実施例1と同様にして耐水フィルムの評価を行った。結果を表2に示す。
<Production of water-resistant film>
Using this synthetic smectite, a water resistant film was produced in the same manner as in Example 1. The water resistant film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

(比較例2)
<合成スメクタイト(Li 0.7Fe3.3Mg0.7Si20(OH))の製造>
まず、テトラエチルオルトシリケート(多摩化学工業株式会社製、純度99.95質量%)20.83gに、1規定の塩酸水溶液5ml及び蒸留水2.5mlを混合した。これに、全量が100mlになるようにエタノール(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)を混合して、テトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlを得た。
(Comparative Example 2)
<Production of synthetic smectite (Li + 0.7 Fe 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20 (OH) 4 )>
First, 5 ml of 1N aqueous hydrochloric acid and 2.5 ml of distilled water were mixed with 20.83 g of tetraethyl orthosilicate (manufactured by Tama Chemical Co., Ltd., purity 99.95% by mass). Ethanol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) was mixed with this so that the total amount was 100 ml, to obtain 100 ml of a tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution.

また、これとは別に、硝酸鉄(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)16.67g及び硝酸マグネシウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)2.24gを蒸留水100mlに溶解して溶液を得た。この溶液と上記のテトラエチルオルトシリケート含有エタノール溶液100mlとを混合し、混合溶液を得た。この混合溶液に、28質量%のアンモニア水溶液35.76gを6.0ml/minの滴下速度で滴下して混合し、pH=9.9の含水複合水酸化物を得た。   Separately from this, iron nitrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) 16.67 g and magnesium nitrate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) 2.24 g Was dissolved in 100 ml of distilled water to obtain a solution. This solution was mixed with 100 ml of the above tetraethyl orthosilicate-containing ethanol solution to obtain a mixed solution. To this mixed solution, 35.76 g of a 28 mass% aqueous ammonia solution was added dropwise at a dropping rate of 6.0 ml / min and mixed to obtain a hydrous composite hydroxide having a pH of 9.9.

得られた含水複合酸化物に、水酸化リチウム(和光純薬工業株式会社製、純度99.9質量%)0.37gを混合し、さらに全量が250mlとなるように蒸留水を混合して、前駆体スラリーを得た。得られた前駆体スラリーのpHは10.9であった。   To the obtained hydrous composite oxide, 0.37 g of lithium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., purity 99.9% by mass) is mixed, and distilled water is further mixed so that the total amount becomes 250 ml, A precursor slurry was obtained. The pH of the obtained precursor slurry was 10.9.

次に、ステンレス製オートクレーブ中にこの前駆体スラリーを仕込み、300℃、48時間、自生圧力の条件で水熱反応させることによって、Li 0.7Fe3.3Mg0.7Si20(OH)の化学式で表される合成スメクタイトを得た。こうして得られた生成物は、茶色のゲル状物質であった。そして、実施例1と同様にして、この合成スメクタイトの評価を行った。結果を表1に示す。 Next, this precursor slurry was charged into a stainless steel autoclave and subjected to a hydrothermal reaction at 300 ° C. for 48 hours under an autogenous pressure condition, whereby Li + 0.7 Fe 3.3 Mg 0.7 Si 8 O 20. A synthetic smectite represented by the chemical formula (OH) 4 was obtained. The product thus obtained was a brown gel material. Then, the synthetic smectite was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

<耐水フィルムの作製及び評価>
この合成スメクタイトを用い、実施例1と同様にして耐水フィルムを作製した。そして、実施例1と同様にして耐水フィルムの評価を行った。結果を表2に示す。
<Production and evaluation of water-resistant film>
Using this synthetic smectite, a water resistant film was produced in the same manner as in Example 1. The water resistant film was evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 0005278869
Figure 0005278869

表1における加熱処理前後の面間隔の測定結果より、実施例1〜5の合成スメクタイトは、加熱処理によって、リチウムイオンが層間から層内に移動していることが確認できた。   From the measurement results of the inter-surface spacing before and after the heat treatment in Table 1, it was confirmed that the synthetic smectites of Examples 1 to 5 had lithium ions moved from layer to layer by the heat treatment.

Figure 0005278869
Figure 0005278869

表2の結果より、実施例1〜5の耐水フィルム(熱処理フィルム)は、交換性陽イオンの溶出量が十分に低減され、優れた水蒸気バリア性を有することが確認できた。   From the results in Table 2, it was confirmed that the water-resistant films (heat-treated films) of Examples 1 to 5 were sufficiently reduced in the elution amount of exchangeable cations and had excellent water vapor barrier properties.

本発明の好適な実施形態に係る合成スメクタイトの構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the synthetic smectite which concerns on suitable embodiment of this invention. 本発明の好適な実施形態に係る耐水フィルムを構成する合成スメクタイトの構造を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the synthetic smectite which comprises the water-resistant film which concerns on suitable embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1、2…八面体シート、3…四面体シート、10、20…層、L1,L2…面間隔、100,200・・・合成スメクタイト。   1, 2 ... octahedron sheet, 3 ... tetrahedron sheet, 10, 20 ... layer, L1, L2 ... spacing, 100, 200 ... synthetic smectite.

Claims (19)

主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに前記一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数備える合成スメクタイトであって、
下記一般式(1)で表され、
Al4−aMgSi20(OH) (1)
[式中、aは下記式(2)を満たす数を示し、Xは一価の交換性陽イオンを示す。]
0.01≦a<0.75 (2)
前記交換性陽イオンとして、リチウムイオン及び水素イオンの少なくとも一方を含有し、
ナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である合成スメクタイト。
A pair of tetrahedron sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and eight ions mainly having aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxide ions so as to be sandwiched between the pair of tetrahedron sheets. A synthetic smectite comprising a plurality of layers including an octahedral sheet having a plane crystal structure,
It is represented by the following general formula (1),
X + a Al 4-a Mg a Si 8 O 20 (OH) 4 (1)
[Wherein, a represents a number satisfying the following formula (2), and X + represents a monovalent exchangeable cation. ]
0.01 ≦ a <0.75 (2)
The exchangeable cation contains at least one of lithium ion and hydrogen ion,
Synthetic smectite whose content of sodium ion and iron ion is 10 ppm or less respectively.
モンモリロナイト型の結晶構造を有する請求項記載の合成スメクタイト。 Synthetic smectite of claim 1 having a crystal structure of montmorillonite. 成膜性を有する請求項1又は2記載の合成スメクタイト。 The synthetic smectite according to claim 1 or 2 , having film-forming properties. 前記リチウムイオン及び前記水素イオンの少なくとも一部を、前記八面体シートの内部に有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の合成スメクタイト。 The synthetic smectite according to any one of claims 1 to 3 , comprising at least a part of the lithium ions and the hydrogen ions inside the octahedral sheet. 230〜400℃に加熱して得ることのできる、[001]方位の面間隔が1.00nm以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の合成スメクタイト。 The synthetic smectite according to any one of claims 1 to 4 , wherein the [001] orientation plane spacing obtained by heating to 230 to 400 ° C is 1.00 nm or less. 230〜400℃に加熱して得ることのできる、25℃、相対湿度60%における吸水率が1質量%以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の合成スメクタイト。 The synthetic smectite according to any one of claims 1 to 5 , having a water absorption of 1% by mass or less at 25 ° C and 60% relative humidity, which can be obtained by heating to 230 to 400 ° C. 230〜400℃に加熱して得ることのできる、イオン交換容量が5ミリ当量/100g以下である請求項1〜のいずれか一項に記載の合成スメクタイト。 The synthetic smectite according to any one of claims 1 to 6 , having an ion exchange capacity of 5 meq / 100 g or less, which can be obtained by heating to 230 to 400 ° C. 主成分として請求項1〜のいずれか一項に記載の合成スメクタイトと水とを含有する分散液。 A dispersion containing the synthetic smectite according to any one of claims 1 to 7 and water as main components. 主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに前記一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数有する合成スメクタイトが積層されている粘土フィルムであって、
前記合成スメクタイトは、下記一般式(1)で表され、
Al4−aMgSi20(OH) (1)
[式中、aは下記式(2)を満たす数を示し、Xは一価の交換性陽イオンを示す。]
0.01≦a<0.75 (2)
前記交換性陽イオンとして、リチウムイオン及び水素イオンの少なくとも一方を含有し、
前記交換性陽イオンを前記層の間に有しており、
前記合成スメクタイトのナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である、粘土フィルム。
A pair of tetrahedron sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and eight ions mainly having aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxide ions so as to be sandwiched between the pair of tetrahedron sheets. A clay film in which a synthetic smectite having a plurality of layers including an octahedral sheet composed of a plane crystal structure is laminated,
The synthetic smectite is represented by the following general formula (1):
X + a Al 4-a Mg a Si 8 O 20 (OH) 4 (1)
[Wherein, a represents a number satisfying the following formula (2), and X + represents a monovalent exchangeable cation. ]
0.01 ≦ a <0.75 (2)
The exchangeable cation contains at least one of lithium ion and hydrogen ion,
Having the exchangeable cation between the layers;
A clay film in which the content of sodium ions and iron ions in the synthetic smectite is 10 ppm or less, respectively.
5〜200μmの厚さを有する請求項記載の粘土フィルム。 The clay film according to claim 9 , having a thickness of 5 to 200 μm. 主としてケイ素イオンと酸素イオンとを有する一対の四面体シート、並びに前記一対の四面体シートに挟まれるように、主としてアルミニウムイオン及び/又はマグネシウムイオンと酸素イオン及び/又は水酸化物イオンとを有する八面体結晶構造からなる八面体シートを含む層を複数有する合成スメクタイトが積層されている耐水フィルムであって、
前記合成スメクタイトは、下記一般式(1)で表され、
Al4−aMgSi20(OH) (1)
[式中、aは下記式(2)を満たす数を示し、Xは一価の交換性陽イオンを示す。]
0.01≦a<0.75 (2)
前記交換性陽イオンとして、リチウムイオン及び水素イオンの少なくとも一方を含有し、
前記交換性陽イオンの少なくとも一部を前記八面体シートの内部に有しており、
前記合成スメクタイトのナトリウムイオン及び鉄イオンの含有量がそれぞれ10ppm以下である、耐水フィルム。
A pair of tetrahedron sheets mainly having silicon ions and oxygen ions, and eight ions mainly having aluminum ions and / or magnesium ions and oxygen ions and / or hydroxide ions so as to be sandwiched between the pair of tetrahedron sheets. A water-resistant film in which a synthetic smectite having a plurality of layers including an octahedral sheet composed of a plane crystal structure is laminated,
The synthetic smectite is represented by the following general formula (1):
X + a Al 4-a Mg a Si 8 O 20 (OH) 4 (1)
[Wherein, a represents a number satisfying the following formula (2), and X + represents a monovalent exchangeable cation. ]
0.01 ≦ a <0.75 (2)
The exchangeable cation contains at least one of lithium ion and hydrogen ion,
Having at least a portion of the exchangeable cations within the octahedral sheet;
The water resistant film in which the content of sodium ions and iron ions in the synthetic smectite is 10 ppm or less, respectively.
5〜200μmの厚さを有する請求項11記載の耐水フィルム。 The water-resistant film according to claim 11 , having a thickness of 5 to 200 μm. 厚さ50μmにおける波長550nmの光の吸収率が20%以下である請求項11又は12記載の耐水フィルム。 The water-resistant film according to claim 11 or 12 , which has an absorptance of light having a wavelength of 550 nm at a thickness of 50 µm of 20% or less. 25℃、相対湿度60%における吸水率が0.5質量%以下である請求項11〜13のいずれか一項に記載の耐水フィルム。 The water-resistant film according to any one of claims 11 to 13 , which has a water absorption rate of 0.5% by mass or less at 25 ° C and a relative humidity of 60%. ケイ素化合物、アルミニウム化合物、及びマグネシウム化合物を含有する混合液と、アルカリ水溶液とを混合して含水複合水酸化物が分散した分散液を得る第一工程と、
前記分散液と、リチウムイオン及び/又は水素イオンを生成するイオン化合物とを混合して前駆体スラリーを得る第二工程と、
前記前駆体スラリーを水熱反応させる第三工程と、を備える、請求項記載の合成スメクタイトの製造方法。
A first step of obtaining a dispersion in which a water-containing composite hydroxide is dispersed by mixing a mixed solution containing a silicon compound, an aluminum compound, and a magnesium compound, and an alkaline aqueous solution;
A second step of obtaining a precursor slurry by mixing the dispersion and an ionic compound that generates lithium ions and / or hydrogen ions;
It said precursor slurry comprises a third step of reacting hydrothermal, a method for producing a synthetic smectite of claim 1, wherein.
前記ケイ素化合物がテトラメチルオルトシリケート、テトラエチルオルトシリケート、コロイダルシリカ、及びヒュームドシリカからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、前記アルミニウム化合物が硝酸アルミニウム、塩化アルミニウム及び硫酸アルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、前記マグネシウム化合物が硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム及び炭酸マグネシウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物であり、前記イオン化合物が硝酸リチウム、水酸化リチウム、塩化リチウム、塩酸、硝酸、硫酸及びアンモニアからなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物である請求項15記載の合成スメクタイトの製造方法。 The silicon compound is tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate, a colloidal silica, and at least one compound selected from Hyumudoshiri mosquitoes or Ranaru group, said aluminum compound is aluminum nitrate, selected from the group consisting of aluminum chloride and aluminum sulfate At least one compound selected from the group consisting of magnesium nitrate, magnesium chloride, magnesium sulfate and magnesium carbonate, and the ionic compound is lithium nitrate, lithium hydroxide, lithium chloride, The method for producing a synthetic smectite according to claim 15 , which is at least one compound selected from the group consisting of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid and ammonia. 前記第一工程で得られる前記分散液のpHが9.4〜11.0であり、
前記第二工程で得られる前記前駆体スラリーのpHが10.0〜12.0であり、
前記第三工程では、前記前駆体スラリーを250〜375℃の自生圧力条件下で24時間以上水熱反応させる請求項15又は16記載の合成スメクタイトの製造方法。
The pH of the dispersion obtained in the first step is 9.4 to 11.0,
The pH of the precursor slurry obtained in the second step is 10.0 to 12.0,
The method for producing a synthetic smectite according to claim 15 or 16, wherein in the third step, the precursor slurry is subjected to a hydrothermal reaction for 24 hours or more under an autogenous pressure condition of 250 to 375 ° C.
請求項記載の粘土フィルムに加熱処理を施して、前記粘土フィルムの前記層の間にある前記交換性陽イオンの少なくとも一部を、前記八面体シートの内部に移動させる工程を有する、請求項11記載の耐水フィルムの製造方法。 The heat treatment is applied to the clay film according to claim 9 to move at least a part of the exchangeable cations between the layers of the clay film into the octahedron sheet. 11. A method for producing a water-resistant film according to 11 . 前記加熱処理では、230〜500℃で10分間〜48時間加熱する請求項18記載の耐水フィルムの製造方法。 In the said heat processing, the manufacturing method of the water-resistant film of Claim 18 heated at 230-500 degreeC for 10 minutes-48 hours.
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