JP6812681B2 - 膨張剤用組成物及びそれを用いた膨張剤 - Google Patents
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[1](A)鉄粉、(B)金属塩と、(C)粉末潤滑剤とを含有し、前記(A)鉄粉の表面の少なくとも一部が(B)金属塩で被覆されており、かつ、前記(C)粉末潤滑剤の含有量が、前記(A)鉄粉100質量部に対して、0.1質量部以上5質量部以下である、膨張剤用組成物。
[2]前記(B)金属塩は、金属イオンとアニオンの塩であり、前記アニオンは、炭酸イオン、水酸化物イオン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン、硫酸イオン、リン酸イオン及びケイ酸イオンからなる群より選択される1種又は2種以上である、[1]に記載の膨張剤用組成物。
[3]前記(C)粉末潤滑剤は、シリカ、疎水性シリカ、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、活性炭、ゼオライト、パーライト、珪藻土、活性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、アルミナ、石膏、シリカアルミナ、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、黒鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウムからなる群より選択される1種又は2種以上を含有する、[1]又は[2]に記載の膨張剤用組成物。
[4][1]〜[3]のいずれかに記載の膨張剤用組成物を用いた、膨張剤。
本実施形態における(A)鉄粉は、金属鉄を成分として含む粉粒体であれば特に限定されない。(A)鉄粉は、酸素、二酸化炭素又は水蒸気と化学的に反応して、鉄の酸化物、炭酸化物、水酸化物又はそれらの複合物を形成することにより、膨張する。鉄粉(A)としては、例えば、還元鉄粉、電解鉄粉、噴霧鉄粉が、膨張率の観点から好ましい。その他の鉄粉として、鋳鉄等の粉砕物、切削品も使用できる。これらは、1種を単独で、又は、必要に応じて2種以上を併用して用いることができる。また、(A)鉄粉は、市販品を用いてもよい。
本実施形態における(B)金属塩は、金属イオンとアニオンの塩であり、(A)鉄粉中の鉄成分と、酸素、二酸化炭素又は水蒸気との化学反応において触媒的作用をするものであれば、特に限定されない。
本実施形態における(C)粉末潤滑剤は、(A)鉄粉中の鉄成分と、酸素、二酸化炭素又は水蒸気との化学反応によって膨張した鉄の化合物(例えば、鉄の酸化物、炭酸化物、水酸化物又はそれらの複合物)を含む粉粒体同士が結合することを防ぐ機能を有するものであれば、特に限定されない。鉄の化合物を含む粉粒体同士の結合が起こると膨張が持続しなくなるが、(C)粉末潤滑剤を使用することにより、鉄の化合物を含む粉粒体同士の結合が抑制され、膨張が持続し、膨張剤組成物の体積膨張率も大きくなる。(C)粉末潤滑剤の具体例としては、シリカ、疎水性シリカ、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、活性炭、ゼオライト、パーライト、珪藻土、活性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、アルミナ、石膏、シリカアルミナ、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、黒鉛、カーボンブラック、水酸化アルミニウムが挙げられる。(C)粉末潤滑剤は、所望する膨張剤組成物の体積膨張率、膨張速度に応じて、適宜選択することができる。上述した中で、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウムが、単位体積当たりの体積膨張率、膨張の持続性、又はこれらの制御の容易さの点から好ましい。(C)粉末潤滑剤は、1種を単独で、又は2種以上を併用して用いることができる。(C)粉末潤滑剤は、市販品を用いてもよい。
本実施形態における膨張剤用組成物の製造方法は、特に限定されるものではなく、上述した(A)鉄粉、(B)金属塩、(C)粉末潤滑剤、及び必要に応じて本発明の効果を阻害しないその他の成分を、任意の順序で混合する公知の方法、公知の装置を用いて行うことができる。膨張剤用組成物の製造方法の一例を示す。まず、混合装置内に(A)鉄粉を投入する。続いて、(B)金属塩として、金属ハロゲン化物の水溶液を(A)鉄粉上に混合しながら数十秒かけて滴下し、(A)鉄粉が大気中の酸素と化学反応した際に生じた熱で水が蒸発して、乾燥するまで混合して、(A)鉄粉の表面の少なくとも一部が金属ハロゲン化物で被覆されている鉄粉を作成する。続いて、混合装置内に(C)粉末潤滑剤を投入して、数分間混合し、本実施形態の膨張剤用組成物を得ることができる。混合装置は、公知の装置を使用でき、ナウターミキサー(ホソカワミクロン株式会社製)、リボンミキサー(大野化学機械株式会社製)等が挙げられる。
小袋形状の脱酸素剤FJ−30RW(三菱ガス化学株式会社製)の袋内に充填されている粉粒体(鉄粉表面の少なくとも一部が金属ハロゲン化物で被覆されている鉄粉、黒色)100部とステアリン酸マグネシウム(太平化学産業株式会社製、白色)0.1部を乳鉢に加え、乳棒を用いて2つの粉粒体が混じり合い、均一の色となるまで十分に混合し、膨張剤用組成物(膨張剤)を得た。
実施例1のステアリン酸マグネシウムの使用量を0.1部から1部に変更した以外は、実施例1と同様にして膨張剤用組成物(膨張剤)を得た。得られた膨張剤用組成物の膨張体積を、実施例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
実施例3のステアリン酸マグネシウムの使用量を0.1部から5部に変更した以外は、実施例1と同様にして膨張剤用組成物(膨張剤)を得た。得られた膨張剤用組成物の膨張体積を、実施例1と同様にして測定した。結果を表1に示す。
Claims (5)
- (A)鉄粉と、(B)金属塩と、(C)粉末潤滑剤とを含有し、前記(A)鉄粉の表面の少なくとも一部が(B)金属塩で被覆されており、かつ、前記(C)粉末潤滑剤の含有量が、前記(A)鉄粉100質量部に対して1質量部以上5質量部以下であり、前記(C)粉末潤滑剤が、ステアリン酸マグネシウムである、膨張剤用組成物。
- 前記(B)金属塩は、金属イオンとアニオンの塩であり、前記アニオンは、炭酸イオン、水酸化物イオン、硝酸イオン、ハロゲン化物イオン、硫酸イオン、リン酸イオン及びケイ酸イオンからなる群より選択される1種又は2種以上である、請求項1に記載の膨張剤用組成物。
- 前記(C)粉末潤滑剤の平均粒子径が、0.01μm以上20μm以下である、請求項1又は2に記載の膨張剤用組成物。
- 前記(B)金属塩を構成する金属イオンが、リチウムイオン、カリウムイオン、ナトリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、バリウムイオン、及び鉄イオンからなる群より選択される1種又は2種以上であり、
前記(B)金属塩を構成するアニオンが、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、及びヨウ化物イオンからなる群より選択される1種又は2種以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の膨張剤用組成物。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の膨張剤用組成物を用いた、膨張剤。
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