JPH0428671B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔技術分野〕 この発明は、断熱性に優れた無機層状多孔体の
製法に関する。 〔背景技術〕 空隙を有する層状多孔体として、膨潤性層状化
合物の層間に水酸化物等の異種物質を挿入反応さ
せたインターカレーシヨン物質がある。これは層
間距離が４〜10Å程度と小さいため、層表面の吸
着水の影響を受けやすいことと、空隙に比べて固
体部の割合が大きいことから、断熱性の点であま
りすぐれたものとは言えない。そのため、断熱性
の優れた層状多孔体が望まれている。 〔発明の目的〕 この発明は、このような現状に鑑みて、層間に
比較的大きな空隙を有して断熱効果に優れた無機
層状多孔体の製法を提供するものである。 〔発明の開示〕 この発明者らは、このような目的を達成するた
めに膨潤性層状化合物を水で膨潤させたものにコ
ロイド状の無機化合物を混練し、これを乾燥，焼
成することにより20〜600Åの空隙を有する断熱
性の非常に優れた無機層状多孔体を得る製法を見
い出したが、さらに、優れた断熱性を有する無機
層状多孔体を得るべく鋭意検討を重ねた結果、こ
の発明を完成するに至つた。 したがつて、この発明は、層間に無機化合物を
挿入して層間隔を保持するようにした無機層状多
孔体を得るにあたり、膨潤性無機層状化合物を膨
潤させるとともに、その層間に無機化合物を挿入
した後、乾燥し焼成を行う無機層状多孔体の製法
であつて、前記膨潤から挿入に至るまでの適宜の
時期に、この処理系に対し、カチオン性および両
性のうちいずれかの界面活性剤を添加することに
より、前記無機層状化合物の層間の電荷をやわら
げて層間を広げるようにして、層間隔が20〜600
Åに保持された非発泡の無機層状多孔体を得るよ
うにすることを特徴とする無機層状多孔体の製法
を要旨とする。以下に、この発明を一実施例を表
す図面に基づいて詳しく説明する。 構造を模式化してあらわした第１図にみるよう
に、この発明の無機層状多孔体の製法によつて得
られる無機層状多孔体Ａは、無機層状化合物の層
１，１間に、無機化合物２が挿入固定されてい
る。そのため、その層間隔３が20〜600Åに保持
されている。無機層状化合物としては、Na−モ
ンモリロナイト，３−八面体合成スメクタイト等
が挙げられるが、膨潤性層状化合物であれば、こ
れらに限られるものではなく、たとえば、難膨潤
性層状化合物たるCa−モンモリロナイト，酸性
白土のようなものであつてもよい。Ca−モンモ
リロナイトおよび酸性白土等のような難膨潤性層
状化合物を主材として用いる場合には、強い剪断
力を加えないと膨潤しにくいので、膨潤時は混練
する必要がある。無機化合物としては、たとえば
SiO₂，Al₂O₃，Fe₂O₃等が単独であるいは混合し
て用いられる。これらが層間に単独あるいは複数
個積み重なつて挿入され層間を20〜600Åに保持
するのである。これら無機化合物の形状，粒径な
どは層間を前記幅に保持出来るものならば、特に
限定されるものではないが、水に不溶なコロイド
である方が好ましい。 つぎに、この発明の無機層状多孔体の製法につ
いて、それを表す図面に基づいて詳しく説明す
る。 膨潤性粘土鉱物のような物質は、第２図に示す
ように、膨潤性層状化合物A₁の集まりでできて
いる。この化合物A₁を水などの溶媒，ピラー分
散液，界面活性剤および必要に応じて水溶性高分
子や層間のイオンと交換性を有するイオンを含む
塩類等とともに混練して化合物A₁を膨潤させつ
つ、第４図に示すように層１，１間に無機化合物
がピラーとして挿入された無機層状化合物（イン
ターカレーシヨン物質）A₃のコロイド溶液を得
る。第４図中、４は溶媒，５は界面活性剤であ
る。また、化合物A₁をまず、水などの溶媒と混
合（必要に応じ混練）して、第３図に示すように
層１，１間に溶媒４を含ませて膨潤させる。この
膨潤させた無機層状化合物A₂に対し、ピラー分
散液および界面活性剤等の添加剤を加えて充分に
混練を行い、第４図に示すように、層１，１間に
無機化合物２がピラーとして挿入された無機層状
化合物A₃のコロイド溶液を得てもよい。カチオ
ン性および両性界面活性剤は層状化合物A₁の層
間の電荷をやわらげて層間を押し広げ、無機化合
物の挿入を助ける役目を果たしている。その他の
添加剤も挿入を容易ならしめるために併用して添
加されるのであつて、無くても構わない。カチオ
ン界面活性剤としては、フイラノールMWA（明
成化学工業(株)製。ポリイミンエチレンオキサイド
を主成分とする。）、両性界面活性剤としてはニツ
サンアノンBF（日本油脂(株)製。ジメチルアルキル
ベタインを主成分。）等が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。しかし、界面活性剤
としては、泡立ち難いものを用いるのが好まし
い。水溶性高分子としては、例えばポリビニルア
ルコール，ポリエチレンオキサイド，ポリエチレ
ングリコール，ポリアクリル酸ナトリウム，カル
ボキシメチルセルロースなど、層間のイオンと交
換性を有するイオンを含む塩類としては、たとえ
ばCa²⁺，Al³⁺，Ba²⁺，Mg²⁺，H⁺，Se²⁺，
NH₄ ⁺，Sr²⁺，Ce²⁺，Cs⁺などの塩などが挙げら
れる。混練は、普通、万能ミキサー等の機械的な
方法を用いて行うが、よく混練できるようなもの
であればどんな方法であつても構わない。無機化
合物が挿入された無機層状化合物A₃のコロイド
溶液を第６図のごとく、ヘラで板状に延ばして配
向させ、乾燥させることにより、無機層状多孔体
Ａからなる板状（箔状，フイルム状，層状を含
む）成形体を得ることができる。また、コロイド
溶液を乾燥して第５図のごとき無機層状多孔体Ａ
の粉末を得る。この粉末を圧縮成形して所望の形
状にしても構わない。乾燥・焼成により層間に侵
入した水分を取り除くと、各層はピラーが挿入さ
れた状態で閉じるので、ピラーが層間に固定され
るのである。前者の方法によれば、面に直交する
方向（第１図矢印Ｂ方向）の断熱性に優れたもの
が得られ、後者の方法によれば、いろいろな形の
成形品を得ることが可能である。乾燥は、自然乾
燥ののち60〜80℃程度の熱風乾燥を行うようにす
ることが好ましい。こののち、焼成を行う。この
焼成により、層間の表面の変性やピラーと層間で
一部融着が起こることになると同時に、高分子系
の添加剤を添加した場合、これを排除して空隙を
増すようになつている。焼成温度は、層状化合物
の組織を壊さないような温度、即ち400〜600℃程
度が好ましい。いずれにしても、これらの成形体
は、20〜600Åの空隙を有する無機層状多孔体か
らできているので、従来より断熱効果が非常に優
れている。 以下に、この発明にかかる実施例を詳しく説明
する。 （実施例 １） 主材たる粉末状Na−モンモリロナイトに水，
ピラー分散液としてコロイダルシリカ（平均粒径
130Å，20重量％水溶液）およびカチオン性界面
活性剤（フイラノールMWA，明成化学工業(株)
製）を加えて30分間混練することにより、主材の
層間にピラーを挿入し、無機層状多孔体のコロイ
ド溶液を得た。このコロイド溶液を、ヘラで板状
（層状）に延ばし配向させて半日間自然乾燥した
のち、70℃で熱風乾燥を行つて、無機層状多孔体
からなる厚み１mm程度の板状成形体試料を得た。
なお、配合比は、主材，水，ピラー分散液，界面
活性剤が重量比で１：10：３：0.002であつた。
混練装置は万能ミキサーを用いて行つた。 （実施例 ２） 実施例１に加えて混練時にポリエチレンオキサ
イド（分子量，150万〜200万）を0.05の割合で加
えた以外は実施例１と同様にして熱風乾燥を行つ
たのち、450℃で２時間焼成して厚み１mm程度の
板状成形体試料を得た。 （実施例 ３） 界面活性剤として両性のニツサンアノンBF（日
本油脂(株)製）を主材に対して0.02の割合で加えた
以外は実施例２と同様にして成形体試料を得た。 （比較例 １） 主材たる粉末状Na−モンモリロナイトに水を
加えて10分間混練することにより膨潤させたの
ち、ピラー分散液としてコロイダルシリカ（平均
粒径130Å，20重量％水溶液）を加えて30分間混
練することにより、主材の層間にピラーを挿入
し、無機層状多孔体のコロイド溶液を得た。この
コロイド溶液を、ヘラで板状（層状）に延ばし配
向させて半日間自然乾燥したのち、70℃で熱風乾
燥を行つて無機層状多孔体からなる厚み１mm程度
の板状成形体試料を得た。なお、配合比は、主
材，水，ピラー分散液が重量比で１：10：３であ
つた。混練装置は万能ミキサーを用いて行つた。 これら実施例で得られた成形体試料の熱伝導率
および密度を測定し、その結果を比較例１に石膏
ボードおよび砂の成形体を加えた３つの比較例の
それと併せて第１表に示す。なお、熱伝導率の測
定はキセノンフラツシユ法による熱伝導率測定装
置を用いた。第１表にみるように、実施例は、比
較例に比べて、いずれも熱伝導率の点で優れた性
質をもつている。比較例１に比べて密度が小さ
く、空隙が増しているのが明らかである。 実施例で得られた成形体の層間を測定すると、
挿入される無機化合物の種類，粒径等によつても
多少異なるが、いずれも20〜600Åであつた。層
間隔の測定は、公知の窒素吸着法におけるCI法
によつた。

【表】

〔発明の効果〕

この発明の無機層状多孔体の製法は、以上のよ
うに構成されているため、これにより得られた無
機層状多孔体は、ピラーたる無機化合物によつて
層間隔が20〜600Åに保持されているので、断熱
性に非常にすぐれ、かつ、経年劣化も少ないの
で、断熱材として有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は無機層状多孔体の模式的側面図、第２
図は膨潤性層状化合物の模式的側面図、第３図は
その膨潤に至る状態を説明する説明図、第４図は
溶液中における無機化合物の挿入途中の状態を説
明する説明図、第５図は挿入乾燥終了時の状態を
説明する説明図、第６図は無機層状多孔体を配向
させ板状にした状態を説明する説明図である。 Ａ…無機層状多孔体、A₁…膨潤性無機層状化
合物、１…層、２…無機化合物、４…溶媒、５…
界面活性剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 層間に無機化合物を挿入して層間隔を保持す
   るようにした無機層状多孔体を得るにあたり、膨
   潤性無機層状化合物を膨潤させるとともに、その
   層間に無機化合物を挿入した後、乾燥し焼成を行
   う無機層状多孔体の製法であつて、前記膨潤から
   挿入に至るまでの適宜の時期に、この処理系に対
   し、カチオン性および両性のうちいずれかの界面
   活性剤を添加することにより、前記無機層状化合
   物の層間の電荷をやわらげて層間を広げるように
   して、層間隔が20〜600Åに保持された非発泡の
   無機層状多孔体を得るようにすることを特徴とす
   る無機層状多孔体の製法。 ２ 膨潤性無機層状化合物が、Na−モンモリロ
   ナイトである特許請求の範囲第１項記載の無機層
   状多孔体の製法。 ３ 無機化合物が水に不溶な超微粒子コロイドで
   ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の無
   機層状多孔体の製法。 ４ 超微粒子コロイドがコロイダルシリカである
   特許請求の範囲第３項記載の無機層状多孔体の製
   法。