JPS61266367A - 無機層状多孔体の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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
レーション物質がある。これは層間距離が４〜１０人程
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とから、
断熱性の点であまりすぐれたのものとは言えない。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〕

このような目的を達成するために、この発明者らは、膨
潤性層状化合物の層間に無機化合物粒子をピラーとして
配置して層間隔を２０〜６００人に保持するようにした
無機層状多孔体を開発した、この無機層状多孔体は、従
来めものに比べ断熱性に優れたものであったが、開孔率
が１０〜１５％で熱伝導がまだ少し大きいという問題が
あったこのため、この発明者らは、さらに鋭意検討を重
ねた結果、開孔率が２０％以上になれば充分な断熱性が
得られるということを見い出し、その製法とついて研究
を重ね、この発明を完成するに至った。

したがって、この発明は、層間にピラーとなる無機化合
物を配置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、膨潤した無機層状化合物の層間に焼
成により気化する仮とラーを挿入しておいて、無機多核
錯体イオンを層間のイオンとイオン交換させたのち、乾
燥、焼成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、その１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れした第１図にみるように、この
発明の無機層状多孔体の製法から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、無機化合物が
ピラー２として配置されている。そのため、その層間隔
３が２０〜６００人に保持されている。そのうち２０％
以上は３０〜６００人の層間隔となっている。無機層状
化合物としては、Ｎａ−モンモリロナイト、Ｃａ−モン
モリロナイト、３−八面体合成スメクタイト、酸性白土
および合成雲母（Ｎａフッ素四ケイ素雲母）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
ものではない。Ｃａ−モンモリロナイトや酸性白土のよ
うな難膨潤性化合物を用いたときは、熱伝導率の経年・
劣化性が少ない。

ピラーとなる無機化合物としては、後述のごとくにして
得られるＡｌ１０３　、ＺｒＯ２等が単独あるいは混合
して用いられる。これらが、層間を２０〜６００人、好
ましくは３０〜６００人に保持するのである。これらピ
ラーとして用いられる無機化合物は限定されないが、熱
に対して安定な金−属酸化物などが好ましい。

つぎに、この無機層状多孔体の製法について、その１実
施例を模式化して表した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Ａ、の集まりでできている。主材たる
この化合物Ａ、を水などの溶媒と混合（必要に応じ混線
）して、第３図にみるように層１，１間に溶媒４を含ま
せて膨潤させる。溶媒としては、水やそれ以外の極性溶
媒、たとえば、メタノール、ＤＭＦ、ＤＭＳＯなどが挙
げられ、これらを単独あるいは混合して用いるようにす
る。水と水以外の極性溶媒を混合するようにした方が膨
潤によって層間をよく広げるので好ましい、この膨潤さ
せた無機層状化合物Ａ２に対し、仮ピラーになる水溶性
高分子や高級アルコールなどを加えて充分に混線を行い
、第４図（ａ）に示すように、層１，１間に仮ピラー５
を挿入する。この仮ピラー５は、層間隔を押し広げ仮に
ピラーとして挿入されるもので、本来のピラーとなる無
機化合物が配置されたのち、焼成によって簡単に取り除
くことができ、その仮ピラーが存在した層１，１間に空
隙を残すようなものでなければならない。

この混線系中に無機多核錯体イオンからなる水溶液を添
加して混線を続け、この多核錯体イオンと層１．１間の
陽イオンとを交換させる。仮ビラーおよび無機多核錯体
イオンの混練時の温度は３０〜９０℃の範囲に設定して
行うことが好ましい。

充分混線を行ったのち、これを冷却する。このようにす
ると、第４回申）に示すように無機多核錯体が過飽和状
態になり、その結晶２１が層１，１間に析出する。冷却
温度はＯ℃〜２０℃の範囲で行うようにする。この層１
．１間に結晶２１が析出した層状化合物を６０〜１０５
℃で乾燥させて水などの溶媒を除去する。このとき、水
溶性高分子あるいは高級アルコールなどは、まだ層間に
仮ピラー５として残っている。これを２００〜６００℃
、好ましくは４５０〜５５０℃で焼成する。この焼成に
よって、仮ピラーたる水溶性高分子あるいは高級アルコ
ールはＣ０２およびＩ２０に変化して除去され、これら
が存在した空間はそのまま層１，１間に空隙１１として
残るとともに、無機多核錯体の結晶も金属酸化物に変化
し、層状化合物は、層間に第１図および第４図（Ｃ）に
みるように金属酸化物がピラー２として配置された無機
層状多孔体Ａとなる。なお、冷却および焼成の温度は、
上記範囲において用いられる仮ピラーや無機多核錯体の
種類に応じた温度に設定するようにする。このようにし
て得られた無機層状多孔体は、その全体の２０％以上の
ものが層間隔３０〜６００人を保持しており、第１図の
矢印Ｂ方向の断熱性に優れている。なお、仮ピラーとし
て用いられる水溶性高分子としては、たとえば、ポリビ
ニルアルコール、ポリエチレンオキシド、メチルセルロ
ース、ポリアクリル酸ソーダ、カルボキシメチルセルロ
ースなど、高級アルコールとしては、ヘキサノール（Ｃ
ｏ　）　、オクタツール（Ｃｓ　）　、デカノール（Ｃ
ＩＯ）、　　ドデカノール（ＣＩ２）ｌテトラデカノー
ル（ＣＩ４）、ヘキサデカノール（ＣＩ６）、オクタブ
タノール（Ｃ（ｇ　）　＊　エイコサノール（Ｃ，。）
などが挙げられるが、層間を押し広げて無機多核錯体の
結晶成長を助けるとともに、焼成などによって気化して
層間に空隙を残すようななのであれば、上記のものに限
定されるものではない。無機多核錯体としては、Ａ１．
Ｚｒ、Ｔｉ、ＦｅおよびＮｉなどの金属イオンを中心と
して形成される多核錯体などが挙げられる。水溶液中で
これらの錯体イオンになるような無機化合物としては、
ＡｌＣｌ３　、ＺｒＯＣｌ２　、Ｆｅ３０　（ＣＨ３Ｃ
ｏｏ）ｅなどが挙げられる。

つぎに、実施例を詳しく説明する。

（実施例１） 材料は、主材である膨潤性層状化合物としての純Ｎａ−
モンモリロナイト（クニミネ工業■製りニピアＦ）、こ
れを膨潤させる溶媒としての水。

仮ピラーとしてのポリビニルアルコール（分子量２２．
０００）、無機多核錯体イオンとなるものとしてのオキ
シ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ２）を重量比で主材、
水、仮ピラーが１：５：１となるように用いるとともに
、錯体が主材に対して５ＣＥＣ（カチオン交換容量）と
なるように配合して、混合、混練した。混練は万能ミキ
サ（丸菱化学■製）を用いて、８０℃で行った。この混
線により得られたものをヘラで板状に延ばした。この板
状の試料を０℃の恒温槽中に浸し２時間静置して層間に
無機多核錯体を結晶化させた。その後、これを半日間自
然乾燥させ、つぎに１０５℃で熱風乾燥して溶媒たる水
を除去した。これを４５０℃の電気炉中で焼成し、厚み
２ｍ−の板状無機層状多孔体を得た。

（実施例２） 無機多核錯体イオンとなる無機化合物としてＡｌｃ１３
を用いた以外は実施例１と同様にして無機層状多孔体を
得た。

（実施例３） 主材として合成雲母（トビーエ業＠製ダイモナイトＨＧ
）を用いた以外は、実施例１と同様にして無機層状多孔
体を得た。

（実施例４） 主材として実施例３と同様の合成雲母を用い、実施例２
と同様にして無機層状多孔体を得た。

（実施例５） 仮ピラーとしてポリエチレングリコール（分子量２０，
０００）を用いた以外は実施例１と同様にして無機層状
多孔体を得た。

（実施例６） 溶媒として水とジメチルホルムアミド（半井化学薬品■
製特級）を重量比１：１の割合で混合してなる混合溶媒
を用いた以外は実施例１と同様にして無機層状多孔体を
得た。

（実施例７） 焼成温度を５５０℃とした以外は実施例１と同様にして
無機層状多孔体を得た。

なお、この製法による各材料の配合比は上記実施例に限
られない。

これら実施例で得られた無機層状多孔体（板状成形体）
の開孔率、層間距離、密度、熱伝導率を測定し、その結
果を石膏ボードおよび砂の成形体の２つの比較例の結果
と併せて第１表に示す、なお、開孔率はつぎのような式 によって得られる。比表面積は窒素吸着法におけるＢＥ
Ｔの方法、平均層間距離（細孔分布）は窒素吸着法にお
けるＣＩ法を用いた。窒素吸着装置はカルロエルバ社ツ
ーブトマチック１８００を用いた。熱伝導率測定は、キ
セノンフラッシュ法による熱伝導率測定装置を用いた。

第１表から明らかなように、これら実施例で得られた無
機層状多孔体は、すべて層間隔が平均３０Å以上で開孔
率が２０％以上となり充分な断熱性を有している。

この発明の無機層状多孔体の製法は、上記の層間隔の層
状多孔体の製法のみに限られるものではない。

〔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、ピラーたる無機化合物によって全体の
２０％以上が層間隔を３０〜６００人に保持されて開孔
率が２０％以上になっており、断熱材等に有用な断熱性
に非常にすぐれ、かつ、経年劣化も少ない無機層状多孔
体を確実に得ることができるようになる。

【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図は仮ピラー添加から焼成
に至るまでの層状化合物の層間の状態の変化を説明する
図であって、第４図（ａ）は仮ピラー添加時、第４回申
）は乾燥時、第４図（Ｃ）は焼成時を表゛しているもの
である。 Ａ・・・無機層状多孔体　ＡＩ　・・・膨潤性無機層状
化合物　１・・・層　２・・・ピラー　３・・・層間隔
　４・・・溶媒 代理人　弁理士　　松　本　武　音 用１図 Ａ 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）層間にピラーとなる無機化合物を配置して層間隔
   を保持するようにした無機層状多孔体を得るにあたり、
   膨潤した無機層状化合物の層間に焼成により気化する仮
   ピラーを挿入しておいて、無機多核錯体イオンを層間の
   イオンとイオン交換させたのち、乾燥、焼成することを
   特徴とする無機層状多孔体の製法。 （２）膨潤した無機層状化合物がＮａ−モンモリロナイ
   ト、Ｃａ−モンモリロナイト、酸性白土、３−八面体合
   成スメクタイトおよび合成雲母からなる群より選ばれた
   １つを溶媒によって膨潤させたもの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）溶媒が水と水以外の極性溶媒とからなる特許請求
   の範囲第２項記載の無機層状多孔体の製法（４）仮ピラ
   ーが水溶性高分子および高級アルコールのいずれかであ
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の無機層状多孔体の製法。 （５）無機多核錯体イオンがＺｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅお
   よびＮｉからなる群より選ばれた少なくとも１つの金属
   イオンを中心とする無機多核錯体イオンである特許請求
   の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の無機層状
   多孔体の製法。 （６）無機層状多孔体は、層間隔３０〜６００Åのもの
   が全体の２０％以上を占めるようにする特許請求の範囲
   第１項ないし第５項のいずれかに記載の無機層状多孔体
   の製法。