JPH01294585A - 非分散性バーミキュライト製品 - 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】 本発明は水の存在下において改善された構造的安定性を
もつバーミキュライトから成る製品に関するものである
。

バーミキュライト鉱石、すなわち層状鉱物の一種（およ
び、バーミキュライト層を含む他の層状鉱物、例えば、
ハイドロ−ビオタイトまたはクロライトバーミキュライ
日を離層し、次いで剪断して、バーミキュライ１反状結
晶（ｌａｍｅｌｌａｓ）として知られるバーミキュライ
トの微小粒子または微小板の水性分散体を形成させ得る
ことは知られている。また、バーミキュライト板状結晶
のその種の分散体を紙、シート、フィルム、硬質発砲体
、あるいは他の繊維質材料との複合体のような造形物品
または造形製品を製作するのに用いることができること
が知られている。

例えば、バーミキュライト鉱石を１０００°Ｆをこえる
温度へ加熱してバーミキュライト鉱石粒子を剥ぎあるい
は膨張させ、続いてそれらの粒子を水中に分散させ、次
いで粒子を所望寸法へ機械的に剪断することができる。

そのような方法は米国特許４，４８６，２３５および４
，２７１，２２８に記載されている。

あるいはまた、バーミキュライト鉱石をその鉱石粒子を
膨潤させる過酸化水素溶液と接触させ、膨潤粒子を所望
寸法の微小板または機高へ機械的に剪断することができ
る。そのような方法は米国特許４，４８６，２３５に記
述されている。

米国特許４，６０８，３０３および３，３２５，３４０
　、並びに英国特許明細書１，５９３．３８２に記載さ
れるバーミキュライト板品分散体を製造するもう一つの
方法においては、膨潤バーミキュライト鉱石粒の水性懸
濁体は一価の無機カチオンおよび／または有機カチオン
を鉱石によって保持される交換可能カチオンに置換え、
続いて水洗して巨視的な鉱石粒子の膨潤を行わせること
によってつくられる。この膨潤鉱石粒子を次に機械的に
剪断してバーミキュライト粒状構造を離層させ、そして
バーミキュライト高槻の水性分散体を生成させる。

バーミキュライト鉱石を離層させそれらから有用生成物
をつくる他の方法は米国特許Ｎα４．４７２，４７８゜
３．７９１，９６７、３，４３４．９１７およびＧ、Ｂ
、特許Ｎα２，００？、　１５３゜１．５８５，１０４
．１，１１９，３０５および！、０７６．７８６に記載
されている。

「バーミキュライト」という用語は、鉱物学的または商
業的情況においてバーミキュライトとして知られるすべ
ての層状鉱物のことを言い、そして、全体あるいは大部
分がバーミキュライトから成るｕＬ物を含み、構成成分
としてバーミキュライト層を含み（ハイドロビオタイト
−およびクロライトーバーミキエライトのような）かつ
バーミキュライトと同じ様式で離層され得る、混合状層
型の鉱物（フィロ珪酸塩）が包含される。バーミキュラ
イトが好ましい層状物質であるが、モンモリナイト；カ
オリナイト；および、セビオライト、カオリナイト並び
に＃層され得て板状結晶または板状粒子を生成するその
他の層状珪酸塩物質から成る粘土；を含めた他の層状物
質も離層させてよは２００　ミクロン以下、好ましくは
５０ミクロンの粒径をもち、他の二つの次元と比べて小
さい厚み次元をもち、そして、少なくとも１０、好まし
くは少なくとも１００、さらに好ましくは少なくとも１
．０００　、例えば１０，０００の「アスペクト比」　
（すなわち厚さで割った長さまたは幅）をもつ。

全部がバーミキュライト鉱石粒子で構成される物品また
はバーミキュライト鉱石粒子から成る複合体は、ある程
度の構造的一体性と、例えば断熱材、耐火性被覆材およ
び包装材、および耐火性面材としての用途に特に適させ
る高熱抵抗性のような有用性質とを保有している。

そのような有利かつ有用な性質があるけれども、バーミ
キュライト物品の商業的用途はそれらの不良耐水性によ
って制限されてきたのであり、その種の物品は長時間浸
漬後に崩壊する傾向がある。

水性媒体中で長時間保たれるバーミキュライト板状結晶
の構造的一体性を維持する方法が知られている。そのよ
うな方法は代表的には、湿潤強度を増すことが知られて
いるバーミキュライト板状結晶分散用の添加剤を使する
か、あるいは、バーミキュライト板状結晶から形成され
る物品の中へその種の湿潤強度改良剤を組入れる。これ
らの方法は、アンモニア蒸気または有機アミン化合物蒸
気で以て、あるいは電解質の水性溶液で以て、その種の
物品を後加工処理することを含んでいる。その他の方法
は無機イオンの溶液、あるいはアンモニア源またはアン
モニアイオン源、好ましくは尿素の溶液によるバーミキ
ュライト板状結晶分散体の処理、あるいは、米国特許４
，４８５，２０３に開示されるとおりの、バーミキュラ
イト板状結晶分散体の中への２０％までの尿素−ホルム
アルデヒド樹脂あるいはメラミン−ホルムアルデヒド樹
脂の組入れ、を含む。

そのよ・うな方法はしかし、満足するに足りないもので
あることが見出されており、それは、それらが面倒で高
価な後処理を含み、あるいは、湿潤強度性質を低下させ
る電解質の無機イオンを交換可能または競合性のイオン
の存在下において組入れることを必要とし、あるいは、
比較的大量の樹脂質物質の姐入れを必要とし、これらの
物質はバーミキュライト物品の望ましい高温性質をしば
しば劣化させるからである。

従って、既知の方法の望ましくない側面を回避する、水
崩壊性に対してすぐれた抵抗性をもつ造形バーミキュラ
イト物品の改良製造法を求める要望が存在している。

本発明によると、バーミキュライト板状結晶の水性分散
体から水を除くことによって形成される造形物品の、水
存在下における構造的安定性を、分散体中にポリマー化
合物をまず組入れることによって改善する方法は、ポリ
マー化合物がカチオン性ポリアミンあるいはアニオン性
ポリアクリルアミドであることを特徴とする。

本発明に従う方法によって形成される造形バーミキュラ
イト物品は水に耐するすぐれた抵抗性をもつ。カチオン
性ポリアミンまたはアニオン性ポリアクリルアミドは静
電力によってバーミキュライト板状結晶によって吸収ま
たは吸着され、仕上がり造形物品中のバーミキュライｌ
Ｊｉ物表面上で保持されるものと信じられる。

一般的には、従来技術において開示された慣用的カチオ
ン性ポリアミン化合物はどれでも本発明において有用で
ある。好まれるその種の化合物ノ例は、バーキュリーズ
・インコーホレーテッドおよびカルボン・コーポレーシ
ョンからそれぞれキメン■（Ｘｙｍｅｎｅ■）２０６４
およびカルボン２６１として市販されるポリ−（ジメチ
ルジアリルアンモニウムクロライド）同族列のようなポ
リー第四級アンモニウム塩を含む、ポリ第四級アンモニ
ウム塩のその他の例は、ダウケミカル・カンパニーから
ダウロス系列化合物として入手できるポリ（ビニルベン
ジルトリメチルアンモニウムクロライド）；バーキュリ
ーズ・インコーホレーテッドからキメン５５２Ｈおよび
キメン３６７としてそれぞれ入手できるアゼチジニウム
・イオン置換ポリアミドおよびポリアミン：それぞれＰ
ＭＣＤ　−４５およびＰＭＣＤ　−４６としてともにバ
ーキュリーズ・インコーホレーテッドから人手できるメ
チル−ビス（３−アミノプロピルアミン）コーポリウレ
ア−ポリオキシアミド−エピクロロヒドリン、および、
メチルビス（３−アミノプロピルアミノ）コーポリアミ
ド−ポリオキシアミド−エビクロロヒドリン：バーキュ
リーズ・インコーホレーテッドからレテβ（Ｒｅｔｅｒ
ｉＪ）　１２３２として入手できる第四級アミン置換ア
クリルアミド・ポリマー；およびバーキュリーズ・イン
コーホレーテッドおよびヘッツ（Ｂｅｔｚ）ラボラトリ
ーズ社からそれぞれ、レチン３０４およびペッツ１２７
５として入手できる、アジピン酸とジエチレントリアミ
ンとから誘導されるポリマー量カチオン性脂肪族アミド
；を含む。

本発明において有用である好ましいアニオン性ポリ−ア
クリルアミド化合物の例は、バーキュリーズ・インコー
ホレーテッドからの上記商標レチン、特にレチン５２１
．５２３および８２７　として商業的に入手できるもの
；ダウェルＭ−１４４、ダウェルＭ−１７２およびダウ
ェルＭ−１７３としてダウ・ケミカル・カンパニーによ
って市販されるポリフロックまたはセパラン系列として
人手できるもの；処方−４０００，４０１０，４０２０
および４５００としてアメリカン・シアナミドによって
市販されるサイフロックス；ダウ・ケミカル・コーポレ
ーションによって製造されるピュリフロックス；ナルコ
・ケミカル・カンパニーによって製造されるアニオン性
剤のナルコライト系列として入手できるもの；を含み、
それらのうちで、より高度にアニオン性である化合物が
最も好ましく、例えば、レチン■５２１および５２３、
ダウェルＭ−１４４、あるいはサイフロック４０００で
ある。

カチオン性ポリアミン、あるいはアニオン性ポリアクリ
ルアミド化合物はバーミキュライト板状結晶分散体の中
へ製造中または使用中のどの段階においても組入れるこ
とができる０代表的には、この化合物は造形物品を分散
体から製作する前に、バーミキュライト板状結晶の後形
成分散体へ最も便利に添加される。しかし、望ましい場
合には、この化合物はあるいはまた、所望寸法板晶を生
成させるための粒子の剪断および離層に先立って、膨張
、剥離または膨潤した鉱石粒子の懸濁体の中へ組入れる
ことができる。

バーミキュライト板状結晶分散体中へ組入れるカチオン
性ポリアミンあるいはアニオン性ポリアクリルアミドの
量は、分散体中のバーミキュライトの乾燥重量を基準に
、重量で約０．０１％から約５０％、好ましくは約０．
１χから約４％の範囲にある。

本発明において有用である分散体中のバーミキュライト
の合計固体含量は、−Ｉｎ的には乾燥基準で□灼０．１
から約７０重量％、好ましくは約２から約３５重量％の
範囲であることができる。カチオン性またはアニオン性
化合物の使用すべき量は、用いられる特定化合物、分散
体の合計固体含量、および、分散体から製造される造形
物品の中で望まれる水葬分散性水準、のような因子によ
って影響されることができる。カチオン性またはアニオ
ン性の使用量は前述水準の外側の範囲にあってもよいけ
れども一般的には、約２％またはそれ以下の量が、仕上
がり物品中の水葬分散度所望水準を達成するのに適切で
あることが見出されたのであり、約２％より大きい量は
水葬分散性を達成する際に著しい利点をもたらさない。

用いられるカチオン性またはアニオン性化合物の電荷密
変に応じて、それが高度にカチオン性あるいはアニオン
性あるいは部分的にそうであったとしても、その種の化
合物はバーミキュライト板状結晶分散体へ直接に、その
分散体が直ちには凝集することがない量と速度で添加す
ることができる。必要ならば、化合物の組入れ前に、解
凝集剤を分散体中で用いてよい。もちろん、化合物は、
製造により都合がよいことが証明されるならば、適当溶
剤中の溶液としてバーミキュライト板状結晶分散体へ添
加してよい。バーミキュライト板状結晶分散体へ、ある
いは剪断を受けていない剥離をおこしあるいは膨潤した
バーミキュライト鉱石粒子へ、化合物を添加する方法は
臨界的ではない。

本発明Ｇご従ってカチオン性またはアニオン性化合物を
中に組入れたバーミキュライト板状結晶分散体は、従来
技術によって開示されているとおりのバーミキュライト
から成る物品、例えば、フィルム、塗膜、シート、およ
び、一部または実質上全部がバーミキュライト板晶で構
成される非シート状固体、のいずれかを、５業既知のい
ずれかの方法によって製造するのに用いることができる
。

本発明に従うで用いられるバーミキュライト板状結晶の
分散体を生成させる好ましい方法は、既に引用した米国
特許４，６０８，３０３および３，３２５，３４０　。

および、英国特許明細書１，５９３，３８２において記
載されている方法から選ばれる方法であり、その場合、
−価無機カチオンおよび／または有機カチオンは鉱石に
よって保持される交換可能カチオンに置換され、水洗段
階が巨視的鉱石粒子を膨潤させる。膨潤鉱石粒子を次に
機械的に剪断してバーミキュライト粒状構造を離層させ
そしてバーミキュライト板状結晶の水性分散体を生成さ
せる。

バーミキュライト鉱石粒子の膨潤を行なわせる従来技術
から知られる好ましい有機カチオンはジアリルジメチル
アンモニウム、ジアリルアンモニウム、アリルジメチル
スルホニウム、ｎ−ブチルアンモニウム、イソ−ブチル
アンモニウム、プロピルアンモニウム、イソアミルアン
モニウム、クロチルトリエチルアンモニウム、メタクリ
ルオキシエチルトリメチルアンモニウム、３−アクリル
オキシネオペンチルトリメチルアンモニウム、２−メタ
アクリルオキシ−エチル三級ブチルアンモニウム、メタ
クリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム、アクリ
ルアミドプロピルトリメチルアンモニウム、ブテニルｌ
ツメチルアンモニウム、ビニルピリジニウムイオン例え
ばＮ−メチル−２−ビニルピリジニウム、ビニル−ヘン
シルジメチルスルホニウム、ビニルヘンシルトリメチル
アンモニウム、２，３−エポキシプロピルトリメチルア
ンモニウム、トリエチルビニルホスホニウム、トリブチ
ルビニルホスホニウム、α−アンモニウム−α−ブチロ
ラクトン、グリシジルトリメチルアンモニウム、ｌ−メ
チル−１−三級プチルアジリジニウム、および、１−エ
チル−１，２，３−トリメチルアンモニウム、である。

バーミキュライト鉱石粒子を膨潤させる能力のある好ま
しい有機カチオンの中で、最も好ましいのは、少なくと
も一つのアルキル基の中に少なくとも３個の炭素原子を
もつアルキルアンモニウム化合物、特に、ジアリルジメ
チルアンモニウムであり、水性懸濁体中で存在するバー
ミキュライトの量を基準に重量で約５０％から約２００
％の範囲〆り量で有用である。

本発明に従って生成されるバーミキュライト板状結晶の
分散体へ、それから製造される物品についての特定的性
質および期待される最終用途に応じて、その他の物質を
添加してよい。例えば、連続質（フィラメント状）、非
連続賞（チョップ状または短繊維状）あるいは凝集体（
黒鉛）の炭素、ガラス、硼素、シリカ、あるいはセラミ
ックのタイプの繊維を本発明によるバーミキュライト機
高の分散体で以て含浸し、あるいはその中に組入れて、
すぐれた水葬分散性をもつ繊維質バーミキュライト複合
構造体をつくることができる。

以下の実施例は本発明の好ましい実施態様をさらに十分
に例証するものである。

スＩＩＬ 本実施例は本発明による好ましいカチオン性ポリアミン
またはアニオン性ポリアクリルアミドを中に組入れたバ
ーミキュライト板状結晶分散体から、水葬分散性のフィ
ルムを製造することを例証している。

バーミキュライト板状結晶の水性分散体は、１５重量％
のグレード４のバーミキュライト鉱石粒（ＡＳＴＭ物質
記号Ｃ−５１６）を飽和塩化ナトリウム溶液中で２時間
還流下で温浸し、次に得られる懸濁体を室温へ冷却し、
そして濾過することによってつくられる。過剰の塩を次
に濾液から、蒸溜水で以て洗滌することによって除去す
る。

上記で調製したナトリウム交換バーミキュライト鉱石の
５９４ｇを２モルのジアリルジメチルアンモニウムクロ
ライド溶液の１．１！！、の中で還流下で８時間、撹拌
しながら温浸し、次に室温へ冷却する。

１．１２の蒸溜水で以て４回洗滌および撹拌し、終局的
には剥離あるいは膨潤させたバーミキュライト鉱石粒子
の５４重量％固形分の懸濁体を生じさせたのち、剪断作
用を次に適用し、バーミキュライ１反状結晶の水性分散
体が生ずる。

上記のカチオン性ポリアミンあるいはアニオン性ポリア
クリルアミド化合物の部分を次にバーミキュライト板状
結晶の分散体へ、下の表１に示されるそれぞれの量で添
加される。各化合物をバーミキュライト板状結晶分散体
中で徹底的に混合したのち、各々のフィルムを流延し、
３日間にわたって乾燥させ、次に８０°Ｃで１時間硬化
させる。各フィルムの１インチ×１インチの試料を次に
室温水および沸とう水の中に置いて水分散性について検
査し、それぞれの結果を表１に記録する。

表１の結果によって示されるとおり、本発明によるカチ
オン性ポリアミンまたはアニオン性ポリアクリルアミド
を含まないバーミキュライト板状結晶からつくられるバ
ーミキュライト・シート物質の試料は、室温水へ１時間
以下の間露出したのちに、そして、沸とう水へ半時間以
下の間露出したのちに、崩壊することが観察される。

ｎ− 空試験　　０　１　．５ キメン＠２０６４　　　　２　　　２４　　　　１キメ
ン　５５７Ｈ２２４１ キメン　３６７　　　　２　　　２４　　　　１ＰＭＣ
Ｄ−４５２２４１ カルゴン　２６１　　　　２　　　２４　　　　　ルチ
ン＠３０４　　　　２　　　２４　　　　　ルチン　１
２３２　　　２　　　　１　　　　　ルチン　　５２１
　　　２　　　　１　　　　　ルチン　　５２３　　　
２　　　　１　　　　　ルチン　　８２７　　　　２　
　　　　１　　　　　１Ｘ　存在するバーミキュライト
％を基準。

（外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バーミキュライト板状結晶の水性分散体から水を除
   くことによって形成される造形物品の水存在下における
   構造的安定性を、分散体中にポリマー化合物をまず組入
   れることによって改善する方法であって、ポリマー化合
   物が分散体中のバーミキュライトの乾燥重量を基準にし
   て重量で約０．０１％から約５０％の量のカチオン性ポ
   リアミンまたはアニオン性ポリアクリルアミドであるこ
   とを特徴とする方法。 ２、ポリマー化合物の量が分散体中のバーミキュライト
   の乾燥重量を基準にして重量で約０．１％から約２％で
   あることをさらに特徴とする、請求項１記載の、造形物
   品の構造的安定性を改善する方法。 ３、ポリマー化合物がポリ第四級アンモニウム塩、第四
   級アミンを置換アクリルアミドポリマー、ポリマー量カ
   チオン性脂肪族アミド、あるいは高度アニオン性ポリア
   クリルアミドであることをさらに特徴とする、請求項１
   または２記載の、造形物品の構造的安定性を改善する方
   法。 ４、分散体中のバーミキュライトの合計固体量が乾燥基
   準で約０．１重量％から約７０重量％であることをさら
   に特徴とする、請求項１、２または３に記載の、造形物
   品の構造的安定性を改善する方法。 ５、分散体中の合計固体量が約２％から約３５％である
   ことをさらに特徴とする、請求項３記載の造形物品の構
   造的安定性を改善する方法。 ６、カチオン性ポリアミンあるいはアニオン性ポリアク
   リルアミドがバーミキュライト板状結晶によって吸収ま
   たは吸着され、かつ、物品のバーミキュライト表面上で
   被膜を形成することを特徴とする、前記請求項各項のい
   ずれかに記載の方法によってつくられるバーミキュライ
   ト板状結晶水性分散体から水を除去することによって形
   成される造形物品。