JPH0228543B2 - Mukisojotakotai - 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20〜600Å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、従来のものに比べ断熱性に
優れたものであつたが、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つた。 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、この発明
を完成するに至つた。 したがつて、この発明は、主材たる膨潤性層状
化合物の層間にピラーたる無機化合物が配置され
層間隔がこのピラーによつて保持されている無機
層状多孔体であつて、層間隔が30Å〜600Åの多
孔体が全体の20％以上であることを特徴とする無
機層状多孔体を要旨とする。 以下、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わした第１図にみるよう
に、この発明の無機層状多孔体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
〜600Åに保持されている。そのうち20％以上は
30〜600Åの層間隔となつている。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フツ素四ケイ素雲母）
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。無
機化合物としては、Al₂O₃，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〜
600Å好ましくは30〜600Å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A₁の集まりでできて
いる。主材たるこの化合物A₁を水などの溶媒と
混合（必要に応じ混練）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
た方が膨潤によつて層間をよく広げるので好まし
い。場合によつては、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練を行い、
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、本来ピラ
ーとなる無機化合物が配置されたのち、焼成によ
つて簡単に取り除くことができ、その仮ピラー５
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。この混練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練を続け、こ
の多核錯体イオンと層１，１の陽イオンとを交換
させる。仮ピ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。充分に混練を行つたのち、これを冷
却する。このようにすると、第４図ｂ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２
１が層１，１間に析出する。冷却温度は０℃〜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。仮ピラーを挿入
した場合は、特に乾燥時も水溶性高分子や高級ア
ルコールなどは、まだ層間に仮ピラー５として残
つているので、200〜600℃、好ましくは450〜550
℃で焼成する。焼成は、仮ピラーを挿入しなくて
も、無機多核錯体の結晶を、金属酸化物１に変化
させる意味で必要である。焼成によつて、仮ピラ
ーたる水溶性高分子あるいは高級アルコールは
CO₂およびH₂Oに変化して除去され、これらが存
在した空間は、第４図ｃにみるように、そのまま
層１，１間に空間１１として残る。焼成後は、同
第４図ｃにみるように、層１，１間に金属酸化物
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、その全体の層
間隔の20％以上が30〜600Å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（C₆），オ
クタノール（C₈），デカノール（C₁₀），ドデカノ
ール（C₁₂），テトラデカノール（C₁₄），ヘキサデ
カノール（C₁₆），オクタデタノール（C₁₈），エイ
コサノール（C₂₀）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、焼成などによつ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、Al，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に無機化合物と
しては、AlCl₃，ZrOCl₂，Fe₃O（CH₃COO）₆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(株)製ク
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
22000），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(株)製）を用
いて、80℃で行つた。この混練により得られたコ
ロイド状溶液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２mm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
AlCl₃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（トピー工業(株)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20000）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(株)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。 実施例 ８ 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(株)製ク
ニピアＦ），これを膨潤させる溶媒としての水，
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
が１：５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
キサー（丸菱化学(株)製）を用いて約60℃で行つ
た。この混練により得られたコロイド状溶液をヘ
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℃で焼成し、厚み２mmの
板状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成形体試料の開孔率，
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

【表】 〓試料中の〓 〓層状化合物の全〓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 主材たる膨潤性層状化合物の層間にピラーた
   る無機化合物が配置され層間隔がこのピラーによ
   つて保持されている無機層状多孔体であつて、層
   間隔が30Å〜600Åの多孔体が全体の20％以上で
   あることを特徴とする無機層状多孔体。 ２ 膨潤性無機層状化合物が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つである特許請求の範囲第１項
   記載の無機層状多孔体。 ３ ピラーが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が層間で変化して得られる
   前記金属の酸化物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。