JPH0255396B2 - - Google Patents
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Description
産業上の利用分野
この発明はフロツクド(線状に固めた)鉱物材
料に関し、特に耐水性を示す非アスベスト高温品
の製造に利用することができるフロツクド鉱物材
料に関する。
従来の技術
非アスベスト紙およびシートは水膨潤性無機質
材料、特に膨潤化させたケイ酸塩ゲルから製造さ
れることが知られている。例えば、米国特許第
4239519号は無機質、結晶含有のゲル化性、水膨
潤性シート・ケイ酸塩およびこれらから製造され
る紙、繊維、フイルム、ボードおよび被覆物のよ
うな品物の製造に関するものである。これらの非
アスベスト紙およびシートは良好な高温安定性と
良好な耐薬品性を示す。その上、それらの製造に
アスベスト繊維が使用されないから、そのような
品物はアスベストを含む品物に伴う健康障害を有
さない。
米国特許第4239519号は、次の3つの基本的工
程を含み、前記非アスベスト紙やシート品の製造
に使用する前駆物質のゲル化性ケイ酸塩の製造法
を開示している。該製造法は、(a)フルオルヘクト
ライト(fluorhectorite)、ヒドロキシル・ヘクト
ライト、ホウ素フルオルフロゴパイト、フルオル
フロゴパイト、ヒドロキシル・ホウ素フロゴパイ
ト、およびこれらとタルク、フルオルタルク、ポ
リリチオナイト、フルオルポリリチオナイト、フ
ロゴパイト、およびフルオルフロゴパイト群から
選んだ構造的に同じような物質との固溶体の群か
ら選んだ実質的にリチウムおよび/またはナトリ
ウムの水膨潤性雲母からなる結晶を含む完全また
は主に結晶性体を形成させる工程と;(b)その結晶
性体を極性液性(通常、水)と接触させて、その
結晶性体の膨潤および壊変をさせる(ゲルの形成
を伴う)工程と;(c)用途に応じてゲルの固体分と
液体分との比を所望の値に調節する工程からな
る。ガラス・セラミツクスは望ましい結晶性の出
発材料である。これらの生成物は次に大きな陽イ
オン源、すなわちリチウムの陽イオンより大きい
イオン半径をもつたイオン源と接触させて、ゲル
の巨大フロキユレーシヨンをもたらし、そしてそ
れらの大きな陽イオンと結晶の中間層からのLi+
およびまたはNa+イオンとの間にイオン交換反応
を生じさせる。
また、米国特許第3325340号および第3454917号
は、(1)メチルブチルアンモニウム、n−ブチルア
ンモニウム、プロピルアンモニウムおよびイソア
ミルアンモニウムのように各炭素グループに3〜
6個の炭素原子を有するアルキルアンモニウム陽
イオン、および(2)リシン、およびオルニチンのよ
うなアミノ酸の陽イオンの形、および/または(3)
リチウムのような間げきイオの導入のために膨潤
したパーミキユライト(蛭石)の薄片結晶の水性
分散系の製造を教示している。
発明が解決しようとする問題点
前述の先行技術の方法によつて製造された紙、
シートおよびフイルムのような品物は優れた耐熱
性を示し、広範囲の用途において極めて有用であ
るけれども、それらの品物は高湿度の環境にさら
したり、水や他の極性液体中に沈めたときに強度
をかなり損失し機械的および電気的性質が劣化す
る品物が一般に示すところの感水性を示す。この
感水性は用途によつては、例えばヘツド・ガスケ
ツト、電気絶縁体、環境保護被膜、および洗浄可
能および環境に安定な建築材料のような用途にお
けるこれらの品物の効果を減じる。
問題点を解決するための手段
従つて、本発明の目的は、従来品よりも著しく
優れた機械的および電気的性質を有する高温、耐
火性、非アスベスト、耐水性品を提供することで
ある。
本発明により、シート、紙、板紙、フイルム、
繊維および被覆品のような高温、耐火性、非アス
ベスト、耐水性品がグアニジン誘導体から選び交
換陽イオンを利用することによつて調製される膨
潤化、層状化、綿状に固めたケン酸塩ゲル材料か
ら製造できることが発見された。驚くことに、そ
れらの品物は、ウエツトであるときに従来の交換
陽イオンを利用して調製される材料よりも引張り
強さおよび穴あけ抵抗試験において著しく優れた
結果を示すことがわかつた。さらに、本発明によ
つて製造された品物は一般に従来の方法によつて
作製された材料よりも優れた電気的および機械的
性質を示す。
耐熱性に関して、本発明によつて製造された品
物は約350〜400℃の温度で全く安定であつて、そ
れらの構造的安定性を約800℃まで維持する。
本発明の品物およびフロツクド(綿状に固まつ
た)鉱物懸濁液は、一実施態様において、出発材
料として構造単位当約−0.5〜−1平均電荷を有
する水膨潤性ケイ酸塩(これは膨潤を促進する間
げき交換性陽イオンを含む)を利用して調製され
る。出発材料における特定の交換陽イオンは利用
するケイ酸塩に依存する。例えば、米国特許第
4239519号の方法に従つて製造される合成誘導さ
れたゲル化性ケイ酸塩が出発材料として利用され
る場合には、交換陽イオンは一般にLi+および/
またはNa+イオンである。米国特許第3325340号
に従つて作製した天然のバーミキユライト分散系
が利用される場合には、交換陽イオンは一般に該
特許に特定されているアルキルアンモニウム陽イ
オンおよび他の陽イオンを含む。合成であれ、天
然であれそのケイ酸塩は一般に円板、ストリツプ
またはリボンである薄いフレークで表わされる形
態を有する。それらのフレークは典型的に約500
〜100000Å、望ましくは5000Å〜100000Åの長
さ、500〜100000Åの幅、そして100Å以下の厚さ
を有する。本願明細書における用語「構造単位当
りの電荷」は、Lagalyおよびweissによつて定義
された平均の電荷密度を言う〔G・Lagaly and
A・Weiss,“Determination of Layer Charge
in Mica−Type Layer Silicates”,
Proceedivgs of International Clay
Conference,61−80(1969)and G,Lagaly,
“Charcterization of Clays by Organic
Conpounds”,Clay Minerals,16,1−21
(1981).〕。
出発材料のケイ酸塩は前述の米国特許第
4239519号;第3325340号;および第3434917号の
方法または所望の範囲内の電荷密度をもつた解離
層材料をもたらす別の方法によつてつくることが
できる。
そのケイ酸塩は次に少なくとも1種類のグアニ
ジン誘導陽イオン源と接触させることによつて、
陽イオンと間げきイオンとの間にイオン交換反応
を生じさせる。このイオン交換反応は陽イオンと
ケイ酸塩材間で行わせて、フロツクを生成さる、
このフロツクは次に本発明の品物の形成に利用さ
れる。本発明のもう1つの実施態様における出発
材料のケイ酸塩は、米国特許第4239519号の方法
を利用することによつてリチウム・フルオルヘク
トライト繊維またはフイルムのような生成物を直
接形成させる、そしてグアニジン誘導陽イオンを
利用する陽イオン交換反応は、例えば生成物をグ
アニジン誘導陽イオンの溶液に浸漬することによ
つて生成物との間で行われる。従つて、イオン交
換反応は生成物の実際の生成過程中にその場所で
行われる。
本発明に利用する交換陽イオンは次式に対応す
る化合物から誘導される:
上述のR、R1およびR2はそれぞれ−NH2およ
び−CH3から選ぶ、但しR、R1およびR2の少な
くとも2つは−NH2であり、R、R1および(ま
たは)R2の1つまたは1つ以上の水素はC1−C5
アルキル、C−C5アルケニル、C1−C5アルキニ
ルのような置換基と置換することができ、かつそ
れら置換基の2つの1つ以上のグループが結合し
て任意であるが芳香族環のような環を形成するこ
とができる。
本発明のフロツクド鉱物懸濁液は、グアニジン
誘導陽イオンと間げき陽イオン間のイオン交換を
ケイ酸塩ゲル中で行わせて交換した巨大な凝集粒
子を形成させるために、例えばかくはんさせなが
ら適当なケイ酸塩のゲルと前記の式で表されるグ
アニジンの化合物から誘導された交換陽イオン源
と反応さすことによつて調製される。例えば、交
換陽イオンがグアニジウムまたはメラニウムの場
合、ケイ酸塩は対応する塩酸塩と反応させる。
前述のように、上式から誘導される1種以上の
陽イオンは陽イオン交換反応に利用することがで
きる。種々の陽イオンはフロツクおよび種々の物
理的性質の最終製品を提供するから、特定の陽イ
オンまたは混合陽イオンは所望の最終用途に基い
て選ぶ。
フロツクド鉱物懸濁液は所望の最終製品の生成
に使用される。そのフロツクに適用する特定の処
理工程は形成される特定の品物に依存する。例え
ば、本発明の品物がシート材につくられる場合に
は、シート形成操作における適切な粒度充てんを
導く粒度分布を得るために生成の交換フロツクは
十分な剪断力でかくはんされる。この工程の後
に、そのフロツクは任意であるが洗浄して余分の
塩溶液を除去する、そしてフロツクド・スラリー
のコンシステンシーは約0.75〜2%個体分に調節
する。長網抄紙機の網上での脱水速度を高めるた
めに、高分子電解質の凝集剤を約0.1〜1%、望
ましくは0.2〜0.3%のフロツク固体分の水準でス
ラリーに添加することができる。適当な高分子電
解質の1例としては、ポリミン(Polymin)P
(これはポリエチレン・イミンに対するBASF社
の商標である)がある。
次に、このスラリーは製紙機に送り、そこで自
由脱水や真空脱水によつて脱水され、続いてプレ
スされ、さらにドラム乾燥機上で乾燥される。か
くの如く形成されたシート材はガスケツト等の用
途に使用される。
必要ならば、製品の用途に応じてフロツクド鉱
物懸濁液にさらに別の不活性材料を添加すること
ができる。例えば、脱水速度を改善し、かつ優れ
た強度と取扱い性を有する最終製品を提供するた
めに、必要ならば天然または合成の有機繊維また
は無機繊維から1種以上の繊維材料を選んでそれ
をそのフロツクに添加することができる。例え
ば、最終製品がガスケツトの場合、選ぶ繊維はセ
ルロース繊維、ガラス繊維、および(または)ケ
ブラー(Kevlar)繊維〔ケブラーは芳香族ポリ
アミド繊維に対するデユポン社の商標である〕で
ある。さらに、優れた強度の製品を提供するため
に、フロツクにラテツクスまたは他の結合剤を添
加することができる。
陽イオン交換反応をケイ酸塩出発材料から生成
された生成物上で直接行わせる場合には、生成物
の形成前、もちろん後続の陽イオン交換反応の前
に、ケイ酸塩出発材料のスラリーに必要な不活性
材料を添加する。
本明細書における用語「耐水性」は、本発明の
品物が耐水性であること、または完全に不浸透性
であることを意味しないで、該用語は品物が水に
さらされたときに少なくともそれらの引張り強さ
および穴あけ抵抗性が実質的に低下しないことを
示すために用いられる。
以下に記載する実施例において、特にことわら
ない限り利用した出発材料は米国特許第4239519
号に開示されている方法に従つて製造されたリチ
ウム・フルオルヘクトライトであつた。
例 1
本例はグアニジウムを交換したフルオルヘクト
ライト・フロツクド・ケイ酸塩およびこれから調
製したシートを製造する方法を説明する。
グアニジウム・フルオルヘクトライトのスラリ
ーは1Nの塩酸グアニジン溶液1.4にリチウム・
フルオルヘクトライトの10%分散液475gを添加
することによつて調製した。そのスラリーは次に
得られるフロツクの粒度を小さくするために高せ
ん断ミキサーでかくはんし、洗浄、そして含水量
を分析して、固体分2%のスラリーになるように
希釈した。得られたスラリーは29.2×29.2cmのハ
ンド・シート・モールド(Williams Apparatus
社製)へ移した。得られたシートは次に湿式プレ
スしてドラム乾燥機で乾燥した。そのシートは良
好な可とう性を有すると共に良好なガスケツト密
封試験結果を示した。
例 2
本例は陽イオン交換をその場で行うところの本
発明のフイルム製造法を説明する。
米国特許第4239519号に開示の方法に従つて、
固体分10%のリチウム・フルオルヘクトライトの
ゲル化分散液を調製した。この材料で4.5mil(約
0.114mm)のアプリケータ(幅5inで厚さ0.114mmの
分散液のウエツト・フイルムをガラス板上に引く
ことができる塗工具)を使用してフイルムを作製
した。そのフイルムの付着したガラス板は次に
0.25Mの塩酸グアニジウム溶液に浸漬して、グア
ニジウム陽イオンとフルオルヘクトライトの中間
層陽イオン間の陽イオン交換をさせた。フイルム
の表面に直ちに皮が形成された、これはそのよう
な陽イオン交換が生じたことを示す。10分後にそ
のフイルムはガラス板から外し、脱イオン水で洗
浄して残留塩類を除去し、乾燥した。得られたフ
イルムは良好な可とう性および湿潤時の強度保持
を示した。
例 3〜9
これらの例の各々に対して、例2の方法を実質
的にくり返し、特定の交換陽イオンで対応するフ
イルムを製造した。例7においては、0.1Nの塩
酸メラミン溶液を用いた。他の全ての例において
は、下記のようにそれぞれの交換源の0.25N溶液
を使用した:
例 交換イオン
3 塩酸ジアミノグアニジン
4 塩酸アミノグアニジン
5 塩酸テトラメチルグアニジン
6 塩酸メチルグアニジン
7 塩酸メラミン
8 塩酸2,6−ジアミノピリジン
9 塩酸2−アミノピリジン
比較例 1〜3
これらの比較例は種々の先行技術による交換陽
イオンで作製したフルオルヘクトライト・フイル
ムを説明する。0.114mm厚さのカリウム・フルオ
ルヘクトライト(KFH)およびアンモニウム・
フルオルヘクトライト(NH4FH)を米国特許第
4239519号に特定されている方法によつて別々に
調製した。次にKFHおよびNH4FHのスラリー
のフイルムが流し込まれた。Kymene(陽イオン
ポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂に対する
Hercules社の商標)のフルオルヘクトライト・
フイルムも、(1)3.0%のKymene溶液を使用した
こと、および(2)得られた被交換フイルムがガラス
板から外されて十分自立できるまでリチウム・フ
ルオルヘクトライト・フイルムをKymene溶液に
2時間浸漬したことを除いて、例2の方法によつ
て調製した。これらのフイルムは例2〜9で作つ
たフイルムと共に、次に下記のような引張り強さ
および穴あけ抵抗試験を受けた。
引張り強さの測定
ドライの引張り強さの測定は、インストロンを
使用し、ジヨーの間隔1.5in(3.8cm)、クロスヘツ
ド速度0.2in(0.51cm)/分で行つた。ウエツトの
強度測定は、試料を強度試験の直前にインストロ
ンのクランプ内に配置させながら、水を飽和させ
たスポンジをフイルムの両面に10秒間接触させる
ことによつて行つた。
穴あけ抵抗性の測定
フイルム試験を保持装置に固定し、荷重を加え
ることができる針をフイルムの表面に垂直な方法
にフイルムに突き当てて、針がフイルムに突き通
るまで荷重を増大した。ウエツト試験における保
持具内のフイルムは穴あけ抵抗試験の直前に脱イ
オン水に10秒間浸漬した。
これらの試験データを次表に示す。
INDUSTRIAL APPLICATION FIELD OF THE INVENTION This invention relates to flocked mineral materials, and more particularly to flocked mineral materials that can be used in the production of water-resistant, non-asbestos high temperature products. BACKGROUND OF THE INVENTION Non-asbestos papers and sheets are known to be manufactured from water-swellable mineral materials, particularly swollen silicate gels. For example, U.S. Pat.
No. 4,239,519 relates to the production of inorganic, crystal-containing gelling, water-swellable sheet silicates and articles such as paper, fibers, films, boards and coatings made therefrom. These non-asbestos papers and sheets exhibit good high temperature stability and good chemical resistance. Moreover, since no asbestos fibers are used in their manufacture, such articles do not have the health hazards associated with articles containing asbestos. U.S. Pat. No. 4,239,519 discloses a method for producing a gelling silicate precursor for use in the production of non-asbestos paper and sheet products, which involves three basic steps: The manufacturing method includes (a) fluorhectorite, hydroxyl hectorite, boron fluorophlogopite, fluorophlogopite, hydroxyl boron phlogopite, and their combination with talc, fluortalc, polylithionite, fluorophlogopite, Complete or complete crystals consisting of water-swellable mica of substantially lithium and/or sodium selected from the group of solid solutions with structurally similar substances selected from the group of polylithionites, phlogopites, and fluorophlogopites. (b) contacting the crystalline body with a polar liquid (usually water) to cause the crystalline body to swell and disintegrate (accompanied by the formation of a gel); and (c) adjusting the ratio of solid content to liquid content of the gel to a desired value depending on the application. Glass-ceramics are desirable crystalline starting materials. These products are then contacted with a large cation source, i.e. an ion source with a larger ionic radius than the lithium cation, resulting in large flocculations of the gel and the formation of crystals with those large cations. Li + from the middle layer
and or Na + ions to cause an ion exchange reaction. Further, U.S. Patent Nos. 3,325,340 and 3,454,917 disclose that each carbon group has 3 to
Alkylammonium cations having 6 carbon atoms, and (2) cationic forms of amino acids such as lysine, and ornithine, and/or (3)
The preparation of an aqueous dispersion of swollen permiculite flake crystals due to the introduction of interstitial ions such as lithium is taught. Problem to be solved by the invention Paper produced by the above-mentioned prior art method;
Although articles such as sheets and films exhibit excellent heat resistance and are extremely useful in a wide range of applications, their strength decreases when exposed to high humidity environments or submerged in water or other polar liquids. It exhibits water sensitivity, which is generally exhibited by articles with significant loss of water and deterioration of mechanical and electrical properties. This water sensitivity reduces the effectiveness of these articles in some applications, such as head gaskets, electrical insulators, environmental protection coatings, and cleanable and environmentally stable building materials. SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a high temperature, fire-resistant, non-asbestos, water-resistant article which has significantly better mechanical and electrical properties than prior art articles. According to the present invention, sheets, paper, paperboard, films,
High temperature, fire-resistant, non-asbestos, water-resistant products such as textiles and coatings are prepared by utilizing exchanged cations selected from guanidine derivatives, swollen, layered, flocculated citrates. It has been discovered that it can be manufactured from gel materials. Surprisingly, the articles were found to exhibit significantly better results in tensile strength and puncture resistance tests when wet than materials prepared utilizing conventional exchange cations. Additionally, articles made according to the present invention generally exhibit superior electrical and mechanical properties than materials made by conventional methods. Regarding heat resistance, articles produced according to the invention are quite stable at temperatures of about 350-400°C and maintain their structural stability up to about 800°C. In one embodiment, the articles of the invention and the flocculated mineral suspensions are prepared by using as starting material a water-swellable silicate having an average charge of about -0.5 to -1 per structural unit. (contains interstitial exchangeable cations that promote swelling). The particular exchange cation in the starting material depends on the silicate utilized. For example, U.S. Pat.
When synthetically derived gelling silicates prepared according to the method of No. 4239519 are utilized as starting materials, the exchange cations are generally Li + and/or
or Na + ions. When a natural vermiculite dispersion made according to US Pat. No. 3,325,340 is utilized, the exchange cations generally include the alkyl ammonium cations and other cations specified in that patent. The silicates, whether synthetic or natural, generally have a morphology represented by thin flakes, which are disks, strips or ribbons. Those flakes typically have around 500
~100000 Å, preferably 5000 Å to 100000 Å length, 500 to 100000 Å width, and 100 Å or less thickness. The term "charge per structural unit" as used herein refers to the average charge density as defined by Lagaly and Weiss [G.
A. Weiss, “Determination of Layer Charge
in Mica−Type Layer Silicates”,
Proceedivgs of International Clay
Conference, 61-80 (1969) and G, Lagaly,
“Characterization of Clays by Organic
Compounds”, Clay Minerals, 16 , 1-21
(1981). ]. The starting material silicate is described in the aforementioned U.S. patent no.
No. 4,239,519; No. 3,325,340; and No. 3,434,917 or other methods that provide a dissociation layer material with a charge density within the desired range. The silicate is then contacted with at least one guanidine-derived cation source.
An ion exchange reaction occurs between cations and interstitial ions. This ion exchange reaction takes place between the cation and the silicate material, producing a floc.
This flock is then utilized to form articles of the present invention. In another embodiment of the present invention, the starting material silicate is directly formed into a product such as a lithium fluorohectolite fiber or film by utilizing the method of U.S. Pat. No. 4,239,519. A cation exchange reaction utilizing the guanidine-derived cations is then carried out with the product, for example by soaking the product in a solution of the guanidine-derived cations. Therefore, the ion exchange reaction takes place in situ during the actual production process of the product. The exchange cations utilized in the present invention are derived from compounds corresponding to the formula: R, R 1 and R 2 above are selected from -NH 2 and -CH 3 respectively, provided that at least two of R, R 1 and R 2 are -NH 2 and R, R 1 and/or R 2 One or more hydrogens of C 1 -C 5
Can be substituted with substituents such as alkyl, C- C5 alkenyl, C1 - C5 alkynyl, and one or more groups of two of those substituents are optionally attached to form an aromatic ring. A ring like this can be formed. The flocculated mineral suspensions of the present invention can be prepared in a suitable manner, e.g. with stirring, to allow ion exchange between the guanidine-derived cations and interstitial cations to take place in a silicate gel to form exchanged macroagglomerated particles. is prepared by reacting a silicate gel with an exchange cation source derived from a guanidine compound of the formula above. For example, if the exchange cation is guanidium or melanium, the silicate is reacted with the corresponding hydrochloride. As mentioned above, one or more cations derived from the above formula can be utilized in cation exchange reactions. Since different cations provide flocs and end products of different physical properties, the particular cation or mixture of cations is chosen based on the desired end use. The flocculated mineral suspension is used to produce the desired end product. The particular processing steps applied to the flock will depend on the particular article being formed. For example, if the article of the present invention is made into sheet material, the resulting exchange floe is agitated with sufficient shear to obtain a particle size distribution that will lead to proper particle size packing in the sheet forming operation. After this step, the floc is optionally washed to remove excess salt solution and the consistency of the floc slurry is adjusted to about 0.75-2% solids. To increase the rate of dewatering on the Fourdrinier screen, a polyelectrolyte flocculant can be added to the slurry at a floc solids level of about 0.1-1%, preferably 0.2-0.3%. One example of a suitable polyelectrolyte is Polymin P.
(This is BASF's trademark for polyethylene imine). This slurry is then sent to a paper machine where it is dewatered by free dewatering or vacuum dewatering, followed by pressing and drying on a drum dryer. The sheet material thus formed is used for applications such as gaskets. If desired, further inert materials can be added to the flocculated mineral suspension depending on the intended use of the product. For example, if necessary, one or more fiber materials from natural or synthetic organic or inorganic fibers can be selected and used in order to improve the dewatering rate and provide a final product with good strength and handling properties. Can be added to floc. For example, if the final product is a gasket, the fibers of choice are cellulose fibers, glass fibers, and/or Kevlar fibers (Kevlar is a DuPont trademark for aromatic polyamide fibers). Additionally, latex or other binders may be added to the floc to provide a product with superior strength. If the cation exchange reaction is to be carried out directly on the product formed from the silicate starting material, the slurry of the silicate starting material is Add necessary inert materials. The term "water-resistant" herein does not mean that the articles of the present invention are water-resistant or completely impermeable; used to indicate that there is no substantial reduction in tensile strength and puncture resistance. In the examples described below, the starting materials utilized are U.S. Pat. No. 4,239,519, unless otherwise specified.
It was lithium fluorhectorite produced according to the method disclosed in No. EXAMPLE 1 This example describes a method for making a guanidium-exchanged fluorohectolite flocked silicate and sheets prepared therefrom. A slurry of guanidium fluorohectolite is prepared by adding 1.4 liters of 1N guanidine hydrochloride solution to lithium.
It was prepared by adding 475 g of a 10% dispersion of fluorohectolite. The slurry was then agitated in a high shear mixer to reduce the particle size of the resulting floc, washed, analyzed for water content, and diluted to a 2% solids slurry. The resulting slurry was molded into a 29.2 x 29.2 cm hand sheet mold (Williams Apparatus).
(manufactured by the company). The resulting sheet was then wet pressed and dried in a drum dryer. The sheet had good flexibility and showed good gasket seal test results. EXAMPLE 2 This example describes a method for making a film of the invention in which cation exchange is performed in situ. According to the method disclosed in U.S. Pat. No. 4,239,519,
A gelled dispersion of lithium fluorohectolite with a solids content of 10% was prepared. This material is 4.5mil (approx.
The film was prepared using a 0.114 mm applicator (a coating tool capable of drawing a wet film of the dispersion 5 inches wide and 0.114 mm thick onto a glass plate). The glass plate with the film attached is next
It was immersed in a 0.25M guanidium hydrochloride solution to allow cation exchange between the guanidium cations and the intermediate layer cations of fluorohectolite. A skin immediately formed on the surface of the film, indicating that such cation exchange had occurred. After 10 minutes, the film was removed from the glass plate, washed with deionized water to remove residual salts, and dried. The resulting film showed good flexibility and wet strength retention. Examples 3-9 For each of these examples, the method of Example 2 was essentially repeated to produce the corresponding film with the specific exchange cation. In Example 7, a 0.1N melamine hydrochloride solution was used. In all other examples, 0.25N solutions of the respective exchange sources were used as follows: Example Exchange Ion 3 Diaminoguanidine hydrochloride 4 Aminoguanidine hydrochloride 5 Tetramethylguanidine hydrochloride 6 Methylguanidine hydrochloride 7 Melamine hydrochloride 8 Hydrochloric acid 2 , 6-Diaminopyridine 9 2-Aminopyridine Hydrochloride Comparative Examples 1-3 These comparative examples illustrate fluorohectolite films made with various prior art exchange cations. 0.114mm thick potassium fluorhectorite (KFH) and ammonium
Fluorohectolite (NH 4 FH) received US patent no.
Prepared separately by the method specified in No. 4239519. A film of KFH and NH 4 FH slurry was then poured. Kymene (for cationic polyamide-epichlorohydrin resin)
Fluorohectolite (trademark of Hercules)
The film was also tested for two reasons: (1) a 3.0% Kymene solution was used, and (2) the lithium fluorohectolite film was diluted in the Kymene solution until the resulting exchanged film was removed from the glass plate and could stand on its own. Prepared by the method of Example 2, except that it was soaked for an hour. These films, along with the films made in Examples 2-9, were then subjected to tensile strength and puncture resistance tests as described below. Tensile Strength Measurements Dry tensile strength measurements were made using an Instron with a jaw spacing of 1.5 inches (3.8 cm) and a crosshead speed of 0.2 inches (0.51 cm)/min. Wet strength measurements were made by contacting a water-saturated sponge to both sides of the film for 10 seconds while the sample was placed in an Instron clamp immediately prior to strength testing. Determination of Puncture Resistance The film test was fixed in a holding device, a needle capable of applying a load was applied to the film in a manner perpendicular to the surface of the film, and the load was increased until the needle penetrated the film. The film in the holder in the wet test was immersed in deionized water for 10 seconds immediately before the puncture resistance test. These test data are shown in the table below.
【表】
上記のデータは、本発明の方法に従つて作つた
フイルムが従来の組成物と比較したとき著しく優
れたウエツトの引張り強さおよび優れた穴あけ抵
抗性を有することを示す。
耐火性および耐煙性
例2に従つて作つたフイルムは、乾燥後
ASTM−E−662−79に規定された方法によつて
耐火性および耐煙性の試験を行つた。異なる3つ
の試験を行い、それらの結果を以下に示す。それ
らの数値は米国規格標準局の技術ノートNo.708に
よる最大光学濃度に対応する。
火炎燃焼 くすぶり
試験No. DM Corr DM Corr
1 2 0
2 1 0
3 1 0
電気的性質
例2と例7、および比較例7のフイルムを乾燥
してASTM−D149の方法を用いて絶縁耐力を試
験した。その結果を下表に示す。
フイルム 絶縁耐力(V/mil)*
例 2 5000
例 7 9000
比較例3 2920
*1mil≒0.025mm
比較例 4および5
これらの例は、出発材料として、それらの構造
単位当りの電荷およびそれらの物理的測定値にお
いて本発明の範囲外にあるケイ酸塩材料の使用を
示す。
比較例4では、米国のClay Minerals社(イン
デイアナ州、ブルーミングトン)粘土鉱物貯蔵所
から得た天然のヘクトライトから10%の水性分散
液を調製した。比較例5では、同じ入手先から得
たナトリウム・モントモリロナイトを使用して10
%の水性分散液を作つた。それぞれの比較例にお
いて、そのフイルムは例2で示した方法を用いて
引いた。そのフイルムを有するガラス板は次に
0.25Mの塩酸グアニジン溶液に10分間浸漬した。
両方の場合に、コヒーレントなフイルムは得られ
なかつた。
例 10
本例はバーミキユライトなる出発材料を使用し
て本発明のフイルムの調製法を説明する。米国特
許第3325340号に特定された方法によつて調製し
たn−ブチルアンモニウム・バーミキユライトの
10%固体分懸濁液を例2で示した方法に従つてフ
イルムとしてガラス板上に流し込んだ。フイルム
を付着したガラス板は0.25Mの塩酸グアニジウム
溶液に10分間浸漬した。得られたフイルムはガラ
ス板から除去し、洗浄そして乾燥した。そのフイ
ルムは、同じような陽イオン交換をしないバーミ
キユライト・フイルムが示さないところの引張り
強度および穴あけ抵抗試験におけるウエツトの強
度を示した。
例 11
本例は本発明の方法を利用した繊維の製造法を
説明する。リチウム・フルオルヘクトライトの固
体分15%の懸濁液を0.279mm(11mil)の開口を有
するニードルを通して2Nの塩酸グアニジウム溶
液中に押し出した。押し出された繊維は多孔質の
ベルトで支えて第2の2Nの塩酸グアニジン浴に
送つた。かく調製された繊維は脱イオン水に浸漬
することにより洗条して、乾燥した。得られた繊
維は強くて可とう性であつた。TABLE The above data show that films made according to the method of the present invention have significantly superior wet tensile strength and superior puncture resistance when compared to conventional compositions. Fire resistance and smoke resistance The film made according to Example 2
Fire and smoke resistance tests were conducted according to the methods specified in ASTM-E-662-79. Three different tests were conducted and the results are shown below. These numbers correspond to the maximum optical density according to National Bureau of Standards Technical Note No. 708. Flame Combustion Smoldering Test No. DM Corr DM Corr 1 2 0 2 1 0 3 1 0 Electrical Properties The films of Examples 2 and 7 and Comparative Example 7 were dried and their dielectric strength was tested using the method of ASTM-D149. did. The results are shown in the table below. Film dielectric strength (V/mil) * Example 2 5000 Example 7 9000 Comparative example 3 2920 *1mil≒0.025mm Comparative examples 4 and 5 Figure 2 shows the use of silicate materials which are outside the scope of the invention in measured values. In Comparative Example 4, a 10% aqueous dispersion was prepared from natural hectorite obtained from the American Clay Minerals (Bloomington, Indiana) clay mineral repository. In Comparative Example 5, sodium montmorillonite obtained from the same source was used to
% aqueous dispersion was made. In each comparative example, the film was drawn using the method set forth in Example 2. The glass plate with that film is then
It was immersed in 0.25M guanidine hydrochloride solution for 10 minutes.
In both cases no coherent film was obtained. Example 10 This example illustrates the preparation of a film of the invention using vermiculite starting material. of n-butylammonium vermiculite prepared by the method specified in U.S. Pat. No. 3,325,340.
A 10% solids suspension was cast as a film onto a glass plate according to the method set forth in Example 2. The glass plate with the film attached was immersed in a 0.25M guanidium hydrochloride solution for 10 minutes. The resulting film was removed from the glass plate, washed and dried. The film exhibited wet strength in tensile strength and puncture resistance tests that similar non-cation exchanged vermiculite films did not exhibit. Example 11 This example illustrates the production of fibers using the method of the present invention. A 15% solids suspension of lithium fluorhectorite was extruded through a needle with an 11 mil opening into a 2N guanidium hydrochloride solution. The extruded fibers were supported by a porous belt and sent to a second 2N guanidine hydrochloride bath. The fibers thus prepared were washed by soaking in deionized water and dried. The resulting fibers were strong and flexible.
Claims (1)
し、交換可能な間げきイオンを含む膨潤化、層
状、ケイ酸塩ゲルを少なくとも1種類のグアニジ
ン誘導陽イオンと接触させて、交換可能な間げき
イオンと少なくともいくらかのグアニジン誘導陽
イオンとの間にイオン交換反応をさせる工程から
なることを特徴とする耐水性を示す非アスベスト
高温品の形成に利用できるフロツクド鉱物材料の
製造方法。 2 前記ゲル化、層状ケイ酸塩が合成、ゲル化性
ケイ酸塩であり、前記間げきイオンがLi+およ
び/またはNa+であることを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の方法。 3 前記合成ケイ酸塩は、フルオルヘクトライ
ト、ヒドロキシル・ヘクトライト、ホウ素フルオ
ルフロゴパイト、ヒドロキシル・ヘクトライト、
およびこれらの固溶体および、これらとタルク、
フルオルタルク、ポリリチオナイト、フルオルポ
リリチオナイト、フロゴナイトおよびフルオルフ
ロゴナイトの群から選んだ構造的に同じような物
質との固溶体の群から選んだ水膨潤性雲母の結晶
から実質的になる物体と、極性液体とをゲルの形
成を伴う結晶の膨潤をさせるのに十分な時間接触
させることによつて調製されることを特徴とする
特許請求の範囲第2項に記載の方法。 4 前記結晶がフルオルヘクトライトであること
を特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の方
法。 5 前記極性液体が水であることを特徴とする特
許請求の範囲第3項に記載の方法。 6 前記ケイ酸塩がバーミキユライトであり、間
げきイオンがアルキルアンモニウム陽イオン、ア
ミノ酸の陽イオンおよび/またはLi+であること
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の方
法。 7 前記グアニジン誘導陽イオンは、ジアミノグ
アニジン、テトラメチルグアニジン、グアニジ
ン、アミノグアニジン、メチルグアニジンおよび
メラミン誘導体の群から選ぶことを特徴とする特
許請求の範囲第2項または第6項に記載の方法。 8 構造単位当り約−0.5〜−1の平均電荷を有
し、グアニジン誘導体である少なくともいくらか
の間げき陽イオンを含む膨潤化、層状、ケイ酸塩
ゲルからなることを特徴とするフロツクド鉱物材
料。 9 前記ケイ酸塩が合成的に誘導されることを特
徴とする特許請求の範囲第8項に記載のフロツク
ド鉱物材料。 10 前記ケイ酸塩は、(1)フルオルヘクトライ
ト、ヒドロキシル・ヘクトライト、ホウ素フルオ
ルフロゴパイト、ヒドロキシルホウ素フロゴパイ
ト、およびそれらの固溶体、およびそれらと、タ
ルク、フルオルタルク、ポリリチオナイト、フル
オルポリリチオナイト、フロゴパイト、およびフ
ルオルフロゴパイトの群から選んだ構造的に同じ
ような物質との固溶体の群から選び、かつリチウ
ムおよび/またはナトリウムの間げき陽イオンを
含有する水膨潤性雲母の結晶から実質的になる物
体を、極性液体とゲルの形成を伴う結晶の膨潤を
させるのに十分な時間接触させ、次に(2)かく形成
されたゲルを少なくとも1種類の陽イオンのグア
ニジン誘導体と接触させて、少なくともいくらか
のリチウムおよび/またはナトリウムの陽イオン
と、少なくともいくらかのグアニジン誘導陽イオ
ンとの間にイオン交換反応をさせることによつて
調製されることを特徴とする特許請求の範囲第9
項に記載のフロツクド鉱物材料。 11 前記結晶がフルオルヘクトライトであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第10項に記載の
フロツクド鉱物材料。 12 極性液体が水であることを特徴とする特許
請求の範囲第10項に記載のフロツクド鉱物材
料。 13 前記ケイ酸塩がバーミキユライトであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第8項に記載のフ
ロツクド鉱物材料。 14 グアニジン誘導体である前記間げき陽イオ
ンはジアミノグアニジン、テトラメチル・グアニ
ジン、グアニジン、アミノグアニジン、メチル・
グアニジン、およびメラミン誘導体の群から選ぶ
ことを特徴とする特許請求の範囲第9項または第
13項に記載のフロツクド鉱物材料。 15 構造単位当り約−0.5〜−1の平均電荷を
有し、グアニジンである少なくともいくらかの間
げき陽イオンを含む膨潤化、層状ケイ酸塩から調
製されることを特徴とする高温、耐水性品。 16 ケイ酸塩フロツクから調製されることを特
徴とする特許請求の範囲第15項に記載の高温、
耐水性品。 17 シート材であることを特徴とする特許請求
の範囲第15項または第16項に記載の高温、耐
水性品。 18 繊維であることを特徴とする特許請求の範
囲第15項または第16項に記載の高温、耐水性
品。 19 フイルムであることを特徴とする特許請求
の範囲第15項または第16項に記載の高温、耐
水性品。 20 構造単位当り約−0.5〜−1の電荷を有し、
交換可能な間げきイオンを含むゲル化性、層状、
水膨潤性ケイ酸塩から作製された品物を、少なく
とも1種類のグアニジン誘導陽イオンの源と接触
させて、少なくともいくらかのグアニジン誘導陽
イオンと少なくともいくらかの間げきイオンとの
間にイオン交換反応をさせる工程からなることを
特徴とする耐水性、高温ケイ酸塩品の製造方法。Claims: 1. A swollen, layered, silicate gel having an average charge of about -0.5 to -1 per structural unit and containing exchangeable interstitial ions with at least one guanidine-derived cation. A flocked mineral that can be used to form a water-resistant, non-asbestos high-temperature article comprising the step of contacting an ion-exchange reaction between exchangeable interstitial ions and at least some guanidine-derived cations. Method of manufacturing the material. 2. The method according to claim 1, wherein the gelling, layered silicate is a synthetic, gelling silicate, and the interstitial ions are Li + and/or Na + . Method. 3 The synthetic silicates include fluorohectolite, hydroxyl hectorite, boron fluorophlogopite, hydroxyl hectorite,
and solid solutions thereof, and talc with these,
An object consisting essentially of crystals of water-swellable mica selected from the group of solid solutions with structurally similar substances selected from the group of fluorotalc, polylithionite, fluoropolylithionite, phlogonite and fluorophlogonite. 3. A method according to claim 2, characterized in that the method is prepared by contacting a polar liquid with a polar liquid for a time sufficient to cause swelling of the crystals with formation of a gel. 4. The method according to claim 3, wherein the crystal is fluorohectolite. 5. The method according to claim 3, wherein the polar liquid is water. 6. The method according to claim 1, characterized in that the silicate is vermiculite and the interstitial ions are alkylammonium cations, amino acid cations and/or Li + . 7. A method according to claim 2 or 6, characterized in that the guanidine-derived cation is selected from the group of diaminoguanidine, tetramethylguanidine, guanidine, aminoguanidine, methylguanidine and melamine derivatives. 8. A flocked mineral material characterized in that it consists of a swollen, layered, silicate gel having an average charge of about -0.5 to -1 per structural unit and containing at least some interstitial cations that are guanidine derivatives. 9. A flocked mineral material according to claim 8, characterized in that said silicate is synthetically derived. 10 The silicates include (1) fluorohectolite, hydroxyl hectorite, boron fluorophlogopite, hydroxyl boron phlogopite, solid solutions thereof, and talc, fluorothalc, polylithionite, fluoropolymers. Crystals of water-swellable mica selected from the group of solid solutions with structurally similar substances selected from the group of lithionite, phlogopite and fluorophlogopite, and containing interstitial cations of lithium and/or sodium. (2) contacting an object consisting essentially of a polar liquid with a polar liquid for a period sufficient to cause swelling of the crystals with formation of a gel; Prepared by bringing into contact an ion exchange reaction between at least some lithium and/or sodium cations and at least some guanidine-derived cations. 9
Flocked mineral materials as described in Section. 11. The flocked mineral material according to claim 10, wherein the crystal is fluorohectolite. 12. The flocked mineral material according to claim 10, wherein the polar liquid is water. 13. The flocked mineral material according to claim 8, wherein the silicate is vermiculite. 14 The interstitial cations that are guanidine derivatives include diaminoguanidine, tetramethyl guanidine, guanidine, aminoguanidine, methyl guanidine,
14. Flocked mineral material according to claim 9 or 13, characterized in that it is selected from the group of guanidine and melamine derivatives. 15. A high temperature, water-resistant article prepared from a swollen, layered silicate having an average charge of about -0.5 to -1 per structural unit and containing at least some interstitial cation that is guanidine. . 16. High temperature according to claim 15, characterized in that it is prepared from silicate flocs.
Water resistant product. 17. The high temperature and water resistant product according to claim 15 or 16, which is a sheet material. 18. The high temperature and water resistant product according to claim 15 or 16, which is a fiber. 19. The high temperature and water resistant product according to claim 15 or 16, which is a film. 20 has a charge of about -0.5 to -1 per structural unit,
Gellable, layered, with exchangeable interstitial ions
The article made from the water-swellable silicate is contacted with at least one source of guanidine-derived cations to effect an ion exchange reaction between at least some of the guanidine-derived cations and at least some of the interstitial ions. A method for producing a water-resistant, high-temperature silicate product, comprising the steps of:
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