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技術 カンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体とその 製造方法

出願人 科学技術庁無機材質研究所長
発明者 中沢弘基太田俊一
出願日 1994年4月20日 (25年6ヶ月経過) 出願番号 1994-105912
公開日 1995年10月31日 (24年0ヶ月経過) 公開番号 1995-286060
状態 特許登録済
技術分野 多孔性物品の製造および廃物の回収・処理 多孔質人造石または多孔質セラミック製品 高分子組成物
主要キーワード 凍結体 微細空孔 鉱物粒 スチレンペーパー 合成粘土 空気分級 混合ゾル 凍結速度
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この項目の情報は公開日時点(1995年10月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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構成

カンテン水溶液、または、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合したカンテン粘土混合ゾルを、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結し、この凍結体融解することなく乾燥して多孔体とする。

効果

この発明の多孔体は、地球環境親和素材のみを用いており、廃棄するに際しては、天然土壌に容易に変換される。さらに、この発明の多孔体は、従来の発泡ポリスチレンと比べて、圧縮強度は同等以上であり、したがって、発泡ポリスチレン、あるいは、スチレンペーパー等を代替することが可能となる。

概要

背景

概要

カンテン水溶液、または、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合したカンテン粘土混合ゾルを、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結し、この凍結体融解することなく乾燥して多孔体とする。

この発明の多孔体は、地球環境親和素材のみを用いており、廃棄するに際しては、天然土壌に容易に変換される。さらに、この発明の多孔体は、従来の発泡ポリスチレンと比べて、圧縮強度は同等以上であり、したがって、発泡ポリスチレン、あるいは、スチレンペーパー等を代替することが可能となる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

カンテン水溶液またはカンテン水溶液と粘土ゾルとの混合ゾルが1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度急速凍結され、次いで乾燥された多孔体からなることを特徴とするカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体

請求項2

天然繊維色素および/または香料が配合されている請求項1の多孔体。

請求項3

カンテン水溶液、または、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合したカンテン粘土混合ゾルを、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結し、この凍結体融解することなく乾燥して多孔体とすることを特徴とするカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体の製造方法。

請求項4

カンテン水溶液の混合比が粘土ゾルに対して10/90以上である請求項3のカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体の製造方法。

請求項5

水に分散した天然繊維、色素、および/または香料を混合して凍結乾燥する請求項3のカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体の製造方法。

技術分野

0001

この発明は、カンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、地球環境保全に配慮した緩衝材断熱材、吸音材等として有用な、カンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体とその製造方法に関するものである。

0002

従来より、緩衝材、断熱材、あるいは吸音材等として、発泡スチロールポリスチレン)やウレタン発泡体、あるいはスチレンペーパー等が、軽量でかつ安価であるとの理由から、広く一般的に使用されている。しかしながら、この発泡スチロール(ポリスチレン)あるいはスチレンペーパー等は、地殻深部より人為的に採掘された石油原料としており、そのため、使用後の焼却に際しては、大量の炭酸ガスを発生し、地球環境汚染を引き出す典型的な材料であった。

0003

さらに、この発泡スチロール(ポリスチレン)あるいはスチレンペーパー等は、その原料が石油であるために、使用後の焼却に際しては高熱を放出して焼却炉を破損する場合もあった。また、これらの材料は、使用後、河川海浜に捨てられたり、放置される場合があり、そのために河川や海浜を汚染するなど、深刻な環境問題を生じさせていた。

0004

このような現状に対して、緩衝材、断熱材、吸音材等の材料として用いられているポリスチレン等を代替する地球環境親和素材の実現がこれまでにも検討されてきているが、具体的な材料は、いまだ実験検討の段階にあり、実用化されているものはない。この発明は、以上の通りの従来技術の欠点を解消し、地球環境親和素材のみからなり、回収再利用が容易で、廃棄するに際しては、天然土壌に容易に変換され、生体系のなかに組み込まれるものであって、緩衝、断熱、吸音等の効果にも優れた新しい材料とその製造方法を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0005

この発明は、上記の課題を解決するために、カンテン水溶液またはカンテン水溶液と粘土ゾルとの混合ゾルが1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度急速凍結され、次いで乾燥された多孔体からなることを特徴とするカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体を提供する。

0006

そしてまた、この発明は、カンテン水溶液、または、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合したカンテン粘土混合ゾルを、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結し、この凍結体融解することなく乾燥して多孔体とすることを特徴とするカンテン多孔体またはカンテン粘土複合多孔体の製造方法を提供する。

0007

すなわち、この発明の発明者は、前記目的を達成すべく鋭意研究の結果、カンテン水溶液またはこの水溶液と粘土ゾルの混合物を凍結させ、この凍結体を融解することなく真空乾燥することで、非常に新しい地球環境親和素材が得られることを見出した。さらに、そのカンテンと粘土との比率を変えることによって圧縮強度を制御できることをも見出した。

0008

この発明においては、カンテン水溶液、または、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合したカンテン粘土混合ゾルを凍結後、その凍結体を融解することなく真空乾燥して、カンテン多孔体、または、カンテン粘土複合多孔体を製造し、そのとき、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結することをその製造法の本質的な特徴としている。

0009

この発明に用いる粘土としては、たとえば、モンモリロナイトサポナイトバイデライトカオリナイトアロフェン、および、ベントナイト等の粘土、または、これらの粘土を合成した合成粘土であってもよい。また、カンテンは、天然の複合多糖類物質として知られているもので、その水溶液を適宜な濃度として使用することができる。より好ましくは5重量%以上とする。

0010

粘土ゾルの濃度も同様である。カンテン水溶液の粘土ゾルに対しての混合比が10/90以上の場合には、より圧縮強度の大きな多孔体が得られる。凍結乾燥については、前記の通り、1×10-2ml/秒以上の平均凍結速度で急速に凍結することが必要である。1×10-2ml/秒未満の場合には、多孔体の空孔が大きくなりすぎ、強度が極めて小さくなるため、好ましくない。

0011

これに対して、この発明では、ミクロンオーダー微細空孔の多孔体が得られる。そして、この発明においては、用途に応じて、カンテン水溶液および粘土ゾルの他に、水に分散した天然繊維色素、または、香料を加えることも可能である。

0012

以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明について説明する。もちろん、この発明は、以下の例によって限定されるものではない。

0013

実施例1
山形県左沢産の天然ベントナイトを水簸し、2μm以下の鉱物粒のみを集めて、モンモリロナイト成分を濃集し、NaCl水溶液を用いてモンモリロナイトの層間イオンをNa+ に置換し、水洗した後、乾燥してこの発明の原料とした。この原料と水を計量し、その後混合して、固/液比が1:9の粘土ゾルをつくり、一昼夜放置して熟成した。カンテンは市販の粉末を用い、固/液比を1:9に計量して混合加熱して溶解させた。

0014

カンテン水溶液/粘土ゾルの比率を100/0,90/10,80/20,70/30,60/40,50/50,40/60,30/70,20/80,10/90、および、0/100に調整して、加熱しながら、カンテン水溶液と粘土ゾルを混合した。ただし、カンテン水溶液/粘土ゾルの比率が、100/0および0/100は、それぞれ、カンテン水溶液、および、粘土ゾルだけである。これらは、厳密には混合ゾルではないが、この実施例では混合ゾルと同様に取り扱った。

0015

これらの混合ゾルをステンレス製容器に入れ、この容器を液体窒素浸潤して、平均凍結速度1×10-2ml/秒以上で急速に凍結し、その後凍結体を真空乾燥して、この発明の微細空孔を有する多孔体を作成した。もちろん、容器の形状により、塊状、および、棒状などの形状を制御することができる。この発明の多孔体をその容器より取り出して、圧縮強度を測定したところ、カンテン成分の増加にともない圧縮強度が増加した。そして、上記のカンテン水溶液/粘土ゾルの混合比が10/90よりカンテン成分が多い場合は、すべて、市販の発泡ポリスチレンの圧縮強度を超えていた。
実施例2
山形県左沢産の天然ベントナイトを水簸しないで粉砕空気分級し、5μm以下の鉱物粒のみを集めて原料とした。

0016

この原料と水を計量した後混合して、固/液比が2:8の粘土ゾルをつくり、一昼夜放置して熟成した。カンテンは実施例1と同様の市販の粉末を用い、固/液比が1:9に計量して混合加熱して溶解させた。カンテン水溶液/粘土ゾルの比率を10/90に調整して、加熱しながら、カンテン水溶液と粘土ゾルとを混合した。

0017

この混合ゾルをステンレス製の容器に入れ、この容器を液体窒素に浸潤して、平均凍結速度1×10-2ml/秒以上で急速に凍結し、その後、凍結体を真空乾燥して、この発明の多孔体を作成した。この発明の多孔体をその容器より取り出して、圧縮強度を測定したところ、市販の発泡ポリスチレンの圧縮強度を超えていた。
実施例3
実施例1と同様のカンテン水溶液と粘土ゾルとを用いて、カンテン水溶液/粘土ゾルの比率が50/50の混合ゾルを赤色の絵の具で着色し、ステンレス製の容器に入れ、この容器を液体窒素に浸潤して、平均凍結速度1×10-2ml/秒以上で急速に凍結し、凍結体を真空乾燥して、この発明の多孔体を作成した。

0018

この発明の多孔体を容器より取り出して、圧縮強度を測定したところ、絵の具を加えない場合のカンテン水溶液/粘土ゾルの比率が50/50の混合ゾルとほぼ同等の強度を得た。
比較例1
実施例1と同様のカンテン水溶液と粘土ゾルを用いて、カンテン水溶液/粘土ゾルの比率が50/50の混合ゾルを、ステンレス製の容器に入れ、この容器を家庭用冷蔵庫冷凍室に入れ、1×10-2ml/秒の速度よりはるかにゆっくりと、徐々に凍結し、凍結体を真空乾燥して、多孔体を作成した。

0019

作成した凍結体を容器より取り出してたところ、得られたカンテン粘土複合多孔体は幅0.1mm、長さ数mmのレンズ状の空孔が整列してみられ、非常に強度の低いものであった。

発明の効果

0020

以上詳しく説明した通り、この発明の多孔体は、地球環境親和素材のみを用いており、廃棄するに際しては、天然の土壌に容易に変換される。さらに、この発明の多孔体は、従来の発泡ポリスチレン等と比べても圧縮強度は同等以上であり、発泡ポリスチレン、あるいは、スチレンペーパー等を代替することが可能となる。

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