JPH10310897A - High performance heat insulator and its production - Google Patents

High performance heat insulator and its production

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JPH10310897A
JPH10310897A JP7661498A JP7661498A JPH10310897A JP H10310897 A JPH10310897 A JP H10310897A JP 7661498 A JP7661498 A JP 7661498A JP 7661498 A JP7661498 A JP 7661498A JP H10310897 A JPH10310897 A JP H10310897A
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montmorillonite
alignment film
electrode plate
crosslinked
oriented
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憲司 鈴木
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達郎 堀内
Toyohiko Sugiyama
豊彦 杉山
Toshihiko Ozaki
利彦 尾崎
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To produce montmorillonite oriented films and crosslinked montmorillonite oriented films and to obtain a high performance heat insulating material consisting of the crosslinked montmorillonite oriented films. SOLUTION: Two montmorillonite oriented films are produced by electrode reaction by utilizing such characteristics of silicate layers forming montmorillonite that negative charges are generated on the surfaces of the layers and positive charges on the edge faces. Montmorillonite is dispersed in water to prepare a suspension, two electrode plates are placed opposite to each other in the suspension and DC is supplied to form an oriented film consisting of silicate layers laminated parallel to the anode plate on the anode plate and an oriented film consisting of silicate layers arranged perpendicularly to the cathode plate on the cathode plate. Crosslinked montmorillonite oriented films are produced by crosslinking the resultant montmorillonite oriented films.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、膨潤性粘土で知ら
れるスメクタイトのうち、モンモリロナイトの配向膜及
び架橋モンモリロナイト配向膜の製造法等に関するもの
であり、将来モンモリロナイト等のコ−ティング法やセ
ラミックス分離膜、リアクター等の製造法に寄与するこ
とを目的とした技術開発に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing an oriented film of montmorillonite and an oriented film of crosslinked montmorillonite among smectites known as swellable clays. The present invention relates to the development of technology for the purpose of contributing to the production method of membranes, reactors, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】膨潤性粘土の一種として知られるモンモ
リロナイトは、約1nmの厚みと数μmの直径から成る
板状のシリケート層が幾層にも積み重なって存在してい
る。モンモリロナイトを水中に入れて攪拌すると、積層
して存在していたシリケート層の1枚1枚がバラバラに
なって分散する。薄くて広い拡がりを有するシリケート
層は、水中で攪拌後静置すると次第に沈降し、直径を厚
みで除して得られるアスペクト比が大きいために、シリ
ケート層同士が層面を接して積み重なり、図1に示す概
念図の様に配向する。従来、モンモリロナイト配向膜の
製造法は、(1)モンモリロナイトの希薄溶液を作製
し、長時間静置した後、ゆっくり乾燥させる方法、
(2)少量の水でモンモリロナイトペーストを調製し、
それを押し出し成型あるいはロール成型する方法等が知
られていた。ところが、(1)の方法は、モンモリロナ
イトの希薄溶液での静置と乾燥に長時間を要し、しかも
得られる膜厚は薄いものに限られ、厚いものは得難いと
いう問題点を有している。一方、(2)の方法は、厚手
の膜を作製する方法としては適しているが、配向度が低
く、薄くて配向度の高いものを得る製造法としては大き
な問題点を有している。さらに、(1)及び(2)の両
方法ともに得られる配向膜は、シリケート層の積層した
図1に示す配向膜であることを特徴とするものであり、
図2に示す形態の配向膜、すなわちシリケート層の端面
が物質(電極板)表面に接し、シリケ−ト層が立って配
列する形態であるモンモリロナイト配向膜の製造法は従
来知られていなかった。
2. Description of the Related Art Montmorillonite, which is known as a kind of swelling clay, has a plurality of plate-like silicate layers each having a thickness of about 1 nm and a diameter of several μm. When the montmorillonite is put in water and stirred, each of the silicate layers that have been stacked is dispersed and dispersed. The silicate layer having a thin and wide spread gradually sediments when left standing after being stirred in water, and because the aspect ratio obtained by dividing the diameter by the thickness is large, the silicate layers are stacked with the layer surfaces in contact with each other. It is oriented as shown in the conceptual diagram. Conventionally, a method for producing a montmorillonite alignment film includes: (1) a method in which a dilute solution of montmorillonite is prepared, left standing for a long time, and then slowly dried;
(2) Prepare a montmorillonite paste with a small amount of water,
A method of extruding or roll-forming the same has been known. However, the method (1) has a problem that a long time is required for standing and drying in a dilute solution of montmorillonite, and the obtained film thickness is limited to a thin film, and a thick film is difficult to obtain. . On the other hand, the method (2) is suitable as a method for producing a thick film, but has a large problem as a production method for obtaining a thin film having a low degree of orientation and a high degree of orientation. Further, the alignment film obtained by both of the methods (1) and (2) is characterized in that it is the alignment film shown in FIG. 1 in which a silicate layer is laminated,
A method for producing an alignment film having the form shown in FIG. 2, that is, a montmorillonite alignment film in which the end faces of the silicate layer are in contact with the surface of the substance (electrode plate) and the silicate layer is arranged upright, has not been known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、本発明者らは、上記従来技術に鑑みて、配向度が高
く、膜厚を適宜の厚さに制御することができる新しいモ
ンモリロナイト配向膜及び架橋モンモリロナイト配向膜
の製造法等を開発することを目標として鋭意研究を積み
重ねた結果、以下に説明する方法を採用することにより
所期の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明の目的は、第一に図1に
示す配向膜を作製するに当たり、配向度が高く、膜厚を
薄いものから厚いものまで制御することのできる新規な
モンモリロナイト配向膜の製造法を提供することであ
り、第二に図2に示す形態の配向膜、すなわちシリケー
ト層の端面が物質(電極板)表面に接し、シリケ−ト層
が立って配列する形態であるモンモリロナイト配向膜の
製造法を提供することである。また、本発明の他の目的
は、上記モンモリロナイト配向膜を架橋処理して架橋モ
ンモリロナイト配向膜を製造する方法、該架橋モンモリ
ロナイト配向膜からなる高性能断熱材を提供することで
ある。
Under these circumstances, the present inventors have developed a new montmorillonite having a high degree of orientation and capable of controlling the film thickness to an appropriate thickness in view of the above prior art. As a result of intensive studies aimed at developing a method for producing an alignment film and a crosslinked montmorillonite alignment film, the inventors have found that the intended object can be achieved by employing the method described below, and the present invention It was completed. That is, an object of the present invention is to provide a novel method for producing a novel montmorillonite alignment film in which the degree of orientation is high and the film thickness can be controlled from thin to thick in producing the alignment film shown in FIG. Secondly, the production of an alignment film in the form shown in FIG. 2, ie, a montmorillonite alignment film in which the end faces of the silicate layer are in contact with the surface of the substance (electrode plate) and the silicate layer is arranged upright Is to provide the law. Another object of the present invention is to provide a method for producing a crosslinked montmorillonite alignment film by subjecting the montmorillonite alignment film to a crosslinking treatment, and to provide a high-performance heat insulating material comprising the crosslinked montmorillonite alignment film.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、以下の技術的手段からなる。 (1)モンモリロナイト懸濁液中に電極板を浸し、一方
の電極板に正電荷、他方の電極板に負電荷を与えるよう
にそれぞれの電極板に直流を印加し、通電することによ
り電極板上にモンモリロナイト配向膜を形成させること
を特徴とする、モンモリロナイト配向膜の製造法。 (2)正電荷の印加された電極板上に形成されるモンモ
リロナイト配向膜は、シリケート層の層面が電極板と平
行に積層することを特徴とする、前記(1)に記載した
モンモリロナイト配向膜の製造法。 (3)負電荷の印加された電極板上に形成されるモンモ
リロナイト配向膜は、シリケート層の端面が電極板に接
し、シリケ−ト層が立って配列する形態であることを特
徴とする、前記(1)に記載したモンモリロナイト配向
膜の製造法。 (4)前記(1)に記載した方法により製造してなるモ
ンモリロナイト配向膜。 (5)前記(1)に記載した方法により製造したモンモ
リロナイト配向膜にピラー前駆体を添加した後、乾燥
し、必要に応じて加熱することを特徴とする架橋モンモ
リロナイト配向膜の製造法。 (6)前記(5)に記載した方法により製造してなる架
橋モンモリロナイト配向膜。 (7)前記(6)に記載した方法により製造した架橋モ
ンモリロナイト配向膜からなる高性能断熱材。
The present invention for solving the above-mentioned problems comprises the following technical means. (1) An electrode plate is immersed in a montmorillonite suspension, and a direct current is applied to each electrode plate so that a positive charge is applied to one electrode plate and a negative charge is applied to the other electrode plate. A method for producing a montmorillonite alignment film, comprising forming a montmorillonite alignment film on a substrate. (2) The montmorillonite alignment film according to (1), wherein the montmorillonite alignment film formed on the electrode plate to which the positive charge is applied has a silicate layer layered in parallel with the electrode plate. Manufacturing method. (3) The montmorillonite alignment film formed on the electrode plate to which the negative charge is applied, wherein the end surface of the silicate layer is in contact with the electrode plate, and the silicate layer is arranged upright. The method for producing an oriented montmorillonite film according to (1). (4) An oriented montmorillonite film produced by the method described in (1) above. (5) A method for producing a crosslinked montmorillonite alignment film, comprising: adding a pillar precursor to the montmorillonite alignment film manufactured by the method described in (1), drying and heating as needed. (6) A crosslinked montmorillonite alignment film produced by the method described in (5). (7) A high-performance heat insulating material comprising a crosslinked montmorillonite alignment film produced by the method described in (6).

【0005】続いて、本発明についてさらに詳細に説明
する。本発明で用いるモンモリロナイトについて詳しく
説明する。モンモリロナイトを構成するシリケート層の
構造を図3に示す。2枚のシリカ四面体層の間に1枚の
アルミナ八面体層が挟まり、広く拡がった状態で1枚の
シリケート層が形成されている。シリケート層の厚みは
0.96nm、直径は数μm前後である。アルミナ八面
体の中心元素のAl3 + イ オンの一部が陽電荷量の少な
いMg2 + で置換されていることにより、シリケート層
面には負電荷が発現している。負電荷をキャンセルする
ために、シリケート層間にはNa+ 、Li+ 、 K+ 、C
2 + 、Mg2 + 等の交換性陽イオンが単独あるいは混
在して存在する。モンモリロナイトの交換性陽イオン
量、すなわち陽イオン交換容量は、天然品の場合は産地
により、また合成品の場合は合成条件により異なるが、
大体60〜130meq/100gの範囲にある。ま
た、シリケート層の端面はアルミナ八面体の中心元素の
Al3 + イ オンが現れるために陽電荷が発現する。した
がって、シリケート層の層面は負電荷、端面は陽電荷が
発現している(図4)。本発明で用いるモンモリロナイ
トは、交換性陽イオンにNa+ やLi+ を有するNa−
モンモリロナイトやLi−モンモリロナイトが膨潤性の
高いことから望ましいが、膨潤性の低いK+ 、C
2 + 、Mg2 + 等の交換性陽イオンを有するモンモリ
ロナイトでも構わない。
Subsequently, the present invention will be described in more detail. The montmorillonite used in the present invention will be described in detail. FIG. 3 shows the structure of the silicate layer constituting the montmorillonite. One alumina octahedron layer is sandwiched between two silica tetrahedron layers, and one silicate layer is formed in a state of widespread. The thickness of the silicate layer is 0.96 nm, and the diameter is about several μm. Since a part of the Al 3 + ion of the central element of the alumina octahedron is replaced by Mg 2 + having a small positive charge amount, a negative charge is developed on the silicate layer surface. In order to cancel the negative charge, Na + , Li + , K + , C
Exchangeable cations such as a 2 + and Mg 2 + are present alone or in combination. The amount of exchangeable cations of montmorillonite, that is, the cation exchange capacity, differs depending on the place of production in the case of natural products and the synthesis conditions in the case of synthetic products,
It is generally in the range of 60-130 meq / 100 g. In addition, a positive charge is generated on the end face of the silicate layer because Al 3 + ion, which is the central element of the alumina octahedron, appears. Therefore, the layer surface of the silicate layer expresses a negative charge and the end surface expresses a positive charge (FIG. 4). The montmorillonite used in the present invention is Na- having Na + or Li + as an exchangeable cation.
Montmorillonite and Li-montmorillonite are desirable because of their high swelling properties, but K + , C
Montmorillonite having exchangeable cations such as a 2 + and Mg 2 + may be used.

【0006】本発明者らは、鋭意研究の結果、シリケー
ト層が水中で分散して存在し、その水中に電極板を挿入
して直流を通電したとき、陽電極板には層面、負電極板
には端面が選択的に引き付けられ、その結果陽電極板で
は図1に示す配向膜が、負電極板では図2に示す配向膜
の形成されることを見出し、本発明を成すに至った。モ
ンモリロナイト配向膜製造装置の概略図の一例を図5に
示すが、装置の大きさや形状、電極板の種類や形状、枚
数、配置、電極板間の隔膜の有無、液温調節の有無等は
必要に応じて決めれば良い。電極板に形成される配向膜
の厚みは、懸濁液のモンモリロナイト濃度や電極板への
印加電圧、通電時間等により決定される。高濃度のモン
モリロナイト懸濁液、高い印加電圧、長い通電時間ほど
配向膜は厚くなる。モンモリロナイトの濃度は、0.1
%より薄い場合は配向膜の形成に長時間を要し、10%
より濃い場合はシリケ−ト層の流動性が悪く、配向度が
低下することから、0.1〜10%の範囲が望ましい。
また、水の電気分解により酸素や水素の気泡が電極板上
に発生し、モンモリロナイトの膜形成を妨害するため
に、電極板に印加する直流電圧は、電気分解による膜形
成の妨害がほとんどない0.5〜5Vの範囲が望まし
い。また、水の電気分解を押さえるために有機溶媒を加
えても差し支えない。電極板上に形成されたモンモリロ
ナイト配向膜の乾燥は、自然乾燥、温風乾燥、真空乾
燥、凍結乾燥、超臨界乾燥等、乾燥できる方法であれば
いずれの方法でも構わない。さらに、加熱処理は必要に
応じて行えばよいが、600℃程度の加熱で構造水の脱
水による構造破壊が始まるので、600℃以下の温度で
加熱することが望ましい。また、膨潤状態の上記モンモ
リロナイト配向膜に陽イオン性のピラー前駆体を添加す
ると、シリケート層間の交換性陽イオンとイオン交換反
応が進行し、ピラー前駆体はシリケート層間に導入(イ
ンターカレーション)される。その後、水洗、乾燥、加
熱すると、上記モンモリロナイト配向膜が層間架橋した
架橋モンモリロナイト配向膜が得られる。ピラー前駆体
としては、例えば、〔Al134 (OH)24(H2 O)
127+,〔Zr4 (OH)14(H2 O)102+等が例示
されるが、これらに限定されない。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a silicate layer is dispersed in water, and when an electrode plate is inserted into the water and a direct current is applied, the positive electrode plate has a layer surface and a negative electrode plate. , The end face was selectively attracted, and as a result, it was found that the alignment film shown in FIG. 1 was formed on the positive electrode plate and the alignment film shown in FIG. 2 was formed on the negative electrode plate, and the present invention was accomplished. FIG. 5 shows an example of a schematic diagram of the apparatus for producing a montmorillonite alignment film. The size and shape of the apparatus, the type and shape of the electrode plates, the number and arrangement, the presence or absence of a diaphragm between the electrode plates, and the presence or absence of liquid temperature adjustment are necessary. It should be decided according to. The thickness of the alignment film formed on the electrode plate is determined by the concentration of the montmorillonite in the suspension, the voltage applied to the electrode plate, the duration of energization, and the like. The higher the concentration of the montmorillonite suspension, the higher the applied voltage, and the longer the energization time, the thicker the alignment film. The concentration of montmorillonite is 0.1
%, It takes a long time to form an alignment film, and 10%
If the concentration is higher, the fluidity of the silicate layer is poor and the degree of orientation is reduced.
In addition, bubbles of oxygen and hydrogen are generated on the electrode plate by the electrolysis of water and hinder the film formation of montmorillonite. Therefore, the DC voltage applied to the electrode plate is almost zero. A range of 0.5 to 5 V is desirable. In addition, an organic solvent may be added to suppress electrolysis of water. The montmorillonite alignment film formed on the electrode plate may be dried by any method that can be dried, such as natural drying, hot air drying, vacuum drying, freeze drying, and supercritical drying. Further, the heat treatment may be performed as needed. However, since heating at about 600 ° C. causes structural destruction due to dehydration of structural water, heating at a temperature of 600 ° C. or less is desirable. Further, when a cationic pillar precursor is added to the swelled montmorillonite alignment film, an ion exchange reaction proceeds with exchangeable cations between the silicate layers, and the pillar precursor is introduced (intercalated) between the silicate layers. You. Thereafter, washing with water, drying, and heating yields a crosslinked montmorillonite alignment film in which the montmorillonite alignment film is interlayer-crosslinked. As the pillar precursor, for example, [Al 13 O 4 (OH) 24 (H 2 O)
12 ] 7+ , [Zr 4 (OH) 14 (H 2 O) 10 ] 2+ and the like, but are not limited thereto.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下に、この発明を具体化した実
施形態について詳細に説明する。図1に示すモンモリロ
ナイト配向膜は陽電極板上で得ることができる。一方、
図2に示すモンモリロナイト配向膜は負電極板上で得る
ことができる。本発明の方法によれば陽負両電極板にそ
れぞれ異なる配向膜を製造することができる。製造した
い配向膜の形態や配向度により、モンモリロナイトの懸
濁液濃度、電極板の種類や形状の選択、印加電圧、通電
時間等を適した条件に設定する。得られたモンモリロナ
イト配向膜は、必要に応じてイオン交換、乾燥、加熱等
の操作を施して使用する。上記モンモリロナイト配向膜
をピラー前駆体水溶液中に浸せきして架橋処理した後、
乾燥、加熱し、架橋モンモリロナイト配向膜が作製され
る。なお、加熱は必要に応じて行えばよく、省いても構
わない。上記モンモリロナイト配向膜は、層間架橋によ
り、ミクロポア(層間距離=約1nm)がシリケート層
間に構築され、熱伝導率は減少する。層間架橋モンモリ
ロナイト配向膜の熱伝導率は、(1)配向度、(2)層
間距離、(3)シリケート層間に存在するピラー数、
(4)水に対する親和性等により異なる。小さい熱伝導
率にする、すなわち断熱性能を上げるには、(1)〜
(4)をそれぞれ次のようにする。(1)については配
向度を上げる、(2)については層間距離を短くする、
(3)についてはピラー数を減らす、(4)については
水に対する親和性を下げる。それぞれの項目について作
製時に留意すべきことを記する。(1)については陽電
極板を使用し、希薄な懸濁液にてゆっくり時間をかけて
配向膜を作製する、さらに層間架橋時には形成されてい
る配向膜を崩さないように気を付けながら行う。(2)
についてはピラーの大きさを制御する。(3)について
は用いるモンモリロナイトの陽イオン交換容量(CE
C)を小さく変化させるか、CECの小さいモンモリロ
ナイトを使用する。あるいはピラー前駆体の有する陽電
荷数が大きなものを選ぶ。(4)については一般に層間
架橋モンモリロナイトに加熱処理を施して親水性をなく
す。本発明では、特に、陽電極板に作製されたモンモリ
ロナイト配向膜から40Wm-1-1程度と非常に小さい
熱伝導率を有する断熱材として有用な層間架橋モンモリ
ロナイト配向膜を作製することができる。モンモリロナ
イト粉末の熱伝導率は実測値が1600Wm-1-1であ
り、層間架橋モンモリロナイト配向膜を作製することに
より熱伝導率を1/40にまで下げることができる。ま
た、例えば、断熱材として使われている発泡ポリスチレ
ンの熱伝導率は実測値が390Wm-1-1であり、これ
と比べても本発明で作製した層間架橋モンモリロナイト
の熱伝導率は1/10にまで下げることができる。した
がって、上記架橋モンモリロナイト配向膜は、従来の断
熱材と比べて、低熱伝導率を有することから、高性能断
熱材として有用である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail. The oriented montmorillonite film shown in FIG. 1 can be obtained on a positive electrode plate. on the other hand,
The montmorillonite alignment film shown in FIG. 2 can be obtained on a negative electrode plate. According to the method of the present invention, different alignment films can be manufactured for the positive and negative electrode plates. Depending on the form and degree of orientation of the alignment film to be produced, the suspension concentration of montmorillonite, the selection of the type and shape of the electrode plate, the applied voltage, the energizing time, and the like are set to appropriate conditions. The obtained montmorillonite alignment film is used after performing operations such as ion exchange, drying, and heating as necessary. After dipping the montmorillonite alignment film in a pillar precursor aqueous solution and performing a crosslinking treatment,
After drying and heating, a crosslinked montmorillonite alignment film is produced. Note that heating may be performed as needed, and may be omitted. In the above-mentioned montmorillonite alignment film, micropores (interlayer distance = 1 nm) are formed between the silicate layers by interlayer crosslinking, and the thermal conductivity decreases. The thermal conductivity of the interlayer crosslinked montmorillonite alignment film is as follows: (1) degree of orientation, (2) interlayer distance, (3) number of pillars existing between silicate layers,
(4) It depends on the affinity for water. In order to make the thermal conductivity small, that is, to improve the heat insulation performance, (1)-
(4) is performed as follows. (1) increasing the degree of orientation, (2) shortening the interlayer distance,
For (3), reduce the number of pillars, and for (4), lower the affinity for water. The points to be noted at the time of fabrication for each item are described. For (1), a positive electrode plate is used, and an alignment film is slowly prepared with a dilute suspension, and further, care is taken so as not to disturb the formed alignment film at the time of interlayer crosslinking. . (2)
Control the size of the pillar. Regarding (3), the cation exchange capacity of the montmorillonite used (CE
Vary C) or use montmorillonite with low CEC. Alternatively, a pillar precursor having a large number of positive charges is selected. Regarding (4), generally, the interlayer-crosslinked montmorillonite is subjected to a heat treatment to lose hydrophilicity. In the present invention, in particular, an interlayer-crosslinked montmorillonite alignment film useful as a heat insulating material having a very low thermal conductivity of about 40 Wm -1 K -1 can be manufactured from the montmorillonite alignment film formed on the positive electrode plate. The measured value of the thermal conductivity of the montmorillonite powder is 1600 Wm -1 K -1 , and the thermal conductivity can be reduced to 1/40 by preparing an interlayer crosslinked montmorillonite alignment film. Also, for example, the thermal conductivity of expanded polystyrene used as a heat insulating material has a measured value of 390 Wm -1 K -1 , and the thermal conductivity of the interlayer-crosslinked montmorillonite produced by the present invention is 1/100 compared to this. It can be reduced to 10. Therefore, the crosslinked montmorillonite alignment film has a lower thermal conductivity than a conventional heat insulating material, and thus is useful as a high-performance heat insulating material.

【0008】[0008]

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明するが、下記の実施例はモンモリロナイト配向膜及び
架橋モンモリロナイト配向膜が製造できること等を示す
ものであって、本発明を限定するものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described based on examples, but the following examples show that a montmorillonite alignment film and a cross-linked montmorillonite alignment film can be manufactured, and the present invention is limited. It does not do.

【0009】実施例1 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の1%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を1.5Vとして60分間通電した後、各電極板をモ
ンモリロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥
して電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作
製したモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で
調べた。
Example 1 (1) Method 300 ml of a 1% suspension of Na-montmorillonite was placed in a 500 ml glass beaker. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After applying a voltage of 1.5 V for 60 minutes, each electrode plate was pulled up from the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0010】(2)結果 得られたチャートを図6に示す。陽電極板上に配向した
モンモリロナイトから得られたX線回折図形を図6中の
(a)に示すが、それは(00l)に帰属する回折線の
みが強く測定された。このことは図1に示す配向膜がき
れいに形成されていることを証明している。一方、負電
極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX線回
折図形を図6中の(b)に示すが、それは(00l)に
帰属する回折線は全て消滅していた。また、電子顕微鏡
で観察したところシリケ−ト層が電極板上に立って存在
する状態が確認された。
(2) Results The obtained chart is shown in FIG. The X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the positive electrode plate is shown in FIG. 6 (a). Only the diffraction line belonging to (001) was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate is shown in FIG. 6 (b), in which all diffraction lines belonging to (001) disappeared. In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0011】実施例2 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の1%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を1.5Vとして30分間通電した後、各電極板をモ
ンモリロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥
して電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作
製したモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で
調べた。
Example 2 (1) Method A 500 ml glass beaker was charged with 300 ml of a 1% suspension of Na-montmorillonite. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After energizing for 30 minutes at an applied voltage of 1.5 V, each electrode plate was pulled out of the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0012】(2)結果 陽電極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX
線回折図形は図6中の(a)と同様であり、(00l)
に帰属する回折線のみが強く測定された。このことは図
1に示す配向膜がきれいに形成されていることを証明し
ている。一方、負電極板上に配向したモンモリロナイト
から得られたX線回折図形は図6中の(b)と同様であ
り、(00l)に帰属する回折線は全て消滅していた。
また、電子顕微鏡で観察したところシリケ−ト層が電極
板上に立って存在する状態が確認された。
(2) Results X obtained from montmorillonite oriented on the positive electrode plate
The line diffraction pattern is the same as (a) in FIG.
Only the diffraction line attributed to was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate was the same as (b) in FIG. 6, and all the diffraction lines belonging to (001) disappeared.
In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0013】実施例3 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の1%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を1.5Vとして10分間通電した後、各電極板をモ
ンモリロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥
して電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作
製したモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で
調べた。
Example 3 (1) Method 300 ml of a 1% suspension of Na-montmorillonite was placed in a 500 ml glass beaker. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After applying a voltage of 1.5 V for 10 minutes, each electrode plate was pulled up from the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0014】(2)結果 陽電極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX
線回折図形は図6中の(a)と同様であり、(00l)
に帰属する回折線のみが強く測定された。このことは図
1に示す配向膜がきれいに形成されていることを証明し
ている。一方、負電極板上に配向したモンモリロナイト
から得られたX線回折図形は(001)の回折線が僅か
に観測されるものの、図6中の(b)と同様であり、
(00l)に帰属する回折線はほとんど消滅していた。
また、電子顕微鏡で観察したところシリケ−ト層が電極
板上に立って存在する状態が確認された。
(2) Results X obtained from montmorillonite oriented on the positive electrode plate
The line diffraction pattern is the same as (a) in FIG.
Only the diffraction line attributed to was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate is similar to (b) in FIG. 6, although the diffraction line of (001) is slightly observed.
The diffraction line belonging to (001) almost disappeared.
In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0015】実施例4 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の5%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を1.5Vとして30分間通電した後、各電極板をモ
ンモリロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥
して電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作
製したモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で
調べた。
Example 4 (1) Method 300 ml of a 5% suspension of Na-montmorillonite was placed in a 500 ml glass beaker. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After energizing for 30 minutes at an applied voltage of 1.5 V, each electrode plate was pulled out of the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0016】(2)結果 陽電極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX
線回折図形は図6中の(a)と同様であり、(00l)
に帰属する回折線のみが強く測定された。このことは図
1に示す配向膜がきれいに形成されていることを証明し
ている。一方、負電極板上に配向したモンモリロナイト
から得られたX線回折図形は図6中の(b)と同様であ
り、(00l)に帰属する回折線は全て消滅していた。
また、電子顕微鏡で観察したところシリケ−ト層が電極
板上に立って存在する状態が確認された。
(2) Results X obtained from montmorillonite oriented on the positive electrode plate
The line diffraction pattern is the same as (a) in FIG.
Only the diffraction line attributed to was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate was the same as (b) in FIG. 6, and all the diffraction lines belonging to (001) disappeared.
In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0017】実施例5 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の5%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を1.5Vとして10分間通電した後、各電極板をモ
ンモリロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥
して電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作
製したモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で
調べた。
Example 5 (1) Method A 500 ml glass beaker was charged with 300 ml of a 5% suspension of Na-montmorillonite. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After applying a voltage of 1.5 V for 10 minutes, each electrode plate was pulled up from the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0018】(2)結果 陽電極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX
線回折図形は図6中の(a)と同様であり、(00l)
に帰属する回折線のみが強く測定された。このことは図
1に示す配向膜がきれいに形成されていることを証明し
ている。一方、負電極板上に配向したモンモリロナイト
から得られたX線回折図形は図6中の(b)と同様であ
り、(00l)に帰属する回折線は全て消滅していた。
また、電子顕微鏡で観察したところシリケ−ト層が電極
板上に立って存在する状態が確認された。
(2) Results X obtained from montmorillonite oriented on the positive electrode plate
The line diffraction pattern is the same as (a) in FIG.
Only the diffraction line attributed to was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate was the same as (b) in FIG. 6, and all the diffraction lines belonging to (001) disappeared.
In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0019】実施例6 (1)方法 500mlガラスビーカーに、Na−モンモリロナイト
の1%懸濁液300mlを入れた。懸濁液中に30×5
0×2mmのアルミニウム板2枚を5cmの間隔で向か
い合わせて置き、一方のアルミニウム板を直流電源の陽
極と、他方のアルミニウム板を負極と接続した。印加電
圧を5Vとして30分間通電した後、各電極板をモンモ
リロナイト懸濁液から引き上げ、24時間自然乾燥して
電極板上にモンモリロナイト配向膜を作製した。作製し
たモンモリロナイト配向膜の配向性をX線回折法で調べ
た。
Example 6 (1) Method 300 ml of a 1% suspension of Na-montmorillonite was placed in a 500 ml glass beaker. 30 × 5 in suspension
Two 0 × 2 mm aluminum plates were placed facing each other at an interval of 5 cm, and one of the aluminum plates was connected to an anode of a DC power supply, and the other aluminum plate was connected to a negative electrode. After energizing for 30 minutes at an applied voltage of 5 V, each electrode plate was pulled out of the montmorillonite suspension and dried naturally for 24 hours to form a montmorillonite alignment film on the electrode plate. The orientation of the produced montmorillonite alignment film was examined by an X-ray diffraction method.

【0020】(2)結果 陽電極板上に配向したモンモリロナイトから得られたX
線回折図形は図6中の(a)と同様であり、(00l)
に帰属する回折線のみが強く測定された。このことは図
1に示す配向膜がきれいに形成されていることを証明し
ている。一方、負電極板上に配向したモンモリロナイト
から得られたX線回折図形は図6中の(b)と同様であ
り、(00l)に帰属する回折線は全て消滅していた。
また、電子顕微鏡で観察したところシリケ−ト層が電極
板上に立って存在する状態が確認された。
(2) Results X obtained from montmorillonite oriented on the positive electrode plate
The line diffraction pattern is the same as (a) in FIG.
Only the diffraction line attributed to was strongly measured. This proves that the alignment film shown in FIG. 1 is formed cleanly. On the other hand, the X-ray diffraction pattern obtained from the montmorillonite oriented on the negative electrode plate was the same as (b) in FIG. 6, and all the diffraction lines belonging to (001) disappeared.
In addition, observation with an electron microscope confirmed that the silicate layer was standing on the electrode plate.

【0021】実施例7 (1)方法 実施例1で陽電極板上で製造したモンモリロナイト配向
膜を10wt%Al2(OH)5 Cl・2.4H2 O水
溶液中に36時間浸せきした後、40℃、48時間乾燥
し、400℃、1時間加熱し、架橋モンモリロナイト配
向膜を作製した。得られた配向膜の評価はX線回折法に
て行った。
Example 7 (1) Method The montmorillonite alignment film produced on the positive electrode plate in Example 1 was immersed in a 10 wt% Al 2 (OH) 5 Cl · 2.4H 2 O aqueous solution for 36 hours, and then immersed in 40%. After drying at 48 ° C. for 48 hours and heating at 400 ° C. for 1 hour, a crosslinked montmorillonite alignment film was prepared. The obtained alignment film was evaluated by an X-ray diffraction method.

【0022】(2)結果 図7に、配向膜のX線回折図形を示す。図中(A)は、
架橋処理前のモンモリロナイト配向膜のX線回折図形を
示す。(001)(002)(003)(004)のみ
が観察され、c軸配向していることが認められた。この
場合のd(001)は1.25nmであった。層間架橋
後のX線回折図形を図中(B)に示す。d(100)は
1.84nmであり、層間架橋されていることがわか
る。しかも、架橋モンモリロナイトは(001)のみが
観測され、架橋処理後においても架橋前の配向構造を保
持し、c軸配向していることがわかった。なお、400
℃で加熱しても配向性及び架橋構造は保持されたままで
あった。表1に、架橋モンモリロナイトの熱伝導率を示
す。
(2) Results FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern of the alignment film. (A) in the figure is
3 shows an X-ray diffraction pattern of a montmorillonite alignment film before crosslinking treatment. Only (001), (002), (003), and (004) were observed, and it was confirmed that they were c-axis oriented. In this case, d (001) was 1.25 nm. The X-ray diffraction pattern after interlayer crosslinking is shown in FIG. d (100) is 1.84 nm, which indicates that the interlayer is crosslinked. Moreover, only (001) was observed in the crosslinked montmorillonite, and it was found that the crosslinked montmorillonite maintained the orientation structure before crosslinking even after the crosslinking treatment and was c-axis oriented. Note that 400
The orientation and the crosslinked structure were maintained even when heated at ° C. Table 1 shows the thermal conductivity of the crosslinked montmorillonite.

【0023】[0023]

【表1】 架橋モンモリロナイト配向膜の熱伝導率 試 料 電極 陽イオン交換容量 熱処理 k/10-4Wm-1K -1 APM膜 + 1.2meq/g(CEC) 乾燥 130 APM膜 + 1.0meq/g 乾燥 86 APM膜 + 1.2meq/g 加熱(400℃) 36 APM膜 − 1.2meq/g 加熱(400℃) 140 (比較例) ポリエチレン(フォーム) 690 モンモリロナイト(パウダー) ρ=0.89g/cm3 1600 発泡ポリスチレン ρ=0.013g/cm3 390 注)APM膜:アルミナ架橋モンモリロナイト配向膜 ρ:みかけ密度 +:+電極にて作製した膜 −:−電極にて作製した膜 meq/g(CEC):モンモリロナイトの有する陽イオン交換容量[Table 1] Thermal conductivity sample of cross-linked montmorillonite alignment film Electrode Cation exchange capacity Heat treatment k / 10 -4 Wm -1 K -1 APM film + 1.2 meq / g (CEC) Drying 130 APM film + 1.0 meq / g drying 86 APM film + 1.2 meq / g heating (400 ° C) 36 APM film-1.2 meq / g heating (400 ° C) 140 (Comparative Example) Polyethylene (foam) 690 Montmorillonite (powder) ρ = 0.89 g / cm 3 1600 Expanded polystyrene ρ = 0.13 g / cm 3 390 Note) APM film: Alumina cross-linked montmorillonite alignment film ρ: Apparent density +: + Membrane made with electrodes-:-Membrane made with electrodes meq / g (CEC): Cation exchange capacity of montmorillonite

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明は、モンモリロナイト配向膜の製
造法に関するものであり、電極板に導電性のあるセラミ
ック多孔体を用いれば、セラミックス多孔体の細孔径制
御が可能となり、高い分離機能を有するセラミック分離
膜の製造法に発展させることができる。また、電極板に
導電性の高い金属やセラミックスを用いれば、モンモリ
ロナイトのコ−ティングが行なえる。本発明は、今のと
ころ直流電源に限定しているが、陽極、陰極を交互に切
り替えたり、電源を交流に変えれば、本発明とは異なる
配向膜の作製が期待される。さらに、本発明は、上記モ
ンモリロナイト配向膜を架橋処理して架橋モンモリロナ
イト配向膜を製造する方法、該架橋モンモリロナイト配
向膜からなる高性能断熱材に関するものであり、上記モ
ンモリロナイト配向膜を利用して、優れた特性を有する
架橋モンモリロナイト配向膜及びその高性能断熱材を作
製することができる。
The present invention relates to a method for producing an oriented montmorillonite film. When a conductive ceramic porous body is used for an electrode plate, the pore diameter of the ceramic porous body can be controlled and a high separation function can be obtained. It can be developed into a method for manufacturing a ceramic separation membrane. If a metal or ceramic having high conductivity is used for the electrode plate, coating of montmorillonite can be performed. Although the present invention is limited to a DC power supply at present, if the anode and the cathode are alternately switched or the power supply is changed to AC, it is expected to produce an alignment film different from the present invention. Further, the present invention relates to a method for producing a crosslinked montmorillonite alignment film by crosslinking the above montmorillonite alignment film, a high-performance heat insulating material comprising the crosslinked montmorillonite alignment film, A crosslinked montmorillonite alignment film having excellent characteristics and a high-performance heat insulating material thereof can be produced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の陽電極板上に形成される配向膜の断面
を示す。
FIG. 1 shows a cross section of an alignment film formed on a positive electrode plate of the present invention.

【図2】本発明の負電極板上に形成される配向膜の断面
を示す。
FIG. 2 shows a cross section of an alignment film formed on a negative electrode plate of the present invention.

【図3】シリケート層の構造を示す。FIG. 3 shows a structure of a silicate layer.

【図4】シリケート層の電荷発現の概念図(層面には負
電荷、端面には陽電荷が発現している)。
FIG. 4 is a conceptual diagram of charge development of a silicate layer (a negative charge is developed on a layer surface and a positive charge is developed on an end surface).

【図5】モンモリロナイト配向膜製造装置の概略図を示
す。
FIG. 5 shows a schematic view of an apparatus for producing a montmorillonite alignment film.

【図6】陽電極板(a)あるいは負電極板(b)上で得
られたモンモリロナイト配向膜のX線回折図形を示す。
FIG. 6 shows an X-ray diffraction pattern of a montmorillonite alignment film obtained on a positive electrode plate (a) or a negative electrode plate (b).

【図7】本発明の陽電極上で得られたモンモリロナイト
配向膜のX線回折図形(A)と層間架橋後のX線回折図
形(B)を示す。
FIG. 7 shows an X-ray diffraction pattern (A) of the oriented montmorillonite film obtained on the positive electrode of the present invention and an X-ray diffraction pattern (B) after interlayer crosslinking.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾崎 利彦 愛知県西尾市熊味町南十五夜91番地 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Toshihiko Ozaki 91, Kumagamicho, Nishio-shi, Aichi Prefecture

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モンモリロナイト懸濁液中に電極板を浸
し、一方の電極板に正電荷、他方の電極板に負電荷を与
えるようにそれぞれの電極板に直流を印加し、通電する
ことにより電極板上にモンモリロナイト配向膜を形成さ
せることを特徴とする、モンモリロナイト配向膜の製造
法。
An electrode plate is immersed in a montmorillonite suspension, and a direct current is applied to each electrode plate so as to give a positive charge to one electrode plate and a negative charge to the other electrode plate. A method for producing a montmorillonite alignment film, comprising forming a montmorillonite alignment film on a plate.
【請求項2】 正電荷の印加された電極板上に形成され
るモンモリロナイト配向膜は、シリケート層の層面が電
極板と平行に積層することを特徴とする、請求項1に記
載したモンモリロナイト配向膜の製造法。
2. The montmorillonite alignment film according to claim 1, wherein the montmorillonite alignment film formed on the electrode plate to which the positive charge is applied has a silicate layer layered in parallel with the electrode plate. Manufacturing method.
【請求項3】 負電荷の印加された電極板上に形成され
るモンモリロナイト配向膜は、シリケート層の端面が電
極板に接し、シリケ−ト層が立って配列する形態である
ことを特徴とする、請求項1に記載したモンモリロナイ
ト配向膜の製造法。
3. The montmorillonite alignment film formed on the electrode plate to which a negative charge is applied is characterized in that the end surface of the silicate layer is in contact with the electrode plate and the silicate layer is arranged upright. A method for producing a montmorillonite alignment film according to claim 1.
【請求項4】 請求項1に記載した方法により製造して
なるモンモリロナイト配向膜。
4. An oriented montmorillonite film produced by the method according to claim 1.
【請求項5】 請求項1に記載した方法により製造した
モンモリロナイト配向膜にピラー前駆体を添加した後、
乾燥し、必要に応じて加熱することを特徴とする架橋モ
ンモリロナイト配向膜の製造法。
5. After adding a pillar precursor to the montmorillonite alignment film produced by the method according to claim 1,
A method for producing a crosslinked montmorillonite alignment film, comprising drying and heating as necessary.
【請求項6】 請求項5に記載した方法により製造して
なる架橋モンモリロナイト配向膜。
6. A crosslinked montmorillonite alignment film produced by the method according to claim 5.
【請求項7】 請求項6に記載した方法により製造した
架橋モンモリロナイト配向膜からなる高性能断熱材。
7. A high-performance heat insulating material comprising a crosslinked montmorillonite alignment film produced by the method according to claim 6.
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JP2007284753A (en) * 2006-04-18 2007-11-01 Kyodo Printing Co Ltd Hard coating member and its producing method
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