(57)【要約】【課題】リチウムイオンが固定化されて陽イオン交換性及び水分散性が低下したリチウム固定型モンモリロナイトを安定的に分散してなるスラリーを提供する。【解決手段】  陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを配合してなるモンモリロナイトスラリーであって、  前記スラリー中、前記水及び前記極性有機溶媒の総量に占める前記水の割合が５０質量％以下であり、  前記スラリー中の前記アンモニアの含有量が、前記スラリー中の前記リチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上である、モンモリロナイトスラリー。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを配合してなるモンモリロナイトスラリーであって、
前記スラリー中、前記水及び前記極性有機溶媒の総量に占める前記水の割合が５０質量％以下であり、
前記スラリー中の前記アンモニアの含有量が、前記スラリー中の前記リチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上である、モンモリロナイトスラリー。
【請求項２】
前記リチウム固定型モンモリロナイトが、リチウム型モンモリロナイトを１８０〜６００℃の加熱処理に付して得られたものである、請求項１に記載のモンモリロナイトスラリー。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモンモリロナイトスラリーを用いた粘土膜。
【請求項４】
少なくとも、陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを混合することを含む、モンモリロナイトスラリーの製造方法であって、
前記水及び前記のホルムアミド基を有する極性有機溶媒の総混合量に占める前記水の混合量を５０質量％以下とし、
前記アンモニアの混合量を、前記リチウム固定型モンモリロナイトの混合量１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上とする、製造方法。
【請求項５】
前記リチウム固定型モンモリロナイトが、リチウム型モンモリロナイトを１８０〜６００℃の加熱処理に付して得られたものである、請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
アンモニア水を混合することでアンモニアを混合する、請求項４又は５に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陽イオン交換容量が小さく水分散性の低いリチウム固定型モンモリロナイトを安定的に分散してなるスラリー、当該スラリーを用いた粘土膜、及び当該スラリーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用粘土は増粘剤、粘結剤、レオロジー改質剤、無機バインダー、土木泥水、止水材、化粧品原料等、様々な分野で利用されている。
工業用粘土の一種としてモンモリロナイトが知られている。モンモリロナイトの一般的な結晶構造は、ケイ酸のネットワークが広がるケイ酸四面体シートがアルミナ八面体シートを挟んで存在する、２：１層構造の単位結晶層からなる。多くの場合、この結晶層中においてアルミナ八面体シートの中心原子であるアルミニウムの一部がマグネシウムに置換され、これにより結晶層は負に帯電し、この負電荷を中和する形で層間には陽イオンが取り込まれている。また、この陽イオンはイオン交換が可能であるため、モンモリロナイトは陽イオン交換性を示す。イオン交換可能な陽イオン量は陽イオン交換容量（ＣＥＣ）と呼ばれ、モンモリロナイトの特性を示す指標の一つとなっている。
【０００３】
モンモリロナイトを加熱処理に付すると、脱水に伴い層間の陽イオン（プロトン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイオン、セシウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等）が固定化されることが知られている。陽イオンが固定化されると、水に対する分散安定性、増粘性、膨潤性、陽イオン交換性といったモンモリロナイトの基本的な特性が低下する。特にリチウムイオンは、２００℃程度あるいはそれ以上の温度をかけることにより固定化される。したがって、層間にリチウムイオンを一定量以上含むモンモリロナイトは、上記加熱処理によって陽イオン交換性が大幅に低下し、水を加えても元の状態に戻らず水分散性が顕著に低下する。上記加熱処理によるリチウムイオンの固定化は、層間に存在するリチウムイオンがモンモリロナイト結晶の八面体シートの空席に移動することで生じると考えられている。この現象はＨｏｆｍａｎｎ−Ｋｌｅｍｅｎ効果と呼ばれ、層電荷密度をコントロールするために利用されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
上記の加熱処理によるリチウムイオンの固定化現象を利用してモンモリロナイトの機能性を高めることが報告されている。例えば、特許文献１及び２には、層間にリチウムイオンを有するモンモリロナイトの水分散液を用いて成膜した後、これを乾燥機中で加熱処理に付することで、耐水性（水蒸気バリア性）に優れた粘土膜が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４７７１９号公報
【特許文献２】特開２００９−１０７９０７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「粘土ハンドブック」、第三版、日本粘土学会編、２００９年５月、ｐ．１２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
層間にリチウムイオンを一定量以上有するモンモリロナイトは、上述のとおり特定温度以上の加熱処理に付すると陽イオン交換性や水に対する分散性が低下するため、水分散液を調製して成膜することが困難となる。すなわち、耐水性の高い（陽イオン交換性や水分散性の低い）モンモリロナイトを分散してなるスラリーを調製し、これを用いて成膜する技術はこれまで知られていない。実際、特許文献１及び２に記載の耐水性粘土膜は、層間にリチウムイオンを有するモンモリロナイトの水分散液を用いて成膜した後に、これを乾燥機中で高温に加熱してリチウムイオンを固定化し、調製される。しかし、当該特許文献１及び２に記載の方法では、膜を形成してから加熱処理に付する必要があるため、製造効率の向上には制約がある。
本発明は、リチウムイオンが固定化されて陽イオン交換性及び水分散性が低下したリチウム固定型モンモリロナイトを安定的に分散してなるスラリー、当該スラリーを用いた粘土膜、及び当該スラリーの製造方法の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意検討を重ねた。その結果、加熱処理によって水分散性が低下したリチウム固定型モンモリロナイト粉末を、特定量のアンモニアを含む特定の極性有機溶媒中に混合することで、当該リチウム固定型モンモリロナイトを安定的に分散してなるスラリーが得られることを見い出した。本発明はこれらの知見に基づきさらに検討を重ね、完成させるに至ったものである。
【０００９】
本発明の上記課題は下記の手段により達成された。
〔１〕陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを配合してなるモンモリロナイトスラリーであって、
前記スラリー中、前記水及び前記極性有機溶媒の総量に占める前記水の割合が５０質量％以下であり、
前記スラリー中の前記アンモニアの含有量が、前記スラリー中の前記リチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上である、モンモリロナイトスラリー。
〔２〕前記リチウム固定型モンモリロナイトが、リチウム型モンモリロナイトを１８０〜６００℃の加熱処理に付して得られたものである、〔１〕に記載のモンモリロナイトスラリー。
〔３〕〔１〕又は〔２〕に記載のモンモリロナイトスラリーを用いた粘土膜。
〔４〕少なくとも、陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下のリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを混合することを含むモンモリロナイトスラリーの製造方法であって、
前記水及び前記のホルムアミド基を有する極性有機溶媒の総混合量に占める前記水の混合量を５０質量％以下とし、
前記アンモニアの混合量を、前記リチウム固定型モンモリロナイトの混合量１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上とする、製造方法。
〔５〕前記リチウム固定型モンモリロナイトが、リチウム型モンモリロナイトを１８０〜６００℃の加熱処理に付して得られたものである、〔４〕に記載の製造方法。
〔６〕アンモニア水を混合することで前記アンモニアを混合する、〔４〕又は〔５〕に記載の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のモンモリロナイトスラリー（以下、単に「本発明のスラリー」という。）は、陽イオン交換性が特定レベル以下にある水分散性の低いリチウム固定型モンモリロナイトを、安定的に分散してなるスラリーである。
本発明の粘土膜は、本発明のスラリーを用いて形成された膜であり、耐水性が高く生産効率にも優れる。
本発明の製造方法によれば、陽イオン交換性が特定レベル以下にある水分散性の低いリチウム固定型モンモリロナイトを、安定的に分散してなるスラリーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例における分散安定性試験において、分散安定性が○の例（実施例２、図１ｃ）と×の例（比較例１、図１ａ；  比較例２、図１ｂ）を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明のスラリー＞
本発明のスラリーは、陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ（ミリ当量）／１００ｇ以下であるリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒とを特定量配合してなる。本発明のスラリーは、配合されたリチウム固定型モンモリロナイトが安定的に分散してなるスラリーである。
本発明のスラリーを構成する各成分について以下に詳細に説明する。
【００１３】
（リチウム固定型モンモリロナイト）
本発明に用いるリチウム固定型モンモリロナイトは、リチウム型モンモリロナイトの結晶構造の層間に存在するリチウムイオン（Ｌｉ＋）を、後述する加熱処理等により固定化して得られる。
本明細書において、「リチウム型モンモリロナイト」とは、モンモリロナイトの浸出陽イオン量（すなわち浸出陽イオンの総量、単位：ｍｅｑ／１００ｇ、以下同様）に占めるリチウムイオンの量（すなわち浸出リチウムイオン量、単位：ｍｅｑ／１００ｇ、以下同様）が６０％以上のモンモリロナイトであり、好ましくは、浸出陽イオン量に占める浸出リチウムイオン量が７０％以上、より好ましくは８０％以上のモンモリロナイトである。リチウム型モンモリロナイトの浸出陽イオン量に占める浸出リチウムイオン量は１００％でもよいが、通常は９９％以下である。加えて、本明細書において「リチウム型モンモリロナイト」とは、その陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇを超えるものである。リチウム型モンモリロナイトの陽イオン交換容量は好ましくは６０〜１５０ｍｅｑ／１００ｇであり、より好ましくは７０〜１２０ｍｅｑ／１００ｇであり、さらに好ましくは８０〜１１０ｍｅｑ／１００ｇである。
【００１４】
本明細書において、「リチウム固定型モンモリロナイト」とは、その陽イオン交換容量が５０ｍｅｑ／１００ｇ以下である。リチウム固定型モンモリロナイトの陽イオン交換容量は好ましくは５〜５０ｍｅｑ／１００ｇであり、より好ましくは１０〜４０ｍｅｑ／１００ｇである。
本明細書において「リチウム固定型モンモリロナイト」とは、その調製において原料として用いたリチウム型モンモリロナイト（上述のようにリチウム固定型モンモリロナイトはリチウム型モンモリロナイトを後述の加熱処理に付して得られる。）の浸出リチウムイオン量と、当該リチウム固定型モンモリロナイトの浸出リチウムイオン量との差（単位：ｍｅｑ／１００ｇ）が、上記の原料として用いたリチウム型モンモリロナイトの陽イオン交換容量（単位：ｍｅｑ／１００ｇ）に対して６０％以上であることが好ましく、より好ましくは６０〜９９％であり、より好ましくは６５〜９５％である。
本発明に用いる上記リチウム固定型モンモリロナイトは粉末状であることが好ましい。
【００１５】
また、上記リチウム固定型モンモリロナイトは、通常は、浸出陽イオンとしてリチウムイオン以外に、ナトリウムイオン（Ｎａ＋）、カリウムイオン（Ｋ＋）、マグネシウムイオン（Ｍｇ＋）、カルシウムイオン（Ｃａ＋）等を含んでいる。本発明に用いるリチウム固定型モンモリロナイトにおいて、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ＋及びＣａ＋の浸出イオン量は、総量で１〜３０ｍｅｑ／１００ｇであることが好ましく、１〜２０ｍｅｑ／１００ｇであることがより好ましく、１〜１０ｍｅｑ／１００ｇであることがさらに好ましい。
【００１６】
モンモリロナイトの陽イオン交換容量は、Ｓｃｈｏｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ法（粘土ハンドブック第三版、日本粘土学会編、２００９年５月、ｐ．４５３−４５４）に準じた方法で測定することができる。より具体的には、日本ベントナイト工業会標準試験方法ＪＢＡＳ−１０６−７７に記載の方法で測定することができる。
モンモリロナイトの浸出陽イオン量は、モンモリロナイトの層間陽イオンをモンモリロナイト０．５ｇに対して１００ｍＬの１Ｍ酢酸アンモニウム水溶液を用いて４時間以上かけて浸出させ、得られた溶液中の各種陽イオンの濃度を、ＩＣＰ発光分析や原子吸光分析等により測定し、算出することができる。
【００１７】
本発明に用いるリチウム固定型モンモリロナイトは、リチウム型モンモリロナイトを加熱処理に付して結晶構造の層間に存在するリチウムイオンを固定化することで得ることができる。
リチウム型モンモリロナイトは、例えば、天然のナトリウム型モンモリロナイトの分散液に、水酸化リチウム、塩化リチウム等のリチウム塩を添加し、陽イオン交換させることで得ることができる。分散液中に添加するリチウムの量を調節することで、得られるリチウム型モンモリロナイトの浸出陽イオン量に占めるリチウムイオンの量を適宜に調節することができる。また、リチウム型モンモリロナイトは、陽イオン交換樹脂をリチウムイオンにイオン交換した樹脂を用いたカラム法、またはバッチ法によっても得ることができる。
また、リチウム型モンモリロナイトは商業的に入手することもできる。当該リチウム型モンモリロナイトの市販品として、例えば、クニピア−Ｍ（商品名、クニミネ工業社製）が挙げられる。
【００１８】
本発明に用いるリチウム固定型モンモリロナイトは、リチウム型モンモリロナイトに比べて陽イオン交換性及び水分散性が低い。これは、リチウム固定型モンモリロナイトにおいて、リチウムイオンが粘土結晶の八面体シートの空席に移動して固定化されることで、粘土結晶が電気的に中和されて層間が密に閉じた状態になり、水分子が進入しにくくなる（層間陽イオンの水和が生じにくくなる）ためと考えられる。
【００１９】
リチウム型モンモリロナイトを加熱処理に付してリチウム固定型モンモリロナイトを調製する場合において、当該加熱処理の温度条件は、リチウム型モンモリロナイトをリチウム固定型モンモリロナイトとすることができれば特に制限はない。リチウムイオンを効率的に固定化し、陽イオン交換容量を大きく低下させる観点から、１５０℃以上に加熱することが好ましい。上記加熱処理の温度は１５０〜６００℃がより好ましく、さらに好ましくは１８０〜６００℃であり、さらに好ましくは２００〜５００℃であり、さらに好ましくは３００〜５００℃である。上記温度に加熱することで、陽イオン交換容量をより効率的に低下させることができると同時に、モンモリロナイト中の水酸基の脱水反応等を抑えることができる。上記加熱処理は開放系の電気炉で実施することが好ましい。この場合、加熱時の相対湿度は５％以下となり、圧力は常圧となる。上記加熱処理の時間も、リチウム型モンモリロナイトを上記の陽イオン交換容量とすることができれば特に制限はないが、生産の効率性の観点から、０．５〜４８時間とすることが好ましく、１〜２４時間とすることがより好ましい。
加熱処理前のリチウム型モンモリロナイトの含水率は１〜１２質量％であることが好ましく、加熱処理後のリチウム固定型モンモリロナイトの含水率は０．１〜５質量％となることが好ましい。
【００２０】
（アンモニア）
本発明のスラリーにはアンモニアが含まれる。アンモニア源としては、アンモニア水、気体アンモニア、液体アンモニアのいずれを使用してもよいが、常温、大気圧下でスラリーを製造する場合には、アンモニア水を用いるのが好ましい。
本発明のスラリー中のアンモニアの含有量は、本発明のスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり、０．１ｍｍｏｌ以上であり、好ましくは０．２ｍｍｏｌ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍｏｌ以上である。アンモニアの含有量を上記好ましい値とすることで、リチウム固定型モンモリロナイトの粘土結晶の層間に十分な分子数のアンモニアが侵入し、当該リチウム固定型モンモリロナイトの溶液分散性をより向上させることができる。また、アンモニア臭気の発生や製造コストを考慮すると、本発明のスラリー中のアンモニアの含有量は、本発明のスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり、１０ｍｍｏｌ以下であることが好ましく、より好ましくは５ｍｍｏｌ以下、さらに好ましくは２ｍｍｏｌ以下である。
本明細書において「リチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たり」とは、具体的には、スラリー中に配合されたリチウム固定型モンモリロナイトに由来するスラリー中のモンモリロナイト１ｇ当たり、を意味する。より詳細には、スラリー中に配合されたリチウム固定型モンモリロナイトを当該スラリー中から取り出し、取り出したモンモリロナイトを、温度２００℃で２４時間処理して得られる処理物の質量１ｇ当たり、を意味する。上記加熱処理は開放系の電気炉で実施することが好ましい。この場合、加熱時の相対湿度は５％以下となり、圧力は常圧となる。
また、リチウム固定型モンモリロナイト１ｇ当たりのアンモニアの量は、スラリー中のアンモニアの量（ｍｍｏｌ）を、当該スラリー中のリチウム固定型モンモリロナイトの質量（すなわち、当該スラリー中に存在する、配合されたリチウム固定型モンモリロナイト由来のモンモリロナイトを取り出し、取り出したモンモリロナイトを温度２００℃で２４時間加熱処理して得られる処理物の質量）（単位：ｇ）で除することで得られる。
スラリー中のアンモニアの量はインドフェノール法、ケルダール法、ガスクロマトグラフィー、イオンクロマトグラフィーにより測定することができる。
【００２１】
（溶媒）
本発明のスラリーに含まれる溶媒は、分子内にホルムアミド基を有する極性有機溶媒（以下、単に「極性有機溶媒」という。）を含む。当該極性有機溶媒としては、例えば、ホルムアミド、Ｎ‐メチルホルムアミド、及びＮ，Ｎ‐ジメチルホルムアミドから選ばれる１種又は２種以上が挙げられる。なかでも汎用性の高いＮ，Ｎ‐ジメチルホルムアミドが好適である。極性有機溶媒は、リチウム固定型モンモリロナイトの層間にアンモニアとともに進入し、連鎖的に分散に寄与すると考えられる。
本発明のスラリー中の上記極性有機溶媒の含有量は、分散安定性の観点から、本発明のスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイト１００質量部に対して、２５０〜１００００質量部であることが好ましく、３００〜５０００質量部であることがより好ましく、４００〜３０００質量部であることがさらに好ましい。
本明細書において「リチウム固定型モンモリロナイト１００質量部に対して」とは、具体的には、スラリー中に配合されたリチウム固定型モンモリロナイトに由来するスラリー中のモンモリロナイト１００質量部に対して、を意味する。より詳細には、スラリー中に配合されたリチウム固定型モンモリロナイトを当該スラリー中から取り出し、取り出したモンモリロナイトを、温度２００℃で２４時間処理して得られる処理物１００質量部に対して、を意味する。上記加熱処理は開放系の電気炉で実施することが好ましい。この場合、加熱時の相対湿度は５％以下となり、圧力は常圧となる。
【００２２】
本発明のスラリーは水を含む。アンモニア源としてアンモニア水を用いた場合には、アンモニア水中の水は、スラリー中の水を構成する。また、スラリー中の水はアンモニア水以外に別途混合した水を含んでいてもよい。
本発明のスラリー中、上記極性有機溶媒と水の総量に占める水の割合は５０質量％以下であり、好ましくは４０質量％以下であり、より好ましくは３０質量％以下である。スラリー中の水の含有量を上記好ましい範囲内とすることで、極性有機溶媒による分散性向上効果をより効果的に発揮させることができる。また、リチウム固定化モンモリロナイトのアンモニアや極性有機溶媒による膨潤性及び分散性をより向上させる観点から、本発明のスラリー中、上記極性有機溶媒と水の総量に占める水の割合は５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上とすることがより好ましく、１５質量％以上とすることがさらに好ましい。
【００２３】
本発明のスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイトの含有量に特に制限はなく、目的に応じて適宜に調節することができる。スラリーとしての流動性を確保し、混練、及び撹拌工程が実際的に可能なものとする観点から、本発明のスラリー中のリチウム固定型モンモリロナイトの含有量は、１〜３０質量％であることが好ましく、２〜２５質量％であることがより好ましく、２〜２０質量％であることがさらに好ましく、２〜１５質量％であることがさらに好ましく、３〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【００２４】
本発明において得られたスラリーは粘土濃度が高濃度であれば目的の濃度に希釈して用いることができる。
本発明のスラリーは、極性有機溶媒や水に相溶性のある溶媒、例えば、水、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、アセトン、アセトニトリル、１−ブタノール、あるいはこれらの１種又は２種以上の混合溶媒などを用いて希釈して、より低濃度のスラリーとすることもできる。
【００２５】
（その他の成分）
本発明のスラリーは、本発明の効果を実質的に損なわない範囲で、さらにシランカップリング剤、架橋剤、有機高分子、非膨潤性ケイ酸塩化合物、シリカ、界面活性剤、無機ナノ粒子等を含んでいてもよい。
【００２６】
（本発明のスラリーの製造）
続いて本発明のスラリーの製造について説明する。本発明のスラリーは、少なくとも、上述したリチウム固定型モンモリロナイトと、アンモニアと、水と、極性有機溶媒とを特定量混合し、均質化することで得ることができる。
本発明のスラリーの製造では、水及び極性有機溶媒の総混合量に占める水の混合量を５０質量％以下とし、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下とする。また、水及び極性有機溶媒の総混合量に占める水の混合量を５質量％以上とすることが好ましく、１０質量％以上とすることがより好ましく、１５質量％以上とすることがさらに好ましい。
また、本発明のスラリーの製造では、アンモニアの混合量を、リチウム固定型モンモリロナイトの混合量１ｇ当たり０．１ｍｍｏｌ以上とし、好ましくは０．２ｍｍｏｌ以上、さらに好ましくは０．５ｍｍｏｌ以上とする。また、アンモニアの混合量を、リチウム固定型モンモリロナイトの混合量１ｇ当たり１０ｍｍｏｌ以下とすることが好ましく、より好ましくは５ｍｍｏｌ以下、さらに好ましくは２ｍｍｏｌ以下とする。
アンモニアはアンモニア水を混合することでスラリー中に配合することが好ましい。この場合、アンモニア水中の水は、本発明のスラリー中に水として混合されることになる。水は、アンモニア水に由来するもの以外にも、別途混合することができる。
また、本発明のスラリーの製造では、極性有機溶媒の混合量は、分散安定性の観点から、本発明のスラリー中へのリチウム固定型モンモリロナイトの混合量１００質量部に対して、２５０〜１００００質量部とすることが好ましく、３００〜５０００質量部とすることがより好ましく、４００〜３０００質量部とすることがさらに好ましい。
本発明のスラリー中に混合するリチウム固定型モンモリロナイトは、粉末であることが好ましい。すなわち、リチウム型モンモリロナイトの粉末を、前述の加熱処理に付してリチウムイオンを固定化し、含水率０．１〜５質量％としたものを用いるのが好ましい。
【００２７】
各原料の混合方法は特に制限されるものではなく、各原料を同時にあるいは任意の順序で混合することができる。また、混合に際しては、一般的な羽根つき撹拌機、ホモミキサー、万能混合機、自転公転ミキサー、アイリッヒミキサーなどを用いることが出来る。なかでも、粘土濃度が２０質量％を超えるような高濃度スラリーであっても効率的に混合することができる自転公転ミキサーを好適に用いることができる。
各原料を混合してスラリーを調製する際の温度に特に制限はないが、通常は４〜８０℃の温度下で行われる。
【００２８】
本発明のスラリーは、これを基板上に成膜し、所望のレベルまで乾燥させることで、耐水性に優れた粘土膜を形成することができる。すなわち、本発明のスラリーは、水分と接触しても吸水しにくく、耐久性の高い粘土膜の形成に好適に用いることができる。
本発明のスラリーを用いて調製した粘土膜は、例えば、包装フィルム、電子基盤、難燃フィルム、水蒸気バリアフィルム、絶縁フィルム、コートフィルム等として用いることができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３０】
＜リチウム固定型モンモリロナイトの調製＞
原料とするリチウム型モンモリロナイトとして、天然モンモリロナイトのイオン交換処理によって得られたリチウム型モンモリロナイト（クニピア‐Ｍ、クニミネ工業社製）を用いた。このリチウム型モンモリロナイト１０ｇを電気炉（マッフル炉、ＦＯ４１０、ヤマト科学社製）に入れ、下記表１に示す温度（℃）、時間条件で加熱処理に付した。
【００３１】
原料としたリチウム型モンモリロナイト並びに加熱処理品（リチウム固定型モンモリロナイト）について、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）、浸出陽イオン量（ＬＣ）を測定した。
ＣＥＣの測定は、日本ベントナイト工業会標準試験方法ＪＢＡＳ−１０６−７７に記載の方法により行なった。また、ＬＣの分析は、ＣＥＣ測定の際に１Ｍ酢酸アンモニウムを用いて浸出させた浸出液を、陽イオン分析にかけることで実施した。
結果を下記表１に示す。
【００３２】
【表１】
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【００３３】
以下、ＣＥＣが１５．７ｍｅｑ／１００ｇの加熱処理品を「Ｌｉ固定型モンモリロナイトＡ」、ＣＥＣが４３．１ｍｅｑ／１００ｇの加熱処理品を「Ｌｉ固定型モンモリロナイトＢ」という。
【００３４】
＜スラリーの調製−１＞
（実施例１）
蒸留水２４．９５ｇ、２８％アンモニア水（関東化学社製）０．０５ｇ、Ｌｉ固定型モンモリロナイトＡ５ｇ、Ｎ，Ｎ‐ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ、関東化学社製、試薬特級）７０ｇを容器に入れ、自転・公転ミキサー（商品名：あわとり練太郎、ＡＲＥ−３１０、ＴＨＩＮＫＹ社製）の混合モード（２２００ｒｐｍ）にて１０分間混合し、スラリーを得た。
【００３５】
（実施例２）
実施例１において蒸留水の配合を２４．５ｇ、アンモニア水の配合を０．５ｇとしたこと以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００３６】
（実施例３）
実施例１において蒸留水の配合を２３ｇ、アンモニア水の配合を２ｇとしたこと以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００３７】
（比較例１）
実施例１において蒸留水の配合を９５ｇとし、アンモニア水及びＤＭＦを配合しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００３８】
（比較例２）
実施例１においてＤＭＦの配合を９５ｇとし、蒸留水及びアンモニア水を配合しなかったこと以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００３９】
（比較例３）
実施例１においてアンモニア水を配合せず、蒸留水の配合を２５ｇとした以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００４０】
（比較例４）
実施例１において蒸留水の配合を２４．９９ｇ、アンモニア水の配合を０．０１ｇとした以外は、実施例１と同様にしてスラリーを得た。
【００４１】
＜試験例−１＞
得られた実施例１〜３、比較例１〜４の各スラリー１００ｇをそれぞれ、直径４ｃｍ、高さ１２ｃｍのガラス管瓶に移し、２５℃で２４時間静置した後、粘土の分散状態を観察し、分散安定性を下記評価基準により評価した。結果を下記表２に示す。
−分散安定性の評価基準−
○：層分離が生じず、分散安定性に優れる。
△：相分離が生じるが沈殿は少ない。
×：大量の沈殿が生じる。
上記○評価の例として、実施例２のスラリーを２４時間静止後撮影した写真（図１ｃ）、及び、上記×評価の例として比較例１及び２のスラリーを２４時間静止後撮影した写真（それぞれ図１ａ及びｂ）を図１に示す。
【００４２】
【表２】
2015147300.tif 000003
【００４３】
表２に示されるように、リチウム固定型モンモリロナイトは水に分散しないことが分かる（比較例１）。また、溶媒としてＤＭＦを用いた場合であっても、スラリー中にアンモニアを配合しないか、又はスラリー中のアンモニア含有量が本発明で規定するよりも低い場合には、分散安定性に劣る結果となった（比較例２〜４）。一方、本発明のスラリーに包含される実施例１〜３のスラリーは、いずれも層分離が生じておらず、分散安定性に優れることがわかった。
【００４４】
＜スラリーの調製−２＞
（実施例４）
実施例２において蒸留水の配合を１４．５ｇ、ＤＭＦの配合を８０ｇとしたこと以外は、実施例２と同様にしてスラリーを得た。
【００４５】
（実施例５）
実施例２において蒸留水の配合を４４．５ｇ、ＤＭＦの配合を５０ｇとしたこと以外は、実施例２と同様にしてスラリーを得た。
【００４６】
（実施例６）
実施例２においてＬｉ固定型モンモリロナイトＡをＬｉ固定型モンモリロナイトＢに代えた以外は、実施例２と同様にしてスラリーを得た。
【００４７】
（比較例５）
実施例２において蒸留水の配合を５４．５ｇ、ＤＭＦの配合を４０ｇとしたこと以外は、実施例２と同様にしてスラリーを得た。
【００４８】
（比較例６）
実施例２において蒸留水の配合を９４．５ｇとし、ＤＭＦを用いなかったこと以外は、実施例２と同様にしてスラリーを得た。
【００４９】
＜試験例−２＞
得られた実施例４〜６、比較例５及び６の各スラリーを用いて、上記試験例−１と同じ方法で分散安定性を評価した。結果を下記表３に示す。
【００５０】
【表３】
2015147300.tif 000004
【００５１】
表３に示されるように、スラリー中の水とＤＭＦの総量に占める水の割合が本発明で規定するよりも多いと、分散安定性に劣る結果となった（比較例５及び６）。これに対し、本発明のスラリーに包含される実施例４〜６のスラリーは、いずれも層分離が生じておらず、分散安定性に優れていた。
【００５２】
＜スラリーの調製−３＞
（実施例７）
実施例４においてＤＭＦをホルムアミド（ＦＡ、関東化学社製、試薬特級）に代えたこと以外は、実施例４と同様にしてスラリーを得た。
【００５３】
（実施例８）
実施例４においてＤＭＦをＮ−メチルホルムアミド（ＮＭＦ、関東化学社製、試薬特級）に代えたこと以外は実施例４と同様にしてスラリーを得た。
【００５４】
（比較例７）
実施例４においてＤＭＦをエタノール（ＥｔＯＨ、関東化学社製、試薬特級）に代えたこと以外は、実施例４と同様にしてスラリーを得た。組成、及び安定性の評価結果を表４に示す。
【００５５】
（比較例８）
実施例４においてＤＭＦをＮ，Ｎ‐ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ、関東化学社製、試薬特級）に代えたこと以外は、実施例４と同様にしてスラリーを得た。
【００５６】
（比較例９）
実施例４においてＤＭＦをＮ‐メチルピロリドン（ＮＭＰ、関東化学社製、試薬特級）に代えたこと以外は、実施例４と同様にしてスラリーを得た。
【００５７】
＜試験例−３＞
得られた実施例７及び８、比較例７〜９の各スラリーを用いて、上記試験例−１と同じ方法で分散安定性を評価した。結果を下記表４に示す。
【００５８】
【表４】
2015147300.tif 000005
【００５９】
表４に示されるように、アンモニアを本発明で規定する量で含有するスラリーであっても、ホルムアミド基を有さない極性有機溶媒であるＥｔＯＨ、ＤＭＡ、ＮＭＰを用いたスラリーは、分散安定性に劣る結果となった（比較例７〜９）。これに対し、アンモニアを本発明で規定する量で含有し、且つ、ホルムアミド基を有する極性有機溶媒を用いた実施例７及び８のスラリーは、いずれも層分離が生じておらず、分散安定性に優れていた。
【図１】
2015147300.tif 000006