JP2003002642A - 六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナ並びにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラーとして用いたときに、得られる樹脂
成形物の異方性を小さく抑えることができるとともに、
所定の性能を確実に発揮することができる六角板状ベー
マイト及び六角板状アルミナを提供することにある。 【解決手段】 六角板状ベーマイト及び六角板状アルミ
ナは、ほぼ正六角の板状をなし、外形サイズが０．７〜
１５μｍであり、アスペクト比が４０〜１００である。
六角板状ベーマイトは、ホウ酸又はその塩と水酸化アル
ミニウムとを水熱処理して製造される。また、六角板状
アルミナは、この六角板状ベーマイトを焼成して製造さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂成形物のフ
ィラー、塗料、化粧品、難燃剤、高温触媒担体、高温耐
熱潤滑材、耐火物等の耐熱材料、湿度センサー、固体電
解質、各種エレクトロニクス素子、分離膜、蛍光材料等
として使用される六角板状ベーマイト及び六角板状アル
ミナ並びにそれらの製造方法に関するものである。より
詳しくは、樹脂成形物の機械的特性及び耐熱性を改善す
る補強用フィラー、制動材で使用される制動材用フィラ
ー、膨張収縮を抑制するためのフィラー、ガスバリヤ性
向上のためのフィラーとして好適な六角板状ベーマイト
及び六角板状アルミナ並びにそれらの製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂成形物の機械的特性及び
耐熱性を改善するフィラーとしてアスペクト比の高いフ
ィラーが用いられている。また、光輝性を目的とした化
粧品や塗料においても、配向性が良好で光の散乱が少な
いことから、アスペクト比の高いフィラーが用いられて
いる。さらには、ガスの透過距離を長くしてガスバリヤ
性を向上可能なことから、食品フィルム、ガソリンタン
ク等といったガスバリヤ性が求められるフィルムや樹脂
成型品においても、より高いアスペクト比を有するフィ
ラーが用いられている。そして、これら用途に用いられ
るアスペクト比の高いフィラーとしては、天然のマイ
カ、タルク、カオリン等の平板状フィラーが知られてい
る。

【０００３】また、ベーマイトやアルミナの中にも針状
や板状の形態を有するアスペクト比の高いものが知られ
ている。特にベーマイトに関しては、板状（薄片状）及
び針状（フィブリル状）の形態を有するベーマイト（特
開昭５５−１１６６２２号公報）、所定の結晶軸（ａ
軸）方向に長く延びた六角板状の形態を有するベーマイ
ト（特開昭６０−４６９２３号公報）、四角板状をはじ
めとする多角板状の形態を有するベーマイト（特開平５
−２７９０１９号公報）、紡錘状、針状、鱗片状、六角
板状、四角（正方形）板状の形態を有するベーマイト
（特開平４−５０１０５号公報）等が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
板状をなすベーマイトやアルミナをフィラーとして使用
する場合、天然のマイカ以上の特性、例えば引張り強
さ、曲げ強さ等の機械的強度、成形の精密化に伴って近
年重要視されている成形収縮率の制御等を発揮させるに
はそのアスペクト比を４０以上としなければならないと
いう問題がある。そこで、板状をなすベーマイトのアス
ペクト比を高くする方法としては、リン酸イオンを添加
する方法（特開平１１−２１１２５号公報）が開示され
ている。

【０００５】しかし、この方法ではリン酸イオン量が少
ない場合にはアスペクト比が４０以上とならず、またリ
ン酸イオン量が多い場合にはリン酸イオンの結晶成長抑
制効果が必要以上に現れ、結晶の形状が板状面の縦横比
が大きくなって短冊状になったり、粒子の外周縁が不均
一な形状となったり、板状ではなく粒状になってしまっ
たりする等の不具合を生じる。このように結晶の形状が
乱れる場合、成形時の樹脂の流れ方向とその流れ方向に
直角な方向との間で樹脂成形物の性質、特に線膨張係数
に差が生じる（異方性）という問題があった。この異方
性は反りや歪みの原因となるため、特に精密な寸法精度
が求められる用途に用いることには問題がある。加え
て、リン酸は、その添加量が若干異なるだけで結晶の形
状に非常に大きな影響を与えることから反応を調整しに
くく、実生産には向かないという問題があった。

【０００６】この発明は、上記のような従来技術に存在
する問題点に着目してなされたものである。その目的と
するところは、フィラーとして用いたときに、得られる
樹脂成形物の異方性を小さく抑えることができるととも
に、所定の性能を確実に発揮することができる六角板状
ベーマイト及び六角板状アルミナを提供することにあ
る。また、他の目的とするところは、上記のような優れ
た特性を有する六角板状ベーマイト及び六角板状アルミ
ナを効率よく製造することができる六角板状ベーマイト
及び六角板状アルミナの製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の六角板状ベーマイトの発明は、
略六角の板状をなし、長径と短径の比が１〜１．３であ
るとともに、アスペクト比が４０〜１００であることを
特徴とするものである。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の六角板状ベーマイトの製造方法の発明であって、水酸
化アルミニウムと、ホウ酸又はホウ酸のナトリウム塩、
カルシウム塩、もしくはアンモニウム塩とを、ｐＨ調整
剤としてナトリウム、カリウム、バリウム、カルシウム
及びストロンチウムより選ばれる少なくとも１種の水酸
化物又はアルミン酸塩を添加してｐＨを８以上とした状
態で１３０〜２５０℃の温度で水熱処理することを特徴
とするものである。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の六角板状ベーマイトの製造方法の発明であって、水酸
化アルミニウムと、硝酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、
硫酸、アクリル酸、メタクリル酸、ポリアクリル酸又は
これら酸のナトリウム塩、カルシウム塩、もしくはアン
モニウム塩とを、ｐＨ調整剤としてナトリウム、カリウ
ム、バリウム、カルシウム及びストロンチウムより選ば
れる少なくとも１種の水酸化物又はアルミン酸塩を添加
してｐＨを８以上とした状態で１３０〜２５０℃の温度
で水熱処理することを特徴とするものである。

【００１０】請求項４に記載の六角板状アルミナの発明
は、請求項２又は請求項３に記載の製造方法で得られる
六角板状ベーマイトを４５０〜１５００℃の温度で焼成
することにより得られ、略六角の板状をなし、長径と短
径の比が１〜１．３であるとともに、アスペクト比が４
０〜１００であることを特徴とするものである。

【００１１】請求項５に記載の六角板状アルミナの製造
方法の発明は、請求項２又は請求項３に記載の製造方法
で得られる六角板状ベーマイトを４５０〜１５００℃の
温度で焼成することを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を詳細に説明する。六角板状ベーマイト［ＡｌＯ（Ｏ
Ｈ）］は、そのアスペクト比が４０〜１００という高い
アスペクト比を有するものであり、この六角板状ベーマ
イトを原料として使用することにより、六角板状アルミ
ナ（Ａｌ₂Ｏ₃）が得られる。そして、これら六角板状ベ
ーマイト及び六角板状ベーマイトは、合成樹脂を主成分
とする樹脂成形物に含有され、そのフィラーとされた
り、光輝性を目的とした化粧品や塗料に含有されたり等
して多岐に渡って使用される。

【００１３】ここで、樹脂成形物の主成分である合成樹
脂について説明する。樹脂成形物の主成分である合成樹
脂は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、エラストマー、合
成ゴム類等、特に限定されない。前記熱可塑性樹脂とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル
等の汎用プラスチック、ポリアミド、ＡＢＳ樹脂、ポリ
エステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフ
ェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリ
サルホン、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルイミ
ド、ポリエーテルエーテルケトン等のエンジニアリング
プラスチック等を挙げることができる。

【００１４】前記エラストマーとしては、ポリスチレン
系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エ
ラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポ
リアミド系熱可塑性エラストマー等を挙げることができ
る。前記熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル、ポリビニルエステル、フェノール樹脂、
アルキド樹脂、シリコーン樹脂、ジアリルフタレート、
ビスマレイミドトリアジン樹脂、ポリイミド、尿素樹
脂、メラミン含有樹脂、ポリウレタン等を挙げることが
できる。前記ゴム類としては、加硫又は未加硫の天然ゴ
ム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エチレン−プ
ロピレン−ジエン三元共重合体（ＥＰＤＭ）、イソプレ
ンゴム、イソブチレン−イソプレンゴム、ＮＢＲ、ＳＢ
Ｒ等を挙げることができる。

【００１５】また、前に挙げた合成樹脂を二種以上混合
した混合物でもよく、例えばポリカーボネートとＡＢＳ
樹脂、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン等のポリ
マーアロイを用いてもよい。このとき互いに非相溶性の
樹脂を組み合わせる場合には従来公知の相溶化剤を使用
してもよい。

【００１６】次に、六角板状ベーマイト及び六角板状ア
ルミナについて説明する。六角板状ベーマイト及び六角
板状アルミナは、それら粒子の平面形状がほぼ正六角形
をなす板状をなしている。また、それらの平面形状は正
六角形ではなくとも、六個の角部を有する略六角形であ
り、異方性の小さなものであれば、例えば、各角部を結
ぶそれぞれの辺の長さが若干異なっていたり、各辺のう
ち少なくとも一辺が曲線となっていたりしてもよい。そ
して、これより以下に記載する六角板状ベーマイト及び
六角板状アルミナの外径サイズとは、ベーマイト粒子又
はアルミナ粒子の最大寸法であり、正六角形ならばその
対角線の長さを示し、略六角形ならば最長の対角線の長
さを示すものとする。加えて、六角板状ベーマイト及び
六角板状アルミナのアスペクト比とは、前記外径サイズ
を当該ベーマイト粒子又はアルミナ粒子の厚さで除した
値を示すものとする。

【００１７】六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナ
の外径サイズは好ましくは０．７〜１５．０μｍであ
り、より好ましくは３．０〜１２．０μｍであり、さら
に好ましくは６．０〜１０．０μｍである。その中で
も、樹脂用フィラーとして用いる場合は３．０〜１２．
０μｍが好ましく、制動材用のフィラーの場合は１０．
０〜１５．０μｍが好ましい。六角板状ベーマイト及び
六角板状アルミナの外径サイズが０．７μｍ未満の場
合、アスペクト比が小さくなるため、フィラーとしての
性能が著しく低下するおそれがある。また、外径サイズ
が１５．０μｍより大きい場合、フィラーとして使用し
た際に樹脂成形物より成形された成形体の表面の平滑性
を低下させるとともに、ベーマイト粒子及びアルミナ粒
子１個当たりの重量が増すためにその単位重量当たりの
効果が小さくなる可能性がある。加えて、外径サイズが
１５．０μｍより大きい場合、その外径サイズが小さく
なるように粉砕等の処理を行わねばならず、製造作業が
煩雑なものとなるおそれもある。

【００１８】六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナ
のアスペクト比は４０〜１００である。また、六角板状
ベーマイト及び六角板状アルミナのアスペクト比とし
て、好ましくは４５〜１００であり、さらに好ましくは
５０〜１００である。アスペクト比が４０未満の場合、
アスペクト比の高い六角板状の形態とは言い難くなり、
従来のフィラーとして用いられる天然のマイカと比較し
た場合、その効果が弱く、フィラーとしての性能が劣
り、優れた特性を発揮することはできない。また、アス
ペクト比が１００より高い場合、相対的に粒子の厚みが
薄くなり、破損しやすく、フィラーとして用いた場合に
充分な補強性能を発揮できない。なお、六角板状ベーマ
イト及び六角板状アルミナのアスペクト比は高いものほ
ど好ましくはあるが、この場合、アスペクト比を高くす
るにつれ、一次粒子が互いに接合し、連晶と呼ばれる凝
集粗大粒子が増加してしまうため、アスペクト比が１０
０より高い六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナの
製造は困難なものとなっている。

【００１９】続いて、上記六角板状ベーマイトの製造方
法について説明する。六角板状ベーマイトを製造する場
合には、まず、水酸化アルミニウムに酸又はその塩を添
加し、得られた反応原料をオートクレーブ内に充填す
る。その後、水の存在下で反応原料を加圧加温し、静置
下（無攪拌下）又は低速攪拌下にて水熱合成を行う。そ
して、水熱合成により得られた反応生成物を洗浄、濾
過、乾燥等することによって目的とする六角板状ベーマ
イトが得られる。

【００２０】前記反応原料を構成する水酸化アルミニウ
ムには、その平均粒子径が０．５〜２０．０μｍのもの
を使用することが好ましく、１．０〜１０．０μｍがよ
り好ましい。平均粒子径が０．５μｍ未満の場合、反応
生成物としての六角板状ベーマイトの外径サイズが０．
７μｍ未満になるおそれがある。平均粒子径が２０μｍ
より大きい場合、六角板状ベーマイトの外径サイズが１
５μｍを超えたり、ブロック（塊状）となるおそれがあ
り好ましくない。

【００２１】また、水酸化アルミニウムの製造方法とし
てはアルミン酸ナトリウム水溶液への炭酸ガスの導入に
よる方法、結晶核添加による方法等が挙げられる。ベー
マイト製造に用いられる水酸化アルミニウムには、前に
挙げた方法により製造されるとき、その製造工程中に析
出したものが好ましく、製造後、粉砕により粒度調整さ
れたものは好ましくない。これは、粉砕により粒度調整
された水酸化アルミニウムは、粒度分布が広い、機械的
力により表面が活性化される等の理由により、ブロック
又は連晶のような凝集物になりやすいためである。

【００２２】前記反応原料を構成する酸又はその塩とし
ては、ホウ酸又はホウ酸のナトリウム塩、カルシウム
塩、もしくはアンモニウム塩が用いられる。これ以外に
も、ホウ酸のバリウム塩、ストロンチウム塩又はマグネ
シウム塩を用いてもよい。ホウ酸又はその塩を用いる
と、ホウ酸又はその塩中のホウ素がアルミニウムと相互
作用しやすいと思われ、アスペクト比を高めることが可
能であると考えられる。さらに、ホウ酸のアンモニウム
塩は、アスペクト比を高めるとともに、粒子の形状を短
冊状、針状、円盤状等とすることなく板状に維持するこ
とができることから好ましいと考えられる。このため、
前に挙げたホウ酸又はその塩は、単独で用いてもよい
し、例えばホウ酸及びホウ酸のアンモニウム塩を混合し
て使用する等というように、その中から二種以上を選
び、組み合わせて用いてもよい。

【００２３】また、上記のホウ酸又はその塩以外に、酸
又はその塩として、硝酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、
硫酸、アクリル酸、メタクリル酸、ポリアクリル酸又は
これら酸のナトリウム塩、カルシウム塩、もしくはアン
モニウム塩を用いてもよい。これら酸又はその塩を用い
ても、ホウ酸又はその塩を用いた場合と同じく、アスペ
クト比が高く、六角板状のベーマイトを得ることができ
る。但し、これら酸又はその塩を用いる場合、ベーマイ
トのサイズが大きくなると、高いアスペクト比で、かつ
正六角板状のものを得にくくなるおそれがある。例え
ば、硝酸、酢酸等のように酸によっては所定の添加量で
あれば六角板状のベーマイトが得られるが、所定の添加
量を越え、過剰に添加するとベーマイトが円盤状となっ
てしまうおそれがある。このため、サイズが大きく、高
いアスペクト比でかつ正六角板状のベーマイトを得るに
はホウ酸又はその塩を用いることが最も好ましい。

【００２４】この他の酸として、前に挙げた酢酸、ギ
酸、プロピオン酸、アクリル酸及びメタクリル酸以外の
単一のカルボキシル基を有するカルボン酸、ポリアクリ
ル酸以外の複数のカルボキシル基を有するポリカルボン
酸を用いてもよい。なお、これらカルボン酸及びポリカ
ルボン酸のナトリウム塩、カルシウム塩又はアンモニウ
ム塩を用いてもよい。加えて、酸の塩としては、これよ
り前に挙げた酸のバリウム塩、ストロンチウム塩又はマ
グネシウム塩を用いてもよい。さらに加えて、前に挙げ
た酸又はその塩は、単独で用いてもよいし、例えばホウ
酸及びギ酸を混合したり、硝酸及びホウ酸のアンモニウ
ム塩を混合したり等というように、ホウ酸又はその塩を
含めた酸又はその塩の中から二種以上を選び、組み合わ
せて用いてもよい。

【００２５】上記のような酸を適量だけ添加すると、酸
が成長過程のベーマイトの厚み方向の表面に吸着し、ブ
ロックすることにより、ベーマイトの厚み方向の成長を
抑制するため、得られる六角板状ベーマイトのアスペク
ト比を高めることが可能となる。しかし、酸を過剰に添
加した場合には、酸がベーマイトの全表面に吸着し、全
ての方向の成長を抑制してしまうため、このような場合
にはベーマイトのアスペクト比は４０以下となってしま
い、これがさらに進行すると、アスペクト比が１となっ
てベーマイトは球状、楕円球状等のような粒状となって
しまう。

【００２６】また、反応原料にはｐＨ調整剤として、ナ
トリウム、カリウム、バリウム、カルシウム及びストロ
ンチウムより選ばれる少なくとも１種の水酸化物又はア
ルミン酸塩が添加される。これら以外のｐＨ調整剤とし
て、セリウムの水酸化物を単独で又は前に挙げたｐＨ調
整剤の中から一種以上を選び、組み合わせて添加しても
よい。このとき、反応原料のｐＨが８以上となり、好ま
しくはｐＨが１１以上となるように調整することが好ま
しい。なお、ｐＨ調整剤は必要に応じて加えればよく、
ｐＨ調整剤を加えずとも反応原料のｐＨが８以上なら
ば、ｐＨ調整剤を添加せずに反応原料を構成してもよ
い。

【００２７】前に挙げたｐＨ調整剤のうち、ベーマイト
の形態を制御するには、ストロンチウム及びバリウムの
水酸化物又はアルミン酸塩が好ましい。また、工業的に
は毒性がなく安価なカルシウムの水酸化物又はアルミン
酸塩が特に好ましい。これらｐＨ調整剤を反応原料に添
加し、アルカリ性の反応系とすることで、原料である水
酸化アルミニウムの溶解度が増し、反応時間の短縮を図
ることができるとともに、無添加の場合と比較して得ら
れるベーマイトの大きさを増すことが可能となる。

【００２８】前記反応原料を構成するとき、酸又はその
塩の添加量は、水酸化アルミニウムの添加量に対して
０．５〜５モル％であることが好ましく、２〜４モル％
であることがより好ましい。水酸化アルミニウムの添加
量に対して０．５モル％未満の場合、このような少量で
効果のある酸又はその塩を使用すると、微量の添加でも
ベーマイトの形状に対する影響が大きなものとなり、製
造の管理が難しく、とくに製造コストを削減するために
反応濾液をリサイクルする製造方法等を実施する場合に
添加量の管理が非常に困難なものとなる。また、添加量
が５モル％を超えると板状ベーマイトのアスペクト比が
４０以下となりやすくなる。なお、酸の種類によって酸
又はその塩の添加量は異なり、ホウ酸の場合には最適な
添加量は水酸化アルミニウムの添加量に対して２モル％
である。

【００２９】また、反応原料にｐＨ調整剤を添加すると
き、ｐＨ調整剤の添加量は、ｐＨが８以上、好ましくは
１１以上となるように、水酸化アルミニウムの添加量に
対して２５モル％以下であることが好ましい。ベーマイ
トの水熱合成は以前から溶解析出反応と知られているが
ｐＨを１１未満にすると原料の水酸化アルミニウムが溶
解しにくく、反応時間が長くなるため好ましくない。

【００３０】オートクレーブ内に反応原料として投入さ
れる水の量は、水酸化アルミニウムに対して重量比で好
ましくは２〜２４倍、より好ましくは３〜１０倍、さら
に好ましくは５倍である。この重量比が２倍未満では反
応原料を充分に反応させることができず、２４倍を超え
ると無駄な水の量が増加して製造コストが高くなるとと
もに生産性が低下する。

【００３１】水熱合成を行うとき、オートクレーブ内の
温度は１３０〜２５０℃、好ましくは１３０〜１８０
℃、さらに好ましくは１３０℃以上で１５０℃未満に設
定される。この温度が１３０℃未満では反応生成物とし
てベーマイトを得ることが困難であり、３００℃を超え
るとその温度を維持するのに大量のエネルギーが消費さ
れるので経済的でない。温度が１８０℃を越えると圧力
が１．００ＭＰａを越えるためオートクレーブ、バル
ブ、ポンプ等の設備が汎用品を使用できなくなるので経
費がかかり好ましくない。

【００３２】なお、温度が高いと結晶の溶解析出反応、
いわゆる結晶成長速度が早くなるため、核生成量が増え
てサイズが小さくなるとともに結晶の厚み方向への成長
量が増加することから、生成されるベーマイトのアスペ
クト比が小さくなってしまう。このため、オートクレー
ブ内の温度は、より低温度である１５０℃未満が好まし
い。また、オートクレーブ内の圧力は、上記の反応温度
で得られる自然発生圧力が好ましい。強制的に加圧して
自然発生圧力以上の圧力で反応させることにより反応時
間の短縮等を図ることも可能であるが、製造設備が高価
となるため好ましくない。

【００３３】反応時間は、攪拌又は静置下のそれぞれの
状況に応じて加熱時間は異なるが、好ましくは４〜２４
時間である。４時間未満では未反応の水酸化アルミニウ
ムが残るため好ましくない。また、２４時間を超えて反
応させることにより結晶性を良くすることもできるが、
２４時間以内に９５％以上の反応が終了するため、それ
以上反応時間を延ばすことはエネルギーの浪費であり経
済的でないうえ、生産効率が悪くなるため好ましくな
い。

【００３４】水熱処理の際に反応原料を攪拌する場合は
回転速度１５０ｒｐｍ以下で攪拌するのが好ましい。こ
の回転速度が１５０ｒｐｍを超えると、剪断力によって
結晶が小さくなるおそれがあるので好ましくない。水熱
処理を攪拌下で行うと反応系内を均一にして反応効率を
向上させることができる。一方、水熱処理を静置下で行
うと結晶の成長を促進することができる。このため、反
応を静置下で行うか攪拌下で行うかは目的に応じて選択
することが好ましく、両者を組み合わせてもよい。

【００３５】次に、六角板状アルミナの製造方法につい
て説明する。六角板状アルミナは、上述の方法で得られ
る六角板状ベーマイトを、例えば電気炉等で４５０〜１
５００℃の温度で焼成することによって製造される。こ
のとき、４５０〜９００℃ではγ−アルミナ、９００〜
１１００℃ではδ−アルミナ、１１００〜１２００℃で
はθ−アルミナ、１２００〜１５００℃ではα−アルミ
ナが主に得られる。また、焼成温度が４５０℃未満では
アルミナを得ることが困難であり、１５００℃を超える
とその温度を維持するのに大量のエネルギーが消費され
るので経済的でなく、そのうえ焼結又は粒成長して比表
面積が小さくなる。

【００３６】六角板状ベーマイトを焼成して得られる六
角板状アルミナは、焼成前の六角板状ベーマイトの形状
を保持しており、これはアルミナの種類によらない。樹
脂用フィラーとして使用する場合は、硬度の高いα−ア
ルミナでは成形機の摩耗が著しいので、比較的硬度の低
いγ，δ，θ−アルミナが好ましく、その中でも比表面
積の大きいγ−アルミナが特に好ましい。触媒担体とし
て使用する場合も比表面積の大きいγ−アルミナが好ま
しい。一方、耐熱材料として使用する場合は、最も安定
なα−アルミナが好ましい。

【００３７】焼成時間は、好ましくは１〜４時間、さら
に好ましくは１．５〜３．５時間である。１時間未満で
は焼成が不十分となってアルミナを得ることが困難であ
る。また、４時間以内でアルミナ化がほぼ完了するので
４時間を超える焼成は経済的でない。

【００３８】続いて、樹脂成形物の製造方法について説
明する。実施形態の樹脂成形物は、各種樹脂とフィラー
よりなる組成物から成形される従来の樹脂成形物と同様
にして製造される。具体的には六角板状ベーマイトと六
角板状アルミナの少なくとも一方を原料樹脂に配合して
混練機にて混練し、成形機にて成形加工することにより
得られる。

【００３９】熱可塑性樹脂の場合を例にとると、六角板
状ベーマイト及び六角板状アルミナの少なくとも一方
と、原料樹脂とをタンブラー、リボンミキサー等であら
かじめ混合し、その混合物を混練機としての一軸又は二
軸押出機にて溶融混練した後、射出成形機等にて成形を
行う。なお、六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナ
の少なくとも一方と、原料樹脂とを混練機にそれぞれ別
個に定量供給するようにしてもよい。また、混練機は、
バンバリーミキサー、ロール、各種ニーダー等、適用す
る樹脂等に応じて適宜選択して使用される。

【００４０】前記の実施形態によって発揮される効果に
ついて、以下に記載する。・ 実施形態の六角板状ベー
マイト及び六角板状アルミナは、その外径サイズが０．
７〜１５μｍと大きく、またアスペクト比も４０〜１０
０と高くなっている。従来でも外径サイズをこれより大
きなものとすることによりアスペクト比を高くすること
は可能ではあったが、０．７〜１５μｍといった外径サ
イズで、４０〜１００といった高いアスペクト比を有す
るベーマイト及びアルミナを製造することは非常に困難
であり、また、これより大きな外径サイズでは樹脂成形
物のフィラーとして不適であった。このため、樹脂成形
物のフィラーとして好適に使用することができ、天然の
マイカ等と比較してもその効果に遜色はなく、より優れ
た特性を発揮することができる。よって、これらをフィ
ラーとして含有する樹脂成形物は、機械的強度が向上さ
れ、優れた特性を有し、さらには優れた耐熱性をも有す
る。

【００４１】・ また、六角板状ベーマイト及び六角板
状アルミナは、ほぼ正六角形に近い板状の形態であるた
め、従来例のようにリン酸等の添加で得られる短冊状の
形態をなす板状ベーマイト及び板状アルミナに比べて二
次元平面内での異方性が小さい。このため、樹脂成形物
に生じる異方性を小さく抑えることができる。従って、
樹脂成形物の機械的強度や線膨張率等といった機械的特
性及び耐熱性の方向によるばらつきを小さく抑えること
ができる。よって、精密な寸法精度が要求される用途に
も好適に用いることができる。

【００４２】・ 六角板状ベーマイトは、酸又はその塩
と、水酸化アルミニウムとを、ｐＨ調整剤によりそのｐ
Ｈが８以上となるように調整しながら１３０〜２５０℃
の温度で水熱合成することにより製造される。そして、
水酸化アルミニウムの添加量に対して酸又はその塩の添
加量を０．５〜５モル％の範囲に設定することにより、
最適量の酸又はその塩と、水酸化アルミニウムとを反応
させることができる。このため、高度なアスペクト比を
有する六角板状ベーマイトを効率よく製造することがで
きる。

【００４３】加えて、このとき用いられる酸又はその塩
には主としてホウ酸又はその塩が用いられている。この
ホウ酸は、その最適な添加量が水酸化アルミニウムの添
加量に対して２モル％であり、従来例で挙げたリン酸の
ように若干の添加量の変化で結晶の形状に非常に大きな
影響を与えるよう酸ではないため、反応の調整を容易な
ものとすることができ、安価かつ簡易に六角板状ベーマ
イトを得ることができる。さらに、比較的低耐圧のオー
トクレーブ等を用いて製造することができるため、製造
設備が安価かつ簡易である。

【００４４】また、六角板状アルミナは、上記六角板状
ベーマイトを４５０〜１５００℃の温度で焼成すること
により製造されるため、優れた特性を有する六角板状ア
ルミナを効率よく製造することができる。

【００４５】・ 実施形態の六角板状ベーマイト及び六
角板状アルミナは、固体潤滑剤、化粧品等の滑性を目的
とするフィラーとしても好適に使用することができる。
これは、六角板状ベーマイト及び六角板状アルミナが高
いアスペクト比を有する板状であるために、従来のアス
ペクト比の小さいベーマイト及びアルミナに比べてフィ
ラーにとって重要な配向性を大きくすることができるた
めである。また、塗料や化粧品の光輝性を目的とするフ
ィラーにも好適に使用することができる。これは高いア
スペクト比を有するため、配向性が高く乱反射が小さく
なり、より光輝性が増すためである。また、酸化チタン
等の屈折率の高い物質や銀などの反射率の高い物質で表
面処理をして使用することもできる。

【００４６】

【実施例】次に、実施例及び比較例を挙げ、前記実施形
態をさらに具体的に説明する。（比較例１〜３）反応原
料を水酸化アルミニウム１００モルとし、これにｐＨ調
整剤として比較例１及び２では水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）２５モルを、比較例３では酢酸カルシウム（Ｃａ
Ａｃ₂）１３モルを添加し、これらを水３９．０ｋｇと
共にオートクレーブ内に充填してオートクレーブ内の温
度を１７０℃に設定した。このとき、比較例１では平均
粒子径が０．５μｍの水酸化アルミニウムを用い、比較
例２及び３では平均粒子径が２．５μｍの水酸化アルミ
ニウムを用いた。そして、その温度を１０時間保持し、
自然発生圧力のもと静置下でオートクレーブ内の反応原
料を反応させ、反応後の生成物を水洗、濾過、乾燥して
それぞれ目的とするベーマイトを得た。

【００４７】これらベーマイトは、表１に示すように、
比較例１では外径サイズが２．５μｍ、アスペクト比が
３０の六角板状の形態であり、比較例２では外径サイズ
が６．０μｍ、アスペクト比が３５の六角板状の形態で
あり、比較例３では外径サイズが３．１μｍ、アスペク
ト比が１６の六角板状の形態であった。

【００４８】また、これらベーマイトを１３５０℃で３
時間加熱することによりそれぞれ目的とするアルミナを
得た。これらアルミナは、出発物質であるベーマイトの
性状をそれぞれ維持しており、比較例１では外径サイズ
が２．５μｍ、アスペクト比が３６の六角板状の形態で
あり、比較例２では外径サイズが６．０μｍ、アスペク
ト比が５０の六角板状の形態であり、比較例３では外径
サイズが０．８μｍ、アスペクト比が１６の六角板状の
形態であった。

【００４９】（比較例４〜５及び実施例１〜１４）反応
原料の組成及びｐＨ調整剤をそれぞれ表１及び表２に示
すように変更した以外は比較例１と同様の操作を行い、
目的とするベーマイト及びアルミナを得た。得られたベ
ーマイトについて、形態、外径サイズ及びアスペクト比
をそれぞれ観察、測定した結果を表１及び表２に示す。
ただし、いずれの例においても、得られるアルミナは出
発物質であるベーマイトの性状を維持しており、そのベ
ーマイトと同一の形態、外径サイズ及びアスペクト比を
示した。なお、比較例４〜５、実施例１〜５及び実施例
８〜１３では平均粒子径が０．５μｍの水酸化アルミニ
ウムを用いたが、実施例６、７及び１４では平均粒子径
が２．５μｍの水酸化アルミニウムを用いた。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】 比較例１〜３の結果より、比較例１〜３は、そのアスペ
クト比が４０に満たなかった。また、比較例１及び比較
例２は六角板状ではあるが、正六角板状ではなく、菱形
に似た六角板状であり、異方性を生じやすいものであっ
た。

【００５２】比較例４〜６の結果より、リン酸アンモニ
ウムを使用した場合、リン酸アンモニウムの添加量の違
いにより、ベーマイト及びアルミナの外径サイズ及びア
スペクト比が大きく異なることが示された。ただし、比
較例４の結果より、リン酸アンモニウムの添加量を適正
なものとすることにより、外径サイズが０．７〜１５μ
ｍの範囲内であり、アスペクト比が４０〜１００とはな
るが、形状が短冊状となることが示された。

【００５３】これに対し、実施例１〜１１の結果より、
ホウ酸又はその塩と、水酸化アルミニウムとを水熱処理
することにより得られるベーマイト及びアルミナは、六
角板状をなし、外径サイズが０．７〜１５μｍの範囲内
であり、アスペクト比が４０〜１００であることが示さ
れた。このことから、ホウ酸又はその塩と、水酸化アル
ミニウムとを水熱処理することにより得られるベーマイ
ト及びアルミナは、適度な外径サイズを有しつつ、その
アスペクト比が高いことが示された。また、実施例１２
〜１４の結果より、ホウ酸以外の酸と、水酸化アルミニ
ウムとを水熱処理することにより得られるベーマイト及
びアルミナは、六角板状をなし、外径サイズが０．７〜
１５μｍの範囲内であり、アスペクト比が４０〜１００
であることが示された。

【００５４】（機械的特性の評価）上記の実施例２，
７，１２で得られたベーマイトを二軸押し出し機
（（株）日本製鋼所製の商品名ＴＥＸ４４）を用い、ナ
イロン６６（（株）東レ製の商品名アミランＣＭ３００
１Ｎ）とベーマイトが３０重量％、ナイロン６６が７０
重量％になるようにサイドフィード方式で混練した。こ
のとき、二軸押し出し機のシリンダー温度は２７０℃、
スクリュー回転数は１５０ｒｐｍであった。次に、ナイ
ロン６６及びベーマイトの混合物を径が３．５ｍｍのダ
イから押し出し、冷却した後、ストランドカットを行う
ことにより、実施例２，７，１２のベーマイトをそれぞ
れ含有する樹脂成形物のペレットを得た。また、比較例
２〜４で得られたベーマイトについても同様の処理を行
うことにより、比較例２〜４のベーマイトをそれぞれ含
有する樹脂成形物のペレットを得た。さらに、外径サイ
ズが１０μｍと５μｍで、アスペクト比がともに３０で
ある２種類の天然のマイカを使用し、これらについても
同様の処理を行うことにより、比較例７及び８の樹脂成
形物のペレットを得た。

【００５５】次いで、上記の各ペレットから射出成形機
（日精樹脂工業（株）製の商品名ＦＳ−１５０Ｎ）用
い、シリンダー温度２８０℃、金型温度８０℃でＪＩＳ
規格に準拠する実施例２，７，１２及び比較例２〜４，
７，８のそれぞれの試験片を成形した。そして、これら
の試験片を用い、ＪＩＳ Ｋ ７１１３に規定される引
張り強さ、ＪＩＳ Ｋ ７２０３に規定される曲げ強
さ、ＪＩＳ Ｋ ７１１０に規定されるノッチ付き試験
片のアイゾット衝撃強さを測定した。加えて、これらの
試験片について、ＡＳＴＭＤ ９５５に規定される成形
収縮率を射出成形する際の樹脂の流れに対して直角方向
（ＴＤ）と平行方向（ＭＤ）で測定し、これらの比から
成形収縮比（ＴＤ／ＭＤ）を算出した。この結果を表３
に示す。

【００５６】

【表３】 表３の結果より、比較例３，４のベーマイトは、比較例
７，８のマイカと比較して、引張り強さ、曲げ強さ、衝
撃強さ及び成形収縮比はほとんど差がなく、マイカ以上
の特性を発揮しているとは言い難いことが示された。ま
た、比較例２のベーマイトは、引張り強さ、曲げ強さ及
び衝撃強さについてはマイカ以上の特性を発揮している
ことが示されたが、成形収縮比についてはほとんど差が
なく、マイカ以上の特性を発揮しているとは言い難いこ
とが示された。

【００５７】これに対し、実施例２，７，１２のベーマ
イトは、引張り強さ、曲げ強さ及び衝撃強さがマイカ以
上の特性を発揮している。さらに、成形収縮比は、どれ
も１に近く、つまり成形収縮率の縦横比がほとんど同じ
であり、面内等方性が高く、マイカ以上の特性を発揮し
ていることが示された。以上の結果より、六角板状をな
し、外径サイズが０．７〜１５μｍの範囲内であり、ア
スペクト比が４０〜１００であるベーマイト及びアルミ
ナは、マイカ以上の特性を発揮することが示された。

【００５８】なお、本実施形態は、次のように変更して
具体化することも可能である。 ・ 樹脂成形物の製造の際に、本発明の効果を損なわな
い範囲で従来公知の各種添加剤を原料樹脂に配合しても
よい。この添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫
外線吸収剤、滑剤、離型剤、顔料等の着色剤、難燃剤、
帯電防止剤、導電性付与剤、核形成剤、加硫剤等を挙げ
ることができる。また、タルク、マイカ、炭酸カルシウ
ム、ワラストナイト、チタン酸カリウム、ガラス繊維、
カーボン繊維等、その他のフィラーを併用してもよい。

【００５９】・ 六角板状ベーマイト及び六角板状アル
ミナを従来公知の方法で表面処理してから樹脂成形物の
製造に用いるようにしてもよい。この表面処理の方法と
しては、インテグラルブレンド法、乾式法、湿式法を挙
げることができる。また、シラン系、チタネート系、ア
ルミニウム系、ジルコニウム系、リン酸系、アミノ酸系
の表面処理剤を使って表面処理を行ってもよい。

【００６０】・ 本発明の六角板状ベーマイト及び六角
板状アルミナの用途はフィラーに限定されるものでな
く、触媒担体、耐熱潤滑材、耐熱材料等に用いてもよ
い。さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想に
ついて以下に記載する。

【００６１】・ 外径サイズが０．７〜１５．０μｍで
あることを特徴とする請求項１に記載の六角板状ベーマ
イト。このように構成した場合、フィラーとしての性能
を効率よく維持することができる。

【００６２】・ 外径サイズが０．７〜１５．０μｍで
あることを特徴とする請求項４に記載の六角板状アルミ
ナ。このように構成した場合、フィラーとしての性能を
効率よく維持することができる。

【００６３】・ 水酸化アルミニウムの添加量に対して
酸又はその塩の添加量が０．５〜５モル％であることを
特徴とする請求項２又は請求項３に記載の六角板状ベー
マイトの製造方法。このように構成した場合、ベーマイ
トのアスペクト比を高く維持しつつ、製造の管理を容易
なものとすることができる。

【００６４】・ 水酸化アルミニウムの添加量に対して
ｐＨ調整剤の添加量が２５モル％以下であることを特徴
とする請求項２又は請求項３に記載の六角板状ベーマイ
トの製造方法。このように構成した場合、ｐＨを８以上
に効率良く維持することができる。

【００６５】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような効果を奏する。請求項１又は請求項４に
記載の発明によれば、フィラーとして用いたときに、得
られる樹脂成形物の異方性を小さく抑えることができる
とともに、高度なアスペクト比を有し、その所定の性能
を確実に発揮することができる。

【００６６】請求項２又は請求項３に記載の発明によれ
ば、優れた特性を有する六角板状ベーマイトを効率よく
製造することができる。請求項５に記載の発明によれ
ば、優れた特性を有する六角板状アルミナを効率よく製
造することができる。

フロントページの続き (72)発明者 木戸 健二 岐阜県大垣市赤坂町2093番地 河合石灰工 業 株式会社内 (72)発明者 満仲 宏文 岐阜県大垣市赤坂町2093番地 河合石灰工 業 株式会社内 (72)発明者 犬伏 昭嘉 徳島県徳島市川内町加賀須野463 大塚化 学 株式会社徳島研究所内 Ｆターム(参考） 4G030 AA36 GA01 4G076 AA02 AA10 AB06 BA12 BA38 BD01 BD02 BD10 CA02 CA25 DA01 DA02 DA30 4J002 AA001 DE146 FA01 FD01 FD06 FD09 FD13 FD17 GB00 GQ05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略六角の板状をなし、長径と短径の比が
   １〜１．３であるとともに、アスペクト比が４０〜１０
   ０であることを特徴とする六角板状ベーマイト。
2. 【請求項２】 水酸化アルミニウムと、ホウ酸又はホウ
   酸のナトリウム塩、カルシウム塩、もしくはアンモニウ
   ム塩とを、ｐＨ調整剤としてナトリウム、カリウム、バ
   リウム、カルシウム及びストロンチウムより選ばれる少
   なくとも１種の水酸化物又はアルミン酸塩を添加してｐ
   Ｈを８以上とした状態で１３０〜２５０℃の温度で水熱
   処理することを特徴とする請求項１に記載の六角板状ベ
   ーマイトの製造方法。
3. 【請求項３】 水酸化アルミニウムと、硝酸、酢酸、ギ
   酸、プロピオン酸、硫酸、アクリル酸、メタクリル酸、
   ポリアクリル酸又はこれら酸のナトリウム塩、カルシウ
   ム塩、もしくはアンモニウム塩とを、ｐＨ調整剤として
   ナトリウム、、カリウム、バリウム、カルシウム及びス
   トロンチウムより選ばれる少なくとも１種の水酸化物又
   はアルミン酸塩を添加してｐＨを８以上とした状態で１
   ３０〜２５０℃の温度で水熱処理することを特徴とする
   請求項１に記載の六角板状ベーマイトの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の製造方法
   で得られる六角板状ベーマイトを４５０〜１５００℃の
   温度で焼成することにより得られ、略六角の板状をな
   し、長径と短径の比が１〜１．３であるとともに、アス
   ペクト比が４０〜１００であることを特徴とする六角板
   状アルミナ。
5. 【請求項５】 請求項２又は請求項３に記載の製造方法
   で得られる六角板状ベーマイトを４５０〜１５００℃の
   温度で焼成することを特徴とする六角板状アルミナの製
   造方法。