JP3112684B2 - ハイドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物の二粉末合成 - Google Patents
ハイドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物の二粉末合成Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、混合金属水酸化物又は層状複水酸化物生成
物を製造する分野に関する。詳しくは、本発明は、乾燥
粉末成分からハイドロタルク石及びハイドロタルク石様
化合物を製造する改良された二段階法に関する。
物を製造する分野に関する。詳しくは、本発明は、乾燥
粉末成分からハイドロタルク石及びハイドロタルク石様
化合物を製造する改良された二段階法に関する。
ハイドロタルク石は天然及び合成型の両方で存在す
る。天然産の鉱床は、ノルウェーのスナルム（Snarum）
及びウラル山脈中に見出されている。典型的には、蛇紋
岩、タルク片岩の形、又はハイドロタルク石がスピネル
の仮像を形成する変質物体の形で産出されている。殆ど
の鉱石のように、天然ハイドロタルク石は純粋な状態で
見出すことは実質的に不可能である。そのような鉱床は
屡々ペンニン及び白雲母を含めた一種以上の他の鉱物を
含んでいる。
る。天然産の鉱床は、ノルウェーのスナルム（Snarum）
及びウラル山脈中に見出されている。典型的には、蛇紋
岩、タルク片岩の形、又はハイドロタルク石がスピネル
の仮像を形成する変質物体の形で産出されている。殆ど
の鉱石のように、天然ハイドロタルク石は純粋な状態で
見出すことは実質的に不可能である。そのような鉱床は
屡々ペンニン及び白雲母を含めた一種以上の他の鉱物を
含んでいる。
微粉末、−20メッシュ粒子、又は3.2mm（1/8インチ）
直径の押出し物のような生成物形態として合成ハイドロ
タルク石を製造する幾つかの方法が知られている。一つ
の代表的な方法が米国特許第3,539,306号明細書に記載
されている。そこでは水酸化アルミニウム、アミノ酸ア
ルミニウム塩、アルミニウムアルコレート、水溶性アル
ミン酸塩、硝酸アルミニウム及び（又は）硫酸アルミニ
ウムを、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、又は
水溶性マグネシウム塩及び炭酸イオン含有化合物から選
択されたマグネシウム成分と、８以上のpHに維持した水
性媒体中で混合する。得られた生成物は胃の制酸剤とし
て用いることができる。この典型的な中和方法では、か
なり純粋な微粒のハイドロタルク石粒子が形成される。
しかし、この方法の重要な欠点は、ナトリウム塩副生成
物が形成されることである。ハイドロタルク石を製造す
るこの中和法は、望ましくない陰イオン（例えば、硫酸
イオン）又は陽イオン（Na+）が中に含有されたブルー
ス石様構造を生ずることもある。
直径の押出し物のような生成物形態として合成ハイドロ
タルク石を製造する幾つかの方法が知られている。一つ
の代表的な方法が米国特許第3,539,306号明細書に記載
されている。そこでは水酸化アルミニウム、アミノ酸ア
ルミニウム塩、アルミニウムアルコレート、水溶性アル
ミン酸塩、硝酸アルミニウム及び（又は）硫酸アルミニ
ウムを、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、又は
水溶性マグネシウム塩及び炭酸イオン含有化合物から選
択されたマグネシウム成分と、８以上のpHに維持した水
性媒体中で混合する。得られた生成物は胃の制酸剤とし
て用いることができる。この典型的な中和方法では、か
なり純粋な微粒のハイドロタルク石粒子が形成される。
しかし、この方法の重要な欠点は、ナトリウム塩副生成
物が形成されることである。ハイドロタルク石を製造す
るこの中和法は、望ましくない陰イオン（例えば、硫酸
イオン）又は陽イオン（Na+）が中に含有されたブルー
ス石様構造を生ずることもある。
ミスラ（Misra）による再発行米国特許第34,164号明
細書（この記載は参考のため全てここに入れてある）に
は、ハイドロタルク石を合成する更に別の方法が教示さ
れている。その方法は、炭酸マグネシウム及び（又は）
水酸化マグネシウムを加熱して活性マグネシアを形成
し、次にその活性マグネシアと、アルミン酸、炭酸、及
び水酸化物のイオンの水溶液と一緒にすることからな
る。
細書（この記載は参考のため全てここに入れてある）に
は、ハイドロタルク石を合成する更に別の方法が教示さ
れている。その方法は、炭酸マグネシウム及び（又は）
水酸化マグネシウムを加熱して活性マグネシアを形成
し、次にその活性マグネシアと、アルミン酸、炭酸、及
び水酸化物のイオンの水溶液と一緒にすることからな
る。
ハイドロタルク石を合成するための他の既知の方法は
次の方法を含んでいる。硝酸マグネシウム・硝酸アルミ
ニウム混合物からの熱分解生成物にドライアイス又は炭
酸アンモニウムを添加し、その後で中間体を約163℃
（約325゜F）より低い温度及び140〜1,400kgw/cm2（200
0〜20,000psi）の圧力にかける。「合成炭酸水酸化マグ
ネシウム・アルミニウムの性質及びそのマグネシウム・
アルミニウム複水酸化物マナセアイト及びハイドロタル
ク石に対する関係」（Properties of a Synthetic Magn
esium−Aluminum Carbonate Hydroxide and its Pelati
onship to Magnesium−Aluminum Double Hydroxide Man
asseite,and Hydrotalcite）、The American Mine ralo
gist,Vol.52,pp.1036−1047（1967）による更に別の方
法は、MgCl2及びAlCl3の溶液を、二酸化炭素を含まない
系中でNaOHで滴定することによりハイドロタルク石様物
質を生成する。この懸濁物を60℃で30日間透析し、マナ
セアイト及びハイドロタルク石の両方の性質を有する水
和Mg−Al炭酸水酸化物を形成する。
次の方法を含んでいる。硝酸マグネシウム・硝酸アルミ
ニウム混合物からの熱分解生成物にドライアイス又は炭
酸アンモニウムを添加し、その後で中間体を約163℃
（約325゜F）より低い温度及び140〜1,400kgw/cm2（200
0〜20,000psi）の圧力にかける。「合成炭酸水酸化マグ
ネシウム・アルミニウムの性質及びそのマグネシウム・
アルミニウム複水酸化物マナセアイト及びハイドロタル
ク石に対する関係」（Properties of a Synthetic Magn
esium−Aluminum Carbonate Hydroxide and its Pelati
onship to Magnesium−Aluminum Double Hydroxide Man
asseite,and Hydrotalcite）、The American Mine ralo
gist,Vol.52,pp.1036−1047（1967）による更に別の方
法は、MgCl2及びAlCl3の溶液を、二酸化炭素を含まない
系中でNaOHで滴定することによりハイドロタルク石様物
質を生成する。この懸濁物を60℃で30日間透析し、マナ
セアイト及びハイドロタルク石の両方の性質を有する水
和Mg−Al炭酸水酸化物を形成する。
I.ポーシュ（Pausch）等：粘土と粘土鉱物，第34巻,No.
5,p.507〜10（1986）」は、ハイドロタルク石様化合物
の製法を開示するが、酸化アルミニウムを使用してマイ
クスネライト（meixnerite）を造る方法は開示していな
い。EP−Ａ−536879（アモコ（Amoco））は、アルミニ
ウム塩は使用するが、酸化アルミニウムは使用しない
で、ハイドロタルク石型粘土を造る方法を開示する。
5,p.507〜10（1986）」は、ハイドロタルク石様化合物
の製法を開示するが、酸化アルミニウムを使用してマイ
クスネライト（meixnerite）を造る方法は開示していな
い。EP−Ａ−536879（アモコ（Amoco））は、アルミニ
ウム塩は使用するが、酸化アルミニウムは使用しない
で、ハイドロタルク石型粘土を造る方法を開示する。
本発明の主たる目的は、二種以上の比較的安価な乾燥
粉末成分から合成ハイドロタルク石及びハイドロタルク
石様化合物を製造するための改良された方法を与えるこ
とである。別の目的は、ナトリウムイオン汚染の少ない
ハイドロタルク石及びそれに関連した物質を製造するた
めの改良された方法を与えることである。更に別の目的
は、アルミナゲルを使用することに依存することなく、
ハイドロタルク石を合成する方法を与えることである。
更に別の目的は、活性マグネシアと、高比表面積の遷移
アルミナとを結合することにより製造された改良マイク
スネライト生成物を更に処理することによりハイドロタ
ルク石及びハイドロタルク石様化合物を製造することで
ある。
粉末成分から合成ハイドロタルク石及びハイドロタルク
石様化合物を製造するための改良された方法を与えるこ
とである。別の目的は、ナトリウムイオン汚染の少ない
ハイドロタルク石及びそれに関連した物質を製造するた
めの改良された方法を与えることである。更に別の目的
は、アルミナゲルを使用することに依存することなく、
ハイドロタルク石を合成する方法を与えることである。
更に別の目的は、活性マグネシアと、高比表面積の遷移
アルミナとを結合することにより製造された改良マイク
スネライト生成物を更に処理することによりハイドロタ
ルク石及びハイドロタルク石様化合物を製造することで
ある。
更に別の主たる目的は、環境的に一層許容出来るやり
方でハイドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物を
製造することである。好ましい態様によれば、下に記載
する方法により製造された合成ハイドロタルク石は、水
以外の副生成物を生じない。残りの廃棄水は、それらの
溶解固体含有量が率いため、容易に捨てることができ
る。
方でハイドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物を
製造することである。好ましい態様によれば、下に記載
する方法により製造された合成ハイドロタルク石は、水
以外の副生成物を生じない。残りの廃棄水は、それらの
溶解固体含有量が率いため、容易に捨てることができ
る。
本発明によると、層状複水酸化物粉末の製法は、
（ａ）少なくとも一種の三価金属酸化物粉末と、水酸化
物、酸化物、炭酸塩及びそれらの混合物から成る群から
選択された少なくとも一種の二価金属化合物とを水性懸
濁物中で反応させ、複水酸化物中間体を形成する工程；
（ｂ）前記複水酸化物中間体を陰イオン源に接触させて
層状複水酸化物を形成する工程；並びに（ｃ）前記層状
複水酸化物を前記水性懸濁物から分離する工程から成
る。その方法は粉末酸化マグネシウムと、高比表面積遷
移アルミナとを、懸濁物又はスラリーとして反応させ、
マイクスネライト又はマイクスネライト様中間体を形成
する。この中間体を、次に酸又は酸前駆物質のような陰
イオン源、最も好ましくは二酸化炭素と接触させて層状
複水酸化物化合物を形成し、それを濾過、遠心分離、真
空脱水、又は他の既知の手段により懸濁物から分離す
る。好ましい態様に基づき、そのような活性マグネシア
と一緒にする遷移アルミナは、本質的に約100m2/g以上
の比表面積を有する活性アルミナ粉末からなる。関連す
る複水酸化物を形成するために、臭化物、塩化物、硝
酸、又はそれらの塩のような他の反応物を、マイクスネ
ライト中間体と一緒にし、同様な構造を持つブルース石
様層状複水酸化物系物質を形成する。
（ａ）少なくとも一種の三価金属酸化物粉末と、水酸化
物、酸化物、炭酸塩及びそれらの混合物から成る群から
選択された少なくとも一種の二価金属化合物とを水性懸
濁物中で反応させ、複水酸化物中間体を形成する工程；
（ｂ）前記複水酸化物中間体を陰イオン源に接触させて
層状複水酸化物を形成する工程；並びに（ｃ）前記層状
複水酸化物を前記水性懸濁物から分離する工程から成
る。その方法は粉末酸化マグネシウムと、高比表面積遷
移アルミナとを、懸濁物又はスラリーとして反応させ、
マイクスネライト又はマイクスネライト様中間体を形成
する。この中間体を、次に酸又は酸前駆物質のような陰
イオン源、最も好ましくは二酸化炭素と接触させて層状
複水酸化物化合物を形成し、それを濾過、遠心分離、真
空脱水、又は他の既知の手段により懸濁物から分離す
る。好ましい態様に基づき、そのような活性マグネシア
と一緒にする遷移アルミナは、本質的に約100m2/g以上
の比表面積を有する活性アルミナ粉末からなる。関連す
る複水酸化物を形成するために、臭化物、塩化物、硝
酸、又はそれらの塩のような他の反応物を、マイクスネ
ライト中間体と一緒にし、同様な構造を持つブルース石
様層状複水酸化物系物質を形成する。
1.定義 ここで用いられている次の用語は、下で与える意味を
有する： a.「遷移アルミナ（transition alumina）」は、粉末又
は微細な粒子状の高比表面積アルミナを意味する。その
ようなアルミナ材料を定める一つの好ましい方法は、比
表面積及び強熱減量（LOI）測定を用いることである。
特に、ブルナウアー・エメット・テラー（又はB.E.T.）
測定比表面積が約100m2/g以上であるアルミナが、高比
表面積を有するものと考えられ、従って、本発明の目的
にとって遷移アルミナとしての資格を有する。約1.5％
以上のLOI重量％を有するアルミナも、この定義による
資格を有する。
有する： a.「遷移アルミナ（transition alumina）」は、粉末又
は微細な粒子状の高比表面積アルミナを意味する。その
ようなアルミナ材料を定める一つの好ましい方法は、比
表面積及び強熱減量（LOI）測定を用いることである。
特に、ブルナウアー・エメット・テラー（又はB.E.T.）
測定比表面積が約100m2/g以上であるアルミナが、高比
表面積を有するものと考えられ、従って、本発明の目的
にとって遷移アルミナとしての資格を有する。約1.5％
以上のLOI重量％を有するアルミナも、この定義による
資格を有する。
遷移アルミナの特に好ましい一つの種類は、「再水和
可能なアルミナ」と呼ばれるものである。それは、水と
接触して強いヒドロキシル結合を形成する傾向を持ち、
その再水和反応は極めて発熱的である。そのようなアル
ミナの平均粒径は0.01〜200μの範囲にあり、約0.1〜10
又は20μｍの範囲が一層好ましい。
可能なアルミナ」と呼ばれるものである。それは、水と
接触して強いヒドロキシル結合を形成する傾向を持ち、
その再水和反応は極めて発熱的である。そのようなアル
ミナの平均粒径は0.01〜200μの範囲にあり、約0.1〜10
又は20μｍの範囲が一層好ましい。
本発明の目的にとって或る活性アルミナは他のものよ
りも適している。殆どは、完全な脱水又はか焼に必要な
温度よりも低い温度で水和アルミナを迅速にか焼するこ
とにより形成された高比表面積アルミナである。典型的
には、そのようなアルミナはＸ線回折で決定して無定形
である（即ち、微結晶構造をもたない）。これらの粉末
は、約４〜12重量％のLOI値及び約200〜300m2/gのBET比
表面積を示す。
りも適している。殆どは、完全な脱水又はか焼に必要な
温度よりも低い温度で水和アルミナを迅速にか焼するこ
とにより形成された高比表面積アルミナである。典型的
には、そのようなアルミナはＸ線回折で決定して無定形
である（即ち、微結晶構造をもたない）。これらの粉末
は、約４〜12重量％のLOI値及び約200〜300m2/gのBET比
表面積を示す。
b.「活性マグネシア」即ち活性酸化マグネシウムとは、
約450〜900℃の一つ以上の温度で「軽焼」MgOにより活
性化したマグネシウム系生成物を指す。この成分は、一
般に約10〜200m2/g、好ましくは約20〜150m2/gの比表面
積、及び1.0〜6.0重量％の範囲のLOIを有する。そのよ
うな規定は、硬焼即ち完全に焼成したマグネシアからこ
の反応物を区別するものである。後者は依然として一層
長い反応時間又は一層強力な反応条件によりマイクスネ
ライトを生成することができるが、そのような条件によ
る収率％は、本発明にとって好ましい収率よりもかなり
低い。
約450〜900℃の一つ以上の温度で「軽焼」MgOにより活
性化したマグネシウム系生成物を指す。この成分は、一
般に約10〜200m2/g、好ましくは約20〜150m2/gの比表面
積、及び1.0〜6.0重量％の範囲のLOIを有する。そのよ
うな規定は、硬焼即ち完全に焼成したマグネシアからこ
の反応物を区別するものである。後者は依然として一層
長い反応時間又は一層強力な反応条件によりマイクスネ
ライトを生成することができるが、そのような条件によ
る収率％は、本発明にとって好ましい収率よりもかなり
低い。
本発明の方法の第一工程により遷移アルミナと一緒に
する活性マグネシア生成物を製造するための数多くの方
法が存在する。例えば、市販炭酸マグネシウムを加熱し
て二酸化炭素を除去し、それによって反応性マグネシア
を形成する。酸化マグネシウムは、（ａ）天然又は合成
水酸化マグネシウム又は塩基性炭酸マグネシウムを約38
0〜950℃の温度に加熱するか、又は（ｂ）MgCl2を石灰
と共に加熱することにより製造することもできる。種々
の既知の方法を用いて、種々の粒径及び（又は）比表面
積のマグネシア粉末を生成させることができる。
する活性マグネシア生成物を製造するための数多くの方
法が存在する。例えば、市販炭酸マグネシウムを加熱し
て二酸化炭素を除去し、それによって反応性マグネシア
を形成する。酸化マグネシウムは、（ａ）天然又は合成
水酸化マグネシウム又は塩基性炭酸マグネシウムを約38
0〜950℃の温度に加熱するか、又は（ｂ）MgCl2を石灰
と共に加熱することにより製造することもできる。種々
の既知の方法を用いて、種々の粒径及び（又は）比表面
積のマグネシア粉末を生成させることができる。
c.「ハイドロタルク石」化合物は、構造的に層状複水酸
化物系で、その系の物質が次の式を有する化合物からな
るものに適用されるものと考えられるであろう。AwB
x（OH）yCz・nH2O〔式中、Ａは二価の金属陽イオンを表
し、Ｂは三価の金属陽イオンを表し、Ｃは一価から多価
の陰イオンを表し、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ及びｎは次の条件： ０＜ｚ≦ｘ≦４≦ｗ≦1/2y及び12≧ｎ≧1/2（ｗ−
ｘ） を満足する。〕この系の好ましい具体例は、次の式によ
って同定されている:A6B2（OH）16Cz・4H2O、〔式中、
ＡはMg2+、Ni2+、Cu2+、Ca2+、Fe2+及びZn2+から選択さ
れ、ＢはAl3+、Fe3+及びCr3+から選択され、ＣはOH-、C
l-、Br-、NO3 -、CH3COO-、CO3 2-、SO4 2-、PO4 3-、Fe（C
N）6 3-、Fe（CN）6 4-及び或る硼酸イオン、カルボン酸
イオン、及びポリオキシメタレートイオンを含む陰イオ
ンリストから選択され、1/2≦ｚ≦２（内部で置換され
た陰イオンの電荷による）である〕。或る文献は前記式
を有する化合物を「ハイドロタルク石」と呼んでいる。
しかし、本発明の目的から、この系の構造化合物を、交
互になったブルース石様層内の二価及び三価の陽イオン
により種々の従属群に分けている。例えば、パイロオー
ライトpyroauritesは次の基本式、Mg6Fe2（OH）16CO3・
4H2Oを有する。そのような化合物は「ショグレン石」と
しても知られている。これらの他の系の物質は、総称し
て「タルク石様」化合物と呼んでいる。
化物系で、その系の物質が次の式を有する化合物からな
るものに適用されるものと考えられるであろう。AwB
x（OH）yCz・nH2O〔式中、Ａは二価の金属陽イオンを表
し、Ｂは三価の金属陽イオンを表し、Ｃは一価から多価
の陰イオンを表し、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ及びｎは次の条件： ０＜ｚ≦ｘ≦４≦ｗ≦1/2y及び12≧ｎ≧1/2（ｗ−
ｘ） を満足する。〕この系の好ましい具体例は、次の式によ
って同定されている:A6B2（OH）16Cz・4H2O、〔式中、
ＡはMg2+、Ni2+、Cu2+、Ca2+、Fe2+及びZn2+から選択さ
れ、ＢはAl3+、Fe3+及びCr3+から選択され、ＣはOH-、C
l-、Br-、NO3 -、CH3COO-、CO3 2-、SO4 2-、PO4 3-、Fe（C
N）6 3-、Fe（CN）6 4-及び或る硼酸イオン、カルボン酸
イオン、及びポリオキシメタレートイオンを含む陰イオ
ンリストから選択され、1/2≦ｚ≦２（内部で置換され
た陰イオンの電荷による）である〕。或る文献は前記式
を有する化合物を「ハイドロタルク石」と呼んでいる。
しかし、本発明の目的から、この系の構造化合物を、交
互になったブルース石様層内の二価及び三価の陽イオン
により種々の従属群に分けている。例えば、パイロオー
ライトpyroauritesは次の基本式、Mg6Fe2（OH）16CO3・
4H2Oを有する。そのような化合物は「ショグレン石」と
しても知られている。これらの他の系の物質は、総称し
て「タルク石様」化合物と呼んでいる。
用語「ハイドロタルク石」の別の好ましい定義は、次
の式、Mg6Al2（OH）16CO3・4H2O、又はMg4Al2（OH）12C
O3・3H2Oを満足する天然又は合成化合物を含んでいる。
この化合物は時々、6MgO・Al2O3・CO2・12H2Oのように
も書かれている。そのイオン形では、ハイドロタルク石
は、［Mg6Al2（OH）16］2+・［CO3］2-・4H2Oとして表
されてもよい。この化合物についての主たる構造単位は
ブルース石、即ち、隣接する縁を共有する多重（OH）イ
オンの間にMgイオンが配置された八角形板の形を有する
水酸化マグネシウム〔Mg（OH）２〕である。この構造の
二価マグネシウムの幾つかを三価アルミニウムイオンで
置換することにより、ブルース石の基本板様構造（basi
c sheet−like structure）を依然として維持しなが
ら、マグネシウム及びアルミニウムの従属層を生ずる。
これらの置換アルミニウムイオンによる電荷の不均衡を
相殺するため、陰イオン（前の式で文字「Ｃ」で示され
ている）及び水分がその中に挿入され、ブルース石様構
造層の間に（Cz・nH2O）の内部層を形成し、そのように
挿入された陰イオンにより1/2≦ｚ≦２になる。この構
造内の水と結合し、ハイドロタルク石を形成する最大親
和力を有する陰イオンは、炭酸イオン（CO3 2-）であ
る。硫酸イオン（SO4 2-）は、別の相容性陰イオンであ
る。
の式、Mg6Al2（OH）16CO3・4H2O、又はMg4Al2（OH）12C
O3・3H2Oを満足する天然又は合成化合物を含んでいる。
この化合物は時々、6MgO・Al2O3・CO2・12H2Oのように
も書かれている。そのイオン形では、ハイドロタルク石
は、［Mg6Al2（OH）16］2+・［CO3］2-・4H2Oとして表
されてもよい。この化合物についての主たる構造単位は
ブルース石、即ち、隣接する縁を共有する多重（OH）イ
オンの間にMgイオンが配置された八角形板の形を有する
水酸化マグネシウム〔Mg（OH）２〕である。この構造の
二価マグネシウムの幾つかを三価アルミニウムイオンで
置換することにより、ブルース石の基本板様構造（basi
c sheet−like structure）を依然として維持しなが
ら、マグネシウム及びアルミニウムの従属層を生ずる。
これらの置換アルミニウムイオンによる電荷の不均衡を
相殺するため、陰イオン（前の式で文字「Ｃ」で示され
ている）及び水分がその中に挿入され、ブルース石様構
造層の間に（Cz・nH2O）の内部層を形成し、そのように
挿入された陰イオンにより1/2≦ｚ≦２になる。この構
造内の水と結合し、ハイドロタルク石を形成する最大親
和力を有する陰イオンは、炭酸イオン（CO3 2-）であ
る。硫酸イオン（SO4 2-）は、別の相容性陰イオンであ
る。
ハイドロタルク石内の炭酸イオンの特定の分布は、一
つにはその中のMg2+イオンに対しどのようにAl3+イオン
が置換されているかに依存する。ブルース石層間隔ハイ
ドロタルク石の基本構造で置換されるアルミニウムの量
又は程度の関数である。置換アルミニウムが増加する
と、正の水酸化物層とハイドロタルク石の負の内部層と
の間の静電引力の増大により内部層間隔が減少する。内
部層の厚さは、ハイドロタルク石内の炭酸イオンの幾つ
か又は全てと置換された陰イオンの大きさ及び配向によ
っても変化する。好ましい態様として、約２（ｘ＝0.3
3）〜３（ｘ＝0.25）又はそれ以上のMg:Al比を有するハ
イドロタルク石物質が考慮されている。
つにはその中のMg2+イオンに対しどのようにAl3+イオン
が置換されているかに依存する。ブルース石層間隔ハイ
ドロタルク石の基本構造で置換されるアルミニウムの量
又は程度の関数である。置換アルミニウムが増加する
と、正の水酸化物層とハイドロタルク石の負の内部層と
の間の静電引力の増大により内部層間隔が減少する。内
部層の厚さは、ハイドロタルク石内の炭酸イオンの幾つ
か又は全てと置換された陰イオンの大きさ及び配向によ
っても変化する。好ましい態様として、約２（ｘ＝0.3
3）〜３（ｘ＝0.25）又はそれ以上のMg:Al比を有するハ
イドロタルク石物質が考慮されている。
d.「塩基性炭酸マグネシウム」とは、同じ粉末生成物中
に水酸化物イオン及び炭酸イオンを含む二マグネシウム
塩を意味し、時々式、Mg（OH）２・MgCO3によって表さ
れている。
に水酸化物イオン及び炭酸イオンを含む二マグネシウム
塩を意味し、時々式、Mg（OH）２・MgCO3によって表さ
れている。
e.「マイクスネライト」とは、全ての挿入陰イオンがヒ
ドロキシルイオンであるハイドロタルク石様層状複水酸
化物物質を意味する。
ドロキシルイオンであるハイドロタルク石様層状複水酸
化物物質を意味する。
ここに記載する方法により起きると考えられる反応を
要約する一つの一般的方法は、次の通りである。
要約する一つの一般的方法は、次の通りである。
工程1. MaOb＋Al2O3・gH2O⇒MX 工程2. MX＋HA⇒層状複水酸化物＋H2O 一層好ましい基本として、ハイドロタルク石製造のため
には次の二つの工程が起きると考えられている。
には次の二つの工程が起きると考えられている。
工程1: （１−ｘ）MgO＋x/2Al2O3＋（１＋x/2＋ｗ）H2O⇒ ［Mg(1-x)Alx（OH）２］（OH）ｘ・wH2O 続く工程2: ２［Mg(1-x)Alx（OH）２］（OH）ｘ・wH2O ＋x/2CO2⇒ ２［Mg(1-x)Alx（OH）２］（CO3 2-）x/2・wH2O ＋xH2O 或る乾燥粉末反応物については、接触する水溶液に対
する温度限定が全収率に有利に働くことが証明されてい
る。前記反応の工程１は、カルシウム含有化合物につい
ては25℃位の低い温度で進行するが、それらは通常約80
〜160℃の一つ以上の温度で最もよく進行し、特に本発
明の方法により製造されるマグネシウム含有層状複水酸
化物についてはそのようになる。そのような温度では約
75％を越える収率が一般的に観察されている。一層好ま
しい反応温度は一般に約98〜150℃で行われる。約８気
圧（atm）までの一層高い反応圧力は、本発明によるハ
イドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物の合成を
促進することが知られているが、一層好ましい反応圧力
は、水蒸気圧力により決定して、通常大気圧〜4.7気圧
である。
する温度限定が全収率に有利に働くことが証明されてい
る。前記反応の工程１は、カルシウム含有化合物につい
ては25℃位の低い温度で進行するが、それらは通常約80
〜160℃の一つ以上の温度で最もよく進行し、特に本発
明の方法により製造されるマグネシウム含有層状複水酸
化物についてはそのようになる。そのような温度では約
75％を越える収率が一般的に観察されている。一層好ま
しい反応温度は一般に約98〜150℃で行われる。約８気
圧（atm）までの一層高い反応圧力は、本発明によるハ
イドロタルク石及びハイドロタルク石様化合物の合成を
促進することが知られているが、一層好ましい反応圧力
は、水蒸気圧力により決定して、通常大気圧〜4.7気圧
である。
本発明により製造されるハイドロタルク石生成物に適
した最終用途には、酸中和剤及び除去剤、特にポリプロ
ピレン及びポリエチレン製造業者のためのもの、廃水か
らの重金属陰イオンの吸収剤、ポリ（塩化ビニル）のよ
うな他の重合体系のための安定化用成分、難燃剤、消煙
剤、触媒、触媒担体、及び粘度調節剤が含まれる。
した最終用途には、酸中和剤及び除去剤、特にポリプロ
ピレン及びポリエチレン製造業者のためのもの、廃水か
らの重金属陰イオンの吸収剤、ポリ（塩化ビニル）のよ
うな他の重合体系のための安定化用成分、難燃剤、消煙
剤、触媒、触媒担体、及び粘度調節剤が含まれる。
本発明の更に別の特徴、目的及び利点は、次の実施例
についての詳細な記述から一層明確になるであろう。し
かし、そのような実施例は本発明を単に代表するもので
あり、何等本発明の範囲を限定するのに用いるべきでは
ないことは理解されるべきである。
についての詳細な記述から一層明確になるであろう。し
かし、そのような実施例は本発明を単に代表するもので
あり、何等本発明の範囲を限定するのに用いるべきでは
ないことは理解されるべきである。
例１〜７ 次の各々は、750mlの脱イオン水を入れた1.8リットル
容量の内部撹拌型反応器を用いて行われた。どの場合で
も反応性二価及び三価の金属化合物を水に添加し、連続
的に撹拌してその中に分散させた後、二酸化炭素を加圧
シリンダーから気泡として反応器中へ導入した。各反応
時間が終了した後、反応器を冷却し、過剰の二酸化炭素
を徐々に大気中へ放出させた。次に得られたスラリーを
ブヒナー漏斗を用いて真空濾過し、各濾液の試料を更に
真空乾燥した後、それについてＸ線回折分析を行い、そ
れら乾燥固体中にどのような結晶層が存在するかを決定
した。
容量の内部撹拌型反応器を用いて行われた。どの場合で
も反応性二価及び三価の金属化合物を水に添加し、連続
的に撹拌してその中に分散させた後、二酸化炭素を加圧
シリンダーから気泡として反応器中へ導入した。各反応
時間が終了した後、反応器を冷却し、過剰の二酸化炭素
を徐々に大気中へ放出させた。次に得られたスラリーを
ブヒナー漏斗を用いて真空濾過し、各濾液の試料を更に
真空乾燥した後、それについてＸ線回折分析を行い、そ
れら乾燥固体中にどのような結晶層が存在するかを決定
した。
比較例１ 100gの式、Mg5（CO3）４（OH）２・4H2Oを有するハイ
ドロマグネサイト及び47gの平均粒径10.0μｍの粉砕水
酸化アルミニウムを反応器へ入れた。二酸化炭素を反応
器圧力が34.3気圧になるまで添加した。反応器温度を次
に25〜26℃に約４時間維持した。この反応から取り出さ
れた乾燥固体の分析は、ハイドロマグネサイト及びアル
ミナがギブス石として存在することを示していたが、ハ
イドロタルク石は存在しないことを示していた。
ドロマグネサイト及び47gの平均粒径10.0μｍの粉砕水
酸化アルミニウムを反応器へ入れた。二酸化炭素を反応
器圧力が34.3気圧になるまで添加した。反応器温度を次
に25〜26℃に約４時間維持した。この反応から取り出さ
れた乾燥固体の分析は、ハイドロマグネサイト及びアル
ミナがギブス石として存在することを示していたが、ハ
イドロタルク石は存在しないことを示していた。
比較例２ この例では別の100gのハイドロマグネサイトを、41.7
gの、例１と同じ粉砕Al（OH）３と一緒に導入した。液
体二酸化炭素を、反応器圧が36.4気圧に達するまで添加
した。反応器温度を次に48〜53℃に約４時間維持した。
この反応から取り出した乾燥固体の分析は、ハイドロマ
グネサイト及びギブス石が存在することを示していた
が、ハイドロタルク石は存在しないことを示していた。
gの、例１と同じ粉砕Al（OH）３と一緒に導入した。液
体二酸化炭素を、反応器圧が36.4気圧に達するまで添加
した。反応器温度を次に48〜53℃に約４時間維持した。
この反応から取り出した乾燥固体の分析は、ハイドロマ
グネサイト及びギブス石が存在することを示していた
が、ハイドロタルク石は存在しないことを示していた。
比較例３ 例２で用いたのと同じ量のハイドロマグネサイト及び
粉砕Al（OH）３を、この例のための反応器へ再び導入し
た。43.9g気圧の二酸化炭素を添加し、反応器を90℃で
４時間維持したが、依然として回収した固体中にはハイ
ドロタルク石の徴候は示されていなかった。
粉砕Al（OH）３を、この例のための反応器へ再び導入し
た。43.9g気圧の二酸化炭素を添加し、反応器を90℃で
４時間維持したが、依然として回収した固体中にはハイ
ドロタルク石の徴候は示されていなかった。
比較例４ この例では前と同じハイドロマグネサイト100gを、2.
0μｍの平均粒径を有する再水和可能なアルミナ31.0gと
一緒に導入した。全反応器圧力を40.1atmに上昇させる
のに充分な液体二酸化炭素を添加しながら、スラリーを
室温で３時間撹拌した。次に全系を50℃に２時間加熱し
た。この反応からの乾燥濾滓は、Ｘ線回析分析により多
量のハイドロタルク石を含有することが判明した。
0μｍの平均粒径を有する再水和可能なアルミナ31.0gと
一緒に導入した。全反応器圧力を40.1atmに上昇させる
のに充分な液体二酸化炭素を添加しながら、スラリーを
室温で３時間撹拌した。次に全系を50℃に２時間加熱し
た。この反応からの乾燥濾滓は、Ｘ線回析分析により多
量のハイドロタルク石を含有することが判明した。
比較例５ この例では、前と同じハイドロマグネサイト100gを、
ビスタ・ケミカル社（Vista Chemical Co.）から登録商
標名カタパル（Catapal）SBとして販売されている、0.1
μｍの基本粒子の直径65μｍの凝集物からなる擬ベーム
石38.7gと一緒に導入した。全反応器応力を42.5気圧に
するのに充分な二酸化炭素を添加した。次に系を48〜52
℃に４時間維持した。得られた濾滓のＸ線回折分析は、
多量のハイドロタルク石が存在することが示していた。
ビスタ・ケミカル社（Vista Chemical Co.）から登録商
標名カタパル（Catapal）SBとして販売されている、0.1
μｍの基本粒子の直径65μｍの凝集物からなる擬ベーム
石38.7gと一緒に導入した。全反応器応力を42.5気圧に
するのに充分な二酸化炭素を添加した。次に系を48〜52
℃に４時間維持した。得られた濾滓のＸ線回折分析は、
多量のハイドロタルク石が存在することが示していた。
比較例６ 例５で用いたのと同じ量のハイドロマグネサイト及び
擬ベーム石を、この例のための反応器へ再び導入した。
52.0気圧の二酸化炭素を添加して、反応器を90℃で４時
間維持し、多量のハイドロタルク石が存在する（Ｘ線回
折分析による）濾滓が得られた。
擬ベーム石を、この例のための反応器へ再び導入した。
52.0気圧の二酸化炭素を添加して、反応器を90℃で４時
間維持し、多量のハイドロタルク石が存在する（Ｘ線回
折分析による）濾滓が得られた。
比較例７ 例４で用いたのと同じ量のハイドロマグネサイト及び
再水和可能なアルミナを反応器へ再び導入したが、この
例では付加的二酸化炭素はそれに添加しなかった。系を
50℃に２時間加熱した。得られた濾滓を分析し、同様に
多量のハイドロタルク石を含むことが判明した。しか
し、例７のハイドロマグネサイト転化率は、これらの生
成物のＸ線回折ピーク強度の比較に基づき、例４の場合
よりも低かった。
再水和可能なアルミナを反応器へ再び導入したが、この
例では付加的二酸化炭素はそれに添加しなかった。系を
50℃に２時間加熱した。得られた濾滓を分析し、同様に
多量のハイドロタルク石を含むことが判明した。しか
し、例７のハイドロマグネサイト転化率は、これらの生
成物のＸ線回折ピーク強度の比較に基づき、例４の場合
よりも低かった。
例８〜13 これらの例の各々で、約70gのMgO及び45.6gの際水和
可能なAl2O3を、丸底フラスコ中で1200mlの脱イオン水
と混合し、スラリーを形成した。次にそのスラリーを撹
拌器し、大気圧で沸騰するまで加熱した。フラスコ中の
スラリー上の空間を窒素で追い出し、空気からのCO2と
反応するのを防いだ。反応器中６時間後、試料を取り出
し、分析した。これらの試料にはかなりのマイクスネラ
イトが見出された。22時間沸騰後、転化が殆ど完了し
た。次にこのスラリーの幾つかの部分を40℃より低く冷
却し、二酸化炭素ガス又は大気圧の空気で処理し、マイ
クスネライトをハイドロタルク石へ転化した。このスラ
リーから取り出した試料を分析し、多量のハイドロタル
ク石を含有することが判明した。例11の場合、約26〜30
℃でマイクスネライトスラリーに蓚酸を添加することに
より蓚酸塩が形成された。例12の場合、マイクスネライ
トスラリーに硼酸を添加することにより硼酸塩型のハイ
ドロタルク石が製造され、例13では、マイクスネライト
をステアリン酸と接触させることにより、ステアリン酸
型のものが製造された。
可能なAl2O3を、丸底フラスコ中で1200mlの脱イオン水
と混合し、スラリーを形成した。次にそのスラリーを撹
拌器し、大気圧で沸騰するまで加熱した。フラスコ中の
スラリー上の空間を窒素で追い出し、空気からのCO2と
反応するのを防いだ。反応器中６時間後、試料を取り出
し、分析した。これらの試料にはかなりのマイクスネラ
イトが見出された。22時間沸騰後、転化が殆ど完了し
た。次にこのスラリーの幾つかの部分を40℃より低く冷
却し、二酸化炭素ガス又は大気圧の空気で処理し、マイ
クスネライトをハイドロタルク石へ転化した。このスラ
リーから取り出した試料を分析し、多量のハイドロタル
ク石を含有することが判明した。例11の場合、約26〜30
℃でマイクスネライトスラリーに蓚酸を添加することに
より蓚酸塩が形成された。例12の場合、マイクスネライ
トスラリーに硼酸を添加することにより硼酸塩型のハイ
ドロタルク石が製造され、例13では、マイクスネライト
をステアリン酸と接触させることにより、ステアリン酸
型のものが製造された。
現在好ましい態様について記述してきたが、本発明
は、請求の範囲内で別の仕方で具体化することもできる
ことは理解されるべきである。
は、請求の範囲内で別の仕方で具体化することもできる
ことは理解されるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホーン，ウィリアム イー．，ジュニア アメリカ合衆国15069−0001 ペンシル バニア州，アルコア センター，テクニ カル ドライブ 100，アルコア テク ニカル センター (72)発明者 スティンソン，ジョン エム. アメリカ合衆国15069−0001 ペンシル バニア州，アルコア センター，テクニ カル ドライブ 100，アルコア テク ニカル センター (72)発明者 セドロ，ビト，ザ サード アメリカ合衆国15069−0001 ペンシル バニア州，アルコア センター，テクニ カル ドライブ 100，アルコア テク ニカル センター (56)参考文献 特開 平５−246711（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−231416（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−145223（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−56226（ＪＰ，Ａ) 米国特許3650704（ＵＳ，Ａ) 米国特許3539306（ＵＳ，Ａ) ＣＲＡＹ ＡＮＤ ＣＲＡＹ ＭＩＮ ＥＲＡＬＳ 34［５］（1986) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C01F 7/00 C01B 13/14
Claims (18)
- 【請求項１】層状複水酸化物粉末の製法において、 （ａ）少なくとも一種の三価金属酸化物粉末と、水酸化
物、酸化物、炭酸塩及びそれらの混合物から成る群から
選択された少なくとも一種の二価金属化合物とを水性懸
濁物中で反応させ、複水酸化物中間体を形成する工程
と、 （ｂ）前記複水酸化物中間体と陰イオン源とを接触させ
て層状複水酸化物を形成する工程と、 （ｃ）前記層状複水酸化物を前記水性懸濁物から分離す
る工程と、 を含む、上記製造方法。 - 【請求項２】三価金属酸化物粉末が遷移アルミナであ
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項３】三価金属酸化物粉末が再水和可能なアルミ
ナ粉末である、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】再水和可能なアルミナ粉末が、約100m2/g
以上のBET表面積を有する活性アルミナである、請求項
３記載の方法。 - 【請求項５】二価金属化合物が、マグネシウムの酸化
物、水酸化物、炭酸塩若しくはそれらの混合物；酸化亜
鉛；酸化銅；酸化ニッケル；酸化鉄；酸化カルシウム；
酸化マンガン；又はそれらの混合物；を含有する、請求
項１記載の方法。 - 【請求項６】二価金属化合物が、塩基性炭酸マグネシウ
ム、酸化マグネシウム、ハイドロマグネサイト又はそれ
らの混合物を含有する、請求項１記載の方法。 - 【請求項７】二価金属化合物が、ハイドロマグネサイト
である、請求項６記載の方法。 - 【請求項８】工程（ｂ）の陰イオン源は、二酸化炭素
と；炭酸イオン含有化合物と；臭化水素、ホウ酸、酢
酸、シュウ酸及びステアリン酸から成る群から選択した
酸と；臭化水素、ホウ酸、酢酸、シュウ酸、ステアリン
酸及びそれらの混合物から成る群から選択した酸のアン
モニウム塩と；から成る群から選択する、請求項１〜７
のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項９】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アルミ
ナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネライ
ト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体を炭酸含有イオンに
接触させてハイドロタルク石化合物を形成する工程と、 （ｃ）前記ハイドロタルク石化合物を前記水性懸濁物か
ら分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１０】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アル
ミナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネラ
イト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体を二酸化炭素に接触
させてハイドロタルク石化合物を形成する工程と、 （ｃ）前記ハイドロタルク石化合物を前記水性懸濁物か
ら分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１１】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アル
ミナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネラ
イト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体を、塩化物、臭化
物、ヨウ化物又はそれらの混合物から成るアルカリ金属
塩に接触させる工程と、 （ｃ）前記ハイドロタルク石様化合物を前記水性懸濁物
から分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１２】アルカリ金属塩は、工程（ｃ）中の臭素
含有ハイドロタルク石様化合物を製造するための臭化ナ
トリウム、又は工程（ｃ）で塩素含有ハイドロタルク石
様化合物を製造するための塩化ナトリウムであり；工程
（ａ）は80℃以上の温度で行う、請求項11記載の方法。 - 【請求項１３】80℃以上の温度が98〜150℃である、請
求項12記載の方法。 - 【請求項１４】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アル
ミナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネラ
イト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体と過剰のホウ酸イオ
ンとを接触させて、ホウ素含有ハイドロタルク石様化合
物を形成する工程と、 （ｃ）前記ホウ素含有ハイドロタルク石様化合物を前記
水性懸濁物から分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１５】ホウ酸イオン接触工程（ｂ）は、H3B
O3、H3B3O6、Na2B2O7・10H2O、Na2B2O7、NaBO2NaB5O8、
K2B10O16、又はそれらの混合物から成るホウ素化合物を
水性懸濁物へ添加する工程を含む、請求項14記載の方
法。 - 【請求項１６】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アル
ミナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネラ
イト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体と過剰のシュウ酸イ
オンとを接触させて、シュウ酸含有ハイドロタルク石様
化合物を形成する工程と、 （ｃ）前記ハイドロタルク石様化合物を前記水性懸濁物
から分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１７】（ａ）マグネシウム含有粉末と遷移アル
ミナ粉末とを水性懸濁物として反応させ、マイクスネラ
イト中間体を形成する工程と、 （ｂ）前記マイクスネライト中間体と過剰のステアリン
酸イオンとを接触させ、ステアリン酸含有ハイドロタル
ク石様化合物を製造する工程と、 （ｃ）前記ハイドロタルク石様化合物を前記水性懸濁物
から分離する工程と、 を含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項１８】ステアリン酸イオン接触工程（ｂ）は、
ステアリン酸、ステアリン酸塩又はそれらの組合わせ物
と、水性懸濁物とを接触させる工程を含む、請求項17記
載の方法。
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