JP6899272B2 - タイチャイト粒子、タイチャイト粒子の製造方法及びタイチャイト粒子の用途 - Google Patents

Description

本発明は、タイチャイト粒子、タイチャイト粒子の製造方法及びタイチャイト粒子の用途に関する。

天然でも希少な鉱物であるタイチャイトは、高熱伝導性、低屈折率、高分散性、低モース硬度、耐水性等の性状を有しており、各種用途展開が期待されている。例えば、タイチャイトを熱伝導性フィラーに応用した技術も提案されている（特許文献１）。

特開２０１７−７９０４号公報

近年、製品の高付加価値化のために、製品の高機能化や小型化、薄型化等が進められている。タイチャイトを組み込む製品の高機能化には、タイチャイトが有する特性を十分に発揮させるために小粒径化が望まれている。

しかしながら、天然のタイチャイトでは平均粒径が数百μｍから数ｍｍ、上記熱伝導性フィラーの技術でも平均粒径は数十μｍから数百μｍ程度であり、さらなる小粒径化の余地が残されている。

本発明の目的は、粒子の微細化により製品の高機能化が可能なタイチャイト粒子、及びその製造方法、並びにタイチャイト粒子を配合した樹脂組成物及びその成形品を提供することにある。

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、下記構成を採用することにより、前記した課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、一実施形態において、ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ^２／ｇ以上であるタイチャイト粒子に関する。

当該タイチャイト粒子は、粒子の微細化により所定範囲のＢＥＴ比表面積を有しているので、小粒径化したタイチャイト粒子を組み込む製品の高機能化が可能となる。

当該タイチャイト粒子のレーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積５０％径（ｄ_５０）が１５μｍ以下であることが好ましい。タイチャイト粒子を上記のような粒径まで微小化することにより、さらなる製品の高機能化を図ることができる。

当該タイチャイト粒子のレーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積９０％径（ｄ_９０）が３０μｍ以下であることが好ましい。これによりタイチャイト粒子全体で見ても粒子の微小化が可能となる。

当該タイチャイト粒子では、粒子の形状が八面体であることが好ましい。これにより高分散性を発揮することができる。なお、粒子の微細化のために粒径の大きいタイチャイト粒子を粉砕することも可能である。しかし、粉砕により微細化した場合には、粒子形状に不定形が含まれることになり、所定のＢＥＴ比表面積を得ることができなかったり分散性が低下したりするおそれがある。

本発明は、一実施形態において、マグネシウム原料とナトリウム原料とを混合させる混合工程を含むタイチャイト粒子の製造方法であって、
前記マグネシウム原料が塩基性炭酸マグネシウムを含み、
前記混合物における硫酸イオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比が１以上であるタイチャイト粒子の製造方法に関する。

当該製造方法によれば、マグネシウム原料として塩基性炭酸マグネシウムを用いているので、タイチャイト粒子の微小化を促進することができる。また、硫酸イオンをマグネシウムイオンに対して化学量論量以上とすることで、原料である塩基性炭酸マグネシウムが未反応のまま残存したり、アイテライト等の副生成物が生じたりすることを抑制して、粒子の大部分をタイチャイトの単一相として効率的に形成することができる。なお、塩基性炭酸マグネシウムの利用によるタイチャイト粒子の微小化のメカニズムは定かではないものの、以下のように推察される。従来のタイチャイトの生成過程では、マグネシウム原料はタイチャイトの前駆体として塩基性炭酸マグネシウム相を一旦経由していると考えられる。当該製造方法では、マグネシウム原料に塩基性炭酸マグネシウムを使用することで、タイチャイトへの相変化の速度を高めることができるため、小さい結晶が多く発生し、微細化することができる。

当該製造方法では、前記混合工程を加熱下で行うことが好ましい。当該タイチャイト粒子は、上記の特定のマグネシウム原料とナトリウム原料とを混合して反応させるだけで生成することができる。ただし、条件によっては粒子表面に炭酸マグネシウムの相が形成されることがある。混合工程を加熱下で行うことにより、粒子表面に形成された炭酸マグネシウムの相をタイチャイトの相に効率的に転化させることができる。

前記混合工程において、前記加熱の温度が７０℃以上であることが好ましい。これにより、粒子表面における炭酸マグネシウムの相のタイチャイトの相への転化をより促進させることができる。

前記ナトリウム原料が、硫酸ナトリウムを含むことが好ましい。これにより、塩基性炭酸マグネシウムへのナトリウムイオン及び硫酸イオンの固溶が促進され、炭酸マグネシウムの相からタイチャイトの相への転化を効率的に促進することができる。

前記混合物におけるナトリウムイオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比が５以上２０以下であることが好ましい。これにより炭酸マグネシウムの相からタイチャイトの相への転化をより効率的に促進することができる。

本発明は、他の実施形態において、樹脂１００質量部に対し、当該タイチャイト粒子を０．１質量部以上６００質量部以下で配合した樹脂組成物に関する。

前記樹脂が、アクリル系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂のうちの少なくとも１種であることが好ましい。

本発明は、さらなる実施形態において、当該樹脂組成物を含む成形体に関する。

本発明の実施例１のタイチャイト粒子のＳＥＭ写真である。 本発明の実施例１、比較例１及びＥＶＡ樹脂単独のＩＲスペクトルを示す。

＜タイチャイト粒子＞
タイチャイト粒子は、タイチャイトを主成分とする粒子である。タイチャイト（Ｔｙｃｈｉｔｅ）は、典型的には、Ｎａ_６Ｍｇ_２（ＳＯ_４）（ＣＯ_３）_４で示され、Ｎａ／Ｍｇの組成式中のモル比はＮａ／Ｍｇ＝３である。タイチャイト単位格子は、立方晶の結晶構造を有する。

タイチャイト粒子では、粒子の形状が八面体であることが好ましい。これにより一次粒子レベルでの高分散性を発揮することができる。また、高分散性を発揮できるので、樹脂とタイチャイト粒子とを混合した際にも空気の層の混入を排除することができ、樹脂混合物の透明性を向上させることができる。なお、タイチャイト粒子の一部には、不定形、球形、四面体、六面体等の形状の粒子を含んでいてもよい。八面体の粒子の量は、タイチャイト粒子全体の５０質量％以上であることが好ましい。

タイチャイト粒子のＢＥＴ比表面積は０．５ｍ^２／ｇ以上であればよい。ＢＥＴ比表面積は１ｍ^２／ｇ以上が好ましく、１．５ｍ^２／ｇ以上がより好ましい。タイチャイト粒子は、粒子の微細化により上記範囲のＢＥＴ比表面積を有しているので、タイチャイト粒子を組み込む製品の高機能化が可能となる。なお、上記ＢＥＴ比表面積は、分散性や特性発揮等の観点から、２０ｍ^２／ｇ以下が好ましく、１０ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。

当該タイチャイト粒子のレーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積５０％径（ｄ_５０）は１５μｍ以下であることが好ましく、１２μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましく、８μｍ以下が特に好ましい。上記累積５０％径（ｄ_５０）は、分散性確保の点から、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましい。タイチャイト粒子を上記のような粒径まで微小化することにより、さらなる製品の高機能化を図ることができる。

当該タイチャイト粒子のレーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積９０％径（ｄ_９０）は３０μｍ以下であることが好ましく、２５μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。上記累積９０％径（ｄ_９０）は、分散性確保の点から、１μｍ以上が好ましく、２μｍ以上がより好ましい。これによりタイチャイト粒子全体で見ても粒子の微小化が可能となる。

タイチャイト粒子は透明〜半透明であり、光学的な応用も可能である。タイチャイト粒子の屈折率は、１．５０以上１．５２以下が好ましい。一般的な樹脂も同程度の屈折率を有するので、そのような樹脂との混合により透明性を維持することができ、製品の高機能化を促進することができる。

タイチャイト粒子の真密度は、特に制限はないが、３．５ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、３ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、２．８ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましい。真密度は、２ｇ／ｃｍ^３以上が好ましく、２．５ｇ／ｃｍ^３以上がより好ましい。これにより、樹脂等にタイチャイト粒子を高い充填率で配合したとしても、真密度が比較的小さいことから、最終製品の軽量化が可能となる。

タイチャイト粒子は、その製法等に応じて不純物を含有する場合がある。例えば、鉄、銅、マンガン、クロム、コバルト、ニッケル、バナジウムなどの金属の化合物である。これらの不純物の含有量は、金属換算で、０．５質量％以下であることが望ましい。

本実施形態のタイチャイト粒子は、高熱伝導性、透明性、低屈折率、高分散性、易加工性、耐熱性、耐水性等の性状を有しているので、こうした性状が要求される用途に好適に適用することができる。用途としては特に限定されず、例えば、人工大理石用フィラー、アンチブロッキング剤、赤外線吸収剤、研磨剤、樹脂硬度付与剤（補強材）、光拡散剤、アルカリ触媒等が好適に挙げられる。

＜タイチャイト粒子の製造方法＞
本実施形態に係るタイチャイト粒子の製造方法は、マグネシウム原料とナトリウム原料とを混合させる混合工程を含み、前記マグネシウム原料が塩基性炭酸マグネシウムを含み、前記混合物における硫酸イオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比が１以上である。

混合工程では、マグネシウム原料とナトリウム原料とを混合させる。ナトリウム原料としては、水溶性のナトリウム化合物であれば特に限定されず、例えば、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、水酸化ナトリウム、硝酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられる。上記ナトリウム原料は、１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。一般的な原料であり入手のしやすさ、反応を十分に進行させる観点から、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが好ましい。

ナトリウム原料は、硫酸ナトリウムを含むことが好ましい。これにより、塩基性炭酸マグネシウムへのナトリウムイオン及び硫酸イオンの固溶が促進され、炭酸マグネシウムの相からタイチャイトの相への転化を効率的に促進することができる。

本実施形態の製造方法では、マグネシウム原料として塩基性炭酸マグネシウムを用いる。これによりタイチャイト粒子の微小化を促進することができる。また、その他のマグネシウム化合物も併用可能であり、例えば、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、中性炭酸マグネシウム、無水炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、リン酸マグネシウム等が挙げられる。マグネシウム原料として海水、潅水等を用いてもよい。

ナトリウム原料及びマグネシウム原料として、上述の化合物を制限なく用いることができるが、炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）源及び硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）源として、それぞれ炭酸塩化合物及び硫酸塩化合物を含むように選択されることが好ましい。

本実施形態では、マグネシウム原料とナトリウム原料とを混合して得られる混合物における硫酸イオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比）が１以上である。ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比は、１．２以上が好ましく、１．５以上がより好ましい。硫酸イオンをマグネシウムイオンに対して化学量論量以上とすることで、原料である塩基性炭酸マグネシウムが未反応のまま残存したり、アイテライト等の副生成物が生じたりすることを抑制して、粒子の大部分をタイチャイトの単一相として効率的に形成することができる。ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比が高過ぎると未反応の硫酸イオン（ＳＯ_４ ^２−）が過剰に残留してしまい、水洗しても不純物として残留しやすくなるので、ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比は１０以下が好ましく、５以下がより好ましい。

前記混合物におけるナトリウムイオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比（Ｎａ^＋／Ｍｇ^２＋比）が５以上２０以下であることが好ましく、６以上１０以下がより好ましい。これにより炭酸マグネシウムの相からタイチャイトの相への転化をより効率的に促進することができる。Ｎａ^＋／Ｍｇ^２＋比が小さ過ぎると結晶成長が進行しにくくなり、Ｎａ^＋／Ｍｇ^２＋比が大き過ぎると粒子径が大きくなる傾向にある。

混合工程での仕込み時の溶媒に対する固体の質量比は、反応が行える比率であれば特に限定されないが、反応促進の観点から、溶媒１００質量部に対し、固体が５０〜５００質量部が好ましく、１００〜３００質量部がより好ましい。前記範囲内であると、結晶成長を効率的に促進することができる。各原料を過剰に投入すると、反応が不均一となり粒子径にばらつきが生じることがある。

溶媒としては、原料の溶解性の観点から水が好ましい。反応が進行する限り、水以外にも、アルコール、アセトン等の有機溶媒を用いることができる。溶媒として、水単独又は水と有機溶媒との混合物のいずれも好適に用いることができる。

各原料を添加する際、均一性確保のため、ナトリウム原料とマグネシウム原料とを撹拌しながら混合する。攪拌速度は目的とする粒子径や生産効率の観点から設定すればよく、２００〜８００ｒｐｍが好ましく、３００〜７００ｒｐｍがより好ましい。さらに、タイチャイト粒子を微小化するために、攪拌混合時にガラスビーズ等の粉砕メディアを併せて投入してもよい。粉砕メディアの投入量やサイズは、目的とするタイチャイト粒子の粒径や生産効率を考慮して適宜設定することができる。

混合の際の温度は、室温及び加熱下のいずれでもよい。室温で攪拌混合しても結晶成長を進行させることができる。室温で反応させる場合、混合時間は、０．０１〜２４時間が好ましく、０．０２〜１２時間がより好ましく、０．０３〜６時間がさらに好ましい。

本実施形態では、前記混合工程を加熱下で行うことが好ましい。タイチャイト粒子は、上述のように特定のマグネシウム原料とナトリウム原料とを混合して反応させるだけで生成することができる。ただし、条件によっては粒子表面に炭酸マグネシウムの相が形成されることがある。混合工程を加熱下で行うことにより、粒子表面に形成された炭酸マグネシウムの相をタイチャイトの相に効率的に転化させることができる。

前記混合工程において、前記加熱の温度が７０℃以上であることが好ましく、８０以上がより好ましく、９０℃以上がさらに好ましく、１００℃以上が特に好ましい。これにより、粒子表面における炭酸マグネシウムの相のタイチャイトの相への転化をより促進させることができる。前記加熱の温度は、省エネルギーの点から、２００℃以下が好ましく、１２０℃以下がより好ましい。

加熱下で混合工程を行う場合、加熱のタイミングは特に限定されない。原料を混合してから加熱してもよく、加熱した溶媒中に原料を投入してもよい。原料を混合してから加熱する場合、室温で１〜１０分間程度攪拌して原料を溶解させてから加熱することが好ましい。加熱下で混合工程を行う場合、混合時間（加熱開始又は原料投入から反応終了までの時間）は、０．０１〜２４時間が好ましく、０．０２〜１２時間がより好ましく、０．０３〜６時間がさらに好ましい。

加熱下で混合工程を行う場合、常圧下で行ってもよく加圧下で行ってもよい。タイチャイトの単一相を効率良く形成する点から、加熱加圧下で混合する水熱処理を行うことが好ましい。水熱処理方法は、特に限定されないが、通常、オートクレーブ等の耐熱容器中において行う。水熱処理時の容器内圧力は、特に限定されないが、０．１〜１０ＭＰａが好ましく、０．１〜５ＭＰａがより好ましい。水熱処理圧力がこの範囲であると、結晶成長及び平均粒子径を適切な範囲に制御することができる。

混合工程後に得られたスラリーは真空ろ過して、タイチャイト粒子を含む固形物（ケーキ）とろ液に分離して、固形分に対し２０倍以上の水で十分洗浄することが好ましい。水洗の回数には特に制限はない。これにより、スラリー中に含まれる水溶性不純物を取り除くことができる。水洗後の固形物は、オーブン等で１００〜１５０℃で、１〜２４時間乾燥させ、必要に応じて乾燥後の固形分を乾式粉砕することにより、所望のタイチャイト粒子を得ることができる。

本実施形態のタイチャイト粒子の製造方法は、上記した工程以外の工程を含んでいても良い。例えば、混合工程後、必要に応じて表面処理剤を公知の方法で表面処理する工程を含んでいてもよい。

表面処理剤としては当該用途に用いられる公知の化合物を用いることができる。前記表面処理は、高級脂肪酸、高級脂肪酸アルカリ土類金属塩、シランカップリング剤、脂肪酸と多価アルコールとからなる高級脂肪酸エステル類、高級脂肪酸アマイド、及びリン酸と高級アルコールとからなるアルコールリン酸エステル類からなる群より選択される少なくとも１種を用いて行われることが好ましい。無機材料は一般的に表面が親水性であるためコンパウンドとなる樹脂等との親和性は低いが、この構成によれば、タイチャイト粒子が所定の表面処理剤により処理されているので樹脂等への分散性の向上、樹脂成分との接着性の向上並びにこれによる樹脂組成物及び成形体の物性の維持ないし向上を図ることができる。その他、表面処理剤として界面活性剤も用いることができる。

高級脂肪酸としては、例えばステアリン酸、オレイン酸、パルミチン酸、リノール酸、ラウリン酸、カプリル酸、ベヘニン酸、モンタン酸等が挙げられる。高級脂肪酸金属塩としては、例えばステアリン酸塩、オレイン酸塩、パルミチン酸塩、リノール酸塩、ラウリン酸塩、カプリル酸塩、ベヘニン酸塩、モンタン酸塩等が挙げられ、金属の種類には、Ｎａ、Ｋ、Ａｌ、Ｃａ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｂａ等が挙げられる。

シランカップリング剤としては、例えば、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシ系、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（βメトキシエトキシ）シラン等のビニル系、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン等のエポキシ系、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノ系が挙げられる。

高級脂肪酸エステルとして、例えばラウリン酸メチル、ミリスチン酸メチル、パルミチン酸メチル、ステアリン酸メチル、オレイン酸メチル、エルカ酸メチル、ベヘニン酸メチル、ラウリン酸ブチル、ステアリン酸ブチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、パルミチン酸オクチル、ヤシ脂肪酸オクチルエステル、ステアリン酸オクチル、特殊牛脂脂肪酸オクチルエステル、ラウリン酸ラウリル、長ステアリン酸ステアリル、長鎖脂肪酸高級アルコールエステル、ベヘニン酸べへニル、ミリスチン酸セチル等のモノエステルがあり、また例えばネオペンチルポリオール長鎖脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオール長鎖脂肪酸エステルの部分エステル化物、ネオペンチルポリオール脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオール中鎖脂肪酸エステル、ネオペンチルポリオールＣ９鎖脂肪酸エステル、ジペンタエリスリトール長鎖脂肪酸エステル、コンプレックス中鎖脂肪酸エステル等の耐熱性特殊高級脂肪酸エステルが挙げられる。

アルコールリン酸エステルとしては、モノおよびジ−飽和アルコールのリン酸エステル、例えば、モノ−ステアリルアシッドホスフェイト、ジ−ステアリルアシッドホスフェイト、モノ−ラウリルアシッドホスフェイト、ジ−ラウリルアシッドホスフェイト、モノ−ミリスチルアシッドホスフェイト、ジ−ミリスチルアシッドホスフェイト、モノ−パルミチルアシッドホスフェイト、ジ−パルミチルアシッドホスフェイト、モノ−アラキルアシッドホスフェイト、ジ−アラキルアシッドホスフェイト、モノ−ベヘルアシッドホスフェイト、ジ−ベヘルアシッドホスフェイト、モノ−リグノセリルアシッドホスフェイト、ジ−リグノセリルアシッドホスフェイト等が挙げられ、モノおよびジ−飽和アルコールのリン酸エステルの１種類もしくはそれらの混合物を使用してもよい。

高級脂肪酸アマイドとしては、例えばステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、リノール酸アマイド、ラウリン酸アマイド、カプリル酸アマイド、ベヘニン酸アマイド、モンタン酸アマイド等が挙げられる。高級アルコールとしては、例えばオクチルアルコール、デシルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール等が挙げられる。硬化油としては、例えば牛脂硬化油、ヒマシ硬化油等が挙げられる。

界面活性剤としては、非イオン系界面活性剤が好適に使用可能である。非イオン系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレン高級アルコールエーテル等のポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等のポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル；ポリオキシエチレン誘導体；ソルビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタントリステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ソルビタンジステアレート等のソルビタン脂肪酸エステル；ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノパルミテート、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレンソルビタントリステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシエチレンソルビタントリオレエート等のポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル；テトラオレイン酸ポリオキシエチレンソルビット等のポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル；グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート、自己乳化型グリセロールモノステアレート等のグリセリン脂肪酸エステル；ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノステアレート、ポリエチレングリコールジステアレート、ポリエチレングリコールモノオレエート等のポリオキシエチレン脂肪酸エステル：ポリオキシエチレンアルキルアミン；ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油；アルキルアルカノールアミド等が挙げられる。

このような表面処理剤を用いて、タイチャイト粒子の表面処理を行うには、公知の乾式法ないし湿式法を適用することができる。乾式法としては、タイチャイト粒子の粉末をヘンシェルミキサー等の混合機により、攪拌下で表面処理剤を液状、エマルジョン状、あるいは固体状で加え、加熱又は非加熱下に充分に混合すればよい。湿式法としては、タイチャイト粒子の粉末を非水系溶媒スラリーに表面処理剤を溶液状態又はエマルジョン状態で加え、例えば１〜１００℃程度の温度で機械的に混合し、その後、乾燥等によって非水系溶媒を除去すればよい。非水系溶媒としては、例えばイソプロピルアルコールやメチルエチルケトン等が挙げられる。表面処理剤の添加量は適宜選択することができるが、乾式法を採用する場合、湿式法に比べて不均一な表面処理レベルとなりやすいため、湿式法よりは若干多めの添加量とした方がよい。具体的には、タイチャイト粒子１００質量部に対して０.１〜１０質量部の範囲が好ましく、０．５〜５質量部の範囲がより好ましい。湿式法を採用する場合、充分な表面処理及び表面処理剤の凝集防止の点から、タイチャイト粒子１００質量部に対して０．１〜１０質量部の範囲が好ましく、０．５〜５質量部の範囲がより好ましい。

表面処理を行ったタイチャイト粒子は、必要に応じて、水洗、脱水、造粒、乾燥、粉砕、及び分級等供することができる。

＜樹脂組成物＞
本実施形態における樹脂組成物は、タイチャイト粒子を樹脂に配合した樹脂組成物である。樹脂としては、用途などに応じて公知のものを適宜設定することができる。例えば、アクリル系樹脂、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）系樹脂、ポリエチレン系樹脂（直鎖状ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）、ポリプロピレン系樹脂（ホモポリプロピレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−エチレンブロック共重合体や、プロピレンと他の少量のαオレフィンとの共重合体）、エチレン−αオレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン系樹脂、ポリブタジエン系樹脂、イソプレン系樹脂、エチレンープロピレン系ゴム、エチレン−プロピレン系ゴム等のポリオレフィン、ポリエステル系樹脂（ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート）、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレン系樹脂（ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンオキサイド）、液晶ポリマー、ポリエーテルケトン系樹脂、ポリエーテルニトリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルホン系樹脂、ポリエーテルサルホン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリエーテルイミド系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂がある。無機材料との親和性の観点から、ポリオレフィンが好ましい。なお、これらの樹脂は単独又は複数で用いることも可能である。中でも、樹脂が、アクリル系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂のうちの少なくとも１種であることが好ましい。

上記樹脂組成物では、樹脂１００質量部に対し、タイチャイト粒子を０．１以上６００質量部以下で配合しており、好ましくは０．２質量部以上５００重量部以下、より好ましくは０．２質量部以上４００重量部以下、さらに好ましくは０．５質量部以上３００重量部以下配合する。本実施形態のタイチャイト粒子は、平均粒子径を比較的小さくするよう制御されていることから、樹脂の機能性を向上できる。

上記樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、上記成分以外に他の添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、例えば酸化防止剤、帯電防止剤、顔料、発泡剤、可塑剤、充填剤、補強剤、難燃剤、架橋剤、光安定剤、紫外線吸収剤、潤滑剤、滑剤、老化防止剤、耐候剤、着色剤、硬化促進剤等が挙げられる。これらの添加剤は、１種及び２種以上配合しても良い。上記他の添加剤の配合量は、本発明の効果を損なわなければ良いとの観点から特に限定されないものの、上記樹脂１００重量部に対し、０．１〜１０重量部配合するのが好ましい。

タイチャイト粒子と樹脂等との混合や充填は、公知の混練方法や充填方法により得ることができ、例えばロール混練機、バンバリーミキサー、ニーダー、単軸混練機、２軸混練機、遠心式混練機、公転自転式混練機などによって均一に混合される。脱泡効果を付加した装置を用いて樹脂組成物中の気泡を除去しながら混練することもできる。得られた樹脂組成物は、加熱処理又は電子線、紫外線処理等の種々の方法で架橋反応を施してもよい。架橋方法としては化学架橋法、電子線架橋、シラン架橋法などがあげられる。

＜成形体＞
成形体は、前記樹脂組成物を含む。このような成形体は、樹脂等に所定量のタイチャイト粒子等を配合して樹脂組成物とした後、公知の成形方法により得ることができる。このような成形方法としては、押出成形機、射出成形機、ブロー成形機、プレス成形機、カレンダー成形機等、積層成形、ドクターブレード法等で成形される。また得られた成形体は、加熱処理又は電子線、紫外線処理等の種々の方法で架橋反応を施してもよい。架橋方法としては化学架橋法、電子線架橋、シラン架橋法などがあげられる。

本実施形態の成形体は、各種用途に応じて、フィルム状、シート状、板状、塊状、特殊形状等の種々の形態で用いることができる。

成形体は、前記タイチャイト粒子を配合した樹脂組成物により形成されているので、高熱伝導性、透明性、低屈折率、高分散性、易加工性、耐熱性、耐水性等が要求される用途に好適に適用することができる。成形体の用途としては特に限定されず、例えば、人工大理石、光学フィルム（光拡散シート、防眩性フィルム、アンチブロッキングフィルム等）、ビニルシート、塗料（例えば、艶消し剤等）等が挙げられる。

以下、本発明に関し実施例を用いて詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
容積２ＬのＳＵＳ容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１．０：７．９：３．１：２．０となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝２．０）、水２００ｇに塩基性炭酸マグネシウム粉末（神島化学工業株式会社製炭酸マグネシウム金星）５８．４ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１０１．６ｇ、炭酸水素ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）４０．４ｇ及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１７９ｇを加え、室温で３分間、攪拌速度５００ｒｐｍで攪拌して均一になるよう混合した。攪拌子を入れた容積５０ｍｌのテフロン（登録商標）製オートクレーブ装置に混合後のスラリー３０ｍｌを入れて、密閉状態で１２０℃、１２時間保持して、水熱条件下で反応させた。この時の昇温速度は約１℃／分であった。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られた半固体のスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、タイチャイト粒子を得た。

＜実施例２＞
容積２ＬのＳＵＳ容器に、水２００ｇとφ２ｍｍのガラスビーズ３００ｍｌ分を入れ、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１．０：７．９：３．１：２．０となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝２．０）、攪拌しながら塩基性炭酸マグネシウム粉末（神島化学工業株式会社製炭酸マグネシウム金星）粉末５８．４ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１０１．６ｇ、炭酸水素ナトリウム（和光純薬工業株製）及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１７９ｇを添加し、室温で３分間、攪拌速度５００ｒｐｍで攪拌して粉砕処理と混合を同時に行った。その後、篩を用いてガラスビーズを分離除去した。オートクレーブ装置にガラスビーズ除去後のスラリー３０ｍｌを入れて、密閉状態で１２０℃、１２時間保持して、水熱条件下で反応させた。この時の昇温速度は約１℃／分であった。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られた半固体のスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、タイチャイト粒子を得た。

＜実施例３＞
容積２ＬのＳＵＳ容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１：８．４：４．０：１．０となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝１．０）、塩基性炭酸マグネシウム粉末（神島化学工業株式会社製炭酸マグネシウム金星）７０．１ｇ及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１０６．５ｇを水に分散（一部溶解）させた最終容量２５０ｍｌの水溶液と、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）２５４．４ｇを水に分散（一部溶解）させた最終容量２５０ｍｌの水溶液とを加え、室温で３分間攪拌して均一になるよう混合した。攪拌子を入れた容積５０ｍｌのテフロン（登録商標）製オートクレーブ装置に混合後のスラリー３０ｍｌを入れて、密閉状態で１２０℃、１２時間保持して、水熱条件下で反応させた。この時の昇温速度は約１℃／分であった。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られた半固体のスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、タイチャイト粒子を得た。

＜比較例１＞
３Ｌ容量のＴｉ製オートクレーブ容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１：８．０：２．５：２．５となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝２．５）、硫酸マグネシウム７水和物（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１３１．５ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１４１．３ｇ、及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１１３．６ｇを加え、水を用いて最終液量が１６００ｍＬとなるようメスアップした。室温で１分間攪拌して均一になるよう混合した後、オートクレーブ装置に入れて、２５０ｒｐｍで撹拌しながら、密閉状態で１２０℃、１２時間保持して、水熱条件下で反応させた。この時の昇温速度は１℃／分であった。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られたスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、タイチャイト粒子を得た。

＜比較例２＞
容量１００Ｌの攪拌機付きオートクレーブに０．３ｍｏｌ／Ｌの濃度に調製した中性炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ_３・３Ｈ_２Ｏ）懸濁液５０Ｌを入れ、攪拌しながら１４０℃で１０時間の水熱処理を行った。この時の昇温速度は１℃／分であった。得られた懸濁液を脱水後、１２０℃で１０時間乾燥して無水炭酸マグネシウム粒子を得た。

＜比較例３＞
３００ｍＬ容量のガラス製容器に、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１：４．９：３．１：０．６となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝０．６）、塩基性炭酸マグネシウム（神島化学工業株式会社製炭酸マグネシウム金星）２９．２ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）５０．８ｇ、炭酸水素ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）２０．２ｇ、及び硫酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）２２．４ｇを添加して、水１００ｇを加えた。室温で１分間攪拌して均一になるよう混合した後、撹拌をせずに８０℃で１２時間反応を行った。反応後に得られたスラリーをヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、タイチャイト粒子とアイテライト（ＭｇＣＯ_３・Ｎａ_２ＣＯ_３）粒子との混合物を得た。

＜比較例４＞
８０℃に設定したウォーターバスに、容積５００ｍＬのＳＵＳ容器を設置し、原料仕込みのモル比がＭｇ^２＋：Ｎａ^＋：ＣＯ_３ ^２−：ＳＯ_４ ^２−＝１．０：３．８：３．１：０となるように（ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比＝０）、水２００ｇ、塩基性炭酸マグネシウム粉末（神島化学工業株式会社製炭酸マグネシウム金星）５８．４ｇ、無水炭酸ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１０１．６ｇ、炭酸水素ナトリウム（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）４０．４ｇを加え、攪拌速度５００ｒｐｍにて攪拌しながら１２時間反応を行った。その後、容器内が室温になるまで放冷し、反応後に得られたスラリーを取り出して、ヌッチェで真空ろ過後、固形分に対し２０倍容量以上の水で十分洗浄し、１２０℃で１０時間、乾燥機で乾燥させ、アイテライト（ＭｇＣＯ_３・Ｎａ_２ＣＯ_３）粒子を得た。

＜評価＞
実施例及び比較例で得られた各粒子について、以下のような評価を行った。各評価結果を表１に示す。

（１）結晶構造測定（ＸＲＤ測定）
粒子の結晶構造について、Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、ＲＩＮＴ−２５００）、統合粉末Ｘ線解析ソフトウェア「ＰＤＸＬ２」を用いて測定及び評価を行った。測定条件は、Ｃｕ線源（４０ｋＶ、３０ｍＡ）であった。

（２）ＢＥＴ比表面積
８連式プリヒートユニット（ＭＯＵＮＴＥＣＨ社製）を用いて窒素ガス雰囲気下、約１３０℃、約３０分間で前処理した試料を、ＢＥＴ比表面積測定装置としてＭａｃｓｏｒｂ ＨＭ Ｍｏｄｅｌ−１２０８（ＭＯＵＮＴＥＣＨ社製）を用いて、窒素ガス吸着法で、ＢＥＴ比表面積（ｍ^２／ｇ）を測定した。

（３）累積５０％径及び累積９０％径
エタノール５０ｍＬを１００ｍＬ容量のビーカーに採り、約０．２ｇの試料を入れ、３分間の超音波処理（トミー精工社製 ＵＤ−２０１）を施して分散液を調製した。この分散液についてレーザー回折法−粒度分布計（日機装株式会社製 Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ ＨＲＡ Ｍｏｄｅｌ ９３２０−Ｘ１００）を用いて測定を行い、得られた粒度分布における体積基準での累積５０％径（ｄ_５０）（μｍ）及び累積９０％径（ｄ_９０）（μｍ）を求めた。

（４）粒子形状
粒子の形状は、ＳＥＭ（日立ハイテクノロジーズ社製、「界放出形走査電子顕微鏡Ｓ−４７００」）を用い、倍率５０００倍にて観察像を得て粒子形状を評価した。図１に実施例１のタイチャイト粒子のＳＥＭ写真を示す。

（５）ＰＭＭＡ樹脂成形体の評価
ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂（商品名：スミペックスＭＧＳＳ、メーカー：住友化学社）を用いた。ＰＭＭＡ樹脂１００質量部に対して、粒子１００質量部を添加し、ラボプラストミル（東洋精機製）により２２０℃で５分間溶融混練して得た混練物を縦１２５ｍｍ×横１３ｍｍ×厚み３ｍｍの空間のある型枠に入れて２２０℃でプレス成型し、縦１２５ｍｍ×横１３ｍｍ×厚み３ｍｍの成形体を作成した。

その後この成形体を用いて、以下の３種類の評価を行った。樹脂単独での評価も併せて行った。

（５−１）透明性
文字（線の太さ０．５ｍｍ、大きさ５ｍｍ×５ｍｍ）が印刷されたＡ４サイズ用紙上に成形体を置いて透明性を目視確認した。文字が透けて判別可能であった場合を「○」、全く見えない又は判別不可能であった場合を「×」として評価した。

（５−２）曲げ弾性率
成形体の曲げ弾性率（Ｎ／ｍｍ^２）をＪＩＳ Ｋ７１７１に基づいて測定した。具体的には、島津製作所社製オートグラフＡＧ−５０００Ａ型を用い、試験法としてひずみ速度を変更しないＡ法を採用し、支点間距離４０ｍｍ、試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、圧子の半径Ｒ１＝２ｍｍ、支持台の半径Ｒ２＝２ｍｍの条件で行った。目標値は、曲げ弾性率で１３０００Ｎ／ｍｍ^２以上であれば補強性が良好であると判断した。

（５−３）耐熱性
１９０℃に加温されたプレス機に成形体を挟み込み、１ＭＰａで１分間プレスを行った。全く変形しなかった場合を「〇」、変形した場合を「×」として評価した。

（６）ＥＶＡ樹脂成形体の評価
ＥＶＡ（エチレンビニルアルコール）樹脂（商品名：ＥＶ−１８０、メーカー：三井デュポン社）を用いた。ＥＶＡ樹脂１００質量部に対して、粒子２０質量部を添加し、ラボプラストミル（東洋精機製）により１８０℃で５分間溶融混練して得た混練物を１８０℃でプレス成型して、厚み１ｍｍのシート成形体を作成した。

その後、この成形体を用いて、以下の３種類の評価を行った。樹脂単独での評価も併せて行った。

（６−１）透明性
文字（線の太さ０．５ｍｍ、大きさ５ｍｍ×５ｍｍ）が印刷されたＡ４サイズ用紙上に成形体を置いて透明性を目視確認した。文字が透けて判別可能であった場合を「○」、全く見えない又は判別不可能であった場合を「×」として評価した。

（６−２）赤外線吸収能
ＦＴ−ＩＲ（装置名：Ｓｐｅｃｔｒｕｍ Ｏｎｅ、手法：ＡＴＲ法）を用いて波長５〜１２μｍまでの赤外線吸収能力を測定した。図２に、実施例１、比較例１及びＥＶＡ樹脂単独のＩＲスペクトルを示す。目標値は、ピーク積分面積で６５％Ｔ・μｍ以上とした。ピーク積分面積は、透過率Ｔ[％]に対し吸収率を（Ｔ−１００）[％]として波長５〜１２μに渡って積分することにより求めた。

（６−３）アンチブロッキング性
常温のプレス機にシート成形体を２枚重ねて挟み込み、５ＭＰａで１分間プレスを行った。その後２枚を手で引き剥がす作業を行いアンチブロッキング性を確認した。スムーズに剥離した場合を「〇」、剥離できないか、又はシートが破断して一部のみ剥離された場合を「×」として評価した。

（６−４）表面外観
シート成形体表面の肌触りを確認した。指で撫でて滑らかなものは「〇」、ざらざらしているものを「×」として評価した。

表１より、実施例では、ＢＥＴ比表面積が大きく、粒径が小さいタイチャイト粒子が得られた。また、タイチャイト粒子を配合した樹脂組成物により形成したＰＭＭＡ樹脂成形体では、比較例に対して、透明性や補強性が高く、耐熱性にも優れていた。ＥＶＡ樹脂成形体でも、比較例に対して、透明性や赤外線吸収能、アンチブロッキング性、外観のいずれにも優れていた。一方、比較例１ではＢＥＴ比表面積が小さく、粒径が大きいタイチャイト粒子が生成された。これはマグネシウム原料として塩基性炭酸マグネシウムではなく硫酸マグネシウム７水和物を用いたことに起因すると推察される。比較例２では、硫酸イオン源が存在しなかったことからタイチャイト粒子は得られなかった。比較例３では、ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比が１未満であったことから、塩基性炭酸マグネシウムの全量がタイチャイト相に転化せずに、一部がアイテライト相となった。比較例４では、ＳＯ_４ ^２−／Ｍｇ^２＋比が０（すなわち硫酸イオン源を投入せず）であったことから、塩基性炭酸マグネシウムの全量がアイテライト相に転化した。アイテライト粒子は八面体であり、透明性以外の評価は良好であった。透明性評価が満足しなかった理由は、アイテライト粒子が数値の離れた屈折率を２つ有しており（複屈折率）、またこれらの屈折率が樹脂と近くないため、その結果、透明性が低下したと推察される。なお、実施例２では、原料混合工程においてガラスビーズを添加して粉砕処理を行ったので、実施例１より粒径の小さいタイチャイト粒子が得られた。

Claims (12)

1. ＢＥＴ比表面積が０．５ｍ^２／ｇ以上であるタイチャイト粒子。
2. レーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積５０％径（ｄ_５０）が１５μｍ以下である請求項１に記載のタイチャイト粒子。
3. レーザー回折式粒度分布計で得られる粒度分布における体積基準での累積９０％径（ｄ_９０）が３０μｍ以下である請求項１又は２に記載のタイチャイト粒子。
4. 粒子の形状が八面体である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイチャイト粒子。
5. マグネシウム原料とナトリウム原料とを混合させる混合工程を含むタイチャイト粒子の製造方法であって、
   前記マグネシウム原料が塩基性炭酸マグネシウムを含み、
   前記混合物における硫酸イオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比が１以上であるタイチャイト粒子の製造方法。
6. 前記混合工程を加熱下で行う請求項５に記載のタイチャイト粒子の製造方法。
7. 前記加熱の温度が７０℃以上である請求項６に記載のタイチャイト粒子の製造方法。
8. 前記ナトリウム原料が、硫酸ナトリウムを含む請求項５〜７のいずれか１項に記載のタイチャイト粒子の製造方法。
9. 前記混合物におけるナトリウムイオンのモル数のマグネシウムイオンのモル数に対する比が５以上２０以下である請求項５〜８のいずれか１項に記載のタイチャイト粒子の製造方法。
10. 樹脂１００質量部に対し、請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイチャイト粒子を０．１質量部以上６００質量部以下で配合した樹脂組成物。
11. 前記樹脂が、アクリル系樹脂、ＡＢＳ系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレン系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリアミド系樹脂のうちの少なくとも１種である請求項１０に記載の樹脂組成物。
12. 請求項１０又は１１に記載の樹脂組成物を含む成形体。

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