JP6976773B2 - 高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、高分散塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法に関する。

塩基性炭酸マグネシウムは、水難溶性、吸油性、増粘性等の性質を有しており、塗料や食品、医薬品、化粧品、ゴム、製紙等の添加材として様々な分野で利用されている。一般的に、塩基性炭酸マグネシウムの粉末は薄片状の一次粒子の集合体又は凝集体の形態をとっており、用途に応じてその集合形態ないし凝集形態を制御して用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。なお、天然の塩基性炭酸マグネシウムについては、一次粒子のサイズが比較的大きい上にサイズのバラツキが大きく、用途展開が難しくなっている。

特開２０００−１６０２８号公報 特開２００３−３４２８９４号公報

上述のように、塩基性炭酸マグネシウム粉末は一次粒子が凝集した形態をとっているので、各用途への応用の際にもその形態に起因する特性の低下がみられることがある。例えば、塗料に増粘剤として添加した場合、添加量の増加に従って塗料の耐熱性や色目が悪化したり、化粧品に添加した場合は滑らかさが低くなったり、食品や塗料、医薬品等に利用した場合、水中で経時的に粒子が沈降して相分離を起こし、製造時ないし使用時のハンドリング性や品質の均一性に影響を及ぼしたりする。

本発明の目的は、一次粒子の凝集が抑制され、各種用途に展開可能な高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末及びその製造方法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。

すなわち本発明は、一実施形態において、以下の測定条件で測定して得られる沈降容積が６０ｍＬ以上である高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末に関する。
（沈降容積の測定条件）
前記塩基性炭酸マグネシウム粉末５ｇを１００ｍＬの蓋付きメスシリンダーに投入し、次いで純水を１００ｍＬまで量り取って混合し、２０℃で２時間静置した後の粉末分散相と純水相との分離相における粉末分散相の占める容積を沈降容積（ｍＬ）として測定する。

本発明者は、塩基性炭酸マグネシウム粉末の沈降容積が一次粒子の凝集度とよく相関することを見出し、本発明を完成させたものである。当該高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末（以下、「高分散粉末」ともいう。）では、沈降容積が上記範囲にあるので、一次粒子の凝集が抑制され、言い換えると、一次粒子レベルでの分散が達成され、これにより各種用途展開に適した高分散粉末とすることができる。沈降容積が上記範囲を下回ると、一次粒子の凝集の度合いが高まってしまい、従来の低分散の塩基性炭酸マグネシウム粉末でみられる不具合が生じるおそれがある。

当該高分散粉末では、下記式で表される分散度が６以上であることが好ましい。
分散度＝（ｄ_Ｌ／ｄ_５０）×１００
（式中、ｄ_ＬはＳＥＭ写真を用いて得られる一次粒子の平均長径（μｍ）であり、ｄ_５０は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（μｍ）である。）

ＳＥＭ写真によると、一次粒子の凝集の有無にかかわらず、一次粒子の平均粒子径（平均長径ｄ_Ｌ）を求めることができる。一方、レーザー回折式粒度分布計によれば、一次粒子及び一次粒子の凝集体である二次粒子のいずれの粒子径をも含めた値（ｄ_５０）が得られ、一般的にｄ_Ｌよりｄ_５０の方が大きい値となる。言い換えると、ｄ_５０は二次粒子径の指標として扱うことができる。従って、一次粒子が凝集せずに一次粒子のまま分散していれば、ｄ_Ｌとｄ_５０とは互いに近似し、上記式で表される分散度も高まることになる。当該高分散粉末では、上記式で表される分散度を上記範囲としているので、一次粒子の凝集（二次粒子の形成）が抑制され、一次粒子が分散性の高い状態を発揮することができる。

当該高分散粉末では、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７μｍ以下であることが好ましい。一般的に、粉末の粒子径が小さくなると凝集する傾向にある。当該高分散粉末では、上記累積５０％径（ｄ_５０）を小さくしているにもかかわらず、一次粒子の凝集が抑制されているので、各種用途への展開を幅広く効率的に行うことができる。

当該高分散粉末では、ＢＥＴ比表面積が５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましい。一次粒子がコンパクトに凝集した場合は、凝集体のＢＥＴ比表面積が高くなる傾向にある。当該高分散粉末のＢＥＴ比表面積を上記範囲とすることにより、一次粒子の凝集が抑制され、一次粒子が疎に分散した状態を達成することができる。

本発明は、さらなる実施形態において、当該高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法であって、
沈降容積が６０ｍＬ未満の原料塩基性炭酸マグネシウム粉末が分散媒に分散した原料分散液を準備する準備工程、及び
前記原料分散液を１５０℃以下の温度で水熱処理して処理分散液を得る水熱工程
を含む高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法に関する。

当該製造方法では、一次粒子の凝集体の存在量が相対的に多い原料塩基性炭酸マグネシウム粉末（以下、「原料粉末」ともいう。）の分散液に対し、１５０℃以下という比較的低温での水熱処理を施すだけで、高分散粉末を効率的に製造することができる。この理由は定かではないものの、以下のように推察される。所定の水熱処理を行うことにより、原料粉末の所望でない分解反応（後述）を抑制しつつ、原料粉末中の一次粒子の凝集が徐々にほぐれ、一次粒子が個別に分散した状態が得られる。単に乾燥粉末を粉砕するだけでは得られなかった一次粒子レベルでの高分散状態が、所定の水熱処理を経た一次粒子の凝集体の破壊ないし分離によって達成されることになる。ただし、１５０℃を超える温度での水熱処理を行うと原料粉末の分解反応が進行し、無水炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムとが併存する混合相となって、目的とする塩基性炭酸マグネシウム粉末が得られなくなる。

当該製造方法では、前記水熱処理を１００℃以上１５０℃以下の温度で行うことが好ましい。水熱処理を上記温度範囲で行うことにより、一次粒子の凝集体の破壊ないし分離を促進させることができ、目的とする高分散粉末を歩留まり良く製造することができる。

当該製造方法は、前記水熱工程の後、前記処理分散液を濾過し、濾取した粉末を乾燥させる乾燥工程をさらに含んでいてもよい。これにより、乾燥した高分散粉末を好適に製造することができる。

本発明は、一実施形態において、溶媒１００質量部に対し、当該高分散塩基性マグネシウム粉末を０．１〜１００質量部配合した粉末懸濁組成物に関する。

前記粉末懸濁組成物は、化粧品、食品又は塗料として好適に用いられる。

本発明は、一実施形態において、当該高分散塩基性マグネシウム粉末を０．５重量％以上８０重量％以下の配合量で含む粉末状化粧品に関する。

本発明は、別の実施形態において、高分子材料１００質量部に対し、当該高分散塩基性マグネシウム粉末を１〜５００質量部配合した高分子組成物に関する。

前記高分子材料が、樹脂、ゴム又は紙であることが好ましい。当該高分散粉末は、上述の特有の性状を有するので、これらの高分子材料を利用する製品の補強性フィラーとして好適に用いることができる。

実施例１の塩基性炭酸マグネシウムのＳＥＭ写真である。 比較例１の塩基性炭酸マグネシウムのＳＥＭ写真である。

《高分散塩基性炭酸マグネシウム》
本実施形態の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末では、以下の測定条件で測定して得られる沈降容積が６０ｍＬ以上である。
（沈降容積の測定条件）
塩基性炭酸マグネシウム粉末５ｇを１００ｍＬの蓋付きメスシリンダーに投入し、次いで純水を１００ｍＬまで量り取って混合し、２０℃で２時間静置した後の粉末分散相と純水相との分離相における粉末分散相の占める容積を沈降容積（ｍＬ）として測定する。

本実施形態では、高分散粉末が上記範囲の沈降容積を有しているので、一次粒子の凝集を抑制して、一次粒子レベルでの分散状態を達成することができる。これにより各種用途展開に適した高分散粉末とすることができる。上記沈降容積は６０ｍＬ以上であればよいものの、７０ｍＬ以上が好ましく、８０ｍＬ以上がさらに好ましく、８５ｍＬ以上が特に好ましい。一方、上記沈降容積は、ほぼ粉末分散相がコロイド状となって１００ｍＬ以下であってもよく、ハンドリング性等を考慮して９８ｍＬ以下であってもよい。沈降容積が上記範囲を下回ると、一次粒子の凝集の度合いが高まってしまい、従来の低分散の塩基性炭酸マグネシウム粉末でみられる不具合が生じるおそれがある。なお、粉末と純水との混合及び静置の後の純水相は実質的に塩基性炭酸マグネシウム粉末を含まないものの、通常の目視確認では判別が困難な程度の微量の粉末を含んでいてもよい。なお、この場合であっても粉末分散相と純水相との区別は目視にて容易に行うことができる。

本実施形態の高分散粉末では、下記式で表される分散度が６以上であることが好ましく、８以上がより好ましく、１０以上がさらに好ましく、１５以上が特に好ましい。
分散度＝（ｄ_Ｌ／ｄ_５０）×１００
（式中、ｄ_ＬはＳＥＭ写真を用いて得られる一次粒子の平均長径（μｍ）であり、ｄ_５０は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（μｍ）である。）

本実施形態では、高分散粉末の分散度を上記範囲としているので、一次粒子の凝集（二次粒子の形成）が抑制され、一次粒子が分散性の高い状態を発揮することができる。上記分散度は高ければ高いほど好ましいものの、一次粒子の凝集破壊のプロセスの簡略化や物理的限界から９０以下が好ましく、８０以下がより好ましい。

高分散粉末では、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７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下がより好ましく、４μｍ以下がさらに好ましく、３．５μｍ以下が特に好ましい。本実施形態に係る高分散粉末では、上記累積５０％径（ｄ_５０）を小さくしているにもかかわらず、一次粒子の凝集が抑制されているので、各種用途への展開を幅広く効率的に行うことができる。上記累積５０％径（ｄ_５０）は、ハンドリング性等の観点から、０．１μｍ以上が好ましく、０．３μｍ以上がより好ましく、０．５μｍ以上がさらに好ましい。

本実施形態に係る高分散粉末において、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標準偏差は特に限定されないものの、９μｍ以下であることが好ましく、８μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以下がさらに好ましく、３μｍ以下が特に好ましい。標準偏差を上記範囲とすることで、粒度の整った均質な高分散粉末を得ることができる。なお、標準偏差は、下記式で得られる。
標準偏差＝（ｄ_８４−ｄ_１６）／２
（式中、ｄ_８４は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８４％径であり、ｄ_１６は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１６％径である。）

本実施形態において、高分散粉末のＢＥＴ比表面積は５０ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、４０ｍ^２／ｇ以下がより好ましく、３０ｍ^２／ｇ以下がさらに好ましく、２０ｍ^２／ｇ以下が特に好ましい。ＢＥＴ比表面積が小さいほど、主に板状の一次粒子のサイズが大きくなり、それとともに一次粒子の構造が堅固となって、板状の一次粒子間に水を保持ないし固定しやすくなるため高分散状態を達成することができる。一方、上記ＢＥＴ比表面積は、１０ｍ^２／ｇ以上が好ましく、１５ｍ^２／ｇ以上がより好ましい。無水炭酸マグネシウム(マグネサイト)のＢＥＴ比表面積は低く、高分散粉末の製造時の副生成物として無水炭酸マグネシウムが生成してしまうとＢＥＴ比表面積が低くなる。マグネサイトは立方体粒子であり、塩基性炭酸マグネシウムのような一次粒子間の空隙がないことから、一次粒子間での水の保持ないし固定を行うことができず、その結果、高分散性を達成することができなくなる。従って、無水炭酸マグネシウムの生成の抑制の観点から、ＢＥＴ比表面積は上記範囲であることが好ましい。

本実施形態において、高分散粉末の見掛け比重は、０．２８ｇ／ｍＬ以下が好ましく、０．２５ｇ／ｍＬ以下がより好ましく、０．２２ｇ／ｍＬ以下がさらに好ましく、０．２ｇ／ｍＬ以下が特に好ましい。高分散粉末の見掛け比重は、０．１５ｇ／ｍＬ以上が好ましく、０．１６ｇ／ｍＬ以上がより好ましい。高分散粉末の見掛け比重を上記範囲内とすることで、分散性やハンドリング性を向上させることができる。なお、見掛け比重の測定方法は、ＪＩＳ Ｋ６２２０?１：２００１に準じて測定することができる。

本実施形態に係る高分散粉末では、ＳＥＭ写真で得られる一次粒子の平均長径が、０．１μｍ以上であることが好ましく、０．２μｍ以上であることがより好ましく、０．３μｍ以上であることがさらに好ましく、０．４μｍ以上であることが特に好ましい。また、上記一次粒子の平均長径は、２μｍ以下であることが好ましく、２．５μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以下であることがさらに好ましい。一次粒子の平均長径を上記範囲とすることで、分散性やハンドリング性等をより向上させることができる。

本実施形態に係る高分散粉末では、ＳＥＭ写真で得られる一次粒子の平均厚みが、０．００１μｍ以上であることが好ましく、０．００５μｍ以上であることがより好ましく、０．０１μｍ以上であることがさらに好ましく、０．０１５μｍ以上であることが特に好ましい。また、上記一次粒子の平均厚みは、０．５μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以下であることがより好ましく、０．２μｍ以下であることがさらに好ましい。一次粒子の平均厚みを上記範囲とすることで、分散性やハンドリング性等をより向上させることができる。

本実施形態に係る高分散粉末において、下記式で表される一次粒子のアスペクト比は、５以上が好ましく、６以上がより好ましく、７以上がさらに好ましく、８以上が特に好ましい。また、上記アスペクト比は３０以下が好ましく、２５以下がより好ましく、２０以下がさらに好ましい。
アスクペクト比＝一次粒子の平均長径（μｍ）／一次粒子の平均厚み（μｍ）
一次粒子のアスペクト比を上記範囲とすることで、高分散粉末の分散性や増粘性を向上させることができる。

本実施形態に係る高分散粉末において、Ｘ線回折法により得られる一次粒子の平均結晶子径は特に限定されないものの、１１０Å以上２００Å以下が好ましく、１２０Å以上１９０Å以下がより好ましく、１３０Å以上１８０Å以下がさらに好ましく、１４０Å以上１８０Å以下が特に好ましい。一次粒子の平均結晶子径が上記範囲にあることで、高分散粉末の耐熱性を向上させることができる。

なお、塩基性炭酸マグネシウムは、下記化学式で表される化合物である。
ｘＭｇＣＯ_３・Ｍｇ（ＯＨ）_２・ｙＨ_２Ｏ
（式中、ｘは３〜５の整数であり、ｙは３〜８の整数である。）

本実施形態の高分散粉末は塩基性炭酸マグネシウムを主成分としている。塩基性炭酸マグネシウムの割合は９５％以上が好ましく、９８％以上がより好ましく、９９％以上がさらに好ましい。なお、高分散粉末は、原料や製造方法等に由来する不可避的不純物成分を含む場合がある。不純物成分としては、例えば、Ｃａ、Ｓ、Ｓｉ等である。これらの不純物の含有量は、各元素換算で、高分散粉末中に０．３質量％以下であることが望ましい。

本実施形態の高分散粉末の一次粒子の形状は、主に板状であるものの、一部では立方体状、不定形、針状等の形状であってもよい。

本実施形態の高分散粉末の用途としては特に限定されず、例えば、ゴム製品の充填剤および補強材、絶縁材料、高温耐性などの特性を要求される防火保温材料、ガラス製品、マグネシウム塩、マグネシウム単体、印刷オイル、墨、陶磁器、樹脂用フィラー（反り防止材、電池のセパレータ等の補強材）、製紙用フィラー（補強材）、白色無機充填剤、塗料、断熱材、保温材、吸音材、フィルター、建材、医薬類及びその担体、解酸剤製造、農薬類及びその担体、化粧品及びその担体、触媒担体、微生物担体、生体担体、肥料、吸液剤、吸油剤、乾燥剤、増粘剤、芳香剤、消臭剤、シーリング剤、防錆剤、食品添加物、濾過材、濾過助材、研磨剤、色彩保護剤、乾燥剤、カラム充填剤、日用化学製品、ガスバリア剤、熱伝導性フィラー等が挙げられる。また、高分散粉末は、酸化マグネシウムの原料として用い得る。塩基性炭酸マグネシウムから酸化マグネシウムへの転化方法は公知の方法を採用することができ、例えば、塩基性炭酸マグネシウムの加熱処理等が挙げられる。

本実施形態の高分散粉末の用途の具体例として、溶媒１００質量部に対し、本実施形態高分散塩基性マグネシウム粉末を０．１〜１００質量部、好ましくは１〜５０質量部配合した粉末懸濁組成物を好適に採用することができる。溶媒としては、粉末懸濁組成物の用途に応じて適宜選択することができ、例えば、水やアルコール（例えば、エタノール等）、アセトン、トルエン等の有機溶媒等が挙げられる。この粉末懸濁組成物の用途は、特に限定されないものの、高分散粉末が板状であるとともに隠蔽性、吸油性、増粘性を有し、滑らかさが高いので、化粧品、食品又は塗料として好適に用いられる。さらに、本実施形態の高分散粉末は優れた滑らかさを有するので、粉末状化粧品の基材としても用い得る。粉末状化粧品に利用する場合、高分散粉末の配合量は、０．５重量％以上８０重量％以下が好ましく、１重量％以上５０重量％以下がより好ましい。

また、別の用途として、高分子材料１００質量部に対し、本実施形態の高分散塩基性マグネシウム粉末を１〜５００質量部、好ましくは５〜３００質量部配合した高分子組成物を好適に挙げることができる。高分子材料は、天然高分子材料又は合成高分子材料のいずれでもよく、中でも樹脂、ゴム又は紙（パルプ）であることが好ましい。高分散粉末は板状であり、耐熱性、滑らかさを有するので、これらの高分子材料を利用する製品の補強性フィラーとして好適に用いることができる。

《高分散塩基性炭酸マグネシウムの製造方法》
本実施形態の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法は、沈降容積が６０ｍＬ未満の原料塩基性炭酸マグネシウム粉末が分散媒に分散した原料分散液を準備する準備工程、及び前記原料分散液を１５０℃以下の温度で水熱処理して処理分散液を得る水熱工程を含む。さらに、水熱工程の後、前記処理分散液を濾過し、濾取した粉末を乾燥させる乾燥工程を含むことが好ましい。以下、各工程について説明する。

（準備工程）
原料粉末としては、公知の方法によって得られる塩基性炭酸マグネシウムを広く用いることができる。また、市販品を用いることもできる。市販品を含め、従来の方法により得られる塩基性炭酸マグネシウムの沈降容積は６０ｍＬ未満であることが多く、一次粒子の凝集度が高くなっている。原料粉末の製造方法としては、上述のように公知の方法を採用することができ、例えば、水酸化マグネシウムと炭酸ガスとの反応を利用したガス法、マグネシウム塩と炭酸ナトリウムとの反応を利用したソーダ法、マグネシウム塩と炭酸アンモニウムとの反応を利用した炭安法等が挙げられる。

代表例としてガス法を説明する。水酸化マグネシウム粉末を水に分散させてスラリーを調製する。スラリー濃度は、次工程の炭酸ガスとの反応効率等を考慮して設定すればよく、ＭｇＯ濃度で１０〜８０ｇ／Ｌ、好ましくは２０〜６０ｇ／Ｌ程度である。このスラリーを５０〜１００℃程度、好ましくは６０〜８０℃程度に加熱し、炭酸ガスをスラリーに吹き込んで水酸化マグネシウムと炭酸ガスとの炭酸化反応を行うことで塩基性炭酸マグネシウムを得ることができる。炭酸ガスの流量は反応効率等を考慮して適宜設定すればよく、一般的には１０〜５０Ｌ／ｍｉｎ、好ましくは２０〜４０Ｌ／ｍｉｎ程度である。炭酸化反応の終了後、脱水、乾燥を経ることで原料粉末を得ることができる。

準備工程では、原料粉末を分散媒に分散させて原料分散液を準備する。分散媒としては水が好ましい。原料粉末の濃度としては、次工程における水熱反応の効率や収量等に応じて設定することができ、ＭｇＯ濃度で１５〜７０ｇ／Ｌが好ましく、２０〜６０ｇ／Ｌがより好ましく、２５〜５０ｇ／Ｌがさらに好ましい。原料粉末の分散には、攪拌翼を備える公知の混合機を用いることができる。混合機内で水と原料粉末とを十分に攪拌混合することで原料分散液が得られる。分散の際の温度は室温であってもよく、１００℃以下の温度で加熱してもよい。原料粉末の製造から原料分散液の調製を連続的に行う場合は、水酸化マグネシウムの炭酸化反応後のスラリーをそのまま原料分散液として用いることができる。その際、水分量を増減させることで、原料粉末の濃度を所定の範囲に調整してもよい。

（水熱工程）
本水熱工程では、原料分散液を１５０℃以下の温度で水熱処理して処理分散液を得る。水熱処理を行うことにより、原料粉末の所望でない分解反応（無水炭酸マグネシウム及び水酸化マグネシウムへの分解）を抑制しつつ、原料粉末中の一次粒子の凝集が徐々にほぐれ、一次粒子が個別に分散した状態を得ることができる。さらに、水熱処理を経ることで、一次粒子における結晶成長を促進させることができ、結晶子径を増大させることができる。

水熱処理は、オートクレーブ等の公知の耐圧加熱容器にて、原料分散液を加熱条件下で攪拌することで行うことができる。加熱温度は１５０℃以下である。好ましくは、加熱温度は１００℃以上１５０℃以下であり、より好ましくは、１２０℃以上１５０℃以下であり、さらに好ましくは１３０℃以上１５０℃以下であり、特に好ましくは１４０℃以上１５０℃以下である。水熱処理の温度が１５０℃を超えると、原料粉末の分解反応が進行し、無水炭酸マグネシウムと水酸化マグネシウムとが併存する混合相となって、目的とする塩基性炭酸マグネシウム粉末が得られなくなる。水熱処理の時間は、一次粒子の凝集破壊を十分に進行させ、かつ長時間処理による原料粉末の分解反応を抑制する範囲で設定され、１〜１２時間程度、好ましくは２〜８時間程度、より好ましくは２．５〜６時間程度である。水熱工程を経ることで、高分散粉末が分散した処理分散液が得られる。

（乾燥工程）
水熱工程の後、高分散粉末を含む処理分散液を濾過し、濾取した粉末を乾燥させる乾燥工程を行ってもよい。濾過の際、公知のフィルタープレス機により加圧しながら濾過・脱水を行ってもよい。脱水の際の圧力は適宜設定することができ、一般的に０．５〜１０ＭＰａ程度であり、１〜６ＭＰａが好ましく、１．５〜４ＭＰａがより好ましい。次いで、濾取した粉末を乾燥機中で乾燥させる。乾燥機は公知のものを用いることができ、例えば、熱風乾燥機、赤外線乾燥機、真空乾燥機等が挙げられる。乾燥温度は５０〜１５０℃が好ましく、７０〜１４０℃がより好ましく、８０〜１３０℃がさらに好ましく、９０〜１２０℃が特に好ましい。乾燥時間は１〜２０時間程度、好ましくは３〜１８時間、より好ましくは６〜１５時間である。必要に応じて、乾燥工程後、粉砕処理を行ってもよい。水熱処理を経ない従来の粉砕処理と比較して、水熱処理を経た後の粉砕処理を行うことで一次粒子の状態を安定して維持することができる。以上の工程により、一次粒子の凝集が抑制された高分散塩基性炭酸マグネシウムを製造することができる。

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）
攪拌翼付きの反応容器内にて、ＭｇＯ濃度４０ｇ／Ｌの水酸化マグネシウムスラリー８０Ｌを７０℃に加熱し、攪拌しながらガス流速３０Ｌ／ｍｉｎで炭酸ガスを吹き込み炭酸化反応を行った。スラリーにフェノールフタレインを加えておき、ピンク色から無色になったときを反応の終点とし、終点に達した時点で炭酸ガスの吹き込みを停止した。これにより原料塩基性炭酸マグネシウム粉末のスラリーを得た。その後、水を加えて塩基性炭酸マグネシウムの濃度をＭｇＯ濃度で３５ｇ／Ｌに調整して原料分散液を得た。

容量１００Ｌの撹拌機付きオートクレーブに、ＭｇＯ濃度３５ｇ／Ｌの原料分散液７０Ｌを入れ、撹拌しながら温度１５０℃で４時間の水熱処理を行い、処理分散液を得た。次いで、処理分散液をフィルタープレス機に移し取り、圧力２．５ＭＰａにて３分間加圧することで脱水した。脱水後の粉末を１０５℃に設定された乾燥機で１２時間静置乾燥させ、高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末を得た。

（実施例２）
水熱処理の温度を１４０℃としたこと以外は、実施例１と同様に高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末を製造した。

（実施例３）
水熱処理の温度を１２０℃としたこと以外は、実施例１と同様に高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末を製造した。

（実施例４）
水熱処理の温度を１００℃としたこと以外は、実施例１と同様に高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末を製造した。

（比較例１）
原料分散液の脱水及び乾燥を行い、水熱処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様に塩基性炭酸マグネシウム粉末を製造した。

（比較例２）
水熱処理の温度を８０℃としたこと以外は、実施例１と同様に塩基性炭酸マグネシウム粉末を製造した。

＜塩基性炭酸マグネシウム粉末の評価＞
実施例及び比較例で得られた塩基性炭酸マグネシウム粉末について、以下のような分析を行った。各評価結果を表１に示す。

（１）沈降容積
塩基性炭酸マグネシウム粉末５ｇを１００ｍＬの蓋付きメスシリンダーに投入し、純水を注ぎ入れて１００ｍＬとなるようにメスアップした。メスシリンダーの蓋を閉じて振り幅約２０ｃｍで１分間左右に振って均質に混合し、分散液を調製した。その後、２０℃で２時間静置した。粉末分散相と純水相との分離相における粉末分散相の占める容積を読み取り、これを沈降容積（ｍＬ）として測定した。

（２）走査電子顕微鏡（ＳＥＭ写真；一次粒子の平均長径及び平均厚み）
アルミ試料台上に両面テープを貼り付け、その上から試料粉末をスパチュラのヘラでなぞるように塗布した。金蒸着を行った後、試料粉末の粒子像を走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ：日立製作所株式会社製Ｓ−４７００）を用いて５０００倍の倍率で写真を撮影した。図１及び２に実施例１及び比較例１の塩基性炭酸マグネシウム粉末のＳＥＭ写真をそれぞれ示す。

画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ Ｊ）を用いて、写真中の粒子５０個を無作為に選択し、一次粒子の平均長径（μｍ）及び平均厚み（μｍ）を求めた。ここで、一次粒子の長径は、測定対象粒子の寸法を各方角から測定して、粒子の寸法が最も大きくなる方向の粒子の寸法（すなわち、最長径）とした。

（３）累積５０％径及び標準偏差
エタノール５０ｍＬを１００ｍＬ容量のビーカーに採り、約０．２ｇの試料粉末を入れ、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）を求めた。

同様に、得られた粒度分布における体積基準での累積８４％径（ｄ_８４）（μｍ）及び累積１６％径（ｄ_１６）（μｍ）を求め、下記式に従い標準偏差を求めた。
標準偏差＝（ｄ_８４−ｄ_１６）／２

（４）分散度
ＳＥＭ写真を用いて得られた一次粒子の平均長径（ｄ_Ｌ）（μｍ）及びレーザー回折式粒度分布計で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）を用い、下記式に従って分散度を求めた。
分散度＝（ｄ_Ｌ／ｄ_５０）×１００

（５）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粉末を、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。

（６）一次粒子における平均結晶子径
一次粒子における平均結晶子径の測定は、以下の手順で行った。Ｘ線回折装置（株式会社リガク製、ＲＩＮＴ−２５００）によりＣｕ線源（４０ｋＶ、３０ｍＡ）の条件で測定してＸ線回折パターンを得た。統合粉末Ｘ線解析ソフトウェア「ＰＤＸＬ２」を用いてＳｃｈｅｒｒｅｒ法により結晶子径を算出した。

（７）見掛け比重
高分散粉末の見掛け比重の測定方法をＪＩＳ Ｋ６２２０?１：２００１に準じて測定した。

（８）耐熱性（熱重量（ＴＧ）測定での減量）
高分散粉末の耐熱性は、ＴＧ測定での減量を測定することにより評価した。ＴＧ測定での減量が小さいほど耐熱性が高いといえる。ＴＧ測定は、セイコーインスツルメンツ株式会社製「ＴＧ／ＤＴＡ６３００」を用いて行った。測定条件は以下のとおりであった。昇温速度：２０℃／ｍｉｎ、測定雰囲気：Ａｉｒ ２００ｍｌ／ｍｉｎ、リファレンス：Ａｌ_２Ｏ_３、サンプル重量：８．０ｍｇ、測定容器：Ｐｔ製、測定温度範囲：４０〜３００℃。

次に、下記式に従い、２００℃での減量分（％）及び１００℃での減量分（％）を求めた。
減量分（％）＝｛（初期重量−各温度での重量）／初期重量｝×１００

さらに、２００℃での減量分（％）から１００℃での減量分（％）を減じた値を求め、この値が２％以下の場合を「◎」、２％を超え５％以下の場合を「○」、５％を超えた場合を「×」として耐熱性を評価した。

（９）平均摩擦係数の測定（滑らかさ）
摩擦感テスターＫＥＳ−ＳＥ（カトーテック社製）を用い、スライドガラス表面に貼り付けた両面テープ（幅１５ｍｍ）上にパフで塩基性炭酸マグネシウム粉末０．１ｇを塗り広げ、荷重２５ｇ、移動速度Ｈ（当該テスターにおける既定の移動速度）で平均摩擦係数を測定した。センサーは１０ｍｍ角シリコンセンサーを使用した。平均摩擦係数が１．３以上であれば滑らかであると判断した。

（１０）増粘性
塩基性炭酸マグネシウム粉末を用いて１０ｗｔ％、２０℃の水スラリーを調製した（撹拌棒で液が均一になるように混合した）。ＢＬ ＩＩ型粘度計（東機産業（株）製）を用いロータＮｏ．３、回転速度６０ｒｐｍの条件で、測定開始から１分後の値を読み取り、粘度（ｃＰ）の値を算出した。粘度が１５０以上であれば増粘性が良好であると判断した。

（１１）補強性の評価
ａ．曲げ弾性率測定用成型体の作製
ポリプロピレン樹脂（ＰＰ、日本ポリプロ社製、ＢＣ６Ｄ）１００質量部に対して塩基性炭酸マグネシウム粉末１０質量部を配合した後に、ラボプラストミル（東洋精機株式会社）を用いて、１８０℃で５分間、回転数５０ｒｐｍで溶融混練した後、溶融混練物をシュレッダーで径が約５ｍｍ以下にカットしてペレットを作製した。ペレットを射出成型機（株式会社日本製鋼所製、Ｊ−５０Ｅ２）を用いて、出口温度２１０℃で射出成型し、８０×１０×４ｍｍの試験片を得た。
ｂ．曲げ弾性率の測定
得られた試験片の曲げ弾性率（ＧＰａ）をＪＩＳ Ｋ７１７１に基づいて測定した。具体的には、インストロン社製３３８２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、試験片は長さ８０ｍｍ×幅１０ｍｍ×厚み４ｍｍ、支点間距離６４ｍｍ、試験速度２ｍｍ／ｍｉｎ、圧子の半径Ｒ１＝５ｍｍ、支持台の半径Ｒ２＝５ｍｍの条件で行った。曲げ弾性率が１．３３ＧＰａ以上であれば補強性が良好であると判断した。

表１より、実施例で得られた高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末では、沈降容積及び分散度が高い値となっており、一次粒子の凝集が抑制されて、高分散性が得られた。また、耐熱性が良好であるとともに、低凝集の粉末であったので、滑らかさ及び増粘性のいずれも良好であった。さらに、高分散粉末を配合した樹脂組成物の曲げ弾性率も向上しており、補強性も良好であった。一方、比較例の塩基性炭酸マグネシウム粉末では、沈降容積及び分散度が低い値となっており、一次粒子が凝集して分散性の低い結果となった。これに伴い、滑らかさ及び増粘性も劣る結果となった。以上より、本発明の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末は、増粘性や滑らかさが求められる化粧品（液状化粧品や粉末状化粧品）、食品及び塗料や、耐熱性や補強性が求められる樹脂、ゴム及び紙の補強材等のほか、各種用途への展開を好適に図ることができる。

Claims (11)

1. 以下の測定条件で測定して得られる沈降容積が６０ｍＬ以上である高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末。
   （沈降容積の測定条件）
   前記塩基性炭酸マグネシウム粉末５ｇを１００ｍＬの蓋付きメスシリンダーに投入し、次いで純水を１００ｍＬまで量り取って混合し、２０℃で２時間静置した後の粉末分散相と純水相との分離相における粉末分散相の占める容積を沈降容積（ｍＬ）として測定する。
2. 下記式で表される分散度が６以上である請求項１に記載の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末。
   分散度＝（ｄ_Ｌ／ｄ_５０）×１００
   （式中、ｄ_ＬはＳＥＭ写真を用いて得られる一次粒子の平均長径（μｍ）であり、ｄ_５０は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（μｍ）である。）
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５０％径（ｄ_５０）が７μｍ以下である請求項１又は２に記載の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末。
4. ＢＥＴ比表面積が５０ｍ^２／ｇ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法であって、
   沈降容積が６０ｍＬ未満の原料塩基性炭酸マグネシウム粉末が分散媒に分散した原料分散液を準備する準備工程、及び
   前記原料分散液を１００℃以上１５０℃以下の温度で水熱処理して処理分散液を得る水熱工程
   を含む高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法。
6. 前記水熱工程の後、前記処理分散液を濾過し、濾取した粉末を乾燥させる乾燥工程をさらに含む請求項５に記載の高分散塩基性炭酸マグネシウム粉末の製造方法。
7. 溶媒１００質量部に対し、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分散塩基性マグネシウム粉末を０．１〜１００質量部配合した粉末懸濁組成物。
8. 前記粉末懸濁組成物は、化粧品、食品又は塗料として用いられる請求項７に記載の粉末懸濁組成物。
9. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分散塩基性マグネシウム粉末を０．５重量％以上８０重量％以下の配合量で含む粉末状化粧品。
10. 高分子材料１００質量部に対し、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分散塩基性マグネシウム粉末を１〜５００質量部配合した高分子組成物。
11. 前記高分子材料が、樹脂、ゴム又は紙である請求項１０に記載の高分子組成物。
    

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