JPH03197316A - 水酸化マグネシウム結晶の成長方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水酸化マグネシウム結晶の成長方法に係り、詳
しくは粒子径が大かく比表面積が小さく、しかも二次凝
集が少なく、分散性に優れた六角板状結晶の水酸化マグ
ネシウムを低コストに、かつ工業的に有利に製造するこ
とができる水酸化マグネシウム結晶の成長方法に関する
ものである。

［従来の技術］ 水酸化マグネシウムは各種分野において幅広い用途を有
している。その中の一つとして、熱可塑性樹脂の非ハロ
ゲン難燃剤としての利用が注目を集めている。このよう
な難燃剤フィラーとして水酸化マグネシウムを使用する
場合、水酸化マグネシウムとしては結晶粒径が大きく、
しかも二次凝集のないものが要望されている。即ち、結
晶粒径が小さいものでは二次凝集体を形成し易く、樹脂
との混練の際、樹脂に対する分散性が極めて悪く、加工
性、難燃性、機械強度、耐水絶縁性等の話物性に悪影響
を及ぼす。

従来、結晶粒径の大きい高分散性の水酸化マグネシウム
を製造する方法としては、次の■〜■などの方法が提案
されている。

■　比表面積が３０〜６０ｍ’／Ｈの水酸化マグネシウ
ムを１０〜４０重量％の塩化カルシウム水溶液中に加え
、高温高圧下のオートクレーブ養生によって、比表面積
が１０ｄ／ｇ以下の水酸化マグネシウムを製造する方法
（特開昭５７−１００９１８号）。

■　塩基性塩化マグネシウム又は塩基性硝酸マグネシウ
ムを１０〜２０℃のアルカリ性溶液中で加温した後、高
温高圧下のオートクレープ養生によって１〜２０ｒｒ？
／ｇの比表面積を有する水酸化マグネシウムを製造する
方法（特開昭５２−１１５７９９号）。

■　１４００℃以上で焼成した酸化マグネシウムを原料
酸化マグネシウムの当量数の０．　５％以上の当量数に
相当する酸基及び原料の酸化カルシウムの当量数に相当
する酸基の合計量を酸又はマグネシウム塩として含む水
懸濁スラリー状態で水和する方法（特開昭５６＝１０９
８２０号）。

■　水酸化マグネシウムを１１５０〜１３５０℃で仮焼
、粉砕して得られた＜２００＞方向の結晶子径がａＯＯ
〜１５００Ａの範囲でＢＥＴ比表面積が０．７〜２ｍ”
７ｇの範囲かつ平均粒子径が２〜５μｍの範囲にある酸
化マグネシウム微粉末をマグネシウム塩共存下で水和さ
せる方法（特開平ｌ−１３１０２２号）。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の方法のうち、オートクレープ
養生のみを主とした方法では高温高圧下で長時間のオー
トクレープ処理を必要とすることや、高濃度の塩化カル
シウム水溶液を使用することから、オートクレープの腐
食の恐れがあることや、多量に製造するには大規模且つ
高価な装置を必要とするといった欠点がある。また、水
和による方法では原料に１４００℃以上で高温焼成され
た酸化マグネシウムを必要とし、あるいは１１５０〜１
３５０℃で仮焼し、粉砕して得られた＜２００＞方向の
結晶子径が８００〜１５００Ａの範囲でＢＥＴ比表面積
が０．７〜２ｒｒＩ′ｌ／ｇの範囲かつ平均粒子径が２
〜５μｍの範囲にある酸化マグネシウムといった限定さ
れたものを必要とするといった欠点がある。

本発明は上記従来のオートクレープ法や水和法の問題点
を解決し、粒子径が大きく比表面積が小さく、かつ二次
凝集が少なく分散性が良いといった優れた性質を兼備し
た六角板状の水酸化マグネシウム結晶を効率的に製造す
ることができる水酸化マグネシウム結晶の成長方法を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水酸化マグネシウム結晶の成長方法は、マグネ
シウムイオン含有液とアルカリとの混合液をオートクレ
ープ養生により生成させた微細結晶の水酸化マグネシウ
ムの所定量を５０℃以上に保持した攪拌機付温水槽に投
入し攪拌分散させて水酸化マグネシウム結晶種子スラリ
ーを得る第１工程と、該第１工程で得られたスラリーに
該スラリー中の結晶種子投入量のｙＪ〜３倍量の粉砕軽
焼マグネシアを投入して水和反応させる第２以上の高次
工程とを有することを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明においては、まず、第１工程において、苦汁、海
水又は塩化マグネシウム水溶液等のマグネシウムイオン
含有液とアルカリとの混合溶液をオートクレープ養成す
るなどして反応させて微細結晶の水酸化マグネシウムを
得、これを濾過、洗浄して結晶種子ケーキとし、これを
５０℃以上に保持された攪拌機付温水槽に一定量投入し
て攪拌、分散させる。ここでアルカリとしては、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、石灰
乳、アンモニア等の１種以上を用いることができる。ま
た、オートクレープ養生の処理条件は、１１０〜１４０
℃、２〜４　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ’で１〜３時間とする
のが好ましい、このようなオートクレープ養生により得
られる水酸化マグネシウム結晶種子は、攪拌機付温水槽
中の温水に１〜２０重量％濃度となるように投入するの
が好ましい。

次いで第２工程において、該温水槽に粉砕軽焼マグネシ
アを第１工程における水酸化マグネシウム結晶種子の５
〜３倍相当量、好ましくはη〜２倍相当量加え水和反応
させる。この時、使用する粉砕軽焼マグネシア及び後述
の第３工程以降の高次工程において使用する粉砕軽焼マ
グネシアは、その比表面積が２〜２ｏｍ”／ｇ、好まし
くは２〜１２ｒｒ？／ｇのものであることが望ましい。

粉砕軽焼マグネシアの比表面積が２ｄ／ｇ未満ではマグ
ネシアの水和速度が著しく遅いために水和反応の完結に
長時間を要し工業的に不利である。一方、マグネシアの
比表面積が２０ｄ１ｇを超えると本発明の目的である二
次凝集の少ない分散性の良い水酸化マグネシウムを得る
ことができない。その主な理由としては、マグネシアの
水和速度が速すぎるために結晶形状が不均一となり凝集
体を形成するためと考えられる。

なお、マグネシアの水和反応温度は第２工程のみならず
第３工程以降の高次工程においても５０℃以上、スラリ
ーの沸騰温度以内、好ましくは６０〜８０℃である。反
応温度が５０℃未満ではマグネシアの反応速度は遅く、
水和反応に長時間を要し工業的に不利である。

こうして、スラリーを攪拌混合して水和反応を完結させ
ることにより水酸化マグネシウムを得る。水和反応完結
に要する時間は反応温度等により異なるが、比表面積２
〜１２ｒ１１″／ｇの粉砕軽焼マグネシアを用い、水和
反応温度６０〜８０℃の好適な範囲で行った場合、通常
２〜６時間程度である。

この様にして第２工程を終了して得られたスラリー中の
水酸化マグネシウムは十分粒子径が大きいものであるが
、結晶発達の必要に応じて更に第３工程以降の高次工程
を繰り返す、即ち、第３工程において該第２工程で投入
した粉砕軽焼マグネシアの１／３〜３倍相当量、好まし
くは％〜２倍相当量の粉砕軽焼マグネシアを加え第２工
程の水和反応と同様５０℃以上の反応温度で攪拌混合し
て水和反応を完結させる。こうして第３工程を終了した
後は、更に必要に応じて第４工程、第５工程以降の高次
工程の操作を行なう。

即ち、第４工程においては第３工程の粉砕軽焼マグネシ
ア投入量の１／３〜３倍、第５工程においては第４工程
の粉砕軽焼マグネシア投入量の％〜３倍というように、
前工程の粉砕軽焼マグネシア投入量のｙ１〜３倍の粉砕
軽焼マグネシアを投入して水和反応を完結させる。

特に、本発明においては、各工程におけるスラリー中へ
の粉砕軽焼マグネシアの合計投入量が前工程における粉
砕軽焼マグネシア（第１工程では水酸化マグネシウム）
の合計投入量の２倍となるように投入するのが好ましい
。即ち、第１工程における水酸化マグネシウム結晶種子
の投入量をＸとした場合、各粉砕軽焼マグネシア投入量
は下記の如くとするのが最適である。

本発明においては、このような反応工程は２工程以上、
好ましくは２〜５工程行なうことにより、目的とする粒
子径が大きく比表面積の小さい、二次凝集の少ない分散
性の良好な水酸化マグネシウムを得ることができる。

なお、本発明において、最終工程で得られる水酸化マグ
ネシウムスラリー濃度は３〜７０重量％、特に２０〜５
０重量％であることが好ましい。水酸化マグネシウムス
ラリー濃度が７０重量％を超える高濃度になるとスラリ
ーの流動性が城少し、攪拌機やポンプ輸送等の装置の運
転に支障をきたし、また、３重量％未満の低濃度では製
造効率が低い。

一連の反応により得られた水酸化マグネシウム結晶は、
例えば濾過、乾燥、及び粉砕等の処理を経て製品とされ
る。

［作用］ 本発明の方法により、粒子径が大きく比表面積が小さい
六角板状の水酸化マグネシウム結晶を成長させることか
で籾る理由の詳細は必らずしも明らかではないが、次の
ように推察される。即ち、マグネシウムイオン含有液と
アルカリとの反応でも水和でも良いが、好ましくは苦汁
もしくは塩化マグネシウム水溶液等とアルカリとの混合
溶液をオートクレープ処理するなどの方法により生成し
た、粒子径は小さいが分散性の良好な水酸化マグネシウ
ムの微結晶が種子となる。そして、次工程において没入
した粉砕軽焼マグネシアが水和して水酸化マグネシウム
が析出する過程において、分散性が良く、二次凝集粒子
を実質的に附随しない六角板状の水酸化マグネシウム結
晶が成長する。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に
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。

なお、以下において、比表面積の測定は柳本製作所（株
）製、粉体表面積測定装置ｒ　ｍｏｄｅｌＧＳ＾−１０
」で、形状の観察は（株）日立製作新製ｒｓｃａｎｎｉ
ｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｚｅｒ
　Ｘ−６５０Ｊにて行った。

実施例１ 第１工程において苦汁５００ｍＪ２と１４重量％のアン
モニア水８００ｍＪ！どの混合溶液をオートクレープに
より、１２０℃、２　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’の条件下
で１時間処理し、微細な水酸化マグネシウム結晶種子を
生成させ、これを１．５ｋｇの水を入れた攪拌機付温水
槽に５８ｇ投入し、８０℃に保ちながら攪拌、分散させ
た。第２工程において、この温水槽に水酸化マグネシウ
ムを焼成して得た比表面積３ｄ／ｇの粉砕軽焼マグネシ
ア４０ｇを投入し、８０℃で６時間攪拌しっつ水和反応
を完結させた。

得られた水酸化マグネシウムスラリーを濾過、洗浄、乾
燥した後、粉砕して得られた水酸化マグネシウムの比表
面積を測定し、また、形状を電子顕微鏡にて観察した。

結果を第１表及び第１図（３０００倍）、第２図（１０
０００倍）に示す。

実施例２ 第１工程において苦汁６００ｍｆｔと１１．５重量％の
石灰乳８００ｍｊ２との混合溶液をオートクレープで１
２０℃、２　ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｒ？の条件下で１時間
処理し微細な水酸化マグネシウム結晶種子を生成させ、
これを１．５ｋｇの水を入れた攪拌機付温水槽に５８ｇ
投入し、８０℃に保ちながら攪拌、分散させた。第２工
程においてこの温水槽に水酸化マグネシウムを焼成して
得た比表面積３ｒｎ”７ｇの粉砕軽焼マグネシア４０ｇ
を投入し、８０℃で６時間攪拌しつつ水和反応を完結さ
せた。第３工程において、第２工程で使用したと同様の
粉砕軽焼マグネシア８０ｇを温水槽に投入し、８０℃で
更に６時間攪拌しつつ水和反応を完結させた。

得られた水酸化マグネシラウスラリ−を濾過、洗浄、乾
燥した後、粉砕して得られた水酸化マグネシウムの比表
面積を測定し、形状を電子顕微鏡にて観察した。結果を
第１表及び第３図（３０００倍）、第４図（１００００
倍）に示す。

比較例１ 第１工程として、水酸化マグネシウムを焼成した比表面
積３ｄ／ｇの粉砕軽焼マグネシア４０ｇを、８０℃の水
１．５ｋｇを入れた攪拌機付温水槽に投入し、８０℃に
保ちながら６時間攪拌しっつ水和反応を完結させた。第
２工程として第１工程で使用したと同様の粉砕軽焼マグ
ネシア４０ｇを先の温水槽に投入し、８０℃で更に６時
間攪拌しつつ水和反応を完結させた。

得られた水酸化マグネシウムスラリーを濾過、洗浄、乾
燥した後粉砕し、得られた水酸化マグネシウムの比表面
積を測定し、形状を電子顕微鏡にて観察した。結果を第
２表及び第５図（３０００倍）、第６図（ｔｏｏｏｏ倍
）に示す。

比較例２ 比較例１において、′ｓ２工程終了後、第３工程として
、更に第１．２工程で使用したと同様の粉砕軽焼マグネ
シア８０ｇを温水槽に投入し、８０℃で更に６時間攪拌
しながら水和反応を完結させた。

得られた水酸化マグネシウムスラリーを濾過、洗浄、乾
燥した後、粉砕し、得られた水酸化マグネシウムの比表
面積を測定し、その形状を電子顕微鏡により観察した。

結果を第２表及び第７図（３０００倍）、第８図（１０
０００倍）に示す。

第１表、第２表及び第１図〜第８図より明らかなように
、本発明の方法によれば、比表面積が小さく、また二次
凝集のない分散性に優れた水酸化マグネシウム結晶が得
られる。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の水酸化マグネシウム結晶の
成長方法によれば、マグネシウム含有液とアルカリとの
混合液をオートクレープ処理して生成した微結晶を種子
としているため、通常の苛酷なオートクレープを主とし
た長時間の高温高圧下の処理を行なっておらず、また、
原料として高温焼成された酸化マグネシウムや酸あるい
はマグネシウム塩等を必要とすることなく、温和な条件
下で粒子径が大きく比表面積が小さい、二次凝集が少な
く分散性が良いといった特徴を有する六角板状の水酸化
マグネシウム結晶が得られる。

更に、工程数を増減することにより、生成する水酸化マ
グネシウムの粒子径を任意に調整することができるので
各種の用途に通した水酸化マグネシウムを製造すること
が可能である０例えば水酸化マグネシウムは各種分野に
おいて、幅広い用途を有しており、その中の一つとして
熱可塑性樹脂の非ハロゲン難燃剤としての利用が注目を
集めている。このような難燃剤フィラーとして水酸化マ
グネシウムを使用する場合、水酸化マグネシウムとして
比表面積ｔｏｍ”／ｇ以下で結晶粒径が大きく、しかも
二次凝集のないものが要望されている。即ち、比表面積
が１ｏｒｒ？／ｇを超えるものでは、結晶粒径が小さい
ために二次凝集体を形成し易く、樹脂との混線の際、樹
脂に対する分散性が極めて悪く加工性、難燃性、機械強
度、耐水絶縁性等の諸物性に悪影響を及ぼす、本発明に
よれば粒子径が大きく比表面積の小さい二次凝集が少な
い分散性の良い水酸化マグネシウムを低コストに製造す
るこができるので工業的に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例！で得られた水酸化マグネシ
ウムの粒子構造を示す顕微鏡写真、第３図及び第４図は
実施例２で得られた水酸化マグネシウムの粒子構造を示
す顕微鏡写真、第５図及び第６図は比較例１で得られた
水酸化マグネシウムの粒子構造を示す顕微鏡写真、第７
図及び第８図は比較例２で得られた水酸化マグネシウム
の粒子構造を示す顕微鏡写真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）マグネシウムイオン含有液とアルカリとの混合液
   をオートクレープ養生により生成させた微細結晶の水酸
   化マグネシウムの所定量を５０℃以上に保持した攪拌機
   付温水槽に投入し攪拌分散させて水酸化マグネシウム結
   晶種子スラリーを得る第１工程と、該第１工程で得られ
   たスラリーに該スラリー中の結晶種子投入量の１／３〜
   ３倍量の粉砕軽焼マグネシアを投入して水和反応させる
   第２以上の高次工程とを有することを特徴とする水酸化
   マグネシウム結晶の成長方法。