JPH0474709A - 繊維状塩基性硫酸マグネシウム及びその製造法 - 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］ 本発明は合成樹脂やゴムに対する充填補強効果か大きい
比表面積が大なる繊維状塩基性硫酸マグネシウム及びそ
の製造法に関する。

［従来の技術］ 近時、新素材を応用した各種の複合材料や機能製品の開
発が盛んに行われている。就中、無機質短繊維は合成樹
脂や金属の強化材として各種のものが使用されている。

係る無機質短繊維の１つに塩基性硫酸マグネシウムがあ
り、その有する機能と工業的な入手性から注目されてい
る。

従来、この種の繊維状塩基性硫酸マグネシウムは、硫酸
マグネシウム水溶液に水酸化マグネシウムまたは酸化マ
グネシウムを分散させ、１００〜３００℃の温度で水熱
反応させる方法（特開昭５６−１４９３１８号公報、特
開平１−１２６２１８号公報）によつて造られているが
、これらの方法は何れも水熱反応を必須の要件とし、実
質的にはオートクレーブのような加圧反応容器を使用し
て１７０〜２７０℃で１〜３０時間反応させるものであ
り、反応工程が非能率的であり、コスト高となるばかり
でなく、反応生成物の繊維状塩基性硫酸マグネシウムの
物性値、特に合成樹脂やゴムなどに対する充填補強効果
を支配する比表面積のＢＥＴ法による測定値が多くの場
合１０ｍ２／ｇ以下であって、１６ｍ　２　／　、以上
、特に２０ｍ２／ｇ以上のものを得ることは事実上極め
て困難であった。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、以前に加圧反応容器の使用を必要としな
い能率的な繊維状塩基性硫酸マグネシウムの製造法につ
き、種々研究を行った結果、特定性状の酸化マグネシウ
ム粉末と可溶性硫酸塩含有水溶液との反応によって得ら
れる繭状塩基性硫酸マグネシウムを中間原料とし、水性
スラリー状態で、これに解繊処理を施すことにより繊維
状塩基性硫酸マグネシウムが得られることを見出し、そ
の製法に関する特許出願した（特願平ｌ　−２５５１５
８号）。

しかしながら、繭状〜塩基性ｆＪｊ酸マグネシウムを中
間原料とするこの製法においては、解繊処理を経て回収
される繊維状塩基性硫酸マグネシウム中に未解繊部分や
出発原料であるマグネシアの未反応部分、その他の成分
からなる粗粒子が随伴し易く、例えばスラリー状態での
篩分は操作によって粗粒部分を分離除去し、純度の良い
繊維状塩基性硫酸マグネシウムを回収しようとすると収
率が著しく低下する傾向があり、逆に回収率を高めよう
とすると粗粒子が混入して純度の良い繊維状塩基性硫酸
マグネシウムを得ることが困難であった。

また、未反応部分や不純物含有の影響もあって、ＢＥＴ
法による比表面積が２０ｍ２／ｌ？以上の繊維状塩基性
硫酸マグネシウムを得ることは困難であった。

［課題を解決するための手段・作用コ 本発明者らは、上記課題の解決につき鋭意実験検討を重
ねた結果、特定の反応条件で造られた繭状塩基性硫酸マ
グネシウムを中間原料とし、その水性スラリーに解繊処
理を施したのち、分散剤の存在下で沈降分離を行うこと
により、ＢＥＴ法による比表面積が２０ｍ２／ｇ以上の
極めて純度の良い繊維状塩基性硫酸マグネシウムが得ら
れることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明はＢＥＴ法による比表面積が２０ｍ２／ｇ
以上であることを特徴とする繊維状塩基性硫酸マグネシ
ウムに係る。

更に、本発明は繭状塩基性硫酸マグネシウムの水性スラ
リーを形成し、該スラリーに強力な剪断力を作用させて
解繊した後、分散剤の存在下で分散状態を保持して繊維
状塩基性硫酸マグネシウムを含む上層部スラリーを、主
として未反応部分や粗粒部分を含む下層部スラリーから
分離回収し、得られた繊維状塩基性硫酸マグネシウムの
スラリーを固液分離することを特徴とする上記繊維状塩
基性硫酸マグネシウムの製造法に係る。

本発明の製造法で使用する繭状塩基性硫酸マグネシウム
トしては、５Ｍｇ０−　ＭｇＳＯ４・８Ｈ２０に近い化
学組成を有する塩基性硫酸マグネシウム繊維状微細結晶
が多数集合して互いに絡み合い、３０〜５００μ輪の大
きさの均一な′ａ集体を構成しており、順微鏡で観察す
ると恰も蚕の面のような外観を示すものであり、例えば
特開平１２２１５９号に示された製法によってマグネシ
アクリンカ−と硫酸マグネシウム水溶液との反応により
得られるものを使用することができるが、常圧下での加
熱反応によって得られるものである。

加圧反応容器中での高温の水熱反応によって生成する繭
状塩基性硫酸マグネシウムは、それを構成する繊維状塩
基性硫酸マグネシウムの結晶が過度に成長したものとな
り、その後の解繊分級の操作如何に拘わらず比表面積の
大きい本発明の目的物が得られない。

本発明の製造方法においては、常圧下での加熱反応によ
り造−られたこのような繭状塩基性硫酸マグネシウムを
、１０〜１５０１？／１程度のスラリー濃度となるよう
に水中に懸濁させ、強力な剪断力を作用させて繭状物を
解砕し、個々の塩基性硫酸マグネシウムの繊維状結晶粒
子に解繊すると共に繭状凝集物中に存在していた未反応
部分のマグネシアの粗粒子などを遊離させる。強力な剪
断力を作用させる解繊装置としては例えば高速撹拌機、
コロイドミル、ホモジナイザー、超音波装置等を使用す
ることができる。

解繊処理を施したスラリーは更に沈降分級操作によって
未解繊部分や未反応部分などの粗粒子を除去するが、ス
ラリー中に分散剤を存在させることが重要である。

本発明の製造法で使用する分散剤としてはへキサメタ燐
酸ソーダ、トリポリ燐酸ソーダ、ピロ燐酸カリ等の重合
燐酸塩類、有機ホスホン酸またはその塩類、カルボキシ
メチルセルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリアク
リル酸ソーダ等の水溶性有機高分子物質、各種界面活性
剤等、その他各種の分散剤を使用することができる。こ
れらの分散剤の添加は解繊処理の前または後のいずれか
のスラリーであってもよいが、通常は解繊後のスラリー
の方が良い。

分散剤が存在する均一なスラリー中では、解繊された繊
維状結晶粒子が安定な懸濁相を形成するために、その沈
降速度は未解繊部分や未反応部分などの粗粒子の沈降速
度と著しく相違するものとなり、静置またはゆるやかな
流れの状態に保つことにより主として繊維状塩基性硫酸
マグネシウムを含む上層部スラリーと、主として未解繊
部分や未反応部分の粗粒を含む下層部スラリーとが密度
の相違で明瞭な沈降界面を形成し、両層を容易に識別で
きるようになる。

沈降界面を乱さぬようにして、上層部スラリーを流出さ
せて繊維部分を回収する。

本発明の製造法で使用する分級装置としては、沈降槽、
シックナー、液体サイクロン等を使用することができる
。

回収した上層部スラリーの固液分離は、そのままｒ遇し
て行うことも可能であるが、上記分散剤の存在下ではし
ばしば繊維状粒子のｒ過流れ及びｒ布の目詰り等を生じ
て作業能率の低下や収率の低下を招くことがある。

このような場合には、固液分離に先立って回収した上層
部スラリーに適量の凝集剤を添加することによって完全
に改善され、高収率での固液分離が可能となる。このた
め凝集剤としては硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニ
ウム等の水溶性の多価金属塩頭、ポリアクリルアマイド
、ポリアミン等の高分子電解質類、アミン類、４級アン
モニウム塩等の陽イオン性界面活性剤等が有効である。

かくして回収した繊維状塩基性硫酸マグネシウムは常法
により水洗、乾燥及び要すれば粉砕して製品とすること
ができる。

上述のようにして得られた本発明に係る繊維状塩基性硫
酸マグネシウムはＢＥＴ法による比表面積が少なくとも
２０ｍ２／ｇ以上であるが、多くの場合’５０ｍ２７ｇ
を超えることはない、長短のアスペクト比は２０〜１０
０００の範囲内にあり、長さは１０〜３００μｍの範囲
内である。

し実　施　例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明する
。

以下の各実施例で中間体として用いた繭状塩基性硫酸マ
グネシウムは次の製造例により調製した。

繭状塩基性硫酸マグネシウムの製造例 Ｍ　＠　Ｓ　Ｏ４として１００ｇ／ｆｆｉの硫酸マグネ
シウム水溶液１４１に、ＭｇＯ含有率９６％のマグネシ
アクリンカ−３００ｇを添加してスラリー状とした。

次に、該スラリーを、充分な撹拌のもとに常圧下約１０
０℃で２４時間反応させた。反応終了後、固形分を母液
から分離し、常法により水洗、乾燥、粉砕して微細繊維
の集合体である約２００μ−の均一粒子からなる繭状塩
基性硫酸マグネシウム約５５０ｇを得た。

この繭状塩基性硫酸マグネシウムは見掛は比重が０．１
９／ｃｃ、Ｂ　Ｅ　Ｔ法による比表面積が１８ｍ２／ｇ
であり、Ｘ線回折では塩基性硫酸マグネシウムの強い回
折線と、若干のマグネシアの回折線を示した。

この繭状生成物中の繊維状成分（５ＭｇＯＭｇＳＯ，・
８Ｈ２０）の含有率はその灼熱減量率がら約８４％と推
定された。

実施例１ 前記の繭状塩基性硫酸マグネシウム１００部を水２００
０部中に懸濁させ、回転部のディスク間隔２００μ−に
調節したバレルホモジナイザーで１２０００ｒｐｍの高
速回転で、強い剪断力を作用させたのち、ヘキサメタ燐
酸ソーダの４％水溶液を２０部添加し、均一なスラリー
となるように撹拌してから静置した。約１０分間静置す
ると明瞭な沈降界面が生成し、傾斜法により上層部スラ
リーを容易に回収することができた。

回収した上層部スラリーは、硫酸アルミニウム８％水溶
液１０部を添加混合することにより、ま著な凝集効果を
示し、濾過により速やかに固液分離することができた。

この濾過ケーキを、常法により乾燥、粉砕すると繊維状
塩基性硫酸マグネシウム８０部が得られた。

この繊維状塩基性硫酸マグネシウムは直径的０．２μ転
長さ２０〜１５０μ輪、アスペクト比１００〜７５０の
繊維状粒子からなり、ＢＥＴ法による比表面積が’）　
４　ｍ　２　、、′ｙて゛あり、見掛は比重は０．０８
ｇ、／ｃｃてあった。更に、Ｘ線回折法では塩基性硫酸
マグネシウム（５ＭｇＯ・Ｍ　ｇ　Ｓ　Ｏ４・８Ｈ２０
）の回折線のみを示し、その含有率は灼熱減量率から９
３％と推定された。

実施例２ ヘキサメタ燐酸ソーダを強力剪断力を作用させる以前の
スラリーに添加する他は実施例１と同様にして繭状塩基
性硫酸マグネシウムの解繊及び分級の操作を行った結果
、繊維状塩基性硫酸マグネシウム８５部が得られた。

この生成物は実施例１におけると同様な繊維状粒子から
なり、ＢＥＴ法による比表面積が２４ｍ２７ｇであり、
見掛は比重は０．０８ｇ／ｃｃであった。

Ｘ線回折法では塩基性硫酸マグネシウムの回折線のみを
示し、その含有率は灼熱減量率から９５％と推定された
。

実施例３ 前記の繭状塩基性硫酸マグネシウム１００部を水２００
０部中に懸濁させ、タービン翼を備えたホモジナイザー
で１０，０００ｒｐｍ、５分間の高速撹拌を行って強い
剪断力を作用させたのち、トリポリ燐酸ソーダの４％水
溶液２０部を添加し、均一なスラリーとなるように撹拌
してから静置した。

約１０分間静置すると上層部スラリーと下層部スラリー
の明瞭な沈降界面が生成し、傾斜法により上層部スラリ
ーを容易に回収することができた。

回収した上層部スラリーはポリアクリルアマイド２ｇ／
ｌ水溶液１０部を添加混合することにより、顕著な凝集
効果を示し、濾過で速やかに固液分離することができた
。

この濾過ケーキを常法により乾燥、粉砕すると、繊維状
塩基性硫酸マグネシウム８０部が得られた。

この生成物は実施例１におけると同様に繊維状粒子から
なり、ＢＥＴ法による比表面積が２３ｍ２／ｇ、見掛は
比重０．１ｇ／ｃｃであった。Ｘ線回折法では塩基性硫
酸マグネシウムの回折線のみを示し、その含有率は灼熱
減量率から９０％と推定された。

本発明の繊維状塩基性硫酸マグネシウムは、５Ｍｇｏ・
ＭｇＳＯ３・８Ｈ２０に近い化学組成を有し、多くの場
合、直径０．０２〜０．５μｍ、長さ１０〜３００Ｊｉ
ｍの繊維状結晶粒子からなり、未解繊部分や未反応マグ
ネシアなどの粗粒子を含まず極めて純度が良く、特に従
来の公知の繊維状塩基性硫酸マグネシウムに比して比表
面積が２０ｍ２／ｇ以上と著しく大であり、よりかさ高
て、吸油量、吸水量なども大である。従って、このもの
は合成樹脂、ゴム、紙などに対する充填剤として一層優
れており、塗料用の増粘剤、濾過材料、軽量成形体の材
料等各種の用途に好適である。

また、本発明に係る製造法によれば、常圧下での加熱反
応で造られた繭状塩基性硫酸マグネシウムを中間原料と
して未解繊部分や未反応部分などの粗粒を含まず純度の
よい上記の繊維状塩基性硫酸マグネシウムを能率よく、
高収率で製造することができる。

特許出願人　日本化学工業株式会社 ［発明の効果コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＢＥＴ法による比表面積が２０ｍ＾２／ｇ以上であ
   ることを特徴とする繊維状塩基性硫酸マグネシウム。 ２、直径０．０２〜０．５μｍ、長さ１０〜３００μｍ
   、アスペクト比２０〜１００００及び見掛け比重０．０
   ５〜０．５ｇ／ｃｃである請求項１記載の繊維状塩基性
   硫酸マグネシウム。 ３、繭状塩基性硫酸マグネシウムの水性スラリーを形成
   し、該スラリーに強力な剪断力を作用させて解繊した後
   、分散剤の存在下で分散状態を保持して繊維状塩基性硫
   酸マグネシウムを含む上層部スラリーを、主として未反
   応部分や粗粒部分を含む下層部スラリーから分離回収し
   、得られた繊維状塩基性硫酸マグネシウムのスラリーを
   固液分離することを特徴とする繊維状塩基性硫酸マグネ
   シウムの製造法。 ４、固液分離において、凝集剤を添加する請求項３記載
   の繊維状塩基性硫酸マグネシウムの製造法。