JPS6163526A - 球状塩基性炭酸マグネシウムの製造方法 - 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】

［発明の技術分野］ 本発明は合成樹脂に対する充填材、化粧料あるいは農医
薬薬品の担体等に有効に使用される新規な球状塩基性炭
酸マグネシウムの製造方法に関する。 ［従来の技術］ 従来より粉体な球状化することによって充填性、分散性
、研磨性、流動性など様々な粉体物性が改良され、好ま
しい特性が付与されるところから、各種無機粉体”の球
状化が試みられている。これら球状粉体で公知のものと
しては例えば球状炭酸カルシウム（特ｍ昭５７−９２５
１９．５７−９２５２０．５７−９２５２１，５５−９
５８１７）、球状亜硫酸カルシウム（特開昭５３−１４
１９５）、球状アルカリ土類金属ケイ酸塩（日化誌１．
７２７　（１９７Ｂ））　、球状タングステン酸カルシ
ウム（日化誌上止、１５２５　（１９７Ｂ））等がある
。 塩基性炭酸マグネシウムの製造方法は従来、正炭酸マグ
ネシウム結晶の水性スラリーを中間原料として、これを
６０〜８０℃の温度で１〜数時間加熱熟成し、さらに濾
別して得られた結晶をｉｔＯ〜１５０℃に加熱して乾燥
と完熟を行い、概略次式の反応式に従い塩基性炭酸マグ
ネシウムに添加させる方法が一般的である。 加熱 ５（Ｍｇｃ０３−３１１．０）→４ＭｇＣＯ３−Ｍｇ（
ＯＨ）、　−４１１２０＋ＣＤ２　＋　１０１１ユＯ このために必要な正炭酸マグネシウム結晶は（１）水溶
性マグネシウム塩（塩化マグネシウム又は硫酸マグネシ
ウム）と水溶性炭酸塩（炭酸アンモニウム又は炭酸ナト
リウム）との反応（２）重炭酸マグネシウム（Ｍｇ　（
ＨＣＯ３）ｚ）の熱分解（３）水酸化マグネシウムスラ
リーに炭酸ガスを吹き込む反応のいずれかによって調製
されている。 上記した従来の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法では
反応系内を均一に維持することにより均一な大きさの結
晶を得るために、正炭酸マグネシウム結晶を析出させる
工程及びこれを加熱熟成して塩基性炭酸マグネシウムに
転化する工程において、反応槽内は絶えず撹拌状態に置
かれている。 ［発明が解決しようとする問題点コ このような従来の方法により得られる塩基性炭酸マグネ
シウムは板状の微結晶から成っており、嵩密度が０．２
〜０．３ｇ／ｍｌの非常に嵩高い粉体であり、液体中に
あってはその粘度が増大し、ケーキ状にあっては固結を
起し、製品とするためには解砕しなければならない問題
を有していた。 また、塩基性炭酸マグネシウムは多くの結晶水を有し、
炭酸ガスを発生し、合成樹脂難燃化のための充填剤とし
て有用であることが知られているが、難燃性を付与しろ
るほどの量を樹脂に充填する場合、上記した塩基性炭酸
マグネシウムの性状から樹脂へ多量かつ均一に分散充填
するのはきわめて困難である。 以上のような従来の塩基性炭酸マグネシウム粉体が有す
る不利益ないしは欠陥を克服するには、該塩基性炭酸マ
グネシウム粒子を球形にすればよいが、塩基性炭酸マグ
ネシウムは単結晶としてはもちろん一次粒子としても球
形にすることは困難であり、球形にするためには■微細
な一次粒子を凝集させて球形にする必要があり、■その
ためには結晶析出速度をできるだけ速め、結晶が本来固
有の形状に成長する余裕を与えないようにしなければな
らない。しかるに、析出速度を速めるために反応温度を
高めたり凝集粒子を破壊してしまわないように撹拌を中
止又は緩やかにすれば、場合によっては球状の凝集体が
得られることはわかっているが、その球状は針状の塩基
性炭酸マグネシウム結晶が絡みあった、いが栗状できわ
めて粒度分布の広い、歪んだ形状のものであり、バラバ
ラになった針状結晶やゲル状不定形塊状物を含む混合物
である。 一方、球状塩基性炭酸マグネシウムを製造する方法と１
７で反応条件の制御によらず、バインダーを用いて機械
的に球状に成形する方法まあるが、バインダーの介在は
塩基性炭酸マグネシウム本来の化学的、物理的性質を損
なうことになり好ましくない。 ［問題を解決するための手段］ 本発明者等は以上のような従来の塩基性炭酸マグネシウ
ム粉体のもつ課題を克服すべく鋭意研究の結果、塩基性
炭酸マグネシウム前駆物質としての正炭酸マグネシウム
結晶の析出速度を規定することにより球状の凝集粒子が
得られ、更に析出時における反応系内の均一性を制御す
ることにより球状凝集粒子の大きさを変えうることを見
い出し、反ｆＩＷＩｌ濃度、反応温度及び反応速度を特
定の範囲内に維持して合成反応を行わせることにより粒
度分布が狭く、粒子の形状が球又はそれに近い回転楕円
体である球状塩基性炭酸マグネシウムが常に確実に得る
ことができるとともに、得られる球状塩基性炭酸マグネ
シウムは、比表面積が大きいにもかかわらず１ｌｌ１度
が大きく、かつ流動性が極めて良好である等の優れた粉
体としての特性を示し、またこれにより高濃度スラリー
を調製した際には著しい粘度増加がなく、合成樹脂に対
し多量に充填

【ノ得る等、充填材としても優れた特性を
有し、種々の分野に有効に利用し得ることを知見して本
発明を完成するに至ったものである。すなわち、本発明
によれば水溶性マグネシウム塩と炭酸ナトリウムの水溶
液を反応させて塩基性炭酸マグネシウムを合成する反応
において、それぞれの濃度を１．５ｍｏｌ／？Ｘ以下と
し、反応系の温度を４０〜８０℃に保ち、撹拌下、対塩
の転化速度Ｓ（侠／ｍｉｎ）が反応容Ｊｕｎ）に対し／
　Ｓ　／　Ｖ≧０．１の条件で混合し、しかる後母液中
で静置熟成することを特徴とする球状塩基性炭酸マグネ
シウムの製造方法かせ提供される。 以下、本発明の詳馴について説明する。 本発明の水溶性マグネシウム塩としては塩化マグネシウ
ム、硫酸マグネシウムの水溶液、苦汁等を挙げることが
できる。本発明において水溶性マグネシウＪ１塩及び炭
酸ナトリウム水溶液の濃度には厳密な制限はないが、余
り希薄な溶液では処理液６が増すため軒済的ではなくな
り、また余りに濃厚な溶液では反応系スラリーの均一性
を確保するのが困難となり、最終的に得られる塩基性炭
酸マグネシウムには練状体同志が連鎖状にゆ着した凝望
粒子が多くなり、粒度分布の広い嵩高な塩基性炭酸マグ
ネシウムとなるため、°各々の濃度は０゜５〜１．５ｍ
ｏＩｌ寵が好ましく用いられる。 Ｈ記マグネシウム塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液での
混合比率はＭｇ分の収率を高めるうえで、炭酸ナトリウ
ムを若干過剰に仕込むのがよく、モー−昔 ル比（：０３／　Ｍｇが１．０〜１．１の範囲が好まし
　′い。 本発明の球状塩基性炭酸マグネシウムを析出させるには
反応系の温度を４０〜９０℃、好ましくは５０〜８０℃
に保持し、撹拌下、対比の添加速度Ｓ　（？Ｘ／ｍｉｎ
　）を反応容積Ｖｌ）に対しＳ／■≧０．１、好ましく
は２≧Ｓ／Ｖ≧０．１になるように添加することが極め
て重要である。 尚、本明細書における対比の添加とは、炭酸ナトリウム
水溶液中に水溶性マグネシウム塩を添加する態様、及び
水溶性マグネシウム塩中に炭酸ナトリウム水溶液を添加
する態様のどちらで４可能な意味であるが、前者の態様
が一般的である。 反応系の温度が４０℃または対比の添加速度と反応容積
の比Ｓ／Ｖが０．１以下の場合、巾１〜２０７ｔｍ、長
さ１０〜１００１１ｍの比較的大きな針状ないＬ／柱状
の正炭酸マグネシウムが生成し、本発明でいう微細な一
次粒子を凝集させて球形にすることにはならず、球状塩
基性炭酸マグネシウムへの転化は起こらない。逆に反応
系の温度が９０℃以上、では、従来の塩基性炭酸マグネ
シウムと同様な微小板状の塩基性炭酸マグネシウム結晶
となる。また、Ｓ／Ｖ比の上限値については特に制限さ
れないが２≧Ｓ／Ｖ≧０．１が好ましく、ＳＺＶ比を２
以上にするためには反応液スラリーの粘度が急激に上昇
して反応系の均一性を保ことが困難となる。 反応系内の撹拌強度は析出した正炭酸マグネシウム粒子
がスラリーＬを保ち、かつ系内の温度ならびにスラリー
濃度を均一化するにたる状態が適当であり、それ以−ヒ
の余りに激しい撹拌は球状凝集粒子の破壊をもたらし、
最終的に得られる塩基性炭酸マグネシウムの形状を偏平
な円板状からさらには従来の板状微細なものにするので
好ましくない。また反応容積、撹拌翼の形状、大小及び
撹拌強度により異なるが、対比の添加時間と同時あるい
は添加終了後５分以内にとどめるのが好ましく、それ以
−ヒの長時間にわたる撹拌は析出１．た微細な−・次粒
子の静置熟成工程−この溶解析出による球状凝集を妨げ
るので好ましくない。 更に本発明の球状塩基性炭酸マグネシウムを得るために
はマグネシウム塩水溶液と炭酸ナトリウム水溶液を上記
した濃度、温度、反応速度及び撹拌条件下で混合した後
、析出した微細な一次粒子からなる正炭酸マグネシウム
スラリーを混合時の反応温度を保持しながら母液中で撹
拌を行わずに静置熟成することが必要である。静置時間
は上記した原料塩の種類、反応温度、対比の添加速度な
ど反応条件により異なり、−概に決定できないが、一般
に３０分以上、好ましくは１〜４時間が必要である。従
来の塩基性炭酸マグネシウムの製造法においては、もっ
ばら反応系内を均一に保ち、それにより均一な大きさの
塩基性炭酸マグネシウムを得るために、正炭酸マグネシ
ウムスラリーを撹拌下で転化熟成することが行われてい
た。したがって、従来の塩基性炭酸マグネシウムは、そ
の本来固有の形状すなわち板状結晶とならざるを得なか
った。しかしながら、微細な一次粒子からなる重炭酸マ
グネシウムスラリーが本発明においては静置熟成するこ
とにより球状に凝集し、次第に塩基性炭酸マグネシウム
へと転化する。静置熟成時間が余りに短いと球状への転
化及び正炭酸マグネシウ１１の塩基性炭酸マグネシウム
への転化が不完全下あり、また４時間以上熟成しても転
化はそれ以ヒ進まない。 本発明において平均径の大きい球状塩基性炭酸マグネシ
ウム得るには低温で反応速度を遅くし、混合後の撹拌時
間を短くすればよく、逆に小径の球状塩基性炭酸マグネ
シウムを得るにはこれらと逆の条件に設定すればよく、
各反応条件を適宜に選定することにより所望する平均径
を有する球状塩基性炭酸マグネシウムが製造される。 ［発明の効果］ 本発明により従来公知の塩基性炭酸マグネシウムの構造
と明瞭に区別される新規な球状構造塩基性炭酸マグネシ
ウムが得られるが、該球状塩基性炭酸マグネシウムは比
表面積が大きいにもかかわらず、嵩密度が大きく球状で
かつその粒度分布が狭いが故に極めて流動性、分散性に
冨み、合成樹脂への充填材、化粧料あるいは農医葉晶等
の担体として有用である。また該球状塩基性炭酸マグネ
シウムは特異な粉体特性をもつ高活性酸化マグネシラＪ
１の原料としても有用である。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例１ 炭酸ナトリウム水？？ｇ液５００ｍ１に撹拌下で塩化マ
グネシウム水溶液５００ｍ１を２ＭＺ／ｍｉｎの速度で
添加した。この時の添加速度Ｓ（′は／ｍｉｎ　）と反
応容積Ｖ（？ＩＣ）の比Ｓ／Ｖは２であった。表−１に
示す所定の反応温度でそれぞれ塩の添加を始めてから６
０秒間撹拌を続けた。撹拌終了後、１時間同温度に静置
熟成した。次いで、沈殿物を濾過洗浄後、１２０℃で５
時間乾燥した。なお、炭酸ナトリウムと塩化マグネシウ
ムの濃度比（Ｎａ２Ｃ０３）／　（ＭｇＣＩｚ）は、い
ずれも０．７３１０．７０であった＠ 乾燥物をＸ線解析の結果、それぞれすべて塩基性炭酸マ
グネシウムであった。得られた塩基性炭酸マグネシウム
の性状を表−１に示す。 表−１ 本実施例での最速反応温度は４０〜７０℃の範囲である
が、反応温度の一ヒ昇とともに球状粒子の粒径は小さく
なる。 実施例２ ７０℃に保持さされた温度１　、０４ｍｏｌ／’はの炭
酸ナトリウム水溶液５００１に撹拌下、同温度に保持さ
れた濃度１．ＯＯｍｏ１ノ゛ｌλの硫酸マグネシウム水
溶液５００ｎ＋ｌを１？λ／　ｍ　ｉ　ｎの速度で添加
した。 この時のＳ／Ｖ比は】であった。 添加を始めてから６０秒間撹拌を続けた。撹拌終了後、
同湿度で１時間静置熟成し、次いで沈殿物を濾過洗浄し
、１２０℃で５時間乾燥した。 乾燥物をＸ線解析の結果、塩基性炭酸マグネシウムであ
った。得られた粉体の形状を示す電子顕微鏡の写汽を第
１図に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例２で得られた粒子構造の顕微鏡写真（
ｔｏｏｏ倍）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水溶性マグネシウム塩と炭酸ナトリウム水溶液を
   反応させて塩基性炭酸マグネシウムを合成する方法にお
   いて、反応系の温度を４０〜９０℃に保持し、撹拌下、
   対塩の添加速度Ｓ（リットル／ｍｉｎ）が反応容積Ｖ（
   リットル）に対しＳ／Ｖ≧０．１の条件で混合し、さら
   に母液中で静置熟成することを特徴とする球状塩基性炭
   酸マグネシウムの製造方法。