KR101895093B1

KR101895093B1 - 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101895093B1
Application number: KR1020137025735A
Authority: KR
Inventors: 료이치 노무라; 다츠키 오쿠츠
Original assignee: 우베 마테리알즈 가부시키가이샤
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2012-03-02
Publication date: 2018-09-04
Also published as: EP2682369A1; TWI525046B; CN103502149A; KR20140013007A; JP2012193103A; US8785535B2; WO2012118183A1; US20140045982A1; EP2682369B1; EP2682369A4; JP5766635B2; CN103502149B; TW201249749A

Abstract

0.15 질량％ 를 초과하는 양의 CO₂ 를 함유하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말, 혹은 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은, 수지 재료에 분산시켰을 때의 물성 개량 효과가 향상된다.

Description

섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 및 그 제조 방법{FIBROUS BASIC MAGNESIUM SULFATE POWDER AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 섬유상의 염기성 황산마그네슘 분말과 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 분산 상태로 함유하는 수지 조성물에도 관한 것이다.

염기성 황산마그네슘 (마그네슘옥시술페이트라고도 한다) 의 섬유상 분말은 수지 재료용 필러로서 널리 이용되고 있다. 수지 재료에 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 분산시킨 수지 조성물은 일반적으로 굴곡 탄성률이나 충격 강도 등의 물성이 향상된다.

특허문헌 1 에는, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법으로서, 황산마그네슘 수용액에 수산화마그네슘 또는 산화마그네슘을 그 농도가 25 중량％ 이하가 되도록 분산시킨 후, 100 ∼ 300 ℃ 의 온도에서 수열 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시키는 방법이 기재되어 있다. 이 문헌의 실시예에서는, 상기 방법에 의해 생성된 생성물 (섬유상 염기성 황산마그네슘 입자) 을 여과 포집, 수세하여 섬유상 염기성 황산마그네슘을 얻었다고 기재되어 있다.

일본 공개특허공보 소56-149318호

섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 수지 재료용 필러로서 수지 재료의 물성 개량에 유효한 재료 중 하나이지만, 그 수지 재료의 물성 개량 효과의 더나은 향상이 요망되고 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 수지 재료에 분산시켰을 때의 물성 개량 효과가 향상된 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 및 그 제조 방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 목적은 또, 굴곡 탄성률이나 충격 강도 등의 물성이 향상된 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 함유 수지 조성물을 제공하는 것에도 있다.

본 발명자는 종래의 제법에 의해 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 화학 성분과 수지 재료의 물성 개량 효과의 관계를 검토하였다. 그 결과, 종래의 제법에 의해 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말에는, 이산화탄소 (CO₂) 가 혼재되어 있는 것이 판명되었다. 이 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말에 혼재하는 이산화탄소의 양은, 수성 매체 중에 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 그 수성 매체로부터 꺼내고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조시켜 분말로 할 때에, 건조 분위기 중의 CO₂ 가스량을 낮게 함으로써 저하시킬 수 있다. 그리고, 혼재되어 있는 CO₂ 의 양이 적은 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 수지 재료의 물성 개량 효과가 향상되는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.

따라서, 본 발명은 0.15 질량％ 를 초과하는 양의 CO₂ 를 함유하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말에 있다.

상기 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 바람직한 양태는 다음과 같다.

(1) CO₂ 의 함유량이 0.13 질량％ 를 초과하는 경우가 없다.

(2) CO₂ 의 함유량이 0.001 ∼ 0.13 질량％ 의 범위에 있다.

(3) 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하이다.

본 발명은 또, 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말에도 있다.

(1) 상기 적외선 흡수량의 비가 0.002 이하이다.

(2) 상기 적외선 흡수량의 비가 0.0001 ∼ 0.002 의 범위에 있다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 예를 들어 하기 (1) 내지 (3) 의 방법에 의해 제조할 수 있다.

(1) 수성 매체 중에서의 황산마그네슘과 염기성 화합물의 반응에 의해 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 기체 분위기하에서 건조시키는 방법.

(2) 황산마그네슘과 수산화마그네슘 및 산화마그네슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 염기성 마그네슘 화합물을 수성 매체 중에서 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시키는 공정, 수성 매체로부터 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻는 공정, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 공정을 포함하는 방법.

(3) 황산마그네슘 수용액에 수산화나트륨을 첨가하여 조제한, 황산마그네슘과 수산화마그네슘의 혼합액을 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시키는 공정, 혼합액으로부터 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻는 공정, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 공정을 포함하는 방법.

상기 제조 방법에 있어서, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조시키기 전에, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 탈탄산 처리한 물로 세정하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조 방법에도 있다. 이 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조 방법에 있어서, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물에 포함되는 물은 탈탄산 처리한 물인 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 0.15 질량％ 를 초과하는 양의 CO₂ 를 함유하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이 분산되어 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 함유 수지 조성물에도 있다.

본 발명은 나아가 또, 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이 분산되어 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 함유 수지 조성물에도 있다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 수지 재료에 첨가함으로써, 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도 등 물성이 향상된 수지 재료 조성물을 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 제조 방법을 이용함으로써, CO₂ 의 함유량이 적은 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 공업적으로 유리하게 제조할 수 있다.

도 1 은 실시예 1 에서 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 적외선 흡수 스펙트럼이며, (a) 는 파수가 1200 ∼ 4000 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이고, (b) 는 파수가 1390 ∼ 1450 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이다.
도 2 는 비교예 1 에서 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 적외선 흡수 스펙트럼이며, (a) 는 파수가 1200 ∼ 4000 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이고, (b) 는 파수가 1390 ∼ 1450 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은, 전술한 바와 같이, 종래의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말과 비교하여, 혼재되어 있는 CO₂ 의 양이 적은 것에 주된 특징이 있다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량은 시료의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 염산으로 용해했을 때에 발생하는 분해 가스 중의 CO₂ 량으로부터 산출할 수 있다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은, 상기 분해 가스 중의 CO₂ 량으로부터 산출되는 CO₂ 함유량이, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 기준으로 하여, 일반적으로 0.15 질량％ 이하, 바람직하게는 0.13 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 0.001 ∼ 0.13 질량％ 의 범위, 특히 바람직하게는 0.005 ∼ 0.13 질량％ 의 범위이다. 즉, 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 CO₂ 를 0.15 질량％ 를 초과하는 양으로 함유하는 경우가 없다, 바꿔 말하면 CO₂ 를 0.15 질량％ 이하의 양으로 함유한다.

섬유상 염기성 황산마그네슘 분말에 혼재되어 있는 CO₂ 의 양은 또한, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 수산기에서 기인하는 적외선 흡수량에 대한 탄산기에서 기인하는 적외선 흡수량의 비 (탄산기에서 기인하는 적외선 흡수량/수산기에서 기인하는 적외선 흡수량) 로부터 평가할 수 있다. 수산기에서 기인하는 적외선 흡수량에는 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량을 이용할 수 있다. 이 적외선 흡수량은 수산기의 신축 진동에서 기인하는 적외선 흡수량이다. 탄산기에서 기인하는 적외선 흡수량에는, 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량을 이용할 수 있다. 수산기 및 탄산기의 적외선 흡수량은 전반사법 (ATR 법) 을 이용한 푸리에 변환 적외 분광법 (FT-IR) 에 의해 측정된 적외선 흡수 스펙트럼으로부터 구할 수 있다. 전반사법이란, 고체 시료의 표면에 밀착시킨 프리즘을 통해 고체 시료에 적외선을 조사하고, 고체 시료의 표면에서 전반사된 적외선을 검출하여 적외선 흡수 스펙트럼을 얻는 방법이다. 프리즘에는, 고체 시료보다 고굴절률의 재료를 사용한다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 굴절률이 1.53 이므로, 프리즘에는 다이아몬드제 프리즘 (굴절률：2.4, 입사각：45 도) 을 사용할 수 있다. 전반사법을 이용함으로써, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 표면의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정할 수 있다. 적외선 흡수 스펙트럼으로부터 적외선 흡수량을 구하는 방법은 후술하는 실시예에서 설명한다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 상기 수산기에서 기인하는 적외선 흡수량에 대한 탄산기에서 기인하는 적외선 흡수량의 비, 즉 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 일반적으로 0.005 이하, 바람직하게는 0.002 이하, 특히 바람직하게는 0.0001 ∼ 0.002 의 범위이다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자로 이루어진다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자는 입상이나 과립상으로 성형되어 있어도 된다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자는 평균 길이가 1.0 ∼ 100 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 1.0 ∼ 50 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 평균 굵기는 0.1 ∼ 3.0 ㎛ 의 범위에 있는 것이 바람직하고, 0.1 ∼ 1.0 ㎛ 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 평균 어스펙트비 (평균 길이/평균 굵기) 는 3 이상인 것이 바람직하고, 5 ∼ 50 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자의 평균 길이 및 평균 굵기는 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의한 확대 화상으로부터 측정한 길이 및 굵기의 평균값을 의미한다.

다음으로, 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조에 있어서, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자의 합성은 통상적인 방법에 의해 실시할 수 있다. 즉, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자는 황산마그네슘과 염기성 화합물을 수성 매체 중에서 반응시킴으로써 합성할 수 있다. 염기성 화합물의 예로는, 수산화마그네슘 및 산화마그네슘 등의 염기성 마그네슘 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는, 황산마그네슘 수용액에 수산화마그네슘 및/또는 산화마그네슘을 첨가하여 조제한 혼합액을 반응시키거나, 혹은 황산마그네슘 수용액에 수산화나트륨을 첨가하여 조제한, 황산마그네슘과 수산화마그네슘의 혼합액을 반응시킴으로써 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 합성할 수 있다. 수성 매체에는, 미리 종정 (種晶) 으로서 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 첨가해도 된다. 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자가 부분적으로 접합하여, 부채상이나 누에고치상 등의 응집 입자를 형성하고 있는 경우에는, 응집 입자를 해쇄하여 섬유상 입자로 하는 것이 바람직하다. 반응 조건은 일반적으로 온도가 90 ∼ 200 ℃ 의 범위이고, 압력이 상압 ∼ 2 ㎫ 의 범위이다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자의 제조에 사용하는 수성 매체는 탈탄산 처리되어 있어도 된다.

이어서, 수성 매체 중에서 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 수성 매체 중으로부터 꺼내어 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻는다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 수성 매체 중으로부터 꺼내는 방법으로는, 여과, 원심 분리 및 데칸테이션 등의 통상적인 고액 분리법을 이용할 수 있다. 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 함수율은 일반적으로 40 ∼ 80 질량％ 의 범위이다.

그리고, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 얻는다. 본 발명에서는, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조는 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하, 바람직하게는 200 ㎕ 이하, 특히 바람직하게는 100 ㎕ 이하로까지 낮게 한 건조기 내에서 실시한다. 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조를 저 CO₂ 가스량 분위기하에서 실시함으로써, 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량이 적어진다. 이로부터, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 중의 CO₂ 는 주로 다음과 같이 하여 혼입되는 것으로 생각된다. 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조기에 넣어 건조시킬 때에, 건조기 내의 CO₂ 가스가 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 수분 중에 용해되어 탄산 이온이 된다. 그 수분 중에 CO₂ 가스가 용해되면, 그 수분은 산성이 되기 때문에 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자로부터 Mg 이온이 용출한다. 그 수분 중의 Mg 이온과 탄산 이온은 통상적으로 탄산수소마그네슘 [Mg(HCO₃)₂] 으로서 존재하고, 건조에 의해 수분이 증발하여, 정탄산마그네슘 혹은 염기성 탄산마그네슘 등의 탄산염으로서 석출된다.

건조기 내의 CO₂ 가스량을 낮게 하는 방법으로는, 건조기 내에 저 CO₂ 가스 농도 기체를 도입하는 방법, 혹은 건조기 내를 감압하는 방법을 이용할 수 있다. 또한, 통상적인 공기의 CO₂ 가스 농도는 일반적으로 400 ㎕/ℓ 이다. 저 CO₂ 가스 농도 기체로는, 탈 CO₂ 가스 처리한 공기를 사용할 수 있다. 건조기 내의 온도는 일반적으로 100 ∼ 200 ℃ 의 범위에 있다. 건조 시간은 일반적으로 1 ∼ 48 시간의 범위이다.

섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조를 실시하기 전에, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 탈탄산 처리한 물로 세정하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물에 포함되는 물의 탄산 이온 농도를 낮게 하는 것이 바람직하다. 탈탄산 처리의 방법으로는, 물을 자비 (煮沸) 하여 탄산 이온을 CO₂ 가스로서 휘발 제거하는 방법, 황산 등의 산을 첨가하여 pH 를 4 이하로 조정하고, 버블링하여 탄산 이온을 CO₂ 가스로서 휘발 제거한 후, 암모니아 등의 알칼리를 첨가하여 중화하는 방법, 수산화칼슘을 첨가하여 탄산 이온을 탄산칼슘으로서 고정하는 방법을 들 수 있다. 탈탄산 처리수는 탄산 이온 농도가 일반적으로 30 mg/ℓ 이하, 바람직하게는 10 mg/ℓ 이하, 특히 바람직하게는 1 mg/ℓ 이하이다. 또, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조를 실시하기 전에, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 입상으로 성형해도 된다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 수지 재료용 필러로서 유리하게 사용할 수 있다. CO₂ 함유량이 상대적으로 적은 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이, CO₂ 함유량이 상대적으로 많은 종래의 제법에 의해 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말과 비교하여, 수지 재료의 물성 개량 효과가 향상되는 이유로는, 다음과 같이 생각된다.

섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조에 있어서, 수성 매체 중에 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 그 수성 매체로부터 꺼내고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조시키는 공정에서는, 통상적으로 수분은 표면 장력에 의해 섬유상 입자끼리의 접촉 부분에 최후까지 잔류하는 경향이 있다. 이 때문에, 정탄산마그네슘 등의 탄산염이 섬유상 입자의 접촉 부분에 우선적으로 석출되고, 섬유상 입자의 접촉 부분에 석출된 탄산염은 섬유상 입자끼리를 접합하는 결합제로서 작용한다. 탄산염에 의해 접합된 섬유상 입자의 응집체는 인접하는 섬유상 입자가 탄산염에 의해 접합되어 있기 때문에 수지 재료와 혼합해도 충분한 분산성을 나타내지 않는다. 즉, 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은, 종래의 제법에 의해 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말과 비교하여, 탄산염에 의해 접합된 섬유상 입자의 응집체가 적기 때문에, 섬유상 입자로서 수지 재료에 균일하게 분산시킬 수 있어, 수지 재료에 대한 물성 개량 효과가 향상된다.

또, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 등의 무기 충전재를 수지 재료에 분산시킬 때에는, 수지 재료에 지방산이나 지방산 금속염을 활재로서 첨가하는 것이 일반적이다. 지방산이나 지방산 금속염과의 친화성은 수산기 쪽이 탄산기보다 높다. 즉, 본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은, 종래의 제법에 의해 얻어지는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말과 비교하여, 활재와의 친화성이 높기 때문에, 섬유상 입자로서 수지 재료에 균일하게 분산시킬 수 있어, 수지 재료에 대한 물성 개량 효과가 향상된다.

본 발명의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이 분산되어 있는 수지 조성물의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 함유량은 수지 조성물의 전체 양에 대해 일반적으로 2 ∼ 20 질량％ 의 범위, 바람직하게는 2 ∼ 15 질량％ 의 범위가 되는 양이다. 수지 조성물의 수지 재료의 예로는, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 올레핀계 수지 재료를 들 수 있다.

수지 조성물은 활재를 포함하는 것이 바람직하다. 활재는 지방산 혹은 그 금속염인 것이 바람직하다. 지방산은 탄소 원자수가 12 ∼ 22 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 지방산은 포화 지방산이어도 되고, 불포화 지방산이어도 된다. 포화 지방산의 예로는, 라우르산, 트리데실산, 미리스트산, 펜타데실산, 팔미트산, 마르가르산, 스테아르산, 노나데실산, 아라키드산 및 베헨산을 들 수 있다. 불포화 지방산의 예로는, 미리스톨레산, 팔미톨레산, 올레산, 엘라이딘산, 바크센산, 가돌레산 및 에루크산을 들 수 있다. 활재의 함유량은, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 100 질량부에 대해, 일반적으로 1 ∼ 30 질량부의 범위가 되는 양이다. 수지 조성물은, 추가로, 산화 방지제, 자외선 흡수제, 안료, 대전 방지제, 부식 방지제, 난연제, 중화제, 발포제, 가소제, 기포 방지제, 가교제 등의 수지의 물성 개량재를 함유하고 있어도 된다.

수지 조성물은, 예를 들어, 수지 재료, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말, 그리고 필요에 따라 활재 혹은 수지의 물성 개량재를 혼합, 혼련함으로써 제조할 수 있다. 수지 조성물은 또, 고농도 (예를 들어, 35 ∼ 80 질량％) 로 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 함유하는 수지 조성물 (마스터 배치) 을 작성하고, 이것에 수지 재료를 첨가하여 혼합 혼련함으로써도 제조할 수 있다. 얻어진 수지 조성물은 공지된 성형법을 이용하여 성형체로 할 수 있다. 성형법의 예로는, 사출 성형, 압출 성형, 진공 성형 및 발포 성형을 들 수 있다.

실시예

[실시예 1]

(1) 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물의 제조

황산마그네슘 7 수염을 물에 용해하여 조제한 농도가 3 몰/ℓ 의 황산마그네슘 수용액 12.5 ℓ 에, 수산화마그네슘 분말 500 g 을 첨가하여 교반 혼합하였다. 얻어진 혼합액을 오토클레이브에 넣어, 160 ℃, 압력 0.58 ㎫ (6 ㎏f/㎠) 의 조건으로 2 시간 수열 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시켰다. 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자가 생성된 혼합액에 12.5 ℓ 의 물을 첨가한 후, 교반하고 균일하게 혼합하여 전체량 25 ℓ 의 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자 슬러리 (고형분 농도：2.0 질량％) 로 하였다. 이 슬러리를 부흐너 깔때기로 감압 여과하여 1.5 ㎏ 의 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻었다. 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 10 ℓ 의 공업 용수 (탄산 이온 농도：53 ㎎/ℓ) 로 세정한 후, 압출 조립기를 사용하여 직경 2.4 ㎜ 의 입상으로 성형하였다. 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물은 함수율이 66.7 질량％ 였다.

(2) 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조

상기 (1) 에서 제조한 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물 1.2 ㎏ 을 상자형 건조기 (용량：64 ℓ) 에 투입하였다. 상자형 건조기에, CO₂ 농도가 100 ㎕/ℓ 이하인 저 CO₂ 가스 농도 공기 (통상적인 외기를 소다 석회의 과립상 입자를 충전한 칼럼에 통과시켜 외기 중의 CO₂ 를 제거한 것) 를 10 ℓ/분의 유량으로 도입하면서, 그 상자형 건조기 내의 온도를 160 ℃ 로 설정하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물을 24 시간 가열 건조시켰다. 건조에 의해 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 평균 길이가 12.0 ㎛, 평균 굵기가 0.60 ㎛ 이고, 평균 어스펙트비는 20 이었다. 또, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량과 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비를 하기 방법에 의해 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.

[CO₂ 함유량의 측정 방법]

시료의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 염산으로 용해하고, 발생한 분해 가스를 오르자트 분석기의 가스 뷰렛에 포집한다. 포집한 분해 가스를 수산화나트륨 수용액에 접촉시키고, 분해 가스 중의 CO₂ 를 수산화나트륨 수용액에 흡수시킨다. CO₂ 를 흡수시킨 것에 의해 감소한 분해 가스의 체적 (㎖) 을 CO₂ 량으로서 측정한다. 얻어진 CO₂ 의 체적을 질량으로 환산하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 중의 CO₂ 함유량 (질량％) 을 산출한다.

[수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비의 측정 방법]

전반사 장치 (PRO470-H, 니혼 분광 (주) 제조, 다이아몬드제 프리즘 (굴절률：2.4, 입사각：45 도) 을 사용) 가 장착된 푸리에 변환 적외 분광 광도계 (FT/IR-6100 type A, 니혼 분광 (주) 제조) 를 사용하여, 시료의 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 적외선 흡수 스펙트럼을 측정한다. 얻어진 적외선 흡수 스펙트럼을 사용하여, 파수가 3180 ㎝^- ¹ 인 투과율과 3530 ㎝^- ¹ 인 투과율을 직선으로 잇고, 이 직선과 3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위의 적외선 흡수 스펙트럼으로 둘러싸인 영역의 면적을 수산기의 적외선 흡수량으로서 구한다. 다음으로, 파수가 1400 ㎝^- ¹ 인 투과율과 1440 ㎝^- ¹ 인 투과율을 직선으로 잇고, 이 직선과 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위의 적외선 흡수 스펙트럼으로 둘러싸인 영역의 면적을 탄산기의 적외선 흡수량으로서 구한다. 그리고 하기 식으로부터, 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비를 산출한다.

적외선 흡수량비 = 탄산기의 적외선 흡수량 / 수산기의 적외선 흡수량

(3) 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 제조와 그 수지 조성물의 물성 평가

프로필렌 중합체 [MFR (온도 230 ℃, 하중 2.16 ㎏)：49.4 g/10 분] 90 질량부, 상기 (2) 에서 제조한 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 10 질량부, 스테아르산마그네슘 1.47 질량부, 산화 방지제 0.2 질량부 (이르가포스 0.1 질량부와 이르가녹스 0.1 질량부, 모두 BASF 재팬 (주) 제조) 를 텀블러에 투입하여 드라이 블렌드하였다. 얻어진 혼합물을 2 축 혼련 압출기에 투입하여, 200 ℃ 의 온도에서 용융 혼련하고, 생성된 용융물을 압출하여 연신 스트랜드를 얻었다. 얻어진 연신 스트랜드를 수랭하여, 스트랜드 커터 장치로 절단하여 펠릿을 얻었다. 얻어진 펠릿을 사출 성형기에 투입하고, 사출 성형에 의해 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 테스트 피스를 제조하였다. 얻어진 테스트 피스에 대해 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도의 각 물성을 하기 방법에 의해 측정하였다. 표 1 에 그 결과를 나타낸다.

굴곡 강도：ASTM-D790 에 준거한 방법에 의해 측정하였다.

굴곡 탄성률：ASTM-D790 에 준거한 방법에 의해 측정하였다.

아이조드 충격 강도：ASTM-D256 에 준거한 방법 (노치 형성, 측정 온도：－30 ℃) 에 의해 측정하였다.

[실시예 2]

실시예 1 의 (1) 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물의 제조에 있어서, 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자 슬러리의 감압 여과를 슬러리에 CO₂ 농도가 100 ㎕/ℓ 인 저 CO₂ 가스 농도 공기를 분사하면서 실시한 것, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 세정에, 공업 용수를 30 분간 자비 처리하여 탈탄산한 후, 밀봉하여 실온까지 방랭시킨 저탄산 이온 농도수 (탄산 이온 농도：0.1 mg/ℓ 이하) 를 사용한 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 얻고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 사용하여 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물을 제조하였다. 표 1 에, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량과 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도를 나타낸다.

[실시예 3]

실시예 1 의 (2) 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조에 있어서, 저 CO₂ 가스 농도 공기와 통상적인 외기를 혼합하여 CO₂ 농도를 200 ㎕/ℓ 로 한 공기를 10 ℓ/분의 유량으로 도입하면서 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물을 건조시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 얻고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 사용하여 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물을 제조하였다. 표 1 에, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량과 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도를 나타낸다.

[실시예 4]

실시예 1 의 (2) 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조에 있어서, 저 CO₂ 가스 농도 공기와 통상적인 외기를 혼합하여 CO₂ 농도를 300 ㎕/ℓ 로 한 공기를 10 ℓ/분의 유량으로 도입하면서 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물을 건조시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 얻고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 사용하여 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물을 제조하였다. 표 1 에, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량과 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도를 나타낸다.

[비교예 1]

실시예 1 의 (2) 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조에 있어서, 상자형 건조기에, 통상적인 외기 (CO₂ 농도：400 ㎕/ℓ) 를 10 ℓ/분의 유량으로 도입하면서 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수 입상물을 건조시킨 것 이외에는, 실시예 1 과 동일하게 하여, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 얻고, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 사용하여 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물을 제조하였다. 표 1 에, 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 CO₂ 함유량과 수산기의 적외선 흡수량에 대한 탄산기의 적외선 흡수량의 비, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘 함유 수지 조성물의 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도를 나타낸다.

표 1 의 결과로부터 분명한 바와 같이, CO₂ 함유량이 적고, 수산기에서 기인하는 적외선 흡수량에 대한 탄산기에서 기인하는 적외선 흡수량의 비가 작은 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말을 사용하여 제조한 수지 조성물 쪽이, 굴곡 강도, 굴곡 탄성률 및 아이조드 충격 강도 어느 것에 대해서도 높은 값을 나타낸다.

도 1 에 실시예 1 에서 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 1 에 있어서, (a) 는 파수가 1200 ∼ 4000 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이고, (b) 는 파수가 1390 ∼ 1450 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이다. 도 1(a) 의 사선부가 수산기의 적외선 흡수량이고, 도 1(b) 의 사선부가 탄산기의 적외선 흡수량이다. 도 2 에 비교예 1 에서 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 적외선 흡수 스펙트럼을 나타낸다. 도 2 에 있어서, (a) 는 파수가 1200 ∼ 4000 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이고, (b) 는 파수가 1390 ∼ 1450 ㎝^- ¹ 인 적외선 흡수 스펙트럼이다. 도 2(a) 의 사선부가 수산기의 적외선 흡수량이고, 도 2(b) 의 사선부가 탄산기의 적외선 흡수량이다.

도 1 과 도 2 를 비교하면, 실시예 1 에서 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말은 탄산기에서 기인하는 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량이 현저하게 낮은 것을 알 수 있다.

Claims

0.15 질량％ 를 초과하는 양의 CO₂ 를 함유하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
제 1 항에 있어서,
CO₂ 의 함유량이 0.13 질량％ 를 초과하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
제 2 항에 있어서,
CO₂ 의 함유량이 0.001 ∼ 0.13 질량％ 의 범위에 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
제 1 항에 있어서,
3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
제 5 항에 있어서,
상기 적외선 흡수량의 비가 0.002 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
제 6 항에 있어서,
상기 적외선 흡수량의 비가 0.0001 ∼ 0.002 의 범위에 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말.
수성 매체 중에서의 황산마그네슘과 염기성 화합물의 반응에 의해 생성된 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 얻어진 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을, 저 CO₂ 가스 농도 기체를 도입함으로써 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 기체 분위기하에서 건조시키는 제 1 항 또는 제 5 항에 기재된 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 건조시키기 전에, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 탈탄산 처리수로 세정하는 공정을 포함하는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법.
황산마그네슘과, 수산화마그네슘 및 산화마그네슘으로 이루어지는 군에서 선택되는 염기성 마그네슘 화합물을 수성 매체 중에서 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시키는 공정, 수성 매체로부터 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻는 공정, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을, 저 CO₂ 가스 농도 기체를 도입함으로써 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 공정을 포함하는 제 1 항 또는 제 5 항에 기재된 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법.
황산마그네슘 수용액에 수산화나트륨을 첨가하여 조제한, 황산마그네슘과 수산화마그네슘의 혼합액을 반응시켜 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 생성시키는 공정, 혼합액으로부터 섬유상 염기성 황산마그네슘 입자를 꺼내어, 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을 얻는 공정, 그리고 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을, 저 CO₂ 가스 농도 기체를 도입함으로써 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 공정을 포함하는 제 1 항 또는 제 5 항에 기재된 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말의 제조 방법.
섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물을, 저 CO₂ 가스 농도 기체를 도입함으로써 용적 1 ℓ 당 CO₂ 가스량이 360 ㎕ 이하로 조정된 건조기 내에서 건조시키는 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조 방법.
제 12 항에 있어서,
섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물에 포함되는 물이 탈탄산 처리수인 섬유상 염기성 황산마그네슘의 함수물의 건조 방법.
0.15 질량％ 를 초과하는 양의 CO₂ 를 함유하는 경우가 없는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이 분산되어 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 함유 수지 조성물.
3180 ∼ 3530 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량에 대한 1400 ∼ 1440 ㎝^- ¹ 의 파수 범위에서의 적외선 흡수량의 비가 0.005 이하인 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말이 분산되어 있는 섬유상 염기성 황산마그네슘 분말 함유 수지 조성물.