JPS6131314A - 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】 本発明は塩基性炭酸マグネシウムの製造方法に関し、特
に合成樹脂に対する充填材とし【有用な高い嵩密度を有
する塩基性炭酸マグネシウムの製造方法に関する。

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〜数時間の加熱熟成を行ない、
さらＫＦ別し【得られた結晶を１１０〜１５０℃に加熱
して乾燥と完熟を行ない、概略次式の反応式に従って塩
基性炭酸マグネシウムに転化させる方法が一般的である
。

５　（ＭｇＣＯ３・５　′Ｒ２０）リナ４Ｍ［ＯＯｓ・
Ｍｇ（ｏ）り？中４１１２０＋　ＣＯ２＋　１０１２０ 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）との反応シ）重炭酸マグネシウム（Ｍｇ（Ｂｅ
Ｏ２）ｔ　）　　の熱分解（５）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ととＫ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ａにおいて、反応槽内は絶えず拶拌状態に置
かれている。

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
〜０．５ｆ／ＬＸと小さく、溶液中にあってはその粘度
が増大し、ケーキ状にあっ【は固結を起し、製品とする
ためＫ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と炭酸ガ
スを有しているため、合成樹脂難燃化のための充填材と
して有用であることが知られているが、難燃化に必畳な
ほど咳塩基性炭酸マグネシウムの量を樹脂に充填する場
合、上記した如き嵩密度の小さい塩基性炭酸マグネシウ
ムを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。即ち、上記した従来方法によって得られた塩
基性炭酸マグネシウムを難燃効果を付与し５る量で熱可
塑性樹脂とともに溶融押出した場合に、異常に強い摩耗
を生じて押出しスクリューにきしみが発生したり、ある
いは樹脂分だけは押出機を通って押出されるが、塩基性
炭酸マグネシウムは円滑に押出機中に入っていかず、樹
脂との混線が極めて困難であり、樹脂中での分散性も極
めて悪い。また、メチルメタアクリレート樹脂などの成
型法として実用されている注截成型の場合には、毫ツマ
−とポリ１−の混合された所謂シラツブと称されるもの
に充填剤を均一に混合して鋳型へ流し込み重合成型され
ているが、前述した従来の塩基性炭酸マグネシウムでは
、嵩密度が小さいためシラ、グの粘度を著しく上昇させ
、樹脂に′ｌＩＡ燃性を付与するに十分な量を充填でき
なかった。

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
結晶析出時における反応系内の塩濃度を制御することＫ
より、高嵩密度な塩基性炭酸マグネシウムが得られ、該
塩基性性炭酸マグネシウムは合成樹脂に対して多量に充
填し得るなど充填材とじ【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知見して本発明を完成する
に至った。

即ち、本発明は水溶性硫酸塩の存在下に水溶性マグネシ
ウム塩と水溶性炭酸塩を反応させることを特徴とする塩
基性炭酸マグネシウムの製造方法である。特に水溶性硫
酸塩の存在下に水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩と
の反応における反応液濃度、反応温度及び反応速度を特
定の範囲内に維持するととＫより、嵩密度が０．６〜０
．９１／ｍｌ　　と極めて高くなるとともに１流動性が
極めて良好である等の粉体として優れた特性を示し、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し得る等、充填
剤としても優れた特性を有する球状塩基性炭酸マグネシ
ウムを得ることが出来る。

本発明に用いる水溶性マグネシウム塩としては塩化マグ
ネシウム及び髄液マグネシウムの水溶液、苦汁岬が、ま
た水溶性炭酸塩としては、炭酸ナトリウム及び炭酸アン
モニウム等の水溶液を挙げることができる。

かかる水溶性マグネシウム塩及び水溶性炭酸塩の濃度に
は厳密な制限はないが、余り希薄な溶液では処理液量が
増すため経済的でなくなり、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るので
、一般に各々の濃度は０．５〜１．５ｍｏｌが好ましく
用いられる。

上記水溶性マグネシウム塩と水浴性炭酸塩の混合比率は
Ｍｇ分の収率を高めるうえで、炭酸塩を若干過剰に仕込
むのがよく、炭酸イオン（ｄｏ３−）とマグネシウムイ
オン（Ｍｇ　　　）のモル比ｃｏ３”′□ｇ＋＋が１．
０〜１．１の範囲が好ましい。

本発明における所望の塩基性炭酸マグネシウムを得るた
めの最大の特徴は、予め水溶性硫酸塩を存在させた状態
で前述した水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを反
応させることである。

本発明に用いる水溶性硫酸塩としては、硫酸ナトリウム
、硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等の水溶液を挙げる
ことができる。該水溶性硫酸塩の反応系における濃度は
、一般に水溶性イグネシウム塩と水溶性炭酸塩の反応に
より、副生ずる塩濃度以下又は同量で、それ以上の添加
は溶解困難でかつ効果も大きくないため０．２〜１．０
モル／ｌｌＩｃ維持することが好ましい。本明細書くお
ける水溶性硫酸塩の存在下とは、水溶性マグネシウム塩
又は水溶性炭酸塩のどちらか一方、或いは両方に水溶性
硫酸塩を存在させる！１様、或いは水溶性マグネシウム
塩と水溶性炭酸塩と全反応させる容器中に水溶性硫酸塩
を存在させる態様の総称である。

本発明において水溶性硫酸塩の存在下で、水溶性マグネ
シウム塩と水溶性炭酸塩を反応させる方法は特に制限さ
れるものでない。本発明の方法によって得られる塩基性
炭酸マグネシウムは、水溶性硫酸塩の不存在下で単に水
溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを反応させて得ら
れる塩基性炭酸マグネシウムよりも嵩密度が高くなる。

さらに１本発明においては水溶性硫酸塩の存在下で水溶
性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩との反応に際し反応系
の温度を４０〜９０℃、好ましくは５０〜８０℃に保持
し、攪拌下に封環の添加速度８　（Ｊ／ｍｔｎ　）を反
応帯域容積Ｖ　（ｊ）　Ｋ対しＢ／ｖ≧０．１の条件で
混合し、次いで母液中で１時間以上の静置熟成を行うと
とＫより粒子が球状で且つ嵩密度が０．６〜０．９ｔ／
１と極めて大きい塩基性炭酸マグネシウムを得ることが
出来る。

尚、本明細書ｌＫおける封環の添加とは、水溶性マグネ
シウム塩中に水溶性炭酸塩を添加、水溶性炭酸塩中に水
溶性マグネシウム塩を添加、及び水溶性マグネシウム塩
と水溶性炭酸塩の同時添加による混合態様のいずれでも
可能であるが、後二者の態様が一般的である。

また本発明の反応温度が４０℃より低いか９０℃より高
いか、あるいは封環の添加速度を８　／　Ｖ　が０．１
より小さい場合に得られる塩基性炭酸マグネシウムは、
予め水溶液硫酸塩の不存在で反応させる場合に較べると
嵩密度は若干増すものの生成する粒子の形状が針状、微
小板状、ないし柱状の結晶であるため球状の結晶はどに
は嵩密度が高くならない。なお、ｓ、”ｖ　比の上限値
については特に制限されないが、２≧８７Ｖ≧０．１が
好ましく８７ｖ比を２以上にするためには反応液の濃度
を低くする必要があり、さもないとスラリーの粘度が急
激に上昇して反応系の均一性を保つことが困難となる。

反応系内の攪拌強度は析出した正炭酸マグネシウム粒子
がスラリー状を保ち、かつ系内の温度ならびにスラリー
濃度を均一化するＫたる状態が適当であり、それ以上の
余りに激しい攪拌は凝集粒子の破壊をもたらすため好ま
しくない。

＊に球状粒子を得る条件下に激しい攪拌する場合には、
最終的に得られる塩基性炭酸マグネシウムの形状が偏平
な円板状からさらには従来の板状微細になるので好まし
くない。また反応系内の棺拌時間は反応容器の形状、反
応容積、攪拌翼の形状、大小及び攪拌強度により異なる
が、水溶性マグネシウム塩に水溶性炭酸塩を添加する態
様あるいはその逆に添加する態様においては、封環の添
加終了と同時ないし添加終了後から５分以内にとどめる
のが望ましく、それ以上の長時間にわたる攪拌は析出し
た微細な一次粒子の静置熟成工程での溶解析出による球
状凝集を妨げるので好ましくない。また、水溶性マグネ
シウム塩と水溶性炭酸塩を同時添加する態様では、攪拌
、混合及び反応を行なう反応工程と静置熟成工程から構
成されるので、この場合には反応工程内滞留時間を５分
以内にとどめるのが望ましい。

更に球状塩基性マグネシウムを得るためには、水溶性マ
グネシウム塩と水溶性炭酸塩を上記した濃度、温度、反
応速度及び攪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１時間以上の攪拌を行
わずに静置熟成することが必要である。

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
シウムスラリーを攪拌下で転化熟成することが行なわれ
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正炭徽マグネシウ
ムスラリーは上述の如く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１時間より短かいと球状への転化及び正
炭信マグネシウムの塩基性炭酸マグネシウムへの転化が
不完全であり、また４時間以上熟成しても転化はそれ以
上進まない。

上記方法におい【平均径の大きい球状塩基性炭酸マグネ
シウムを得るには低温で反応速度を遅クシ、混合後の攪
拌時間を短かくすればよく、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ととＫ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。

本発明方法によって得た塩基性炭酸マグネシウムは、従
来方法のそれよりも嵩密度が高くなる。また、反応条件
及び熟成条件を特定することＫより得られる球状構造の
塩基性炭酸マグネシウムは一般に０．６〜０．９　ｔ／
Ｍｌどより高い嵩密度を有する。

従って、本発明によっ【得た塩基性炭酸マグネシウム、
特に球状の塩基性炭酸マグネシウムは合成樹脂に対する
充填剤等とし【有効に使用される。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例１ 濃度１．０５　ｍｏｘ／Ａｔの炭酸ナトリウム水溶液５
００ｍ／を８０℃に保持して攪拌機にて攪拌しながら８
０℃の１．０　ｍｏ１／ｌ硫酸マグネシウム水溶液５０
０　ｒｘｌを１５秒間で投入し、さらに４５秒間攪拌を
続けた。攪拌終了後１時間静置熟成し、沈でん物をろ過
洗浄後１２０℃で５時間乾燥した。

あらかじめ両水溶液には等量ずつＮａ２８０４　　を添
加し、その添加量を全量で０〜１．０モルの範囲で変え
た。

乾燥物のＸ線回折の結果は全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。

実施例２ ６０℃に保持された濃度１．０４　ｍｏ１／Ｊの炭酸ア
ンモニウム水溶液５００１ＺＫ攪拌下同温度に保持され
た濃度１．０　ｍｏ１／Ｊの塩化マグネシウム水溶液５
００−を２　Ｊ／ｗｉｎの速度で添加した。

なお、あらかじめ両水溶液には等量ずつ（ＷＢｓ　”ｈ
　Ｂｏａを加えておき、その添加量の合計は実施例１と
同様ＫＯ〜１．　Ｑ　ｍｏ１／ｌの範囲で変えた。

添加を始めてから６０秒間攪拌を続げた。攪拌終了後同
温度で静置熟成を２時間行なった。

次いで沈でん物をろ過洗浄し、１２０℃で５時間乾燥し
た。

乾燥物のＸ線回折の結果は全【塩基性炭酸マグネシウム
であった。得られた粉体の性状を表２に示す。

表　　２ 実施例３ 浸度０．７　ｗａｘ／Ｊの塩化マグネシウム水溶液５０
０ゴと濃度０．７３　ｍｏｘ／Ｊの炭酸ナトリクム水溶
液５００−を室温（２４°Ｃ）で混合し、次いで８０℃
の恒温水槽中で１時間持拌を続けた。

このときあらかじめ、添加塩として０．７ｍｏｌの硫酸
ナトリウムを炭酸ナトリウムに加えておいた。

撹拌終了後、ろ過、水洗し乾燥した。

得られた粉体のＸ線回折の結果は塩基性炭酸マグネシウ
ムであり、形状は従来公知の塩基性炭酸！グネ７クムと
同様な微細板状結晶であった。

粉体の嵩密度 １１２８０４　　無添加　　　−−−−−０，２０ｔ／
ｖｄＮａ２８０４　０．７　ｍｏｌ添加−−−−−０，
２６１実施例４ 実施例１で得られた嵩密度Ｏ，ａ７＃／ゴの塩基性炭酸
マグネシウムをポリメチルメタアクリレート樹脂モノマ
ー（メタアクリル酸メチル）に種々の割合で配合して組
成物の粘度とＢ型回転粘度計で測定した。また比較のた
め市販されている従来の塩基性炭酸マグネシウムを用い
て同様な測定を行なった。結果を表５に示す。

表　　６ 本発明での塩基性炭酸マグネシウムはポリメチルメタア
クリレート樹脂の充填材とし【従来公知の塩基性炭酸マ
グネシウムに比べはるかに多量に充填可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水溶性硫酸塩の存在下に水溶性マグネシウム塩と水
   溶性炭酸塩とを反応させることを特徴とする塩基性炭酸
   マグネシウムの製造方法。 ２）反応系の温度を４０〜９０℃に保持し、攪拌下、対
   塩の濃度０．５〜１．５モルで添加速度ｓ（ｌ／ｍｉｎ
   ）が反応帯域の容積Ｖ（ｌ）に対しｓ／ｌ≧０．１の条
   件で混合し、さらに母液中で１時間以上静置熟成するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の塩基性炭酸
   マグネシウムの製造方法。