(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄片状微細結晶からなる管状の凝集粒子であることを特徴とする塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項２】
凝集粒子の外径が１〜２０μｍ、長さが５〜２００μｍ、長さ／外径の比が２〜５０であることを特徴とする請求項１に記載の塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項３】
凝集粒子の外径が１〜２０μｍ、長さが５〜２００μｍ、長さ／外径の比が２〜５０で、ＢＥＴ法での比表面積が、４０〜２００ｍ2／ｇで、薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子であることを特徴とする塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項４】
管状の凝集粒子の内径が０．５〜５μｍであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項５】
ＢＥＴ法での比表面積が、７０〜２００ｍ2／ｇであることを特徴とする請求項４に記載の塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項６】
管状の凝集粒子の水銀圧入法により測定される細孔分布において、細孔径０．０１〜１００μｍの細孔容積（Ａ）が５０００〜１２０００ｍｍ3／ｇであって、細孔径０．５〜５μｍの細孔容積（Ｂ）との比であるＢ／Ａが０．４５〜０．８５であることを特徴とする請求項４又は５に記載の塩基性炭酸マグネシウム。
【請求項７】
水溶液中にて水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを混合し、２０〜６０℃の温度で、正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる第１ステップと、該正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させた温度より高い温度であって、かつ３５〜８０℃の温度で加熱処理する第２ステップとを有することを特徴とする薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法。
【請求項８】
第１ステップにおける水溶性マグネシウム塩として、水酸化マグネシウム法による脱硫中和工程で発生する硫酸マグネシウム含有水溶液を利用することを特徴とする請求項７に記載の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法。
【請求項９】
第１ステップにおいて、生成させる正炭酸マグネシウムの柱状粒子を、径が０．５〜１０μｍ、長さが５〜５００μｍとすることを特徴とする、請求項７又は８に記載の薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法。
【請求項１０】
第２ステップにおける正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液の加熱処理を、ｐＨが７．５〜１１．５で行うことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法。
【請求項１１】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の塩基性炭酸マグネシウム又は請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された塩基性炭酸マグネシウムを含有することを特徴とする組成物又は構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な特殊の形状を有する塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法等に関する。より詳しくは、薄片状微細結晶からなる新規な形状を有する凝集粒子であることを特徴とする塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法、並びに該塩基性炭酸マグネシウムを含有する組成物及び構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業的に利用されている塩基性炭酸マグネシウムは、一般に炭マグとも呼ばれているものであり、化学式ｍＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏで表される。この化学式におけるｍ及びｎの値については、製造条件によって変化し、一定のものではなく、ｍは３〜５、ｎは３〜８のものが一般的である。
【０００３】
この塩基性炭酸マグネシウムは、通常、薄片状微細結晶の不定形凝集粒子として得られ、嵩密度は０．２〜０．３ｇ／ｍＬと低く、比表面積は１０〜４０ｍ2／ｇと比較的高いなどの特性をもつ。
塩基性炭酸マグネシウムは、上記したような特性を活かして、ゴム、塗料、製紙、医薬品、化粧品、建材、窯業原料などの分野で、利用されている。特にゴム用フィラーとしては、配合した天然ゴムに透明感を与える、ゴムの強度を向上させるなどの特性を有している。
【０００４】
塩基性炭酸マグネシウムの製造方法としては、塩化マグネシウム等の可溶性マグネシウム塩と炭酸ナトリウムとの反応を利用したソーダ灰法、可溶性マグネシウム塩と炭酸アンモニウムとの反応を利用した炭安法、水酸化マグネシウムと炭酸ガスとの反応を利用したガス法など多くのものがある。いずれの方法においても、マグネシウム源と炭酸源との反応により中間生成物として得られる正炭酸マグネシウム（化学式ＭｇＣＯ3・ｎＨ2Ｏで表され、ｎ＝３のものが一般的）あるいは重炭酸マグネシウム（Ｍｇ（ＨＣＯ3）2）を長時間熟成することによって塩基性炭酸マグネシウムを生成させる。
【０００５】
この塩基性炭酸マグネシウムに関する研究開発は古くから行われてきており、例えば、特許第１２０７１２４号公報においては、正炭酸マグネシウムを含有する懸濁液を適切な温度条件にて熟成することにより、短時間でかつゴム用フィラーとして優れた性能をもつ塩基性炭酸マグネシウムを製造する方法が、特開昭６１−３１３１４号公報においては、水溶性硫酸塩の存在下で水溶性マグネシウム源と水溶性炭酸塩とを反応させることにより、合成樹脂の填料として優れた性能をもつ塩基性炭酸マグネシウムを製造する方法が提案されている。
【０００６】
また、特開平２−２０８２２０号公報においては重炭酸マグネシウム水溶液を循環させながら加熱することによって得られる特定吸油量及び比表面積を有する塩基性炭酸マグネシウムが、特開平３−９７６１８号公報においては正炭酸マグネシウム懸濁液をヒドロキシカルボン酸の共存下で加熱することによって得られる特定のＸ線回折パターンを示す塩基性炭酸マグネシウムが提案されている。さらに、塩基性炭酸マグネシウムの粒子形状に着目したものとしては、特許第１６３５４１８号公報及び特許第２６０２４４４号公報等があり、それらには、一次粒子が凝集してなる球状の多孔質粒子で、特定の嵩密度や比表面積等の性状を示す塩基性炭酸マグネシウムが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のとおり、塩基性炭酸マグネシウムに関してはこれまで多くの検討がなされてきているが、ゴム用フィラーなどの限られた分野でのみの使用に留まっているのが現状である。また、その粒子形状に関しても、薄片状微細結晶からなる不定形又は球状のものしか知られておらず、性能及び用途等は充分に満足できるものとはいえず、他分野への用途拡大、高性能化、高機能化等に対応できる新規な形状の塩基性炭酸マグネシウムが嘱望されている。
【０００８】
このような状況に鑑み、本発明者らは、塩基性炭酸マグネシウムの用途拡大、高性能化、高機能化を図るべく、その粒子形状をコントロールするによって、新規な特性を示す塩基性炭酸マグネシウムの合成を試み、検討を重ねた結果、開発に成功したのが本発明である。すなわち、本発明の課題は、新規形状を有し、その形状に由来した種々の優れた特性を発現する塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法、さらには該塩基性炭酸マグネシウムを含有する組成物又は構造体を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために塩基性炭酸マグネシウム及びその製造方法、並びに該塩基性炭酸マグネシウムを含有する組成物及び構造体を提供するものであり、そのうちの塩基性炭酸マグネシウムは、薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子である新規な形状のものである。
【００１０】
その製造方法は、水溶液中にて水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを混合し、２０〜６０℃の温度で、正炭酸マグネシウムの柱状粒子、望ましくは径が０．５〜１０μｍ、長さが５〜５００μｍ、長さ／径の比が２〜５００の正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる第１ステップと、該正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させた温度より高い温度であって、かつ３５〜８０℃の温度で加熱処理する第２ステップとを有することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子である塩基性炭酸マグネシウムは、前記したとおりの新規な形状であり、この凝集粒子をなす薄片状微細結晶は、厚さ０．００５〜０．５μｍ、径０．１〜１０μｍ（最長部分の差し渡しを指す）であり、この薄片状微細結晶がカードハウス構造状に集合したものが本発明の塩基性炭酸マグネシウムである。
【００１２】
この新規な構造を有する塩基性炭酸マグネシウムを製造する本発明の製造方法は、正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる第１ステップと、第１ステップで生成された正炭酸マグネシウムを加熱処理することにより柱状又は管状の凝集粒子である塩基性炭酸マグネシウムを生成させる第２ステップとを有するものであり、しかも該第１ステップは２０〜６０℃の温度で、該第２ステップは３５〜８０℃の温度であり、かつ第２ステップは第１ステップの温度より高い温度であることが必要である。
【００１３】
そして、本発明の塩基性炭酸マグネシウムは、多孔質で、柱状又は管状という独特の形状により、高比表面積、高細孔容積、高吸油性、高吸水性、低嵩密度等種々の優れた特性を有する。したがって、本発明の塩基性炭酸マグネシウムを、ゴム、樹脂、紙、成形体、医農薬類や化粧料等の組成物又は構造体に含有させることによって、上記したような特性を各種製品に付与することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、それによって何等限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。本発明は、薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子である新規な形状の塩基性炭酸マグネシウムを提供するものである。この凝集粒子をなす薄片状微細結晶は、厚さ０．００５〜０．５μｍ、径０．１〜１０μｍのものであり、この結晶がカードハウス構造状に集合したものが本発明の塩基性炭酸マグネシウムである。
【００１５】
なお、本発明でいう塩基性炭酸マグネシウムとは、化学式ｍＭｇＣＯ3・Ｍｇ（ＯＨ）2・ｎＨ2Ｏで表されるものであり、ｍ及びｎの値については特に限定はなく、通常の塩基性炭酸マグネシウムとして知られているｍの値が３〜５、ｎの値が３〜８のものなどである。
本発明の塩基性炭酸マグネシウムの柱状または管状の凝集粒子は、単純な撹拌、温度やｐＨなどの環境の変化によって、薄片状微細結晶が容易に分散してしまうような凝集ではなく、精確なところは明らかでないが、塩基性炭酸マグネシウムの薄片状微細結晶が集合し物理的に固定されたものである。
【００１６】
この塩基性炭酸マグネシウムは、薄片状微細結晶からなる柱状又は管状という独特の粒子形状により、種々の優れた効果がもたらされる。具体的には、柱状又は管状という伸張性をもった形状によって、樹脂やゴムなどのフィラーとして、補強効果を発現する。また、薄片状微細結晶からなる凝集粒子であることに起因した粒子表面の凹凸によって、各種フィラーとして利用した際に、マトリックス物質との接着性が向上するほか、カードハウス構造状の凝集粒子であることから、多孔質素材としての性能にも優れ、各種吸着剤や担体などにも有効である。
【００１７】
そして、本発明では、柱状又は管状の凝集粒子である塩基性炭酸マグネシウムは、その形状が、外径１〜２０μｍ、長さ５〜２００μｍ、長さ／外径の比が２〜５０、好ましくは長さ／外径の比が４〜５０、あるいはＢＥＴ法での比表面積が４０〜２００ｍ2／ｇであることがよい。これらについては、一方だけでも前記範囲にあることが望ましく、両者とも前記範囲内にあることがより望ましい。そのことによって、上記したような特性が効果的に発現するが、両者とも前記した範囲にあることによりより効果的に発現する。
【００１８】
また、本発明においては、塩基性炭酸マグネシウムの形状を、内径が０．５〜５μｍ、内径／外径の比が０．１〜０．９５の管状という独特の形状とすることにより、さらに優れた特性を発揮させることが可能となる。例えば、管状という独特の形状によって粉体としての嵩密度が低くなり、各種フィラーとして用いた場合には製品の軽量化に効果を発揮する。そればかりでなく、空隙が多くなることにより断熱性に優れるほか、管内部の空間を微細な容器や微粒子の合成における反応場として利用したり、管状構造をテンプレートとしたマイクロチューブの合成にも利用できる。
【００１９】
本発明の管状の凝集粒子である塩基性炭酸マグネシウムは、ＢＥＴ法での比表面積が７０〜２００ｍ2／ｇ、好ましくは８５〜２００ｍ2／ｇ、より好ましくは９０〜２００ｍ2／ｇ、または水銀圧入法により測定される細孔分布において、細孔径０．０１〜１００μｍの細孔容積（Ａ）が５０００〜１２０００ｍｍ3／ｇであって、細孔径０．５〜５μｍの細孔容積（Ｂ）との比であるＢ／Ａが０．４５〜０．８５であることが望ましく、この両者は、両者とも前記範囲にあることがより望ましく、そのことによって、上記した管状という形状に由来する特性がより一層効果的に発現するものである。
【００２０】
このような比表面積及び細孔分布は、管状という独特の形状に由来しているものと、本発明者らは推察している。つまり、管状という形状により、管内壁にも表面が生じることから比表面積が増加し、また管の内径を０．５〜５μｍとすることにより、特に細孔径０．５〜５μｍの細孔容積の割合が増加するものと考察している。
【００２１】
この管状の形態については、ＳＥＭ及びＴＥＭによる観察によれば、外側面では各薄片状微細結晶の端面が独立して存在しているのに対し、管内面では、比較的平滑な状態となっていて、各薄片状微細結晶の端面の存在は、外側面のようにはっきりとは確認できない。また管の両端部が開放されているものばかりでなく、端部が閉鎖されている形状のものも存在する。
【００２２】
次いで、本発明の塩基性炭酸マグネシウムの製造方法について述べる。
本発明の製造方法は、水溶液中にて水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを混合し、２０〜６０℃の温度で、正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる第１ステップと、該正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させた温度より高い温度であって、かつ３５〜８０℃の温度で加熱処理する第２ステップとを有することを特徴とするものであり、この２つのステップを有することにより薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子の塩基性炭酸マグネシウムが製造できる。
【００２３】
この第１ステップにおいて使用される水溶性マグネシウム塩については、各種の水溶性マグネシウム塩が特に制限されることなく使用でき、それには塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウムあるいは酢酸マグネシウム等が例示できる。この水溶性マグネシウム塩としては、水酸化マグネシウム法による脱硫中和工程で発生する硫酸マグネシウム含有溶液を利用することも可能であり、これは工業副生物の有効利用の点でも好ましいものである。
【００２４】
この水酸化マグネシウム法による脱硫中和工程とは、石炭燃焼などの排ガス中に含まれる硫黄酸化物を水酸化マグネシウムと反応させて除去する工程、あるいは廃硫酸を水酸化マグネシウムによって中和する工程のことであり、副生物として硫酸マグネシウム含有溶液が発生する。この硫酸マグネシウム含有水溶液は、現状では廃水として海洋へ放流されているが、地球環境保全や資源リサイクルの観点から、その有効利用が望まれているものである。
【００２５】
また、水溶性炭酸塩についても、マグネシウム塩と同様に各種の水溶性炭酸塩が特に制限されることなく使用でき、それには炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等が例示できる。この水溶性炭酸塩としては、水酸化ナトリウムや水酸化カリウム、アンモニア水などのアルカリ性物質の水溶液中に炭酸ガスを導入吸収させて、炭酸ナトリウムや炭酸カリウム、炭酸アンモニウムなどを生成させたものを用いてもよい。特にこの方法によれば、排ガス中などに含まれる炭酸ガスを、炭酸源として利用することができ、炭酸ガスの排出量低減に効果的である。
【００２６】
第１ステップにおいては、水溶液中にて上記したような水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを反応させ、中間生成物として正炭酸マグネシウムの柱状粒子を析出させるが、その方法としては、例えば、炭酸ナトリウム水溶液中に塩化マグネシウム水溶液を添加する方法、硫酸マグネシウム水溶液中に炭酸アンモニウムを添加する方法など、水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを溶液中において混合して、マグネシウムイオンと炭酸イオンとが反応する条件であればよい。その際の反応には、反応の均一性を確保するために反応液の攪拌を行うのが好ましい。
【００２７】
その第１ステップで用いられる水溶性マグネシウム及び水溶性炭酸塩の濃度については特段の制約はなく、生成させたい正炭酸マグネシウムの量を勘案して適宜選択すればよいが、望ましくは得られる正炭酸マグネシウム懸濁液の固形分濃度が、１０〜３００ｇ／Ｌとなるように調節することがよい。１０ｇ／Ｌ未満であると製造効率が悪くなり、３００ｇ／Ｌを越えると懸濁液の粘度が高くなり撹拌しにくくなることから、反応を均一かつ効率よく行うことが困難になることがあるからである。
【００２８】
また、水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩との量比に関しては、マグネシウム（Ｍｇ）：炭酸（ＣＯ3）のモル比が、１：０．７〜１：２．０、より望ましくは１：０．８〜１：１．８とすることが好ましく、この範囲に調節することによって、正炭酸マグネシウムを効率よく生成させることができる。この範囲外では、過剰に存在する水溶性マグネシウム塩あるいは水溶性炭酸塩が無駄になり、経済的にも芳しくないほか、第２ステップにおいて柱状又は管状の塩基性炭酸マグネシウムを生成させる際に悪影響を及ぼすこともある。
【００２９】
第１ステップにおいて生成させる正炭酸マグネシウムの形状については、柱状であることが必要であり、その径が０．５〜１０μｍ、長さが５〜５００μｍ、長さ／径の比が２〜５００であることが望ましい。径、長さ及び長さ／径の比については、上記範囲内とすることによって、後の第２ステップにおいて、比表面積や細孔分布、かさ密度などの粉体特性がより優れた塩基性炭酸マグネシウムの柱状又は管状の凝集粒子を効率よく得ることができる。
【００３０】
また、上記形状以外の正炭酸マグネシウムの場合には、第２ステップにおいて、塩基性炭酸マグネシウムを生成させる際、その生成に要する時間が極端に長くなり製造効率が低下したり、目的とする柱状又は管状の粒子が得られないこともある。なお、第１ステップにおいて生成させる正炭酸マグネシウムとは、化学式ＭｇＣＯ3・ｎＨ2Ｏで表される炭酸マグネシウムの水和物であり、ｎ＝３のものが一般的であるが、ｎ＝３以外のものであっても、上記したような形状のものであれば制限されない。
【００３１】
本発明の塩基性炭酸マグネシウムは、この正炭酸マグネシウムの柱状粒子の表面から、塩基性炭酸マグネシウムの薄片状微細結晶が生成することにより柱状又は管状という独特の形状が形成されると考えられ、中間生成物である正炭酸マグネシウムの形状が、最終生成物である塩基性炭酸マグネシウムの形状に大きく影響していると推察される。したがって、目的とする塩基性炭酸マグネシウムの形状、特に径と長さに応じて、中間生成物である正炭酸マグネシウムの生成条件を調節して、適切な形状、より望ましくは径が０．５〜１０μｍ、長さが５〜５００μｍ、長さ／径の比が２〜５００の正炭酸マグネシウムを得ることが重要である。
【００３２】
そのようなことで、目的とする形状で、かつ第２ステップにおいて効率よく柱状又は管状の塩基性炭酸マグネシウムを得ることができる正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させるためには、水溶液中にて水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩とを反応させる温度を２０〜６０℃の範囲とすることが必要である。その際には反応温度が２０℃未満であると、中間生成物である正炭酸マグネシウムの生成速度が極端に遅くなり、製造効率が低下してしまい現実的でない。逆に６０℃を越えると、目的とする形状の正炭酸マグネシウムが得られなかったり、後の第２ステップにおいて、柱状又は管状の塩基性炭酸マグネシウムが得られないことから、本発明の課題を達成できない。
【００３３】
また、第１ステップで生成させる正炭酸マグネシウムの形状を調節して、第２ステップで生成させる塩基性炭酸マグネシウムの柱状または管状の凝集粒子の形状をコントロールしたい場合には、第１ステップの反応条件を適宜コントロールすることによって、正炭酸マグネシウムの形状を調節することもできる。例えば、正炭酸マグネシウムの柱状粒子の径については、正炭酸マグネシウムを生成させる際の温度を比較的高くした方が、より径の小さな柱状粒子とすることができる。ｐＨについては、第１ステップにおいて正炭酸マグネシウムの生成が開始される際のｐＨがより高い方が、より径の小さな正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させることができる。
【００３４】
このようにして第１ステップで得られる正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液は、そのまま第２ステップに供しても差し支えないが、不純分として懸濁液中に溶解している可溶性マグネシウム塩の陰イオン成分や可溶性炭酸塩の陽イオン成分を回収したい場合や、これら不純分が最終生成物である塩基性炭酸マグネシウム中に残存することが好ましくない場合は、液を水などで置換し、不純分の除去を行ってもよい。
【００３５】
続いて、第２ステップにおいては、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を３５〜８０℃で、かつ第１ステップより高い温度で加熱処理して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させる。この第２ステップにおける加熱処理温度は、第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させる際の温度より必ず高い温度とすることが重要となる。
【００３６】
第１ステップよりも低い温度あるいは３５℃未満の温度であると、目的とする柱状又は管状の塩基性炭酸マグネシウムが得られなかったり、反応時間が極端に長くなって製造効率が低下し現実的でない。８０℃を越える温度では、生成する塩基性炭酸マグネシウム粒子の均一性が悪くなり、不定形〜球状の凝集粒子の混入が顕著になる。
【００３７】
また、第２ステップにおいても、第１ステップの場合と同様に、反応の均一性を確保するため反応液の撹拌を行う方が好ましい。加熱処理される正炭酸マグネシウム懸濁液の固形分濃度は、特段の制約はなく、製造したい塩基性炭酸マグネシウムの量を勘案して選択すればよいが、望ましくは、得られる塩基性炭酸マグネシウム懸濁液の固形分濃度が５〜１００ｇ／Ｌとなるように調節することがよい。それは、５ｇ／Ｌ未満であると、製造効率が低くなり現実的でないほか、１００ｇ／Ｌを越えると、懸濁液の粘度が高くなり撹拌が不十分となり、生成物の均一性が損なわれるばかりでなく、反応効率が低下するからでもある。
【００３８】
さらに、加熱処理する際の正炭酸マグネシウム懸濁液のｐＨについては、７．５〜１１．５、好適には８．５〜１１．５とすることが望ましい条件である。それは、ｐＨが７．５未満であると正炭酸マグネシウムから塩基性炭酸マグネシウムが生成する速度が遅くなり、製造効率が低下するばかりでなく、最終生成物中に正炭酸マグネシウムが残留することがあるからでもある。また、ｐＨが１１．５を越えると、最終生成物の粒子の均一性が損なわれ、不定形ないし球状の粒子が混入しやすくなる。
【００３９】
この範囲にｐＨを調節するためには、第１ステップにおける水溶性マグネシウム塩と水溶性炭酸塩との量比を調節するか、あるいは第２ステップにおいて酸性物質またはアルカリ性物質を添加し調節すればよい。前者の場合、水溶性マグネシウム塩の量を増やせば酸性側に、逆に水溶性炭酸塩の量を増やせばアルカリ性側に調節することができる。後者の場合、添加する酸性物質としては塩酸、硫酸、硝酸などが、アルカリ性物質としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア水などが利用可能である。
【００４０】
第２ステップにおいては、塩基性炭酸マグネシウムの生成が終了するまで、加熱撹拌を継続させることが望ましい。塩基性炭酸マグネシウムの生成の終了に関しては、懸濁液のｐＨや導電率などを計測することによって判定することができる。例えばｐＨについてみると、塩基性炭酸マグネシウムの生成が継続している時点では、懸濁液のｐＨは少しずつ減少していくのに対して、生成が終了すればｐＨはほぼ一定で推移する。
【００４１】
以上のような方法により、塩基性炭酸マグネシウムの薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子が得られるわけだが、より優れた種々の特性を有する管状の凝集粒子を、より選択的に製造したい場合、すなわち柱状の凝集粒子の割合の少ない、又は柱状の凝集粒子を含まないものを製造したい場合には、以下に記すように第１ステップ及び第２ステップでの反応条件を適宜調節することが望ましい。
【００４２】
第１ステップにおいて使用する水溶性炭酸塩の種類に関しては、強アルカリの炭酸塩を用いることが、管状の凝集粒子をより選択的に生成させるのに好適であり、より望ましくは炭酸ナトリウム及び／又は炭酸カリウムを用いることが好ましい。
【００４３】
第１ステップにおいて正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる温度については、比較的低い場合及び比較的高い場合には、最終的に塩基性炭酸マグネシウムの柱状の凝集粒子が生成しやすくなる傾向があることから、管状の凝集粒子をより選択的に製造したい際には、適切な温度とすることが望ましく、より好適には第１ステップにおいて正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる温度を２５〜５５℃、さらに好適には２８〜５０℃とすることがよい。
【００４４】
第２ステップにおいて正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を加熱処理する際の温度についても、比較的低い場合及び比較的高い場合において、塩基性炭酸マグネシウムの柱状の凝集粒子が生成しやすくなる傾向があり、管状の凝集粒子をより選択的に製造したい場合には、好適な温度範囲があり、望ましくは４０〜７０℃、より望ましくは４５〜６５℃とするのがよい。第２ステップにおける正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を加熱処理する際のｐＨは、より高い方が、管状の凝集粒子をより選択的に生成させることができ、具体的にはｐＨを９．５〜１１．５、好ましくは１０．０〜１１．５とするのがよい。
【００４５】
第１ステップにおいて正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる温度と、第２ステップにおいて正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を加熱処理する際の温度との関係については、第２ステップを第１ステップよりも高くすることが必要であることは既に述べたが、管状の凝集粒子をより選択的に生成させるためには、第１ステップと第２ステップの温度差を適切に調節した方がよい。この温度差が小さすぎると柱状の凝集粒子が生成しやすくなり、また温度差が大きすぎても柱状の凝集粒子が生成しやすくなる。
【００４６】
具体的には、第１ステップと第２ステップの温度差を、２〜３５℃、望ましくは２〜２５℃、さらに望ましくは２〜２０℃とすることによって、より選択的に管状の凝集粒子を得ることができる。なお、管状の凝集粒子を選択的に製造するために採用する好適な温度差に関しては、第１ステップで正炭酸マグネシウムの柱状粒子を生成させる温度と、第２ステップで正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液を加熱処理する際のｐＨとによって変化してくる。
【００４７】
例えば、第２ステップのｐＨを１０．５とする場合、第１ステップの温度が２５〜３５℃と低い際には、温度差を２０〜３５℃と大きくし、第１ステップの温度が３５〜４５℃の際には、温度差を５〜２５℃とし、また第１ステップの温度が４５〜５５℃と高い際には、温度差を２〜１５℃と小さくすることが、管状の凝集粒子をより選択的に製造するためには好ましい方法である。
【００４８】
以上の点を総合すると、第１ステップにおいて水溶性炭酸塩として強アルカリの炭酸塩を使用し、第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させる際の温度を２５〜５５℃とし、第２ステップで正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液をｐＨ９．５〜１１．５、４０〜７０℃で加熱処理し、第１ステップと第２ステップとの温度差を２〜３５℃とすることが、塩基性炭酸マグネシウムの管状の凝集粒子をより選択的に製造する際の好適な条件となる。
【００４９】
その他にも、第１ステップで使用する水溶性マグネシウム塩あるいは水溶性炭酸塩の種類やその水溶液の濃度と量比、第１ステップで生成させる正炭酸マグネシウムの柱状粒子の径、第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させる際の保持時間、第１ステップから第２ステップに移行する際の昇温の速度などを適切に選択あるいは調節することによっても、管状の凝集粒子をより選択的に製造することができる。
【００５０】
ただし、以上で述べた管状の凝集粒子をより選択的に生成させるための望ましい条件は、第１ステップ及び第２ステップの各々における種々の条件と、第１ステップと第２ステップでの種々条件の組み合わせなどによって変化するものであり、一義的に定められるものではない。つまり、第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させる条件及び生成させた正炭酸マグネシウムの性状と、第２ステップにおいて正炭酸マグネシウムの懸濁液を加熱処理する条件とにより、塩基性炭酸マグネシウムの管状の凝集粒子がより選択的に生成する条件範囲は異なってくる。
【００５１】
したがって、上記したような第１及び第２ステップにおける種々の条件、すなわち第１ステップにおいて使用する水溶性マグネシウム塩あるいは水溶性炭酸塩の種類やその水溶液の濃度と量比、第１ステップで正炭酸マグネシウムを生成させる温度、正炭酸マグネシウムを生成させる際の保持時間、第１ステップで生成させる正炭酸マグネシウムの径、第１ステップから第２ステップに移行する際の昇温速度、第１ステップと第２ステップとの温度差、第２ステップで正炭酸マグネシウムの柱状粒子を加熱処理する際のｐＨといった各条件を、管状の凝集粒子がより選択的に生成するように、適宜コントロールすることがより望ましい手法である。
【００５２】
このようにして製造された塩基性炭酸マグネシウムは、その用途に応じて懸濁液の状態、あるいは乾燥させ乾燥粉の状態として利用することができる。懸濁液の状態で利用する場合、反応後の懸濁液をそのまま用いてもよいが、懸濁液中に水溶性マグネシウム塩の陰イオン成分や水溶性炭酸塩の陽イオン成分のほか、場合によってはｐＨ調節のための酸性またはアルカリ性物質といった不純分が含有され、用途によってはこの不純分が悪影響を及ぼすこともあるので、適宜、水やその他の溶媒で置換、除去してもよい。
【００５３】
乾燥粉の状態で利用する場合、脱水工程や乾燥工程を経ることによって乾燥粉を得ればよい。ただし、乾燥工程において乾燥凝集が起こって後の工程で解砕が必要となることもあり、場合によっては解砕することにより粒子形状が破壊される現象も認められる。したがって、乾燥粉を得るためのより望ましい手法としては、生成後の塩基性炭酸マグネシウム懸濁液の溶媒をアルコールなどの有機溶媒で置換するか、あるいは脱水後にアルコールなどの有機溶媒による洗浄工程を設け、その後乾燥させる方法がよい。
【００５４】
このようなアルコールなどの有機溶媒による溶媒の置換または洗浄を行うことによって、乾燥による凝集が抑えられた乾燥粉が得られる。なお、ここで用いる有機溶媒としては、塩基性炭酸マグネシウムの溶解度が低いものが好適であり、例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、アセトンなどが使用できる。
【００５５】
また、上記したような有機溶媒による溶媒の置換または洗浄を行わなくても、乾燥凝集が起こり難い乾燥方法を採用しても良く、例えばスプレードライヤー、流動層乾燥機、真空乾燥機あるいは攪拌乾燥機等を用いれば、乾燥凝集の抑制された乾燥粉を得ることができる。さらに、得られた塩基性炭酸マグネシウムを、脂肪酸塩や樹脂酸塩カップリング剤をはじめとする各種界面活性剤などの有機系表面処理剤、あるいはリン酸塩や硫酸塩などの無機系表面処理剤にて処理し、各分野で利用しても何ら差し支えない。
【００５６】
上記方法によって得られる塩基性炭酸マグネシウムは、薄片状微細結晶からなる柱状又は管状の凝集粒子という新規な形状を示し、その柱状又は管状という独特の形状により、高比表面積、高吸油性、高吸水性、低嵩密度、多孔性など種々の優れた特性を有するものとなる。このような独特の形状及び優れた特性を活かして、本発明の塩基性炭酸マグネシウムは様々な分野においての利用が可能である。
【００５７】
本発明の塩基性炭酸マグネシウムの応用分野の一つとして各種フィラーが挙げられる。例えば、ゴム用フィラーとしては、前記した低嵩密度という特性によりゴム製品の軽量化に有効であるばかりでなく、粒子表面がカードハウス構造状で凹凸が存在することから、マトリックスとの接着性が向上し、高強度のゴム製品を得ることも可能となる。
【００５８】
また、樹脂用フィラーとしても、ゴム用と同様に軽量化あるいは強度向上などの効果を発揮するほか、結晶構造内に水分子を多く含むことから難燃性の付与にも効果的であり、さらには塩基性炭酸マグネシウムであることから、その固有の性質としてハロゲン捕捉能を有しており、それに燃焼時のハロゲン放出抑制や、遊離ハロゲンに起因する樹脂劣化の抑制にも効果を有する。
【００５９】
紙用フィラーとしては、柱状又は管状という伸張性をもった形状に由来して、紙の強度向上に効果を発現するほか、高吸油性や高吸水性という特性により紙の印刷適性の向上が、かつ低密度という特性により紙製品の軽量化にも効果的である。さらに、紙用の塗工顔料としても利用でき、本発明の塩基性炭酸マグネシウムが塗工された塗工紙は、軽量の塗工紙となるほか、インク受理性や印刷後不透明度、印刷適性などに優れたものとなり、例えば、インクジェット記録用紙や感熱記録用紙などに利用できる。
【００６０】
そして、本発明の塩基性炭酸マグネシウムをバインダーなどを用いて成形することによって得られる成形体あるいは造粒物は、低嵩密度という特性により軽量性に優れたものができるばかりでなく、多孔性という特性により断熱性や吸音性、吸着性、濾過性などの効果をも発現し、例えば断熱材、吸音材、保温材、フィルターなどとして利用できる。
【００６１】
また、医農薬類や化粧料などの担体としては、細孔容積や比表面積が高いことによって、薬剤等の含浸量を増加させることが可能となるほか、薬剤類の放出がコントロールされた徐放性という特性や、特定物質を吸着除去する選択除去性という特性などを具備した医農薬類や化粧料などとすることもできる。医薬類に関する具体例として、制酸剤について述べる。
【００６２】
本発明の塩基性炭酸マグネシウムの柱状または管状の凝集粒子の細孔内に有効成分を含浸させたものは、塩基性炭酸マグネシウム自体が弱アルカリ性であることから、服用することによって該塩基性炭酸マグネシウム自体の制酸効果が発揮される。またそれと同時に、細孔内に含浸された有効成分が放出され、その成分による効能も発現されるから複数の効用をもつ制酸剤とすることができる。
【００６３】
これらのほかにも、触媒担体、微生物担体、生体担体、植物成長剤、オレフィン吸収剤、吸液剤、吸油剤、乾燥剤、芳香剤、消臭剤、シーリング剤、防錆剤、食品添加物、濾過剤、濾過助剤、研磨剤、カラム充填剤等としても利用可能である。上記したような本発明の塩基性炭酸マグネシウムを含有する、ゴム、プラスチック、樹脂、紙、医農薬類、化粧料、吸着剤、成形体、造粒物などが本発明の構造体であり、これらに配合または塗布されるフィラーや顔料、担体、塗料などが本発明の組成物である。
【００６４】
その他にも、マグネシウム質のセラミックスや粉体などの原料、他物質製造におけるテンプレート材料など、幅広い分野において、製品の高性能化や高機能化に優れた特性を発揮するものである。例えば、酸化マグネシウム（マグネシア）の原料として本発明の塩基性炭酸マグネシウムを用いれば、柱状または管状の構造をもつ酸化マグネシウムを得ることができる。
【００６５】
また、本発明の塩基性炭酸マグネシウムをシリカなどで表面処理してから焼成することにより、マグネシウム成分とシリカ成分とを反応させれば、ケイ酸マグネシウム質の柱状または管状粒子を製造することができる。さらに、本発明の塩基性炭酸マグネシウムを有機物質により表面処理し、その後還元雰囲気下で焼成してから酸などによりマグネシウム成分を溶解すれば管状のカーボン粒子の合成が、また有機物質の代わりに金属成分を使用すれば管状の金属粒子の合成も可能である。
【００６６】
【実施例】
以下において、本発明の実施例及び比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明は、これら実施例によって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲によって特定されるものであることはいうまでもない。なお、以下の実施例及び比較例における生成物の同定、すなわち正炭酸マグネシウムあるいは塩基性炭酸マグネシウムの判定は、粉末Ｘ線回折、光学顕微鏡観察、ＳＥＭ観察、ＴＥＭ観察により行った。
【００６７】
[実施例１]
４０℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、４０℃に温度を維持しながら無水炭酸ナトリウム水溶液（２２０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し５０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜３μｍ、長さが１０〜５０μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００６８】
続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ１０．２）を加熱して、温度を５５℃に保持しながら１２０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０４μｍ、径０．５〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が１〜５μｍ、内径が０．５〜３μｍ、長さが５〜２０μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００６９】
[実施例２]
５０℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を５０℃に保持しながら炭酸アンモニウム水溶液（２５０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し４０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が０．５〜２μｍ、長さが１０〜５０μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００７０】
続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ８．５）に、適量のアンモニア水を加えてｐＨを９．５に調節した後、加熱して温度を７０℃に保持しながら１８０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０２〜０．１μｍ、径２〜５μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が５〜１０μｍ、長さが２０〜４０μｍの柱状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００７１】
[実施例３]
３５℃に調節した塩化マグネシウム６水塩水溶液（１０５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を３５℃に保持しながら炭酸ナトリウム水溶液（２１０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し３０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜３μｍ、長さが１０〜６０μｍの柱状粒子であることが確認された。続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ９．６）を加熱して、温度を５０℃に保持しながら１８０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。
【００７２】
得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜３μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が２〜３μｍ、内径が１〜１．５μｍ、長さが１０〜２０μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムと、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜３μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が１〜３μｍ、長さが１０〜２０μｍの柱状の塩基性炭酸マグネシウムの混合物であることが確認された。
【００７３】
[実施例４]
４０℃に調節した炭酸ナトリウム水溶液（５５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を４０℃に保持しながら塩化マグネシウム６水塩水溶液（４１０ｇ／Ｌ）０．４５Ｌを徐々に添加し３０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜４μｍ、長さが２０〜１００μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００７４】
この正炭酸マグネシウムの懸濁液を濾過し、固形分をイオン交換水にて洗浄した後、再び２．０Ｌのイオン交換水中に分散させて、反応副生物である塩化ナトリウムを除去した正炭酸マグネシウムの懸濁液を調製した。続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液に、適量の水酸化ナトリウム水溶液を加えて懸濁液のｐＨを１０．５に調節した後、懸濁液を加熱して、温度を５５℃に保持しながら９０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。
【００７５】
得られた生成物を、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が２〜３μｍ、内径が１〜１．５μｍ、長さが５〜１５μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムと、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜３μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が１〜２μｍ、長さが１０〜２０μｍの柱状の塩基性炭酸マグネシウムの混合物であることが確認された。
【００７６】
[実施例５]
水酸化マグネシウム法による排煙脱硫工程で発生した硫酸マグネシウム含有溶液を、濾過して固形分を除去した後、適量のイオン交換水を加え、５０ｇ／Ｌの硫酸マグネシウム溶液２．０Ｌを調製した。この硫酸マグネシウム溶液を５０℃に調節した後、同温度に保持しながら炭酸ナトリウム水溶液（２１０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し２０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜３μｍ、長さが１０〜６０μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００７７】
この正炭酸マグネシウムの懸濁液を濾過し、固形分をイオン交換水にて洗浄した後、再び２．０Ｌのイオン交換水中に分散させて、硫酸ナトリウムなどの不純分を除去した正炭酸マグネシウムの懸濁液を調製した。続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液に適量の水酸化ナトリウム水溶液を添加してｐＨを１０．６に調節した後、懸濁液を加熱して、温度を７０℃に保持しながら６０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。
【００７８】
得られた生成物を、イオン交換水およびエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜３μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が２〜３μｍ、内径が１〜１．５μｍ、長さが１０〜２０μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００７９】
[実施例６]
４５℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、４５℃に温度を維持しながら無水炭酸ナトリウム水溶液（２２０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し３０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜３μｍ、長さが１０〜５０μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００８０】
続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ１０．５）を加熱して、温度を５５℃に保持しながら１２０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０４μｍ、径０．５〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が２〜４μｍ、内径が１〜２μｍ、長さが５〜２０μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００８１】
[実施例７]
４８℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、４８℃に温度を維持しながら無水炭酸ナトリウム水溶液（２２５ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加し３０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が１〜２μｍ、長さが１０〜５０μｍの柱状粒子であることが確認された。
【００８２】
続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ１０．７）を加熱して、温度を５３℃に保持しながら１２０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０４μｍ、径０．５〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、外径が１〜３μｍ、内径が０．５〜１．５μｍ、長さが５〜２０μｍの管状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００８３】
[実施例８]
３０℃に調節した炭酸ナトリウム水溶液（５５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を３０℃に保持しながら塩化マグネシウム６水塩水溶液（４１０ｇ／Ｌ）０．４５Ｌを徐々に添加し９０分間撹拌して、正炭酸マグネシウムを得た（第１ステップ）。この正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が４〜８μｍ、長さが３０〜１００μｍの柱状粒子であることが確認された。
この正炭酸マグネシウムの懸濁液を濾過し、固形分をイオン交換水にて洗浄した後、再び２．０Ｌのイオン交換水中に分散させて、反応副生物である塩化ナトリウムを除去した正炭酸マグネシウムの懸濁液を調製した。
【００８４】
続いて、第１ステップで得られた正炭酸マグネシウムの柱状粒子の懸濁液（ｐＨ９．４）を加熱して、温度を６０℃に保持しながら１２０分間撹拌して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた（第２ステップ）。
得られた生成物を、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０５〜０．２μｍ、径１〜４μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が５〜１０μｍ、長さが２０〜５０μｍの柱状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００８５】
[比較例１]
１５℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、同温度に保持しながら無水炭酸ナトリウム水溶液（２００ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加した後、混合液の温度を１５℃に保持しながら３時間撹拌処理して、正炭酸マグネシウムを得た。正炭酸マグネシウムをＳＥＭにて観察したところ、径が２０〜３０μｍ、長さが１００〜５００μｍの柱状粒子であった。
【００８６】
この正炭酸マグネシウムの懸濁液（ｐＨ８．５）を、２０℃に保持しながら、１２５時間撹拌処理して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた。得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０５〜０．５μｍ、径１〜７μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が１０〜７０μｍの不定形〜楕円状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００８７】
[比較例２]
８０℃に調節した硫酸マグネシウム７水塩水溶液（１２５ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を８０℃に保持しながら無水炭酸ナトリウム水溶液（２２０ｇ／Ｌ）０．５０Ｌを徐々に添加した後、混合液の温度を８０℃に保持しながら、６０分間撹拌処理して、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた。
【００８８】
得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．３〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が２〜４μｍの不定形の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。なお、本比較例では、反応過程において正炭酸マグネシウムの生成は確認できなかった。
【００８９】
[比較例３]
６０℃に調節した水酸化マグネシウム懸濁液（３０ｇ／Ｌ）２．０Ｌに、温度を６０℃に保持して撹拌しながら、炭酸ガスを１．５Ｌ／分の速度で２４０分間導入し、塩基性炭酸マグネシウムを生成させた。なお、本比較例では、反応過程において正炭酸マグネシウムの生成は確認できなかった。
【００９０】
得られた生成物を、イオン交換水及びエタノールにて洗浄、乾燥させた後、ＳＥＭにて観察したところ、厚さが０．０１〜０．０５μｍ、径０．５〜２μｍの薄片状一次粒子からなる凝集粒子で、径が１０〜１５μｍの楕円状〜球状の塩基性炭酸マグネシウムであることが確認された。
【００９１】
[物性評価]
実施例及び比較例で得られた塩基性炭酸マグネシウムのＢＥＴ法での比表面積、及び水銀圧入法での細孔分布の測定を行った。なお、比表面積はマウンテック製自動表面積計Ｍａｃｓｏｒｂ（ＨＭ  ｍｏｄｅｌ−１２０１）にて、細孔分布はＣＥ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製水銀圧入式ポロシメーター（シリーズ１４０型、４４０型）にて測定した。その結果を表１に示す。
【００９２】
【表１】
0003910495.tif 000002
【００９３】
表１から明らかなように、実施例の塩基性炭酸マグネシウムは、薄片状微細粒子からなる柱状又は管状の凝集粒子という独特の形状に由来して高い比表面積を有する。さらに、管状の凝集粒子とすることによって、柱状の場合とは異なる、より高い比表面積と独特の細孔分布を有していることがわかる。
【００９４】
【発明の効果】
本発明の塩基性炭酸マグネシウムは、薄片状微細結晶からなる、多孔質で柱状又は管状という独特の形状及びその形状に由来する高比表面積、高細孔容積、高吸油性、高吸水性、低嵩密度等種々の優れた特性を示すものである。そして、この塩基性炭酸マグネシウムは、各種のフィラーや担体などの分野において優れた特性を発現するものである。すなわち、これを、ゴム、樹脂、紙、成形体、医農薬類や化粧料等の組成物又は構造体に含有させることによって、上記したような特性を各種製品に付与することが可能となる。
【００９５】
特に、柱状又は管状という形状や粒子の表面の凹凸によって、各種フィラーとして利用する際に補強効果を示すほか、管状形状による低嵩密度という特性によって、含有させる製品の軽量化にも効果的である。さらに、管状という形状やカードハウス構造状の凝集粒子であることから、多孔質素材としての性能に優れ、各種吸着剤や担体などにも有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた塩基性炭酸マグネシウムの粒子形状を示すＳＥＭ写真（×１，０００）である。
【図２】実施例１で得られた塩基性炭酸マグネシウムの粒子形状を示すＳＥＭ写真（×２５，０００）である。
【図３】実施例２で得られた塩基性炭酸マグネシウムの粒子形状を示すＳＥＭ写真（×１，０００）である。
【図４】実施例２で得られた塩基性炭酸マグネシウムの粒子形状を示すＳＥＭ写真（×５，０００）である。
【図１】
0003910495.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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