(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を連続的に析出槽に供給しながら、微粒水酸化アルミニウム種子の存在下で前記アルミン酸ナトリウム溶液を強攪拌して、アルミン酸ナトリウムの分解と、生成した水酸化アルミニウムの析出とを１つの析出槽で行わせ、固液分離により水酸化アルミニウムの凝集体を高濃度で濃縮させる方法であり、前記析出槽は、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の連続供給口を有し、アルミン酸ナトリウムを分解して析出した水酸化アルミニウムの高濃度スラリーを含有した濃縮領域と、この濃縮領域の上部に形成された清澄領域とを有し、前記濃縮領域内にバッフル板と攪拌機とからなる強攪拌手段を備えている、ことを特徴とする水酸化アルミニウム凝集体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法により得られる水酸化アルミニウム凝集体を解砕することを特徴とする水酸化アルミニウム粉末の製造方法。
【請求項３】
過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の連続供給口を有し、アルミン酸ナトリウムを分解して析出した水酸化アルミニウムの高濃度スラリーを含有した濃縮領域と、この濃縮領域の上部に形成された清澄領域とを有し、前記濃縮領域の高さは濃縮領域と清澄領域とを合わせた全高に対して８０〜５０％であり、前記濃縮領域内にバッフル板と攪拌機とからなる強攪拌手段を備えたことを特徴とする、請求項１記載の方法に使用する析出槽。
【請求項４】
前記濃縮領域が、槽内周面から突設し前記槽の縦方向に沿って長く伸びる複数のバッフル板の高さによって規定される領域である請求項３記載の析出槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充填性および透明性が向上した水酸化アルミニウム粉末の製造方法、その原料である水酸化アルミニウム凝集体およびその製造方法ならびにこれに使用する析出槽に関する。
【従来の技術】
【０００２】
一般に、水酸化アルミニウムは、アルミン酸ナトリウムを加水分解して、アルミン酸ナトリウム溶液から析出させることによって製造されている。析出した水酸化アルミニウムは凝集体であるため、これを解砕して得られる単結晶化された水酸化アルミニウム粉末は、人造大理石の製造において、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂の充填物として多く使用される。
【０００３】
人造大理石などの充填物として使用する場合、水酸化アルミニウム粉末は充填性に優れていると共に、樹脂などに充填した際に透明性（透光性）を有していることが要求される。
【０００４】
水酸化アルミニウムの製造方法として、例えば特公昭６３−２３１３１号公報には、複数の析出槽を直列に連結し、第１槽に過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を連続的に供給し、さらに種粒子を添加して、順にアルミン酸ナトリウムの加水分解と水酸化アルミニウム粒子の成長とを行わせる連続晶析法が開示されている。
【０００５】
しかしながら、このような連続晶析法で得られる水酸化アルミニウムは単結晶体が強く凝集した凝集体であるため、解砕が困難であり、またその解砕物は白色度が高く、充分な透明性を有していなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、樹脂などに充填した際に高い透明性を有する水酸化アルミニウム粉末の製造方法、その原料である水酸化アルミニウム凝集体およびその製造方法ならびにこれに使用する析出槽を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、水酸化アルミニウム粉末の透明性とその一次粒子径との間に相関があり、一次粒子径が大きいほど透明性が向上するという知見を得た。この知見に基づいてさらに検討を重ねた結果、水酸化アルミニウムの析出工程において、水酸化アルミニウムの結晶成長を高濃度域で行わせると共に、当該高濃度域にて溶液を攪拌する場合には、一次粒子径がゆるく凝集した粗大水酸化アルミニウム（水酸化アルミニウム凝集体）が得られ、これを解砕することにより、一次粒子径が大きく、高い透明性（透光性）を有する水酸化アルミニウム粉末が得られるという新たな事実を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明にかかる水酸化アルミニウム凝集体の製造方法は、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を連続的に析出槽に供給しながら、微粒水酸化アルミニウム種子の存在下で前記アルミン酸ナトリウム溶液を強攪拌して、アルミン酸ナトリウムの分解と、生成した水酸化アルミニウムの析出とを行わせ、固液分離により水酸化アルミニウムの凝集体を高濃度で濃縮させる析出工程を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明にかかる水酸化アルミニウム粉末の製造方法は、前記発明方法により得られる水酸化アルミニウム凝集体を解砕する解砕工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
前記本発明方法に使用する析出槽は、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の連続供給口を有し、アルミン酸ナトリウムを分解して析出した水酸化アルミニウムの高濃度スラリーを含有した濃縮領域と、この濃縮領域の上部に形成された清澄領域とを有し、前記濃縮領域内に強攪拌手段を備えたことを特徴とする。このように、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を連続的に析出槽に供給して、水酸化アルミニウムの析出を行わせるので、生産性も向上する。
【００１１】
本発明においては、前記濃縮領域が、槽内周面から突設し前記槽の縦方向に沿って長く伸びる複数のバッフル板の高さによって規定される領域であり、前記強攪拌手段が前記バッフル板と攪拌機とからなるのが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明によれば、樹脂などに充填した際に高い透明性を有する水酸化アルミニウム粉末の製造原料として好適な水酸化アルミニウム凝集体が提供される。この水酸化アルミニウム凝集体は、前記発明方法により得られうるものであり、平均粒径が４０μｍ以上であり、グリセリンと混合して得られるスラリーを色差計で測定したときのＬ値が６９以下であり、かつ圧力１０００ｋｇ/ｃｍ2でプレスしたときの平均粒径が３５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
ここで、プレスしたときの平均粒径が３５μｍ以下であるとは、当該凝集体の凝集力が弱く、容易に解砕されやすいことを意味している。このような凝集力の弱さは、凝集体を構成する単結晶体の粒径が大きいことに起因している。また、グリセリン・スラリーによるＬ値は、これを原料に、解砕して得られる水酸化アルミニウム粉末を樹脂などに充填した際の透明性に影響するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する析出槽の一例を図１および図２に示す。この析出槽は、図１に示すように、槽内に濃縮領域１と清澄領域２とが形成されている。濃縮領域１には、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の供給口（図示せず）が設けられ、この供給口から過飽和アルミン酸ナトリウム溶液が連続的に槽３内に供給され、アルミン酸ナトリウムの加水分解による水酸化アルミニウムの析出が行われる。
【００１５】
濃縮領域１にはバッフル板４と攪拌機７とが設けられる。バッフル板４は、図２に示すように、槽３の内周面から突設し槽３の周方向に所定の間隔で複数が配設されている。各バッフル板４は、槽３の縦方向（軸方向）に沿って槽３の底部から上方に長く伸びている。
【００１６】
また、攪拌機７は、攪拌羽根５を備えた回転軸６からなる。回転軸６は槽３の中心に設けられ、攪拌羽根５は濃縮領域１内に設けられる。また、回転軸６の下端部には、槽３の底部に沈殿物が堆積するのを防止するためのスウィーパ８が取り付けられている。
【００１７】
攪拌機７の回転駆動により濃縮領域１内のスラリーは攪拌されるが、槽３の周壁には複数のバッフル板４が設けられているので、上昇流が生じ、攪拌効率が向上するので、濃縮領域１内のスラリーを実質的に完全混合状態とする強攪拌が可能となる。上昇流の高さはバッフル板４の高さで規制することができる。換言すれば、濃縮領域１の高さはバッフル板４の高さによって決まる。バッフル板４の高さ、従って濃縮領域１の高さはできるだけ大きいのが好ましく、濃縮領域１と清澄領域２とを合わせた全高に対して、濃縮領域１の高さは８０〜５０％、好ましくは７０〜８０％であるのがよい。
【００１８】
清澄領域２は、水酸化アルミニウムから分離された分解液を含有する領域である。清澄領域２の周内面には複数の整流板１０が突設されている。この整流板１０は、濃縮領域１から上昇した分解液の清澄を促進させる作用がある。整流板１０の枚数や大きさは、液の清澄作用が損なわれない限り特に制限されない。清澄領域２にたまった清澄液（分解液）は、順次オーバーフローなどにより槽３外に排出される。
【００１９】
上記のような析出槽を使用して水酸化アルミニウムを製造するには、まず、溶液の攪拌ができるように、所定量の過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を析出槽３に供給する。析出槽３に微粒水酸化アルミニウム種子を供給し、ついで攪拌機７を作動させて、微粒水酸化アルミニウム種子を含む過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を攪拌しながら、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を連続的に槽３内に供給して、微粒水酸化アルミニウム種子の存在下で、アルミン酸ナトリウムの加水分解と水酸化アルミニウムの析出・固液分離とを行わせる。過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の連続供給を続けると、液面が槽３の上部に設けた液取出し口に到達して、加水分解が完了し、水酸化アルミニウムから分離された分解液が取出し口（図示せず）から槽３外に排出される。その後、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を供給するとともに、同量の析出を終えた飽和アルミン酸ナトリウム溶液を排出する操作が継続して行われる。この一連の操作を通して、槽３の温度は通常４５〜８０℃、好ましくは５０〜６０℃に維持されているのが好ましい。析出により得られる水酸化アルミニウム凝集体が所定の粒径（例えば、４０μｍ）を超えたところで、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の供給が停止され、一定時間攪拌下で保持される。その後、濃縮領域１に濃縮された水酸化アルミニウム凝集体のスラリーは、槽３の底部に設けた取出し口９から抜き出される。
【００２０】
水酸化アルミニウムは濃縮領域１内で析出し高濃度で攪拌される過程で、結晶の成長が促進され、一次粒子径の大きな水酸化アルミニウム結晶が得られる。また、濃縮領域１内のスラリーはバッフル板４と攪拌機７とによって強攪拌されることにより、ゆるやかに凝集した粗大粒子となる。
【００２１】
前記過飽和アルミン酸ナトリウム溶液とは、アルミン酸ナトリウム溶液のモル比[Ｎａ2Ｏ（有効ソーダ）／Ａｌ2Ｏ3]が１．８よりも小さい値を有する溶液をいう。
【００２２】
微粒水酸化アルミニウム種子としては、粒径が１〜２μｍ程度の晶析物が用いられる。この微粒水酸化アルミニウム種子は、水酸化アルミニウム結晶の析出までの誘導期間を短縮させる作用、および析出により得られる水酸化アルミニウムの粒径を調節する作用がある。微粒水酸化アルミニウム種子の量は、所望とする水酸化アルミニウム粉末の粒径に応じて適宜決定される。
【００２３】
分解の過程で、濃縮領域１内の水酸化アルミニウムの固体濃度は、連続して供給される過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の量に応じて、しだいに高くなり、水酸化アルミニウムが所定粒径となって過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の供給が停止されるとき、通常５００〜１０００ｇ/Ｌとなる。また水酸化アルミニウムの滞留時間、すなわちアルミン酸ナトリウムの分解と水酸化アルミニウムの結晶成長に要する時間は、通常５００〜１０００時間程度である。
【００２４】
生成した水酸化アルミニウム凝集体のスラリーは、濃縮領域１の下部から抜き出され、遠心分離、ろ過等で脱水処理され、必要に応じて洗浄される。得られる水酸化アルミニウム凝集体は、平均粒径が４０μｍ以上、好ましくは６０μｍ以上であり、グリセリンと混合したとき、得られるスラリーを色差計で測定したときのＬ値が６９以下、好ましくは６５以下、さらに好ましくは６３以下であり、かつ圧力１０００ｋｇ/ｃｍ2でプレスしたときの平均粒径が３５μｍ以下であり、充填性に優れていると共に、樹脂などに充填した際に優れた透明性を有する水酸化アルミニウム粉末の原料として有用である。
【００２５】
水酸化アルミニウム粉末の製造では、この水酸化アルミニウム凝集体を解砕することを特徴とする。解砕は、前記の水酸化アルミニウム凝集体を実質的に単結晶体にし得る装置を用いる方法で行うことができ、例えば、粉砕機、混練機などを用いて行われる。解砕により得られる水酸化アルミニウム粉末は、適宜、乾燥、表面処理などが施される。
【００２６】
得られる水酸化アルミニウム粉末は、充填性および透明性に優れるものであり、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂などの各種樹脂の充填材として好適に用いられる。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明する。
【００２８】
実施例
〔水酸化アルミニウム凝集体の製造〕
温度５８℃の過飽和アルミン酸ナトリウム溶液[Ｎａ2Ｏ（有効ソーダ）／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．６５]を１００重量部／時間の流量で図１に示す構造の析出槽に連続的に供給した。この析出槽の内壁面には、槽全高の７５％の高さのバッフル板４が取り付けられている。過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の液面が上下２つの攪拌羽根５,５のうち上部の攪拌羽根５の下端に到達したところで攪拌機７を回転させながら、平均粒径１．１μｍの微粒水酸化アルミニウム種子を１５０重量部添加した。過飽和アルミン酸ナトリウム溶液を析出槽に供給するとともに、分解液をオーバーフローさせる析出操作を連続的に行った。濃縮領域１内の水酸化アルミニウム凝集体の平均粒径が約８０μｍとなったところで、過飽和アルミン酸ナトリウム溶液の供給を停止し、そのまま保持した。供給停止時の濃縮領域１内の水酸化アルミニウムの固体濃度は８００ｇ/Ｌであった。保持後、槽底部の取り出し口より、濃縮領域１内の水酸化アルミニウム凝集体スラリーおよび清澄領域２内の分解液を抜き出し、遠心分離機を用いて固液分離し、さらに固体を洗浄して、水酸化アルミニウム凝集体を得た。
【００２９】
〔水酸化アルミニウム凝集体の物性評価〕
得られた水酸化アルミニウム凝集体１０ｇとグリセリン２０ｍｌを混合して得たスラリーのＬ値を色差計（日本電色社製のＴｙｐｅ  Ａ−３００）で測定した。その結果を表１に示す。またこの水酸化アルミニウム凝集体の凝集力をプレス機を用いた破壊試験で評価した。すなわち、試料５ｇを直径２０ｍｍの金型にて１０００ｋｇ／ｃｍ2で１分間プレスし、ついで手とローラ棒でほぐしながら解砕した後、平均粒径を測定した。その結果を表２に示す。表２において、変化率とは、初期粒径を１００としたときの径の減少量を示している。
【００３０】
〔水酸化アルミニウム粉末の製造〕
得られた水酸化アルミニウム凝集体を混練機を用いて解砕し、乾燥して水酸化アルミニウム粉末を得た。この水酸化アルミニウム粉末を不飽和ポリエステル樹脂に充填することにより、透明性に優れた人工大理石が得られた。
【００３１】
比較例
複数の析出槽を直列に連結した従来の連続晶析法により析出を行って、水酸化アルミニウム凝集体を得た。すなわち、この連続晶析法では、第１槽では原料となる過飽和アルミン酸ナトリウム溶液[Ｎａ2Ｏ（有効ソーダ）／Ａｌ2Ｏ3のモル比が１．７]を供給し、最終的にモル比が３．３であるアルミン酸ナトリウム・スラリーを得、これから水酸化アルミニウム凝集体を得た。この水酸化アルミニウム凝集体について、実施例１で行ったと同じ方法にて評価した。それらの結果を表１、表２に示す。
【００３２】
得られた水酸化アルミニウム凝集体を混練機を用いて解砕し、乾燥して水酸化アルミニウム粉末を得た。この水酸化アルミニウム粉末を不飽和ポリエステル樹脂に充填することにより、人工大理石を得た。このものは十分な透明性を有するものではなかった。
【００３３】
【表１】
0004097418.tif 000002
表１から、実施例で得られた水酸化アルミニウム凝集体は、比較例のものに比べてＬ値が低く、適度な白色度をもち、透明性が高いものであった。
【００３４】
【表２】
0004097418.tif 000003
表２から、実施例で得られた水酸化アルミニウム凝集体は凝集力が比較例と比較して弱く、容易に解砕できることがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明にかかる水酸化アルミニウム凝集体の製造方法によれば、樹脂などに充填した際に適度な透明性を有する水酸化アルミニウム粉末の原料として有用な水酸化アルミニウム凝集体が得られるという効果がある。またこの水酸化アルミニウム凝集体を解砕することによる本発明の水酸化アルミニウム粉末の製造方法によれば、樹脂に充填して人造大理石などを製造するのに好適な水酸化アルミニウム粉末が得られるという効果がある。
本発明の析出槽によれば、上記の水酸化アルミニウム凝集体および水酸化アルミニウム粉末を高い生産効率にて製造することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる析出槽の一実施形態を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す析出槽の概略横断面図である。
【符号の説明】
１    濃縮領域
２    清澄領域
３    槽
４    バッフル板
７    攪拌機
【図１】
0004097418.tif 000004
【図２】
0004097418.tif 000005