立方体状マグネシア粉末の製造法
【課題】各種フィラーやPDP蛍光体用原料、触媒等は表面の純度が材料特性に非常に影響
するので表面の純度が高いマグネシア粉末の合成が望まれていた。
【構成】焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物に、0.1〜
15 モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成する。純度が99 重量% 以上の
マグネシウム化合物を熱分解温度以上1100℃以下で仮焼して得たマグネシアに、0.1〜1５
モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成する。純度が99重量%以上の塩化マ
グネシウムの水溶液とマグネシウムイオン以外の金属イオンを含まない塩基性沈殿剤の溶
液を混合して溶液中の反応で生成したマグネシウム化合物を洗浄することなくろ過し、60
0℃〜1200℃で焼成する。これらの方法によって表面が平らな立方体状粒子で構成された
マグネシア粉末を製造する。
するので表面の純度が高いマグネシア粉末の合成が望まれていた。
【構成】焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物に、0.1〜
15 モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成する。純度が99 重量% 以上の
マグネシウム化合物を熱分解温度以上1100℃以下で仮焼して得たマグネシアに、0.1〜1５
モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成する。純度が99重量%以上の塩化マ
グネシウムの水溶液とマグネシウムイオン以外の金属イオンを含まない塩基性沈殿剤の溶
液を混合して溶液中の反応で生成したマグネシウム化合物を洗浄することなくろ過し、60
0℃〜1200℃で焼成する。これらの方法によって表面が平らな立方体状粒子で構成された
マグネシア粉末を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塩化物イオンを含むマグネシウム化合物を焼成して立方体状の粒子が個々
に分離していて粒子表面が平らな立方体状粒子で構成された微細マグネシア粉末の製造に
関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシアは資源が豊富で安価であり電気絶縁性に優れているという長所を備えており
、耐火物ばかりでなく色々なフィラーや電子部品として利用されている。しかしながら、
付加価値を高めるには、高純度マグネシアの製造が不可欠である。特に、各種フィラーや
PDP蛍光体用原料、触媒等は表面の純度が材料特性に非常に影響するので表面の純度が高
い粉末の合成が望まれていた。
【０００３】
高純度マグネシア粉末の工業的生産は、一般に化学的方法で精製した水酸化マグネシウ
ムや炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物等〔以下、母塩という〕を熱分解温度以上
の温度で焼成して行う。この場合、焼成粉末の粒子の表面や角、稜は丸みを帯びた多角形
をしている。これは、焼成粉末がその表面形状に影響を与えるほどの量の水蒸気や炭酸ガ
ス等を吸着しているためであり、このような粉末の性質はマグネシア固有の性質と異なっ
ている。また、しばしば焼成粉末の粒子は硬い凝集を形成していて、全粒子表面を材料の
機能発現に有効に活用できないことや焼結性が悪い等の欠点があった。このため清浄表面
を有し、粒子が分離した高純度マグネシア粉末の製造が望まれていた。
【０００４】
マグネシウム金属の蒸気を酸化するという非常に清浄な環境で表面が平らな立方体状の
マグネシア粒子を合成する方法が知られている（特許文献１、２）。マグネシアはNaCl型
の結晶構造をしていることから、 熱力学的に(100)面が最も安定な結晶面であり粒子形状
は立方体になると考えられている。上記の立方体状のマグネシア粒子は熱力学で予測され
たマグネシア粒子の形状と合致している。このことから、表面が平らで立方体状であるこ
とが、マグネシア粒子の表面が清浄であることの一つの目安になるといえる。
【０００５】
塩化物イオンで水酸化マグネシウムの母塩の形骸を破壊し粒子が個々に分離したマグネ
シア粉末を製造したという池上ら（非特許文献１）の報告があるが、該粒子は面の数が6
よりも多い多面体であり、立方体状粒子が個々に分離したマグネシア粉末を製造したとい
う報告はない。
【０００６】
【特許文献１】特開平1-292146号（特公平6-76251号）公報
【特許文献２】特開平7-1017227号公報
【特許文献３】特開2004-84017号公報
【非特許文献１】窯業協会誌、86 [3] 97〜101（1978）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マグネシウム金属の蒸気を酸化したマグネシア粉末の製造は、マグネシウム金属を蒸発
させる必要があり、生産性に劣るという欠点があった。一方、化学的方法で精製したマグ
ネシウム化合物を焼成して得たマグネシア粉末は、表面に無視できないほど多量の水蒸気
や炭酸ガス等のガス成分を吸着しているために、粒子表面は丸みを帯びた多面体をしてお
り、吸着ガスにより触媒活性や電子放射、蛍光特性等に関してMgO固有の特性が阻害され
るという欠点があった。さらに、しばしば立方体状の微細な結晶子がモザイク状に凝集し
ていて、結晶子の表面が有効に利用できないばかりでなく、焼結性も悪いという欠点があ
った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水溶液反応を利用した湿式法で調製した母塩や市販の母塩、或いはそれらの
母塩を焼成して得たマグネシアに塩化物イオンを添加した後に焼成して、表面が平らな立
方体状の粒子で構成されたマグネシア粉末を非常に安価に製造する方法を提供する。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネ
シウム化合物に、0.1〜15モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成すること
を特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法、である。
【００１０】
また、本発明は、（２）純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物を熱分解温度以上1
100℃以下で仮焼して得たマグネシアに、0.1〜1５モル%の塩化物イオンを混合し、600℃
〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア
粉末の製造法、である。
【００１１】
また、本発明は、（３）純度が99重量%以上の塩化マグネシウムの水溶液とマグネシウ
ムイオン以外の金属イオンを含まない塩基性沈殿剤の溶液を混合して溶液中の反応で生成
したマグネシウム化合物を洗浄することなくろ過し、600℃〜1200℃で焼成することを特
徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法、である。
また、本発明は、（４）酸素を含む気流中で焼成を行うことを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法
、である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、塩化物イオンを添加した母塩を焼成して表面が平らな立方体状のマグネシア
粉末を製造する方法を提供するものであり、(1)資源的に豊富で安価な化合物を用いて取
り扱いが容易な水溶液反応法で合成した母塩でも立方体状のマグネシア粉末を製造できる
ので、環境負荷が小さくコストが安い、(2)粒子表面が平らで立方体状の粉末を非常に安
価に製造できる、等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜A＞ マグネシウム化合物〔母塩〕
本発明の方法に用いる母塩として、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸
化マグネシウム、蓚酸マグネシウム等が例示される。該母塩が硝酸イオンや硫酸イオンの
合計が1モル%以上を含むと、たとえ塩化物イオンを添加しても、その焼成粉末の粒子は丸
みを帯び、硬く凝集するので好ましくない。本発明のマグネシア粉末の製造法では、その
ような母塩は硝酸イオンと硫酸イオンの合計が１モル%以下になるまで洗浄する必要があ
る。
【００１４】
母塩の純度が99 重量%よりも悪いと、たとえ本発明の方法でマグネシア粉末を合成して
も、不純物はマグネシア粒子の表面に偏析して粒子は丸みを帯びた多角形になるので好ま
しくない。
【００１５】
塩化マグネシウムを焼成すると粉末粒子は硬い凝集を形成するので、本発明の方法に用
いる母塩としては好ましくない。しかしながら、塩化マグネシウムとNa-イオンやK-イオ
ン等の、焼成後に残る不純物を含まない塩基性沈殿剤、例えばアンモニアや炭酸アンモニ
ウム等を反応させて合成した水酸化マグネシウムや炭酸マグネシム等は洗浄することなく
ろ過し乾燥するだけで本発明の特徴を発揮する塩化物イオンを含む母塩となる。
【００１６】
Na-イオンやK-イオン等の、焼成後に残る金属イオンを含む塩基性沈殿剤を用いて母塩
を合成した場合、該不純物を除去するために洗浄する必要がある。この場合、上記発明（
２）のように出発物質として塩化マグネシウムを用いても、洗浄後の母塩は本発明の特徴
を発揮するほど塩化物イオンを含まないので、上記発明（１）の製造法に従いあらたに塩
化物イオンを添加する必要がある。
【００１７】
＜B＞ マグネシア
本発明の方法に用いるマグネシアは、マグネシウム化合物を仮焼して製造する。焼成温
度が低いほどマグネシアの結晶子は微細になる。塩化物イオンが母塩の形骸を破壊する能
力はマグネシアの結晶子が微細であるほど大きいので、仮焼温度は低いほど好ましい。熱
分解直後のマグネシア結晶子は非常に微細で、その粒子で構成された母塩の形骸は塩化物
イオンにより容易に破壊できるので特に好ましい。仮焼温度が1100℃を超えるとマグネシ
ア粒子は成長し母塩の形骸も強固になり、塩化物イオンを添加して焼成しても該形骸を十
分に破壊できないので好ましくない。
【００１８】
＜C＞塩化物イオン
本発明は、塩化物イオンが焼成後に残る母塩の形骸を破壊し、粒子を個々に分離させると同時に、粒子表面が平らな立方体状にする能力を利用する。本発明の方法において、塩化物イオンを含む化合物として塩化マグネシウム、塩酸、塩化アンモニウム等が例示できる。塩化ナトリウムや塩化カリウム等のように、マグネシウムイオン以外の金属イオンを含む塩化物は、該塩化物を添加後に好ましくない金属イオンを除去する方法はないので好ましくない。
【００１９】
本発明の方法において、母塩と塩化物の混合は、塩化物を母塩へ均一に添加するために
、母塩が分散した純水や有機溶媒、或いはそれらを任意の割合で混合した溶媒と、塩化物
を溶解した純水や有機溶媒、或いはそれらを任意の割合で混合した溶媒を混合する方法が
特に好ましい。
【００２０】
母塩は焼成過程で熱分解しマグネシアとなるが、塩化物もやはり焼成過程で熱分解する
。母塩と異なり該塩化物は熱分解ですべてガス状になる。このガスに含まれる塩素ガスが
マグネシウム化合物粒子やマグネシア粒子の全表面に拡散して作用するので、粒径が比較
的大きい母塩を用いても、本発明の特徴を発揮するマグネシア粉末が得られる。勿論、経
済的に許す範囲で可能な限り母塩と塩化物を均一に混合すると、より粒度分布が狭いマグ
ネシア粉末が得られるので好ましい。ボールミル等の粉末を混合する機器を用いて、上記
方法で溶媒中に分散させた母塩の凝集を解しながら混合すると、凝集粒子の中心部にあっ
た粒子表面まで塩化物を均一に添加できるので好ましい。
【００２１】
本発明の方法において、使用する塩化物イオンの添加量は、母塩或いはマグネシアに対
して0.1〜15モル%が好ましい。0.1モル%未満であると、塩化物イオンの添加効果は小さく
、表面が平らな粒子を製造できない。一方、塩化物イオンを15モル%以上添加すると、焼
成により粒子間のネックが成長し、凝集粒子ができるので好ましくない。
【００２２】
本発明の方法において、使用するマグネシウム化合物に硫酸イオンや硝酸イオン等の塩
化物イオン以外の陰イオンが大量に含まれていると、塩化物イオンの添加効果は弱められ
るので好ましくない。このため、塩化マグネシウム以外のマグネシウム塩水溶液と沈殿剤
が溶解した水溶液を混合してマグネシウム化合物を合成する場合、該化合物を生成後洗浄
して塩化物イオンの添加効果を阻害する硫酸イオンや硝酸イオン等の化学種を、該阻害効
果が認められなくなるまで洗浄で取り除く必要がある。
【００２３】
例えば、阻害する化学種が硫酸イオンや硝酸イオンであると、これらの化学種は洗浄で
1モル%以下に減少させる必要がある。塩化物イオン効果を阻害する化学種の量は化学種に
よって異なるので、化学種に応じて阻害が実効的に認められなくなるほど洗浄で除去する
必要がある。これに対して、塩化マグネシウムを用いて合成したマグネシウム化合物をろ
過して得た試料内には、1)塩化物イオンの添加効果を抑制する化学種が存在しない、2)本
発明の特徴を発揮するほどの量の塩化物イオンが残留するので、該化合物を洗浄すること
なく本発明の特徴を発揮する酸化マグネシウムが製造できるので好ましい。
【００２４】
＜D＞焼成
本発明の塩化物イオンを添加した母塩或いはマグネシアは600℃〜1200℃で焼成する必
要がある。同様に、純度が99重量%以上の塩化マグネシウムと金属イオンを含まない塩基
性沈殿剤を溶液中で反応させて生成したマグネシウム化合物も600℃〜1200℃で焼成する
必要がある。焼成温度が600℃未満では、粒子表面に無視できないほど塩化物イオンが残
留し、粒子は丸みを帯びるので好ましくない。一方、焼成温度が1200℃を超えると強固な
凝集粒子が形成され本発明の特徴が失われるので好ましくない。
【００２５】
＜E＞ 焼成雰囲気
本発明の焼成雰囲気として大気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガスなどが例示される
が、本発明の特徴を発揮する雰囲気であればガスの種類に特に制限されない。経済的に、
大気雰囲気が最も好ましい。窒素ガスやアルゴンガス、水素ガスなどの還元性或いは不活
性なガス雰囲気で焼成すると、母塩の種類によっては焼成粉末に炭素が残ることがある。
そのような母塩でも、酸素ガスを含む雰囲気で焼成すると、母塩内の炭素は酸化されて炭
酸ガスとして取り除くことができるので好ましい。焼成雰囲気として最適な酸素分圧は母
塩の種類や製造条件で異なるので、焼成する母塩が決まったら、予め好ましい酸素ガス分
圧を調べる必要がある。
【実施例１】
【００２６】
市販の炭酸ナトリウムを純水に溶解し、0.4モル/Lとした水溶液500mLをマグネチックス
ターラーで攪拌しながら、循環恒温槽で25℃に保った。この溶液に、同じく25℃に保った
0.4モル/Lの市販の塩化マグネシウム六水和物500mLを100mL/minの速度で滴下し、30分間
攪拌保持した。その後35℃で18時間熟成させ塩基性炭酸マグネシウムを含むスラリーを得
た。
【００２７】
このスラリーをアスピレーターで吸引ろ過した。ろ過後の沈殿を500mLの純水に分散し5
分間攪拌し、再びろ過する操作を６回繰り返して洗浄した。洗浄後ろ過した沈殿の一部は
乾燥し、化学分析を行った。この前駆体の純度は99.9%重量以上であった。
【００２８】
ろ過した残りの塩基性炭酸マグネシウムの沈殿は湿った状態でエタノール溶媒に分散さ
せヒータ付きマグネチックスターラーで攪拌し、5モル%に相当する塩化アンモニウムを含
む50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。滴下後、スターラーのプレート部を50
℃に加熱し、アルコールを蒸発させ、乾燥した。十分に乾燥した後、乳鉢でよくほぐし、
管状電気炉で酸素気流中5℃/minの等速昇温下で900℃まで昇温し、4時間保持して焼成し
マグネシア粉末を得た。
【００２９】
図１（A）に、実施例１の方法で調製した塩基性炭酸マグネシウムのSEM写真を示した。
図２（A）に実施例１の方法で900 ℃で焼成したマグネシア粉末のSEM写真を示した。同SE
M写真から、母塩の形骸が完全に破壊されており、粒子は平らな面を持つ立方体状であっ
たことが分かった。
【実施例２】
【００３０】
市販の純度が99 重量% 以上の塩基性炭酸マグネシウム10gをエタノールに分散した。マ
グネチックスターラーで攪拌しているこの分散液に、5モル%に相当する塩化アンモニウム
を溶解させた水溶液50mLを滴下し塩化物イオンを混合した。窒素気流中で攪拌しながら加
熱してエタノールを蒸発させた。
【００３１】
窒素気流中で十分に乾燥した後、粉末を乳鉢で軽くほぐし、電気炉に入れ酸素気流中90
0℃で4時間焼成した。焼成粉末粒子は表面が平らで立方体状をしており、さらにそれらの
粒子は分離していた。化学分析の結果、塩化物イオンは0.05重量%であり、その他の金属
系不純物は0.01重量％以下であった。
【実施例３】
【００３２】
実施例１の方法で調製した塩基性炭酸マグネシウムを酸素気流中、600℃で焼成してマ
グネシアを得た。このマグネシア粉末5gを150mLのエタノール中に分散し5モル%に相当す
る塩化マグネシウムを溶解させた50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。エタノ
ールを蒸発・乾燥させた後に酸素気流中900℃で4時間焼成した。得られたマグネシア粒子
は表面が平らな立方体状であった。
【実施例４】
【００３３】
市販の比較的大きい純度が99 重量% 以上の炭酸マグネシウムをエタノールに分散し、この分散液に5モル%に相当する塩化マグネシウムを溶解させた50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。エタノールを蒸発・乾燥させた後に酸素気流中900℃で4時間焼成した。得られたマグネシア粒子は表面が平らで立方体状であった。
【実施例５】
【００３４】
市販の純度が99 重量% 以上の塩化マグネシウム六水和物を純水に溶解して作製した0.4
モル/Lの溶液500mLをヒータ付のマグネチックスターラーで攪拌しながら90℃に保った。
この溶液に塩基性沈殿剤として純水で薄めて作製した1規定のアンモニア水溶液500mLを10
0mL/minの速度で滴下し、水酸化マグネシウムの沈殿を合成し１時間攪拌保持し、アスピ
レーターで吸引ろ過した。ろ過した試料を乾燥し、乳鉢でよくほぐした後に管状電気炉で
酸素気流中5℃/minの等速昇温で900℃まで昇温し、4時間保持してマグネシア粉末を得た
。得られたマグネシア粒子は分離しており、表面が平らな立方体状をしていた。
（比較例１）
【００３５】
実施例５の方法で調製した水酸化マグネシウム沈殿をろ過後、純水に分散しろ過する操
作を4回繰り返した後にろ過して該水酸化マグネシウムから塩化物イオンを除去した。該
水酸化物を実施例２の条件で焼成した。図１(B)に比較例１の方法で調製した水酸化マグ
ネシウムのSEM写真を示した。図２(B)に比較例１の方法で製造したマグネシア粉末のSEM
写真を示した。図１(B)と図２(B)の比較から分かるように、母塩の形骸が認められた。
（比較例２）
【００３６】
塩基性炭酸マグネシウムの沈殿に20モル％の塩化マグネシウムを添加する以外は実施例
1の方法でマグネシア粉末を製造した。丸みのあるマグネシア粒子が凝集を形成していた
。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の製造方法は、透明焼結体用の原料粉体や各種絶縁材料用フィラー、機能性樹脂
フィラー、PDP保護膜用原料、PDP蛍光体用原料、誘電体用原料に適した一次粒子が分離し
た状態で存在して、しかも粒子表面が平らな立方体状の微細粉末の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１の方法で製造した塩基性炭酸マグネシム（Ａ）と比較例１の方法で製造した水酸化マグネシウム（Ｂ）の図面代用SEM写真である。
【図２】実施例１の方法で製造したマグネシア粉末（Ａ）及び比較例１の方法で製造したマグネシア粉末（Ｂ）の図面代用SEM写真である。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、塩化物イオンを含むマグネシウム化合物を焼成して立方体状の粒子が個々
に分離していて粒子表面が平らな立方体状粒子で構成された微細マグネシア粉末の製造に
関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マグネシアは資源が豊富で安価であり電気絶縁性に優れているという長所を備えており
、耐火物ばかりでなく色々なフィラーや電子部品として利用されている。しかしながら、
付加価値を高めるには、高純度マグネシアの製造が不可欠である。特に、各種フィラーや
PDP蛍光体用原料、触媒等は表面の純度が材料特性に非常に影響するので表面の純度が高
い粉末の合成が望まれていた。
【０００３】
高純度マグネシア粉末の工業的生産は、一般に化学的方法で精製した水酸化マグネシウ
ムや炭酸マグネシウム等のマグネシウム化合物等〔以下、母塩という〕を熱分解温度以上
の温度で焼成して行う。この場合、焼成粉末の粒子の表面や角、稜は丸みを帯びた多角形
をしている。これは、焼成粉末がその表面形状に影響を与えるほどの量の水蒸気や炭酸ガ
ス等を吸着しているためであり、このような粉末の性質はマグネシア固有の性質と異なっ
ている。また、しばしば焼成粉末の粒子は硬い凝集を形成していて、全粒子表面を材料の
機能発現に有効に活用できないことや焼結性が悪い等の欠点があった。このため清浄表面
を有し、粒子が分離した高純度マグネシア粉末の製造が望まれていた。
【０００４】
マグネシウム金属の蒸気を酸化するという非常に清浄な環境で表面が平らな立方体状の
マグネシア粒子を合成する方法が知られている（特許文献１、２）。マグネシアはNaCl型
の結晶構造をしていることから、 熱力学的に(100)面が最も安定な結晶面であり粒子形状
は立方体になると考えられている。上記の立方体状のマグネシア粒子は熱力学で予測され
たマグネシア粒子の形状と合致している。このことから、表面が平らで立方体状であるこ
とが、マグネシア粒子の表面が清浄であることの一つの目安になるといえる。
【０００５】
塩化物イオンで水酸化マグネシウムの母塩の形骸を破壊し粒子が個々に分離したマグネ
シア粉末を製造したという池上ら（非特許文献１）の報告があるが、該粒子は面の数が6
よりも多い多面体であり、立方体状粒子が個々に分離したマグネシア粉末を製造したとい
う報告はない。
【０００６】
【特許文献１】特開平1-292146号（特公平6-76251号）公報
【特許文献２】特開平7-1017227号公報
【特許文献３】特開2004-84017号公報
【非特許文献１】窯業協会誌、86 [3] 97〜101（1978）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マグネシウム金属の蒸気を酸化したマグネシア粉末の製造は、マグネシウム金属を蒸発
させる必要があり、生産性に劣るという欠点があった。一方、化学的方法で精製したマグ
ネシウム化合物を焼成して得たマグネシア粉末は、表面に無視できないほど多量の水蒸気
や炭酸ガス等のガス成分を吸着しているために、粒子表面は丸みを帯びた多面体をしてお
り、吸着ガスにより触媒活性や電子放射、蛍光特性等に関してMgO固有の特性が阻害され
るという欠点があった。さらに、しばしば立方体状の微細な結晶子がモザイク状に凝集し
ていて、結晶子の表面が有効に利用できないばかりでなく、焼結性も悪いという欠点があ
った。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、水溶液反応を利用した湿式法で調製した母塩や市販の母塩、或いはそれらの
母塩を焼成して得たマグネシアに塩化物イオンを添加した後に焼成して、表面が平らな立
方体状の粒子で構成されたマグネシア粉末を非常に安価に製造する方法を提供する。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネ
シウム化合物に、0.1〜15モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成すること
を特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法、である。
【００１０】
また、本発明は、（２）純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物を熱分解温度以上1
100℃以下で仮焼して得たマグネシアに、0.1〜1５モル%の塩化物イオンを混合し、600℃
〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア
粉末の製造法、である。
【００１１】
また、本発明は、（３）純度が99重量%以上の塩化マグネシウムの水溶液とマグネシウ
ムイオン以外の金属イオンを含まない塩基性沈殿剤の溶液を混合して溶液中の反応で生成
したマグネシウム化合物を洗浄することなくろ過し、600℃〜1200℃で焼成することを特
徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法、である。
また、本発明は、（４）酸素を含む気流中で焼成を行うことを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法
、である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、塩化物イオンを添加した母塩を焼成して表面が平らな立方体状のマグネシア
粉末を製造する方法を提供するものであり、(1)資源的に豊富で安価な化合物を用いて取
り扱いが容易な水溶液反応法で合成した母塩でも立方体状のマグネシア粉末を製造できる
ので、環境負荷が小さくコストが安い、(2)粒子表面が平らで立方体状の粉末を非常に安
価に製造できる、等の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
＜A＞ マグネシウム化合物〔母塩〕
本発明の方法に用いる母塩として、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸
化マグネシウム、蓚酸マグネシウム等が例示される。該母塩が硝酸イオンや硫酸イオンの
合計が1モル%以上を含むと、たとえ塩化物イオンを添加しても、その焼成粉末の粒子は丸
みを帯び、硬く凝集するので好ましくない。本発明のマグネシア粉末の製造法では、その
ような母塩は硝酸イオンと硫酸イオンの合計が１モル%以下になるまで洗浄する必要があ
る。
【００１４】
母塩の純度が99 重量%よりも悪いと、たとえ本発明の方法でマグネシア粉末を合成して
も、不純物はマグネシア粒子の表面に偏析して粒子は丸みを帯びた多角形になるので好ま
しくない。
【００１５】
塩化マグネシウムを焼成すると粉末粒子は硬い凝集を形成するので、本発明の方法に用
いる母塩としては好ましくない。しかしながら、塩化マグネシウムとNa-イオンやK-イオ
ン等の、焼成後に残る不純物を含まない塩基性沈殿剤、例えばアンモニアや炭酸アンモニ
ウム等を反応させて合成した水酸化マグネシウムや炭酸マグネシム等は洗浄することなく
ろ過し乾燥するだけで本発明の特徴を発揮する塩化物イオンを含む母塩となる。
【００１６】
Na-イオンやK-イオン等の、焼成後に残る金属イオンを含む塩基性沈殿剤を用いて母塩
を合成した場合、該不純物を除去するために洗浄する必要がある。この場合、上記発明（
２）のように出発物質として塩化マグネシウムを用いても、洗浄後の母塩は本発明の特徴
を発揮するほど塩化物イオンを含まないので、上記発明（１）の製造法に従いあらたに塩
化物イオンを添加する必要がある。
【００１７】
＜B＞ マグネシア
本発明の方法に用いるマグネシアは、マグネシウム化合物を仮焼して製造する。焼成温
度が低いほどマグネシアの結晶子は微細になる。塩化物イオンが母塩の形骸を破壊する能
力はマグネシアの結晶子が微細であるほど大きいので、仮焼温度は低いほど好ましい。熱
分解直後のマグネシア結晶子は非常に微細で、その粒子で構成された母塩の形骸は塩化物
イオンにより容易に破壊できるので特に好ましい。仮焼温度が1100℃を超えるとマグネシ
ア粒子は成長し母塩の形骸も強固になり、塩化物イオンを添加して焼成しても該形骸を十
分に破壊できないので好ましくない。
【００１８】
＜C＞塩化物イオン
本発明は、塩化物イオンが焼成後に残る母塩の形骸を破壊し、粒子を個々に分離させると同時に、粒子表面が平らな立方体状にする能力を利用する。本発明の方法において、塩化物イオンを含む化合物として塩化マグネシウム、塩酸、塩化アンモニウム等が例示できる。塩化ナトリウムや塩化カリウム等のように、マグネシウムイオン以外の金属イオンを含む塩化物は、該塩化物を添加後に好ましくない金属イオンを除去する方法はないので好ましくない。
【００１９】
本発明の方法において、母塩と塩化物の混合は、塩化物を母塩へ均一に添加するために
、母塩が分散した純水や有機溶媒、或いはそれらを任意の割合で混合した溶媒と、塩化物
を溶解した純水や有機溶媒、或いはそれらを任意の割合で混合した溶媒を混合する方法が
特に好ましい。
【００２０】
母塩は焼成過程で熱分解しマグネシアとなるが、塩化物もやはり焼成過程で熱分解する
。母塩と異なり該塩化物は熱分解ですべてガス状になる。このガスに含まれる塩素ガスが
マグネシウム化合物粒子やマグネシア粒子の全表面に拡散して作用するので、粒径が比較
的大きい母塩を用いても、本発明の特徴を発揮するマグネシア粉末が得られる。勿論、経
済的に許す範囲で可能な限り母塩と塩化物を均一に混合すると、より粒度分布が狭いマグ
ネシア粉末が得られるので好ましい。ボールミル等の粉末を混合する機器を用いて、上記
方法で溶媒中に分散させた母塩の凝集を解しながら混合すると、凝集粒子の中心部にあっ
た粒子表面まで塩化物を均一に添加できるので好ましい。
【００２１】
本発明の方法において、使用する塩化物イオンの添加量は、母塩或いはマグネシアに対
して0.1〜15モル%が好ましい。0.1モル%未満であると、塩化物イオンの添加効果は小さく
、表面が平らな粒子を製造できない。一方、塩化物イオンを15モル%以上添加すると、焼
成により粒子間のネックが成長し、凝集粒子ができるので好ましくない。
【００２２】
本発明の方法において、使用するマグネシウム化合物に硫酸イオンや硝酸イオン等の塩
化物イオン以外の陰イオンが大量に含まれていると、塩化物イオンの添加効果は弱められ
るので好ましくない。このため、塩化マグネシウム以外のマグネシウム塩水溶液と沈殿剤
が溶解した水溶液を混合してマグネシウム化合物を合成する場合、該化合物を生成後洗浄
して塩化物イオンの添加効果を阻害する硫酸イオンや硝酸イオン等の化学種を、該阻害効
果が認められなくなるまで洗浄で取り除く必要がある。
【００２３】
例えば、阻害する化学種が硫酸イオンや硝酸イオンであると、これらの化学種は洗浄で
1モル%以下に減少させる必要がある。塩化物イオン効果を阻害する化学種の量は化学種に
よって異なるので、化学種に応じて阻害が実効的に認められなくなるほど洗浄で除去する
必要がある。これに対して、塩化マグネシウムを用いて合成したマグネシウム化合物をろ
過して得た試料内には、1)塩化物イオンの添加効果を抑制する化学種が存在しない、2)本
発明の特徴を発揮するほどの量の塩化物イオンが残留するので、該化合物を洗浄すること
なく本発明の特徴を発揮する酸化マグネシウムが製造できるので好ましい。
【００２４】
＜D＞焼成
本発明の塩化物イオンを添加した母塩或いはマグネシアは600℃〜1200℃で焼成する必
要がある。同様に、純度が99重量%以上の塩化マグネシウムと金属イオンを含まない塩基
性沈殿剤を溶液中で反応させて生成したマグネシウム化合物も600℃〜1200℃で焼成する
必要がある。焼成温度が600℃未満では、粒子表面に無視できないほど塩化物イオンが残
留し、粒子は丸みを帯びるので好ましくない。一方、焼成温度が1200℃を超えると強固な
凝集粒子が形成され本発明の特徴が失われるので好ましくない。
【００２５】
＜E＞ 焼成雰囲気
本発明の焼成雰囲気として大気、窒素ガス、アルゴンガス、酸素ガスなどが例示される
が、本発明の特徴を発揮する雰囲気であればガスの種類に特に制限されない。経済的に、
大気雰囲気が最も好ましい。窒素ガスやアルゴンガス、水素ガスなどの還元性或いは不活
性なガス雰囲気で焼成すると、母塩の種類によっては焼成粉末に炭素が残ることがある。
そのような母塩でも、酸素ガスを含む雰囲気で焼成すると、母塩内の炭素は酸化されて炭
酸ガスとして取り除くことができるので好ましい。焼成雰囲気として最適な酸素分圧は母
塩の種類や製造条件で異なるので、焼成する母塩が決まったら、予め好ましい酸素ガス分
圧を調べる必要がある。
【実施例１】
【００２６】
市販の炭酸ナトリウムを純水に溶解し、0.4モル/Lとした水溶液500mLをマグネチックス
ターラーで攪拌しながら、循環恒温槽で25℃に保った。この溶液に、同じく25℃に保った
0.4モル/Lの市販の塩化マグネシウム六水和物500mLを100mL/minの速度で滴下し、30分間
攪拌保持した。その後35℃で18時間熟成させ塩基性炭酸マグネシウムを含むスラリーを得
た。
【００２７】
このスラリーをアスピレーターで吸引ろ過した。ろ過後の沈殿を500mLの純水に分散し5
分間攪拌し、再びろ過する操作を６回繰り返して洗浄した。洗浄後ろ過した沈殿の一部は
乾燥し、化学分析を行った。この前駆体の純度は99.9%重量以上であった。
【００２８】
ろ過した残りの塩基性炭酸マグネシウムの沈殿は湿った状態でエタノール溶媒に分散さ
せヒータ付きマグネチックスターラーで攪拌し、5モル%に相当する塩化アンモニウムを含
む50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。滴下後、スターラーのプレート部を50
℃に加熱し、アルコールを蒸発させ、乾燥した。十分に乾燥した後、乳鉢でよくほぐし、
管状電気炉で酸素気流中5℃/minの等速昇温下で900℃まで昇温し、4時間保持して焼成し
マグネシア粉末を得た。
【００２９】
図１（A）に、実施例１の方法で調製した塩基性炭酸マグネシウムのSEM写真を示した。
図２（A）に実施例１の方法で900 ℃で焼成したマグネシア粉末のSEM写真を示した。同SE
M写真から、母塩の形骸が完全に破壊されており、粒子は平らな面を持つ立方体状であっ
たことが分かった。
【実施例２】
【００３０】
市販の純度が99 重量% 以上の塩基性炭酸マグネシウム10gをエタノールに分散した。マ
グネチックスターラーで攪拌しているこの分散液に、5モル%に相当する塩化アンモニウム
を溶解させた水溶液50mLを滴下し塩化物イオンを混合した。窒素気流中で攪拌しながら加
熱してエタノールを蒸発させた。
【００３１】
窒素気流中で十分に乾燥した後、粉末を乳鉢で軽くほぐし、電気炉に入れ酸素気流中90
0℃で4時間焼成した。焼成粉末粒子は表面が平らで立方体状をしており、さらにそれらの
粒子は分離していた。化学分析の結果、塩化物イオンは0.05重量%であり、その他の金属
系不純物は0.01重量％以下であった。
【実施例３】
【００３２】
実施例１の方法で調製した塩基性炭酸マグネシウムを酸素気流中、600℃で焼成してマ
グネシアを得た。このマグネシア粉末5gを150mLのエタノール中に分散し5モル%に相当す
る塩化マグネシウムを溶解させた50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。エタノ
ールを蒸発・乾燥させた後に酸素気流中900℃で4時間焼成した。得られたマグネシア粒子
は表面が平らな立方体状であった。
【実施例４】
【００３３】
市販の比較的大きい純度が99 重量% 以上の炭酸マグネシウムをエタノールに分散し、この分散液に5モル%に相当する塩化マグネシウムを溶解させた50mLの水溶液を滴下し塩化物イオンを混合した。エタノールを蒸発・乾燥させた後に酸素気流中900℃で4時間焼成した。得られたマグネシア粒子は表面が平らで立方体状であった。
【実施例５】
【００３４】
市販の純度が99 重量% 以上の塩化マグネシウム六水和物を純水に溶解して作製した0.4
モル/Lの溶液500mLをヒータ付のマグネチックスターラーで攪拌しながら90℃に保った。
この溶液に塩基性沈殿剤として純水で薄めて作製した1規定のアンモニア水溶液500mLを10
0mL/minの速度で滴下し、水酸化マグネシウムの沈殿を合成し１時間攪拌保持し、アスピ
レーターで吸引ろ過した。ろ過した試料を乾燥し、乳鉢でよくほぐした後に管状電気炉で
酸素気流中5℃/minの等速昇温で900℃まで昇温し、4時間保持してマグネシア粉末を得た
。得られたマグネシア粒子は分離しており、表面が平らな立方体状をしていた。
（比較例１）
【００３５】
実施例５の方法で調製した水酸化マグネシウム沈殿をろ過後、純水に分散しろ過する操
作を4回繰り返した後にろ過して該水酸化マグネシウムから塩化物イオンを除去した。該
水酸化物を実施例２の条件で焼成した。図１(B)に比較例１の方法で調製した水酸化マグ
ネシウムのSEM写真を示した。図２(B)に比較例１の方法で製造したマグネシア粉末のSEM
写真を示した。図１(B)と図２(B)の比較から分かるように、母塩の形骸が認められた。
（比較例２）
【００３６】
塩基性炭酸マグネシウムの沈殿に20モル％の塩化マグネシウムを添加する以外は実施例
1の方法でマグネシア粉末を製造した。丸みのあるマグネシア粒子が凝集を形成していた
。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の製造方法は、透明焼結体用の原料粉体や各種絶縁材料用フィラー、機能性樹脂
フィラー、PDP保護膜用原料、PDP蛍光体用原料、誘電体用原料に適した一次粒子が分離し
た状態で存在して、しかも粒子表面が平らな立方体状の微細粉末の製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】実施例１の方法で製造した塩基性炭酸マグネシム（Ａ）と比較例１の方法で製造した水酸化マグネシウム（Ｂ）の図面代用SEM写真である。
【図２】実施例１の方法で製造したマグネシア粉末（Ａ）及び比較例１の方法で製造したマグネシア粉末（Ｂ）の図面代用SEM写真である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物に、0.1〜15モル%
の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方
体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項２】
純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物を熱分解温度以上1100℃以下で仮焼して得た
マグネシアに、0.1〜1５モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成することを
特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項３】
純度が99重量%以上の塩化マグネシウムの水溶液とマグネシウムイオン以外の金属イオン
を含まない塩基性沈殿剤の溶液を混合して溶液中の反応で生成したマグネシウム化合物を
洗浄することなくろ過し、600℃〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方
体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項４】
酸素を含む気流中で焼成を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の表
面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項１】
焼成してマグネシアになる純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物に、0.1〜15モル%
の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方
体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項２】
純度が99 重量% 以上のマグネシウム化合物を熱分解温度以上1100℃以下で仮焼して得た
マグネシアに、0.1〜1５モル%の塩化物イオンを混合し、600℃〜1200℃で焼成することを
特徴とする表面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項３】
純度が99重量%以上の塩化マグネシウムの水溶液とマグネシウムイオン以外の金属イオン
を含まない塩基性沈殿剤の溶液を混合して溶液中の反応で生成したマグネシウム化合物を
洗浄することなくろ過し、600℃〜1200℃で焼成することを特徴とする表面が平らな立方
体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【請求項４】
酸素を含む気流中で焼成を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の表
面が平らな立方体状粒子で構成されたマグネシア粉末の製造法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３６５４４（Ｐ２００６−３６５４４Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１３８５０（Ｐ２００４−２１３８５０）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００４年１月２２日 社団法人日本セラミックス協会発行の「第４２回 セラミックス基礎科学討論会講演要旨集」に発表
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００４年１月２２日 社団法人日本セラミックス協会発行の「第４２回 セラミックス基礎科学討論会講演要旨集」に発表
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【Ｆターム（参考）】
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