JP4060643B2 - Aluminum hydroxide and method for producing the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック、ゴム等の難燃フィラー用等として利用される水酸化アルミニウム及びその製造方法に関する。さらに詳細には、粒子表面の荒れ、粒子のチッピング等を起こすことなく単粒状に解砕された水酸化アルミニウム及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水酸化アルミニウムはゴム・プラスチックに充填するフィラーとして幅広く用いられている。例えば熱可塑性樹脂、ゴム、エポキシ樹脂には難燃剤として、不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂などの熱硬化性樹脂には調色フィラーとして用いられている。
【０００３】
難燃剤として用いられる場合、水酸化アルミニウムはより多くの充填を行った方が難燃性能は向上するが、多量に添加することにより、混練トルクが上昇し、成形温度が上昇するため、水酸化アルミニウムが一部脱水して発泡するといった問題がある。また、熱硬化樹脂に充填する場合も、充填量を多くすることで材料コストダウンとなるが、材料強度が低下するといった問題がある。
【０００４】
材料強度低下を抑制するためには、粒子径をなるべく細かくすることが望まれる。粒子径の細かい水酸化アルミニウムを析出によって得ることも可能であるが、水酸化アルミニウムは、一次粒子が多数凝集した二次凝集粒の形態を有するため、吸油量が非常に大きく、フィラーとして多量に充填することは困難である。このため、一般的に５０〜１５０μｍ程度の水酸化アルミニウムをボールミル、その他の粉砕機で、一次粒子程度に粉砕したものが用いられる。
【０００５】
しかし、粉砕によって所定の粒径まで粉砕するには多大なエネルギーを要する。また粉砕された水酸化アルミニウムは、その一次粒子が破壊され、表面の荒れ、粒子のチッピング等が発生し、粉体のＢＥＴ比表面積が大きくなる。結果として樹脂との相溶性が悪く粘度が上昇するので、高充填しにくくなる。また熱硬化性樹脂の場合、硬化時間が長くなる。
【０００６】
このようなことから、フィラー用として理想的な水酸化アルミニウムとは、表面の荒れがすくない、すなわちＢＥＴ比表面積が低く、かつ単粒状の形態となったものと言える。
【０００７】
特公平５−４３３６号公報では、連続式遠心分離機により、大きな遠心力をかけ一次粒子を破壊することなく二次凝集粒を解砕することで、粒子の荒れを抑制することを提唱しているが、特定の原料について限定された方法であり、広範囲に適用できる方法ではなかった。
【０００８】
また特公昭６２-９２５６号公報では、温度上昇させたバイヤー抽出液を固体水酸化アルミニウムと接触させることで、単結晶あるいは丸みのある形状を有する水酸化アルミニウムを得ることを提唱しているが、長い接触時間が必要なこと、及び接触時水酸化アルミニウムの溶解が進行するため生産効率が悪くなるという欠点があった。
【０００９】
さらに、特開平９-２０８７４０号公報では、予め乾式衝撃粉砕機にて水酸化アルミニウムの二次凝集粒子を粉砕した後、特定のアルカリ濃度のアルミン酸ナトリウム溶液中にスラリー化し 温度上昇することで、表面を溶解しＢＥＴ比表面積を低減する方法を提唱しているが、予め乾式粉砕するために、一旦水酸化アルミニウムを濾過・乾燥する必要があるため、工程が長く、製造コストも高くなるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、広範囲の粒子径に関して、ＢＥＴ比表面積が低く、単粒状の理想的なフィラー用水酸化アルミニウム、及びその効率的な製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
かかる事情下に鑑み、本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、特定のアルミン酸ナトリウム溶液中に水酸化アルミニウムを懸濁させたスラリーを、特定の条件で昇温し、その後特定の条件で保持することで、フィラー用に好適な低比表面積を有する、単粒状の理想的な水酸化アルミニウムを得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明は以下の手段を提供する。
［１］バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムをアルミン酸ナトリウム溶液中に懸濁させたスラリーを、７０℃以下から８５℃以上に１５分以内で昇温し、昇温後、溶液温度を８０℃以下に低下させない状態で、昇温開始から１５分間は保持することを特徴とする水酸化アルミニウムの製造方法。
［２］昇温前のアルミン酸ナトリウム溶液のアルミナ濃度Ａ（単位ｇ／リットル）と水酸化ナトリウム濃度Ｃ（単位ｇ／リットル）の比率Ａ／Ｃが、０．４５以下であることを特徴とする前項１記載の水酸化アルミニウムの製造方法。
【００１３】
［３］スラリーの昇温時における水酸化アルミニウムの溶解率が、下記一般式、
溶解率（％）＝
昇温前Ｃ×（昇温後Ａ／Ｃ−昇温前Ａ／Ｃ）×１．５３／昇温前スラリー濃度×１００
（式中、Ａはアルミン酸ナトリウム溶液のアルミナ濃度（単位ｇ／リットル）、Ｃは水酸化ナトリウム濃度（単位ｇ／リットル）を表す）において、１５％未満であることを特徴とする前項１又は２記載の水酸化アルミニウムの製造方法。
［４］スラリーの昇温装置が、二重管式熱交換器であることを特徴とする前項１乃至３の何れか１項記載の水酸化アルミニウムの製造方法。
【００１４】
［５］平均粒子径Ｄが１〜２５μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓが１．５ｍ2／ｇ以下、Ｓから球近似で算出した粒子径Ｄbet（ここで、ＤbetはＤbet＝６／（Ｓ×ρ）で算出される。ρは水酸化アルミニウムの比重である。）とＤの比（凝集度）Ｄ／Ｄbetが３未満であることを特徴とする前項１乃至４のいずれか１項に記載の方法で得られた水酸化アルミニウム。
［６］前項５に記載の水酸化アルミニウムをフィラーとして含んだ水酸化アルミニウム含有組成物。
［７］水酸化アルミニウム含有組成物のマトリックス材料が、ゴムまたはプラスチックである前項６記載の水酸化アルミニウム含有組成物。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は、バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムを、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）濃度Ａ（単位ｇ／リットル）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）濃度Ｃ（単位ｇ／リットル）との比率Ａ／Ｃが０．４５以下であるアルミン酸ナトリウム溶液に懸濁させたスラリーを、１５分以内に７０℃以下から８５℃以上に昇温し、８５℃昇温後は、少なくとも昇温開始から１５分間は、８０℃より液温を低下させずに保持することを特徴とする水酸化アルミニウムの製造方法を提供する。この製造方法で得られる水酸化アルミニウムは、フィラーとして好適に使用できる。
【００１６】
上記の製造方法においては、水酸化アルミニウムに熱衝撃を与え、結晶学的に結合力の弱い二次凝集粒の粒界のみを選択的に溶解し、かつその後の再凝集等の粒径変化を抑制することにより、二次凝集粒を解砕する効果を有するものである。
【００１７】
この方法により、平均粒子径Ｄが１〜２５μｍ、窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定された比表面積Ｓが１．５ｍ2／ｇ以下、Ｓから球近似で算出した粒子径ＤbetとＤの比、すなわち凝集度Ｄ／Ｄbetが３未満である水酸化アルミニウムが得られる。ここでＤbet＝６／（Ｓ×ρ）であり、ρは水酸化アルミニウムの比重である。
【００１８】
本方法における昇温は８５℃以上であることが必須である。８５℃未満であると、粒界のみを選択的に溶解するのに充分な熱衝撃が与えられず、粒子表面からの溶解が進行してしまい生産効率が悪いこと、及び粒子表面が荒れてしまうため好ましくない。
【００１９】
因みにアルミン酸ナトリウム溶液の沸点は、水酸化ナトリウム濃度によって変化するので限定できないが、バイヤー工程で使用されるアルミン酸ナトリウム溶液の場合１０４℃程度である。
本方法における温度上昇時間は１５分以内である。１５分より長いと粒界のみを選択的に溶解するのに充分な熱衝撃が与えられず、粒子全体の溶解が進行してしまうため好ましくない。
【００２０】
本方法における昇温前のスラリーの温度は、７０℃以下、好ましくは６５℃以下である。７０℃より高いと昇温時、粒界のみを選択的に溶解するのに充分な熱衝撃が与えられず好ましくない。
本方法における昇温後の保持温度は８０℃以上、好ましくは８５℃以上である。保持温度が８０℃未満であると解砕された粒子が再度凝集を起こす為、好ましくない。
【００２１】
本方法に用いる昇温前のアルミン酸ナトリウム溶液は、Ａをアルミナ濃度（単位はｇ／リットル）、Ｃを水酸化ナトリウム濃度（単位はｇ／リットル）としたとき、アルミナ濃度と水酸化ナトリウム濃度の比率、即ちＡ／Ｃが０．４５以下、好ましくは０．４０以下である。Ａ／Ｃが０．４５より高いと、昇温により粒界をほぐすのに必要なアルミナ分が溶解しないので好ましくない。
【００２２】
本方法における昇温による水酸化アルミニウムの溶解率は、１５％未満、好ましくは１３％未満である。溶解率が１５％より多いと、水酸化アルミニウムの収率が低くなるので生産効率が悪い。
ここで、昇温による水酸化アルミニウムの溶解率は、下記一般式、
【００２３】
溶解率（％）＝
昇温前Ｃ×（昇温後Ａ／Ｃ−昇温前Ａ／Ｃ）×１．５３／昇温前スラリー濃度×１００
（式中、Ａはアルミン酸ナトリウム溶液のアルミナ濃度（単位ｇ／リットル）、Ｃは水酸化ナトリウム濃度（単位ｇ／リットル）を表す。）で算出される。
【００２４】
本発明において、溶解後所望する粒子径を勘案して、出発原料となる二次凝集粒の一次粒子径を選定することで、所望の粒子径でＢＥＴ比表面積が低く、単粒状の樹脂フィラー用水酸化アルミニウムを得ることができる。
本発明において製造される水酸化アルミニウムは、各種フィラー用として好適である。例えば、フィラーとして含んだ水酸化アルミニウム含有組成物のマトリックス材料としては、ゴムまたは熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂、アクリル樹脂等）などのプラスチックが好適に使用できる。
【００２５】
また、本方法で得られた水酸化アルミニムを樹脂等に充填する際は、単独で用いても良いし、コンパウンド粘度を低くするため、粒子径の異なる他の数種類の水酸化アルミニウムと混合して使用してもよい。
【００２６】
さらに、本方法で得られた水酸化アルミニウムを従来公知の表面処理剤で表面処理して用いてもよい。表面処理剤としては、特に限定されないが、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤等の各種カップリング剤、オレイン酸、ステアリン酸などの脂肪酸、及びそれらの脂肪酸エステル、メチルシリケート、エチルシリケート等のシリケート等が挙げられる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。尚、本発明における物性は以下の方法で測定した。
【００２８】
（平均粒子径Ｄ）
水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは、レーザー散乱回折法により測定した。
（ＢＥＴ比表面積Ｓ）
水酸化アルミニウムの比表面積Ｓは、窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定した。
（凝集度Ｄ／Ｄbet）
水酸化アルミニウムの凝集度は、Ｓから球近似で算出した粒子径Ｄbet（ここで、ＤbetはＤbet＝６／（Ｓ×ρ）で算出される。ρは水酸化アルミニウムの比重である。）とＤの比Ｄ／Ｄbetから計算して見積もった。
【００２９】
（水酸化アルミニウムの溶解率）
温度上昇による水酸化アルミニウムの溶解率は、以下の式で算出した。
溶解率（％）＝
昇温前Ｃ×（昇温後Ａ／Ｃ−昇温前Ａ／Ｃ）×１．５３／昇温前スラリー濃度×１００
（式中、Ａはアルミン酸ナトリウム溶液のアルミナ濃度（単位ｇ／リットル）、Ｃは水酸化ナトリウム濃度（単位ｇ／リットル）を表す。）
【００３０】
（実施例１）
バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムスラリー（水酸化アルミニウムの平均粒子径１１０．９μｍ、水酸化ナトリウム濃度１４９ｇ／リットル、Ａ／Ｃ＝０．３７、スラリー濃度１７５ｇ／リットル、スラリー温度３８℃）を二重管式熱交換器（内管側容積０．０１９ｍ3、伝熱面積３．２ｍ2）の内管側に３ｍ3／Ｈr（熱交換器内滞留時間２３秒）で送液し、外管に蒸気投入し、９６℃まで昇温した後、スラリーを８５℃で１５分間保持した。スラリーのＡ／Ｃは０．４６、溶解率は１１．７％であった
該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは２２．２μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．２ｍ2/ｇ、凝集度は１．８であった。
【００３１】
（実施例２）
実施例１と同様の水酸化アルミニウムスラリーを、容積１ｍ3のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を１５分で８５℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．４８、溶解率は１４．３％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは２１．６μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．３ｍ2/ｇ、凝集度は２．６であった。
【００３２】
（実施例３）
バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムスラリー（水酸化アルミニウムの平均粒子径７６．８μｍ、水酸化ナトリウム濃度１４６ｇ／リットル、Ａ／Ｃ＝０．３８、スラリー濃度１９０ｇ／リットル、スラリー温度６５℃）を実施例２と同様のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を１５分で８５℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．４８、溶解率は１１．８％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは１３．４μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．３ｍ2/ｇ、凝集度は１．６であった。
【００３３】
（実施例４）
バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムスラリー（水酸化アルミニウムの平均粒子径２０．８μｍ、水酸化ナトリウム濃度１５４ｇ／リットル、 Ａ／Ｃ＝０．３５、スラリー濃度２３０ｇ／リットル、スラリー温度６４℃）を実施例２と同様のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を１５分で８５℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．４９、溶解率は１４．３％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウム平均粒子径Ｄは２．９μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは１．２ｍ2/ｇ、凝集度は１．４であった。
【００３４】
（比較例１）
実施例１と同様の水酸化アルミニウムスラリーを実施例２と同様のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を１５分で８０℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．４５、溶解率は１０．４％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは４６．５μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．２ｍ2/ｇ、凝集度は３．８であった。
【００３５】
（比較例２）
実施例１と同様の水酸化アルミニウムスラリーを実施例２と同様のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を３０分で８５℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．５１、溶解率は１８．２％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは２５．４μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．２ｍ2/ｇ、凝集度は２．０であった。
【００３６】
（比較例３）
バイヤー法により得られた水酸化アルミニウムスラリー（水酸化アルミニウムの平均粒子径７６．８μ、水酸化ナトリウム濃度１４７ｇ／リットル、 Ａ／Ｃ＝０．４７、スラリー濃度２１０ｇ／リットル、スラリー温度６３℃）を実施例２と同様のＳＵＳ製タンクに投入し、攪拌しながらタンク温度を１５分で８５℃に上昇させた。スラリーのＡ／Ｃは０．５１、溶解率は４．３％であった。該スラリーから固体水酸化アルミニウムを洗浄、濾別した後、乾燥した。得られた水酸化アルミニウムの平均粒子径Ｄは３５．５μｍ、ＢＥＴ比表面積Ｓは０．２ｍ2/ｇ、凝集度は２．９であった。
【００３７】
以上、実施例及び比較例の結果の概要を表１にまとめる
【００３８】
【表１】
【発明の効果】
本発明の製造方法においては、水酸化アルミニウムに熱衝撃を与え、結晶学的に結合力の弱い二次凝集粒の粒界のみを選択的に溶解し、かつその後の再凝集等の粒径変化を抑制することにより、二次凝集粒子を解砕する効果がある。
その為、本発明の水酸化アルミニウムの製造方法は、従来行われてきたメディア間の衝突による衝撃力を利用した粉砕法やレイモンドミル等の摩砕粉砕や、ジェットミル等の粒子間衝突を利用した粉砕法とは異なり、解砕時に一次粒子表面を荒らさないという点で画期的なものであり、その結果、得られる水酸化アルミニウムは比表面積が低く、単粒状であることからフィラー用として好適であり、その工業的価値は頗る大である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to aluminum hydroxide used for flame retardant fillers such as plastic and rubber, and a method for producing the same. More specifically, the present invention relates to aluminum hydroxide that has been crushed into a single granule without causing particle surface roughness, particle chipping, and the like, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, aluminum hydroxide has been widely used as a filler for filling rubber and plastic. For example, it is used as a flame retardant for thermoplastic resins, rubbers, and epoxy resins, and as a toning filler for thermosetting resins such as unsaturated polyester resins and acrylic resins.
[0003]
When used as a flame retardant, aluminum hydroxide improves the flame retardant performance when more is filled, but adding a large amount increases the kneading torque and increases the molding temperature. There is a problem that aluminum partially dehydrates and foams. In addition, when the thermosetting resin is filled, the material cost is reduced by increasing the filling amount, but there is a problem that the material strength is lowered.
[0004]
In order to suppress a decrease in material strength, it is desirable to make the particle diameter as fine as possible. Although it is possible to obtain aluminum hydroxide with a fine particle diameter by precipitation, aluminum hydroxide has a form of secondary aggregated particles in which a large number of primary particles are aggregated, so the amount of oil absorption is very large and a large amount as a filler. Filling is difficult. For this reason, generally, aluminum hydroxide having a size of about 50 to 150 μm is pulverized into primary particles by a ball mill or other pulverizer.
[0005]
However, much energy is required to pulverize to a predetermined particle size by pulverization. Further, the ground particles of the pulverized aluminum hydroxide are destroyed, surface roughness, particle chipping, and the like occur, and the BET specific surface area of the powder increases. As a result, the compatibility with the resin is poor and the viscosity is increased, so that it is difficult to achieve high filling. In the case of a thermosetting resin, the curing time becomes long.
[0006]
For this reason, it can be said that aluminum hydroxide ideal for fillers does not have a rough surface, that is, has a low BET specific surface area and a single granular form.
[0007]
In Japanese Patent Publication No. 5-4336, a continuous centrifuge is proposed to suppress the roughening of the particles by crushing the secondary agglomerates without breaking the primary particles by applying a large centrifugal force. However, this method is limited to specific raw materials, and is not a method that can be widely applied.
[0008]
Japanese Patent Publication No. 62-9256 proposes to obtain aluminum hydroxide having a single crystal or a rounded shape by bringing the temperature of the buyer extract into contact with solid aluminum hydroxide. There are disadvantages that a long contact time is required and that production efficiency is deteriorated because dissolution of aluminum hydroxide proceeds at the time of contact.
[0009]
Furthermore, in JP-A-9-208740, after secondary agglomerated particles of aluminum hydroxide are pulverized in advance with a dry impact pulverizer, the slurry is slurried in a sodium aluminate solution having a specific alkali concentration, and the temperature is increased. Although the method of dissolving the surface and reducing the BET specific surface area has been proposed, it is necessary to filter and dry the aluminum hydroxide once to dry pulverize in advance, so that the process is long and the manufacturing cost is high. There is.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an ideal aluminum hydroxide for filler having a low BET specific surface area and having a low BET specific surface area over a wide range of particle sizes, and an efficient production method thereof.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In view of such circumstances, the present inventors have conducted extensive research to achieve the above object, and as a result, raised the temperature of a slurry in which aluminum hydroxide is suspended in a specific sodium aluminate solution under specific conditions. Then, it was found that a single granular ideal aluminum hydroxide having a low specific surface area suitable for a filler can be obtained by holding it under specific conditions, and the present invention has been completed.
[0012]
That is, the present invention provides the following means.
[1] A slurry in which aluminum hydroxide obtained by the Bayer method is suspended in a sodium aluminate solution is heated from 70 ° C. or lower to 85 ° C. or higher within 15 minutes. A method for producing aluminum hydroxide, which is maintained for 15 minutes from the start of temperature rise in a state where the temperature is not lowered to not more than ° C.
[2] The ratio A / C between the alumina concentration A (unit: g / liter) and the sodium hydroxide concentration C (unit: g / liter) of the sodium aluminate solution before the temperature rise is 0.45 or less. 2. The method for producing aluminum hydroxide according to item 1 above.
[0013]
[3] The dissolution rate of aluminum hydroxide when the slurry is heated is represented by the following general formula:
Dissolution rate (%) =
Before temperature increase C × (After temperature increase A / C−A / C before temperature increase) × 1.53 / Slurry concentration before temperature increase × 100
(Wherein A represents the alumina concentration (unit: g / liter) of sodium aluminate solution, and C represents the sodium hydroxide concentration (unit: g / liter)), which is less than 15%, 3. The method for producing aluminum hydroxide according to 2.
[4] The method for producing aluminum hydroxide according to any one of items 1 to 3, wherein the slurry temperature raising device is a double-pipe heat exchanger.
[0014]
[5] Average particle diameter D is 1 to 25 μm, BET specific surface area S is 1.5 m 2 / g or less, and particle diameter Dbet calculated from S by sphere approximation (where Dbet is Dbet = 6 / (S × ρ) 5. The method according to any one of items 1 to 4, wherein ρ is a specific gravity of aluminum hydroxide) and a ratio (aggregation degree) of D / Dbet is less than 3. Aluminum hydroxide obtained in
[6] An aluminum hydroxide-containing composition containing the aluminum hydroxide according to item 5 as a filler.
[7] The aluminum hydroxide-containing composition as described in 6 above, wherein the matrix material of the aluminum hydroxide-containing composition is rubber or plastic.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, aluminum hydroxide obtained by the Bayer method is used as a ratio A / a of alumina (Al 2 O 3 ) concentration A (unit: g / liter) to sodium hydroxide (NaOH) concentration C (unit: g / liter). The slurry suspended in the sodium aluminate solution having C of 0.45 or less is heated from 70 ° C. or lower to 85 ° C. or higher within 15 minutes, and after 85 ° C. is heated, at least 15 minutes from the start of the temperature increase. Provides a method for producing aluminum hydroxide, characterized in that the liquid temperature is kept from 80 ° C. without lowering. Aluminum hydroxide obtained by this production method can be suitably used as a filler.
[0016]
In the above production method, thermal shock is applied to aluminum hydroxide, and only the grain boundaries of secondary agglomerated grains whose crystallographic weakness is weak are selectively dissolved, and subsequent particle size changes such as reagglomeration are performed. By suppressing, it has the effect of crushing secondary agglomerated grains.
[0017]
By this method, the average particle diameter D is 1 to 25 μm, the specific surface area S measured by the nitrogen adsorption method (BET method) is 1.5 m 2 / g or less, and the ratio of the particle diameters Dbet and D calculated from S by spherical approximation That is, an aluminum hydroxide having a cohesion degree D / Dbet of less than 3 is obtained. Here, Dbet = 6 / (S × ρ), and ρ is the specific gravity of aluminum hydroxide.
[0018]
It is essential that the temperature rise in this method is 85 ° C. or higher. If it is less than 85 ° C., sufficient thermal shock is not given to selectively dissolve only the grain boundaries, dissolution from the particle surface proceeds, resulting in poor production efficiency, and the particle surface becomes rough. Therefore, it is not preferable.
[0019]
Incidentally, the boiling point of the sodium aluminate solution is not limited because it varies depending on the sodium hydroxide concentration, but it is about 104 ° C. in the case of the sodium aluminate solution used in the buyer process.
The temperature rise time in this method is within 15 minutes. When the time is longer than 15 minutes, a thermal shock sufficient to selectively dissolve only the grain boundaries is not given, and dissolution of the whole particles proceeds, which is not preferable.
[0020]
The temperature of the slurry before the temperature rise in this method is 70 ° C. or less, preferably 65 ° C. or less. When the temperature is higher than 70 ° C., a thermal shock sufficient to selectively dissolve only the grain boundary is not provided at the time of temperature rise, which is not preferable.
The holding temperature after the temperature rise in this method is 80 ° C. or higher, preferably 85 ° C. or higher. If the holding temperature is less than 80 ° C., the crushed particles are aggregated again, which is not preferable.
[0021]
The sodium aluminate solution before temperature increase used in this method has an alumina concentration and a sodium hydroxide concentration when A is an alumina concentration (unit: g / liter) and C is a sodium hydroxide concentration (unit: g / liter). Ratio, that is, A / C is 0.45 or less, preferably 0.40 or less. If A / C is higher than 0.45, the alumina component necessary to loosen the grain boundary due to temperature rise will not dissolve, which is not preferable.
[0022]
The dissolution rate of aluminum hydroxide by the temperature rise in this method is less than 15%, preferably less than 13%. When the dissolution rate is more than 15%, the yield of aluminum hydroxide is lowered, so that the production efficiency is poor.
Here, the dissolution rate of aluminum hydroxide due to temperature rise is expressed by the following general formula:
[0023]
Dissolution rate (%) =
Before temperature increase C × (After temperature increase A / C−A / C before temperature increase) × 1.53 / Slurry concentration before temperature increase × 100
(In the formula, A represents the alumina concentration (unit: g / liter) of the sodium aluminate solution, and C represents the sodium hydroxide concentration (unit: g / liter)).
[0024]
In the present invention, considering the desired particle size after dissolution, the primary particle size of the secondary agglomerated particles used as the starting material is selected, so that the BET specific surface area is low at the desired particle size, and the water for a single granular resin filler is used. Aluminum oxide can be obtained.
The aluminum hydroxide produced in the present invention is suitable for various fillers. For example, as the matrix material of the aluminum hydroxide-containing composition contained as a filler, plastics such as rubber or thermoplastic resin, epoxy resin, thermosetting resin (unsaturated polyester resin, acrylic resin, etc.) can be suitably used.
[0025]
In addition, when the aluminum hydroxide obtained by this method is filled into a resin or the like, it may be used alone or mixed with several other types of aluminum hydroxide having different particle diameters in order to reduce the compound viscosity. May be used.
[0026]
Furthermore, the aluminum hydroxide obtained by this method may be used after surface treatment with a conventionally known surface treatment agent. Although it does not specifically limit as a surface treating agent, Various coupling agents, such as a silane coupling agent and a titanate coupling agent, Fatty acids, such as oleic acid and a stearic acid, and those fatty acid esters, silicates, such as a methyl silicate and an ethyl silicate Etc.
[0027]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention still in detail, this invention is not limited by a following example. In addition, the physical property in this invention was measured with the following method.
[0028]
(Average particle diameter D)
The average particle diameter D of aluminum hydroxide was measured by a laser scattering diffraction method.
(BET specific surface area S)
The specific surface area S of aluminum hydroxide was measured by a nitrogen adsorption method (BET method).
(Degree of aggregation D / Dbet)
The agglomeration degree of aluminum hydroxide is a particle diameter Dbet calculated from S by a sphere approximation (where Dbet is calculated by Dbet = 6 / (S × ρ). Ρ is the specific gravity of aluminum hydroxide). Estimated by calculating from the ratio D / Dbet of D.
[0029]
(Dissolution rate of aluminum hydroxide)
The dissolution rate of aluminum hydroxide due to temperature rise was calculated by the following formula.
Dissolution rate (%) =
Before temperature increase C × (After temperature increase A / C−A / C before temperature increase) × 1.53 / Slurry concentration before temperature increase × 100
(In the formula, A represents the alumina concentration (unit: g / liter) of the sodium aluminate solution, and C represents the sodium hydroxide concentration (unit: g / liter).)
[0030]
Example 1
An aluminum hydroxide slurry obtained by the Bayer method (average particle diameter of aluminum hydroxide 110.9 μm, sodium hydroxide concentration 149 g / liter, A / C = 0.37, slurry concentration 175 g / liter, slurry temperature 38 ° C.) Pumped to the inner pipe side of the double pipe heat exchanger (inner pipe side volume 0.019m 3 , heat transfer area 3.2m 2 ) at 3m 3 / Hr (heat exchanger residence time 23 seconds), outside After steaming into the tube and raising the temperature to 96 ° C, the slurry was held at 85 ° C for 15 minutes. The slurry had an A / C of 0.46 and a dissolution rate of 11.7%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The obtained aluminum hydroxide had an average particle diameter D of 22.2 μm, a BET specific surface area S of 0.2 m 2 / g, and an aggregation degree of 1.8.
[0031]
(Example 2)
The same aluminum hydroxide slurry as in Example 1 was put into a 1 m 3 SUS tank, and the tank temperature was raised to 85 ° C. in 15 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.48, and the dissolution rate was 14.3%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The average particle diameter D of the obtained aluminum hydroxide was 21.6 μm, the BET specific surface area S was 0.3 m 2 / g, and the degree of aggregation was 2.6.
[0032]
(Example 3)
An aluminum hydroxide slurry (average particle diameter of aluminum hydroxide 76.8 μm, sodium hydroxide concentration 146 g / liter, A / C = 0.38, slurry concentration 190 g / liter, slurry temperature 65 ° C.) obtained by the Bayer method The mixture was put into a SUS tank similar to that in Example 2, and the tank temperature was raised to 85 ° C. in 15 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.48, and the dissolution rate was 11.8%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The average particle diameter D of the obtained aluminum hydroxide was 13.4 μm, the BET specific surface area S was 0.3 m 2 / g, and the degree of aggregation was 1.6.
[0033]
Example 4
An aluminum hydroxide slurry (average particle diameter of aluminum hydroxide 20.8 μm, sodium hydroxide concentration 154 g / liter, A / C = 0.35, slurry concentration 230 g / liter, slurry temperature 64 ° C.) obtained by the Bayer method The mixture was put into a SUS tank similar to that in Example 2, and the tank temperature was raised to 85 ° C. in 15 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.49, and the dissolution rate was 14.3%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The obtained aluminum hydroxide average particle diameter D was 2.9 μm, the BET specific surface area S was 1.2 m 2 / g, and the degree of aggregation was 1.4.
[0034]
(Comparative Example 1)
The same aluminum hydroxide slurry as in Example 1 was put into the same SUS tank as in Example 2, and the tank temperature was raised to 80 ° C. in 15 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.45, and the dissolution rate was 10.4%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The average particle diameter D of the obtained aluminum hydroxide was 46.5 μm, the BET specific surface area S was 0.2 m 2 / g, and the degree of aggregation was 3.8.
[0035]
(Comparative Example 2)
The same aluminum hydroxide slurry as in Example 1 was put into the same SUS tank as in Example 2, and the tank temperature was raised to 85 ° C. in 30 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.51, and the dissolution rate was 18.2%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The average particle diameter D of the obtained aluminum hydroxide was 25.4 μm, the BET specific surface area S was 0.2 m 2 / g, and the degree of aggregation was 2.0.
[0036]
(Comparative Example 3)
An aluminum hydroxide slurry obtained by the Bayer method (average particle diameter of aluminum hydroxide 76.8μ, sodium hydroxide concentration 147 g / liter, A / C = 0.47, slurry concentration 210 g / liter, slurry temperature 63 ° C.) The mixture was put into a SUS tank similar to that in Example 2, and the tank temperature was raised to 85 ° C. in 15 minutes while stirring. The A / C of the slurry was 0.51, and the dissolution rate was 4.3%. Solid aluminum hydroxide was washed from the slurry, filtered, and dried. The average particle diameter D of the obtained aluminum hydroxide was 35.5 μm, the BET specific surface area S was 0.2 m 2 / g, and the degree of aggregation was 2.9.
[0037]
The summary of the results of Examples and Comparative Examples is summarized in Table 1 above.
[Table 1]
【The invention's effect】
In the production method of the present invention, a thermal shock is applied to aluminum hydroxide, and only the grain boundaries of secondary agglomerated grains whose crystallographic weakness is weak are selectively dissolved, and the grain size changes such as subsequent reagglomeration. By suppressing the above, there is an effect of crushing the secondary agglomerated particles.
Therefore, the production method of aluminum hydroxide of the present invention uses a conventional grinding method using impact force caused by collision between media, grinding and grinding such as Raymond mill, and collision between particles such as jet mill. Unlike the pulverization method, it is epoch-making in that the surface of the primary particles is not roughened during pulverization. As a result, the resulting aluminum hydroxide has a low specific surface area and is a single granule. The industrial value is very large.
Claims (3)
溶解率（％）＝昇温前Ｃ×（昇温後Ａ／Ｃ−昇温前Ａ／Ｃ）×１．５３／昇温前スラリー濃度×１００
（式中、Ａはアルミン酸ナトリウム溶液のアルミナ濃度（単位ｇ／リットル）、Ｃは水酸化ナトリウム濃度（単位ｇ／リットル）を表す。）において、１５％未満であることを特徴とする請求項１記載の水酸化アルミニウムの製造方法。The dissolution rate of aluminum hydroxide at the time of temperature rise of the slurry is represented by the following general formula:
Dissolution rate (%) = C before temperature increase × (After temperature increase A / C−A / C before temperature increase) × 1.53 / Slurry concentration before temperature increase × 100
(Wherein, A represents an alumina concentration (unit: g / liter) in a sodium aluminate solution, and C represents a sodium hydroxide concentration (unit: g / liter)), and is less than 15%. The method for producing aluminum hydroxide according to 1.
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