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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024017122
(43)【公開日】2024-02-08
(54)【発明の名称】アルカリ剤
(51)【国際特許分類】
C01F 5/08 20060101AFI20240201BHJP
【ＦＩ】
C01F5/08
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022119560
(22)【出願日】2022-07-27
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】000119988
【氏名又は名称】宇部マテリアルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001612
【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】西田 直人
(72)【発明者】
【氏名】荒瀬 隆
(72)【発明者】
【氏名】久保 寛明
【テーマコード（参考）】
4G076
【Ｆターム（参考）】
4G076AA02
4G076AB06
4G076BA39
4G076BA46
4G076BD02
4G076CA02
4G076CA26
4G076CA28
4G076CA40
4G076DA30
(57)【要約】
【課題】適度な溶出速度を有し、長期にわたって安定した効果を発揮可能なアルカリ剤を提供する。
【解決手段】本発明に係るアルカリ剤は、結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇであって、ＭｇＯ含有率が９５．０質量％以上である酸化マグネシウム粒子を含有することを特徴とする。
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
【選択図】なし
【解決手段】本発明に係るアルカリ剤は、結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇであって、ＭｇＯ含有率が９５．０質量％以上である酸化マグネシウム粒子を含有することを特徴とする。
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇであって、ＭｇＯ含有率が９５．０質量％以上である酸化マグネシウム粒子を含有することを特徴とするアルカリ剤。
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
【請求項2】
前記酸化マグネシウム粒子は、下記式（１）で表されるＳ／Ｍ比が、０．００４～０．０４０である請求項１記載のアルカリ剤。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
（ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率およびＭｇＯ含有率である。）
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
（ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率およびＭｇＯ含有率である。）
【請求項3】
前記酸化マグネシウム粒子は、５０％体積累積粒径（Ｄ５０）と結晶子径との比（Ｄ５０／結晶子径）が、１００～６００である請求項１記載のアルカリ剤。
【請求項4】
前記酸化マグネシウム粒子は、下記式（２）で表される溶出速度試験値Ｘが、０．０００３５以下である請求項１記載のアルカリ剤。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アルカリ剤に関する。
【背景技術】
【0002】
水質や土壌等の環境を、アルカリ性に改質・維持する材料（アルカリ剤）が必要とされる場面がある。このようなアルカリ剤は、肥料、塗料等においても用いられる。例えば、特許文献１には、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウムによる土壌改質効果を、母材やｐＨ調整剤との併用により抑制した土壌改質材が記載されている。また、特許文献２には、特定組成を有する鋼材の表面に、アルカリ金属濃縮領域を有する非水溶性塗膜を形成した塗装鋼材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－０４４１１０号公報
【特許文献2】特開２０１５－１５１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
環境改質という目的から、改質効果の発生源となるアルカリ剤は適度な溶出速度を有し、長期にわたって効果を維持することが期待される。しかしながら、アルカリ剤自体の溶出速度についてはこれまで特に着目されておらず、十分な検討が行われていない。
【0005】
そこで本発明は、適度な溶出速度を有し、長期にわたって安定した効果を発揮可能なアルカリ剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明に係るアルカリ剤は、結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇであって、ＭｇＯ含有率が９５．０質量％以上である酸化マグネシウム粒子を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、適度な溶出速度を有し、長期にわたって安定した効果を発揮可能なアルカリ剤を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明者ら鋭意検討の結果、結晶子径およびＢＥＴ比表面積が所定範囲内であって、所定量の酸化マグネシウムを含有する酸化マグネシウム粒子が、適度な溶出速度を有することを見出し、本発明を完成させるに至った。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【0009】
本発明のアルカリ剤には、結晶子径およびＢＥＴ比表面積が所定範囲内に規定された酸化マグネシウム粒子（ＭｇＯ粒子）が含有される。ＭｇＯ粒子においては、９５質量％以上を酸化マグネシウムが占め、不純物が存在することもできる。
【0010】
本発明におけるＭｇＯ粒子の結晶子径は８０～３００ｎｍである。結晶子径が８０～３００ｎｍの範囲内であることによって、適度な溶出性を確保することができる。ＭｇＯ粒子は、結晶子径が小さいほど、溶出が速くなる傾向にある。ＭｇＯ粒子の結晶子径は、好ましくは８５～２７５ｎｍであり、より好ましくは９０～２５０ｎｍである。結晶子径は、ＸＲＤパターンにおけるＭｇＯ（００２）面ピークを解析ソフトで処理することにより得られた値である。一般に、一つの粒子は複数の単結晶で構成された多結晶体であり、結晶子径は多結晶体中の単結晶の大きさの平均値を示している。
【0011】
後述するように、本発明におけるＭｇＯ粒子は、マグネシウム化合物を焼成してなるマグネシア焼結体から得られ、その際の焼成温度によって結晶子径を制御することができる。マグネシアは、原料となるマグネシウム化合物の熱分解により生じる場合が多く、微細な結晶が発生した後に焼成温度に応じて結晶成長が進行する。ＭｇＯ粒子の結晶子径は、不純物含有量による調整も可能である。Ｓｉ等は、結晶成長を促進する傾向があり、特に、ＭｇＯ含有率９９質量％以下のマグネシア焼結体では結晶成長が促進されやすい。さらに、マグネシア焼結体を粉砕してＭｇＯ粒子の結晶子径を減少させることも可能である。
【0012】
また、ＭｇＯ粒子は、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇに規定される。これによって、適度な溶出性を確保することができる。ＭｇＯ粒子のＢＥＴ比表面積は、好ましくは１．０ｍ２／ｇ以下、より好ましくは０．８ｍ２／ｇ以下、さらに好ましくは０．６ｍ２／ｇ以下である。また、ＭｇＯ粒子のＢＥＴ比表面積は、０．１５ｍ２／ｇ以上が好ましく、０．２５ｍ２／ｇ以上がより好ましい。
【0013】
ＭｇＯ粒子のＢＥＴ比表面積は、マグネシア焼結体の焼成温度により制御することができる。焼成温度が高いほど、ＢＥＴ比表面積は小さくなる傾向にある。また、焼成されたマグネシア焼結体を粉砕することで、ＢＥＴ比表面積を増大させることも可能である。加えて、焼成および／または粉砕されたマグネシア焼結体を分級することによって、任意のＢＥＴ比表面積を有する粒子を主体とする粒子を選別することもできる。
【0014】
本発明におけるＭｇＯ粒子は、結晶子径およびＢＥＴ比表面積が所定範囲内であることに加えて、ＭｇＯ含有率が９５質量％以上であるので、適度な速度でアルカリを溶出し、長期にわたって安定した効果を発揮することができる。ＭｇＯ含有率は、ＭｇＯ粒子中の９９．０質量％以下であることが好ましく、９５．５～９８．５質量％であることがより好ましく、９６．０～９８．０質量％であることがさらにより好ましい。
ＭｇＯ粒子中のＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に換算した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＭｇＯの含有率である
ＭｇＯ粒子中のＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に換算した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＭｇＯの含有率である
【0015】
アルカリ溶出速度の測定には、５０ｍｇのＭｇＯ粒子を１００ｍＬのイオン交換水に分散させたＭｇＯ懸濁液と、０．０５ｍｏｌ／Ｌの硫酸とを用いる。電位差自動滴定装置を用い、硫酸を滴下することでＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持し、ｐＨ維持に要した硫酸消費量を求める。具体的には、下記式（２）で表される溶出速度試験値Ｘで評価することができる。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）
こうして得られる溶出速度試験値Ｘが０．０００３５以下であれば、適度な溶出速度を有し、長期間作用を発揮することができる。溶出速度試験値Ｘは、０．０００２５以下がより好ましく、０．０００２０以下がさらに好ましい。溶出速度試験値Ｘの下限は特に限定されないが、０．００００３以上が好ましく、０．００００５以上がより好ましく、０．０００１０以上がさらに好ましい。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）
こうして得られる溶出速度試験値Ｘが０．０００３５以下であれば、適度な溶出速度を有し、長期間作用を発揮することができる。溶出速度試験値Ｘは、０．０００２５以下がより好ましく、０．０００２０以下がさらに好ましい。溶出速度試験値Ｘの下限は特に限定されないが、０．００００３以上が好ましく、０．００００５以上がより好ましく、０．０００１０以上がさらに好ましい。
【0016】
ＭｇＯ粒子は不純物として、例えばＣａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌ等を含有することができる。不純物に関しては、下記式（１）で表されるＳ／Ｍ比で評価することができる。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に換算した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率（Ｓ）およびＭｇＯ含有率（Ｍ）である。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に換算した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率（Ｓ）およびＭｇＯ含有率（Ｍ）である。
【0017】
（Ｓ／Ｍ比）が、０．００４～０．０４０の場合には、安定性が向上し、粉砕分級の際に表面に多くの負荷を受けた場合でも、耐湿性を維持する傾向にある。マグネシア焼結体の焼成時に形成される異相（Ｓｉ－Ｍｇ化合物）が、吸湿等による変質の内部浸透を遅らせるものと推測される。（Ｓ／Ｍ比）は、０．００６～０．０３５が好ましく、０．００７～０．０２０がより好ましい。
【0018】
ＭｇＯ粒子の５０％体積累積粒径（Ｄ５０）は、１～２００μｍであることが好ましい。Ｄ５０がこの範囲内であることによって、適度な溶出速度を発揮することができる。焼成温度が高いほど、Ｄ５０は増大する傾向にある。また、焼成されたマグネシア焼結体を粉砕することで、Ｄ５０を減少させることも可能である。加えて、焼成および／または粉砕されたマグネシア焼結体を分級することによって、Ｄ５０を任意の範囲に調整することもできる。ＭｇＯ粒子のＤ５０は、１０～１５０μｍであることがより好ましく、２０～１００μｍであることがさらに好ましい。
【0019】
ＭｇＯ粒子は、５０％体積累積粒径（Ｄ５０）と結晶子径との比（Ｄ５０／結晶子径）が、１００～６００の範囲内であることが好ましい。（Ｄ５０／結晶子径）が小さいほど、結晶構造の破断面を粒子表面に露出する可能性が高まり、耐湿性等の安定性が低下すると考えられる。１００～６００の範囲内であれば、耐湿性を向上させることができる。（Ｄ５０／結晶子径）は、１５０～５５０が好ましく、２００～５００がより好ましい。
【0020】
ＭｇＯ粒子の耐湿性は、加湿試験における質量増加率から評価することができる。温度５０℃湿度８５％の雰囲気中に１２０時間保持した際、質量増加率が２％以下であることが好ましい。質量増加率は、１．５％以下であることがより好ましく、１．０％以下であることがさらに好ましい。
【0021】
本発明のアルカリ剤は、マグネシア焼結体を粉砕し、必要に応じて分級することで得ることができる。
マグネシア焼結体は、例えば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム化合物を焼成して得ることができる。水酸化マグネシウムとしては、海水中のマグネシウム塩と水酸化カルシウムとの反応で沈殿したものなどを使用することができる。炭酸マグネシウムとしては、マグネサイト鉱石などを使用することができる。
マグネシア焼結体は、例えば、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム等のマグネシウム化合物を焼成して得ることができる。水酸化マグネシウムとしては、海水中のマグネシウム塩と水酸化カルシウムとの反応で沈殿したものなどを使用することができる。炭酸マグネシウムとしては、マグネサイト鉱石などを使用することができる。
【0022】
マグネシウム化合物の焼成は、大気中、１３００～２８００℃で行うことが好ましい。１３００℃未満の場合には、結晶子径は所定範囲より小さく、ＢＥＴ比表面積は所定範囲より大きくなる傾向にあり、過度な溶出速度を有する材料となりやすい。一方、２８００℃を超えると、結晶子径が所定範囲より大きく、ＢＥＴ比表面積が所定範囲より小さくなる傾向にあり、アルカリ剤としての機能が不十分な材料となりやすい。焼成温度は、１４００～２４００℃がより好ましい。焼成時間は、１０分間～１０時間とすることが好ましい。
【0023】
ＭｇＯ含有率を含むＭｇＯ粒子中の成分含有量は、マグネシア焼結体を焼成する際に調整することができる。具体的には、焼成原料となるマグネシウム化合物の選択、および、Ｓｉ等の不純物に対応する添加物の使用により制御することができる。製造効率を考慮すると、原料となるマグネシウム化合物中の不純物量を参照し、マグネシウム化合物の選択と組み合わせにより調整することが好ましい。
【0024】
Ｓｉ含有量は、任意の添加剤により調整することができる。添加剤は特に限定されないが、例えば、シリカフューム、珪砂、ケイ酸ナトリウム等が挙げられる。マグネシウム化合物としては、流通品を用いることも可能だが、公知の手段を用いて成分調整したマグネシウム化合物を作製してもよい。なお、所定の条件を満たすマグネシア焼結体を入手可能な場合には、それを用いてもよい。
【0025】
マグネシア焼結体が粗大粒を多く含む場合には、粉砕により扱いやすい粒径とすることができる。粉砕装置としては、例えば、ハンマークラッシャー、ロールクラッシャー、ジョークラッシャー、衝撃式破砕機などの破砕装置、ディスクミル、転動ボールミル、振動ボールミル、ピンミル、ビーズミル、ジェットミル、サイクロンミルなどの粉砕装置等が挙げられる。こうした装置は、単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【0026】
粉砕後、分級を行うことにより、粗粉および／または微粉を取り除いて、好ましい粒度分布とすることができる。分級方法は特に限定されず、振動篩、風力分級機、サイクロン式分級機などを単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【0027】
マグネシア焼結体に対し、必要に応じて、上述したような粉砕および／または分級の処理を施して、所定の粒径に調整することができる。粉砕工程と分級工程は、マグネシア焼結体に応じて適宜組み合わせることができ、順番および回数は特に制限されない。分級工程と粉砕工程とは、いずれを先に実施してもよく、粉砕工程を経たマグネシア焼結体に分級工程を実施した後、さらに粉砕工程を実施することもできる。
【0028】
採用するマグネシア焼結体の粒径が既に所望の性状を充足する場合は、粉砕工程および分級工程を実施することなく使用してもよい。
結晶子径、ＢＥＴ比表面積、およびＭｇＯ含有率の条件を備えたＭｇＯ粒子であれば、本発明のアルカリ剤として有効に用いることができる。適度な溶出速度を有し、長期にわたって安定した効果を発揮可能であるので、本発明の材料は、アルカリ剤として好適に用いることができる。
結晶子径、ＢＥＴ比表面積、およびＭｇＯ含有率の条件を備えたＭｇＯ粒子であれば、本発明のアルカリ剤として有効に用いることができる。適度な溶出速度を有し、長期にわたって安定した効果を発揮可能であるので、本発明の材料は、アルカリ剤として好適に用いることができる。
【実施例0029】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これらは本発明の目的を限定するものではなく、また、本発明は、これら実施例に限定されるものではない。
【0030】
＜酸化マグネシウムの製造＞
原料のマグネシウム化合物としては、海水と消石灰の反応により得られた水酸化マグネシウムを用意した。水酸化マグネシウムにおける成分含有量は、消石灰からの不純物、不純物除去工程の有無、および添加剤により決定される。
水酸化マグネシウムを焼成してマグネシア焼結体を作製し、粉砕および分級を組み合わせて実施例および比較例となるＭｇＯ粒子を製造した。ＭｇＯ粒子を製造に当たっては、結晶子径およびＢＥＴ比表面積が表１の値となるように、焼結温度、および粉砕・分級を制御した。焼成温度、および粉砕・分級の有無は表１に示す通りである。粉砕１では衝撃式破砕機およびサイクロンミル、分級は篩別および風力選別、粉砕２ではサイクロンミルを用いた。
原料のマグネシウム化合物としては、海水と消石灰の反応により得られた水酸化マグネシウムを用意した。水酸化マグネシウムにおける成分含有量は、消石灰からの不純物、不純物除去工程の有無、および添加剤により決定される。
水酸化マグネシウムを焼成してマグネシア焼結体を作製し、粉砕および分級を組み合わせて実施例および比較例となるＭｇＯ粒子を製造した。ＭｇＯ粒子を製造に当たっては、結晶子径およびＢＥＴ比表面積が表１の値となるように、焼結温度、および粉砕・分級を制御した。焼成温度、および粉砕・分級の有無は表１に示す通りである。粉砕１では衝撃式破砕機およびサイクロンミル、分級は篩別および風力選別、粉砕２ではサイクロンミルを用いた。
【0031】
得られたＭｇＯ粒子について、結晶子径、ＢＥＴ比表面積、含有成分、および体積累積粒径を求めた。それぞれの評価方法は、以下のとおりである。
【0032】
＜結晶子径＞
まず、Ｘ線回折装置（ブルカー・エイエックスエス社製 ＮＥＷ Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ）を用い、以下の条件にてＸＲＤパターンを求めた。
Ｘ線源：ＣｕＫα（Ｎｉフィルター）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
検出器：１次元半導体高速検出器 ＬｙｎｘＥｙｅ
発散スリット：０．３０度
ステップサイズ：０．０１５度
計数時間：０．６５秒／ステップ
得られたＸＲＤパターンについて、解析ソフト（ブルカー・エイエックスエス社製 ＤＩＦＦＲＡＣ．ＥＶＡ Ｖ．３．２）を用いて、結晶子径を算出した。ＸＲＤパターン中のＭｇＯ（００２）面ピークを指定し、半値幅に基づく結晶子径として計算された値を用いた。
まず、Ｘ線回折装置（ブルカー・エイエックスエス社製 ＮＥＷ Ｄ８ ＡＤＶＡＮＣＥ）を用い、以下の条件にてＸＲＤパターンを求めた。
Ｘ線源：ＣｕＫα（Ｎｉフィルター）
管電圧：４０ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
検出器：１次元半導体高速検出器 ＬｙｎｘＥｙｅ
発散スリット：０．３０度
ステップサイズ：０．０１５度
計数時間：０．６５秒／ステップ
得られたＸＲＤパターンについて、解析ソフト（ブルカー・エイエックスエス社製 ＤＩＦＦＲＡＣ．ＥＶＡ Ｖ．３．２）を用いて、結晶子径を算出した。ＸＲＤパターン中のＭｇＯ（００２）面ピークを指定し、半値幅に基づく結晶子径として計算された値を用いた。
【0033】
＜ＢＥＴ比表面積＞
比表面積計（ユアサイオニクス株式会社製、モノソーブ）を用いて、前処理として１８０℃で１０分間脱気後、ＢＥＴ１点法にて測定した。
比表面積計（ユアサイオニクス株式会社製、モノソーブ）を用いて、前処理として１８０℃で１０分間脱気後、ＢＥＴ１点法にて測定した。
【0034】
＜含有成分の測定＞
ＭｇＯ粒子の含有成分は、四ホウ酸リチウムを融材としたガラスビード法を用いて、蛍光Ｘ線分析装置（リガク製Ｓｕｐｅｒｍｉｎｉ ２００）により測定した。検出された特性Ｘ線の定量分析には、耐火物協会標準物質蛍光Ｘ線分析用マグネシア質耐火物（ＪＲＲＭ４０１－４１０）から作成した検量線を用いた。
ＭｇＯ粒子の含有成分は、四ホウ酸リチウムを融材としたガラスビード法を用いて、蛍光Ｘ線分析装置（リガク製Ｓｕｐｅｒｍｉｎｉ ２００）により測定した。検出された特性Ｘ線の定量分析には、耐火物協会標準物質蛍光Ｘ線分析用マグネシア質耐火物（ＪＲＲＭ４０１－４１０）から作成した検量線を用いた。
【0035】
蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率およびＭｇＯ含有率を、それぞれＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）とした。こうして得られたＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）を用いて、下記式（１）によりＳ／Ｍ比を求めた。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
得られた結果を、結晶子径およびＢＥＴ比表面積とともに下記表１にまとめる。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
得られた結果を、結晶子径およびＢＥＴ比表面積とともに下記表１にまとめる。
【0036】
＜体積累積粒径（Ｄ５０）＞
レーザー回折式粒度分布測定装置（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＭＴ３３００ＥＸ マイクロトラック・ベル（株）製）により、波長７８０ｎｍのレーザー光を用い、３回の繰り返し測定の平均として体積基準の粒度分布を求め、５０％体積累積粒径Ｄ５０を得た。
得られた結果を、Ｄ５０／結晶子径とともに下記表２にまとめる。
レーザー回折式粒度分布測定装置（ＭＩＣＲＯＴＲＡＣ ＭＴ３３００ＥＸ マイクロトラック・ベル（株）製）により、波長７８０ｎｍのレーザー光を用い、３回の繰り返し測定の平均として体積基準の粒度分布を求め、５０％体積累積粒径Ｄ５０を得た。
得られた結果を、Ｄ５０／結晶子径とともに下記表２にまとめる。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】
実施例のＭｇＯ粒子は、いずれも結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇ、ＭｇＯ含有率が９５質量％以上である。これに対し、比較例１のＭｇＯ粒子は、結晶子径が８０ｎｍ未満であり、比較例２，３のＭｇＯ粒子は、ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇを超えている。
【0040】
実施例および比較例のＭｇＯ粒子について、溶出性および耐湿性を評価した。それらの方法を以下に示す。
【0041】
＜溶出速度試験＞
まず、５０ｍｇのＭｇＯ粒子を１００ｍＬのイオン交換水に分散して、ＭｇＯ懸濁液を調製した。電位差自動滴定装置（京都電子工業製、ＡＴ－５１０型）を用い、ＭｇＯ懸濁液を撹拌しつつ０．０５ｍｏｌ／Ｌの硫酸を滴下することでＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に保持し、ｐＨ維持に要した硫酸消費量（ＣＳ(1)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。測定の終点は、測定開始から１時間経過、もしくは硫酸消費量から懸濁液中のＭｇＯ全量を消費したと判定される時点とし、測定開始～終点までの時間を滴定時間（ｓ）とした。
イオン交換水１００ｍＬについて同様に測定し、ブランクの硫酸消費量（ＣＳ(0)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。酸化マグネシウム懸濁液の終点時間における硫酸消費量（ＣＳ(1)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）から、ブランクでの終点時間における硫酸消費量（ＣＳ(0)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を差し引き、酸化マグネシウム粉末による（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。
こうして得られた（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）をｍとし、滴定時間（ｓ）をｔとして、下記式（２）により溶出速度試験値Ｘを算出する。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
溶出速度試験値Ｘが０．０００３５以下であれば、適度な溶出速度を備えている。
まず、５０ｍｇのＭｇＯ粒子を１００ｍＬのイオン交換水に分散して、ＭｇＯ懸濁液を調製した。電位差自動滴定装置（京都電子工業製、ＡＴ－５１０型）を用い、ＭｇＯ懸濁液を撹拌しつつ０．０５ｍｏｌ／Ｌの硫酸を滴下することでＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に保持し、ｐＨ維持に要した硫酸消費量（ＣＳ(1)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。測定の終点は、測定開始から１時間経過、もしくは硫酸消費量から懸濁液中のＭｇＯ全量を消費したと判定される時点とし、測定開始～終点までの時間を滴定時間（ｓ）とした。
イオン交換水１００ｍＬについて同様に測定し、ブランクの硫酸消費量（ＣＳ(0)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。酸化マグネシウム懸濁液の終点時間における硫酸消費量（ＣＳ(1)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）から、ブランクでの終点時間における硫酸消費量（ＣＳ(0)）（硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を差し引き、酸化マグネシウム粉末による（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）を求めた。
こうして得られた（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯｍｏｌ）をｍとし、滴定時間（ｓ）をｔとして、下記式（２）により溶出速度試験値Ｘを算出する。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
溶出速度試験値Ｘが０．０００３５以下であれば、適度な溶出速度を備えている。
【0042】
＜耐湿性試験＞
２０ｇのＭｇＯ粒子をガラス製秤量瓶に収容して秤量し、温度５０℃及び湿度８５％の恒温恒湿槽中で１２０時間保持した。その後、恒温恒湿槽から取り出し、ＭｇＯ粒子の質量（Ｍ(1)）を秤量し、保持前のＭｇＯ粒子の質量（Ｍ(0)）を用いて下記式により重量増加率を求めた。質量増加率が２％以下であれば、十分な耐湿性を備えている。
質量増加率＝（（Ｍ(1)－Ｍ(0)）／Ｍ(0)）×１００（％）
得られた結果を、溶解速度試験値とともに下記表３にまとめる。
２０ｇのＭｇＯ粒子をガラス製秤量瓶に収容して秤量し、温度５０℃及び湿度８５％の恒温恒湿槽中で１２０時間保持した。その後、恒温恒湿槽から取り出し、ＭｇＯ粒子の質量（Ｍ(1)）を秤量し、保持前のＭｇＯ粒子の質量（Ｍ(0)）を用いて下記式により重量増加率を求めた。質量増加率が２％以下であれば、十分な耐湿性を備えている。
質量増加率＝（（Ｍ(1)－Ｍ(0)）／Ｍ(0)）×１００（％）
得られた結果を、溶解速度試験値とともに下記表３にまとめる。
【0043】
【表3】
【0044】
実施例のＭｇＯ粒子は、結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇの範囲内であるので、適度な溶出速度を有している。これに対し、ＭｇＯ粒子は、結晶子径が８０ｎｍ未満と小さい比較例１、ＢＥＴ比表面積が１．２ｍ２／ｇを超えている比較例２，３では、溶出速度が過剰に早くなる。結晶子径およびＢＥＴ比表面積の一方の要件を備えない場合には、長期にわたって機能を発現することができない。
【手続補正書】
【提出日】2023-08-10
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
結晶子径が８０～３００ｎｍ、ＢＥＴ比表面積が０．１～１．２ｍ２／ｇ、ＭｇＯ含有率が９５．０質量％以上であって、５０％体積累積粒径（Ｄ５０）が１～２００μｍである酸化マグネシウム粒子を含有することを特徴とするアルカリ剤。
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
（ＭｇＯ含有率は、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときの値である。）
【請求項2】
前記酸化マグネシウム粒子は、下記式（１）で表されるＳ／Ｍ比が、０．００４～０．０４０である請求項１記載のアルカリ剤。
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
（ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率およびＭｇＯ含有率である。）
Ｓ／Ｍ＝ＸＲＦ（Ｓ）／ＸＲＦ（Ｍ） （１）
（ＸＲＦ（Ｓ）およびＸＲＦ（Ｍ）は、それぞれ、蛍光Ｘ線測定にて検出されたＭｇ，Ｃａ，Ｓｉ，Ｆｅ，Ａｌの５元素を、それぞれＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３に変換した際の含有率（質量％）合計を１００としたときのＳｉＯ２含有率およびＭｇＯ含有率である。）
【請求項3】
前記酸化マグネシウム粒子は、５０％体積累積粒径（Ｄ５０）と結晶子径との比（Ｄ５０／結晶子径）が、１００～６００である請求項１記載のアルカリ剤。
【請求項4】
前記酸化マグネシウム粒子は、下記式（２）で表される溶出速度試験値Ｘが、０．００００３以上０．０００３５以下である請求項１記載のアルカリ剤。
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯ ｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）
Ｘ＝ｍ／ｔ （２）
（上記式（２）中、ｍは、ＭｇＯ懸濁液のｐＨを３に維持する溶出試験の（終点における硫酸ｍｏｌ／ＭｇＯ ｍｏｌ）であり、ｔは、滴定時間（ｓ）である。）