JP2003327427A - 高比表面積水酸化カルシウム粒子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比表面積が大きい水酸化カルシウム粒子の簡
便且つ経済的な製造方法を提供する。 【解決手段】 生石灰（酸化カルシウム）を水中にて反
応（消化反応）し、水酸化カルシウム粒子を得る際に、
珪素系化合物、燐系化合物、アルミニウム系化合物、無
機酸および有機酸よりなる群より選ばれた少なくとも１
種の添加物の存在下に消化反応することを特徴とする水
酸化カルシウム粒子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】高比表面積を有する水酸化カ
ルシウム粒子の製造方法に関するものである。さらに詳
しくは、高性能で且つ簡便で経済的な高比表面積を有す
る水酸化カルシウム粒子の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】水酸化カルシウム粒子は一般的に、生石
灰（酸化カルシウム）を水と反応させる方法で製造され
ているが、水中での生石灰の溶解度が高いために結晶成
長しやすく比表面積の小さい水酸化カルシウム粒子が生
成する。特開２００１−１２３０７１公報では、カルシ
ウムに対して当量以上の水酸化アルカリ金属を含有する
水溶液に、水溶性カルシウム塩水溶液を注加して反応さ
せ、熟成する方法が記載されている。しかしながら、上
記方法は原料が高価であることおよび副生溶解質を水洗
する必要があり且つ生成する粒子が微粒子であるために
濾過が困難であるという問題がある。さらに、比表面積
も十分に高いものが得られていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の水酸
化カルシウム粒子の前記した製造方法における問題を克
服し、高比表面積を有する水酸化カルシウムを簡便且つ
経済的に製造する方法の提供を目的とする。本発明の方
法による水酸化カルシウム粒子は、比表面積が大きいの
で高活性であり、酸中和剤やハロゲン捕捉剤等としての
用途が期待される。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記本
発明の目的は、生石灰を水中にて反応（消化反応）せし
めて水酸化カルシウム粒子を製造する方法において、珪
素系化合物、燐系化合物、アルミニウム系化合物、無機
酸および有機酸よりなる群から選ばれた少なくとも一種
の添加剤を含有する水中にて該消化反応を行うことを特
徴とする水酸化カルシウム粒子の製造方法により達成さ
れる。

【０００５】かかる本発明の方法により、ＢＥＴ比表面
積が５〜４０ｃｍ²／ｇ、２０〜４０ｍ²／ｇの高比表面
積を有する水酸化カルシウム粒子が得られる。また得ら
れた水酸化カルシウム粒子は、レーザ光回折散乱法によ
る粒子径測定法に基づいて平均２次粒子径が２〜１０μ
ｍ、好ましくは２．５〜８μｍである。

【０００６】以下本発明方法についてさらに具体的に説
明する。

【０００７】本発明の方法は、珪素系化合物、燐系化合
物、アルミニウム系化合物、無機酸および有機酸よりな
る群から選ばれた少なくとも一種の添加剤を含有する水
中にて生石灰（酸化カルシウム）を消化反応させる。好
適には前記添加物を含有し、１０〜６０℃、好ましくは
３０〜６０℃の水中に攪拌下に生石灰を供給して消化反
応させる。反応温度は、生石灰を加えることによって自
生熱により上昇し、例えば９０℃以上に達する。

【０００８】消化反応中に含有される添加物の具体的化
合物について説明すると、（１）珪酸アルカリ、珪酸
塩、含水珪酸、無水珪酸および結晶性珪酸（例えばクオ
ーツ）よりなる群から選ばれた少なくとも一種の珪素系
化合物；（２）燐酸、その塩、縮合燐酸、その塩、ポリ
燐酸およびその塩よりなる群から選ばれた少なくとも一
種の燐系化合物；（３）アルミニウム塩、結晶性水酸化
アルミニウムおよび無定形水酸化アルミニウムよりなる
群から選ばれた少なくとも一種のアルミニウム系化合
物；（４）塩酸、硝酸および硫酸よりなる群から選ばれ
た少なくとも一種の無機酸および（５）クエン酸、酒石
酸、エチレンジアミンの四酢酸、リンゴ酸、コハク酸お
よびそれらの塩よりなる群から選ばれた少なくとも一種
の有機酸である。

【０００９】本発明の方法において、前記した添加物の
使用量は、生成する水酸化カルシウム粒子に対して０．
１〜２モル％、好適には０.２〜１.０モル％が有利であ
る。０．１モル％より少ないと結晶成長阻害剤としての
効果が小さくなくなり、生成する水酸化カルシウム粒子
の比表面積が小さくなる。２.０モル％を超えると、Ｃ
ａ−Ｓｉ、Ｃａ−Ａｌ、Ｃａ−Ｐなどの化合物および無
機酸Ｃａ、有機酸Ｃａが生成すると共に、生成する水酸
化カルシウム粒子中のカルシウム含量が少なくなり純度
のよい目的物質を得ることが困難となる。

【００１０】本発明の方法において、前記添加剤がどの
ような作用により水酸化カルシウム粒子のＢＥＴ表面積
を大きくすることを可能としているのかは明らかではな
いが、添加剤が結晶成長阻害剤として働き結晶成長を制
御するためと思われる。

【００１１】本発明の方法により前述した消化反応を実
施することにより、高比表面積を有する水酸化カルシウ
ム粒子を得ることができるが、消化反応後さらに反応混
合物を熟成することによって、さらに高品質の水酸化カ
ルシウム粒子を得ることができる。この熟成は反応混合
物を６０〜１７０℃、好ましくは８０〜１２０℃、最も
好ましくは９０〜１００℃の温度で、５分〜３時間、好
ましくは１０分〜２時間、より好ましくは２０分〜１時
間実施することができる。

【００１２】さらに反応終了後、もしくは熟成終了後、
必要に応じて得られた水酸化カルシウム粒子を懸濁液中
にて湿式ボールミルなどの粉砕手段で粉砕することもで
きる。粉砕することによって平均２次粒径が２μｍより
小さい粒子を得ることができる。

【００１３】本発明の方法により得られた水酸化カルシ
ウム粒子は、所望により、それ自体公知の表面処理剤、
例えばアニオン系界面活性剤により、表面処理すること
もできる。表面処理により、樹脂等への相溶性を改良す
ることができる。

【００１４】本発明者らの研究によれば、水酸化アルカ
リ金属と水溶性カルシウムとの反応時に本発明の添加剤
を利用することも可能であることが判明した。すなわ
ち、水酸化アルカリ金属に珪素系化合物、燐系化合物、
アルミニウム系化合物、無機酸および有機酸からなる群
より選ばれた少なくとも１種の添加剤を添加しておき攪
拌下、水溶性のカルシウム塩を加えて反応することもで
きる。反応後、必要に応じて熟成する方法により目的の
水酸化カルシウム粒子が得られる。しかしながら、この
製造方法は原料が高価であることさらに副生溶解質を洗
浄により除く必要があるので経済性において劣る。

【００１５】さらに本発明者らの研究によれば、一般的
に実施されている生石灰を水に投入し消化反応して得ら
れる水酸化カルシウム粒子懸濁液に、珪素系化合物、燐
系化合物、アルミニウム系化合物、無機酸および有機酸
からなる群より選ばれた少なくとも１種を添加し、熟成
により目的物質を得ることも可能であることが判明した
がその効果が弱く有用性において劣る（参考例参照）。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を掲げて本発明を詳述する。

【００１７】実施例１−１〜１−３ ３Ｌ容ビーカーに水道水１．５リットルおよび珪素系化
合物として、塩野義製薬株式会社製含水二酸化珪素（カ
ープレックス＃８０、ＳｉＯ₂含量９５％）を、水酸化
カルシウム粒子の収量の０.２モル％、０.５モル％また
は１.０モル％に相当する量、それぞれ、０.５ｇ、１.
３ｇまたは２.５ｇを入れ水温を約６０℃に昇温後、生
石灰（ウベマテリアルズ株式会社製カルシード）２２５
ｇを攪拌下に投入し消化反応せしめた。その後、９０℃
で３０分間撹拌した（反応温度は９０℃以上に自生熱で
上昇する。）。冷却後、２００メッシュの篩を通過し、
濾過、脱水、乾燥、粉砕した。得られた粉末のＢＥＴ比
表面積およびレーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定
した２次粒子の平均粒子径を表１に示す。

【００１８】実施例２−１ 実施例１において、珪素系化合物をアルミニウム系化合
物として協和化学工業株式会社製乾燥水酸化アルミニウ
ムゲル（Ｓ−１００、Ａｌ含量２８.６％ ）とした以外
は実施例１と同様に処理した。得られた粉末のＢＥＴ比
表面積およびレーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定
した２次粒子の平均粒子径を表１に示す。

【００１９】実施例３−１ 実施例１において、珪素系化合物を燐系化合物としてオ
ルガノ株式会社製ポリリン酸ナトリウムとした以外は実
施例１と同様に処理した。得られた粉末のＢＥＴ比表面
積およびレーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定した
２次粒子の平均粒子径を表１に示す。

【００２０】実施例４−１および４−２ 実施例１において、珪素系化合物を無機酸として、塩酸
または硝酸とする以外は実施例１と同様に処理した。得
られた粉末のＢＥＴ比表面積およびレーザ光回折散乱法
粒度分布測定機で測定した２次粒子の平均粒子径を表１
に示す。

【００２１】実施例５−１〜５−４ 実施例１において、珪素系化合物を有機酸およびその塩
として、クエン酸ナトリウムまたは酒石酸とする以外は
実施例１と同様に処理した。得られた粉末のＢＥＴ比表
面積およびレーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定し
た２次粒子の平均粒子径を表１に示す。

【００２２】実施例６−１および６−２ 実施例１の含水二酸化珪素０.５モル％および１.０モル
％添加で得られた水酸化カルシウム懸濁液を、容量１Ｌ
のオートクレーブに入れ１２０℃で２時間水熱処理を行
なった。冷後、２００メッシュの篩を通過し、濾過、脱
水、乾燥、粉砕した。得られた粉末のＢＥＴ比表面積お
よびレーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定した２次
粒子の平均粒子径を表１に示す。

【００２３】実施例７−１および７−２ 実施例１の含水珪素０.５モル％および実施例５のクエ
ン酸ナトリウム０.５モル％添加で得られた水酸化カル
シウム懸濁液を８０℃に昇温後、攪拌下に、５％ステア
リン酸ソーダー液（８０℃）を加えて表面処理を行なっ
た。冷却後、２００メッシュの篩を通過し、濾過、脱
水、乾燥、粉砕した。なお、ステアリン酸ソーダー添加
量は水酸化カルシウム表面を単分子層で覆える量とし
た。得られた粉末のＢＥＴ比表面積およびレーザ光回折
散乱法粒度分布測定機で測定した２次粒子の平均粒子径
を表１に示す。

【００２４】実施例８ 実施例１の含水珪素０.５モル％添加で得られた水酸化
カルシウム懸濁液を、湿式ボールミルとして、シンマル
エンタープライゼス製ダイノ−ミルを用いて、ガラスビ
ーズ径０.５ｍｍ、ディスク周速１０ｍ／ｓ、スラリー
供給量２５０Ｌ／ｈの条件で粉砕し、濾過、脱水、乾
燥、粉砕した。得られた粉末のＢＥＴ比表面積およびレ
ーザ光回折散乱法粒度分布測定機で測定した２次粒子の
平均粒子径を表１に示す。

【００２５】実施例９−１〜９−３ 実施例１において、消化反応終了後の熟成（９０℃で３
０分撹拌する）をしないこと以外実施例１と同様に処理
した。得られた粉末のＢＥＴ比表面積およびレーザ光回
折散乱法粒度分布測定機で測定した２次粒子の平均粒子
径を表１に示す。

【００２６】比較例 ３Ｌ容ビーカーに水道水１．５リットルを入れ水温を約
６０℃に昇温後、攪拌下に、生石灰２２５ｇを投入し消
化反応する。その後、９０℃で３０分間攪拌した（反応
温度は９０℃以上に自生熱で昇温する。）。冷却後、２
００メッシュの篩を通過さし、濾過、脱水、乾燥、粉砕
した。得られた粉末のＢＥＴ比表面積、レーザ回折法粒
度分布測定機で測定した２次粒子の平均粒子径を表１に
示す。

【００２７】参考例 ３Ｌ容ビーカーに水道水１．５リットルを入れ、水温を
約６０℃に昇温後、撹拌下に、生石灰２２５ｇを投入し
消化反応する。得られた水酸化カルシウム水溶液に、珪
素系化合物として塩野義製薬株式会社製含水二酸化珪素
（カープレックス＃８０，ＳｉＯ₂含量９５％）を、水
酸化カルシウム収量の０.５モル％に相当する量を添加
し、９０℃で３０分間撹拌した。冷後、２００メッシュ
の篩を通過し、濾過、脱水、乾燥、粉砕した。得られた
粉末のＢＥＴ比表面積およびレーザ光回折散乱法粒度分
布測定機で測定した２次粒子の粒子径を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】本発明方法によれば、高比表面積を有す
る水酸化カルシウム粒子が容易に得られる。得られた水
酸化カルシウム粒子は、比表面積が大きいので高活性で
あることにより酸中和剤やハロゲン捕捉剤等としての用
途が期待される。さらに、反応は生石灰の消化を利用す
るので熱エネルギーは自生熱でまかなえることができ安
価に、また、簡便に製造できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮宇地 誠二 香川県高松市屋島西町305番地 協和化学 工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4G076 AA10 AB02 BA24 BB03 BB08 BD02 CA28

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生石灰を水中にて反応（消化反応）せし
   めて水酸化カルシウム粒子を製造する方法において、珪
   素系化合物、燐系化合物、アルミニウム系化合物、無機
   酸および有機酸よりなる群から選ばれた少なくとも一種
   の添加剤を含有する水中にて該消化反応を行うことを特
   徴とする水酸化カルシウム粒子の製造方法。
2. 【請求項２】 得られた水酸化カルシウム粒子は、その
   ＢＥＴ比表面積が５〜４０ｃｍ²／ｇである請求項１記
   載の水酸化カルシウム粒子の製造方法。
3. 【請求項３】 得られた水酸化カルシウム粒子は、その
   平均２次粒子径（レーザ光回折散乱法による粒子径測定
   法による）が２〜１０μｍである請求項１記載の水酸化
   カルシウム粒子の製造方法。
4. 【請求項４】 該添加物が、珪酸アルカリ、珪酸塩、含
   水珪酸、無水珪酸および結晶性珪酸よりなる群から選ば
   れた少なくとも一種の珪素系化合物である請求項１の水
   酸化カルシウム粒子の製造方法。
5. 【請求項５】 該添加物が、燐酸、その塩、縮合燐酸、
   その塩、ポリ燐酸およびその塩よりなる群から選ばれた
   少なくとも一種の燐系化合物である請求項１記載の水酸
   化カルシウム粒子の製造方法。
6. 【請求項６】 該添加物が、アルミニウム塩、結晶性水
   酸化アルミニウムおよび無定形水酸化アルミニウムより
   なる群から選ばれた少なくとも一種のアルミニウム系化
   合物である請求項１記載の水酸化カルシウム粒子の製造
   方法。
7. 【請求項７】 該添加物が、塩酸、硝酸および硫酸より
   なる群から選ばれた少なくとも一種の無機酸である請求
   項１記載の水酸化カルシウム粒子の製造方法。
8. 【請求項８】 該添加物が、クエン酸、酒石酸、エチレ
   ンジアミンの四酢酸、リンゴ酸、コハク酸およびそれら
   の塩よりなる群から選ばれた少なくとも一種の有機酸で
   ある請求項１記載の水酸化カルシウム粒子の製造方法。
9. 【請求項９】 水中に含有する添加剤の含有量が、生成
   する水酸化カルシウム粒子に対して０．２〜１．０モル
   ％の範囲である請求項１記載の水酸化カルシウム粒子の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 添加物を含有し、３０〜６０℃の温度
    の水中に攪拌下、生石灰を供給して消化反応せしめる請
    求項１記載の水酸化カルシウム粒子の製造方法。
11. 【請求項１１】 該消化反応後、反応混合物を６０〜１
    ７０℃の温度で５分〜３時間熟成せしめる請求項１記載
    の水酸化カルシウム粒子の製造方法。