JP6948086B1 - 炭酸カルシウムの製造方法ならびにその結晶成長方法 - Google Patents
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Abstract
Description
を含む、炭酸カルシウムの結晶成長方法にかかる。
[炭酸カルシウム水分散体の調製]
1リットルのビーカー内にBET比表面積39.1m2/g(日本工業規格JIS Z 8830)、電子顕微鏡で測定した個数基準による平均粒子径が38nmの炭酸カルシウムの水分散体(炭酸カルシウム水スラリー、固形分含量10重量%)を10g調製した。
得られた炭酸カルシウム水分散体10gを緩やかに撹拌しながら、大気圧下、室温(25℃)で、炭酸水490gを添加したところ、炭酸カルシウム水分散体のpHが6.2に低下した。
こうして得た炭酸カルシウム水分散体を緩やかに撹拌しながら、ビーカーを放置した。60分間撹拌を続けたところ、炭酸カルシウム水分散体のpHが7.0に上昇した。
サンプリングした炭酸カルシウム水分散体を直ちにエタノールで洗浄して結晶成長を停止させ、減圧濾過し、真空乾燥させて白色固体の状態の炭酸カルシウムを得た(日本工業規格JIS Z 8830に従い測定したBET比表面積:22.1m2/g、結晶子サイズ:53nm)。得られた炭酸カルシウムをエタノールに分散させ、カーボン補強コロジオン支持膜付き銅グリッドに滴下し、エタノールを乾燥させ、真空乾燥を行い、透過型電子顕微鏡(TEM)用試料を作製した。試料を電子顕微鏡(装置名:日本電子株式会社 JEM−2100)で観察した(実施例1−1)。
実施例1において、炭酸カルシウム水分散体に添加する炭酸水の量を40gとしたこと以外は実施例1を繰り返した(実施例1−3)。BET比表面積36.8m2/g、結晶子サイズ40nmの炭酸カルシウムが得られた。
上記の実施例1−1において、炭酸カルシウム水分散体に用いる炭酸カルシウムのBET比表面積を18.4m2/g(実施例2−1)、15.3m2/g(実施例2−2)、および10.9m2/g(実施例2−3)(すべて日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定)としたこと以外は実施例1−1を繰り返した。炭酸カルシウムの結晶成長を実施例1−1と同様に停止させ、減圧濾過し、真空乾燥させて白色固体の状態の炭酸カルシウムを得た。これらの炭酸カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、10.8m2/g、8.3m2/g、および7.5m2/gであった。実施例2−1、2−2、2−3で得られた炭酸カルシウムの結晶には、いずれも菱面体形状の粒子が見られた。代表例として、実施例2−2で得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真を図3に示す(倍率:20000倍、スケールバーの長さ:500nm)。
BET比表面積15.3m2/gの炭酸カルシウムを原料とし、実施例2−2を行って得られた炭酸カルシウム(BET比表面積8.3m2/g)を、再度実施例1−1と同様に水に分散させ、炭酸カルシウム水分散体を得た。この炭酸カルシウム水分散体10gに実施例1−1と同様に炭酸水490gを添加した。ついで炭酸カルシウム水分散体を緩やかに撹拌しながら結晶を成長させた。このように、炭酸カルシウム水分散体のpH低下とpH上昇とを交互に2回ずつ繰り返すことによりBET比表面積6.1m2/gの炭酸カルシウムを得た(実施例3)。図3は、実施例2−2により得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真である(倍率:20000倍)。一方、図4は、実施例3により得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真である(倍率:20000倍)。これらの写真のスケールバーは、ともに500nmを表す。炭酸カルシウム水分散体のpH低下および炭酸カルシウム水分散体のpH上昇を繰り返して炭酸カルシウムの結晶成長を促し、菱面体形状の大きな結晶を得ることができた。
上記の実施例1−1において、炭酸水490gの代わりに希塩酸(濃度:1mol/L)3mLを添加したこと以外は実施例1−1を繰り返した。実施例4により得られた炭酸カルシウムのBET比表面積を日本工業規格JIS Z 8830にしたがい測定したところ、21.3m2/gであった。図5は、実施例4により得られた炭酸カルシウムの電子顕微鏡写真(倍率:80000倍)である。この写真のスケールバーの長さは100nmを表す。実施例4で得られた炭酸カルシウムには100nm程度の大きさの概ね環状の結晶が含まれていた。
Claims (6)
- 以下の工程:
大気圧下で二酸化炭素を除く酸性物質を添加すること、または1気圧を超え10気圧未満の圧力下で酸性物質を添加することにより、炭酸カルシウム水分散体のpHを9.0以下5.5以上に低下させる工程;ついで
該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させて、炭酸カルシウムの粒子を成長させる工程;
を含む、炭酸カルシウムの製造方法。 - 該炭酸カルシウム水分散体を静置すること、該炭酸カルシウム水分散体を撹拌すること、該炭酸カルシウム水分散体を減圧すること、該炭酸カルシウム水分散体を昇温すること、および該炭酸カルシウム水分散体に塩基性物質を添加することからなる群より選択される方法により、該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させる、請求項1に記載の製造方法。
- 該炭酸カルシウム水分散体のpHを9.0以下5.5以上に低下させる工程と、該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させる工程とを繰り返す、請求項1または2に記載の製造方法。
- 以下の工程:
大気圧下で二酸化炭素を除く酸性物質を添加すること、または1気圧を超え10気圧未満の圧力下で酸性物質を添加することにより、炭酸カルシウム水分散体のpHを9.0以下5.5以上に低下させる工程;ついで
該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させて、炭酸カルシウムの粒子を成長させる工程;
を含む、炭酸カルシウムの結晶成長方法。 - 該炭酸カルシウム水分散体を静置すること、該炭酸カルシウム水分散体を撹拌すること、該炭酸カルシウム水分散体を減圧すること、該炭酸カルシウム水分散体を昇温すること、および該炭酸カルシウム水分散体に塩基性物質を添加することからなる群より選択される方法により、該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させる、請求項4に記載の方法。
- 該炭酸カルシウム水分散体のpHを9.0以下5.5以上に低下させる工程と、該炭酸カルシウム水分散体のpHを上昇させる工程とを繰り返す、請求項4または5に記載の方法。
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