JPH09142817A - 微粒子水酸アパタイト水性スラリーの製造方法 - Google Patents
微粒子水酸アパタイト水性スラリーの製造方法Info
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Abstract
ない微粒子水酸アパタイト水性スラリーの製法を提供す
る。 【解決手段】 水酸化カルシウムの水性スラリーとリン
酸水溶液との反応により得られた水酸アパタイトを含む
水性スラリーをビーズミルを用いて微粉砕処理を行なう
ことを特徴とする微粒子水酸アパタイト水性スラリーの
製法。
Description
体の懸濁重合用安定剤として有用な微粒子水酸アパタイ
ト水性スラリーの製造方法に関する。
の一つとして懸濁重合方法がよく知られており、懸濁重
合方法は、重合速度や、得られる重合体の重合度が大き
く、分散剤や凝固剤を使用しないので重合体の純度が高
く、また重合熱が媒体の水により除去されるので重合温
度の調節が容易であり、さらに粒状で得られる重合体の
分離が容易であるなどの特徴を有するために一般的に使
用されている。
で単量体や重合体を懸濁状態に維持するために、懸濁重
合用安定剤が使用される。この懸濁重合用安定剤に要求
される性質としては、重合工程中の懸濁安定性がよいこ
と、重合体中への懸濁重合用安定剤の混入が少ないこ
と、所望の粒径の重合体ビーズが得られることなどが挙
げられる。
て、水酸アパタイトの水性スラリーが知られていた。し
かし従来の水酸アパタイトの水性スラリーからなる懸濁
重合用安定剤は、懸濁安定性や反応槽の壁面などへのス
ケールの付着などの点で、なおも不満足なものであっ
た。水酸アパタイト系懸濁重合用安定剤が有するこのよ
うな問題点を解決する懸濁重合用安定剤として、重量比
CaO/P2 O5 が少なくとも1.30のサブミクロン
級の小判状した微細なハイドロオキシアパタイトの水性
スラリー又はペーストであって、沈降半減期が少なくと
も15分であることを特徴とする懸濁重合用安定剤が提
案された(特公昭54−44313号公報参照)。しか
しながら、この懸濁重合用安定剤も、依然として重合反
応中の反応槽の壁面や撹拌機などへのスケールの付着量
が多く、必ずしも満足すべきものではなかった。
体の懸濁重合を所望の程度に安定して行なうことがで
き、しかも重合反応の過程で反応槽の壁面や撹拌機など
へのスケールの付着量が極めて少ない懸濁重合用安定剤
として、CaO/P2 O5 の重量比が1.24〜1.3
7である微細な針状結晶の水酸アパタイトの水性スラリ
ーであり、その沈降半減期が25分以上であることを特
徴とする懸濁重合用安定剤が提案されている。この懸濁
重合用安定剤は、水酸化カルシウムの水性スラリーに、
60℃未満の温度で撹拌下に、リン酸を、水酸化カルシ
ウム1kg当たり1〜40g(P2 O5 )/分の速度
で、水酸化カルシウムに対する割合が、CaO/P2 O
5 の重量比で表わして1.2〜1.4となるまで添加す
る方法を利用して製造することができる。
ラリーは、上記のような改良の結果、懸濁重合の使用に
際してのトラブルが低減し、その有用性が高まった。そ
こで問題になったのは、水酸アパタイト水性スラリーの
固形分濃度である。すなわち、上記のような改良によっ
て、固形分濃度が8重量%未満程度の比較的低い固形分
濃度の水酸アパタイト水性スラリーでは、水酸アパタイ
トの粒子径が非常に小さなものが得られ、高性能の懸濁
重合用安定剤として機能することが確認された。しか
し、その高性能は固形分濃度が上昇するにつれて低下す
る傾向にあり、固形分濃度が9重量%以上、特に12重
量%以上になると、低固形分濃度の水酸アパタイト水性
スラリーに比べて懸濁重合用安定剤としての性能の低下
が目立つようになる。固形分濃度の高い水酸アパタイト
水性スラリーは、生産性の面で有利であり、また貯蔵や
輸送のためのコストの低減のために極めて有用である。
性スラリーの性能低下の原因は、本発明者の検討による
と、スラリー中の水酸アパタイト粒子の凝集による二次
粒子の生成にあることが判明した。このため、本発明者
は、その凝集物の低減を目指して種々の分散操作を行な
ったが、一次粒子が非常に微粒子状態にある水酸アパタ
イトの凝集物(二次粒子)は、その凝集エネルギーが非
常に高いためか、通常の分散機器を用いた凝集物の分散
操作では、その分散効果は殆ど現われないことが分っ
た。また、その通常の分散操作では、長時間の分散処理
を行なっても、その効果は余り現われないことも判明し
た。
ウムの水性スラリーとリン酸水溶液との反応により得ら
れた水酸アパタイトを含む水性スラリーをビーズミルを
用いて微粉砕処理を行なうことを特徴とする微粒子水酸
アパタイト水性スラリーの製造方法にある。
である。 (1)微粉砕処理前の水酸アパタイトを含む水性スラリ
ーの沈降半減期が38分以下であって、微粉砕処理後の
微粒子水酸アパタイト水性スラリーの沈降半減期が微粉
砕前に比べて5分以上延長されるように処理する微粒子
水酸アパタイト水性スラリーの製造方法。 (2)微粉砕処理の前および後の水酸アパタイトを含む
水性スラリーの固形分濃度が9〜20重量%である微粒
子水酸アパタイト水性スラリーの製造方法。
含む水性スラリー中の水酸アパタイトの平均粒子径(マ
イクロトラック粒度分析計による測定値)が2.3μm
以上である。 (4)微粉砕処理の後の水酸アパタイトを含む水性スラ
リー中の微粒子水酸アパタイトの平均粒子径(マイクロ
トラック粒度分析計による測定値)が1.8μm以下で
ある。 (5)上記微粒子水酸アパタイト水性スラリーが、Ca
O/P2 O5 の重量比が1.24〜1.40の範囲にあ
る微細結晶の水酸アパタイトを含む水性スラリーであ
る。
度が1.5g/100mlである均一に懸濁させた水酸
アパタイトの水性スラリーを、100mlの沈降管に入
れて25℃で静置し、沈降物の体積が50mlに達する
までの時間を意味する。
Hからなる複雑な化合物であるが、本発明において処理
対象とする水酸アパタイト水性スラリー中の水酸アパタ
イトは、そのCaO/P2 O5 の重量比が1.24〜
1.40の範囲にあることが好ましい。
ーを製造するための処理対象の水酸アパタイト水性スラ
リーは、その固形分濃度が9〜20重量%(特に12〜
20重量%)であって、沈降半減期が38分以下、そし
て平均粒子径(マイクロトラック粒度分析計による測定
値)が2.3μm以上であるようなものであることが望
ましい。上記のような特性を有する処理対象の水酸アパ
タイト水性スラリーは、水酸化カルシウムの水性スラリ
ーとリン酸水溶液との反応を利用する下記のような方法
で調製することができる。
スラリー中の水酸化カルシウム濃度は、製造する懸濁重
合用安定剤の水酸アパタイトの濃度及び使用するリン酸
の濃度などにより変わるが、一般に5〜30重量%、特
に8〜28重量%、更に特に10〜25重量%であるこ
とが好ましい。水酸化カルシウムの濃度が上記範囲より
も小さいと、得られる水性スラリー中の水酸アパタイト
の濃度が小さくなり、場合により濃縮しなくてはなら
ず、また、上記水酸化カルシウムの濃度が上記範囲より
も大きいと、水酸化カルシウムの水性スラリーの粘度が
上昇し、作業性が悪くなりやすい。
ン酸との反応は、通常は100℃以下で行なわれるが、
65℃未満の温度で行なうことが好ましい。そして、水
酸化カルシウムとリン酸との反応の初期には、比較的低
温で反応を行なうことが好ましい。例えば、水酸化カル
シウムの反応率が25%になるまで50℃以下の温度で
行なうことが好ましい。
aO/P2 O5 の重量比が、所望する水酸アパタイトの
CaO/P2 O5 の重量比であるか、またはリン酸を若
干過剰に使用することが好ましい。リン酸の濃度は特に
限定されないが、水酸化カルシウム水性スラリーの固形
分濃度、得られる水酸アパタイト水性スラリー中の所望
の水酸アパタイトの濃度、反応中の温度などを考慮して
決定すればよい。
際に発熱するので、水酸化カルシウムの水性スラリーへ
のリン酸の添加は、水酸化カルシウム1kg当たり1〜
40g(P2 O5 )/分の速度になるように行なうこと
が好ましい。水酸化カルシウムの水性スラリーへのリン
酸の添加は、水酸化カルシウム1kg当たり2〜30g
(P2 O5 )/分、特に3〜20g(P2 O5 )/分の
速度になるように行なうことが好ましい。
させる際に、水酸アパタイトの品質を均一にし反応熱を
効率的に除去するために、撹拌を行なうことが好まし
い。撹拌速度は特に限定されないが、反応物の局部的な
温度上昇をできるだけ少なくするように調節する。ま
た、反応温度の制御は、例えば反応容器に冷却装置を付
設し、その冷却装置により実施することもできる。
ーの製造方法は、上記のような方法で得られた水酸アパ
タイトを含む水性スラリーを、ビーズミルを用いて微粉
砕処理を行なうことを特徴とする。なお、本発明の処理
対象の水酸アパタイト水性スラリーは、上記のようにし
て調製した水酸アパタイト水性スラリーを一旦粉末化し
て、そののち水に分散して再度水性スラリーとしたもの
であってもよいことは勿論である。
撹拌型粉砕機とも呼ばれるものであって、ガラス粒子、
セラミックス粒子、金属粒子などの硬質のビーズ、そし
て撹拌羽根、ディスク、スクリューなどの撹拌器具とを
組合せて微粉砕と分散を同時に行なう器具であり、その
詳しい説明は、「粉体工学便覧」(日刊工業新聞社、昭
和61年2月28日初版発行)や「粉体工学用語辞典」
(日刊工業新聞社、昭和56年12月15日初版発行)
に述べられている。本発明者の研究によると、これまで
にスラリーの分散のために一般的に用いられてきた剪断
付与型の分散機(例、コロイドミル、ホモミキサー)を
用いて本発明の処理対象の水酸アパタイト水性スラリー
を分散処理しても、その水性スラリー中の水酸アパタイ
トの凝集の低減は殆ど望めないことが見出されている。
一方、本発明のビーズミルを用いると、10分以内とい
った極めて短い時間で、水性スラリー中の水酸アパタイ
トの凝集の顕著な低減が実現する。なお、ビーズミルに
よる分散処理条件は、処理対象の水酸アパタイト水性ス
ラリーの量、固形分濃度、凝集度などを考慮して適宜決
定することができる。
性スラリーの製造方法では、ビーズミルを用いる微粉砕
処理によって、微粒子水酸アパタイト水性スラリーの沈
降半減期が微粉砕前に比べて5分以上(特に10分間以
上)延長されるように処理することが好ましい。そし
て、微粉砕処理の後の水酸アパタイトを含む水性スラリ
ー中の微粒子水酸アパタイトの平均粒子径(マイクロト
ラック粒度分析計による測定値)が1.8μm以下とな
るように処理することが好ましい。
水性スラリーは、単量体、特にビニル系単量体の懸濁重
合に懸濁重合用安定剤として使用すると、粒子径が小さ
く、かつ粒度分布が狭い、すなわち粒度が揃ったポリマ
ービーズを得ることができる。また、反応槽内の壁面や
撹拌機などへのスケールの付着量が極めて少なく、安定
して長期間懸濁重合を継続することができる。
核及び/または側鎖に置換基を有するスチレン類、アク
リロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸及びそ
のエステル、メタクリル酸及びそのエステル、カルボン
酸ビニルエステル(例、酢酸ビニル)、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等を挙げることができる。
重合、他の重合性単量体との共重合などの何れであって
もよい。更に、懸濁重合の際に、単量体の単独重合体若
しくは共重合体、他の重合体などを、上記単量体を含む
懸濁液に溶解又は分散させておいてもよい。
重合用安定剤として用いる場合、その使用量は、懸濁重
合の条件により変わるものであって、特に限定されない
が、一般的に、重合させる単量体の重量基準で、水酸ア
パタイト固形分換算で0.1〜1.0重量%であること
が好ましい。
ることができるが、他の懸濁重合用安定剤、例えば、ポ
リビニルアルコール、CMCなどの水溶性高分子化合物
と一緒に使用することもできる。また、界面活性剤、p
H調節剤、比重調節剤、粘度調節剤、その他などの、懸
濁重合に一般的に使用される他の添加剤と共に使用する
こともできる。
詳細に説明する。
酸化カルシウムの濃度が14.5重量%の水性スラリー
81.85kgを調製した。別に、85%リン酸を水で
希釈して、リン酸濃度が11.3重量%のリン酸水溶液
81.86kgを調製した。約31℃の上記水酸化カル
シウムの水性スラリーに、タービン型撹拌機で撹拌(回
転速度は約1400r.p.m.)しながら、上記リン酸水溶
液を、水酸化カルシウム1kg当たり8.31g(P2
O5 )/分の速度で添加した。68分間を要してリン酸
水溶液全量を添加した。水酸化カルシウムに対する添加
したリン酸の割合は、CaO/P2 O5 の重量比で表わ
して1.34であった。リン酸水溶液の添加の間に水性
スラリーの温度は徐々に上昇し、リン酸水溶液の添加終
了時の水性スラリーの温度は54℃であった。
の水性スラリーは、固形物の濃度が10.0重量%であ
り、沈降半減期が35分20秒、そしてマイクロトラッ
ク粒度分析計(日機装(株)製、7995−40型)を
用いた測定によれば、平均粒子径(スラリー中の粒子、
従って大部分は二次粒子)は2.7μmであった。この
水酸アパタイトの形状は、透過型電子顕微鏡写真で測定
したところ、針状の結晶であることが確認された。
砕処理(実施例1、2) 上記の水酸アパタイトの水性スラリーをビーズミル(ア
シザワ(株)製、RL1V型)を用い、下記の条件によ
る処理を行なった。 [処理条件] ベッセル有効容量:0.91リットル 使用ビーズ:ジルコニア(直径:1mm) ビーズ充填率:80% ビーズ充填量:2.62kg 撹拌翼:ディスクタイプ ディスク周速:11.4m/秒 処理時間:1.6分(実施例1) 3.2分(実施例2)
分散処理(比較例1〜3) 上記の水酸アパタイト300ミリリットルを500ミリ
リットル容のプラスチック容器に入れ、強力剪断分散機
(特殊機化工業(株)製、TKホモデイスパーL型)を
用いて回転速度2000rpmで、1.6分間(比較例
1)、3.2分間(比較例2)、あるいは10分間(比
較例3)の分散処理を行なった。
結果
度分析計による測定値である。
従ってビーズミルで処理した水酸アパタイトの水性スラ
リーは、短時間の処理によって沈降半減期が顕著に上昇
し、また平均粒子径も顕著に小さくなる。これに対し
て、剪断分散を利用した処理では、沈降半減期について
も、また平均粒子径についても短時間の処理では殆ど変
化せず、また長時間の処理によっても平均粒子径と沈降
半減期のいずれについても殆ど向上は認められない。
酸化カルシウムの濃度が21.4重量%の水性スラリー
82.66kgを調製した。別に、85%リン酸を水で
希釈して、リン酸濃度が16.8重量%のリン酸水溶液
80.06kgを調製した。約32℃の上記水酸化カル
シウムの水性スラリーに、タービン型撹拌機で撹拌(回
転速度は約1400r.p.m.)しながら、上記リン酸水溶
液を、水酸化カルシウム1kg当たり8.50g(P2
O5 )/分の速度で添加した。65分間を要してリン酸
水溶液全量を添加した。水酸化カルシウムに対する添加
したリン酸の割合は、CaO/P2 O5 の重量比で表わ
して1.37であった。リン酸水溶液の添加の間に水性
スラリーの温度は徐々に上昇し、リン酸水溶液の添加終
了時の水性スラリーの温度は64℃であった。
の水性スラリーは、固形物の濃度が15.2重量%であ
り、沈降半減期が22分50秒、そしてマイクロトラッ
ク粒度分析計(日機装(株)製、7995−40型)を
用いた測定によれば、平均粒子径(スラリー中の粒子、
従って大部分は二次粒子)は3.6μmであった。この
水酸アパタイトの形状は、透過型電子顕微鏡写真で測定
したところ、針状の結晶であることが確認された。
砕処理 上記の水酸アパタイトの水性スラリーをビーズミル(ア
シザワ(株)製、RL1V型)を用い、実施例1、2と
同じ条件による処理を実施例3(処理時間1.6分)と
実施例4(3.2分)とについて行なった。
測定値である。
ラリーが高い固形分濃度のものであっても、本発明に従
って、ビーズミルで処理することによって、水酸アパタ
イト水性スラリーは短時間の処理でも沈降半減期が顕著
に上昇し、また平均粒子径も顕著に小さくなる。
ミル処理を施して得た微粒子水酸アパタイト水性スラリ
ーそして、比較用(コントロール)の微粒子水酸アパタ
イト水性スラリー(固形分濃度6.8重量%、沈降半減
期56分10秒、平均粒子径2.2μm)をそれぞれ懸
濁重合用安定剤として用いて、スチレンとアクリロニト
リルとの共重合を行なった。
きステンレス製オートクレーブに、スチレンモノマー7
5重量部、アクリロニトリルモノマー25重量部、水1
00重量部、上記懸濁重合用安定剤0.465重量部
(固形物換算値)、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム0.004重量部及び過酸化ベンゾイル0.3重量
部を入れ、280r.p.m.の回転速度で撹拌機を回転させ
て撹拌しながら、90℃にて10時間の懸濁共重合反応
を行なった。懸濁共重合反応はいずれの場合も円滑に行
なわれた。反応終了後、オートクレーブから内容物を取
り出し、ポリマービーズを遠心分離機を利用して分離取
得し、塩酸で洗浄し、次いで水で洗浄した後乾燥して、
スチレン−アクリロニトリルコポリマー(ASポリマ
ー)ビーズを得た。いずれの場合も、オートクレーブの
内壁へのスケールの付着は少なかった。得られたASポ
リマービーズの粒子径を測定した結果を表3に示す。
味する。
従ってビーズミルで処理した水酸アパタイト水性スラリ
ーを懸濁重合用安定剤として用いることにより、その固
形分濃度が比較的高いものであっても、平均粒子径が小
さく、かつ粒度分布の狭いポリマービーズを得ることが
できる。
得た微粒子水酸アパタイト水性スラリーは、比較的凝集
物が少なく、また沈降半減期が延長される。そして、そ
のように処理した微粒子水酸アパタイト水性スラリーを
懸濁重合用安定剤として用いると、平均粒子径が小さ
く、かつ粒度分布の狭いポリマービーズを得ることがで
きる。従って、本発明のビーズミルは、特に凝集が激し
くなりやすい高い固形分濃度の水酸アパタイト水性スラ
リーの処理に有用である。
Claims (3)
- 【請求項1】 水酸化カルシウムの水性スラリーとリン
酸水溶液との反応により得られた水酸アパタイトを含む
水性スラリーをビーズミルを用いて微粉砕処理を行なう
ことを特徴とする微粒子水酸アパタイト水性スラリーの
製造方法。 - 【請求項2】 微粉砕処理前の水酸アパタイトを含む水
性スラリーの沈降半減期が38分以下であって、微粉砕
処理後の微粒子水酸アパタイト水性スラリーの沈降半減
期が微粉砕前に比べて5分以上延長されるように処理す
る請求項1に記載の微粒子水酸アパタイト水性スラリー
の製造方法。 - 【請求項3】 微粉砕処理の前後の水酸アパタイトを含
む水性スラリーの固形分濃度が9〜20重量%である請
求項1に記載の微粒子水酸アパタイト水性スラリーの製
造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP32991395A JP3845464B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | 微粒子水酸アパタイト水性スラリーの製造方法 |
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JPH09142817A true JPH09142817A (ja) | 1997-06-03 |
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JP (1) | JP3845464B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0949198A4 (ja) * | 1997-10-08 | 1999-11-17 | ||
US6159437A (en) * | 1996-05-08 | 2000-12-12 | Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. | Method for manufacturing an aptatite slurry |
US6776860B2 (en) * | 1998-11-30 | 2004-08-17 | Pentax Corporation | Ceramic composite and manufacturing method thereof |
-
1995
- 1995-11-24 JP JP32991395A patent/JP3845464B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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EP0949198A4 (ja) * | 1997-10-08 | 1999-11-17 | ||
US6776860B2 (en) * | 1998-11-30 | 2004-08-17 | Pentax Corporation | Ceramic composite and manufacturing method thereof |
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JP3845464B2 (ja) | 2006-11-15 |
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