JPH0940409A - フッ素アパタイトの製造方法 - Google Patents

フッ素アパタイトの製造方法

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JPH0940409A
JPH0940409A JP7192208A JP19220895A JPH0940409A JP H0940409 A JPH0940409 A JP H0940409A JP 7192208 A JP7192208 A JP 7192208A JP 19220895 A JP19220895 A JP 19220895A JP H0940409 A JPH0940409 A JP H0940409A
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JP
Japan
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powdery
reaction
powder
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particle size
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JP7192208A
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Minoru Wakana
穣 若菜
Nobuyuki Matsuda
信之 松田
Fumihiro Kaji
文宏 鍛治
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Taihei Chemical Industrial Co Ltd
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Taihei Chemical Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 未反応物質や副生成物を含まず、ヒドロキシ
アパタイトのOH基がほぼ完全に置換された結晶学的に
高純度なFAPを、比較的簡単な工程によって、しかも
外部からの汚染物質混入という不都合を基本的に招かな
い様にして製造する為の方法を提供する。 【解決手段】 CaHPO4・2H2 O粉末、平均粒径:
5μm以下のCaCO3粉末、および平均粒径:10μ
m以下のCaF2 粉末を、水懸濁状態で70℃以上に加
温・保持して反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヒドロキシアパタ
イトのOH基がほぼ完全に置換された結晶学的に高純度
なフッ素アパタイトを製造する為の有用な方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】フッ素アパタイト[Ca10(PO46
2 、以下「FAP」と略記することがある]は、ヒド
ロキシアパタイト[Ca10(PO46 (OH)2 、以
下「HAP」と略記することがある]のOH基がフッ素
によって置換されたものである。FAPはHAPと同様
に、生体との親和性に優れており、また自然骨との化学
結合性も極めて良好であるので、人工骨や人工歯等の素
材として用いられている。また蛋白質との親和性を利用
して液体クロマトグラフィー用カラム充填材としても用
いられている。その他FAPは、肥料、湿度センサー、
歯磨用基材、化粧品用原料等、様々な分野で利用されて
いる。しかもFAPは、酸性溶液に対する耐溶解性にお
いては、HAPに比べて優れていることが知られてい
る。
【0003】上記の様な特性を有するにもかかわらず、
その使用頻度はHAPに比べて圧倒的に少ないことが知
られている。これは、HAPのOH基がフッ素によって
完全に置換されたFAP、即ち結晶学的に高純度なFA
Pを製造することが困難であることが、その原因の一つ
として挙げられる。即ち、FAPの製造方法としては、
いわゆる乾式法と湿式法が知られているが、いずれの方
法を採用しても未反応物が残留したり、副生成物が生成
するという問題があった。上記副生成物としては、一般
式Ca10(PO4)6(OH)2-xx (O<x<2)で示
されるフッ素化(フッ素含有)アパタイト(以下、「F
HAP」と略記する)、一般式Ca10-z(PO4)6-y
(O3y'(OH)2-2x2x(但し、Z:Ca欠損、
y,y’:PO4 欠損およびCO3 の置換、x:OH欠
損およびFの置換を夫々意味する)で示される炭酸フッ
素化アパタイト(以下、「F−CO3 AP」と略記す
る)の他、炭酸アパタイト(以下、「CO3 AP」と略
記する)等が知られている。
【0004】こうした問題を解消した方法として、例え
ば特開平5−85709号や特開平5−85710号等
の乾式法や、特開昭63−256507号の湿式法等が
提案されている。しかしながらこれらの方法は、ボール
ミル等によってメカノケミカル的に作用させる工程を含
んでいるので、その為の装置が必要となって製造工程が
複雑になるばかりか、外部からの汚染物質が混入し易い
という欠点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした状況
の下になされたものであって、その目的は、未反応物質
や副生成物を含まず、HAPのOH基がほぼ完全に置換
された結晶学的に高純度なFAPを、比較的簡単な工程
によって、しかも外部からの汚染物質混入という不都合
を基本的に招かない様にして製造する方法を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明とは、CaHPO4 ・2H2 O粉末、平均粒径:5
μm以下のCaCO3 粉末、および平均粒径:10μm
以下のCaF2 粉末を、水懸濁状態で70℃以上に加温
・保持して反応させる点に要旨を有するフッ素アパタイ
トの製造方法である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明者らは、基本的に湿式法を
採用することを前提とし、目的とする高純度FAPを製
造する為の条件について様々な角度から検討した。その
結果、原料の1つとしてCaHPO4 ・2H2 Oを用い
ると共に、CaCO3 粉末とCaF2粉末を所定の平均
粒度を有するものを用い、且つ湿式反応温度を適切に調
整すれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、
本発明を完成した。
【0008】本発明では、CaHPO4 ・2H2 O(即
ち、二水和物)粉末を原料の一つとして用いる必要があ
るが、これは無水物(CaHPO4 )を用いると、本発
明の様な穏やかな反応条件下ではCaF2 粉末と反応し
ないからである。即ち、CaHPO4 ・2H2 O粉末を
用いることによって、70℃以上の温度で結晶水が外れ
て無水化するときに反応活性が高まり、CaF2 粉末と
の反応が進行することになる。
【0009】本発明で原料として用いるCaCO3 粉末
は、その平均粒径が5μm以下の微粒子のものを用いる
必要がある。これはCaCO3 の平均粒径が5μmを超
えると、本発明で規定する反応条件(70℃以上)にお
いて反応が進まず、生成物中にCaF2 粉末が残留した
り、F−CO3 APが生成したりし、高純度のFAPを
得ることができない。
【0010】一方、CaF2 粉末は、その平均粒径が1
0μm以下の微粒子のものを用いる必要があるが、この
様なCaF2 を用いることによって、CaCO3 粉末と
同程度の反応活性を与えることができ、CaHPO4
2H2 O粉末に対する反応をCaCO3 粉末と同時に且
つ完全に進めることができる。
【0011】上記の様なCaHPO4 ・2H2 O粉末、
CaCO3 粉末およびCaF2 粉末は水懸濁状態とされ
るが、これらの粉末の混合比率は例えば前記特開昭63
−256567号に示されている如く、CaHPO4
2H2 O:CaCO3 :CaF2 がモル比で6:3:1
となる様にすれば良い。
【0012】本発明においては、水懸濁状態で加温・保
持するときの温度は、70℃以上とする必要がある。こ
の温度が70℃未満では、CaHPO4 ・2H2 O粉末
がその形状(板状の結晶)を保ったままCaCO3 と選
択的に反応してしまい、CaF2 との反応が進行せず、
希望するFAPが得られない。尚、加温温度の上限につ
いては、特に限定されるものではないが、耐圧構造を有
しない一般的な開放反応缶を利用できるという観点か
ら、100℃以下が好ましい。またこの温度の好ましい
範囲は、75〜100℃程度である。また保持時間につ
いては特に限定されるものではないが、上記の温度条件
下では4〜7時間程度で反応がほぼ終了する。上記工程
が終了した後は、例えば濾別して乾燥することによって
反応生成物を回収する。
【0013】本発明で規定する上記要件をいずれも満足
させることによって、未反応物や副生成物を含まず、結
晶学的に高純度なFAPを製造することができる。また
本発明によれば、メカニカル的に作用させる工程を含ま
ないので、比較的簡単な工程によって実施でき、しかも
外部からの汚染物質混入という不都合を招くこともな
い。
【0014】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0015】
【実施例】
実施例1 ステンレス鋼製の5リットルビーカーにイオン交換水3
000gを入れ、デジタルミキサーで撹拌しつつ、Ca
HPO4 ・2H2 O粉末(太平化学産業株式会社製)2
58g、平均粒径:4μmのCaCO3 粉末(カルシー
ド株式会社製、超高純度品)75g、および平均粒径:
8μmのCaF2 粉末(和光純薬工業株式会社製、試薬
特級)19.5gを加えて水懸濁状態とした後、加温し
て液温を95℃に保ち、撹拌下で4時間保持して反応さ
せた。ヌッチェで反応沈殿物を濾別した後、150℃で
3時間乾燥し、反応生成物を250g得た。
【0016】実施例2 実施例1と同様にしてCaHPO4 ・2H2 O粉末、C
aCO3 粉末、およびCaF2 粉末を水懸濁状態とした
後、加温して液温を75℃に保ち、撹拌下で7時間保持
して反応させた。ヌッチェで反応沈殿物を濾別した後、
150℃で3時間乾燥し、反応生成物を249g得た。
【0017】比較例1 ステンレス鋼製の5リットルビーカーにイオン交換水3
000gを入れ、デジタルミキサーで撹拌しつつ、Ca
HPO4 ・2H2 O粉末(太平化学産業株式会社製)2
58g、平均粒径:14μmのCaCO3 粉末(和光純
薬工業株式会社製、試薬特級)75g、および平均粒
径:8μmのCaF2 粉末(和光純薬工業株式会社製、
試薬特級)19.5gを加えて水懸濁状態とした後、加
温して液温を95℃に保ち、撹拌下で5時間保持して反
応させた。ヌッチェで反応沈殿物を濾別した後、150
℃で3時間乾燥し、反応生成物を249g得た。
【0018】比較例2 ステンレス鋼製の5リットルビーカーにイオン交換水3
000gを入れ、デジタルミキサーで撹拌しつつ、Ca
HPO4 ・2H2 O粉末(太平化学産業株式会社製)2
58g、平均粒径:4μmのCaCO3 粉末(カルシー
ド株式会社製、超高純度品)75g、および平均粒径:
23μmのCaF2 粉末(和光純薬工業株式会社製)1
9.5gを加えて水懸濁状態とした後、加温して液温を
95℃に保ち、撹拌下で5時間保持して反応させた。ヌ
ッチェで反応沈殿物を濾別した後、150℃で3時間乾
燥し、反応生成物を249g得た。
【0019】比較例3 実施例1と同様にしてCaHPO4 ・2H2 O粉末、C
aCO3 粉末、およびCaF2 粉末を水懸濁状態とした
後、加温して液温を60℃に保ち、撹拌下で10時間保
持して反応させた。ヌッチェで反応沈殿物を濾別した
後、150℃で3時間乾燥し、反応生成物を250g得
た。
【0020】比較例4 ステンレス鋼製の5リットルビーカーにイオン交換水3
000gを入れ、デジタルミキサーで撹拌しつつ、Ca
HPO4 粉末(太平化学産業株式会社製)204g、平
均粒径:4μmのCaCO3 粉末(カルシード株式会社
製、超高純度品)75gおよび平均粒径:8μmのCa
F粉末19.5gを加えた水懸濁状態とした後、加熱し
て液温を95℃に保ち、撹拌下で5時間保持して反応さ
せた。ヌッチェで反応沈殿物を濾別後、150℃で3時
間乾燥させ、反応生成物を245g得た。これの粉末X
線回折は表1に示す。
【0021】上記実施例1,2および比較例1〜4で得
られた反応生成物について、X線回折装置(商品名「R
AD−1A」、理学電機株式会社製)を用いて同定し
た。X線回折結果を図1に示す。またその結果を、反応
条件と共に、下記表1に示す。
【0022】一方、実施例1,2および比較例1,2で
得られた反応生成物について、赤外線吸収スペクトル装
置(商品名「FT−IRDR−8000」、株式会社島
津製作所製)を用い、KBr法で分析した結果を図2に
示す。
【0023】また下記表1には、実施例1,2および比
較例1について下記の方法によってa軸の格子定数を測
定した結果についても示した。この格子定数の値によっ
てフッ素基と水酸基の置換率が確定できる。即ち、格子
定数が9.45ÅのときはHAP、9.40Åのときに
はFAPであり、格子定数が9.40Åを超えて9.4
5Å未満ではその値に応じてフッ素基の置換率が異なる
各種のFHAPとなることを示している。
【0024】[格子定数測定法]a軸測定値は内部標準
としてKClを混合したX線回折パターンを用い、00
2,211,112,300,202,310のピーク
位置から最小二乗法計算によって求めた。
【0025】
【表1】
【0026】これらの結果から、次の様に考察できる。
即ち、実施例1,2と比較例1において、図1,2では
判断がつかない反応生成物が、精密格子定数測定をする
ことによって、比較例1ではFHAPであることが分か
る。またCaF2 の粒子の大きい比較例2、反応温度の
低い比較例3および無水物のCaHPO4 粉末を原料と
して用いた比較例4等では、副生成物や未反応物が生じ
ていることが分かる。
【0027】
【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、未反応
物や副生成物を含まず、HAPのOH基がほぼ完全に置
換された結晶学的に高純度のフッ素アパタイトが、比較
的簡単な工程によって、しかも外部からの汚染物質混入
という不都合を基本的に招くことなく製造することがで
きた。そして、本発明によって得られるフッ素アパタイ
トは、人工骨、人工歯根等の生体材料をはじめとして、
液体クロマトグラフィー用カラム充填材、肥料、湿度セ
ンサー、歯磨用基材、化粧品原料として有用に利用でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1,2および比較例1〜4によって得ら
れた反応生成物におけるX線回折結果を示すチャートで
ある。
【図2】実施例1,2および比較例1,2によって得ら
れた反応生成物における赤外線吸収スペクトル分析結果
を示すチャートである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 CaHPO4 ・2H2 O粉末、平均粒
    径:5μm以下のCaCO3 粉末、および平均粒径:1
    0μm以下のCaF2 粉末を、水懸濁状態で70℃以上
    に加温・保持して反応させることを特徴とするフッ素ア
    パタイトの製造方法。
JP7192208A 1995-07-27 1995-07-27 フッ素アパタイトの製造方法 Withdrawn JPH0940409A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010089040A (ja) * 2008-10-10 2010-04-22 Tokyo Metropolitan Industrial Technology Research Institute フッ素アパタイトの製造方法
CN114014288A (zh) * 2021-11-09 2022-02-08 中南大学 一种氟化钙改性羟基磷灰石粉末及其制备方法

Cited By (3)

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