JPWO2006022272A1 - 炭酸塩の製造方法 - Google Patents

Abstract

配向複屈折性を有する炭酸塩、特に、針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を、加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に形成することができ、粒子サイズを制御可能な炭酸塩の製造方法の提供することを目的とする。炭酸源に由来する炭酸ガスを気相中に放出させ、該気相中に放出させた前記炭酸ガスを、Ｓｒ２＋イオン、Ｃａ２＋イオン、Ｂａ２＋イオン、Ｚｎ２＋イオン、及びＰｂ２＋イオンから選択される少なくとも１種の金属イオンを含む金属イオン源を含む液中に溶け込ませてアスペクト比が１より大きい炭酸塩を製造することを特徴とする炭酸塩の製造方法である。針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を製造する態様、前記金属イオン源がＳｒなどの金属の水酸化物である態様、炭酸ガスの放出が密閉容器内で行われる態様、前記液中に溶剤を含む態様などが好ましい。

Description

本発明は、配向複屈折性を有する炭酸塩、特に、針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を、５０℃以上の加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に形成することができ、粒子サイズを制御可能な炭酸塩の製造方法に関する。

従来より、炭酸塩（例えば、炭酸カルシウムなど）は、ゴム、プラスチック、製紙などの分野で広く使用されてきたが、近年、高機能性を付与した炭酸塩が次々と開発され、粒子形状や粒子径などに応じて、多用途、多目的に使用されるようになっている。
炭酸塩の結晶形としては、カラサイト、アラゴナイト、バテライトなどが挙げられるが、これらの中でも、アラゴナイトは針状であり、強度や弾性率に優れる点で、様々な用途に有用である。

炭酸塩を製造する方法としては、炭酸イオンを含む溶液と塩化物の溶液とを反応させて炭酸塩を製造する方法や、塩化物と炭酸ガスとの反応によって炭酸塩を製造する方法などが一般的に知られている。また、アラゴナイト構造を有する針状の炭酸塩の製造方法としては、例えば、前者の方法において、炭酸イオンを含む溶液と塩化物の溶液との反応を超音波照射下に行う方法（特許文献１参照）や、Ｃａ（ＯＨ）_２水スラリーに二酸化炭素を導入する方法において、あらかじめＣａ（ＯＨ）_２水スラリー中に、種晶となる針状アラゴナイト結晶を入れ、該種晶を一定方向にのみ成長させる方法（特許文献２参照）、水酸化カルシウムスラリーに対して、アルミン酸ナトリウムを添加した後、５０℃以上に加熱し、炭酸ガスを吹き込む方法（特許文献３参照）などが提案されている。
しかし、特許文献１に記載の炭酸塩の製造方法では、得られる炭酸塩の長さが３０〜６０μｍと大きいだけでなく、粒子サイズの分布幅が広く、所望の粒子サイズに制御した炭酸塩を得ることができないという問題がある。また、特許文献２に記載の炭酸塩の製造方法を用いても、長さが２０〜３０μｍの大きな粒子しか得ることができない。更に、特許文献３に記載の炭酸塩の製造方法では、製造工程において、加熱制御を行わなければならない。

ところで、近年、眼鏡レンズ、透明板などの一般的光学部品やオプトエレクトロニクス用の光学部品、特に、音響、映像、文字情報等を記録する光ディスク装置などのレーザ関連機器に用いる光学部品の材料として、高分子樹脂が用いられる傾向が強まっている。その理由としては、高分子光学材料（高分子樹脂からなる光学材料）は、一般に、他の光学材料（例えば、光学ガラスなど）に比べて、軽量、安価で加工性、量産性に優れている点が挙げられる。また、高分子樹脂には、射出成形や押出成形などの成形技術の適用が容易であるという利点もある。

しかし、従来より使用されている一般的な高分子光学材料に成形技術を施して製品化した場合、得られた製品が複屈折性を示すという性質があった。複屈折性を有する高分子光学材料は、比較的高精度が要求されない光学素子に用いる場合には、特に問題となることはないが、近年、より高精度が要求される光学用物品が求められてきており、例えば、書込／消去型の光磁気ディスクなどにおいては、複屈折性が大きな問題となる。すなわち、このような光磁気ディスクには、読取ビームあるいは書込ビームに偏向ビームが用いられており、光路中に複屈折性の光学素子（例えば、ディスク自体、レンズなど）が存在すると、読取り、あるいは、書込みの精度に悪影響を及ぼす。

そこで、複屈折性の低減を目的として、複屈折性の符号が互いに異なる高分子樹脂と無機微粒子とを用いた非複屈折光学樹脂材料が提案されている（特許文献４参照）。該光学樹脂材料は、結晶ドープ法とよばれる手法により得られるものであり、具体的には、高分子樹脂中に多数の無機微粒子を分散させ、延伸などにより成形力を外部から作用させ、高分子樹脂の結合鎖と多数の無機微粒子とを略平行に配向させ、高分子樹脂の結合鎖の配向によって生ずる複屈折性を、符号の異なる無機微粒子の複屈折性で減殺したものである。

このように、結晶ドープ法を用いて非複屈折光学樹脂材料を得るためには、結晶ドープ法に使用可能な無機微粒子が必要不可欠となるが、この無機微粒子としては、微細な針状又は棒状の炭酸塩が特に好適に使用可能であることが認識されている。

特開昭５９−２０３７２８号公報 米国特許第５１６４１７２号明細書 特開平８−２９１４号公報 国際公開第０１／２５３６４号パンフレット

本発明は、配向複屈折性を有する炭酸塩、特に、針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を、加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に形成することができ、粒子サイズを制御可能な炭酸塩の製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため本発明者が鋭意検討を重ねた結果、炭酸アンモニウムなどの炭酸源に由来する炭酸ガスを気相中に放出させ、該気相中に放出させた前記炭酸ガスを、Ｓｒ^２＋イオン、Ｃａ^２＋イオンなどの金属イオンを含む金属イオン源を含む液中に、溶け込ませることにより、粒子サイズを制御可能で、アスペクト比が１より大きい（特に、針状、棒状などの）炭酸塩を、加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に製造することができることを知見した。

本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 炭酸源に由来する炭酸ガスを気相中に放出させ、該気相中に放出させた前記炭酸ガスを、Ｓｒ^２＋イオン、Ｃａ^２＋イオン、Ｂａ^２＋イオン、Ｚｎ^２＋イオン、及びＰｂ^２＋イオンから選択される少なくとも１種の金属イオンを含む金属イオン源を含む液中に溶け込ませてアスペクト比が１より大きい炭酸塩を製造することを特徴とする炭酸塩の製造方法である。該＜１＞に記載の炭酸塩の製造方法においては、前記炭酸源に由来する前記炭酸ガスが気相中に放出される。該気相中に放出された前記炭酸ガスが前記金属イオン源を含む前記液中に溶け込む。このとき、前記炭酸ガスはゆっくり拡散して前記液に溶解する。その結果、アスペクト比が１より大きい炭酸塩が得られる。
＜２＞ 針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を製造する前記＜１＞に記載の炭酸塩の製造方法である。該＜２＞に記載の炭酸塩の製造方法においては、前記針状及び前記棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩が製造されるので、該炭酸塩を多目的、多用途に使用可能である。また、非複屈折光学樹脂材料への応用も可能である。
＜３＞ 金属イオン源が、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＰｂから選択される少なくとも１種の金属の水酸化物である前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法である。該＜３＞に記載の炭酸塩の製造方法においては、前記金属イオン源が前記金属の水酸化物であるので、高アルカリ領域にて炭酸塩の合成が行われる。その結果、高アスペクト比、かつ微細な炭酸塩が得られる。
＜４＞ 炭酸源が固体及び気体のいずれかである前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法である。
＜５＞ 炭酸源が固体であり、該炭酸源が炭酸アンモニウムである前記＜４＞に記載の炭酸塩の製造方法である。
＜６＞ 炭酸ガスの放出が、密閉容器内で行われる前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法である。
＜７＞ 密閉容器が、炭酸ガスの放出圧力を制御可能に設けられてなる前記＜６＞に記載の炭酸塩の製造方法である。
＜８＞ 液中に水を含む前記＜１＞から＜７＞のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法である。
＜９＞ 液中に溶剤を含む前記＜１＞から＜８＞のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法である。該＜９＞に記載の炭酸塩の製造方法においては、前記溶剤が含まれるので、得られる炭酸塩の溶解度の低下が可能である。
＜１０＞ 溶剤が、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールから選択される少なくとも１種である前記＜９＞に記載の炭酸塩の製造方法である。

本発明によると、従来における問題を解決することができ、配向複屈折性を有する炭酸塩、特に、針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を、加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に形成することができ、粒子サイズを制御可能な炭酸塩の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の炭酸塩の製造方法の一例を説明する概念図である。 図２Ａは、実施例１における水酸化ストロンチウム懸濁液のｐＨと経過時間との関係を示すグラフ図である。 図２Ｂは、実施例１で製造した炭酸ストロンチウム結晶のＳＥＭ写真である。 図３Ａは、比較例１で製造した炭酸ストロンチウム結晶のＳＥＭ写真（倍率：１，０２０倍）である。 図３Ｂは、比較例１で製造した炭酸ストロンチウム結晶のＳＥＭ写真（倍率：５，０３０倍）である。

（炭酸塩の製造方法）
本発明の炭酸塩の製造方法は、炭酸源に由来する炭酸ガスを気相中に放出させ、該気相中に放出させた前記炭酸ガスを、金属イオン源を含む液中に溶け込ませてアスペクト比が１より大きい炭酸塩を製造する。

−炭酸源−
前記炭酸源としては、炭酸ガスを生ずるものである限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、その状態としては、固体及び気体のいずれかであるのが好ましい。
前記固体の炭酸源としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、炭酸アンモニウム［（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３］などが好ましい。
前記気体の炭酸源としては、例えば、炭酸ガスが挙げられる。

−金属イオン源−
前記金属イオン源としては、金属イオンを含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記炭酸ガスと反応して、カラサイト、アラゴナイト、バテライト及びアモルファスのいずれかの形態を有する炭酸塩を形成するものが好ましく、アラゴナイト型の結晶構造を有する炭酸塩を形成するものが特に好ましい。
前記アラゴナイト型の結晶構造は、金属イオンとＣＯ_３ ^２−ユニットで表され、該ＣＯ_３ ^２−ユニットが積層されて針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を形成する。このため、該炭酸塩をポリマーフイルムなどに添加した場合、後述する延伸処理により、任意の一方向に延伸されると、その延伸方向に粒子の長軸方向が一致した状態で結晶が並ぶ。
また、表１にアラゴナイト型鉱物の屈折率を示す。表１に示すように、前記アラゴナイト型の結晶構造を有する炭酸塩は、複屈折率δが大きいため、配向複屈折性を有するポリマーへのドープに好適に使用することができる。

前記金属イオン源は、Ｓｒ^２＋イオン、Ｃａ^２＋イオン、Ｂａ^２＋イオン、Ｚｎ^２＋イオン、及びＰｂ^２＋イオンから選択される少なくとも１種の金属イオンを含む限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＰｂから選択される少なくとも１種の金属の硝酸塩、塩化物、水酸化物などが挙げられる。これらの中でも、前記金属の水酸化物が特に好ましい。前記金属イオン源が前記金属の水酸化物であると、高アルカリ領域にて炭酸塩の合成が行われるため、高アスペクト比、かつ微細な炭酸塩が得られる。

また、前記金属イオン源を含む液中に水を含むのが好ましい。したがって、前記金属イオン源を含む液は、水溶液又は懸濁液であるのが好ましい。
更に、合成される炭酸塩の結晶の溶解度を下げることを目的として、前記液中に溶剤を含むのが好ましい。
前記溶剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどが好適に挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
前記溶剤の添加量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、炭酸塩製造後の溶媒量の１〜８０体積％が好ましく、１０〜８０体積％がより好ましい。

前記炭酸ガスの前記気相中への放出方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記炭酸ガスの放出が密閉容器内で行われるのが好ましい。
前記炭酸ガスを前記金属イオン源を含む液中に溶け込ませる方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記炭酸ガスをゆっくり拡散させて溶け込ませるのが好ましい。
また、前記金属イオン源を含む液と前記炭酸源とは、一の密閉容器内に収容されるのが好ましい。
前記金属イオン源を含む液と前記炭酸源との前記密閉容器内への収容態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、前記炭酸源が固体である場合には、該固体の炭酸源を前記密閉容器内の底面に配置するほか、側面に取り付けてもよいし、上面から吊り下げて収容してもよい。

前記密閉容器は、前記炭酸ガスの放出圧力を制御可能に設けられてなるのが好ましい。
前記炭酸ガスの放出圧力の制御態様としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ヘンリーの法則に基づいて、前記金属イオン源を含む液中に、前記炭酸ガスが所望の質量溶け込むように、前記炭酸ガスの放出圧力を設定するのが好ましい。

本発明の炭酸塩の製造方法の一例として、前記炭酸源が固体である場合について説明する。例えば、図１に示すように、前記金属イオン源を含む液２を（密閉）容器１に入れ、前記炭酸源３と共に一の（密閉）容器１内の底面に配置して収容する。すると、前記炭酸源３から炭酸ガス４が発生し、前記炭酸源３が前記炭酸ガス４を前記（密閉）容器１内の気相中に放出する。該気相中に放出した炭酸ガス４が、ゆっくりと拡散し、前記金属イオン源を含む液２中に溶け込む。その結果、前記液２中の前記金属イオンと、該液２中に溶け込んだ炭酸ガス４により生ずる炭酸イオンとが反応し、炭酸塩が製造される。

ここで、前記金属イオン源がＳｒ（ＯＨ）_２である場合の炭酸塩の合成反応を以下に示す。
前記炭酸ガスが前記金属イオン源を含む液（水溶液）に溶け込んで発生する炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）と、電離したストロンチウムイオン（Ｓｒ^２＋）とが、下記式（１）のように反応し、前記炭酸塩としての炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）が合成される。
Ｓｒ^２＋＋ＣＯ_３ ^２−→ＳｒＣＯ_３・・・・・式（１）

前記合成反応における反応温度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、室温程度から５０℃未満で炭酸塩を合成することができるが、２５℃程度の室温近傍が好ましい。
反応時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１５〜３６０ｍｉｎが好ましく、３０〜２４０ｍｉｎがより好ましい。
なお、前記合成反応は、前記金属イオン源を含む液を撹拌しながら行うのが好ましく、撹拌速度としては、５００〜１，５００ｒｐｍであるのが好ましい。

−炭酸塩の物性−
本発明の炭酸塩の製造方法により製造される炭酸塩は、アスペクト比が１より大きいことが必要であり、針状及び棒状のいずれかの形状を有しているのが好ましい。
前記アスペクト比は、前記炭酸塩の長さと直径との比を表し、その数値は大きいほど好ましい。具体的には、前記アスペクト比は、例えば、１．５〜２０が好ましく、１．５〜８がより好ましい。
前記炭酸塩の平均粒子長さとしては、０．０５〜３０μｍが好ましく、０．０５〜５μｍがより好ましい。該平均粒子長さが３０μｍを超えると、散乱の影響を大きく受けることがあり、光学用途への適応性が低下することがある。
また、〔平均粒子長さ±α〕の長さを有する炭酸塩の全炭酸塩における割合としては、６０％以上が好ましく、７０％以上がより好ましく、７５％以上が更に好ましく、８０％以上が特に好ましい。該割合が６０％以上であると、粒子サイズの制御が高精度であると認められる。
ここで、前記αとしては、０．０５〜２μｍが好ましく、０．０５〜１．０μｍがより好ましく、０．０５〜０．８μｍが更に好ましく、０．０５〜０．１μｍが特に好ましい。

−用途−
本発明の炭酸塩の製造方法により製造される炭酸塩は、成形品内部での配向が少なく、等方性を示し、プラスチックの強化材、摩擦材、断熱材、フィルター等として有用である。特に、延伸材料などの変形を施した複合材料においては、粒子が配向することによりその強度や光学特性を改良することが可能である。

また、本発明の炭酸塩の製造方法により製造される炭酸塩（結晶）を複屈折性を有する光学ポリマーに分散させ、延伸処理を施して前記光学ポリマーの結合鎖と前記炭酸塩とを略平行に配向させると、前記光学ポリマーの結合鎖の配向によって生ずる複屈折性を、前記炭酸塩の複屈折性で打ち消すことができる。
前記延伸処理としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、一軸延伸が挙げられる。該一軸延伸の方法としては、必要に応じて加熱しながら、延伸機で所望の延伸倍率に延伸することが挙げられる。

複屈折性を有する光学ポリマーの固有複屈折率の一例としては、「ここまできた透明樹脂−ＩＴに挑む高性能光学材料の世界−」（井出文雄著、工業調査会、初版）ｐ．２９に記載されている通りであり、具体的には下記表２に示す通りである。表２より、前記光学ポリマーは、正の複屈折性を有するものが多いことが認められる。また、前記炭酸塩として炭酸ストロンチウムを用い、例えば、前記光学ポリマーとしてのポリカーボネートに添加すると、該混合物の正の複屈折性を打ち消し、０にすることができるだけでなく、負にすることもできる。このため、光学部品、特に、偏向特性が重要で高精度が要求される光学素子に好適に使用することができる。

本発明の炭酸塩の製造方法によれば、配向複屈折性を有する炭酸塩、特に、針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を、５０℃以上の加熱制御を行うことなく、室温近傍にて効率的かつ簡便に形成することができる。また、粒子サイズを制御可能で、一定の粒子サイズを有する炭酸塩を高い割合で得ることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

（実施例１）
−炭酸塩の製造−
図１に示すように、前記金属イオン源を含む液としての０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液（ｐＨ１２．２）１０ｍｌの入った容器と、前記炭酸源としての固体の炭酸アンモニウム［（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３］とを密閉容器内に配置した。すると、（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３から炭酸ガスが発生し、（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３が炭酸ガスを密閉容器内の気相中に放出した。該気相中に放出した炭酸ガスが、ゆっくりと拡散し、水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液に溶け込んだ。このとき、水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液を撹拌して、反応温度２５℃にて３６０ｍｉｎにわたって炭酸ガスと反応させ、前記炭酸塩としての炭酸ストロンチウム結晶を得た。なお、反応終了時のｐＨは９．４であった。また、撹拌速度は５００ｒｐｍで行った。

水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液のｐＨと経過時間との関係を図２Ａに示す。図２Ａより、反応開始時のｐＨは１２．２であり、３６０ｍｉｎ後の反応終了時のｐＨは９．４であり、炭酸ガスの溶解に伴う水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液のｐＨの低下が確認された。

得られた炭酸ストロンチウム結晶を濾過により取り出し、乾燥させた。乾燥後の炭酸ストロンチウム結晶を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日立製作所製、Ｓ−９００）により観察した。このときのＳＥＭ写真を図２Ｂに示す。該ＳＥＭ写真から、平均粒子長さ４７０ｎｍ程度の柱状（棒状）の炭酸ストロンチウム結晶が得られたことが判った。また、平均粒子長さ±αの長さ（α＝５０ｎｍ）を有する結晶の全結晶における割合は６７％であった。結果を表３に示す。

（実施例２）
−炭酸塩の製造−
実施例１において、０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液を、０．０１Ｍ水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）_２］懸濁液に代えた以外は、実施例１と同様な方法により炭酸塩としての炭酸カルシウム結晶を製造した。得られた炭酸カルシウム結晶をＳＥＭにより観察した。各種測定結果を表３に示す。

（実施例３）
−炭酸塩の製造−
実施例１において、得られる結晶の溶解度を低下させることを目的として、水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液中に前記溶剤としてのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を添加した以外は、実施例１と同様な方法により、前記炭酸塩としての炭酸ストロンチウム結晶を製造した。得られた炭酸ストロンチウム結晶をＳＥＭ写真により観察した。各種測定結果を表３に示す。

（実施例４）
−炭酸塩の製造−
実施例１において、０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液を、０．０１Ｍ水酸化バリウム［Ｂａ（ＯＨ）_２］懸濁液に代えた以外は、実施例１と同様な方法により炭酸塩としての炭酸バリウム結晶を製造した。得られた炭酸バリウム結晶をＳＥＭにより観察した。各種測定結果を表４に示す。

（実施例５）
−炭酸塩の製造−
実施例１において、０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液を、０．０１Ｍ水酸化亜鉛［Ｚｎ（ＯＨ）_２］懸濁液に代えた以外は、実施例１と同様な方法により炭酸塩としての炭酸亜鉛結晶を製造した。得られた炭酸亜鉛結晶をＳＥＭにより観察した。各種測定結果を表４に示す。

（実施例６）
−炭酸塩の製造−
実施例１において、０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液を、０．０１Ｍ水酸化鉛［Ｐｂ（ＯＨ）_２］懸濁液に代えた以外は、実施例１と同様な方法により炭酸塩としての炭酸鉛結晶を製造した。得られた炭酸鉛結晶をＳＥＭにより観察した。各種測定結果を表４に示す。

（比較例１）
−炭酸塩の製造−
０．５Ｍ硝酸ストロンチウム［Ｓｒ（ＮＯ_３）_２］溶液５００ｍｌの入った容器内に、０．５Ｍ炭酸アンモニウム［（ＮＨ_４）_２ＣＯ_３］水溶液５００ｍｌを滴下し、２５℃にて９０ｍｉｎにわたって撹拌しながら反応させ、炭酸ストロンチウム結晶を製造した。ここで、前記撹拌速度は５００ｒｐｍで行った。

得られた炭酸ストロンチウム結晶を濾過により取り出し、乾燥させた。乾燥後の炭酸ストロンチウム結晶を、ＳＥＭにより観察した。このときのＳＥＭ写真を図３Ａ及び図３Ｂに示す。ここで、図３Ａ及び図３ＢのＳＥＭ写真の倍率は、それぞれ１，０２０倍、５，０３０倍である。該ＳＥＭ写真より、平均粒子長さ０．３５μｍ程度の球状の炭酸ストロンチウム結晶の凝集体が得られたことが判った。また、平均粒子長さ±αの長さ（α＝０．１μｍ）を有する結晶の全結晶における割合は５５％であった。結果を表５に示す。

（比較例２）
−炭酸塩の製造−
比較例１において、０．５Ｍ硝酸ストロンチウム［Ｓｒ（ＮＯ_３）_２］溶液５００ｍｌを０．０１Ｍ水酸化ストロンチウム［Ｓｒ（ＯＨ）_２］懸濁液５００ｍｌに代えた以外は、比較例１と同様な方法により炭酸ストロンチウム結晶を製造した。得られた炭酸ストロンチウム結晶をＳＥＭ写真により観察した。各種測定結果を表５に示す。

（比較例３）
−炭酸塩の製造−
比較例１において、得られる結晶の溶解度を低下させることを目的として、硝酸ストロンチウム［Ｓｒ（ＮＯ_３）_２］溶液中に前記溶剤としてのイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を添加した以外は、比較例１と同様な方法により、前記炭酸塩としての炭酸ストロンチウム結晶を製造した。得られた炭酸ストロンチウム結晶をＳＥＭ写真により観察した。各種測定結果を表５に示す。

表３〜４の結果より、実施例１〜６で得られた炭酸塩は、アスペクト比が１より大きい柱状（棒状）の形状を有することが認められた。特に、実施例３の反応条件によれば、平均粒子長さが３８４ｎｍの微細な柱状粒子が得られることが判った。また、実施例１〜６の炭酸塩の製造方法によれば、室温での反応であっても、粒子サイズを制御可能で、一定の粒子サイズを有する炭酸塩が高い割合で得られることが確認された。

本発明の炭酸塩の製造方法は、粒子サイズを制御可能で、一定の粒子サイズを有する炭酸塩を高い割合で効率的かつ簡便に製造することができる。
本発明の炭酸塩の製造方法により製造される炭酸塩は、結晶性が高く、凝集しにくく、アスペクト比が１より大きい（特に、針状、棒状などである）ため、成形品内部での配向が少なく、等方性を示し、プラスチックの強化材、摩擦材、断熱材、フィルターなどに好適に使用することができる。特に、延伸などの変形を施した複合材料においては、粒子が配向することによりその強度や光学特性を改良することが可能である。
また、本発明の炭酸塩の製造方法により製造される炭酸塩（結晶）を複屈折性を有する光学ポリマーに分散させ、延伸処理を施して前記光学ポリマーの結合鎖と前記炭酸塩とを略平行に配向させると、前記光学ポリマーの結合鎖の配向によって生ずる複屈折性を、前記炭酸塩の複屈折性で打ち消すことができる。このため、光学部品、特に、偏向特性が重要で高精度が要求される光学素子に好適に使用することができる。

Claims (9)

1. 炭酸源に由来する炭酸ガスを気相中に放出させ、該気相中に放出させた前記炭酸ガスを、Ｓｒ^２＋イオン、Ｃａ^２＋イオン、Ｂａ^２＋イオン、Ｚｎ^２＋イオン、及びＰｂ^２＋イオンから選択される少なくとも１種の金属イオンを含む金属イオン源を含む液中に溶け込ませてアスペクト比が１より大きい炭酸塩を製造することを特徴とする炭酸塩の製造方法。
2. 針状及び棒状のいずれかの形状を有する炭酸塩を製造する請求の範囲第１項に記載の炭酸塩の製造方法。
3. 金属イオン源が、Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｚｎ、及びＰｂから選択される少なくとも１種の金属の水酸化物である請求の範囲第１項から第２項のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法。
4. 炭酸源が固体及び気体のいずれかである請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法。
5. 炭酸源が固体であり、該炭酸源が炭酸アンモニウムである請求の範囲第４項に記載の炭酸塩の製造方法。
6. 炭酸ガスの放出が、密閉容器内で行われる請求の範囲第１項から第５項のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法。
7. 液中に水を含む請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法。
8. 液中に溶剤を含む請求の範囲第１項から第７項のいずれかに記載の炭酸塩の製造方法。
9. 溶剤が、メタノール、エタノール、及びイソプロピルアルコールから選択される少なくとも１種である請求の範囲第８項に記載の炭酸塩の製造方法。