JPH0776082B2 - Method for producing tricalcium phosphate - Google Patents
Method for producing tricalcium phosphateInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、第三リン酸カルシウムの新しい製法に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a new process for producing tricalcium phosphate.
第三リン酸カルシウム(Tetiary Calcium Phosphat
e)、Ca3(PO4)2は、リン酸三カルシウム(Tricalciu
m Phosphate)とも呼ばれており、1180℃以下で熱力学
的に安定なβ型、1180℃から1430℃で安定なα型、及び
1430℃以上の高温で安定なα′型が知られている。この
第三リン酸カルシウムは古くから陶磁器類の釉薬、研磨
剤、あるいは、高融点を有する特性を利用して鋳造用の
滑剤などに用いられてきた。また、近年になつて、β型
の第三リン酸カルシウムの多孔体は、生体親和性に優
れ、骨の欠損部に埋入すると、孔の中に侵入した骨によ
り吸収され最終的には自家骨により完全に置き換えられ
て生体内に異物を残さない特性を有することが明らかに
されたことによりバイオアクテイブなインプラントセラ
ミツクスとして注目されている。Tricalcium phosphate (Tetiary Calcium Phosphat
e), Ca 3 (PO 4 ) 2 is tricalcium phosphate (Tricalciu
m Phosphate), which is thermodynamically stable β type below 1180 ℃, α type stable from 1180 ℃ to 1430 ℃, and
The α'type is known to be stable at high temperatures above 1430 ° C. This tricalcium phosphate has been used for a long time as a glaze, an abrasive for ceramics, or a lubricant for casting by utilizing its high melting point. Further, in recent years, the β-type tricalcium phosphate porous body has excellent biocompatibility, and when it is embedded in a bone defect, it is absorbed by the bone that has penetrated into the pores, and eventually it becomes autogenous bone. It has been attracting attention as a bioactive implant ceramics because it has been clarified that it is completely replaced and does not leave a foreign substance in the living body.
従来、第三リン酸カルシウムの製法に関しては、大別し
て次のような方法が知られている。Heretofore, the following methods have been known, roughly classified as to methods for producing tricalcium phosphate.
(1) 乾式合成法と称せられる固体拡散反応によつて
第三リン酸カルシウムを合成する方法。(1) A method of synthesizing tricalcium phosphate by a solid diffusion reaction called a dry synthesis method.
(2) 湿式合成法と称せられる、水溶液イオンの直接
的反応によつて非晶質リン酸カルシウムを沈殿させ、
過、洗浄、乾燥等の工程を経た後に更に高温で加熱処理
して第三リン酸カルシウムに変換する方法。(2) Amorphous calcium phosphate is precipitated by a direct reaction of aqueous solution ions, which is called a wet synthesis method,
A method of converting to tricalcium phosphate by further heating at a high temperature after passing through steps such as filtration, washing and drying.
(1)の乾式合成法は、例えばβ−ピロリン酸カルシウ
ムと炭酸カルシウムを等モルずつ混合し、1100℃で10時
間程度加熱して第三リン酸カルシウムを合成する例から
明らかな如く、高温で長時間反応させる必要があるため
に、多くのエネルギーを消費することや、固体−固体反
応であるため組成の均一性の点に難点がある。また、β
型第三リン酸カルシウムを骨置換材料として利用する場
合には、β型第三リン酸カルシウムの生体内での溶解吸
収速度のコントロールが必要とされており、そのために
β型第三リン酸カルシウムの合成方法、合成温度は重要
な要因の一つであるところ、乾式合成法によるβ型第三
リン酸カルシウムは、合成時に既に高温での長時間の熱
履歴を受けているために、反応活性を変えうる余地がほ
とんど無くなるなどの難点がある。また、(2)の湿式
合成法は、例えば、硝酸カルシウム水溶液とリン酸水素
二アンモニウムとをpHを10付近に保持しながら、脱炭酸
雰囲気中で混合し、非晶質リン酸カルシウムの沈殿を生
成させ、過し、アンモニア水で洗浄後、乾燥し、更に
600℃から1300℃程度の温度で加熱処理して第三リン酸
カルシウムに変換するなどの方法である。In the dry synthesis method of (1), for example, β-calcium pyrophosphate and calcium carbonate are mixed in equimolar amounts, and heated at 1100 ° C. for about 10 hours to synthesize tricalcium phosphate. However, there is a problem in that a large amount of energy is consumed because of the necessity of the reaction and that the composition is uniform because of the solid-solid reaction. Also, β
When type III tricalcium phosphate is used as a bone replacement material, it is necessary to control the rate of dissolution and absorption of β-type tricalcium phosphate in vivo, and therefore the method for synthesizing β-type tricalcium phosphate, the synthesis temperature Is one of the important factors, but β-type tricalcium phosphate by the dry synthesis method has already been subjected to a long thermal history at high temperature during synthesis, so there is almost no room to change the reaction activity. There are drawbacks. In the wet synthesis method (2), for example, an aqueous calcium nitrate solution and diammonium hydrogen phosphate are mixed in a decarboxylation atmosphere while maintaining the pH at around 10 to form a precipitate of amorphous calcium phosphate. , Wash with ammonia water, dry,
It is a method of converting into tricalcium phosphate by heat treatment at a temperature of about 600 ° C to 1300 ° C.
しかしながら、この方法によると、カルシウム塩の水溶
液とリン水溶液を混合し、イオンの直接的反応によつて
非晶質リン酸カルシウムの沈殿を生成させる過程は原料
塩の種類や濃度、原料の混合手順と混合速度、pH調節な
ど非常に多くの因子によつて影響されるので、目的とす
る組成の沈殿を得ることが難かしく、また沈殿物の過
洗浄、乾燥、粉砕などのために必要とする多くの工程並
びに多くの装置を要し、その操作も熟練を必要とするな
どの難点がある。However, according to this method, the process of mixing an aqueous solution of calcium salt and an aqueous solution of phosphorus and producing a precipitate of amorphous calcium phosphate by a direct reaction of ions involves mixing with the type and concentration of the raw material salt and the mixing procedure of the raw material. As it is affected by so many factors such as speed and pH adjustment, it is difficult to obtain a precipitate having a desired composition, and many precipitates required for overwashing, drying, pulverizing etc. of the precipitate are required. There are difficulties in that it requires many steps and many devices, and its operation requires skill.
本発明者らは、上述の如き従来技術における欠点を解消
し、しかも工程数が少なく、簡便な方法によつて第三リ
ン酸カルシウムを製造する方法について、種々研究を重
ねた結果、本発明を完成するに至つた。The present inventors have completed the present invention as a result of various studies on the method for producing tricalcium phosphate by a simple method which eliminates the above-mentioned drawbacks in the conventional technology and has a small number of steps. Was reached.
即ち、本発明は、第三リン酸カルシウムの新規な製造方
法を提供するものである。本発明方法においては、原料
の均一な混合を実現するために、水と相溶性のアルコー
を溶媒として、あるいは、水と相溶性のアルコールと水
の混合溶媒を溶媒として用い、その溶媒に溶解させた均
一な組成の原料溶液を用いるものであつて、混合による
沈殿物を生じさせないことが一特徴となつている。そし
て、この溶液に、沈殿を生じさせない範囲内でアンモニ
ア水や上記溶液に可溶性のアミンを含有させ、液の性状
を中性域から弱アルカリ性域として、噴霧用原料溶液を
調製する。次いで、この原料溶液を火炎中または加熱帯
域中に噴霧して熱分解反応を行わせ、第三リン酸カルシ
ウムを生成せしめることを特徴とする。That is, the present invention provides a novel method for producing tricalcium phosphate. In the method of the present invention, in order to achieve uniform mixing of the raw materials, an alcohol compatible with water is used as a solvent, or a mixed solvent of alcohol and water compatible with water is used as a solvent and dissolved in the solvent. One of the features is that a raw material solution having a uniform composition is used and a precipitate due to mixing is not generated. Then, this solution is made to contain ammonia water or an amine soluble in the above solution within a range that does not cause precipitation, and the properties of the solution are changed from the neutral range to the weakly alkaline range to prepare a spraying raw material solution. Then, this raw material solution is sprayed into a flame or a heating zone to cause a thermal decomposition reaction to generate tricalcium phosphate.
従来技術の湿式合成法により生成される沈殿物は、湿式
生成ヒドロキシアパタイトの前駆物質として知られてい
る非晶質リン酸カルシウムであるから、目的の結晶質第
三リン酸カルシウムに変換するためには沈殿物の過、
洗浄、乾燥などの煩雑な工程を経た後に加熱処理するこ
とが必要である。これに対して、本発明の方法において
は、過、洗浄、乾燥などの煩雑な工程を全く必要とせ
ず、僅かに数秒以下の極めて短かい時間で合成反応を行
なわせることができ、しかも、直接に目的とする結晶質
の第三リン酸カルシウムを含む粉体を生成できるという
優れた利点を有する。Since the precipitate produced by the conventional wet synthesis method is amorphous calcium phosphate known as a precursor of wet-produced hydroxyapatite, it is necessary to convert the precipitate to the target crystalline tricalcium phosphate. Over
It is necessary to perform heat treatment after complicated steps such as washing and drying. On the other hand, in the method of the present invention, complicated steps such as excess, washing, and drying are not required at all, and the synthesis reaction can be performed in an extremely short time of only a few seconds or less, and further, directly. In addition, it has an excellent advantage that a desired powder containing crystalline tribasic calcium phosphate can be produced.
また、本発明の方法においては、原料の混合を溶液状態
で行なうから、必要に応じて、カルシウムとリン以外の
微量の元素を均一に添加混合することが容易であるとい
う利点を有する。例えば、第三リン酸カルシウムをバイ
オセラミツクス用粉体として用いるときに、哺乳動物の
骨に通常含まれる微量のNa,Mg,Si,K,Fe,Cu,Zn,Sr,Baな
どを第三リン酸カルシウムに微量配合することが望まし
い場合には、カルシウムとリンを含む原料溶液に対し、
それに可溶性で、これらの元素を含有している化合物を
微量混合して、均一に溶解した溶液を調製し、それを噴
霧熱分解することにより容易に目的とする生成物を得る
ことができる。Further, in the method of the present invention, since the raw materials are mixed in a solution state, there is an advantage that it is easy to uniformly add and mix a trace amount of elements other than calcium and phosphorus as needed. For example, when using tricalcium phosphate as a powder for bioceramics, trace amounts of Na, Mg, Si, K, Fe, Cu, Zn, Sr, Ba, etc., which are usually contained in mammalian bone, are contained in tricalcium phosphate. When it is desirable to mix, to the raw material solution containing calcium and phosphorus,
The target product can be easily obtained by mixing a small amount of a compound soluble in it and containing these elements to prepare a uniformly dissolved solution, and subjecting it to spray pyrolysis.
本発明は、第1の方法として、水と相溶性のアルコール
溶媒又は水と相溶性のアルコールと水との混合溶媒を溶
媒として用い、該溶媒に対し、可溶性のカルシウムの無
機化合物及びリンの有機化合物を混合溶解し、更にアン
モニア水及び/または生成溶液に可溶性のアミンを存在
させた原料溶液を調製し、その原料溶液を火炎中または
加熱帯域中に噴霧して、熱分解反応を行なわせることに
より、従来技術における欠点を解消し、第三リン酸カル
シウム粉体を直接生成する方法を提供するものである。As a first method, the present invention uses a water-compatible alcohol solvent or a mixed solvent of water-compatible alcohol and water as a solvent, wherein the soluble inorganic compound of calcium and the organic compound of phosphorus are used. Preparation of a raw material solution in which compounds are mixed and dissolved, and a soluble amine is further present in aqueous ammonia and / or a production solution, and the raw material solution is sprayed into a flame or a heating zone to cause a thermal decomposition reaction. Thus, the drawbacks of the prior art are eliminated, and a method for directly producing tricalcium phosphate powder is provided.
本発明は第2の方法として、上記の第1の方法により得
られた粉体をさらに、およそ400℃以上の温度で加熱処
理することによつて、反応活性などの粉体特性をコント
ロールしたα型またはβ型の所望の型の第三リン酸カル
シウムを製造する方法を提供するものである。In the second method of the present invention, the powder obtained by the above-mentioned first method is further heat-treated at a temperature of about 400 ° C. or higher to control the powder characteristics such as reaction activity. The present invention provides a method for producing a desired type of tribasic calcium phosphate of the β-type or β-type.
本発明の第1の方法によれば、1000℃以下の比較的低い
温度での噴霧熱分解反応においても、生成する粉体とし
て、目的とする第三リン酸カルシウムの結晶質相で、条
件によつては、第三リン酸カルシウムの非晶質相あるい
は、ヒドロキシアパタイトの結晶質相が含まれているも
のが得られる。いずれの場合であつても、生成粉体中の
第三リン酸カルシウムは、X線回析分析により、α型第
三リン酸カルシウムであることが確認された。本来、α
型第三リン酸カルシウムは1180℃から1430℃の高温下で
熱力学的に安定な相とされている〔D.E.C.Corbridge,
“The Structural Chemistry of Phosphorus,"Elsevier
Scientific Pub.Co.(1974)〕から、上記の条件によ
り生成されるα型第三リン酸カルシウムは、準安定状態
のものと考えられる。更に、より高い噴霧熱分解温度で
の合成においても直接第三リン酸カルシウム粉体が得ら
れることはもちろんである。従来技術における湿式合成
法では、直接、第三リン酸カルシウムの結晶質粉体を得
ることはできないので、本発明の第1の方法により上述
の如く、直接に第三リン酸カルシウム結晶質粉体を合成
することができるということは格別の利点であるという
ことができる。According to the first method of the present invention, even in the spray pyrolysis reaction at a relatively low temperature of 1000 ° C. or lower, as the powder to be produced, the crystalline phase of the target tricalcium phosphate can be used depending on the conditions. Can contain an amorphous phase of tricalcium phosphate or a crystalline phase of hydroxyapatite. In any case, it was confirmed by X-ray diffraction analysis that the tricalcium phosphate in the produced powder was α-type tricalcium phosphate. Originally α
-Type tricalcium phosphate is considered to be a thermodynamically stable phase at high temperatures from 1180 ℃ to 1430 ℃ [DEC Corbridge,
“The Structural Chemistry of Phosphorus,” Elsevier
Scientific Pub. Co. (1974)], the α-type tricalcium phosphate produced under the above conditions is considered to be in a metastable state. Further, it goes without saying that the tricalcium phosphate powder can be directly obtained even in the synthesis at a higher spray pyrolysis temperature. Since it is not possible to directly obtain a crystalline powder of tricalcium phosphate by the conventional wet synthesis method, it is possible to directly synthesize the crystalline powder of tricalcium phosphate by the first method of the present invention as described above. Being able to do so can be said to be a special advantage.
本発明の第2の方法によれば、上記の第1の方法により
生成された粉体を種々の温度で加熱処理することによ
り、α型またはβ型の結晶系の選択や、粉体の反応活性
の大きさ、結晶成長の度合、焼結時の収縮率などの第三
リン酸カルシウム粉体の種々な特性をコントロールする
ことができる。また、準安定状態のα型第三リン酸カル
シウムを加熱してゆくと、準安定状態のα型第三リン酸
カルシウムから、一旦、β型第三リン酸カルシウムに転
移し、更に昇温すると再び高温型のα型第三リン酸カル
シウムに転移するが、その転移温度は、使用する原料化
合物の種類や合成条件などによつて、α型からβ型への
転移温度はおよそ750゜から950℃まで、またβ型からα
型への転移は、およそ1150℃から1250℃まで変化するこ
とが見い出された。このことは、原料化合物の種類や合
成条件を選択することにより、所望の型の第三リン酸カ
ルシウムの存在する温度範囲を広くしたり、同じ型の第
三リン酸カルシウムでも加熱処理温度を変えて活性の高
いものや活性の低い粉体を得ることができることを意味
するものであり、バイオセラミツクス用原料粉体などの
製造において極めて有利なことである。According to the second method of the present invention, the powder produced by the above-mentioned first method is subjected to heat treatment at various temperatures to select the α-type or β-type crystal system and to react the powder. It is possible to control various characteristics of the tricalcium phosphate powder, such as the degree of activity, the degree of crystal growth, and the shrinkage rate during sintering. When the metastable α-type tribasic calcium phosphate is heated, the metastable α-type tribasic calcium phosphate is once transformed into β-type tribasic calcium phosphate. Depending on the type of raw material compound used and the synthesis conditions, the transition temperature from α-type to β-type is about 750 ° to 950 ° C, and from β-type to α-type.
The transition to mold was found to vary from approximately 1150 ° C to 1250 ° C. This means that by selecting the type of raw material compound and the synthesis conditions, the temperature range in which the desired type of tricalcium phosphate is present can be widened, and even with the same type of tricalcium phosphate, the heat treatment temperature can be changed to obtain high activity. This means that it is possible to obtain powders having low activity and low activity, which is extremely advantageous in the production of raw material powders for bioceramics and the like.
更に本発明の方法は、上述の如く、従来技術の難点を解
消する第三リン酸カルシウムの新規な製造方法であるば
かりでなく、生成する第三リン酸カルシウムの性状その
ものも従来技術による第三リン酸カルシウムとは異なる
という特徴を有する。即ち、従来技術により得られる第
三リン酸カルシウムは乾式合成法による場合は、通常
は、塊状の焼結体として得られるものであるから、各種
の用途に用いるための原料粉体とするためには、それら
の塊状物を粉砕しなければならない。しかも粉砕された
粉体の形状は不定形で粒度分布の幅も広いものとなるた
めに目的に合つた粒径や粒度分布を有する粉体を得るた
めには、更に分級操作などの工程を必要とすることが多
い。これに対して、本発明の方法によれば、生成する第
三リン酸カルシウムは、初めから微細な粉体として得ら
れ、通常、サブミクロン〜数10ミクロンの球状の粉体で
ある。そしてその粒径は、原料溶液の調製に用いる原料
の種類や溶液の濃度、噴霧熱分解条件などを選択するこ
とにより変えることができる。従つて、粉砕工程による
時間の消費とそれに伴う不純物の混入などの恐れが無い
という利点を有する。Further, as described above, the method of the present invention is not only a novel method for producing tricalcium phosphate that eliminates the drawbacks of the prior art, but also the property itself of the tricalcium phosphate produced is different from that of the tricalcium phosphate according to the prior art. It has the feature. That is, when the tricalcium phosphate obtained by the conventional technique is obtained by a dry synthesis method, it is usually obtained as a lump-shaped sintered body, and therefore, in order to obtain a raw material powder for use in various applications, The agglomerates must be ground. Moreover, the shape of the pulverized powder is indefinite and the particle size distribution has a wide range. Therefore, in order to obtain a powder having a particle size and particle size distribution that suits the purpose, further steps such as classification operation are required. Often. On the other hand, according to the method of the present invention, the produced tricalcium phosphate is obtained as a fine powder from the beginning, and is usually a submicron to tens of microns spherical powder. The particle size can be changed by selecting the type of raw material used for preparing the raw material solution, the concentration of the solution, and the spray pyrolysis conditions. Therefore, there is an advantage that there is no fear that the crushing process consumes time and that impurities are not mixed therewith.
第三リン酸カルシウムをセラミツクス用原料として用い
る場合においては、第三リン酸カルシウムの成形体を高
温で焼結するので、これに用いる第三リン酸カルシウム
原料粉体は、焼結性に優れていなければならない。しか
し、乾式合成法によるものは、第三リン酸カルシウムの
合成時において、既に高温で反応を行なつているので、
その熱履歴のために、それを粉砕してセラミツクス用原
料として用いるときの粉体の焼結に対する活性は小さな
ものとなつてしまう。そのため、緻密な焼結体を得るた
めには、より高い温度での焼結を必要とする。これに対
して、本発明の方法による第三リン酸カルシウム粉体
は、焼結に対する活性が大きい。When tricalcium phosphate is used as a raw material for ceramics, since a molded product of tricalcium phosphate is sintered at high temperature, the tricalcium phosphate raw material powder used for this must have excellent sinterability. However, since the dry synthesis method already reacts at high temperature during the synthesis of tricalcium phosphate,
Due to the heat history, when the powder is crushed and used as a raw material for ceramics, the activity for sintering the powder becomes small. Therefore, in order to obtain a dense sintered body, it is necessary to sinter at a higher temperature. On the other hand, the tricalcium phosphate powder produced by the method of the present invention is highly active in sintering.
更に、本発明の方法によれば、目的、用途に応じて意図
された第三リン酸カルシウムの状態に応じて、種々の実
施条件を設定し、簡便な操作により、その状態における
第三リン酸カルシウムを生成させることができる。Furthermore, according to the method of the present invention, various operating conditions are set according to the intended state of the tricalcium phosphate according to the intended use, and the tricalcium phosphate in that state is produced by a simple operation. be able to.
例えば、第三リン酸カルシウムのみの生成物を得ようと
する場合、あるいは第三リン酸カルシウム中にヒドロキ
シアパタイトやピロリン酸カルシウムなどの結晶相を混
在させようとする場合、その他各種の目的に適う種々の
場合などに応じて本発明の方法により、容易で第三リン
酸カルシウムを所望の状態で生成させることができる。For example, when trying to obtain a product of only tricalcium phosphate, or when trying to mix crystal phases such as hydroxyapatite and calcium pyrophosphate in tricalcium phosphate, in various cases suitable for various other purposes, etc. Accordingly, according to the method of the present invention, tricalcium phosphate can be easily produced in a desired state.
本発明方法により得られる第三リン酸カルシウムは、人
工骨などのバイオセラミツクス用原料として使用するの
に好適である。The tricalcium phosphate obtained by the method of the present invention is suitable for use as a raw material for bioceramics such as artificial bone.
本発明方法をさらに具体的に説明すると以下の通りであ
る。本発明方法においては、まず、水と相溶性のアルコ
ール又は水と相溶性のアルコールと水との混合溶媒に対
し、該溶媒に対し、可溶性のカルシウムの無機化合物及
びリンの有機化合物を加え、混合溶解して成る溶液に、
更にアンモニア水及び/または上記溶液に可溶性のアミ
ンを存在させた原料溶液を調製し、液性状を中性域から
弱アルカリ性域とする。これらの原料を混合する順序
は、必ずしも特定されるものではなく、沈殿を生じない
ような順序でさえあれば、いずれの順序で混合してもよ
い。混合に要する時間は、選択した原料によつて、異な
る。混合にあたつては、充分均一な溶液が得られるまで
撹拌するのが好ましい。次いで、このようにして調製し
た溶液を加圧ノズルや回転円板などによる公知の噴霧方
法により、ガスバーナーなどの火炎中あるいはガス炉や
電気炉などにより予め700〜1500℃に加熱された加熱帯
域中に噴霧して、数秒以下の極めて短い時間の間に、通
常数10ミクロン以下の微細な液滴となつた溶液中の溶媒
の蒸発・燃焼と溶質の固化、熱分解反応を行なわせる。
生成物は、通常、球状の微小粉体であり、サイクロンな
どによつて捕集することができる。The method of the present invention will be described in more detail below. In the method of the present invention, first, to a mixed solvent of water-compatible alcohol or water-compatible alcohol and water, to the solvent, an inorganic compound of soluble calcium and an organic compound of phosphorus are added and mixed. In the solution that is dissolved,
Further, a raw material solution in which a soluble amine is present in ammonia water and / or the above solution is prepared, and the liquid property is changed from the neutral region to the weak alkaline region. The order of mixing these raw materials is not necessarily specified, and may be mixed in any order as long as it does not cause precipitation. The time required for mixing will vary depending on the raw materials selected. When mixing, it is preferable to stir until a sufficiently homogeneous solution is obtained. Then, the solution thus prepared is sprayed by a known spraying method such as a pressure nozzle or a rotating disk in a flame such as a gas burner or a heating zone previously heated to 700 to 1500 ° C. by a gas furnace or an electric furnace. After spraying, the solvent in the solution, which is usually formed into fine droplets of several tens of microns or less, evaporates and burns, solidifies the solute, and causes a thermal decomposition reaction in an extremely short time of several seconds or less.
The product is usually spherical fine powder and can be collected by a cyclone or the like.
噴霧熱分解反応により生成する粉体は、原料化合物の種
類や組合せ、噴霧熱分解条件によつては、第三リン酸カ
ルシウム結晶質相と非晶質相の両相を含んでいたり、第
三リン酸カルシウムの他に未反応成分や副生成物が混在
したりする種々の場合があるが、いずれも、反応活性に
富む粉体であり、用途・目的によつては、こうした反応
活性に富んだ粉体を使用するほうが望ましい場合もあ
る。また、別の用途・目的によつては、反応活性を小さ
くしたり、結晶化度を高めたり、α型あるいはβ型の第
三リン酸カルシウム結晶形の所望の型に変換したり、副
生成物を減少または無くしたりするほうが望ましい場合
もあり、その場合には、噴霧熱分解反応によつて生成し
た粉体を、例えば電気炉などを用いておよそ400℃以上
の所望の温度で加熱処理することにより、上述の種々な
粉体特性をコントロールした第三リン酸カルシウムを得
ることができる。The powder produced by the spray pyrolysis reaction may contain both a crystalline phase of tribasic calcium phosphate and an amorphous phase depending on the kind and combination of raw material compounds and spray pyrolysis conditions. There are various other cases where unreacted components and by-products are mixed, but all of them are powders that are rich in reaction activity. It may be preferable to use it. In addition, depending on another use / purpose, the reaction activity may be decreased, the degree of crystallinity may be increased, the α-type or β-type tricalcium calcium phosphate crystal form may be converted into a desired form, and by-products may be generated. In some cases, it may be desirable to reduce or eliminate it, and in that case, the powder produced by the spray pyrolysis reaction is heat-treated at a desired temperature of about 400 ° C. or higher using, for example, an electric furnace. It is possible to obtain tricalcium phosphate whose various powder characteristics described above are controlled.
本発明方法において使用される前記のカルシウムの無機
化合物及びリンの有機化合物としては、Ca(NO3)2・4
H2O,(CH3O)3P,(C2H5O)3P,(C2H5O)2POH等が挙げら
れる。As the inorganic and organic compounds of phosphorus of the calcium used in the present invention method, Ca (NO 3) 2 · 4
H 2 O, (CH 3 O) 3 P, (C 2 H 5 O) 3 P, (C 2 H 5 O) 2 POH and the like can be mentioned.
溶媒としては、メタノール、エタノール等のアルコール
類またはこれらの有機溶媒と水との混合溶媒を用いるこ
とができる。これらの溶媒にカルシウムの無機化合物及
びリンの有機化合物を溶解した溶液に対し、加えられる
アミンとしては、トリメチルアミン30%水溶液、トリエ
チルアミン、ジエチルアミン等が好適に使用される。ま
た、アンモニア水を上記溶液に含有させるには、アンモ
ニア水として加えてもよく、あるいはアンモニアガスを
上記溶液に通じその結果として、アンモニア水を存在さ
せるようにしてもよい。これらの態様は、いずれも格別
に特定されるものではないが、原料溶液を調製するとき
に沈殿を生じることなく、均一な溶液状態が保持できる
ような原料の組合わせが用いられなければならない。な
お、水に対して相溶性のアルコールを単独で溶媒として
用いる場合でも、原料化合物の組合せによつては、原料
化合物中の残留水分や結晶水などのために、結果として
反応系が水とアルコールとの混合溶媒を用いた系になる
こともあるが、この場合であつても、沈殿を生じないで
原料溶液が調製できるものであれば、本発明の方法にお
ける溶媒として、もちろん、使用することができる。As the solvent, alcohols such as methanol and ethanol, or a mixed solvent of these organic solvents and water can be used. As the amine to be added to the solution in which the inorganic compound of calcium and the organic compound of phosphorus are dissolved in these solvents, 30% aqueous solution of trimethylamine, triethylamine, diethylamine and the like are preferably used. Further, in order to include the ammonia water in the solution, it may be added as ammonia water, or ammonia gas may be passed through the solution so that the ammonia water is present. None of these embodiments is particularly specified, but a combination of raw materials that can maintain a uniform solution state without causing precipitation when preparing a raw material solution must be used. Even when water-compatible alcohol alone is used as a solvent, depending on the combination of the raw material compounds, due to residual water or crystal water in the raw material compounds, the reaction system may result in water and alcohol. Although it may be a system using a mixed solvent with, even in this case, if the raw material solution can be prepared without causing precipitation, of course, as a solvent in the method of the present invention, to be used You can
以下、実施例を挙げ、本発明を更に詳細に説明するが本
発明は、これに限定されるものではない。Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
実施例1 Ca(NO3)2・4H2O 34.73gをエタノール約180mlに溶解
し、この溶液に(C2H5O)3P 17.10gを加えて撹拌混合
し、更にアンモニア水(28%)16.7mlを加えて混合した
後、エタノールを加えて全量が250mlの原料溶液を調製
した。次いで、この原料溶液を毎分10mlの割合並びに圧
縮空気を毎分10の割合で、二流体噴霧ノズルに供給し
て、ガスバーナーの火炎中に噴霧した。微細な液滴とな
つた原料溶液は、火炎中で溶媒の蒸発・燃焼によつて瞬
間的に加熱され熱分解反応が起つた。生成した粉体は、
サイクロン方式によつて捕集した。次にこの粉体のX線
回折分析を行つた結果、得られた粉体は、α型第三リン
酸カルシウムの結晶質相と非晶質相の両相を含み、その
ほかにヒドロキシアパタイトの結晶質相が微量含まれて
いた。Example 1 Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O 34.73g is dissolved in ethanol to about 180 ml, the solution (C 2 H 5 O) 3 P 17.10g were mixed by stirring and further aqueous ammonia (28% ) 16.7 ml was added and mixed, and then ethanol was added to prepare a raw material solution having a total volume of 250 ml. Then, this raw material solution was supplied to a two-fluid spray nozzle at a rate of 10 ml / min and compressed air at a rate of 10 / min to be sprayed into the flame of a gas burner. The raw material solution in the form of fine droplets was instantaneously heated in the flame due to evaporation and combustion of the solvent, and a thermal decomposition reaction occurred. The generated powder is
It was collected by the cyclone method. Next, as a result of X-ray diffraction analysis of this powder, the powder obtained contains both the crystalline phase and the amorphous phase of α-type tricalcium phosphate, and the crystalline phase of hydroxyapatite. Was included in a trace amount.
実施例2 実施例1の方法により得られた粉体を、空気雰囲気中で
5℃/minの割合で昇温し、750℃で1時間加熱処理を行
い、5℃/minの割合で冷却した。この加熱処理によつて
得られた生成物のX線回折測定を行つた結果を第1図に
示した。第1図から明らかなように、本実施例により得
られた生成物の結晶質相は、α型第三リン酸カルシウム
のみであり、実施例1で得られた粉体中に含まれていた
ヒドロキシアパタイトのピークは消滅し、認められなか
つた。Example 2 The powder obtained by the method of Example 1 was heated in an air atmosphere at a rate of 5 ° C./min, heat-treated at 750 ° C. for 1 hour, and cooled at a rate of 5 ° C./min. . The result of X-ray diffraction measurement of the product obtained by this heat treatment is shown in FIG. As is clear from FIG. 1, the crystalline phase of the product obtained in this example was only α-type tribasic calcium phosphate, and hydroxyapatite contained in the powder obtained in example 1 was used. The peak disappeared and was not recognized.
実施例3 実施例1の方法により得られた粉体を、空気雰囲気中で
5℃/minの割合で昇温し、1000℃で1時間加熱処理を行
い、5℃/minの割合で冷却した。この加熱処理によつて
得られた生成物のX線回折測定を行つた結果を第2図に
示した。第2図から明らかなように、本実施例により得
られた生成物は、完全にβ型第三リン酸カルシウムに相
転位していた。Example 3 The powder obtained by the method of Example 1 was heated in an air atmosphere at a rate of 5 ° C./min, heat-treated at 1000 ° C. for 1 hour, and cooled at a rate of 5 ° C./min. . The result of X-ray diffraction measurement of the product obtained by this heat treatment is shown in FIG. As is clear from FIG. 2, the product obtained in this example was completely phase-transposed to β-type calcium triphosphate.
実施例4 Ca(NO3)2・4H2O 16.96gをエタノール約180mlに溶解
し、この溶液に(C2H5O)3P 8.83gを加えて撹拌混合
し、更に(C2H5)2NH25.9mlを加えて混合した後、エタ
ノールを加えて全量が250mlの原料溶液を調製した。次
いで、この原料溶液を実施例1と同様の方法で、火炎中
に噴霧して熱分解を行つた。この方法により得られた粉
体は、X線回折分析の結果、α型第三リン酸カルシウム
の結晶質相と僅かな非晶質相を含んでいた。Example 4 Ca (NO 3) the 2 · 4H 2 O 16.96g is dissolved in ethanol to about 180 ml, stirred and mixed by adding the solution to (C 2 H 5 O) 3 P 8.83g, further (C 2 H 5 ) 2 NH2 (5.9 ml) was added and mixed, and then ethanol was added to prepare a raw material solution having a total amount of 250 ml. Next, this raw material solution was sprayed into a flame to be pyrolyzed in the same manner as in Example 1. As a result of X-ray diffraction analysis, the powder obtained by this method contained a crystalline phase of α-type tricalcium phosphate and a slight amount of an amorphous phase.
実施例5〜10 Ca(NO3)2・4H2O,(CH3O)3P,(C2H5O)3P,(C2H5O)
2POH,メタノール,エタノール,アンモニア水(28
%),トリメチルアミン30%水溶液,ジエチルアミン,
トリエチルアミンなどを原料溶液成分として用い、これ
らから選択して、第1表に示したそれぞれの原料配合割
合に従つて、原料溶液を調製し、第1表に示した以外の
条件については、実施例1と同様な条件により噴霧熱分
解操作を行い、第三リン酸カルシウムを合成した。Example 5~10 Ca (NO 3) 2 · 4H 2 O, (CH 3 O) 3 P, (C 2 H 5 O) 3 P, (C 2 H 5 O)
2 POH, methanol, ethanol, ammonia water (28
%), Trimethylamine 30% aqueous solution, diethylamine,
Triethylamine and the like were used as raw material solution components, selected from these, raw material solutions were prepared according to the respective raw material blending ratios shown in Table 1, and conditions other than those shown in Table 1 Spray pyrolysis was performed under the same conditions as in 1 to synthesize tricalcium phosphate.
なお、第1表中のアルコール類の欄の数字「250」は、
いずれも、原料溶液の全量が250mlとなるように、アル
コール類を加えることを意味する。The number "250" in the alcohol column in Table 1 is
In each case, alcohol is added so that the total amount of the raw material solution becomes 250 ml.
添付図面は、いずれも本発明の実施例で得られた生成物
のX線回折図を示すものであり、第1図は、実施例2に
より得られたα型第三リン酸カルシウムのX線回折図を
示す図であり、第2図は、実施例3により得られたβ型
第三リン酸カルシウムのX線回折図を示す図である。The attached drawings are all X-ray diffraction patterns of the products obtained in Examples of the present invention, and FIG. 1 is an X-ray diffraction diagram of α-type tricalcium phosphate obtained in Example 2. FIG. 2 is a view showing an X-ray diffraction diagram of β-type tricalcium phosphate obtained in Example 3.
Claims (2)
るいは水と相溶性のアルコールと水との混合溶媒を溶媒
として用い、その溶媒に対し可溶性のカルシウムの無機
化合物及びリンの有機化合物を混合溶解し、更にアンモ
ニア水及び/または生成溶液に対して可溶性のアミンを
存在させた原料溶液を調製し、この原料溶液を火炎中ま
たは加熱帯域中に噴霧して、熱分解反応させることを特
徴とする第三リン酸カルシウムの製法。1. An alcohol compatible with water is used as a solvent, or a mixed solvent of alcohol and water compatible with water is used as a solvent, and an inorganic compound of calcium and an organic compound of phosphorus which are soluble in the solvent are mixed. A raw material solution in which an amine soluble in an aqueous solution and / or a product solution is dissolved and prepared, and the raw material solution is sprayed into a flame or a heating zone to cause a thermal decomposition reaction. A process for producing tricalcium phosphate.
るいは水と相溶性のアルコールと水との混合溶媒を溶媒
として用い、その溶媒に対し可溶性のカルシウムの無機
化合物及びリンの有機化合物を混合溶解し、更にアンモ
ニア水及び/または生成溶液に対して可溶性のアミンを
存在させた原料溶液を調製し、この原料溶液を火炎中ま
たは加熱帯域中に噴霧して、熱分解反応を行い、生成す
る粉体を加熱処理することを特徴とする第三リン酸カル
シウムの製法。2. An alcohol compatible with water is used as a solvent, or a mixed solvent of alcohol and water compatible with water is used as a solvent, and an inorganic compound of calcium and an organic compound of phosphorus which are soluble in the solvent are mixed. A raw material solution is prepared in which an amine soluble in an aqueous solution of ammonia and / or dissolved in the production solution is present, and the raw material solution is sprayed into a flame or a heating zone to carry out a thermal decomposition reaction to produce a product. A method for producing tricalcium phosphate, which comprises subjecting powder to heat treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9834986A JPH0776082B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Method for producing tricalcium phosphate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9834986A JPH0776082B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Method for producing tricalcium phosphate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62256707A JPS62256707A (en) | 1987-11-09 |
JPH0776082B2 true JPH0776082B2 (en) | 1995-08-16 |
Family
ID=14217421
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9834986A Expired - Lifetime JPH0776082B2 (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Method for producing tricalcium phosphate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0776082B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1942396B (en) * | 2004-03-15 | 2010-09-01 | 苏黎世联合高等工业学校 | Flame synthesis of metal salt manoparticles, in particular calcium and phosphate comprising nanoparticles |
-
1986
- 1986-04-30 JP JP9834986A patent/JPH0776082B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS62256707A (en) | 1987-11-09 |
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