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公開番号2025009356
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112306
出願日2023-07-07
発明の名称炭酸カルシウム粒子の製造方法および炭酸カルシウム粒子の製造装置
出願人株式会社TBM
代理人弁理士法人鷲田国際特許事務所
主分類C01F 11/18 20060101AFI20250110BHJP(無機化学)
要約【課題】ファインバブルを使用して炭酸カルシウムを生成する際に、ファインバブルの最適な導入時間を簡易に決定できる炭酸カルシウム粒子の製造方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、カルシウムを含む材料溶液に、二酸化炭素を含むファインバブルを導入する工程と、前記材料溶液の電気伝導率を経時的に測定する工程と、を有し、前記測定されている電気伝導率が極小値をとった後に、前記ファインバブルの導入を停止する、炭酸カルシウム粒子の製造方法に関する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
カルシウムを含む材料溶液に、二酸化炭素を含むファインバブルを導入する工程と、
前記材料溶液の電気伝導率を経時的に測定する工程と、を有し、
前記測定されている電気伝導率が極小値をとった後に、前記ファインバブルの導入を停止する、
炭酸カルシウム粒子の製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ファインバブルは、平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下の気泡である、
請求項１に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【請求項３】
前記ファインバブルの導入を開始したときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
０
、
前記電気伝導率の極小値をＥＣ
ｍｉｎ
、
前記ファインバブルの導入を停止するときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
ｆｉｎ
、とするとき、
前記電気伝導率が極小値をとった後、なおかつ式ＥＣ
ｆｉｎ
／（ＥＣ
０
－ＥＣ
ｍｉｎ
）が０．０５となる前に、前記ファインバブルの導入を停止する、
請求項１に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【請求項４】
前記ファインバブルを導入する工程において、
前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの平均粒子径を変化させる、
請求項１に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【請求項５】
前記ファインバブルを導入する工程において、
前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの導入速度を変化させる、
請求項１に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【請求項６】
前記ファインバブルを導入する工程は、前記材料溶液のｐＨを７．０以上として行う、
請求項１に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【請求項７】
カルシウムを含む材料溶液の電気伝導率を経時的に測定する測定部と、
前記材料溶液に、二酸化炭素を含むファインバブルを導入する導入部と、
前記導入部による前記ファインバブルの導入を制御して、前記測定されている電気伝導率が極小値をとった後に、前記ファインバブルの導入を停止させる、制御部と、を有する、
炭酸カルシウム粒子の製造装置。
【請求項８】
前記ファインバブルの導入を開始したときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
０
、
前記電気伝導率の極小値をＥＣ
ｍｉｎ
、
前記ファインバブルの導入を停止するときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
ｆｉｎ
、とするとき、
前記制御部は、前記電気伝導率が極小値をとった後、なおかつＥＣ
ｆｉｎ
／（ＥＣ
０
－ＥＣ
ｍｉｎ
）が０．０５となる前に、前記ファインバブルの導入を停止する、
請求項７に記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
【請求項９】
前記導入部は、前記材料溶液が内部を流通する管状の多孔質セラミックスと、
前記多孔質セラミックスの内部に二酸化炭素を圧入する圧入部と、を有する、
請求項７に記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
【請求項１０】
前記制御部は、前記導入部による前記ファインバブルの導入を制御して、前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの平均粒子径を変化させる、
請求項７に記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭酸カルシウム粒子の製造方法および炭酸カルシウム粒子の製造装置に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を低減するため、二酸化炭素をカルシウムと反応させて炭酸カルシウムとして固定化することが検討されている。特許文献１および特許文献２などに記載のように、コンクリートスラッジや鉄鋼スラグなどのカルシウムを含有する廃棄物から水中に抽出されたカルシウムと、上記水中に導入した二酸化炭素と、を反応させることで、炭酸カルシウムを生成することができる。これらの方法は、カルシウムを含有する廃棄物の廃棄量も減らせるので、廃棄物による環境悪化も抑制できると期待される。
【０００３】
炭酸カルシウム粒子は、プラスチック、紙および塗料などへの充填材、農薬および肥料などの土壌改良剤、接着剤、シーラント、研磨作用を利用して消しゴムや歯磨剤、ならびに、食品添加物および化粧品原料などの幅広い分野で使用される。また、最近では、炭酸カルシウム粒子を主原料としたシート・フィルム状の紙代替製品や、プラスチック代替製品が開発され、広く使用されている。紙代替製品としては、クリアファイル、名刺、冊子（パンフレット・写真集等）、販促ＰＯＰ、メニュー表、パッケージ、ポスター、電飾シート、シール・ラベル、マップ、マスクケース、タグの用途に使用されている。プラスチック代替製品としては、従来、プラスチックが用いられていた用途（各種成形品、たとえば、レジ袋・買い物袋、食品容器、飲料カップ、ハンガー、文房具、うちわ、化粧品容器、ボトル、建築資材等）に使用されている。
【０００４】
二酸化炭素の導入によって炭酸カルシウムを生成する際に、カルシウムと反応させる二酸化炭素の気泡を小粒子化することで、反応速度を速める方法も検討されている。たとえば、特許文献３および特許文献４には、キャビテーションにより生じる１００ミクロン以下の気泡（キャビテーション気泡）を使用することで、平均粒子径が１００ｎｍや２００ｎｍ以下の炭酸カルシウム粒子を短時間で生成できたと記載されている。また、特許文献５および特許文献６には、平均粒子径が１０００ｎｍ以下であるウルトラファインバブルを使用することで、短時間で炭酸カルシウム粒子を生成できたと記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００９－２７９５５２号公報
特開２０１４－１４８４３２号公報
特開２０１５－１９９６５４号公報
特開２０１５－１９９６５９号公報
特開２０１８－０３９６９６号公報
特開２０２３－０２８７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献３～特許文献６に記載のように、二酸化炭素の気泡を小粒子化させた、いわゆるファインバブルを使用することで、炭酸カルシウム粒子を短時間で生成できることが知られている。しかし、本発明者の知見によると、炭酸カルシウム粒子の晶出速度は気泡の粒子径のみでは決定されず、様々な条件によって変化し得る。そのため、ファインバブルを使用したとしても、最適な生成時間を特定することは難しかった。そして、ファインバブルの導入時間を必要以上に短くしてしまうと、炭酸カルシウム粒子が十分に晶出する前に生成を停止することになってしまい、炭酸カルシウム粒子の収率は低下してしまう。また、ファインバブルの導入時間を必要以上に長くしてしまうと、反応速度が期待したほど高まらないことになる。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、ファインバブルを使用して炭酸カルシウムを生成する際に、ファインバブルの最適な導入時間を簡易に決定できる炭酸カルシウム粒子の製造方法、および当該方法を実施できる炭酸カルシウム粒子の製造装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、下記［１］～［６］の炭酸カルシウム粒子の製造方法に関する。
［１］カルシウムを含む材料溶液に、二酸化炭素を含むファインバブルを導入する工程と、
前記材料溶液の電気伝導率を経時的に測定する工程と、を有し、
前記測定されている電気伝導率が極小値をとった後に、前記ファインバブルの導入を停止する、
炭酸カルシウム粒子の製造方法。
［２］前記ファインバブルは、平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ以下の気泡である、
［１］に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
［３］前記ファインバブルの導入を開始したときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
０
、
前記電気伝導率の極小値をＥＣ
ｍｉｎ
、
前記ファインバブルの導入を停止するときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
ｆｉｎ
、とするとき、
前記電気伝導率が極小値をとった後、なおかつ式ＥＣ
ｆｉｎ
／（ＥＣ
０
－ＥＣ
ｍｉｎ
）が０．０５となる前に、前記ファインバブルの導入を停止する、
［１］または［２］に記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
［４］前記ファインバブルを導入する工程において、
前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの平均粒子径を変化させる、
［１］～［３］のいずれかに記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
［５］前記ファインバブルを導入する工程において、
前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの導入速度を変化させる、
［１］～［４］のいずれかに記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
［６］前記ファインバブルを導入する工程は、前記材料溶液のｐＨを７．０以上として行う、
［１］～［５］のいずれかに記載の炭酸カルシウム粒子の製造方法。
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、下記［７］～［１１］の炭酸カルシウム粒子の製造装置に関する。
［７］カルシウムを含む材料溶液の電気伝導率を経時的に測定する測定部と、
前記材料溶液に、二酸化炭素を含むファインバブルを導入する導入部と、
前記導入部による前記ファインバブルの導入を制御して、前記測定されている電気伝導率が極小値をとった後に、前記ファインバブルの導入を停止させる、制御部と、を有する、
炭酸カルシウム粒子の製造装置。
［８］前記ファインバブルの導入を開始したときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
０
、
前記電気伝導率の極小値をＥＣ
ｍｉｎ
、
前記ファインバブルの導入を停止するときの前記材料溶液の電気伝導率をＥＣ
ｆｉｎ
、とするとき、
前記制御部は、前記電気伝導率が極小値をとった後、なおかつＥＣ
ｆｉｎ
／（ＥＣ
０
－ＥＣ
ｍｉｎ
）が０．０５となる前に、前記ファインバブルの導入を停止する、
［７］に記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
［９］前記導入部は、前記材料溶液が内部を流通する管状の多孔質セラミックスと、
前記多孔質セラミックスの内部に二酸化炭素を圧入する圧入部と、を有する、
［７］または［８］に記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
［１０］前記制御部は、前記導入部による前記ファインバブルの導入を制御して、前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの平均粒子径を変化させる、
［７］～［９］のいずれかに記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
［１１］前記制御部は、前記導入部による前記ファインバブルの導入を制御して、前記測定された電気伝導率に応じて、前記ファインバブルの導入速度を変化させる、
［７］～［１０］のいずれかに記載の炭酸カルシウム粒子の製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ファインバブルを使用して炭酸カルシウムを生成する際に、ファインバブルの最適な導入時間を簡易に決定できる炭酸カルシウム粒子の製造方法、および当該方法を実施できる炭酸カルシウム粒子の製造装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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