(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物および（Ｂ）下記一般式（１）で示されるリン酸エステル化合物または下記一般式（２）で示される亜リン酸のエステル化合物を、（Ｃ）水または親水性有機溶媒の中から選ばれた少なくとも１種からなる溶媒に混合して得られる原料液を、１２０℃以上かつ加圧の条件下で、水熱合成することを特徴とする針状アパタイト粒子の製造方法。
（ＲＯ）nＰＯ（ＯＨ）3-n （１）
（式中、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基で置換された置換基アルキル基を表す。）
（ＲＯ）nＰ（ＯＨ）3-n          （２）
（式中、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基で置換された置換基アルキル基を表す。）
【請求項２】
原料液が均一溶解溶液であることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
原料液のカルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．５５〜１．７０であることを特徴とする請求項１あるいは２記載の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜２記載の方法により製造される、カルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．５５〜１．６７であり、平均繊維径が１００ｎｍ以下であり、かつ平均アスペクト比が１０以上であることを特徴とする針状アパタイト粒子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、針状アパタイト粒子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アパタイトは人体の骨を形成する物質と同じ組成であり、生体内に埋入された場合、生体との親和性が良く、自家骨との接合性も良いので、焼結したアパタイトが、人工骨や人工歯などの代替材料として用いられている。また蛋白質との親和性やアパタイト自体の有するイオン交換能を利用してクロマトグラフィー用の充填材やイオン交換材などにも用いられている。
【０００３】
このような焼結体やカラムの充填材としてアパタイトを用いる場合、一般的には、その粒子のサイズが微細であり、またその形状は針状であるほうが、比表面積が大きく、密な充填が可能となるため、特性がよいとされている。またアパタイトはプラスチックやゴム等を強化するために、フィラーとしても利用されているが、この目的で用いる場合にも、微細でかつ針状である方が補強効果に優れる。このように、各種用途において、微細かつ高度に針状化したアパタイト粒子の製造が強く求めらている。
【０００４】
アパタイトの製造方法としては、一般的には、（１）湿式合成法、（２）水熱合成法、（３）乾式合成法が用いられる。より具体的には、（１）湿式合成法は、カルシウム塩水溶液とリン酸塩水溶液を反応させてＣａ／Ｐ＝１．４０〜１．６７の微粒子状のリン酸カルシウムを得る方法であり、その具体例としては、特開平１−１６７２０９号公報に開示されている製造方法、すなわち、塩化カルシウムとリン酸水素二カリウムの縣濁水溶液をＰＨ４以上、７０℃程度に保った条件下で、生成するヒドロキシアパタイトを熟成させる方法を挙げることができる。
【０００５】
（２）水熱合成法は、その具体例としては、特公昭５９−５１４８５号公報に開示されている方法、すなわち、リン酸水素カルシウム２水和物（又はリン酸水素カルシウム）に水酸化カルシウムを加えて、オートクレーブ中で２００〜４００℃、１５〜２００気圧の熱水条件下で反応させる方法を挙げることができる。また、吉村昌弘らにより、日本化学会誌、１９９１，（１０）、ｐ.１４０２〜１４０７で開示されている方法、すなわち、低結晶性アパタイトにエチレンジアミン四酢酸などの添加物を加えて、水熱合成する方法も挙げることができる。この方法を用いた場合、針状化したアパタイトが得られるとされている。
【０００６】
（３）乾式合成法は、その具体例としては、特公昭５９−５１４５８号公報に開示されている方法、すなわち、オクタカルシウムフォスフェートにカルシウム化合物を加え１０００℃〜１３００℃で固相反応させる方法を挙げることができる。
しかしながら、本発明者らの検討によると、前記の従来技術では、微細で高度に針状化したアパタイトを高収率で得ることは難しく、このため、アパタイトの各種用途への応用が著しく制限されているというのが現状であった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生体用材料、カラムなどの充填材、更にはプラスチックやゴムなどの補強材などの各種用途に好適な、微細でかつ高度に針状化したアパタイトを効率的に得る製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決する目的で、鋭意研究を重ねた結果、特定のカルシウム化合物と特定のリン酸あるいは亜リン酸エステル化合物とを原料とし、特定の条件下で水熱合成することで、微細でかつ高度に針状化したアパタイトを効率的に合成できることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）（Ａ）リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物および（Ｂ）下記一般式（１）で示されるリン酸エステル化合物あるいは下記一般式（２）で示される亜リン酸のエステル化合物を、（Ｃ）水または親水性有機溶媒の中から選ばれた少なくとも１種からなる溶媒に混合して得られる原料液を、１２０℃以上かつ加圧の条件下で、水熱合成することを特徴とする針状アパタイト粒子の製造方法、
（ＲＯ）nＰＯ（ＯＨ）3-n （１）
（式中、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基で置換された置換基アルキル基を表す。）
（ＲＯ）nＰ（ＯＨ）3-n          （２）
（式中、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基で置換された置換基アルキル基を表す。）
【００１０】
（２）原料液が均一溶解溶液であることを特徴とする上記１記載の針状アパタイト粒子の製造方法、
（３）原料液のカルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．５５〜１．７０であることを特徴とする上記１あるいは２記載の製造方法、
（４）上記１〜２記載の方法により製造される、カルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．５５〜１．６７であり、平均繊維径が１００ｎｍ以下であり、かつ平均アスペクト比が１０以上であることを特徴とする針状アパタイト粒子、である。以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明は、微細でかつ高度に針状化したアパタイト粒子を得るための水熱合成法に係わる。
本発明の（Ａ）カルシウム化合物とは、リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物であれば特に制限されないが、好ましいものとしては、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、フッ化カルシウムなどの難溶性カルシウム化合物や、
【００１２】
塩化カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウムなど水溶性カルシウム化合物、エチレンジアミン四酢酸カルシウム錯体やシクロヘキサンジアミン四酢酸カルシウム錯体、グリコールエーテルジアミン四酢酸カルシウム錯体、ジエチレントリアミン五酢酸カルシウムなどカルシウム錯体化合物、
【００１３】
フマル酸、酒石酸、リンゴ酸、こはく酸等のカルボン酸との塩類など、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。この中でも、より微細でかつ針状化したアパタイトを得るという観点から、好ましいものしては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウムなどの水溶性カルシウム化合物を挙げることができる。これらは一種類で用いてもよいし、または二種類以上組み合わせて用いても良い。
【００１４】
該カルシウム化合物の製造方法は特に制限されるものでなく、例えば炭酸カルシウムの場合を例にとると、天然材の粉砕品であっても、化学的に合成されたものであってもかまわない。また、その結晶形態や形状も特に制限されるものではなく、炭酸カルシウムの場合を例にとると、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、コロイド炭酸カルシウム、アラゴナイト型炭酸カルシウム、バテライト型炭酸カルシウム、針状型炭酸カルシウムなど、あるいはこれらの混合品など、いずれを用いてもかまわない。
【００１５】
本発明においては、該カルシウム化合物全体としてリンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下であればよい。従って、前記リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物と、リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１を越えるカルシウム化合物とを混合して用いてもかまわない。リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１を越える場合には、微細でかつ針状化したアパタイトが得にくくなる傾向にある。
【００１６】
ここで、リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１を越えるカルシウム化合物としては、例えば、リン酸一水素カルシウム（ＣａＨＰＯ4・ｍＨ2Ｏ、但し０≦ｍ≦２である。）、二リン酸二水素カルシウム（ＣａＨ2Ｐ2Ｏ7）、リン酸二水素カルシウム一水和物（Ｃａ（Ｈ2ＰＯ4）2・Ｈ2Ｏ）
、二リン酸カルシウム（α−およびβ−Ｃａ2Ｐ2Ｏ7）、リン酸三カルシウム（α−およびβ−Ｃａ3（ＰＯ4）2）、
リン酸四カルシウム（Ｃａ4（ＰＯ4）2Ｏ）、リン酸八カルシウム五水和物（Ｃａ8Ｈ2（ＰＯ4）6・５Ｈ2Ｏ）、亜リン酸カルシウム一水和物（ＣａＨＰＯ3・Ｈ2Ｏ）、次亜リン酸カルシウム（Ｃａ（Ｈ2ＰＯ2）2）などを挙げることができる。
【００１７】
また、前記（Ａ）リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物のほかに、カルシウム以外の金属元素を含有する金属化合物を加えてもかまわない。
該金属元素としては、カルシウム以外の金属元素であれば特に制限されず、具体的には、元素周期律表の１、２（カルシウムを除く）、３、４、５、６、７、８、１１、１２、１３族元素およびスズ、鉛などを挙げることができる。
【００１８】
該金属元素を含有する金属化合物としては、カルシウムを除く金属化合物であれば特に制限されないが、好ましいものとしては、例えば、金属水酸化物（水酸化マグネシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アルミニウム、水酸化鉄、水酸化マンガンなど）、金属塩化物（塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、塩化バリウム、
【００１９】
塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化マンガンなど）、金属フッ化物（フッ化マグネシウム、フッ化バリウム、フッ化ストロンチウム、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アルミニウムなど）、金属臭化物（臭化カリウムなど）、金属ヨウ化物（ヨウ化カリウム、ヨウ化銅など）、
【００２０】
金属酸化物（酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなど）、炭酸金属塩（炭酸マグネシウム、炭酸ストロンチウム、炭酸バリウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アルミニウムなど）、硫酸金属塩（硫酸カリウムなど）、硝酸金属塩（硝酸カリウムなど）、ケイ酸金属塩（ヘキサフルオロケイ酸ナトリウムなど）などの無機金属化合物や、金属元素とモノカルボン酸との化合物（酢酸銅、ステアリン酸アルミニウムなど）、
金属元素とジカルボン酸との化合物（アジピン酸カリウムなど）、金属元素とトリカルボン酸との化合物（クエン酸カリウムなど）など、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００２１】
前記カルシウム化合物と、カルシウム以外の金属からなる金属化合物とを混合する場合には、該混合物の全金属元素に対して、カルシウムの含有率が、７０ｍｏｌ％以上程度、好ましくは８０ｍｏｌ％、最も好ましくは９０ｍｏｌ％以上程度になるような割合で混合すれば良い。上記範囲を外れた場合には、微細でかつ針状化したアパタイトを得にくくなる傾向にある。
本発明の（Ｂ）リン酸あるいは亜リン酸のエステル化合物は、特に限定されないが、好ましいリン酸エステル化合物としては、下記一般式で示される。
（ＲＯ）nＰＯ（ＯＨ）3-n
【００２２】
ここで、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基などで置換された置換基アルキル基であることが好ましい。前記一般式内の（ＲＯ）基は、同じでも異なっていてもよい。前記のＲとしては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、
ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、トリデシル基、ステアリル基、オレイル基などの脂肪族基、フェニル基、ビフェニル基などの芳香族基、あるいはヒドロキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ｔ−ブチル基、ノニル基、メトキシ基、エトキシ基などの置換基を有する芳香族基などを挙げることができる。
【００２３】
この中でも、より好ましいものとしては、具体的には、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリオクチル、リン酸トリブトキシエチル、リン酸トリス（２−エチルヘキシル）、リン酸トリフェニル、リン酸ジフェニルクレシル、リン酸トリクレシル、リン酸ビフェニル、リン酸トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）、
【００２４】
リン酸トリス（１，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）、リン酸トリス（ジメチルフェニル）、リン酸トリス（イソプロピルフェニル）、リン酸オクチルジフェニルなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。最も好ましいものとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチルあるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００２５】
また、好ましい亜リン酸エステル化合物は、下記一般式で示される。
（ＲＯ）nＰ（ＯＨ）3-n
ここで、ｎは１、２あるいは３を表し、Ｒはアルキル基、フェニル基、あるいはそれらの基の一部が炭化水素基などで置換された置換基アルキル基を表す。前記一般式内の（ＲＯ）基は、同じでも異なっていてもよい。前記のＲとしては、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−オクチル基、２−エチルヘキシル基、デシル基、ラウリル基、トリデシル基、ステアリル基、オレイル基などの脂肪族基、フェニル基、ビフェニル基などの芳香族基、あるいはヒドロキシ基、メチル基、エチル基、プロピル基、ｔ−ブチル基、ノニル基、メトキシ基、エトキシ基などの置換基を有する芳香族基などを挙げることができる。
【００２６】
この中でも、より好ましいものとしては、具体的には、亜リン酸エチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリオクチル、亜リン酸トリブトキシエチル、亜リン酸トリス（２−エチルヘキシル）、亜リン酸トリフェニル、
亜リン酸ジフェニルクレシル、亜リン酸トリクレシル、亜リン酸ビフェニル、亜リン酸トリス（２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニル）、亜リン酸トリス（１，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）、亜リン酸トリス（ジメチルフェニル）、亜リン酸トリス（イソプロピルフェニル）、亜リン酸オクチルジフェニルなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００２７】
本発明においては、前記リン酸エステルあるいは亜リン酸エステルは、１種で用いてもよいし、２種以上、例えばリン酸トリエチルと亜リン酸トリフェニルを混合して用いるように、組み合わせてもかまわない。
本発明の前記（Ａ）リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物と（Ｂ）リン酸あるいは亜リン酸のエステル化合物との配合割合は、特に限定されないが、目的のアパタイトを効率的に得るといった観点で、カルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）が１．０〜２．０の範囲になるように配合するのが好ましく、１．４０〜１．８０の範囲がより好ましく、１．５５〜１．７０の範囲が最も好ましい。Ｃａ／Ｐが上記範囲を外れた場合には、微細で針状化したアパタイトが得られにくくなる傾向にある。
【００２８】
本発明の（Ｃ）水または親水性有機溶媒の中から選ばれた少なくとも１種からなる溶媒における、親水性有機溶媒とは、水と相溶する溶媒であれば特に限定しないが、好ましいものとしては、例えばメタノール、エタノール、エチレングリコール等アルコール系溶媒やＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、アセチルアセトアミド等のアミド系溶媒、その他アセトン、エーテル、ジメチルスルフォキシドなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。また水と上記親水性有機溶媒とを混合して用いてもかまわない。
【００２９】
混合する場合の配合割合については特には限定されないが、両者が相分離しない程度が好ましい。
本発明の原料液は、前記（Ａ）リンとカルシウムとのモル比（Ｐ／Ｃａ）が０．１以下のカルシウム化合物、（Ｂ）リン酸またはは亜リン酸のエステル化合物を、（Ｃ）水または親水性有機溶媒の中から選ばれた少なくとも１種からなる溶媒に混合し得られるものであって、（Ａ）および（Ｂ）の混合原料が（Ｃ）の溶媒に溶解した均一溶解溶液、あるいは（Ａ）および（Ｂ）の混合原料の一部または全部が（Ｃ）の溶媒中に縣濁した懸濁液であることが好ましい。中でも、より微細でかつ針状化したアパタイトが得られるという理由から、原料液は、均一溶解溶液であることがより好ましい。
【００３０】
原料液における混合原料濃度、すなわち（Ｃ）の総重量に対する（Ａ）および（Ｂ）の総重量比は特に限定されるものではないが、原料液が均一溶解あるいは縣濁液となる混合原料濃度を任意に選んで用いればよい。好ましくは（Ｃ）の総重量１００重量部に対して、（Ａ）および（Ｂ）の総重量は１〜２００重量部であり、さらに好ましくは５〜１００重量部である。
前記原料液を構成する（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を配合する順序、および方法は特に限定されない。また攪拌機、超音波、あるいはホモジナイザーなどによって攪拌した状態で混合してもかまわない。
【００３１】
本発明においては、原料液を均一溶解溶液あるいは懸濁液として長時間安定化するために、必要に応じて、分散剤あるいはカップリング剤などを添加してもかまわない。
前記分散剤は、特に制限するものではなく、公知の分散剤を用いることができる。例えば、「分散・凝集の解明と応用技術,１９９２年」（北原文雄監修・株式会社テクノシステム発行）の２３２〜２３７ページに記載されているようなアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などを用いることができる。
【００３２】
これらの中でもアニオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤を用いることが好ましく、特に、価格および物性の観点から、クエン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ショ糖ステアリン酸エステルなどのショ糖エステル類などを用いることがより好ましい。
前記カップリング剤は、特に制限するものではなく、公知のカップリン剤を用いることができる。中でも、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤が好ましいものとして挙げることができる。
【００３３】
シラン系カップリング剤としては、トリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（１，１−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
【００３４】
Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピル−トリス（２−メトキシ−エトキシ）シラン、Ｎ−メチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ビニルベンジル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
【００３５】
トリアミノプロピルトリメトキシシラン、３−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、３−４，５ジヒドロイミダゾールプロピルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、Ｎ，Ｏ−（ビストリメチルシリル）アミド、Ｎ，Ｎ−ビス（トリメチルシリル）ウレアなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００３６】
この中でもγ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（１，１−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランなどのアミノシランおよびエポキシシランが経済性に優れ、取り扱い易いため、好ましく用いられる。
【００３７】
チタン系カップリング剤は、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（１，１−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、
【００３８】
ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネートイソプロピルトリクミルフェニルチタネート、
イソプロピルトリ（Ｎ−アミドエチル、アミノエチル）チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネートなど、あるいはこれらの混合物を挙げることができる。
【００３９】
前記原料（Ａ）および（Ｂ）を溶媒（Ｃ）に配合する温度は、取り扱い易さという観点から、好ましくは１００℃未満であり、より好ましくは７０℃未満であり、更に好ましくは４０℃未満である。
本発明の水熱合成は、１２０℃以上の温度条件でかつ加圧条件下で行う水熱合成である。
水熱合成温度は１２０℃以上の範囲であるが、微細でかつ針状化したアパタイトを効率的に得るという観点から、好ましくは１５０℃〜４００℃であり、より好ましくは２００℃〜３７５℃である。
【００４０】
また、水熱合成の圧力は、加圧下であれば特に限定されないが、微細でかつ針状化したアパタイトを効率的に得るという観点から、好ましくは０．５ＭＰａ以上であり、より好ましくは１．０Ｍｐａ以上であり、更には１．５Ｍｐａ以上であり、最も好ましくは２．０Ｍｐａ以上である。
【００４１】
水熱合成の方法は、特に限定はされないが、例えば原料液をオートクレーブなどの反応容器に封入し、窒素などの不活性ガスで置換したあと、密閉状態で前記温度条件下、飽和水蒸気圧程度の圧力条件下で行う方法や、あるいは水熱合成中に、反応容器から水あるいは親水性溶媒を抜き出し、飽和水蒸気圧より低い圧力で行う方法や、これらを組み合わせた方法などを用いることができる
本発明で用いられる水熱合成を行う装置は、オートクレーブなどの耐圧反応容器を用いることができ、特に限定されるものではない。中でも針状アパタイト粒子を得るといった観点から、攪拌装置を装備しているオートクレーブ型反応容器が最も好ましい。
【００４２】
水熱合成時間は、反応を完結させるため、任意に決めることができるが、２時間以上とすることが好ましく、さらに好ましくは４時間以上である。
本発明のアパタイトとは、下記一般式で示される。
（Ｘ）10-z（ＨＰＯ4）z（ＰＯ4）6-z（Ｙ）2-z・ｎＨ2Ｏ
ここで、０≦ｚ＜１、０≦ｎ≦１６であり、（Ｘ）は金属元素、また（Ｙ）は陰イオンまたは陰イオン化合物であるが、０≦ｚ＜０．５、０≦ｎ≦４であることがより好ましい。
【００４３】
金属元素（Ｘ）はカルシウムが好ましいが、カルシウムと、元素周期律表の１、２（カルシウムを除く）、３、４、５、６、７、８、１１、１２、１３族元素およびスズ、鉛などとの混合物であってもかまわない。この中でも、本発明においては、微細でかつ針状のアパタイト粒子を得るという観点から、カルシウム以外の金属元素としては、２族元素であるマグネシウム、ストロンチウム、バリウム、あるいはこれらの２種以上からなる混合物であることが特に好ましい。金属元素（Ｘ）の中のカルシウムの割合は、７０ｍｏｌ％以上程度、好ましくは８０ｍｏｌ％程度以上である。上記範囲を外れた場合には、微細でかつ針状化したアパタイト粒子が得られにくくなる傾向にある。
【００４４】
前記一般式中の（Ｙ）で示される陰イオンまたは陰イオン化合物としては、水酸イオン（ＯＨ-）、フッ素イオン（Ｆ-）、塩素イオン（Ｃｌ-）などを挙げることができる。これら陰イオン元素または陰イオン化合物は１種であっても、２種以上であってもかまわない。また、前記一般式中のリン酸水素イオン（ＨＰＯ42-）、リン酸イオン（ＰＯ43-）、あるいは（Ｙ）の一部が炭酸イオン（ＣＯ32-）に置換した炭酸含有アパタイトであってもよい。
【００４５】
本発明においては、前記アパタイト型化合物の中、金属元素（Ｘ）がカルシウムである水酸アパタイト（（Ｙ）が水酸イオン）、フッ素化アパタイト（（Ｙ）の一部または全部がフッ素イオン）、塩素化アパタイト（（Ｙ）の一部または全部が塩素イオン）、炭酸含有水酸アパタイト、炭酸含有フッ素化アパタイト、炭酸含有塩素化アパタイト、さらには、これらの混合物が最も好ましく用いられる。
【００４６】
また、この場合、カルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）は、１．５１〜１．７５であり、好ましくは１．５３〜１．７０であり、最も好ましくは１．５５〜１．６７である。カルシウムとリンとのモル比は、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析を用いて、前記原料液の場合と同様にして求めることができる。Ｃａ／Ｐが上記範囲を外れると、微細で針状化したアパタイトが得にくくなる傾向にある。
【００４７】
本発明において、カルシウムなどの金属元素やリンの定量は、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析を用いて行うことができる。より具体的には、原料、原料液あるいは生成したアパタイト粒子０．５ｇを白金皿に秤量し、５００℃電気炉で炭化し、冷却後、塩酸５ｍｌおよび純水５ｍｌを加えヒーター上で煮沸溶解する。再び冷却し、純水を加え５００ｍｌとし、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析により、カルシウムの特性波長３１７．９３３ｎｍにてカルシウム濃度を定量する。カルシウム以外の金属の場合は、目的とする金属の特性波長を用いることにより、同様に定量することができる。
【００４８】
一方、原料、原料液あるいはアパタイト粒子０．５ｇを秤量し濃硫酸を２０ｍｌ加え、ヒーター上で湿式分解し、冷却後、過酸化水素５ｍｌを加え、ヒーター上で加熱し、全量が２〜３ｍｌになるまで濃縮した。再び冷却し、純水で５００ｍｌとし、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析により、リンの特性波長２１３．６１８（ｎｍ）にてリン濃度を定量する。
【００４９】
本発明の製造方法により得られる粒子がアパタイトである確認は、例えば、広角Ｘ線回折、赤外吸収スペクトルなどで確認する方法などによれば良い。広角Ｘ線回折での確認方法をより具体的に述べれば、Ｘ線の線源として、銅Ｋα（波長λ＝０．１５４２ｎｍ）を用いて、広角Ｘ線回折を測定し、回折角（２θ）が２５．５〜２６．５度に（００２）面ピークが存在し、さらに回折角（２θ）が３２．５〜３３．５度に（３００）面ピークが存在することを確認すればよい。
【００５０】
本発明の製造方法では、アパタイトの収率が７５％以上、より好ましくは８０％以上、更には９０％以上、最も好ましくは９５％である。本発明のおけるアパタイトの収率とは、広角Ｘ線回折を用いて求める。より具体的には、Ｘ線の線源として、銅Ｋα（波長λ＝０．１５４２ｎｍ）を用いて測定した広角Ｘ線回折から、アパタイト由来の（００２）面ピーク強度と、アパタイト以外、例えば炭酸カルシウムの場合には約２９度の（１０４）面ピーク、リン酸水素カルシウム二水和物の場合には約１２度の（０２０）面ピーク、リン酸三カルシウム（Ｃａ3（ＰＯ4）2）の場合には約３１度の（０２１０）面ピーク強度の比から算出することができる。
【００５１】
本発明のアパタイト粒子は、重量平均繊維径が１００ｎｍ以下であり、かつ重量平均繊維長と重量平均繊維径の比である平均アスペクト比が４以上、好ましくは６以上、最も好ましくは１０以上である。ここで、前記重量平均繊維長、重量平均繊維径、および平均アスペクト比は、単位体積中に繊維長Ｌｉ、繊維径Ｄｉのアパタイト粒子がＮｉ個存在するとき、
【００５２】
重量平均繊維長Ｌ＝ΣＬｉ2Ｎｉ／ΣＬｉＮｉ
重量平均繊維径Ｄ＝ΣＤｉ2Ｎｉ／ΣＤｉＮｉ
平均アスペクト比Ｌ／Ｄ＝（ΣＬｉ2Ｎｉ／ΣＬｉＮｉ）／（ΣＤｉ2Ｎｉ／ΣＤｉＮｉ）
と定義することができる。実際には、得られたアパタイト粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（写真倍率５．０万倍）により観察し、最低５００個の粒子を任意に選択し、繊維長Ｌ、繊維径Ｄを算出する。その後、これらの値から重量平均繊維径、平均アスペクト比を上記の計算式に従って求めることができる。
【００５３】
本発明により得られるアパタイト粒子は、微細でかつ高度に針状化したアパタイトであり、焼結体原料、カラム充填材、イオン交換材、プラスチックやゴムの補強材として好適に用いられることが期待できる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に制限されるものではない。なお、以下の実施例、比較例において記載した評価は、以下の方法により実施した。
【００５５】
（１）広角Ｘ線回折
測定条件は以下のとうりである。
Ｘ線：銅Ｋα
波数：０．１５４２ｎｍ
管電圧：４０ＫＶ
管電流：２００ｍＡ
走査速度：４ｄｅｇ．／ｍｉｎ
発散スリット：１ｄｅｇ．
散乱スリット：１ｄｅｇ．
受光スリット：０．１５ｍｍ
【００５６】
（２）走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察
日立製作所（株）製Ｓ−５０００用いて、５．０万倍の明視野像を撮影し、２０００個の粒子を任意に選択して、アパタイトの重量平均繊維径および平均アスペクト比を求めた。
【００５７】
（３）原料、原料液あるいはアパタイト粒子の、カルシウムとリンとのモル比（Ｃａ／Ｐ）
原料、原料液あるいはアパタイト粒子のカルシウムおよびリンを定量し、モル比を算出した。
（ａ）カルシウムの定量：
原料、原料液あるいはアパタイト粒子０．５ｇを白金皿に秤量し、５００℃電気炉で炭化する。冷却後、塩酸５ｍｌおよび純水５ｍｌを加えヒーター上で煮沸溶解する。再び冷却し、純水を加え５００ｍｌとした。装置はＴｈｅｒｍｏＪａｒｒｅｌｌＡｓｈ製ＩＲＩＳ／ＩＰを用いて、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析により、波長３１７．９３３ｎｍにて定量した。
【００５８】
（ｂ）リンの定量：
原料、原料液あるいはアパタイト粒子０．５ｇを秤量し濃硫酸を２０ｍｌ加え、ヒーター上で湿式分解した。冷却後、過酸化水素５ｍｌを加え、ヒーター上で加熱し、全量が２〜３ｍｌになるまで濃縮した。再び冷却し、純水で５００ｍｌとした。装置はＴｈｅｒｍｏＪａｒｒｅｌｌＡｓｈ製ＩＲＩＳ／ＩＰを用いて、高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）発光分析により、波長２１３．６１８（ｎｍ）にて定量した。
【００５９】
【実施例１】
酢酸カルシウム一水和物３００.０ｇ（１．７０モル）とリン酸トリエチル１８６.０ｇ（１．０２モル）とを、蒸留水１０００ｍｌに、４０℃の温度条件下で配合し原料液とした。この原料液は、原料が溶媒に溶解した均一溶解溶液であった。その後、撹拌装置を有する５Ｌオートクレーブ中に原料液を入れ、２５０ｒｐｍで撹拌しながら、窒素で十分置換した後、２２０℃に昇温した。この時の圧力は２．５Ｍｐａであった。この状態を４時間保持し水熱合成を行った。その後、加熱をやめ室温まで冷却し、撹拌装置を停止し、白色懸濁液を抜き出した。得られた白色懸濁液を、濾過・水による洗浄を十分な回数、繰り返し行った後、８０℃にて乾燥し白色粉末を得た。評価結果を表１に示す。
【００６０】
【実施例２】
平均粒子径が１００ｎｍの軽質炭酸カルシウム１０５.２ｇ（１．０５モル）を２００ｍｌの蒸留水および分散剤として、ポリアクリル酸アンモニウム２．５ｇを加え、安定な懸濁液とした。該炭酸カルシウムの懸濁液、およびリン酸トリエチル１１４．８ｇ（０．６３モル）とを、４０℃の条件下、蒸留水１８００ｍｌに配合し、原料液とした。この原料液は、白色の縣濁液であった。以後の操作は、実施例１と同様にして実施した。評価結果を表１に示す。
【００６１】
【実施例３】
酢酸カルシウム一水和物３３８．９ｇ（１．９２モル）、平均粒径３μｍのフッ化カルシウム１６．７ｇ（０．２１モル）、ならびにリン酸トリエチル２３２．５ｇ（１．２８モル）とを、蒸留水１０００ｍｌに、４０℃の温度条件下で配合し原料液とした。この原料液は、白色の縣濁液であった。以後の操作は、実施例１と同様にして実施した。
【００６２】
【実施例４】
針状炭酸カルシウム（丸尾カルシウム（株）ウイスカルＡ）１９２．２ｇ（１．９２モル）、平均粒子径３μｍのフッ化カルシウム１６．７ｇ（０．２１モル）、ならびにリン酸トリエチル２３２．５ｇ（１．２８モル）とを、蒸留水１０００ｍｌに、４０℃の温度条件下で配合し原料液とした。この原料液は、白色の縣濁液であった。以後の操作は、実施例１と同様にして実施した。
【００６３】
【比較例１】
水酸化カルシウム７４.２ｇ（１．００モル）を蒸留水２０００ｍｌに分散、かき混ぜた縣濁液中に、２８．３％リン酸水溶液２０４．８ｇ（リン酸：０．６０モル）を、５ｍｌ/ｍｉｎの速度で滴下し、ゲル状の白色沈殿を生成させ、原料液とした。以後の操作は、実施例２と同様にして行った。評価結果を表１に示す。
【００６４】
【比較例２】
水酸化カルシウム７４.２ｇ（１．００モル）を蒸留水２０００ｍｌに分散、かき混ぜた縣濁液中に、２８．３％リン酸水溶液２０４．８ｇ（リン酸：０．６０モル）を、５ｍｌ/ｍｉｎの速度で滴下し、ゲル状の白色沈殿を生成させ、その後、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）２．２８ｇ（８ミリモル）を加えたものを原料液とした。以後の操作は、実施例２と同様にして行った。評価結果を表１に示す。
【００６５】
【比較例３】
リン酸水素カルシウム二水和物４０.０ｇ（０．２３モル）と平均粒子径が１００ｎｍの軽質炭酸カルシウム１５．３ｇ（０．１５モル）を蒸留水５００ｍｌに分散、縣濁させた。その後の操作は実施例１と同様にして行った。評価結果を表２に示す。
【００６６】
【比較例４】
塩化カルシウム３１．８ｇ（０．２８７モル）を蒸留水２５０ｍｌに溶解し（液a）、リン酸水素二カリウム２９．９ｇ（０．１７２モル）を蒸留水２５０ｍｌに溶解し（液ｂ）、液ａと液ｂとを室温にて混合し、沈殿物が多く存在する液（液ｃ）を得た後、この液ｃを８０℃の５００ｍｌの蒸留水にマイクロポンプにて１時間かけて滴下したものを原料液とした。この後、更に溶液のｐＨが常時約４．５となるように、１Ｍ水酸化カリウム水溶液を加え、８０℃の状態で２時間保持した。生成した白色沈殿物を濾過・水による洗浄を十分な回数、繰り返し行った後、８０℃にて乾燥し、白色粉末を得た。評価結果を表２に示す。
【００６７】
【表１】
0004642180.tif 000002
【００６８】
【表２】
0004642180.tif 000003
【００６９】
【発明の効果】
本発明の製造方法により、微細でかつ高度に針状化したアパタイト粒子を、効率良く製造することができ、また、得られるアパタイト粒子は、生体用材料、カラムなどの充填用材料、更にはプラスチックやゴムの補強用材料などの用途に好適であることが期待できる。