JP2003119021A

JP2003119021A - 炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方法

Info

Publication number: JP2003119021A
Application number: JP2001301631A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tachika; 正彦田近; Kazuyuki Hosoi; 和幸細井; Iwao Koto; 巌古藤
Original assignee: Asahi Kasei Corp; Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Corp; Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd
Priority date: 2001-08-07
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カル
シウムスラリーの製造方法であって、従来の方法と比較
して、特に、一次粒子の破壊がなく、炭酸カルシウム以
外の異物の混入等がなく、且つ大きなエネルギーを要し
ない方法を提供する。【解決手段】炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸
カルシウムスラリーの製造方法であって、原料炭酸カル
シウムスラリーを０．５〜５ｍ／ｓｅｃの線速度で中空
糸状濾過膜の中空糸内部を通過させることを特徴とす
る、炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウ
ムスラリーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭酸カルシウム凝
集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方
法、当該方法により製造された炭酸カルシウムスラリ
ー、及び製造された炭酸カルシウムスラリーに含まれる
炭酸カルシウム粒子の表面改質方法に関する。

【０００２】本発明における「炭酸カルシウム凝集粒
子」は、炭酸カルシウム一次粒子が凝集して形成される
炭酸カルシウム二次粒子及びそれ以上の高い凝集度合を
有する凝集粒子（以下、二次粒子以上の凝集度合を有す
る凝集粒子を「高次凝集粒子」と総称する。）を包含す
る。

【０００３】また、本発明における「炭酸カルシウム凝
集粒子の分散」は、炭酸カルシウム凝集粒子を一次粒子
又はそれに近い状態にまでほぐす（凝集度合を低下させ
る）ことをいう。

【０００４】本発明の製造方法及び表面改質方法は、特
に、炭酸カルシウム製造工程において好適に用いること
ができる。

【０００５】

【従来の技術】炭酸カルシウムは、その一次粒子の大き
さに応じて、ゴム、プラスチックス、インク、塗料、
紙、シーラント、食品等のさまざまな分野で填料、顔料
又は添加物として幅広く用いられている。これらの用途
に用いる炭酸カルシウムは、被配合材料への分散性が高
いほど、被配合材料の物性を高めることができる。

【０００６】それゆえ、一般に被配合材料への分散性を
向上させるために、炭酸カルシウム粒子表面を改質する
工夫がなされている。このような表面改質は、一般に炭
酸カルシウムスラリーと表面改質剤とを混合し、反応さ
せることにより行われる。

【０００７】しかしながら、炭酸カルシウム粒子は、粒
子径が小さくなるにつれて凝集力が増加する傾向があ
る。例えば、一次粒子径が１０〜０．０１μｍ程度にな
ると、一次粒子相互の凝集力が増し、一次粒子が多数凝
集した二次粒子、更にそれら二次粒子が凝集した三次粒
子、また更に高度に凝集した種々の高次凝集粒子を形成
する傾向がある。

【０００８】それゆえ、表面改質を行う際に炭酸カルシ
ウム粒子が凝集している場合には、凝集粒子の表面が改
質されるにすぎず、一次粒子表面を充分に改質すること
はできない。その結果、表面改質効果が不十分となる。
表面改質が不十分な炭酸カルシウムを被配合材料に配合
すると、分散不良による強度の低下、光沢の低下、流動
性の悪化等が生じ、材料本来の物性を発揮することがで
きない。従って、表面改質を行う前に炭酸カルシウム凝
集粒子を分散させることが好適とされている。

【０００９】従来、表面改質前に炭酸カルシウム凝集粒
子を分散させる方法として、種々の方法が提案されてい
る。例えば、ボールミル、サンドグラインダーミル、イ
ンパクトミル、高圧ホモジナイザー、ダイノーミル等を
用い、炭酸カルシウム凝集粒子を磨砕・粉砕することに
より、凝集粒子を分散させる方法が知られている。

【００１０】しかしながら、これらの方法は、多大なエ
ネルギーを要する上、凝集粒子を磨砕・破砕する方法で
あるため、凝集粒子が分散されると同時に一次粒子を破
壊する場合がある。この場合、分散後の炭酸カルシウム
粒子には、表面状態が不安定で且つ一次粒子よりも小さ
な径の微粒子が混在し、粒度分布が大きくなる場合があ
る。また、サンドグラインダー等の湿式磨砕機には、通
常、磨砕用のメディアとして数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の微
小なガラスビーズが用いられるが、炭酸カルシウムの磨
砕分散時にこれらのガラスビーズも磨砕され、その一部
は破壊されて欠片となり、炭酸カルシウム中に残存する
場合がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、従
来の炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウ
ムスラリーの製造方法と比較して、特に、一次粒子の破
壊がなく、炭酸カルシウム以外の異物の混入等がなく、
且つ大きなエネルギーを要しない方法を提供することを
主な目的とする。

【００１２】併せて、当該方法により製造された炭酸カ
ルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリ
ー、及び製造された炭酸カルシウムスラリーに含まれる
炭酸カルシウム粒子の表面改質方法を提供することを目
的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術の
問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、炭酸カ
ルシウム凝集粒子を含む原料スラリーを特定条件下で中
空糸状濾過膜を通過させる場合には、炭酸カルシウム凝
集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーが製造でき
ることを見出し、更に検討を加えて本発明を完成するに
至った。

【００１４】すなわち、本発明は、下記の炭酸カルシウ
ム凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーの製造
方法、当該方法により製造された炭酸カルシウムスラリ
ー、及び製造された炭酸カルシウムスラリーに含まれる
炭酸カルシウム粒子の表面改質方法に係るものである。

【００１５】１．原料炭酸カルシウムスラリーを０．５
〜５ｍ／ｓｅｃの線速度で中空糸状濾過膜の中空糸内部
を通過させることを特徴とする、炭酸カルシウム凝集粒
子が分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方法。

【００１６】２．定期的に逆洗浄を行いながら原料炭酸
カルシウムスラリーを中空糸状濾過膜の中空糸内部を通
過させる、上記項１に記載の炭酸カルシウム凝集粒子が
分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方法。

【００１７】３．原料炭酸カルシウムスラリーの固形分
濃度が０．０１〜８０重量％の範囲である、上記項１又
は２に記載の炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸
カルシウムスラリーの製造方法。

【００１８】４．原料炭酸カルシウムスラリーに含まれ
る炭酸カルシウム凝集粒子の粒子径が０．５〜１００μ
ｍの範囲である、上記項１〜３のいずれかに記載の炭酸
カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリ
ーの製造方法。

【００１９】５．原料炭酸カルシウムスラリーに含まれ
る分散媒が水及び飽和脂肪族アルコールからなる群から
選択される少なくとも１種である、上記項１〜４のいず
れかに記載の炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸
カルシウムスラリーの製造方法。

【００２０】６．上記項１〜５のいずれかに記載の方法
により製造された、炭酸カルシウム凝集粒子が分散され
た炭酸カルシウムスラリー。

【００２１】７．２％沈降容積が３０分放置後に５０〜
１００ｍｌである、上記項６に記載の炭酸カルシウムス
ラリー。

【００２２】８．上記項６又は７に記載の炭酸カルシウ
ムスラリーに表面改質剤を添加することを特徴とする、
炭酸カルシウム粒子の表面改質方法。

【００２３】

【発明の実施の形態】原料炭酸カルシウムスラリー本発明における分散処理前の原料炭酸カルシウムスラリ
ーは、表面改質剤を含まないものであって、炭酸カルシ
ウム凝集粒子を含むものであれば特に限定されない。こ
のような原料炭酸カルシウムスラリーとしては、公知の
重質炭酸カルシウム及び合成炭酸カルシウムの製造過程
において生じる炭酸カルシウムスラリーをはじめ、固液
分離装置から排出される分離液、炭酸カルシウムを適当
な分散媒中に分散させて得られる炭酸カルシウムスラリ
ーなどを挙げることができる。

【００２４】分散処理前の原料炭酸カルシウムスラリー
の固形分濃度は、特に限定されず、通常０．０１〜８０
重量％程度、好ましくは０．０５〜５０重量％程度、よ
り好ましくは０．１〜３０重量％程度である。固形分濃
度が８０重量％を超える場合には、粘度が高くなるため
に中空糸内部を通過することが困難となる場合がある。

【００２５】原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる炭
酸カルシウム原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる炭酸カルシウム
は特に限定されない。炭酸カルシウムとしては、例え
ば、天然の石灰石を機械的に微粉砕して得られる重質炭
酸カルシウム、化学的にカルシウム塩と炭酸塩とを反応
させるか、或いは水酸化カルシウムの懸濁液に二酸化炭
素又は二酸化炭素含有ガスを導入して得られる合成炭酸
カルシウムのいずれであっても良い。更に、例えば、特
開平４−３１３１５号公報、特開平４−３１３１６号公
報及び特開平４−３１３１９号公報に記載のアルコール
を用いて製造される合成炭酸カルシウムであっても良
い。

【００２６】炭酸カルシウムの結晶相は、特に限定され
ず、公知のカルサイト、バテライト、アラゴナイト、無
定形等のいずれであっても良い。

【００２７】炭酸カルシウム粒子の形状は、特に限定さ
れず、公知の立方状、紡錘状、米粒状、イガクリ状、球
状、板状、針状等のいずれであっても良い。

【００２８】炭酸カルシウム粒子の比表面積は、特に限
定されず、通常１〜２００ｍ²／ｇ程度、好ましくは２
〜１００ｍ²／ｇ程度、より好ましくは３〜５０ｍ²／ｇ
程度である。上記の比表面積測定値は、炭酸カルシウム
粒子の固体表面に窒素を吸着させることを特徴とするＢ
ＥＴ法により測定したものである。

【００２９】炭酸カルシウムスラリー中において、比表
面積が１〜２００ｍ²／ｇ程度の炭酸カルシウム粒子
は、特に凝集粒子を形成し易い。従って、本発明の方法
は、このような凝集粒子を一次粒子又はそれに近い状態
にまで分散した炭酸カルシウムスラリーを製造するのに
適している。

【００３０】比表面積が１〜２００ｍ²／ｇ程度の炭酸
カルシウム粒子は、スラリー中において、通常０．５〜
１００μｍ程度の粒子径を有する凝集粒子を形成し易
い。凝集粒子の粒子径は、例えば、粒度分布測定装置に
よる粒度分布測定、電子顕微鏡を用いた観察等により測
定することができる。

【００３１】本発明の製造方法において凝集粒子が分散
されて得られる炭酸カルシウム一次粒子の粒子径は、通
常０．０１〜１０μｍ程度、好ましくは０．０２〜５μ
ｍ程度、より好ましくは０．０４〜３μｍ程度である。
特に、本発明の方法は、２％沈降容積が１０〜５０ｍｌ
／３０分程度の炭酸カルシウム凝集粒子を分散するのに
適している。

【００３２】原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる分
散媒原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる分散媒は、特に
限定されないが、炭酸カルシウムの含有濃度を高めるこ
とができるものが好ましい。本発明では、水及び飽和脂
肪族アルコールからなる群から選択される少なくとも１
種を好適に用いることができる。

【００３３】飽和脂肪族アルコールは、特に限定され
ず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、
ブタノール等の炭素数１〜４の脂肪族アルコールからな
る群から選択される少なくとも１種を好適に用いること
ができる。

【００３４】中空糸状濾過膜中空糸状の濾過膜は、一般に中空糸状多孔質高分子によ
り形成され、その多孔質構造は、用いる高分子の材質に
より多様である。

【００３５】本発明における中空糸状濾過膜は、炭酸カ
ルシウム及び分散媒を含む原料スラリーを中空糸内部に
圧入し、通過させることにより、炭酸カルシウム凝集粒
子を一次粒子又はそれに近い状態にまで分散させること
ができるものであれば特に限定されない。例えば、公知
の限外濾過膜（以下、「ＵＦ」と記載する。）、精密濾
過膜（以下、「ＭＦ」と記載する。）等を好適に用いる
ことができる。

【００３６】これらＵＦ及びＭＦは、通常、コロイド状
物質、微細粒子等を膜状に阻止することを目的として用
いられる。ＵＦの孔径は、通常、０．００１〜０．０１
μｍ程度であり、分画分子量で表すと１０００〜１００
万程度となる。一方、ＭＦの孔径は、通常、０．０１〜
１０μｍ程度である。従って、ＵＦを用いる方がより微
細な粒子を取り扱うことができる。

【００３７】本発明においては、中空糸壁に開いた細孔
の孔径は、特に限定されず、原料スラリーに含まれる炭
酸カルシウム粒子径に応じて適宜設定することができ
る。本発明では、特に、細孔径が０．００１〜１μｍ程
度であることが好ましく、０．００２〜０．５μｍ程度
がより好ましい。細孔径が０．００１μｍ未満の場合に
は、スラリーに含まれる分散媒が中空糸外部に流出する
速度が遅くなる場合がある。細孔径が１μｍを超える場
合には、炭酸カルシウム粒子による目詰まりが生じる場
合がある。

【００３８】本発明における中空糸状濾過膜の内径は、
特に限定されず、スラリーの特性に応じて適宜設定する
ことができる。例えば、スラリーの固形分濃度が高い場
合には、内径の大きなものを用いることが好ましい。ス
ラリーの固形分濃度が低い場合には、中空糸内径の小さ
なものから大きなものまで用いることができる。中空糸
内径は、通常０．３〜５ｍｍ程度であれば良く、１．４
〜３ｍｍ程度であることがより好ましい。中空糸内径が
小さすぎる場合は、閉塞が生じるおそれがある。中空糸
内径が大きすぎる場合には、本発明で採用する線速度に
おいて通過するスラリー流量が多くなるため、循環ポン
プの動力が大きくなる場合がある。

【００３９】中空糸状濾過膜の材質は、特に限定されな
いが、原料スラリーの圧入に耐える機械的強度を有する
ものが好ましい。また、分散機能が低下した際には、塩
酸、硝酸等の酸、その他の薬品等を用いて洗浄すること
が考えられるため、耐薬品性にも優れた材質であること
が好ましい。このような材質としては、例えば、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ
素系樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリオ
レフィン、ポリエーテルスルフォン、ポリスルフォン、
セルロース等が挙げられるが、これらに限定されない。

【００４０】上記の特徴を有する中空糸状濾過膜として
は、各種のものが市販されており、本発明においては、
このような市販品を用いることができる。例えば、フッ
素系高分子製ＭＦ（商品名「ＵＭＷ−５５３」旭化成株
式会社製；中空糸内径２．６ｍｍ、細孔系０．２μｍ）
等を好適に用いることができる。また、ポリアクリロニ
トリル製ＵＦ（商品名「ＡＣＶ−５０５０」旭化成株式
会社製；中空糸内径１．４ｍｍ、分画分子量１３００
０）等も好適に用いることができる。

【００４１】本発明の製造方法においては、上記の中空
糸状濾過膜を多数（例えば、５０〜６０００本、好まし
くは５０〜３０００本）束状に集合形成して得られるモ
ジュールを製造装置（分散装置）として用いることが好
ましい。モジュールは単独で用いてもよく、必要に応じ
て複数を組み合わせて用いても良い。モジュールの一例
を図１に示す。

【００４２】炭酸カルシウム凝集粒子の分散本発明の製造方法においては、原料炭酸カルシウムスラ
リーを０．５〜５ｍ／ｓｅｃの線速度、好ましくは１〜
３ｍ／ｓｅｃの線速度で中空糸状濾過膜の中空糸内部
（即ち、中空糸の壁面で囲まれた中空部分）を通過させ
ることにより、炭酸カルシウム凝集粒子を分散させる。
この際、原料スラリー全てを中空糸内部を通過させて炭
酸カルシウム凝集粒子を分散させても良く、また、炭酸
カルシウム粒子を含まない分散媒を中空糸外部に流出さ
せて原料スラリーを濃縮すると共に炭酸カルシウム凝集
粒子を分散させても良い。

【００４３】上記の線速度は、中空糸内部を原料スラリ
ーが通過するときの線速度であり、スラリー流量（ｍ³
／ｓｅｃ）／中空糸内径断面積（ｍ²）で表すことがで
きる。当該線速度が０．５ｍ／ｓｅｃ未満であれば、炭
酸カルシウム凝集粒子の分散が不十分となる場合があ
る。一方、線速度が５ｍ／ｓｅｃを超える場合には、中
空糸内膜の圧力が上昇し、膜が破損したり膜寿命を縮め
る場合がある。

【００４４】本発明の製造方法においては、先ず原料ス
ラリーを１０〜３００ＫＰａ程度、好ましくは５０〜２
００ＫＰａ程度の圧力で中空糸内部に圧入すれば良い。
この際、圧力が低すぎる場合には、炭酸カルシウム凝集
粒子の分散が不十分となる場合がある。また、圧力が高
すぎる場合には、中空糸膜内部の圧力が上昇し、膜が破
損したり、膜寿命を縮める場合がある。このようにし
て、炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウ
ムスラリーを製造することができる。

【００４５】炭酸カルシウムスラリーの濃縮と共に炭酸
カルシウム凝集粒子の分散を行う場合には、炭酸カルシ
ウム粒子を含まない分散媒のみを中空糸状濾過膜外部
へ、通常０〜２５０ＫＰａ程度、好ましくは５０〜１５
０ＫＰａ程度の濾過圧で中空糸状濾過膜壁面から流出さ
せることが好ましい。

【００４６】なお、濾過膜の分散能安定性を長期に渡り
確保するため、定期的に中空糸内部を逆洗浄することが
好ましい。逆洗浄は、逆洗ポンプを用いて、中空糸外に
排出された分散媒を膜内部に再供給することにより行え
ば良い。逆洗圧の大きさは、特に限定されず、通常、５
０〜３００ＫＰａ程度、好ましくは１００〜２００ＫＰ
ａ程度で行えばよい。逆洗浄サイクルも特に限定され
ず、例えば、原料スラリーを５〜１０分間中空糸内部を
通過させる毎に、逆洗浄を１〜１０秒のサイクルで行え
ば良い。

【００４７】本発明の製造方法において、炭酸カルシウ
ム凝集粒子の分散前後の凝集状態を確認する手法として
は、沈降容積による目視観察、レーザー法を用いた粒度
分析機器による凝集粒子径の測定、電子顕微鏡による形
状観察等を挙げることができる。この中でも、所定濃度
に希釈したスラリーの沈降容積を目視観察する方法は、
簡便な方法であり好ましい。沈降容積測定の一つである
２％沈降容積測定は、炭酸カルシウムスラリー濃度を２
重量％に調整後、１００ｍｌの沈降管に注入し、常温、
大気圧条件の下、振動のない台に３０分静置後の沈降容
積値を読み取ることにより測定することができる。

【００４８】本発明の製造方法によれば、分散処理前の
原料スラリー、例えば１０〜５０ｍｌ／３０分の２％沈
降容積を示す炭酸カルシウム凝集粒子を含有する原料ス
ラリーの沈降容積値を１．５倍以上、特に２．２〜４．
５倍程度大きくすることができる。本発明の製造方法に
より得られる沈降容積が５０〜１００ｍｌ／３０分の炭
酸カルシウムスラリーにおいては、含まれる炭酸カルシ
ウム粒子は一次粒子の破壊、破損が無く、表面改質剤を
用いて良好に表面改質することができる。

【００４９】炭酸カルシウム粒子の表面改質一次粒子又はそれに近い状態（一次粒子レベル）で充分
に分散された炭酸カルシウム粒子は、表面改質処理する
ことにより、一次粒子表面を充分に表面改質することが
できる。表面改質方法は特に限定されず、当該分野で公
知の方法を用いることができる。例えば、本発明の製造
方法により得られた炭酸カルシウム凝集粒子が分散され
た炭酸カルシウムスラリーに表面改質剤を添加し、撹拌
混合、必要に応じて加熱下で撹拌混合する本発明の表面
改質方法は、効果的に炭酸カルシウム一次粒子を表面改
質することができるため好ましい。

【００５０】本発明の表面改質方法により炭酸カルシウ
ム粒子の表面改質を行う場合には、表面改質に係る条件
は特に制限されないが、例えば、処理対象となる炭酸カ
ルシウムスラリーとしては固形分濃度が１〜２０重量％
程度のものを用いることが好ましい。表面改質剤の配合
割合としては、固形分濃度が１０重量％程度の炭酸カル
シウムスラリー１００重量部に対し、表面改質剤を通常
０．５〜１０重量部程度配合することが好ましく、３重
量部程度配合することがより好ましい。

【００５１】表面改質剤としては、特に限定されず、例
えば、脂肪酸（特に、炭素数４〜２２の脂肪酸）、脂肪
酸塩類（特に、炭素数４〜２２のアルカリ金属塩、アル
カリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩等）、樹脂
酸、樹脂酸塩類、シリコーンオイル、シランカップリン
グ剤、チタネートカップリング剤からなる群から選択さ
れる少なくとも１種を好適に用いることができる。

【００５２】表面改質剤を添加した後は、タービン型羽
根を装着した攪拌機を用いて撹拌、必要により３０〜９
０℃程度に加熱して撹拌すれば良い。加熱撹拌は、特に
表面改質剤がより均一に処理できる場合に有効である。

【００５３】表面改質処理後は、適宜、脱水、乾燥、粉
砕などの操作を施すことにより、表面処理された炭酸カ
ルシウムが得られる。

【００５４】本発明の表面改質方法により表面改質され
た炭酸カルシウム粒子は、一次粒子レベルで充分に表面
改質されているため、被分散材料に分散させた際に再凝
集しにくく、被分散材料の物性を効果的に高めることが
できる。

【００５５】本発明の表面改質処理後の炭酸カルシウム
粒子が有する被分散材料への分散性を確認する手法とし
ては、例えば、表面改質後の炭酸カルシウム粒子をフタ
ル酸ジオクチルなどの公知の可塑剤（被分散材料）に分
散させ、可塑剤中において再凝集した炭酸カルシウム凝
集粒（ダマ）の有無を目視或いは顕微鏡観察したり、可
塑剤の粘度の経時変化を測定したりすることにより容易
に確認できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、炭酸カルシ
ウム一次粒子を破壊することなく、炭酸カルシウム以外
の異物の混入等がなく、且つ大きなエネルギーを要する
ことなく炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カル
シウムスラリーを製造することができる。

【００５７】本発明の製造方法によれば、得られた炭酸
カルシウムスラリーに含まれる炭酸カルシウム粒子は一
次粒子レベルで分散されているため、スラリーに表面改
質剤を添加することにより、一次粒子表面を充分に表面
改質することが可能である。

【００５８】このように、一次粒子表面の充分な表面改
質がなされた炭酸カルシウムは、填料、顔料又は添加物
として幅広く用いることができ、被分散材料の物性を効
果的に高めることが可能である。

【００５９】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明をよ
り具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの記載に
より限定されるものではない。

【００６０】下記の実施例及び比較例においては、炭酸
カルシウム粒子の比表面積は、比表面積測定装置（商品
名「フローソープＩＩ２３００」島津製作所製）により
測定した。スラリーの固形分濃度は、島津電子式水分計
（商品名「ＥＢ−３４０ＭＯＣ」島津製作所製）により
測定した。

【００６１】実施例１合成炭酸カルシウム（比表面積１５ｍ²／ｇ）及び水か
らなる原料スラリー（固形分濃度１０重量％、ｐＨ８．
５）を、膜材質がフッ素系高分子であるＭＦ（商品名
「ＵＭＷ−５５３」旭化成株式会社製；中空糸内径２．
６ｍｍ、孔径０．２μｍ）を有する分散装置（モジュー
ル）に毎時２０ｍ³で中空糸内部に供給し、毎時１３ｍ³
の中空糸内部通過液及び毎時７ｍ³の中空糸外部流出液
とに分離した。分散装置は、入圧１１０ＫＰａ、濾過圧
５０ＫＰａ、逆洗圧１００ＫＰａ、線速度１ｍ／ｓｅｃ
及び濾過／逆線サイクル＝１０分／１０秒の条件で運転
した。逆洗浄は中空糸外部に流出する液を逆洗ポンプで
膜の外側から内側に供給することにより行った。

【００６２】分散後に得られたスラリーの固形分濃度は
１５．４重量％であり、中空糸外部に流出した炭酸カル
シウム粒子はなかった。分散処理に要した電力はスラリ
ー１ｍ³に対し２ｋＷであった。スラリーの２％沈降容
積は、分散処理前は３６ｍｌ／３０分であり、分散処理
後は８４ｍｌ／３０分であった。

【００６３】２％沈降容積測定結果から、得られたスラ
リーは、炭酸カルシウム凝集粒子が充分に分散されたこ
とが分かった。分散処理後の炭酸カルシウム粒子の電子
顕微鏡観察によれば、炭酸カルシウム一次粒子の破壊等
がないことが分かった。

【００６４】実施例２重質炭酸カルシウム（比表面積１０ｍ²／ｇ）及び水か
らなる原料スラリー（固形分濃度１０重量％、ｐＨ８．
５）を、膜材質がフッ素系高分子であるＭＦ（商品名
「ＵＭＷ−５５３」旭化成株式会社製；中空糸内径２．
６ｍｍ、孔径０．２μｍ）を有する分散装置に毎時２０
ｍ³で中空糸内部に供給し、毎時１１．４ｍ³の中空糸内
部通過液及び毎時８．６ｍ³の中空糸外部流出液とに分
離した。分散装置は、入圧１１０ＫＰａ、濾過圧５０Ｋ
Ｐａ、逆洗圧１００ＫＰａ、線速度１ｍ／ｓｅｃ及び濾
過／逆線サイクル＝１０分／１０秒の条件で運転した。
逆洗浄は中空糸外部に流出する液を逆洗ポンプで膜の外
側から内側に供給することにより行った。

【００６５】分散後に得られたスラリーの固形分濃度は
１７．５重量％であり、中空糸外部に流出した炭酸カル
シウム粒子はなかった。分散処理に要した電力はスラリ
ー１ｍ³に対し２ｋＷであった。スラリーの２％沈降容
積は、分散処理前は１５ｍｌ／３０分であり、分散処理
後は６２ｍｌ／３０分であった。

【００６６】２％沈降容積測定結果から、得られたスラ
リーは、炭酸カルシウム凝集粒子が充分に分散されたこ
とが分かった。分散処理後の炭酸カルシウム粒子の電子
顕微鏡観察によれば、炭酸カルシウム一次粒子の破壊等
がないことが分かった。

【００６７】実施例３合成炭酸カルシウム（比表面積１５ｍ²／ｇ）及びメタ
ノールからなる原料スラリー（固形分濃度１０重量％、
ｐＨ８．５）を、膜材質がフッ素系高分子であるＭＦ
（商品名「ＵＭＷ−５５３」旭化成株式会社製；中空糸
内径２．６ｍｍ、孔径０．２μｍ）を有する分散装置に
毎時２０ｍ³で中空糸内部に供給し、毎時９．５ｍ³の中
空糸内部通過液及び毎時１０．５ｍ³の中空糸外部流出
液とに分離した。分散装置は、入圧１１０ＫＰａ、濾過
圧５０ＫＰａ、逆洗圧１００ＫＰａ、線速度１ｍ／ｓｅ
ｃ及び濾過／逆線サイクル＝１０分／１０秒の条件で運
転した。逆洗浄は中空糸外部に流出する液を逆洗ポンプ
で膜の外側から内側に供給することにより行った。

【００６８】分散後に得られたスラリーの固形分濃度は
２１．１重量％であり、中空糸外部に流出した炭酸カル
シウム粒子はなかった。分散処理に要した電力はスラリ
ー１ｍ³に対し２ｋＷであった。スラリーの２％沈降容
積は、分散処理前は３９ｍｌ／３０分であり、分散処理
後は８８ｍｌ／３０分であった。

【００６９】２％沈降容積測定結果から、得られたスラ
リーは、炭酸カルシウム凝集粒子が充分に分散されたこ
とが分かった。分散処理後の炭酸カルシウム粒子の電子
顕微鏡観察によれば、炭酸カルシウム一次粒子の破壊等
がないことが分かった。

【００７０】実施例４合成炭酸カルシウム（比表面積１５ｍ²／ｇ）及び水−
メタノール等量混合液からなる原料スラリー（固形分濃
度１０重量％、ｐＨ８．５）を、膜材質がフッ素系高分
子であるＭＦ（商品名「ＵＭＷ−５５３」旭化成株式会
社製；中空糸内径２．６ｍｍ、孔径０．２μｍ）を有す
る分散装置に毎時２０ｍ³で中空糸内部に供給し、毎時
１０．５ｍ³の中空糸内部通過液及び毎時９．５ｍ³の中
空糸外部流出液とに分離した。分散装置は、入圧１１０
ＫＰａ、濾過圧５０ＫＰａ、逆洗圧１００ＫＰａ、線速
度１ｍ／ｓｅｃ及び濾過／逆線サイクル＝１０分／１０
秒の条件で運転した。逆洗浄は中空糸外部に流出する液
を逆洗ポンプで膜の外側から内側に供給することにより
行った。

【００７１】分散後に得られたスラリーの固形分濃度は
１９重量％であり、中空糸外部に流出した炭酸カルシウ
ム粒子はなかった。分散処理に要した電力はスラリー１
ｍ³に対し２ｋＷであった。スラリーの２％沈降容積
は、分散処理前は３３ｍｌ／３０分であり、分散処理後
は８１ｍｌ／３０分であった。

【００７２】２％沈降容積測定結果から、得られたスラ
リーは、炭酸カルシウム凝集粒子が充分に分散したこと
が分かった。分散処理後の炭酸カルシウム粒子の電子顕
微鏡観察によれば、炭酸カルシウム一次粒子の破壊等が
ないことが分かった。

【００７３】比較例１合成炭酸カルシウム（比表面積１５ｍ²／ｇ）及び水か
らなる原料スラリー（固形分濃度１０重量％、ｐＨ８．
５）を毎時０．５ｍ³でダイノーミルに供給し、湿式粉
砕して分散処理を行った。分散処理に要した電力はスラ
リー１ｍ³に対し１００ｋＷであった。スラリーの２％
沈降容積は、分散処理前は３６ｍｌ／３０分であり、分
散処理後は９０ｍｌ／３０分であった。分散処理後の炭
酸カルシウム粒子の顕微鏡観察によれば、炭酸カルシウ
ム一次粒子の破壊等が確認された。

【００７４】実施例１〜４及び比較例１の考察実施例１〜４においては、炭酸カルシウム粒子の分散処
理にかかる電力は、わずか２ｋＷであった。一方、比較
例１においては、実施例１〜４とほぼ同様の分散程度を
達成するのに１００ｋＷもの電力を必要とした。

【００７５】また、実施例１〜４の方法においては、分
散処理後の炭酸カルシウム一次粒子の破壊等はなく、炭
酸カルシウム以外の異物の混入もなかった。一方、比較
例１においては、炭酸カルシウム一次粒子の破壊等が確
認された。

【００７６】したがって、本発明の炭酸カルシウム凝集
粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方法
は、製造（分散）に要する電力が少なく、炭酸カルシウ
ム一次粒子の破壊等がなく、炭酸カルシウム以外の異物
の混入もない故、比較例１をはじめとする従来の方法に
比して、その効果が優れていることが分かった。

【００７７】実施例５（被分散材料に対する分散性試
験）実施例１〜３により製造された炭酸カルシウム凝集粒子
が分散された炭酸カルシウムスラリーを、それぞれ固形
分濃度が１０重量％になるように調整後、表面改質剤
（ステアリン酸ナトリウム）を炭酸カルシウムスラリー
１００重量部に対して３重量％配合し、混合撹拌するこ
とにより炭酸カルシウム粒子を表面改質した。表面改質
後のスラリーをそれぞれ脱水・乾燥して炭酸カルシウム
粒子を得、試料１、試料２及び試料３を得た。

【００７８】試料１の炭酸カルシウム１００重量部をフ
タル酸ジオクチル（被配合材料）１００重量部に添加
し、フタル酸ジオクチル中における炭酸カルシウム粒子
の分散性試験を行った。分散性試験は、炭酸カルシウム
添加後のフタル酸ジオクチルをプラネタリーミキサーで
低シェアーで２０分間撹拌混合し、得られたゾルを、ア
プリケーターを用いて黒色紙上に塗膜厚が５００μｍと
なるように塗布し、塗布面５ｃｍ四方に含まれる１０μ
ｍ以上の粒径を有する凝集粒（ダマ）の個数を調べた。
同様の試験を、試料２及び３についても行った。

【００７９】また、比較例として、本願実施例１及び２
における原料炭酸カルシウムスラリー（分散処理前のも
の）に含まれる炭酸カルシウムを単離し、それぞれを試
料４及び試料５とした。上記と同様の手法にて試料４及
び試料５についても、炭酸カルシウム１００重量部をフ
タル酸ジオクチル１００重量部に添加し、炭酸カルシウ
ム粒子の分散性試験を行った。これらの試験結果を表１
に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】上記の結果より、本発明の製造方法により
凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーに含まれ
る炭酸カルシウム粒子は、表面改質処理を行うことによ
り、炭酸カルシウム一次粒子の再凝集が効果的に抑制さ
れ、より被分散材料への分散性に優れることが分かっ
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空糸状濾過膜からなるモジュールの一例を示
す概念図である。

【符号の説明】

１．炭酸カルシウムスラリー圧入口２．中空糸接着部３．中空糸状濾過膜４．ハウジング５．炭酸カルシウムスラリー排出口６．濾過液（分散媒）流出口７．濾過液（分散媒）流出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｄ２１Ｈ 17/67 Ｄ２１Ｈ 17/67 (72)発明者古藤巌静岡県富士市鮫島２番地の１旭化成株式会社内Ｆターム(参考） 4G076 AA16 AB09 BB08 BF02 BF06 CA17 DA02 DA15 4J037 AA09 CB09 CB26 CC28 DD05 DD07 EE02 EE28 EE43 FF21 4L055 AG11 AG12 AG34 AG94 AG98 AH01 AH02 AH50 EA16 EA19 EA25 EA26 FA22 FA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料炭酸カルシウムスラリーを０．５〜５
ｍ／ｓｅｃの線速度で中空糸状濾過膜の中空糸内部を通
過させることを特徴とする、炭酸カルシウム凝集粒子が
分散された炭酸カルシウムスラリーの製造方法。
【請求項２】定期的に逆洗浄を行いながら原料炭酸カル
シウムスラリーを中空糸状濾過膜の中空糸内部を通過さ
せる、請求項１に記載の炭酸カルシウム凝集粒子が分散
された炭酸カルシウムスラリーの製造方法。
【請求項３】原料炭酸カルシウムスラリーの固形分濃度
が０．０１〜８０重量％の範囲である、請求項１又は２
に記載の炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カル
シウムスラリーの製造方法。
【請求項４】原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる炭
酸カルシウム凝集粒子の粒子径が０．５〜１００μｍの
範囲である、請求項１〜３のいずれかに記載の炭酸カル
シウム凝集粒子が分散された炭酸カルシウムスラリーの
製造方法。
【請求項５】原料炭酸カルシウムスラリーに含まれる分
散媒が水及び飽和脂肪族アルコールからなる群から選択
される少なくとも１種である、請求項１〜４のいずれか
に記載の炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭酸カル
シウムスラリーの製造方法。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の方法によ
り製造された、炭酸カルシウム凝集粒子が分散された炭
酸カルシウムスラリー。
【請求項７】２％沈降容積が３０分放置後に５０〜１０
０ｍｌである、請求項６に記載の炭酸カルシウムスラリ
ー。
【請求項８】請求項６又は７に記載の炭酸カルシウムス
ラリーに表面改質剤を添加することを特徴とする、炭酸
カルシウム粒子の表面改質方法。