JP2668529B2 - 変性炭酸カルシウム - Google Patents

変性炭酸カルシウム

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JP2668529B2 JP62027196A JP2719687A JP2668529B2 JP 2668529 B2 JP2668529 B2 JP 2668529B2 JP 62027196 A JP62027196 A JP 62027196A JP 2719687 A JP2719687 A JP 2719687A JP 2668529 B2 JP2668529 B2 JP 2668529B2
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克 分島
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    • D21H19/00Coated paper; Coating material
    • D21H19/36Coatings with pigments
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    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63Inorganic compounds
    • D21H17/67Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/69Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments modified, e.g. by association with other compositions prior to incorporation in the pulp or paper
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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は変性炭酸カルシウムに関するものである。 (従来の技術及び問題点) 炭酸カルシウムは、製紙用、プラスチック用及び塗料
用等の充填剤乃至増量剤として使用されている。例え
ば、製紙用充填剤としてタルク、ルケー等が使用されて
いたが、近年中性抄紙の発展に伴い、安価で不透明性が
優れている炭酸カルシウムの需要が増大している。 しかし、炭酸カルシウム粒子を例えば中性抄紙用充填
剤として使用した場合、バルブ繊維との結合力が弱いた
め、高度の充填を行なうことができず、炭酸カルシウム
粒子を多量に使用しても脱落して充填効果の向上に寄与
せず、充分な歩留りの増大は期待できない。 (問題点を解決するための手段) 本発明者は上記の問題を解決するため種々検討の結
果、炭酸カルシウム粒子を高度に充填し得ない原因が、
炭酸カルシウム粒子とバルブ繊維間の結合力が弱いこと
に由来していることに着目し更に検討の結果、炭酸カル
シウム粒子表面に充分なまたは安定な正のゼーター電位
を与える方法を見出し、本発明を達成したものである。 即ち、本発明の要旨は、炭酸カルシウム粒子又は炭酸
カルシウム粒子を含むスラリーを、炭酸カルシウム粒子
の表面に正のゼーター電位を与える、ハロ低級アルキル
ジ低級アルキルアミン塩及びハロ低級アルキルトリ低級
アルキルアンモニウム塩から選ばれる化合物及び/又は
ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂及びポリビニルピロ
リドンから選ばれる樹脂で処理されてなることを特徴と
する変性炭酸カルシウムに存する。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明における炭酸カルシウムとしては、例えば石炭
乳と炭酸ガスの反応によって得られる軽質炭酸カルシウ
ム(沈降性炭酸カルシウムとも称する)、あるいは石灰
石を機械的に粉砕混合した後、水簸又は風簸によって分
級された重質炭酸カルシウム等が挙げられる。 これ等炭酸カルシウム粒子としては、用途によっても
異なるが、通常1m2/gを超える比表面積を有し、20μm
以下特に10μm以下の平均粒径を有するものが適当であ
る。 本発明の変性炭酸カルシウムは、上記の炭酸カルシウ
ム粒子あるいは炭酸カルシウム粒子を含むスラリーを、
ハロ低級アルキルジ低級アルキルアミン塩及びハロ低級
アルキルトリ低級アルキルアンモニウム塩から選ばれる
化合物及び/又はポリアミドエピクロロヒドリン樹脂及
びポリビニルピロリドンから選ばれる樹脂で処理するこ
とによって、該炭酸カルシウム粒子の表面に正のゼータ
ー電位を与えたものである。なお、ゼーター電位(zeta
−potential、ζ電位)とは、液中の固体表面と液体と
の間に生じる電位差を意味する(丸善発行、新版、化学
工学辞典、180頁)。 炭酸カルシウム粒子の表面に正のゼーター電位を与え
る化合物としては、例えば2−クロロエチルジメチルア
ミン塩、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルジメチル
アミン塩、3−クロロプロピルジメチルアミン塩、4−
クロロ−2−ヒドロキシブチルジメチルアミン塩等のハ
ロ低級アルキルジ低級アルキルアミン塩;例えば2−ク
ロロエチルトリメチルアンモニウム塩、3−クロロ−2
−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩、4−
クロロ−2−ヒドロキシブチルトリメチルアンモニウム
塩等のハロ低級アルキルトリ低級アルキルアンモニウム
塩(以下これらをカチオン性化合物という)が挙げられ
る。 カチオン性化合物の添加量は、使用する炭酸カルシウ
ムの種類、粉砕方法、比表面積、平均粒径等によって相
違するが、通常炭酸カルシウムに対して0.01〜5重量%
程度が好ましく、著しく過少量では炭酸カルシウム粒子
表面に所期の正のゼーター電位を付与することが困難で
あり、また過大量を使用しても正のゼーター電位の大き
な増加は認められず経済性も乏しい。 また、炭酸カルシウム粒子の表面に正のゼーター電位
を与える樹脂としては、ポリアミドエピクロロヒドリン
樹脂及びポリビニルピロリドン(以下これらをカチオン
性樹脂という)が使用される。カチオン性樹脂の分子量
は10万〜500万程度が好ましく、またその使用量はカチ
オン性化合物の場合と同様の理由から通常炭酸カルシウ
ムに対して0.01〜5重量%が適当である。 炭酸カルシウムのカチオン性化合物及び/又はカチオ
ン性樹脂による処理は、種々の方法で実施することがで
きる。 例えば、炭酸カルシウム粉体を撹拌しつつ、これに前
記のカチオン性化合物及び/又はカチオン性樹脂を含む
水溶液乃至分散液を噴霧して粉体に均一に散布する方
法、あるいは炭酸カルシウム粉体を水に分散させて水性
スラリーを調製し、撹拌下これに前記の前記のカチオン
性化合物及び/又はカチオン性樹脂あるいはこれ等の水
溶液乃至分散液を添加する方法等が採られる。 処理温度は特に限定されるものでないが、通常室温で
行なわれる。なお、炭酸カルシウムの水性スラリーを用
いる場合は、水の蒸発による濃度変化を生じないように
留意する要がある。 カチオン性化合物による処理とカチオン性樹脂による
処理とを併用する場合は任意の順序で行なうことができ
る。 (発明の効果) 本発明の変性炭酸カルシウムは、カチオン性化合物及
び/又はカチオン性樹脂の処理によって、炭酸カルシウ
ム粒子の表面は、安定に正の電位が付与される。このた
め、例えば本発明の変性炭酸カルシウムを、中性抄紙用
充填剤として使用した場合、負に荷電されているバルブ
繊維スラリーと炭酸カルシウムとの接着力が増大し、使
用された充填剤の脱落が防止されて高度の充填が達成さ
れ、添加充填剤の脱落による損失も少なく、抄紙歩留り
が著しく増大する。 その他、本発明の変性炭酸カルシウムは、負に荷電さ
れているプラスチックスや塗料の充填剤乃至増量剤とし
ても同様の理由から好適に使用される。 (実施例) 以下本発明を実施例について更に詳細に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り、これ等の実施例に限
定されるものではない。なお、以下の実施例における重
量%は、すべて固形炭酸カルシウムに対する重量%を示
す。 実施例1 平均粒径1.5μm(比表面積12m2/g)の重質炭酸カル
シウム50重量%を含む水性スラリーに、3−クロロ−2
−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ドを夫々表1に示す量比(重量%)で添加し、20℃で10
分間撹拌し、次いでポリアミドエピクロロヒドリン樹脂
(デイック ハーキュレス社製 カイメン557H)0.5重
量%を撹拌しながら添加し、更に10分間撹拌を継続して
変性炭酸カルシウムを含むスラリーを得た。 これを濾過した後、110℃で1時間乾燥することによ
って、変性炭酸カルシウムNo.1−(1)〜(16)を得
た。 なお、上記に得た、変性炭酸カルシウムに蒸留水を加
えて3%の分散液を調製し、夫々の分散液のゼーター電
位(mV)を流動電位測定装置(島津製作所製)を用いて
測定した。その結果を表1に示す。なお、比較例とし
て、本実施例に使用した未処理の重質炭酸カルシウムの
ゼーター電位を表1に併記する。 実施例2 平均粒径1.5μm(比表面積12m2/g)の重質炭酸カル
シウム50重量%を含む水性スラリーに、3−クロロ−2
−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド又はポリアミドエピクロロヒドリン樹脂を夫々表2に
示す量比(重量%)で添加し、20℃で10分間撹拌して変
性炭酸カルシウムを含むスラリーを得た。 これを濾過した後、110℃で1時間乾燥することによ
って、変性炭酸カルシウムNo.2−(1)〜(8)を得
た。 上記の方法により得られた変性炭酸カルシウムのゼー
ター電位(mV)を、実施例1と同様にして測定した結果
を表2に示す。なお、比較例として、実施例1に使用し
た未処理の重質炭酸カルシウムのゼーター電位を表2に
併記する。 実施例3 実施例1及び実施例2で使用した重質炭酸カルシウム
の代りに、平均粒径1.5μm(比表面積15m2/g)の軽質
炭酸カルシウムを使用し、他は実施例1又は実施例2と
同様に処理して変性炭酸カルシウムNo.3−(1)〜
(3)を得た。 上記の方法により得られた変性炭酸カルシウムのゼー
ター電位(mV)を、実施例1と同様にして測定した結果
を表3に示す。なお、比較例として、本実施例に使用し
た未処理の軽質炭酸カルシウムのゼーター電位を表3に
併記する。 実施例4 平均粒径1.5μm(比表面積12m2/g)の重質炭酸カル
シウム粉末1000g及び平均粒径1.5μm(比表面積15m2/
g)の軽質炭酸カルシウム粉末1000gを夫々撹拌しなが
ら、これに5gの3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルト
リメチルアンモニウムクロライドを含む1%水溶液を夫
々均一に噴霧して撹拌を続け、10分間後にポリアミドエ
ピクロロヒドリン樹脂5gを含む1%水溶液を噴霧して10
分間撹拌した後、110℃で1時間乾燥して変性炭酸カル
シウム変性炭酸カルシウムNo.4−(1)〜(2)を得
た。 なお、上記3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリ
メチルアンモニウムクロライド10gを含む1%の水溶液
による噴霧処理のみ、またはポリアミドエピクロロヒド
リン樹脂10gを含む1%水溶液による同様の噴霧処理の
みを、夫々一回行なった後に110℃で1時間乾燥して変
性炭酸カルシウムNo.4−(3)〜(4)を得た。 上記の方法により得られた変性炭酸カルシウムに、蒸
留水を加えて3%の分散液を調製し、夫々の分散液のゼ
ーター電位(mV)を流動電位測定装置(島津製作所製)
を用いて測定した。その結果を表4に示す。 実施例5 平均粒径1.5μm(比表面積12m2/g)の重質炭酸カル
シウム50重量%を含む水性スラリーに、3−クロロ−2
−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライ
ド又は2−クロロエチルジエチルアミンハイドロクロラ
イドを夫々表5に示す量比で添加して20℃で10分間撹拌
し、次いでこれにポリビニルピロリドン(米国GAF社製p
olyclar AT)又はポリアミドエピクロロヒドリン樹脂
(デイック ハーキュレス社製 カイメン557H)を、夫
々表5に示す量比(重量%)で、撹拌しながら添加し、
更に10分間撹拌を継続して変性炭酸カルシウムを含むス
ラリーを得た。 これを濾過した後、110℃で1時間乾燥することによ
って、変性炭酸カルシウムNo.5−(1)〜(3)を得
た。 上記の方法により得られた変性炭酸カルシウムのゼー
ター電位(mV)を、実施例1と同様にして測定した結果
を表5に示す。 実施例6 平均粒径1.5μm(比表面積12m2/g)の重質炭酸カル
シウム50重量%を含む水性スラリーに、2−クロロエチ
ルジエチルアミンハイドロクロライド又はポリビニルピ
ロリドンを夫々表6に示す量比(重量%)で添加し、20
℃で10分間撹拌して変性炭酸カルシウムを含むスラリー
を得た。 これを濾過した後、110℃で1時間乾燥することによ
って、変性炭酸カルシウムNo.6−(1)〜(4)を得
た。 上記の方法により得られた変性炭酸カルシウムのゼー
ター電位(mV)を、実施例1と同様にして測定した結果
を表6に示す。 参考例1 前記実施例1及び実施例2で得られた表7に示す変性
炭酸カルシウムを、100mlの三角フラスコに採り、夫々
蒸留水を加えて50%のスラリーを調製し、これを50℃の
恒温槽内に静置して、夫々のゼーター電位(mV)の経時
変化を測定した。その結果を表7に示す。参考例2 100重量部のバルブ繊維、0.5重量部のカチオン澱粉
(CATO 15、王子ナショナル社製)、0.2重量部のアルキ
ルケテンダイマー(バソプラスト 200D、BASF社製 サ
イズ剤)及び実施例1及び実施例2で得た表8に示す変
性炭酸カルシウム20重量部を混合し、更に水を混合し
て、0.5重量%のパルプ繊維を含むスラリーを調製し、
ダイナミックドレイン ジャー(Dynamic Drainage Ja
r)を用いて収率を求めた。その結果を表8に示す。な
お、比較例として、上記の変性炭酸カルシウムの代り
に、実施例1及び2における未処理の重質炭酸カルシウ
ム20重量部を使用し、かつ、0.2重量部のポリアミドエ
ピクロロヒドリン樹脂(デイック ハーキュレス社製
カイメン557H)を添加した場合の収率を併記する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−138267(JP,A) 特開 昭62−223016(JP,A) 特開 昭59−49836(JP,A) 特開 昭63−141634(JP,A) 特公 昭33−1139(JP,B1) 特許151941(JP,C1)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.炭酸カルシウム粒子又は炭酸カルシウム粒子を含む
    スラリーを、炭酸カルシウム粒子の表面に正のゼーター
    電位を与える、ハロ低級アルキルジ低級アルキルアミン
    塩及びハロ低級アルキルトリ低級アルキルアンモニウム
    塩から選ばれる化合物及び/又はポリアミドエピクロロ
    ヒドリン樹脂及びポリビニルピロリドンから選ばれる樹
    脂で処理されてなることを特徴とする変性炭酸カルシウ
    ム。
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