JP3540303B2 - Thixotropic material - Google Patents

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  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面処理炭酸カルシウムからなる揺変性付与材に関するものであり、各種高分子材料、例えば、インキ、塗料、シーリング材、PVCゾル、アクリルゾル等に添加して用いることができる揺変性付与材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
インキ、塗料、シーリング材、PVCゾル、アクリルゾル等においては、ゾルを作製し、このゾルを用いて、塗工、塗装、施工及び混合などが行われている。硬化物の物性品質などから、充填剤をゾルに多く配合できないときは、少量で高い粘度をゾルに付与することができるヒュームドシリカなどの充填剤が使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒュームドシリカは一般に価格が高いため、これに代わるものとして低価格で高い粘度を付与することができる揺変性付与材が従来から要望されている。一方、炭酸カルシウムは、各種高分子材料、例えば、プラスティック、ゴム、インキ、塗料、シーリング材、PVCゾル、アクリルゾル等の充填剤として多くの分野で使用されている。従って、炭酸カルシウムを添加することにより、高い粘度及び高いチキソトロピック性を付与することができれば、比較的安価な揺変性付与材として用いることができる。
【0004】
本発明の目的は、表面処理炭酸カルシウムからなり、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することができ、かつ良好な貯蔵安定性が得られる揺変性付与材を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、BET比表面積20〜100m2/gの炭酸カルシウムを(A)不飽和脂肪酸と(B)飽和脂肪酸で表面処理した炭酸カルシウムからなる揺変性付与材であり、水銀圧入法による空隙径分布曲線における最多確率空隙径のピークが0.03μm未満であり、かつ最多確率空隙容量が0.05〜0.5cm3/gであり、不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)との混合割合(A)/(B)が0.1.9であることを特徴とする揺変性付与材である。

【0006】
本発明の揺変性付与材は、表面処理炭酸カルシウムからなるものであるため、比較的安価に製造することができる。また、水銀圧入法による空隙径分布曲線における最多確率空隙径のピークが0.03μm未満であり、かつ最多確率空隙容量が0.05〜0.5cm3/gであることにより、高分子材料中における分散性に優れ、高分子材料に対して高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することができる。また、本発明の揺変性付与材を配合した高分子材料は、良好な貯蔵安定性を有する。
【0007】
本発明における表面処理炭酸カルシウムは、不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)で表面処理された炭酸カルシウムであることが好ましい。また、BET比表面積10〜100m2/gの炭酸カルシウムを表面処理したものであることが好ましい。
【0008】
不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)は、酸の形態で表面処理してもよいし、金属塩またはエステルの形態で表面処理してもよい。不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)は、炭素数6〜31の脂肪酸であることが好ましい
【0009】
不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)による表面処理の合計量は、炭酸カルシウム100重量部に対して1〜50重量部であることが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
(炭酸カルシウム粒子)
本発明において、表面処理の対象として用いる炭酸カルシウム粒子は、特に限定されるものではなく、各種高分子材料の充填剤として使用することができるものであればよい。炭酸カルシウムには、天然炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム)及び合成炭酸カルシウム(軽質(膠質)炭酸カルシウム)がある。天然炭酸カルシウムは、石灰石原石から直接製造されるもので、例えば、石灰石原石を機械的に粉砕・分級することにより製造することができる。
【0011】
合成炭酸カルシウムは、水酸化カルシウムから製造されるもので、例えば、水酸化カルシウムを炭酸ガスと反応させることによって製造することができる。水酸化カルシウムは、例えば、酸化カルシウムと水と反応させることによって製造することができる。酸化カルシウムは、例えば、石灰石原石をコークス等で混焼することによって製造することができる。この場合、焼成時に炭酸ガスが発生するので、この炭酸ガスを水酸化カルシウムと反応させることによって炭酸カルシウムを製造することができる。
【0012】
本発明において用いる炭酸カルシウムは、BET比表面積が0〜100m2/gであることが好ましい。BET比表面積が0m2/g未満であると、表面処理後の炭酸カルシウムにおいて、水銀圧入法による空隙径分布曲線における最多確率空隙径のピーク及び最多確率空隙容量が本発明の範囲内であるものを得ることが難しくなる場合がある。また、一般にBET比表面積が100m2/gより大きな炭酸カルシウムを製造することは困難である場合が多い。BET比表面積のさらに好ましい値は20〜80m2/gであり、さらに好ましくは30〜60m2/gである。なお、BET比表面積は、表面処理後もほぼ同程度の値である。
【0013】
(不飽和脂肪酸)
本発明においては、上述のように、不飽和脂肪酸(A)と、飽和脂肪酸(B)で炭酸カルシウムが表面処理されていることが好ましい。不飽和脂肪酸は、分子中に二重結合を持っている脂肪酸であり、例えば、飽和脂肪酸の脱水反応によって生体内で合成される。不飽和脂肪酸としては、炭素数6〜31の不飽和脂肪酸が好ましく、さらに好ましくは炭素数8〜26であり、さらに好ましくは9〜21である。不飽和脂肪酸の具体例としては、オブッシル酸、カルロレイン酸、ウンデシレン酸、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、モリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレビン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、セラコレイン酸、キシメン酸、ルメクエン酸、ソルビン酸、リノール酸などが挙げられる。これらの中でも、オレイン酸、エルカ酸及びリノール酸が特に好ましく用いられる。
【0014】
不飽和脂肪酸は、そのまま酸の形態で表面処理に用いてもよいが、金属塩及び/またはエステルの形態で用いてもよい。不飽和脂肪酸の金属塩としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらの中でも、水溶性の金属塩が好ましく用いられる。不飽和脂肪酸の金属塩として、具体的には、上記不飽和脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩等が挙げられ、オレイン酸ナトリウム、エルカ酸ナトリウム及びリノール酸ナトリウムが特に好ましく用いられる。
【0015】
不飽和脂肪酸のエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、sec−ブチルエステル、tert−ブチルエステル等の低級脂肪族アルコールとのエステルが挙げられる。
不飽和脂肪酸、その金属塩、及びそのエステルは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
【0016】
(飽和脂肪酸)
飽和脂肪酸(B)は、分子中に二重結合を持っていない脂肪酸であり、天然脂肪酸はそのほとんどが直鎖状の一塩基性酸である。飽和脂肪酸としては、炭素数6〜31の飽和脂肪酸が好ましく、さらに好ましくは炭素数8〜26であり、さらに好ましくは9〜21である。飽和脂肪酸の具体例としては、酪酸、カプロン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アライン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸などが挙げられる。これらの中でも、パルミチン酸、ステアリン酸及びラウリン酸が好ましく用いられる。
【0017】
飽和脂肪酸は、そのまま酸の形態で表面処理に用いてもよいが、金属塩及び/またはエステルの形態で用いてもよい。飽和脂肪酸の金属塩としては、例えば、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等が挙げられる。これらの中でも、水溶性の金属塩が好ましく用いられる。飽和脂肪酸の金属塩として、具体的には、上記飽和脂肪酸のナトリウム塩、カリウム塩、マグネシウム塩等が挙げられ、パルミチン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム及びラウリン酸ナトリウムが特に好ましく用いられる。
【0018】
飽和脂肪酸のエステルとしては、例えば、メチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、sec−ブチルエステル、tert−ブチルエステル等の低級脂肪族アルコールとのエステルが挙げられる。
飽和脂肪酸、その金属塩、及びそのエステルは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
【0019】
(表面処理炭酸カルシウム)
表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム表面を処理し、付加価値を付与させた炭酸カルシウムである。その処理剤としては(A)及び(B)などの脂肪酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸などの樹脂酸、ビニルシラン、アミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン樹脂などの樹脂、さらには高分子分散剤などが挙げられるが、この限りではない。
【0020】
本発明の表面処理炭酸カルシウムは、水銀圧入法による空隙径分布曲線における最多確率空隙径のピークが0.03μm未満であり、かつ最多確率空隙容量が0.05〜0.5cm3/gである。微細な炭酸カルシウム粒子は非常に凝集しやすく、表面処理の方法によって、凝集体の大きさや数が大きく異なる。上記の最多確率空隙径のピーク及び最多確率空隙容量は、このような凝集体の大きさや数によって変化する。最多確率空隙径のピーク及び最多確率空隙容量が本発明の範囲内となるように表面処理することにより、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することが可能な揺変性付与材とすることができる。最多確率空隙径のピークの下限値は特に限定されるものではないが、一般には0.002μm未満の最多確率空隙径のピークを有するものを製造することは困難であるので、最多確率空隙径のピークのより好ましい範囲は、0.002μm以上0.03μm未満である。さらに好ましい最多確率空隙径のピークの範囲は、0.005〜0.02μmである。また、最多確率空隙容量のより好ましい範囲は、0.1〜0.3cm3/gである。
【0021】
表面処理炭酸カルシウムの空隙径及び空隙容量は、例えば、水銀圧入式空隙径測定装置(POROSIMETER2000、CARLO ERBA INSTRUMENTS製)を用いて測定することができる。例えば、圧入最高圧力を160MPa・s、限界最小空隙径を0.002μmとして測定することができる。空隙容量は、炭酸カルシウム粒子間の空隙に水銀が注入されたときの容量から求めることができ、空隙径は炭酸カルシウム粒子間の空隙に水銀を注入したときの圧力及び水銀の表面張力から求めることができる。空隙径分布曲線で最も確率の高い空隙径ピークの中心空隙を最多確率空隙径とし、このピークに含まれる空隙容量を最多確率空隙容量として測定することができる。
【0022】
上述のように、本発明の表面処理炭酸カルシウムは、不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)で表面処理されていることが好ましい。この場合、不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)との割合(A)/(B)は、0.3〜5であることが好ましい。このような範囲内で不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)を併用して表面処理することにより、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することができるという本発明の効果がより確実に得られる。(A)/(B)のより好ましい範囲は0.7〜4であり、さらに好ましくは1〜2である。また、不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)による表面処理の合計量は、炭酸カルシウム100重量部に対して1〜50重量部であることが好ましい。表面処理の脂肪酸の合計量をこのような範囲とすることにより、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することができるという本発明の効果がより確実に得られる。表面処理の合計量のさらに好ましい範囲は、炭酸カルシウム100重量部に対して3〜30重量部であり、さらに好ましくは6〜20重量部である。
【0023】
表面処理炭酸カルシウム中の処理剤の組成は、例えば、ガスクロマトグラフィーによって測定することができる。また、表面処理剤の含有量は、例えば、示差熱分析によって測定することができる。
【0024】
(表面処理炭酸カルシウムの製造)
表面処理炭酸カルシウムは、炭酸カルシウム表面を処理し、付加価値を付与させた炭酸カルシウムである。その処理剤としては(A)及び(B)などの脂肪酸、アビエチン酸、デヒドロアビエチン酸、ジヒドロアビエチン酸などの樹脂酸、ビニルシラン、アミノシラン、メルカプトシランなどのシランカップリング剤、ポリエチレン、ポリプロピレン、ウレタン樹脂などの樹脂、さらには高分子分散剤などが挙げられるが、この限りではない。
【0025】
例えば、炭酸カルシウム粒子のスラリー液に表面処理剤を添加して攪拌した後、脱水することによって製造することができる。表面処理剤として、不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)を用いる場合には、これらを混合して添加することができる。炭酸カルシウムのスラリー液中の炭酸カルシウムの固形分含有量は、炭酸カルシウム粒子の分散性や、脱水の容易さ等を考慮して適宜調節することができる。また、炭酸カルシウム粒子の粒子径等によって適宜調整することができる。一般的には、スラリーの固形分含有量を2〜30重量%、好ましくは5〜20重量%程度となるように調整することにより、適度な粘度のスラリー液とすることができる。水の使用量を多くしすぎると、脱水が困難となり、排水処理等の点でも好ましくない。
【0026】
不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)は、酸のままの形態でスラリー液中に容易に分散させることが困難な場合が多いので、一般には鹸化して、ナトリウムやカリウム塩などの形態で炭酸カルシウムのスラリー液に添加することが好ましい。
【0027】
また、表面処理炭酸カルシウムの他の製造方法として、乾燥した炭酸カルシウム粒子をヘンシェルミキサーなどの攪拌混合機で攪拌しておき、表面処理剤を添加する方法が挙げられる。この方法は、比較的粒子径の大きな炭酸カルシウムに適している。
【0028】
(高分子材料)
本発明の表面処理炭酸カルシウムは、インキ、塗料、シーリング材、PVCゾル、DOPゾル、アクリルゾル等の高分子材料の充填剤として配合した場合に、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することができ、さらには良好な貯蔵安定性が得られる。高分子材料に対する表面処理炭酸カルシウムの配合量は、配合目的、高分子材料に求められる特性等に応じて適宜調整することができる。
【0029】
例えば、インキの場合には、インキ中の樹脂成分100重量部に対して通常5〜100重量部程度配合される。塗料の場合には、塗料中の樹脂成分100重量部に対して通常5〜100重量部程度、シーリング材、例えば、シリコーン樹脂系シーリング材の場合にはシーリング材中の樹脂成分100重量部に対して通常10〜400重量部程度、例えば、PVCゾルの場合にはPVCゾル中の樹脂成分100重量部に対して通常10〜400重量部程度、例えば、アクリルゾルの場合にはアクリルゾル中の樹脂成分100重量部に対して通常10〜400重量部程度配合することができる。
【0030】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【0031】
<表面処理炭酸カルシウムの製造>
(実施例1)
BET比表面積が40m2/gである合成炭酸カルシウム2kgに、固形分10重量%となるように80℃に調整した水を加え攪拌型分散機を用いて炭酸カルシウムスラリー液を調製した。該スラリー液を分散機で攪拌しながら、鹸化したオレイン酸/ステアリン酸=1.0の混合割合の混合脂肪酸200g(オレイン酸100gとステアリン酸100g)を、この炭酸カルシウムスラリー液に添加し、5分間攪拌した後、プレス脱水した。得られた脱水ケーキを乾燥した後、粉末化することにより、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウム約2kgを得た。
なお、BET比表面積は、比表面積測定装置フローソープII2300(マイクロメリチック社製)を用いて測定した。
【0032】
(実施例2)
BET比表面積が25m2/gの合成炭酸カルシウムを用いる以外は、上記の実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0033】
(実施例3)
オレイン酸/ステアリン酸=0.5の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸67gとステアリン酸133g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0034】
(実施例4)
オレイン酸/ステアリン酸=1.9の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸130gとステアリン酸70g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0035】
(実施例5)
オレイン酸/パルミチン酸=1.0の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸100gとパルミチン酸100g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0036】
(実施例6)
オレイン酸/(ステアリン酸+パルミチン酸)=1.0の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸100g、ステアリン酸50g、パルミチン酸50g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0037】
(実施例7)
オレイン酸/(ステアリン酸+ラウリン酸)=1.0の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸100g、ステアリン酸50g、ラウリン酸50g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0038】
(実施例8)
オレイン酸/(ステアリン酸+パルミチン酸+ラウリン酸)=1.0の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸100g、ステアリン酸34g、パルミチン酸33g、ラウリン酸33g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0039】
(実施例9)
(オレイン酸+リノール酸) /(ステアリン酸+パルミチン酸+ラウリン酸)=1.0の混合割合とした混合脂肪酸200g(オレイン酸80g、リノール酸20g、ステアリン酸34g、パルミチン酸33g、ラウリン酸33g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0040】
(比較例1)
BET比表面積が15m2/gである合成炭酸カルシウム2kgを用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0041】
(比較例2)
オレイン酸/ステアリン酸=1.0の混合割合の混合脂肪酸60g(オレイン酸30gとステアリン酸30g)を用いる以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0042】
(比較例3)
オレイン酸/ステアリン酸=0、すなわちオレイン酸を用いずにステアリン酸のみを200g用いた以外は、上記実施例1と同様にして、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸で表面処理した表面処理炭酸カルシウムを製造した。
【0043】
<粉体試験>
実施例1〜9及び比較例1〜3で得られた表面処理炭酸カルシウムについて、水銀圧入式空隙径測定装置を用いて、最多確率空隙径及び最多確率空隙容量を測定した。測定条件は、圧入最高圧力を160MPa・sとし、限界最小空隙径を0.002μmとした。
【0044】
また、不飽和脂肪酸と飽和脂肪酸の合計の脂肪酸処理量を示差熱分析によって測定した。また、表面処理炭酸カルシウムにおける不飽和脂肪酸/飽和脂肪酸の割合をガスクロマトグラフィーにより測定した。これらの結果を表1に示す。
【0045】
【表1】

Figure 0003540303
【0046】
<DOPゾルの粘度試験>
実施例1〜9及び比較例1〜3の表面処理炭酸カルシウムについて、DOPゾルを作製し、その粘度を測定した。DOPゾルは、表面処理炭酸カルシウム200gとDOP(ジオクチルフタレート、ジェイ・プラス社製)200gとを30分間、減圧下で混練し、得られたDOPゾルの初期粘度を20℃で測定した。また、20℃×7日後の粘度を20℃で測定した。粘度は、BH型粘度計(TOKIMEC製)によって、2rpmと20rpmで測定した。測定結果を表2に示す。なお、粘度上昇率は、混練直後の粘度に対する7日後の粘度の上昇率を示している。
【0047】
【表2】
Figure 0003540303
【0048】
表2に示す結果から明らかなように、本発明に従う実施例1〜3の表面処理炭酸カルシウムは、DOPゾルに高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与していることがわかる。また、貯蔵安定性においても優れていることがわかる。
【0049】
<PPGゾルの粘度試験>
実施例1〜9及び比較例1〜3の表面処理炭酸カルシウムについて、PPG(ポリプロピレングリコール)ゾルの粘度を測定した。PPGゾルの配合は、表面処理炭酸カルシウム200gとPPG(ポリプロピレングリコール、商品名「スミフェン3086」、住化バイエルウレタン社製)200gとを30分間、減圧下で混練し、得らたPPGゾルの初期粘度及び7日後の粘度を、上記と同様にして測定した。測定結果を表3に示す。
【0050】
【表3】
Figure 0003540303
【0051】
表3から明らかなように、本発明に従う実施例1〜9の表面処理炭酸カルシウムは、比較例1〜3の表面処理炭酸カルシウムに比べ、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を示すことがわかる。また、貯蔵安定性においても優れていることがわかる。
【0052】
<PVCゾルの粘度試験>
実施例1〜9及び比較例1〜3の表面処理炭酸カルシウムについて、PVCゾルの粘度を測定した。PVCゾルの配合は、表面処理炭酸カルシウム200g、PVC樹脂(商品名「ZEST P21」、新第一塩ビ社製)300g、DINP300g、重質炭酸カルシウム150g、バーサミド10g、及びミネラルターペン40gを30分間、減圧下で混練し、得られたPVCゾルについて初期粘度及び7日後の粘度を、上記と同様にして測定した。測定結果を表4に示す。
【0053】
【表4】
Figure 0003540303
【0054】
表4から明らかなように、本発明に従う実施例1〜9の表面処理炭酸カルシウムは、PVCゾルにおいても、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与できることがわかる。また、貯蔵安定性も良好であることがわかる。
【0055】
【発明の効果】
本発明の表面処理炭酸カルシウムは、インキ、塗料、シーリング材、PVCゾル、アクリルゾル等の高分子材料に添加して、高い粘度及び良好なチキソトロピック性を付与することがてきる揺変性付与材である。また、粘度の経時変化が少なく、貯蔵安定性に優れている。
【0056】
また、炭酸カルシウムからなるものであるので、比較的安価に製造することができ、経済的に有利な揺変性付与材である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thixotropic material comprising surface-treated calcium carbonate, which can be used by being added to various polymer materials such as inks, paints, sealing materials, PVC sols, and acrylic sols. It is about materials.
[0002]
[Prior art]
In the case of inks, paints, sealing materials, PVC sols, acrylic sols, and the like, sols are produced, and coating, coating, construction, mixing, and the like are performed using the sols. When a large amount of filler cannot be added to the sol due to the physical properties of the cured product, a filler such as fumed silica capable of imparting a high viscosity to the sol with a small amount is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since fumed silica is generally expensive, a thixotropic material which can provide a high viscosity at a low price has been conventionally demanded as an alternative thereto. On the other hand, calcium carbonate is used in many fields as a filler for various polymer materials, for example, plastic, rubber, ink, paint, sealing material, PVC sol, acrylic sol and the like. Therefore, if high viscosity and high thixotropic property can be imparted by adding calcium carbonate, it can be used as a relatively inexpensive thixotropic agent.
[0004]
An object of the present invention is to provide a thixotropic material which comprises surface-treated calcium carbonate, can impart high viscosity and good thixotropic properties, and can obtain good storage stability.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a thixotropic material comprising calcium carbonate having a BET specific surface area of 20 to 100 m 2 / g and surface-treated with (A) an unsaturated fatty acid and (B) a saturated fatty acid. The peak of the most probable void diameter in the distribution curve is less than 0.03 μm and the most probable void volume is 0.05 to 0.5 cm 3 / g, and the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) The mixing ratio (A) / (B) is 0. It is a thixotropic material characterized by being 5 to 1.9 .

[0006]
Since the thixotropic material of the present invention is made of surface-treated calcium carbonate, it can be manufactured relatively inexpensively. Further, when the peak of the most probable void diameter in the void diameter distribution curve by the mercury intrusion method is less than 0.03 μm and the most probable void volume is 0.05 to 0.5 cm 3 / g, the polymer material has And a high viscosity and good thixotropic property can be imparted to the polymer material. In addition, the polymer material containing the thixotropic material of the present invention has good storage stability.
[0007]
The surface-treated calcium carbonate in the present invention is preferably calcium carbonate surface-treated with an unsaturated fatty acid (A) and a saturated fatty acid (B). Further, it is preferable that calcium carbonate having a BET specific surface area of 10 to 100 m 2 / g is surface-treated.
[0008]
The unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) may be surface-treated in the form of an acid or in the form of a metal salt or ester. The unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) are preferably fatty acids having 6 to 31 carbon atoms .
[0009]
The total amount of the surface treatment with the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) is preferably 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of calcium carbonate.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
(Calcium carbonate particles)
In the present invention, the calcium carbonate particles used as the object of the surface treatment are not particularly limited as long as they can be used as fillers for various polymer materials. Calcium carbonate includes natural calcium carbonate (heavy calcium carbonate) and synthetic calcium carbonate (light (colloidal) calcium carbonate). Natural calcium carbonate is produced directly from limestone rough, and can be produced, for example, by mechanically grinding and classifying limestone rough.
[0011]
Synthetic calcium carbonate is produced from calcium hydroxide, and can be produced, for example, by reacting calcium hydroxide with carbon dioxide gas. Calcium hydroxide can be produced, for example, by reacting calcium oxide with water. Calcium oxide can be produced, for example, by co-firing limestone rough with coke or the like. In this case, since carbon dioxide gas is generated during firing, calcium carbonate can be produced by reacting the carbon dioxide gas with calcium hydroxide.
[0012]
The calcium carbonate used in the present invention preferably has a BET specific surface area of 20 to 100 m 2 / g. When the BET specific surface area is less than 20 m 2 / g, in the calcium carbonate after the surface treatment, the peak of the most probable void diameter and the most probable void volume in the void diameter distribution curve by the mercury intrusion method are within the range of the present invention. Getting things can be difficult. In general, it is often difficult to produce calcium carbonate having a BET specific surface area of more than 100 m 2 / g. A more preferred value of the BET specific surface area is 20 to 80 m 2 / g, more preferably 30 to 60 m 2 / g. The BET specific surface area is almost the same after the surface treatment.
[0013]
(Unsaturated fatty acids)
In the present invention, as described above, it is preferable that the calcium carbonate is surface-treated with the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B). An unsaturated fatty acid is a fatty acid having a double bond in the molecule, and is synthesized in vivo by, for example, a dehydration reaction of a saturated fatty acid. The unsaturated fatty acid is preferably an unsaturated fatty acid having 6 to 31 carbon atoms, more preferably 8 to 26 carbon atoms, and still more preferably 9 to 21 carbon atoms. Specific examples of unsaturated fatty acids include, but are not limited to, obsuccinic acid, carloleic acid, undecylenic acid, lindelic acid, tunic acid, fisthenic acid, morristoleic acid, palmitoleic acid, petroselinic acid, oleic acid, elaidic acid, asclevic acid, and baxene. Acids, gadolinic acid, gondic acid, setleic acid, erucic acid, brassic acid, seracoleic acid, xymenic acid, lume citric acid, sorbic acid, linoleic acid and the like. Among these, oleic acid, erucic acid and linoleic acid are particularly preferably used.
[0014]
The unsaturated fatty acid may be used as it is for the surface treatment in the form of an acid, or may be used in the form of a metal salt and / or an ester. Examples of the metal salts of unsaturated fatty acids include alkali metal salts and alkaline earth metal salts. Among these, a water-soluble metal salt is preferably used. Specific examples of the metal salts of unsaturated fatty acids include sodium salts, potassium salts, and magnesium salts of the above-mentioned unsaturated fatty acids, and sodium oleate, sodium erucate and sodium linoleate are particularly preferably used.
[0015]
Examples of the esters of unsaturated fatty acids include esters with lower aliphatic alcohols such as methyl ester, ethyl ester, propyl ester, isopropyl ester, butyl ester, sec-butyl ester and tert-butyl ester.
The unsaturated fatty acids, their metal salts, and their esters may be used alone or in a combination of two or more.
[0016]
(Saturated fatty acids)
The saturated fatty acid (B) is a fatty acid having no double bond in the molecule, and most of the natural fatty acids are linear monobasic acids. The saturated fatty acid is preferably a saturated fatty acid having 6 to 31 carbon atoms, more preferably 8 to 26 carbon atoms, and still more preferably 9 to 21 carbon atoms. Specific examples of the saturated fatty acids include butyric acid, caproic acid, caprylic acid, pelargonic acid, capric acid, undecanoic acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, alignic acid, behenic acid, lignoceric acid, serotinic acid, montanic acid Acid and melicic acid. Among these, palmitic acid, stearic acid and lauric acid are preferably used.
[0017]
The saturated fatty acid may be used as it is for the surface treatment in the form of an acid, or may be used in the form of a metal salt and / or an ester. Examples of the metal salt of a saturated fatty acid include an alkali metal salt and an alkaline earth metal salt. Among these, a water-soluble metal salt is preferably used. Specific examples of the metal salt of a saturated fatty acid include a sodium salt, a potassium salt, and a magnesium salt of the above-mentioned saturated fatty acid, and sodium palmitate, sodium stearate, and sodium laurate are particularly preferably used.
[0018]
Examples of the saturated fatty acid ester include esters with lower aliphatic alcohols such as methyl ester, ethyl ester, propyl ester, isopropyl ester, butyl ester, sec-butyl ester and tert-butyl ester.
The saturated fatty acids, their metal salts, and their esters may be used alone or as a mixture of two or more.
[0019]
(Surface treated calcium carbonate)
The surface-treated calcium carbonate is a calcium carbonate obtained by treating the surface of calcium carbonate to give added value. Examples of the treating agent include fatty acids such as (A) and (B), resin acids such as abietic acid, dehydroabietic acid, and dihydroabietic acid; silane coupling agents such as vinylsilane, aminosilane, and mercaptosilane; polyethylene, polypropylene, and urethane resins. And the like, as well as a polymer dispersant, but are not limited thereto.
[0020]
In the surface-treated calcium carbonate of the present invention, the peak of the most probable void diameter in the void diameter distribution curve by the mercury intrusion method is less than 0.03 μm, and the most probable void volume is 0.05 to 0.5 cm 3 / g. . Fine calcium carbonate particles are very easy to aggregate, and the size and number of aggregates vary greatly depending on the surface treatment method. The peak of the most probable void diameter and the most probable void volume vary depending on the size and number of such aggregates. By performing a surface treatment such that the peak of the most probable void diameter and the most probable void volume fall within the range of the present invention, a thixotropic material capable of imparting high viscosity and good thixotropic property can be obtained. it can. Although the lower limit of the peak of the most probable void diameter is not particularly limited, it is generally difficult to produce a peak having the most probable void diameter of less than 0.002 μm. A more preferable range of the peak is 0.002 μm or more and less than 0.03 μm. A more preferable range of the peak of the most probable void diameter is 0.005 to 0.02 μm. Further, a more preferable range of the most probable void volume is 0.1 to 0.3 cm 3 / g.
[0021]
The void diameter and void volume of the surface-treated calcium carbonate can be measured, for example, using a mercury intrusion-type void diameter measuring device (POROSIMETER2000, manufactured by CARLO ERBA INSTRUMENTS). For example, the measurement can be performed with a maximum press-fit pressure of 160 MPa · s and a minimum critical gap diameter of 0.002 μm. The void volume can be determined from the volume when mercury is injected into the voids between the calcium carbonate particles, and the void size is determined from the pressure and surface tension of the mercury when the mercury is injected into the voids between the calcium carbonate particles. Can be. The center void having the highest probability of the void diameter peak in the void diameter distribution curve can be measured as the most probable void diameter, and the void volume included in this peak can be measured as the most probable void volume.
[0022]
As described above, the surface-treated calcium carbonate of the present invention is preferably surface-treated with the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B). In this case, the ratio (A) / (B) of the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) is preferably from 0.3 to 5. By performing the surface treatment using the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) together within such a range, the effect of the present invention that high viscosity and good thixotropic property can be imparted can be more reliably achieved. Is obtained. A more preferable range of (A) / (B) is 0.7 to 4, and further preferably 1 to 2. The total amount of the surface treatment with the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) is preferably 1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of calcium carbonate. By setting the total amount of the fatty acids for the surface treatment in such a range, the effect of the present invention that high viscosity and good thixotropic property can be imparted can be obtained more reliably. A more preferable range of the total amount of the surface treatment is 3 to 30 parts by weight, more preferably 6 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of calcium carbonate.
[0023]
The composition of the treating agent in the surface-treated calcium carbonate can be measured, for example, by gas chromatography. The content of the surface treatment agent can be measured, for example, by differential thermal analysis.
[0024]
(Production of surface-treated calcium carbonate)
The surface-treated calcium carbonate is a calcium carbonate obtained by treating the surface of calcium carbonate to give added value. Examples of the treating agent include fatty acids such as (A) and (B), resin acids such as abietic acid, dehydroabietic acid, and dihydroabietic acid; silane coupling agents such as vinylsilane, aminosilane, and mercaptosilane; polyethylene, polypropylene, and urethane resins. And the like, as well as a polymer dispersant, but are not limited thereto.
[0025]
For example, it can be manufactured by adding a surface treating agent to a slurry liquid of calcium carbonate particles, stirring the mixture, and then dehydrating the slurry. When the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) are used as the surface treatment agent, they can be added in a mixture. The solid content of calcium carbonate in the calcium carbonate slurry can be appropriately adjusted in consideration of the dispersibility of the calcium carbonate particles, ease of dehydration, and the like. Further, it can be appropriately adjusted depending on the particle size of the calcium carbonate particles. Generally, by adjusting the solid content of the slurry to be about 2 to 30% by weight, preferably about 5 to 20% by weight, a slurry liquid having an appropriate viscosity can be obtained. If the amount of water used is too large, dehydration becomes difficult, which is not preferable in terms of wastewater treatment and the like.
[0026]
Since it is often difficult to easily disperse the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) in a slurry liquid in the form of an acid, it is generally saponified to form a salt such as a sodium or potassium salt. Is preferably added to the calcium carbonate slurry.
[0027]
Another method for producing the surface-treated calcium carbonate includes a method in which dried calcium carbonate particles are stirred by a stirring mixer such as a Henschel mixer and a surface treatment agent is added. This method is suitable for calcium carbonate having a relatively large particle size.
[0028]
(Polymer material)
The surface-treated calcium carbonate of the present invention imparts high viscosity and good thixotropic properties when blended as a filler for polymer materials such as inks, paints, sealing materials, PVC sols, DOP sols, and acrylic sols. And good storage stability can be obtained. The blending amount of the surface-treated calcium carbonate with respect to the polymer material can be appropriately adjusted according to the blending purpose, the characteristics required for the polymer material, and the like.
[0029]
For example, in the case of ink, it is usually added in an amount of about 5 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the resin component in the ink. In the case of a paint, usually about 5 to 100 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a resin component in the paint, a sealing material, for example, in the case of a silicone resin-based sealing material, with respect to 100 parts by weight of a resin component in the sealing material About 10 to 400 parts by weight, for example, in the case of a PVC sol, usually about 10 to 400 parts by weight, for example, in the case of an acrylic sol, the resin in the acrylic sol with respect to 100 parts by weight of the resin component in the PVC sol. Usually, about 10 to 400 parts by weight can be added to 100 parts by weight of the components.
[0030]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present invention. It is.
[0031]
<Production of surface-treated calcium carbonate>
(Example 1)
Water adjusted to 80 ° C. so as to have a solid content of 10% by weight was added to 2 kg of synthetic calcium carbonate having a BET specific surface area of 40 m 2 / g, and a calcium carbonate slurry liquid was prepared using a stirring type disperser. While stirring the slurry liquid with a disperser, 200 g of saponified oleic acid / stearic acid = 1.0 mixed fatty acid (100 g of oleic acid and 100 g of stearic acid) were added to the calcium carbonate slurry, and After stirring for minutes, press dewatering was performed. The resulting dehydrated cake was dried and then pulverized to obtain about 2 kg of surface-treated calcium carbonate surface-treated with unsaturated fatty acids and saturated fatty acids.
The BET specific surface area was measured using a specific surface area measuring device Flow Soap II 2300 (manufactured by Micromeritic Co.).
[0032]
(Example 2)
A surface-treated calcium carbonate surface-treated with an unsaturated fatty acid and a saturated fatty acid was produced in the same manner as in Example 1 except that a synthetic calcium carbonate having a BET specific surface area of 25 m 2 / g was used.
[0033]
(Example 3)
Surface treatment was performed with unsaturated fatty acids and saturated fatty acids in the same manner as in Example 1 except that 200 g of mixed fatty acids (67 g of oleic acid and 133 g of stearic acid) having a mixing ratio of oleic acid / stearic acid = 0.5 was used. Surface-treated calcium carbonate was produced.
[0034]
(Example 4)
Surface treatment was carried out with unsaturated fatty acids and saturated fatty acids in the same manner as in Example 1 except that 200 g of mixed fatty acids (130 g of oleic acid and 70 g of stearic acid) having a mixing ratio of oleic acid / stearic acid = 1.9 was used. Surface-treated calcium carbonate was produced.
[0035]
(Example 5)
Surface treatment was carried out with unsaturated fatty acids and saturated fatty acids in the same manner as in Example 1 except that 200 g of mixed fatty acids (100 g of oleic acid and 100 g of palmitic acid) having a mixing ratio of oleic acid / palmitic acid = 1.0 were used. Surface-treated calcium carbonate was produced.
[0036]
(Example 6)
The same procedure as in Example 1 was repeated except that 200 g of a mixed fatty acid (100 g of oleic acid, 50 g of stearic acid, and 50 g of palmitic acid) having a mixing ratio of oleic acid / (stearic acid + palmitic acid) = 1.0 was used. Saturated fatty acids and surface-treated calcium carbonate surface-treated with saturated fatty acids were produced.
[0037]
(Example 7)
In the same manner as in Example 1 except that 200 g of a mixed fatty acid (100 g of oleic acid, 50 g of stearic acid, and 50 g of lauric acid) having a mixing ratio of oleic acid / (stearic acid + lauric acid) = 1.0 was used. Saturated fatty acids and surface-treated calcium carbonate surface-treated with saturated fatty acids were produced.
[0038]
(Example 8)
The above example except that 200 g of mixed fatty acid (100 g of oleic acid, 34 g of stearic acid, 33 g of palmitic acid, 33 g of lauric acid) having a mixing ratio of oleic acid / (stearic acid + palmitic acid + lauric acid) = 1.0 was used. In the same manner as in Example 1, a surface-treated calcium carbonate surface-treated with an unsaturated fatty acid and a saturated fatty acid was produced.
[0039]
(Example 9)
200 g of mixed fatty acid (80 g of oleic acid, 20 g of linoleic acid, 34 g of stearic acid, 33 g of palmitic acid, 33 g of lauric acid) at a mixing ratio of (oleic acid + linoleic acid) / (stearic acid + palmitic acid + lauric acid) = 1.0 ) Was used in the same manner as in Example 1 except that surface-treated calcium carbonate surface-treated with unsaturated fatty acids and saturated fatty acids was produced.
[0040]
(Comparative Example 1)
A surface-treated calcium carbonate surface-treated with an unsaturated fatty acid and a saturated fatty acid was produced in the same manner as in Example 1 except that 2 kg of synthetic calcium carbonate having a BET specific surface area of 15 m 2 / g was used.
[0041]
(Comparative Example 2)
Surface treated with unsaturated fatty acid and saturated fatty acid in the same manner as in Example 1 except that 60 g of mixed fatty acid (30 g of oleic acid and 30 g of stearic acid) having a mixing ratio of oleic acid / stearic acid = 1.0 was used. A treated calcium carbonate was produced.
[0042]
(Comparative Example 3)
Manufacture of surface-treated calcium carbonate surface-treated with unsaturated fatty acid and saturated fatty acid in the same manner as in Example 1 except that oleic acid / stearic acid = 0, that is, only 200 g of stearic acid was used without using oleic acid. did.
[0043]
<Powder test>
For the surface-treated calcium carbonate obtained in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, the most probable void diameter and the most probable void volume were measured using a mercury intrusion-type void diameter measuring device. The measurement conditions were as follows: the maximum press-fitting pressure was 160 MPa · s, and the minimum critical void diameter was 0.002 μm.
[0044]
In addition, the total fatty acid processing amount of unsaturated fatty acids and saturated fatty acids was measured by differential thermal analysis. The ratio of unsaturated fatty acid / saturated fatty acid in the surface-treated calcium carbonate was measured by gas chromatography. Table 1 shows the results.
[0045]
[Table 1]
Figure 0003540303
[0046]
<DOP sol viscosity test>
DOP sols were prepared for the surface-treated calcium carbonates of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, and the viscosities thereof were measured. The DOP sol was prepared by kneading 200 g of surface-treated calcium carbonate and 200 g of DOP (dioctyl phthalate, manufactured by J-Plus Co.) for 30 minutes under reduced pressure, and measuring the initial viscosity of the obtained DOP sol at 20 ° C. The viscosity after 7 days at 20 ° C. was measured at 20 ° C. The viscosity was measured by a BH type viscometer (manufactured by TOKIMEC) at 2 rpm and 20 rpm. Table 2 shows the measurement results. In addition, the viscosity increase rate indicates the increase rate of the viscosity after 7 days with respect to the viscosity immediately after kneading.
[0047]
[Table 2]
Figure 0003540303
[0048]
As is clear from the results shown in Table 2, the surface-treated calcium carbonates of Examples 1 to 3 according to the present invention impart high viscosity and good thixotropic properties to the DOP sol. Also, it is understood that the storage stability is excellent.
[0049]
<Viscosity test of PPG sol>
With respect to the surface-treated calcium carbonate of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3, the viscosity of PPG (polypropylene glycol) sol was measured. The PPG sol was prepared by kneading 200 g of surface-treated calcium carbonate and 200 g of PPG (polypropylene glycol, trade name "Sumiphen 3086", manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.) for 30 minutes under reduced pressure. The viscosity and the viscosity after 7 days were measured as described above. Table 3 shows the measurement results.
[0050]
[Table 3]
Figure 0003540303
[0051]
As is clear from Table 3, the surface-treated calcium carbonates of Examples 1 to 9 according to the present invention show higher viscosity and better thixotropic properties than the surface-treated calcium carbonates of Comparative Examples 1 to 3. Also, it is understood that the storage stability is excellent.
[0052]
<Viscosity test of PVC sol>
About the surface-treated calcium carbonate of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-3, the viscosity of the PVC sol was measured. The blending of the PVC sol was carried out by adding 200 g of surface-treated calcium carbonate, 300 g of PVC resin (trade name “ZEST P21”, manufactured by Shin-Dai-Ichi PVC Co., Ltd.), 300 g of DINP, 150 g of heavy calcium carbonate, 10 g of versamide, and 40 g of mineral terpen for 30 minutes. The resulting PVC sol was kneaded under reduced pressure, and the initial viscosity and the viscosity after 7 days were measured in the same manner as described above. Table 4 shows the measurement results.
[0053]
[Table 4]
Figure 0003540303
[0054]
As is clear from Table 4, it is understood that the surface-treated calcium carbonates of Examples 1 to 9 according to the present invention can impart high viscosity and good thixotropic properties even in a PVC sol. Further, it can be seen that the storage stability is also good.
[0055]
【The invention's effect】
The surface-treated calcium carbonate of the present invention can be added to polymer materials such as inks, paints, sealing materials, PVC sols and acrylic sols to give high viscosity and good thixotropic properties. It is. In addition, there is little change in viscosity over time, and storage stability is excellent.
[0056]
Further, since it is made of calcium carbonate, it can be produced at relatively low cost, and is an economically advantageous thixotropic material.

Claims (3)

BET比表面積20〜100m2/gの炭酸カルシウムを(A)不飽和脂肪酸と(B)飽和脂肪酸で表面処理した炭酸カルシウムからなる揺変性付与材であって、水銀圧入法による空隙径分布曲線における最多確率空隙径のピークが0.03μm未満であり、かつ最多確率空隙容量が0.05〜0.5cm3/gであり、不飽和脂肪酸(A)と飽和脂肪酸(B)との混合割合(A)/(B)が0.1.9であることを特徴とする揺変性付与材。A thixotropic material comprising calcium carbonate having a BET specific surface area of 20 to 100 m 2 / g and surface-treated with (A) an unsaturated fatty acid and (B) a saturated fatty acid. The peak of the most probable void diameter is less than 0.03 μm, the most probable void volume is 0.05 to 0.5 cm 3 / g, and the mixing ratio of the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) ( A) / (B) is 0. A thixotropic material, characterized in that the material is 5 to 1.9 . 不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)を、それぞれ金属塩またはエステルの形態で表面処理していることを特徴とする請求項1に記載の揺変性付与材。The thixotropic material according to claim 1, wherein the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) are surface-treated in the form of a metal salt or ester, respectively. 不飽和脂肪酸(A)及び飽和脂肪酸(B)が炭素数6〜31の脂肪酸であることを特徴とする請求項1または2に記載の揺変性付与材。The thixotropic material according to claim 1 or 2, wherein the unsaturated fatty acid (A) and the saturated fatty acid (B) are fatty acids having 6 to 31 carbon atoms.
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