JPH03170327A - 球状炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化粧料、紙、塗料の顔料、ゴム・プラスチッ
クの充填材、各種の研磨材、建材等の様々な用途におい
て実用上利用価値の高い球状炭酸カルシウムの製造方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

炭酸カルシウムは、紙・塗料の填料や顔料、プラスチッ
ク・ゴムの充填材、医薬品、食品等幅広く利用されてい
る物質である。その理由としては比較的安価であること
、高白色度であること、人体さらには生物界に対し無害
であること等があげられるが、様々な形態のものを容易
に合威できることも重要な特徴のひとつである。

球状炭酸カルシウムについてもカルサイ１〜型、パテラ
イト型のものがすでに知られている。カルサイト型球状
炭酸カルシウムの製造方法としてはマグネシウム化合物
を含む水酸化カルシウム水懸濁液を二酸化炭素含有気体
で炭酸化する過程で縮合リン酸あるいはそのアルカリ金
属塩を添加する方法（特開昭６０−９０８２２号公報）
、ポリリン酸塩を溶解した水酸化カルシウム水懸濁液に
二酸化炭素を導入する方法（特開昭６１−１６８５２４
号公報）が知られている。パテライト型球状炭酸カルシ
ウムの製造方法としては２価の陽イオンを水溶性カルシ
ウム塩に添加し炭酸塩との水溶液反応により得る方法（
特公昭６１−５３３１号公報）、有機媒体を含む水酸化
カルシウム水懸濁液に水溶性の有機あるいは無機酸、も
しくはそれらの水溶性塩を添加し炭酸化する方法（特開
昭６３−１０３８２４号公報）、水溶性スルホン化ボリ
マー溶存下で水溶性カルシウム塩と水溶性炭酸塩を反応
させる方法（特開昭６４−６５０１５号公報）、水酸化
カルシウム水懸濁液にアミノ酸またはその塩を添加する
方法（特開昭６４−７２９１６号公報）、物理的衝撃を
与えながらカルシウムイオンを含む溶液と炭酸イオンを
含む溶液とを混合する方法（特開平１−１０８１１７号
公報）等が知られている。

しかしこれら従来の方法で製造された球状炭酸カルシウ
ムは、多くの分野での利用が有望視されてはいるものの
、知る限りにおいてユーザーから高い評価を得た例は少
ない。その原因は製造された炭酸カルシウムの特性にあ
るといえる。すわなち、従来の方法で製造されたカルサ
イＩ・型球状炭酸カルシウムでは、大きさの点で要求さ
れる粒径の範囲になく、形態も満足なものとはいい難い
。

一方パテライト型球状炭酸カルシウムでは極めて真珠に
近い直径１μｍ程度の粒径の揃ったものが得られるが、
パテライト自身がもつ不安定性という致命的な欠点があ
り、用途開発の上で困難を極めている。

さらにこれら従来の方法で製造される球状炭酸カルシウ
ムは、自由に粒径制御ができる訳ではなく、例えば数十
μｍ、数ｍｍといった粒径のものは全く得ることができ
ない。また、添加物の使用が必要な場合や工程が複雑な
場合が多く、それらにより生ずる様々な不都合を考慮す
る必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上記の従来の問題点を解消し、各種の顔料、
充填材、研磨材、建材をはしめとする球状の形態で特定
の粒径を要求される様々な用途に柔軟に対応でき、添加
物やバインダーを使用することなく簡単な工程で効率良
く容易に得ることができる実用上利用価値の高い球状炭
酸カルシウムの製造方法を提供することを課題とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明者らは上
述した従来の問題点に鑑み、球状炭酸カルシウムの製造
方法に関し検討を重ねた結果、従来の方法と全く異なっ
た製造方法すなわ３ ち微粒子の炭酸カルシウムの球状乾燥凝集体を二酸化炭
素含有ガス雰囲気中で熱処理することにより、従来の球
状炭酸カルシウムに較べ実用上の価値がはるかに高いカ
ルサイト型球状炭酸カルシウムを製造できることを見出
し、さらに鋭意検討の結果本発明に到達した。

すなわち、本発明は、上記の課題を、炭酸カルシウムの
球状乾燥凝集体を二酸化炭素ガス濃度３〜１００容量％
の雰囲気中、７００℃以上９５０℃以下の温度で熱処理
してカルサイト型炭酸カルシウム焼結体からなる球状炭
酸カルシウムを得ることを特徴とする球状炭酸カルシウ
ムの製造方法により解決した。

この方法によれば、最も安定なカルサイト型の結晶構造
をとること、球状乾燥粒子の造粒方法や造粒条件を変え
ることにより球状粒子の粒径が直径１μｍ以下のものか
ら１ｏ以上の大きいものまで幅広い粒径範囲に適用でき
ること、原料の粒度や粒度の異なったものを混合するこ
とにより、また熱処理条件を変化させることにより球状
粒子表４ 面に所望の大きさの起伏や突起を形威できることなど、
実用上有利な特徴を数多く備えている。

以下に本発明の詳細について説明する。

原料として使用する炭酸カルシウムは、種類を特に限定
するものではないが、熱処理の工程を考慮すればカルサ
イトの結晶構造をとっているものが好ましく、また原料
の粒度や粒度の異なったものの混合比は最終製品の表面
形状や強度を大きく左右するため球状凝集体の粒径や用
途により十分に吟味する必要がある。造粒については要
求される粒径にもっとも適切な方法を採用すればよく、
造粒方法の違いが後の焼結に大きな影響を及ぼすもので
はない。

まず最終製品の用途により最も適当な原料、造粒方法を
選択し、球状の炭酸カルシウム凝集体の乾燥物を作製す
る。次にこれを熱処理するわけであるが、大気中では炭
酸カルシウムは６００〜６５０℃で二酸化炭素を放出し
て酸化カルシウムに変化してしまうため高温ではカルサ
イトの結晶構造を残したまま焼結できず、６００℃以下
では温度が低すぎ焼結は進行しない。このため熱処理は
３容量％以上、望ましくは１０容量％以上の二酸化炭素
含有ガス中で行う。また熱処理の温度は７００℃以上９
５０℃以下、望ましくは７５０℃以上９００℃以下が適
切である。７００℃より低いと焼結に時間がかかり作業
効率が悪くなり、９５０℃を越えると分解し酸化カルシ
ウムに変化する危険性がある。但し、二酸化炭素の含有
量が少ない雰囲気中では炭酸カルシウムの分解温度が低
下するため７００〜８００℃の低’ａ　Ｎ域で熱処理を
行う必要がある。

行う必要がある。

一方、熱処理の最適時間は原料の一次粒子径、球状体の
粒子径及び熱処理温度により大きく影響をうける。一・
般に一次粒子径が大きくなると焼結の度合いは悪くなる
と考えられ、後述する球状粒子径２〜１０＋ｎ＋ｎの実
施例でも同し強度を得るためには一次粒子径０．０４μ
ｍ、０．７μｍ、６０μｍの順に熱処理時間を長くする
必要のあることがわかる。次に球状体の粒子径と熱処理
時間との関係について述べると、例えば原料の平均一次
粒子径が０．０４μｍで二酸化炭素１００％の雰囲気中
９００℃の熱処理の場合、球状粒子径が２〜１５μｍで
は容易に焼結が進行するため、５分〜２時間が望ましい
熱処理時間であるが、球状粒子径が１ｍを越えるとより
長い時間の熱処理を行った方が安定した強度が得られる
点でむしろ好ましい。またこれと同じ条件で熱処理温度
だけを７００℃に下げると、焼結の進行が遅くなり原料
の一次粒子径が小さいものでも２時間以上の長時間の熱
処理が望まれる。すなわち熱処理の最適時間は、原料の
一次粒子径、球状体の粒子径、および熱処理温度の組み
合わせにより数分から数時間までかなり広い範囲から導
きだす必要がある。

本発明の方法で製造した球状炭酸カルシウムはカルサイ
トの結晶構造をとっており極めて安定であること、造粒
方法が限定されないので幅広い範囲の粒径を選択できる
こと、球状粒子表面に所望の大きさの起伏や突起を形威
できること等の従来の球状炭酸カルシウムにない特徴を
備えてい“る。

さらに特に添加物やバインダーを使用しないのも７ 本発明の方法の大きな特徴であり、それらにより生ずる
様々な不都合を考慮する必要がない。すわなち本発明の
方法で製造した球状炭酸カルシウムは、各種の顔料、充
填材、研磨材、建材をはじめとする球状の形態で特定の
粒径を要求される様々な用途に柔軟に対応できる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例および比較例をあげてさらに具体
的に説明する。

実遣刺土 工業用生石灰と水道水でＣａＯ濃度を約５重量％に調整
した石灰乳に二酸化炭素ガスを導入し、平均粒径が約０
．０４μｍのカルサイト型炭酸カルシウム懸濁液を製造
した。この懸濁液を二流体ノズルを装着したスプレード
ライヤーを使用し、人口温度１５０℃、出口温度８０℃
の条件で乾燥した。

乾燥物を電子顕微鏡で観察すると、一次粒子が凝集した
粒径２〜１５μｍの炭酸カルシウム球状体であった。

次にこの球状乾燥物を二酸化炭素雰囲気にした８ 電気炉中、８００℃で５分間熱処理した。電子顕微鏡で
観察すると、一次粒子が約Ｏ、５μｍまで或長して粒子
同士が焼結し、表面に０．３μｍ前後の突起（起伏）の
ある球状炭酸カルシウムであった。

止釦肛 実施例１で得た熱処理前の炭酸カルシウム球状乾燥物を
指でこすり電子顕微鏡で観察すると、球状の粒子は完全
に壊れていた。

比較銘芸 実施例１で得た炭酸カルシウム球状乾燥物を空気雰囲気
にした電気炉中、８００℃で５分間熱処理した。Ｘ線粉
末回折を行ったところ、酸化カルシウムのパターンを示
した。

尖施尉裟 実施例１で得た炭酸カルシウム球状乾燥物を二酸化炭素
雰囲気にした電気炉中、９００℃で５分間熱処理した。

電子Ｓ！ｌｉ微鏡で観察すると、一次粒子が約０．５μ
ｍまで或長して粒子同志が集結し、表面に０．２〜０．
５μｍの突起（起伏）のある球状炭酸カルシウムであっ
た。

ＪＪＪＪ！ｊ　３ 実施例１で得た炭酸カルシウム球状乾燥物を酸化炭素雰
囲気にした電気炉中、１　０　０　０　’Ｃで５時間熱
処理した。電子顕微鏡下では球状の焼結体であったが、
Ｘ線回折では酸化カルシウムのパターンを示した。

尖旌班主 実施例１で得た炭酸カルシウム球状乾燥物を一酸化炭素
雰囲気にした電気炉中、７００″Ｃで２時間熱処理した
。電子顕微鏡で観察すると、一次粒子が約０．３μｍま
で或長して粒子同志が焼結し、表面に０．２μｍ前後の
突起（起伏）のある球状炭酸カルシウムであった。

実施桝土 実施例１で得た炭酸カルシウム球状乾燥物を空気７５％
、二酸化炭素２５％の雰囲気にした電気炉中、８００℃
で３０分間熱処理した。電子顕微鏡で観察すると、一次
粒子が１．０〜１．５μｍまで戒長して粒子同士が焼結
し、表面に１、０μｍ程度の突起（起伏）のある球状炭
酸カルシウムであっ実（Ｈ速ｉ 実施例ｌで得た炭酸カルシウム球状乾燥物を空気９５％
、二酸化炭素５％の雰囲気にした電気炉中、８００℃で
５分間熱処理した。得られたものは実施例１の二酸化炭
素１００％雰囲気の時と大差ないものであった。

実施拠ｉ 実施例１で製造した平均粒径が約０．０４μｍのカルサ
イト型炭酸カルシウム懸濁液を脱水し直径２〜１０ｍｍ
に造粒した。この造粒品を１０５℃で乾燥した後、二酸
化炭素雰囲気中、９００℃で３０分間熱処理した。こう
して得た球状炭酸カルシウムの破壊強度を測定したとこ
ろ、５〜１０ｋｇであった。

尖施拠工 工業用生石灰と水道水でＣａＯ濃度を約５重量％に調整
した石灰乳に二酸化炭素ガスを導入し、平均粒径が約０
．７μｍのカルサイト型炭酸カルシウム懸濁液を製造し
脱水後、直径２〜１０ｍｍ６こ造１ｌ 粒した。この造粒品を１０５℃で乾燥し、二酸化炭素雰
囲気中、９　０　０　’Ｃで３０分間熱処理した。

こうして得た球状炭酸カルシウムの破壊強度は５〜１０
ｋｇであった。

尖旌明１ 石灰石を粉砕・分級して製造した平均粒径約６０μｍの
重質炭酸カルシウムを水中で懸濁させた後、脱水し直径
６〜１０ｍｍに造粒した。この造粒品を１０５℃で乾燥
した後、二酸化炭素雰囲気中、９００℃で１時間熱処理
した。こうして得た球状炭酸カルシウムの破壊強度は、
１．５〜２．　５　ｋｇであった。

比較班土 実施例６、７、８の熱処理前の造粒乾燥品の破壊強度を
測定したところ、０．　０　５　ｋｇ以下であった。

表１は上記のものを含む実施例・比較例の一部である。

〔効果〕

本発明によれば、添加物やバインダーを使用することな
く、所望の粒径の球状炭酸カルシウムを１２ 簡単な工程で効率よく容易に製造でき、各種の顔料、充
填材、研磨材、建材をはじめとする球状の形態で特定の
粒径を要求される様々な用途に柔軟に対応できる。さら
には原料に使用する炭酸カルシウムの粒径や混合比を変
化させることにより、また熱処理時の温度や時間を変化
させることにより、球状炭酸カルシウム粒子の表面の形
状をも制御できる。これらの点で、本発明の実用上の効
果はきわめて顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で製造した球状炭酸カルシウムの粒子
構造を示す倍率３７００倍の走査型電子顕微鏡写真であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭酸カルシウムの球状乾燥凝集体を二酸化炭素ガス濃度
   ３〜１００容量％の雰囲気中、７００℃以上９５０℃以
   下の温度で熱処理してカルサイト型炭酸カルシウム焼結
   体からなる球状炭酸カルシウムを得ることを特徴とする
   球状炭酸カルシウムの製造方法。