JPH04295010A - アラゴナイト系柱状炭酸カルシウムの粒度調整方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規なアラゴナイト系
柱状炭酸カルシウムの製造方法に関するものである。さ
らに詳しくいえば、本発明は、適度の粒径を有すると共
に粒径均一であり、白色性、強度に優れ、紙用例えば製
紙用塗工顔料としては白紙光沢、印刷光沢、印刷強度、
インクの吸収性やセット性等の印刷適性に優れ、また内
填フィラーとしては高不透明性を示し、さらにプラスチ
ック用充填材としては優れた機械的強度を示す、アラゴ
ナイト系炭酸カルシウムの製造方法に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】炭酸カルシウムは白色度等に優れている
ため、紙、ゴム、プラスチック、インク、塗料等の多く
の分野で顔料や充てん剤として多用されており、角状や
紡錘状のカルサイト、柱状のアラゴナイト、球状のバテ
ライトなどが知られている。これらの中でカルサイトが
最も安定であり、その製造法や用途などについては多数
の提案がなされているが、アラゴナイトについてはあま
り報告されていない。

【０００３】アラゴナイトの製造法としては、水酸化カ
ルシウム−二酸化炭素系反応において、リン酸化合物や
バリウム化合物などの添加物を用いる方法が一般的であ
る（特開昭６３−２５６５１４号公報、特開昭６３−２
６０８１５号公報）。しかしながら、これらの製造法は
、工業的にアラゴナイトを生産する場合、種々の高価な
添加物を要するためにコスト高となる上に、ろ水を循環
利用する場合、反応系内の添加物の濃度調整が困難であ
るなどの多くの問題点がある。

【０００４】一方、水酸化カルシウム−二酸化炭素系の
みで反応を行う方法も知られている（特公昭５５−５１
８５２号公報、特開平１−３４９３０号公報）。しかし
ながら、この方法も反応を低温で行う必要がある（反応
温度が低い）ために冷却コストがかかり過ぎる上、反応
原料や反応生成物の濃度（反応濃度）も低いため製造コ
ストが高いという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のアラゴナイト系柱状炭酸カルシウムの製造法の欠
点を改善し、適度の粒径を有し、粒径均一なアラゴナイ
ト系柱状炭酸カルシウムを工業的に安定かつ安価に製造
することを目的としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の好
ましい特徴を有するアラゴナイト系柱状炭酸カルシウム
の工業的製法を開発するために種々研究を重ねた結果、
水酸化カルシウム−二酸化炭素系において特定の前処理
を行い、一定の反応条件下で炭酸化反応を行うことによ
り、その目的を達成しうることを見出し、この知見に基
づいて本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、水酸化カルシウムと
二酸化炭素を反応させて炭酸カルシウムを製造するに当
り、２５℃、濃度４００ｇ／ｌにおける粘度が１０００
ｃｐ以上の水酸化カルシウム水性懸濁液を、５０〜４０
０ｇ／ｌの濃度に調整し、これに二酸化炭素濃度１５〜
１００容量％の二酸化炭素含有ガスを水酸化カルシウム
１ｋｇ当り二酸化炭３素換算で１〜３ｌ／ｍｉｎで供給
することを特徴とするアラゴナイト系柱状炭酸カルシウ
ムの製造方法を提供するものである。

【０００８】本発明方法において用いられる水酸化カル
シウム水性懸濁液は、機械的処理あるいは水中熟成によ
り２５℃、　濃度４００ｇ／ｌにおける粘度が１０００
ｃｐ以上、好ましくは２０００ｃｐ以上になるように調
整される。

【０００９】機械的処理にはコーレスミキサー、サンド
ミル、ホモジナイザーなどの高速剪断処理の可能な高速
インペラー分散機等の撹拌機あるいは混練機を用いるの
が好ましい。

【００１０】また、水中熟成処理、すなわち凝集しやす
い水酸化カルシウム粒子を水中に放置する処理により、
凝集が崩壊し、粒子が分散される。これにより見掛けの
水酸化カルシウム粒子が小さくなるため水酸化カルシウ
ム水性懸濁液の粘度が上昇する。

【００１１】この水性懸濁液の粘度は、ブルックスフィ
ールド粘度計（Ｂ型粘度計）を用いて、ローター回転数
６０ｒｐｍの条件下で測定される。水酸化カルシウム水
性懸濁液の粘度が１０００ｃｐ未満では反応生成物のア
ラゴナイト系柱状粒子の分散性が低下する。

【００１２】さらに、この水酸化カルシウム水性懸濁液
は、水で希釈するなどして濃度５０〜４００ｇ／ｌに調
整される。

【００１３】本発明方法においては、このように調整さ
れた水酸化カルシウム水性懸濁液に二酸化炭素含有ガス
が水酸化カルシウム１ｋｇ当り二酸化炭素換算で１〜３
ｌ／ｍｉｎで供給される。

【００１４】二酸化炭素含有ガスは二酸化炭素濃度が１
５〜１００容量％、好ましくは２０〜１００容量％の範
囲のものであり、必ずしも純粋な二酸化炭素を用いる必
要はなく、二酸化炭素を窒素等で希釈したものでもよい
。

【００１５】二酸化炭素含有ガスの供給は通常吹き込み
で行われる。二酸化炭素の供給量が１ｌ／ｍｉｎ未満で
は反応時間が長すぎて生産性が低下するし、また３ｌ／
ｍｉｎを超えるとアラゴナイト柱状粒子の分散性が低下
する上に、角状粒子が混入しやすくなる。

【００１６】本発明方法においては、反応開始温度は２
０〜８０℃の範囲が好ましく、この範囲内で適宜温度を
変えることにより粒径を短径０．１〜０．３ミクロン程
度、長径１．０〜４．０ミクロン程度の範囲内で任意に
コントロールすることが可能となる。また、アスペクト
比については５〜１５の範囲のものが好ましい。

【００１７】反応開始温度を低くすると粒径は小さくな
り、高くすると粒径は大きくなる。粒径が小さすぎると
粒子の凝集が強く、分散性が低下し、例えば製紙用に塗
工した場合、白色度や不透明度が低下するし、また粒径
が大きすぎると白色度が低下し、例えば製紙用に塗工し
た場合、白紙光沢や印刷光沢が低下し、インクの吸収性
やセット性が低下するので好ましくない。

【００１８】また、反応開始温度が２０℃未満の場合に
は、カルサイトが発生しやすくなりアラゴナイト系柱状
粒子に角状粒子が混入しやすくなるし、また８０℃を超
える場合には、アラゴナイト系柱状粒子にカルサイト系
紡錘状粒子が混入しやすくなる。この角状や紡錘状の粒
子の混入したアラゴナイト系柱状粒子は、製紙用塗工顔
料に用いると光学物性を低下させるし、またプラスチッ
ク用充てん材として用いると機械的強度を低下させるの
で好ましくない。

【００１９】

【発明の効果】本発明方法によれば、高価な添加物の必
要は一切ないし、反応条件も常温付近であるためコスト
がかからず、安価に、適度の粒径を有し、粒径均一なア
ラゴナイト系粒状炭酸カルシウムを製造できる上に、反
応開始温度を変えることにより粒径を任意にコントロー
ルすることができるという顕著な効果を奏する。

【００２０】したがって、本発明方法で得られたアラゴ
ナイト系粒状炭酸カルシウムは、製紙用を始め、ゴム、
プラスチック、インク、塗料等の多くの分野で顔料及び
充てん剤として有用である。例えば、製紙用顔料として
用いた場合、白色度、白紙光沢、印刷光沢、特にインク
の吸収、セット性等の印刷適性に優れ、また、プラスチ
ック用充てん剤として用いた場合、優れた白色性、強度
を示す。

【００２１】

【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例１ 水酸化カルシウムを水に懸濁して４００ｇ／ｌの濃度に
調整し、コーレスミキサーで処理して２５℃における粘
度２５００ｃｐの水酸化カルシウム水性懸濁液を得た。 得られた水酸化カルシウム水性懸濁液すなわち石灰乳を
水で希釈して濃度２２０ｇ／ｌに調整した原料石灰乳を
回分式反応槽に１５ｌ供給し、反応槽中の原料石灰乳の
液温を４０℃に調整したのち、二酸化炭素濃度３０容量
％の二酸化炭素含有ガスを１．３Ｎｍ３／ｈｒで導入し
反応を行った。このようにして得られた生成物はＳＥＭ
及びＸＲＤにより平均長径が２ミクロン、平均短径０．
２０ミクロンの柱状粒子形のアラゴナイト（アラゴナイ
ト系柱状炭酸カルシウム）であることが判明した。

【００２２】実施例２ 反応槽中の原料石灰乳の液温を６０℃に調整したこと以
外は実施例１と同様にして反応を行った。このようにし
て得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤにより平均長径が
２．８ミクロン、平均短径０．２９ミクロンの柱状粒子
形のアラゴナイト（アラゴナイト系柱状炭酸カルシウム
）であることが判明した。

【００２３】実施例３ 反応槽中の原料石灰乳の液温を７５℃に調整したこと以
外は実施例１と同様にして反応を行った。このようにし
て得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤにより平均長径が
３．６ミクロン、平均短径０．３５ミクロンの柱状粒子
形のアラゴナイト（アラゴナイト系柱状炭酸カルシウム
）であることが判明した。

【００２４】実施例４ 水酸化カルシウムを水に懸濁して４００ｇ／ｌの濃度に
調整し、サンドミルで処理して２５℃における粘度１０
００ｃｐの水酸化カルシウム水性懸濁液を得た。得られ
た水酸化カルシウム水性懸濁液すなわち石灰乳を水で希
釈して濃度２２０ｇ／ｌに調整した原料石灰乳を回分式
反応槽に１５ｌ供給し、反応槽中の原料石灰乳の液温を
４０℃に調整したのち、二酸化炭素濃度３０容量％の二
酸化炭素含有ガスを１．３Ｎｍ３／ｈｒで導入し反応を
行った。このようにして得られた生成物はＳＥＭ及びＸ
ＲＤにより平均長径が１．９ミクロン、平均短径０．１
９ミクロンの柱状粒子形のアラゴナイト（アラゴナイト
系柱状炭酸カルシウム）であることが判明した。

【００２５】実施例５ 反応槽中の原料石灰乳の液温を３２℃に調整するととも
に、二酸化炭素含有ガスの導入量を０．８Ｎｍ３／ｈｒ
に代えたこと以外は実施例１と同様にして反応を行った
。このようにして得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤに
より平均長径が１．６ミクロン、平均短径０．１５ミク
ロンの柱状粒子形のアラゴナイト（アラゴナイト系柱状
炭酸カルシウム）であることが判明した。

【００２６】実施例６ 反応槽中の原料石灰乳の液温を５５℃に調整するととも
に、二酸化炭素含有ガスの導入量を０．８Ｎｍ３／ｈｒ
に代えたこと以外は実施例１と同様にして反応を行った
。このようにして得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤに
より平均長径が２．６ミクロン、平均短径０．２５ミク
ロンの柱状粒子形のアラゴナイト（アラゴナイト系柱状
炭酸カルシウム）であることが判明した。

【００２７】比較例１ 水酸化カルシウムを単に水に懸濁するだけでコーレスミ
キサー処理を行わずに濃度２２０ｇ／ｌとした水酸化カ
ルシウム水性懸濁液を用いるとともに、二酸化炭素含有
ガスの導入量を２．３Ｎｍ３／ｈｒに代えたこと以外は
実施例１と同様にして反応を行った。このようにして得
られた生成物は極めて分散性の低いアラゴナイト凝集体
であった。

【００２８】比較例２ 反応槽中の原料石灰乳の液温を１５℃に調整したこと以
外は実施例１と同様にして反応を行った。このようにし
て得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤにより平均粒径が
０．１ミクロン粒状カルサイトであることが判明した。

【００２９】比較例３ 原料石灰乳の濃度を３０ｇ／ｌに代えるとともに、二酸
化炭素含有ガスの導入量を０．２Ｎｍ３／ｈｒに代えた
こと以外は実施例１と同様にして反応を行った。　　こ
のようにして得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤにより
平均粒径が０．０８ミクロン微粒状カルサイトであるこ
とが判明した。

【００３０】比較例４ 二酸化炭素含有ガスの導入量を６．６Ｎｍ３／ｈｒに代
えたこと以外は実施例１と同様にして反応を行った。こ
のようにして得られた生成物はＳＥＭ及びＸＲＤにより
平均粒径が０．０５ミクロン膠質のカルサイトであるこ
とが判明した。

【００３１】応用例 実施例１〜６、比較例１で得た炭酸カルシウムをフィル
タープレスを用いてろ過し、乾燥、粉砕、分級を行った
。得られた粉末にポリアクリル酸ナトリウム系分散剤（
東亜合成社製、アロン）を炭酸カルシウムに対し１．０
容量％添加し、固形分濃度６０％のスラリーを得た。 次いで、各炭酸カルシウム１００重量部当り、デンプン
（日食＃４６００）とＳＢＲ（ＪＳＲ０６９２）を重量
比１：４で配合してなるバインダー１０重量部と潤滑剤
としてのステアリン酸カルシウム１．５重量部とを添加
し、さらに水を加えて固形分濃度を４５％に調整した。 このようにして得られたスラリーを塗布液として用い紙
質試験を行った。その結果を表１に示す。

【００３２】なお、各種物性は次のようにして測定した
。 （１）白色度：ＪＩＳ．Ｐ．８１２３により測定（２）
白紙光沢：ＪＩＳ．Ｐ．８１４２により測定（３）印刷
光沢：インクとしてＴＫＵ紅−ロ０．４ｍｌを用い、Ｊ
ＩＳ．Ｐ．８１４２により測定（４）Ｋ＆Ｎインク受理
性：Ｋ＆Ｎの２分値をハンター式白色度計により測定

【００３３】

【表１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水酸化カルシウムと二酸化炭素を反応
   させて炭酸カルシウムを製造するに当り、２５℃、濃度
   ４００ｇ／ｌにおける粘度が１０００ｃｐ以上の水酸化
   カルシウム水性懸濁液を、５０〜４００ｇ／ｌの濃度に
   調整し、これに二酸化炭素濃度１５〜１００容量％の二
   酸化炭素含有ガスを水酸化カルシウム１ｋｇ当り二酸化
   炭素換算で１〜３ｌ／ｍｉｎで供給することを特徴とす
   るアラゴナイト系柱状炭酸カルシウムの製造方法。
2. 【請求項２】　　反応開始温度が２０〜８０℃の範囲に
   ある請求項１記載のアラゴナイト系柱状炭酸カルシウム
   の製造方法。