JPH06104571B2 - Method for producing calcium carbonate crystals - Google Patents

Method for producing calcium carbonate crystals

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JPH06104571B2
JPH06104571B2 JP10738486A JP10738486A JPH06104571B2 JP H06104571 B2 JPH06104571 B2 JP H06104571B2 JP 10738486 A JP10738486 A JP 10738486A JP 10738486 A JP10738486 A JP 10738486A JP H06104571 B2 JPH06104571 B2 JP H06104571B2
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calcium carbonate
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aqueous solution
spherical
carbonate crystals
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幸男 海老澤
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カネボウ・エヌエスシ−株式会社
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    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/182Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds
    • C01F11/183Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by an additive other than CaCO3-seeds the additive being an organic compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C01F11/18Carbonates
    • C01F11/185After-treatment, e.g. grinding, purification, conversion of crystal morphology

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は炭酸カルシウム結晶の製造方法に係り、詳しく
は紙或いは塗料用の填料又は顔料等として用いて有用な
球状の炭酸カルシウム結晶の製造方法に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing calcium carbonate crystals, and more specifically, a method for producing spherical calcium carbonate crystals useful as a filler or pigment for paper or paints. Regarding

(従来の技術) 従来より炭酸カルシウム、特に沈降性炭酸カルシウムが
ゴム、プラスチックス、紙用の填料として、また塗料、
インキ用の顔料、あるいは医薬品、化粧品、食品、農薬
用などの添加剤として利用されている。
(Prior Art) Conventionally, calcium carbonate, especially precipitated calcium carbonate, has been used as a filler for rubber, plastics, paper, paint,
It is used as a pigment for inks and as an additive for pharmaceuticals, cosmetics, foods, agricultural chemicals, etc.

炭酸カルシウムには、同質異像として六方晶系のカルサ
イト型結晶、斜方晶系のアラゴナイト型結晶、および擬
六方晶系のバテライト型結晶があるが、このなかで現在
工業的に製造され上記の如き用途に利用されているの
は、立方体もしくは紡錘形のカルサイト型結晶、または
針状のアラゴナイト型結晶が大半である。それら炭酸カ
ルシウムは純度が高く、かつ粒度分布が比較的均一であ
るという特徴を有しているものの、反面嵩比重が小さ
く、また紡錘形、立方体等の形状からなるため、スラリ
ーとした時の分散性が必ずしも十分でなく高濃度スラリ
ーを得難いという難点がある。
Calcium carbonate includes hexagonal calcite-type crystals, orthorhombic aragonite-type crystals, and pseudo-hexagonal vaterite-type crystals as polymorphs. Cubic or spindle-shaped calcite-type crystals or needle-shaped aragonite-type crystals are mostly used for such applications. Although these calcium carbonates have the characteristics of high purity and relatively uniform particle size distribution, on the other hand, they have a low bulk specific gravity, and because they have a spindle shape, a cubic shape, etc., they are dispersible when made into a slurry. However, it is not always sufficient and it is difficult to obtain a high-concentration slurry.

これに対して、球状の炭酸カルシウム結晶、例えばバテ
ライト型の球状炭酸カルシウム結晶の場合には、その形
態的な特徴からして、スラリーの分散性が向上すると共
に最密充填をとりやすく、スリラーの高濃度化が計れる
ものと期待される。また、紙、塗料、あるいはゴム、プ
ラスチックス用の顔料、填料として用いた場合、塗工性
の改善、充填性の向上等の効果も合わせ奏せられ、ひい
ては製品の光沢性,白度、あるいは印刷特性等の向上に
つながると考えられる。
On the other hand, in the case of spherical calcium carbonate crystals, for example, vaterite-type spherical calcium carbonate crystals, from the morphological characteristics, the dispersibility of the slurry is improved and the closest packing can be easily taken. It is expected that high concentration can be achieved. When it is used as a pigment or filler for paper, paint, rubber, or plastics, it also has the effects of improving coatability and filling properties, and thus the glossiness, whiteness, or It is thought that this will lead to improvements in printing characteristics and the like.

以上の観点から、従来より、球状炭酸カルシウム結晶、
特にバテライト型の球状炭酸カルシウム結晶を工業的に
製造するための方法が種々検討されて来ており、かかる
方法として、例えばマグネシウム化合物を含む水酸化
カルシウム水懸濁液に二酸化炭素含有気体を導入し、あ
る一定の炭酸化率に達した時点で縮合リン酸あるいはそ
のアルカリ金属塩を添加することによって、球状炭酸カ
ルシウムを得る方法(特開昭60−90822)、あるいは
塩化カルシウムと炭酸水素カルシウムの反応において反
応終了時のスラリーのPH値が6.8になるように予めアン
モニアを共存させることによってバテライト型球状炭酸
カルシウムを得る方法(特開昭54−150397)等が提案さ
れている。
From the above viewpoint, conventionally, spherical calcium carbonate crystals,
In particular, various methods for industrially producing vaterite-type spherical calcium carbonate crystals have been studied, and as such a method, for example, a carbon dioxide-containing gas is introduced into a calcium hydroxide aqueous suspension containing a magnesium compound. , A method for obtaining spherical calcium carbonate by adding condensed phosphoric acid or its alkali metal salt when a certain carbonation rate is reached (JP-A-60-90822), or a reaction between calcium chloride and calcium hydrogen carbonate. In JP-A-54-150397, there has been proposed a method of obtaining vaterite-type spherical calcium carbonate by previously allowing ammonia to coexist so that the pH value of the slurry at the end of the reaction becomes 6.8.

しかしながら、それらの方法はいずれも、従来の立方体
や紡錘形の炭酸カルシウム結晶の製造方法に比べて、製
造工程が大変複雑であり、またそのため、製造装置(晶
析装置等)の改修が必要であるなどの問題もあり、生産
性、経済性の点で必ずしも満足のゆくものとは言い難
い。
However, in any of those methods, the manufacturing process is very complicated as compared with the conventional method for manufacturing cubic or spindle-shaped calcium carbonate crystals, and therefore, it is necessary to refurbish the manufacturing apparatus (crystallizer, etc.). However, it is hard to say that it is always satisfactory in terms of productivity and economic efficiency.

(発明が解決しようとする問題点) 本発明者は、以上の如き従来技術の問題点に鑑み、球状
の炭酸カルシウム結晶を工業的に有利に製造する方法を
見い出すべく鋭意研究を重ねた結果、炭酸カルシウム結
晶を析出せしめるための溶液中に、後述の水溶性スルホ
ン化ポリマーを共存せしめておくことにより、バテライ
ト型結晶からなる、あるいは該結晶を主体としてなる球
状炭酸カルシウム結晶(以下、それらを単にバテライト
型結晶からなる球状炭酸カルシウム結晶という)を容易
に、しかも再現性よく製造し得ることを知り、本発明を
完成するに到った。
(Problems to be Solved by the Invention) The present inventor, in view of the problems of the conventional techniques as described above, has conducted earnest research to find a method for industrially producing spherical calcium carbonate crystals, and as a result, In the solution for precipitating the calcium carbonate crystals, the water-soluble sulfonated polymer described below is allowed to coexist, so that spherical calcium carbonate crystals composed of vaterite type crystals or mainly composed of the crystals (hereinafter, simply referred to as The present invention has been completed based on the knowledge that spherical calcium carbonate crystals composed of vaterite type crystals) can be easily and reproducibly manufactured.

即ち、本発明の目的は、球状の炭酸カルシウムを何ら複
雑な工程、操作を要することなく極く簡便な手法によ
り、かつまた従来の晶析装置等をそのまま使用すること
もできる工業的に有利な手段で製造するための方法を提
供することにある。
That is, the object of the present invention is industrially advantageous in that spherical calcium carbonate can be used in a very simple manner without any complicated steps and operations, and can also be used as it is in a conventional crystallizer. It is to provide a method for manufacturing by means.

本発明の他の目的は、ゴム、プラスチックス、紙、塗料
等の填料、顔料として用いて有用な球状炭酸カルシウム
結晶を、上記の改良された方法の採用により、低コスト
でかつ安定して供給すること可能ならしめることにあ
る。
Another object of the present invention is to stably supply spherical calcium carbonate crystals, which are useful as fillers and pigments for rubber, plastics, paper, paints, etc., at a low cost by adopting the above-mentioned improved method. If you can do it, you have to do it.

(問題点を解決するための手段) 上記の目的は、炭酸カルシウムを水溶液から結晶状に析
出せしめるに際して、該水溶液中にポリスチレンスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸と下記の一般式 (ここで、R1,R2,R3,R4はそれぞれ独立して水素、メ
チル基またはカルボキシル基を表わす。但し、R1,R2
R3,R4のいずれか一つまたは二つはカルボキシル基であ
り、そしてカルボキシル基が二つである場合には無水物
の形をとっていてもよい。) で示される単量体の少なくとも一種との共重合体および
それらの塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の水
溶性スルホン化ポリマーを共存せしめることを特徴とす
る球状の炭酸カルシウム結晶の製造方法によって達せら
れる。
(Means for Solving Problems) The above-mentioned object is to precipitate polystyrene from an aqueous solution in a crystalline form by adding polystyrene sulfonic acid, styrene sulfonic acid and the following general formula to the solution. (Here, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent hydrogen, a methyl group, or a carboxyl group, provided that R 1 , R 2 , and
Any one or two of R 3 and R 4 is a carboxyl group, and when it has two carboxyl groups, it may be in the form of an anhydride. ) A method for producing spherical calcium carbonate crystals, characterized in that at least one water-soluble sulfonated polymer selected from the group consisting of a copolymer with at least one monomer represented by Reached by.

かかる本発明方法によれば、炭酸カルシウム結晶を晶析
せしめることとなる水溶液中に、上記の如き水溶性スル
ホン化ポリマーを微量添加しておくだけで、バテライト
型結晶からなる球状炭酸カルシウム結晶を高収率でかつ
再現性よく取得することができる。
According to such a method of the present invention, spherical calcium carbonate crystals composed of vaterite-type crystals are enhanced by simply adding a small amount of the water-soluble sulfonated polymer as described above to an aqueous solution that will crystallize calcium carbonate crystals. It can be obtained with high yield and reproducibility.

本発明で用いる水溶性スルホン化ポリマーは、(メタ)
アクリル酸系ポリマー〔ポリ(メタ)アクリル酸、アク
リル酸とアクリル酸エステルのコポリマーなど〕あるい
はマレイン酸系ポリマー(ポリマレイン酸、エチレンと
マレイン酸のコポリマーなど)等と共にポリマー(高分
子電解質)型水処理剤(スケール防止剤)として知られ
ており、またそれらポリマー型水処理剤によるスケール
防止効果が一つには晶癖効果、すなわちスケール成分
(炭酸カルシウム等)の結晶成長の抑制と結晶形の改変
に基づくことも公知である。
The water-soluble sulfonated polymer used in the present invention is (meth)
Polymer (Polyelectrolyte) type water treatment with acrylic acid type polymer [poly (meth) acrylic acid, copolymer of acrylic acid and acrylic acid ester] or maleic acid type polymer (polymaleic acid, copolymer of ethylene and maleic acid) It is also known as an agent (scale inhibitor), and one of the scale-inhibiting effects of these polymer-type water treatment agents is a crystal habit effect, that is, suppression of crystal growth of scale components (calcium carbonate, etc.) and modification of crystal form. It is also known to be based on.

しかしながら、それらポリマーを炭酸カルシウムの晶析
状態調整に用いた場合、後に比較例に示す通り、同じく
スケール防止剤であっても(メタ)アクリル酸系ポリマ
ーあるいはマレイン酸系ポリマー等では実際上球状の炭
酸カルシウム結晶を生成せしめることは困難であり、該
球状結晶の工業的製造は本発明の水溶性スルホン化ポリ
マーの使用によって初めて可能となるのであって、この
ようにポリマー相互間に晶癖効果の具体的な有効性に於
いて著しい差異があることは本発明を俟って初めて明ら
かとなったところである。
However, when these polymers are used for adjusting the crystallization state of calcium carbonate, as will be shown later in Comparative Examples, even if they are scale inhibitors, (meth) acrylic acid-based polymers or maleic acid-based polymers are actually spherical. It is difficult to produce calcium carbonate crystals, and the industrial production of the spherical crystals is only possible by using the water-soluble sulfonated polymer of the present invention. It has been clarified for the first time in consideration of the present invention that there are remarkable differences in specific effectiveness.

また、ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・
ソサエティ(Journal of the American Chemical Socie
ty),第79巻,4898頁〜4900頁(1957年)に、「炭酸カ
ルシウムの晶析に及ぼす高分子電解質の影響について」
と題して報告がなされているが、この場合高分子電解質
としてはポリメタアクリル酸ソーダーが用いられている
のみであり、またその晶癖効果も使用量による変動が著
しく、到底再現性があるとは言えないものである。
Also, Journal of the American Chemical
Society (Journal of the American Chemical Socie
ty), Vol. 79, pp. 4898-4900 (1957), "On the influence of polyelectrolytes on the crystallization of calcium carbonate".
However, in this case, only sodium polymethacrylate is used as the polymer electrolyte, and its crystal habit effect also varies significantly depending on the amount used, and it is extremely reproducible. Cannot be said.

一方、本発明で用いるのと同様のスルホン化ポリマーに
よって無機塩類の結晶析出状態を調節するようにしたも
のも、米国特許第3770390号によって公知である。しか
しながら、該公知方法は水に対する溶解度が比較的高い
肥料用の無機塩類、例えば硝酸カリウム、硫酸アンモニ
ウムなどを対象とし、それら塩類の結晶をより大きく、
かつ均一なものとなし得たというに過ぎず、炭酸カルシ
ウムについて、しかも、その結晶形を通常の紡錘形或い
は立方形から球状に変化せしめることに関しては何等の
記載もなされていない。
On the other hand, a sulfonated polymer similar to that used in the present invention for controlling the crystal precipitation state of inorganic salts is also known from US Pat. No. 3,770,390. However, the known method targets inorganic salts for fertilizers having relatively high solubility in water, such as potassium nitrate, ammonium sulfate, etc., and makes crystals of those salts larger,
However, nothing is said about calcium carbonate, and about changing its crystal form from a usual spindle or cubic form to a spherical form.

本発明方法において、球状の炭酸カルシウム結晶を生成
せしめるため晶析用の水溶液中に共存させるポリマー
(高分子電解質)は、ポリスチレンスルホン酸、スチレ
ンスルホン酸と、前記一般式(I)で示される単量体と
の共重合体およびそれらの塩から選ばれた一種もしくは
二種以上の水溶性スルホン化ポリマーである。
In the method of the present invention, the polymer (polymer electrolyte) to be coexisted in the aqueous solution for crystallization for producing spherical calcium carbonate crystals is polystyrene sulfonic acid, styrene sulfonic acid, and a monomer represented by the general formula (I). One or more water-soluble sulfonated polymers selected from copolymers with monomers and salts thereof.

ここで、ポリスチレンスルホン酸とは、スチレンスルホ
ン酸の単独重合体のほか、ポリスチレンをスルホン化し
て得られるスルホン化ポリスチレンをも包含する。同じ
く、スチレンスルホン酸と一般式(I)の単量体との共
重合体なる文言には、スチレンと一般式(I)の単量体
からなる共重合体をスルホン化して得られるスルホン基
含有ポリマーが含まれる。これらスチレン成分をスルホ
ン化する場合におけるスルホン化度は、一般に80モル%
以上であることが好ましい。
Here, the polystyrene sulfonic acid includes not only a homopolymer of styrene sulfonic acid but also sulfonated polystyrene obtained by sulfonation of polystyrene. Similarly, the term "copolymer of styrene sulfonic acid and a monomer of the general formula (I)" means that a styrene-containing copolymer obtained by sulfonation of a copolymer of a styrene and a monomer of the general formula (I). A polymer is included. In the case of sulfonation of these styrene components, the degree of sulfonation is generally 80 mol%.
The above is preferable.

一般式(I)の単量体の例としては、マレイン酸、無水
マレイン酸、アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、
イタコン酸、シトラコン酸等が挙げられるが、なかでも
マレイン酸もしくは無水マレイン酸が最も好ましい。そ
れら単量体の共重合量は、一般に全ポリマー中に占める
それらの割合が50モル%以下となるようにするのがよ
い。共重合量が50モル%を上廻ると、ポリマーの球状結
晶形成能が幾分低下する傾向が見られる。
Examples of the monomer of the general formula (I) include maleic acid, maleic anhydride, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid,
Examples thereof include itaconic acid and citraconic acid, with maleic acid or maleic anhydride being most preferred. Generally, the copolymerization amount of these monomers is preferably such that their proportion in the total polymer is 50 mol% or less. When the copolymerization amount exceeds 50 mol%, the spherical crystal forming ability of the polymer tends to be somewhat lowered.

本発明で用いる水溶性スルホン化ポリマーの分子量は、
500〜600,000の範囲が一般的であり、好ましくは1000〜
500,000、より好ましくは5,000〜100,000の範囲であ
る。
The molecular weight of the water-soluble sulfonated polymer used in the present invention is
The range of 500-600,000 is common, preferably 1000-
It is in the range of 500,000, more preferably 5,000 to 100,000.

又、ポリマーの塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩
などのアルカリ金属塩、カルシウム塩、マグネシウム塩
などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩さらには有
機アミン塩などがあるが、それらは部分塩であってもよ
い。
Examples of the polymer salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt, ammonium salt and organic amine salt, but they are partial salts. May be.

上記の如き水溶性スルホン化ポリマーを用いる本発明方
法による球状炭酸カルシウム結晶の製造は、炭酸カルシ
ウムを水溶液中から析出せしめる方法、例えば塩化カル
シウム水溶液と炭酸水素ナトリウム水溶液とを混合して
炭酸カルシウムを得る方法、硝酸カシウム水溶液と炭酸
ナトリウム水溶液とを混合し、炭酸カルシウムを得る方
法などの炭酸塩溶液化合法、炭酸カルシウムを熱水に溶
解し、不溶部を濾去した後、濾液を放冷し必要に応じて
濃縮して炭酸カルシウムを析出させる方法、或いは水酸
化カルシウム水懸濁液に炭酸ガスを吹き込む方法などに
おいて、炭酸カルシウムを含む、あるいは、含むことに
なる水溶液中に上記スルホン化ポリマーを微量添加する
ほかは、それら通常の結晶化方法と同様にしておこなう
ことがてきる。
The production of spherical calcium carbonate crystals by the method of the present invention using the water-soluble sulfonated polymer as described above is performed by precipitating calcium carbonate from an aqueous solution, for example, calcium carbonate aqueous solution and sodium hydrogen carbonate aqueous solution are mixed to obtain calcium carbonate. Method, a method of mixing a carbonate solution such as a method of mixing an aqueous solution of calcium nitrate and an aqueous solution of sodium carbonate to obtain calcium carbonate, dissolving calcium carbonate in hot water, filtering off the insoluble portion, and then allowing the filtrate to cool. According to the method of concentrating to precipitate calcium carbonate, or the method of blowing carbon dioxide gas into a calcium hydroxide aqueous suspension, a trace amount of the above-mentioned sulfonated polymer is contained in the aqueous solution containing or will contain calcium carbonate. Other than the addition, it can be carried out in the same manner as those ordinary crystallization methods.

水溶液中へのスルホン化ポリマーの添加量は、一般に10
ppm以上であり、好ましくは50〜300ppmである。スルホ
ン化ポリマーの量が10ppmを下廻る場合には球状結晶の
形成効果が十分でなく、一方300ppmを上廻っても球状結
晶形成効果のそれ以上の向上は認められず、いたずらに
ポリマー使用量が増加するのみで不経済である。
The amount of sulfonated polymer added to the aqueous solution is generally 10
ppm or more, preferably 50 to 300 ppm. If the amount of the sulfonated polymer is less than 10 ppm, the effect of forming spherical crystals is not sufficient, while even if it exceeds 300 ppm, no further improvement in the effect of forming spherical crystals is observed, and the amount of polymer used is unnecessarily high. It is uneconomical only to increase.

ここで、炭酸塩溶液化合法を例にとって、本発明方法に
よる球状炭酸カルシウム結晶調製の具体的態様を示すと
以下の通りである。
Here, a specific embodiment of the spherical calcium carbonate crystal preparation according to the method of the present invention will be described by taking the carbonate solution compounding method as an example.

炭酸塩溶液化合法は、塩化カルシウム、硝酸カルシウ
ム、ヨウ化カルシウム、臭化カルシウム等のカルシウム
化合物を、炭酸塩化合物、例えば炭酸ナトリウム、炭酸
水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム等を
用いて炭酸化することによって実施される。この炭酸化
反応は、カルシウム化合物水溶液に攪拌下炭酸塩化合物
水溶液を混合することによって行われるが、本発明方法
に於いては、混合に先立ってそれら水溶液のいずれか一
方、あるいは双方に水溶性スルホン化ポリマーの一種も
しくは二種以上を添加せしめるようにする。
In the carbonate solution compounding method, a calcium compound such as calcium chloride, calcium nitrate, calcium iodide, or calcium bromide is carbonated with a carbonate compound such as sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, potassium carbonate, or ammonium carbonate. It is carried out by This carbonation reaction is carried out by mixing an aqueous solution of a carbonate compound with stirring in an aqueous solution of a calcium compound, but in the method of the present invention, one or both of the aqueous solutions are mixed with water-soluble sulfone prior to the mixing. One or two or more of the polymerized polymers should be added.

カルシウム化合物と炭酸塩化合物の水溶液濃度は、いず
れも、飽和濃度以下であればよいが、より好ましくは0.
20〜1.0mol/lの範囲であり、かかる濃度の溶液を一般に
両化合物の量がほぼ当量となるように混合し、炭酸化反
応を行わしめる。
The concentration of the calcium compound and the carbonate compound in the aqueous solution may be either a saturated concentration or less, more preferably 0.
The concentration is in the range of 20 to 1.0 mol / l, and a solution having such a concentration is generally mixed so that the amounts of both compounds are almost equivalent to carry out the carbonation reaction.

炭酸化反応中の液温は、40℃を越えると不定形の炭酸カ
ルシウム結晶が一部析出してくる傾向が認められるの
で、それ以下、特に通常の場合と同様の15〜30℃に保持
することが望ましい。
If the liquid temperature during the carbonation reaction exceeds 40 ° C, some amorphous calcium carbonate crystals tend to precipitate, so keep the temperature below that, especially at 15 to 30 ° C as in the usual case. Is desirable.

上記炭酸化反応の終点は、系内における炭酸カルシウム
結晶の析出、成長が定常状態となった時点(通常、上記
両溶液の混合後30〜60分経過時点)とするのがよい。
The end point of the carbonation reaction is preferably at the time when the precipitation and growth of the calcium carbonate crystals in the system reach a steady state (usually, 30 to 60 minutes after the mixing of both solutions).

かくして、炭酸カルシウム結晶を含む懸濁液が得られの
で、該結晶を濾過によって採取し、必要に応じて水洗し
た後、これを常法に従って加熱乾燥し、さらに必要によ
り粉砕すれば、目的とするバテライト型結晶からなる球
状炭酸カルシウム結晶が粉末状に単離、取得される。
Thus, a suspension containing calcium carbonate crystals was obtained, and the crystals were collected by filtration, washed with water if necessary, dried by heating according to a conventional method, and further pulverized if necessary to obtain the objective. Spherical calcium carbonate crystals consisting of vaterite type crystals are isolated and obtained in powder form.

(発明の効果) 以上の如き構成からなる本発明によれば、得られた炭酸
カルシウム結晶は、球状体であるため、これを紙塗工用
の顔料や填料に使用すると、従来の紡錘形あるいは立方
体の炭酸カルシウムの場合に比してスラリー濃度を高め
ることが可能であり、この結果乾燥性が向上し、また、
得られる紙の光沢、白度さらには平滑性が改善されると
共に印刷適正も向上する。さらにスラリー塗工性が良い
ことから、塗工速度の高速化が図られ生産効率の向上が
期待される。現在紙塗工用には、鱗片状結晶かなるクレ
ーが主に用いられているが、本発明にかかる球状炭酸カ
ルシウム結晶はクレーに比して性能的に遜色がないこと
が期待できるばかりでなく、価格面ではそれより有利で
あり、従ってクレーの代替品として有用である。
(Effects of the Invention) According to the present invention having the above-mentioned constitution, the obtained calcium carbonate crystals are spherical, and therefore, when they are used as pigments and fillers for paper coating, conventional spindle-shaped or cubic It is possible to increase the slurry concentration as compared with the case of calcium carbonate, which results in improved dryness, and
The gloss, whiteness, and smoothness of the resulting paper are improved, and at the same time, the printability is improved. Furthermore, since the slurry coatability is good, it is expected that the coating speed will be increased and the production efficiency will be improved. Currently, for paper coating, clay composed of scaly crystals is mainly used, but it is not only expected that the spherical calcium carbonate crystals according to the present invention are comparable in performance to clay. However, it is more advantageous in terms of price and is therefore useful as a substitute for clay.

また、そのすぐれた分散性、機械特性からしてゴム、プ
ラスチックス、合成樹脂、医薬品、食品など広い分野に
おいて添加物として用いて好結果が期待できる。
Further, due to its excellent dispersibility and mechanical properties, good results can be expected when it is used as an additive in a wide range of fields such as rubber, plastics, synthetic resins, pharmaceuticals and foods.

以上述べた通り、本発明は、従来の炭酸カルシウム結晶
の製造工程、製造装置等の大幅な手直しを何ら要するこ
となく、単に炭酸カルシウム晶析用の水溶液にスルホン
化ポリマーを添加するだけの簡便な手法により、高品質
のバテライト型結晶からなる球状炭酸カルシウムを、再
現性よくしかも安価に製造することを可能ならしめたも
のであって、その工業的意義は頗る大である。
As described above, the present invention does not require any major reworking of the conventional calcium carbonate crystal production process, production apparatus, or the like, and is simply a simple addition of the sulfonated polymer to the aqueous solution for calcium carbonate crystallization. This method has made it possible to produce spherical calcium carbonate composed of high-quality vaterite-type crystals with good reproducibility and at low cost, and its industrial significance is enormous.

以下実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。
なお、各実施例に於いて、炭酸カルシウムの結晶構造
は、ガイガーフレックス2027(理学電機製)を用いたX
線回析により同定し、また結晶の形状、寸法は光学顕微
鏡と走査型電子顕微鏡S−450型(日立製作所製)によ
り観察、測定した。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
In each of the examples, the crystal structure of calcium carbonate is X using Geiger Flex 2027 (manufactured by Rigaku Denki).
It was identified by line diffraction, and the shape and size of the crystal were observed and measured with an optical microscope and a scanning electron microscope S-450 type (manufactured by Hitachi, Ltd.).

実施例1 0.08mol/lの塩化カルシウム水溶液500mlに、ポリスチレ
ンスルホン酸ソーダ(スチレンスルホン酸ソーダの単独
重合体、分子量10,000)を60mg(全反応溶液濃度で60pp
m)添加し、攪拌しつつ、40℃に加温し、その液温に保
持した。この水溶液中に、0.08mol/lの炭酸水素ナトリ
ウム水溶液500mlを、100ml/minの速度で滴下した。滴下
終了後、約1時間攪拌した後、得られた懸濁液を吸引濾
過し、水洗後、約100℃で1.5時間通風乾燥して、球状炭
酸カルシウム結晶2.2gを得た。
Example 1 To 500 ml of a 0.08 mol / l calcium chloride aqueous solution, 60 mg of sodium polystyrene sulfonate (a homopolymer of sodium styrene sulfonate, molecular weight 10,000) (60 pp at a total reaction solution concentration) was added.
m) was added, and the mixture was heated to 40 ° C. with stirring and maintained at the liquid temperature. To this aqueous solution, 500 ml of 0.08 mol / l sodium hydrogen carbonate aqueous solution was added dropwise at a rate of 100 ml / min. After the completion of dropping, the mixture was stirred for about 1 hour, then the obtained suspension was suction-filtered, washed with water, and then air-dried at about 100 ° C. for 1.5 hours to obtain 2.2 g of spherical calcium carbonate crystals.

この炭酸カルシウム結晶は、その80%がバテライト型結
晶からなり、平均粒径は18μmであった。
80% of the calcium carbonate crystals consisted of vaterite type crystals and had an average particle size of 18 μm.

比較例1 塩化カルシウム水溶液中にポリスチレンスルホン酸ソー
ダを添加しないほかは、実施例1と全く同様にして炭酸
化を行なったところ、カルサイト型結晶を主体としてな
る形状不定の炭酸カルシウム結晶2.1gが得られた。
Comparative Example 1 When carbonation was carried out in the same manner as in Example 1 except that sodium polystyrene sulfonate was not added to the calcium chloride aqueous solution, 2.1 g of indefinite calcium carbonate crystals mainly composed of calcite type crystals were obtained. Was obtained.

実施例2,3 塩化カルシウム水溶液と炭酸水素ナトリウム水溶液の濃
度を、それぞれ0.20mol/lまたは1.0mol/lとし、反応温
度を20℃とするほかは実施例1と同様にして炭酸化を行
ない、第1表に示す球状炭酸カルシウム結晶を得た。
Examples 2 and 3 Carbonation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the concentrations of the calcium chloride aqueous solution and the sodium hydrogen carbonate aqueous solution were 0.20 mol / l or 1.0 mol / l, respectively, and the reaction temperature was 20 ° C., The spherical calcium carbonate crystals shown in Table 1 were obtained.

実施例4,5 ポリスチレンスルホン酸ソーダの添加量を、150mgまた
は300mg(全反応溶液濃度として150ppmまたは300ppm)
とするほかは実施例2と同様にして、それぞれ球状炭酸
カルシウム結晶を得た。結果を第2表に示す。なお、第
2表には実施例2の結果を再掲した。
Examples 4, 5 Sodium polystyrene sulfonate added amount of 150mg or 300mg (150ppm or 300ppm as the total reaction solution concentration)
Spherical calcium carbonate crystals were obtained in the same manner as in Example 2, except that The results are shown in Table 2. The results of Example 2 are shown in Table 2 again.

実施例6〜9 カルシウム化合物として硝酸カルシウムを、また炭酸塩
化合物として炭酸ナトリウムを炭酸ナトリウムをそれぞ
れ使用し、それらの水溶液濃度および反応温度を第3表
に示す如くとするほかは実施例2と同様にして炭酸化を
行ない、第3表に示す球状炭酸カルシウムを得た。
Examples 6 to 9 Similar to Example 2 except that calcium nitrate was used as the calcium compound and sodium carbonate and sodium carbonate were used as the carbonate compound, and the concentration of the aqueous solution and the reaction temperature were as shown in Table 3. Carbonation was carried out to obtain spherical calcium carbonate shown in Table 3.

実施例10〜12 スルホン化ポリマーとして、分子量が5,000、10,000、5
0,000または500,000のポリスチレンスルホン酸ソーダを
それぞれ用いるほかは実施例7と全く同様にして、同じ
く球状炭酸カルシウム結晶を得た。結果を第4表に示
す。なお、第4表には実施例7の結果を再掲した。
Examples 10-12 As sulfonated polymers, the molecular weight is 5,000, 10,000, 5
Spherical calcium carbonate crystals were similarly obtained in the same manner as in Example 7 except that 0,000 or 500,000 soda polystyrene sulfonate was used, respectively. The results are shown in Table 4. The results of Example 7 are shown in Table 4 again.

実施例13および比較例2,3 ポリスチレンスルホン酸ソーダに代えて、第5表に示す
種々のポリマー(高分子電解質)を水溶液中に添加する
ほかは実施例1と全く同様にして、それぞれ炭酸カルシ
ウム結晶を得た。結果を第5表に示す。なお、第5表に
は実施例1の結果を再掲した。
Example 13 and Comparative Examples 2 and 3 In the same manner as in Example 1 except that various polymers (polymer electrolytes) shown in Table 5 were added to the aqueous solution in place of sodium polystyrene sulfonate, calcium carbonate was prepared. Crystals were obtained. The results are shown in Table 5. The results of Example 1 are shown in Table 5 again.

実施例14 21のビーカーへ1000gの脱イオン水と100gの炭酸カルシ
ウム(JIS試薬特級)を添加し、さらに水溶性スルホン
化ポリマー〔商品名バーサーTL70,ナショナル スター
チ アンド ケミカル社製,ポリスチレンスルホン酸ソ
ーダ(ポリスチレンのスルホン化物の塩、スルホン化度
90%),分子量70,000〕の1重量%水溶液を6.0mg(水
溶液中に60ppm)を添加した後、80℃に加温し、十分に
攪拌した。放冷後、この水溶液を濾過して不溶部を除去
し、濾液をロータリーエバポレーターで減圧濃縮したと
ころ炭酸カルシウム結晶が析出した。この結晶は70%が
バテライト結晶からなる球状結晶であった(平均粒径約
15μm)。
Example 14 To a beaker of 21 was added 1000 g of deionized water and 100 g of calcium carbonate (JIS reagent special grade), and a water-soluble sulfonated polymer [trade name Versace TL70, National Starch and Chemical Co., sodium polystyrene sulfonate ( Polystyrene sulfonate salt, degree of sulfonation
90%), 6.0 mg (60 ppm in the aqueous solution) of a 1% by weight aqueous solution having a molecular weight of 70,000] was added, and the mixture was heated to 80 ° C. and sufficiently stirred. After cooling, this aqueous solution was filtered to remove the insoluble portion, and the filtrate was concentrated under reduced pressure with a rotary evaporator to precipitate calcium carbonate crystals. This crystal was a spherical crystal consisting of 70% of vaterite crystal (average particle size: approx.
15 μm).

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明方法(実施例7)で得られた炭酸カルシ
ウム結晶の外観を示す走査型電子顕微鏡写真(倍率1000
倍)である。第2図は比較例3で得られた炭酸カルシウ
ム結晶の外観を示す走査型電子顕微鏡写真(倍率1000
倍)である。
FIG. 1 is a scanning electron micrograph (magnification: 1000) showing the appearance of calcium carbonate crystals obtained by the method of the present invention (Example 7).
Times). FIG. 2 is a scanning electron micrograph showing the appearance of the calcium carbonate crystals obtained in Comparative Example 3 (magnification: 1000
Times).

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】炭酸カルシウムを水溶液から結晶状に析出
せしめるに際して、該水溶液中にポリスチレンスルホン
酸、スチレンスルホン酸と下記の一般式 (ここで、R1,R2,R3,R4はそれぞれ独立して水素、メ
チル基またはカルボキシル基を表わす。但し、R1,R2
R3,R4のいずれか一つまたは二つはカルボキシル基であ
り、そしてカルボキシル基が二つである場合には無水物
の形をとっていてもよい。) で示される単量体の少なくとも一種との共重合体および
それらの塩からなる群から選ばれた少なくとも一種の水
溶性スルホン化ポリマーを共存せしめることを特徴とす
る球状の炭酸カルシウム結晶の製造方法。
1. When crystallizing calcium carbonate from an aqueous solution, polystyrene sulfonic acid, styrene sulfonic acid and the following general formula are added to the aqueous solution. (Here, R 1 , R 2 , R 3 , and R 4 each independently represent hydrogen, a methyl group, or a carboxyl group, provided that R 1 , R 2 , and
Any one or two of R 3 and R 4 is a carboxyl group, and when it has two carboxyl groups, it may be in the form of an anhydride. ) A method for producing spherical calcium carbonate crystals, characterized in that at least one water-soluble sulfonated polymer selected from the group consisting of a copolymer with at least one monomer represented by .
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