JPH0640717A

JPH0640717A - 板状塩基性炭酸カルシウム

Info

Publication number: JPH0640717A
Application number: JP4212311A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamada; 英夫山田; Naomichi Hara; 尚道原; Hiroyoshi Suzuki; 博良鈴木; Toshio Kadokura; 利夫門倉; Fumikazu Saito; 文和斉藤; Masahiro Machida; 雅広町田; Kenji Doi; 賢次土居
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology; Chichibu Lime Industry Co Ltd
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST; Chichibu Lime Industry Co Ltd
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1994-02-15
Also published as: JPH01119512A; JPH054929B2

Abstract

(57)【要約】【目的】分散性の極めて良好な、多角形の板状塩基性
炭酸カルシウムを提供する【構成】分散度が１．５以下であり、かつ板状部分の
平均径が０．２〜２．０μｍ、平均厚みが０．０５〜
０．２５μｍ、平均径／平均厚みの比が４〜２０である
板状塩基性炭酸カルシウム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分散性の極めて良好
な、多角形の板状塩基性炭酸カルシウムに関する。さら
に詳しくは、本発明は、紙、ゴム、プラスチック、塗料
などの製造における顔料や充填剤として有用な、優れた
白色度や光沢性、平滑性およびインキ吸収性などの品質
特性と良好な作業性とを与えることのできる、分散性の
極めて良好な、多角形の板状塩基性炭酸カルシウムに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】わが国においては、一般的な沈降性炭酸
カルシウムとして、立方形、紡錘状、柱状、針状、連鎖
状などの各種の形状を有するものが市販されている。そ
れらの用途としては、製紙やゴム、プラスチック、塗料
工業などの分野があるが、当該分野で広く一般的に使用
されている板状のカオリンやタルク等に代わって、炭酸
カルシウムがさらに多用されるためには、板状の形状を
有するものの出現が切望されている。しかし、工業的に
は未だ、品質面からも、コスト面からも、確立されるに
至っていないのが現状である。

【０００３】上記要求に応えるべく、特公昭６２−３２
１３０、特開昭６１−２１９７１５および特開昭６２−
１１３７１８において、ＸＣａＣＯ₃・ＹＣａ（ＯＨ）
₂・ＺＨ₂Ｏの組成式で示される板状の塩基性炭酸カル
シウムもしくはその複合体の製造が提案され、その工業
化が試みられている。しかし、これらの提案の方法によ
る塩基性炭酸カルシウムおよびその複合体は、いずれも
分散性が不良な凝集品としてしか得られず。光沢性、イ
ンキ吸収性などの特性が十分でなく、また作業性も不満
足のものとなり、従って有効な用途開発も進まず、工業
化も今一歩の段階にあるのが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来技術
における如き、電気伝導度、pH、あるいは炭酸化率等を
もって、炭酸ガスの吹込速度を制御するだけで、炭酸化
反応を行う方法では、得られる製品にはいずれも分散性
の不良な凝集物が多量に混在し、十分な性能品質の製品
を得ることはできなかったのである。

【０００５】しかして、本発明の目的は、上記の如き従
来技術の欠点を解消して、分散性の極めて良好な、多角
形の板状塩基性炭酸カルシウムを提供することにある。
即ち、本発明は、例えば、製紙工業において塗工用顔料
として用いる場合に、カオリンクレーはおろかサチンホ
ワイトなみの白色度、光沢性、インキ受理性、平滑度な
どの品質特性において優れ、かつ、作業性においても問
題がなく、ストリーク、塗りむらなどの欠点を生じない
板状塩基性炭酸カルシウムを提供しようとするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するべく、特に特公昭６２−３２１３０に記載
の方法の工業化を試みるに当たって、上記問題点の解決
について鋭意研究を重ねた結果、種々の凝集粒子の発生
のメカニズムは、反応の進行において、その結晶化過程
でむらが発生し、結晶の核生成反応と結晶の成長反応と
が同時に入りまじって行われることにあり、これらを区
別してやれば、分散性の良好なものを製造し得ることを
見出した。即ち、従来法では管理されていない生石灰の
活性度およびその生石灰を消和して得られる消石灰乳中
の消石灰粒子の粒子径に着目し、これらの活性度と粒子
径の両者の種々の組み合わせに対応して相対炭酸ガス吹
込速度の最大値を一定範囲以下に制御しながら、消石灰
乳を炭酸化することによって、上記本発明の目的を達成
し得ることが見出されたのである。

【０００７】即ち、本発明によれば分散性良好な板状塩
基性炭酸カルシウムが提供されるのであって、この板状
塩基性炭酸カルシウムは、分散度が１．５以下であり、
かつ板状部分の平均径が０．２〜２．０μｍ、平均厚み
が０．０５〜０．２５μｍ、平均径／平均厚みの比（ア
スペクト比）が４〜２０であることを特徴とする。

【０００８】本発明にかかる板状塩基性炭酸カルシウム
は、組成式ＸＣａＣＯ₃・ＹＣａ（ＯＨ）₂・ＺＨ₂Ｏ
（但し、Ｘ＝２とした場合、Ｙ＝０．５〜１．０であ
り、Ｚ＝０．７〜１．５であるものとする）で示される
ものであるのが好ましく、また板状結晶粒子の平均径
（Ｄａｖ）に対して０．５Ｄａｖ〜２．０Ｄａｖの径を
有する粒子が全体の８０％以上、特に９０％以上を占め
るものであるのが好ましい。

【０００９】上記本発明の板状塩基性炭酸カルシウム
は、本発明に従い、生石灰の活性度が２００〜４００で
あり、その消和物である消石灰乳の篩分最大粒度が４４
μｍ〜２５０μｍである時、これらの活性度および篩分
最大粒度のそれぞれの組み合わせに対応して反応液の電
気伝導度の一次降下点までの相対炭酸ガス吹込速度の最
大値を２３ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂〜３ml/min・ｇ
−Ｃａ（ＯＨ）₂の範囲で炭酸ガスを導入することによ
り、消石灰乳を炭酸化し、反応液の電気伝導度の二次降
下進行中の任意の点で炭酸ガスの導入を停止することに
より製造することができる。

【００１０】

【作用】本発明の方法および従来方法により得られた塩
基性炭酸カルシウムの代表例につき、走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）写真および遠心沈降式粒度分布測定装置（島
津製ＳＡ−ＣＰ３）により行った測定の結果を下記の表
１に示す。

【００１１】

【表１】

【００１２】本発明方法により得られる板状塩基性炭酸
カルシウムは、そのＳＥＭ写真（図１）に見られる如
く、四角形乃至八角形程度の多角形を示し、かつ、板状
部分の粒子径がよく揃っており、個々の粒子にまで極め
てよく分散していることが観察される。一方、従来法に
よる場合には、個々の粒子が数十個程度集合して、大き
な凝集塊を構成していることが観察される。（図２）

【００１３】ここで、分散性の良否を、分散度即ち遠心
沈降式粒度分布測定装置（ＳＡ−ＣＰ３）による５０％
平均径（Ｄ₅₀）μｍ／走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によ
る平均径μｍの比をもって定義すると、上記表１に見ら
れるように、本発明方法の場合は分散度＝０．３２／
０．３＝１．０７と、ほとんど理論値即ち１に近い値を
示すが、一方従来法の場合には分散度＝３．７４／０．
４＝９．３５と甚だ高い値を示していることが判る。一
般に、遠心沈降式粒度分布測定装置による測定において
は、超音波分散を行うので、単なる物理的結合による集
合体であれば、比較的容易に個々の粒子までに分散する
筈であるが、従来法の場合にはＤ₅₀＝３．７４μｍを示
し、ＳＥＭ観察の板状部分の平均径０．４μｍに比して
極めて大きい値を示し、強固な凝集物となっていること
がわかる。しかるに、本発明方法の場合には、ＳＥＭ測
定による平均径０．３μｍに対し、Ｄ₅₀＝０．３２μｍ
とほとんど一致しており、極めて良好な分散状態を示し
ていることがわかる。

【００１４】一方、かかる凝集品は、良好な分散品と比
較すると、例えば、製紙塗工試験を行った場合、光沢
性、平滑性、インキ受理性等において明らかに劣ったも
のになるという欠点を有している。また、かかる凝集品
は超音波分散処理では容易に分散し難い。そこで、仮
に、凝集品を振動ミルで約３０分間湿式破枠を行い、Ｓ
ＥＭ観察およびＳＡ−ＣＰ３で粒度をみると、凝集物は
細分化されてしまい、板状形状が失われ、粒状物に変化
する（図１３および図１４）。このものを用いて製紙塗
工テストを行ったところ、白紙光沢、印刷光沢、平滑性
等が低下することが確認された（表４）。

【００１５】一方、本発明に係る、平均粒径０．３μｍ
と０．７μｍの板状塩基性炭酸カルシウムを使用してサ
チンホワイト、市販の軽質炭酸カルシウム等との比較塗
工試験を行った（実施例８）ところ、本発明品は市販軽
質炭酸カルシウムに比して、光沢性、インキ受理性およ
び平滑性において数段優っており、高品質の結果を示す
サチンホワイトに比しても優るとも劣らぬ値を示してい
る。更に、サチンホワイトに比して、強度のみならず、
塗料粘度、ストリーク、塗りむら等作業性上の性能にお
いても格段に優れた結果を与えることが判明した（表４
および５）。

【００１６】更に、本発明に係る板状塩基性炭酸カルシ
ウムは、驚くべきことに、単味顔料の二者配合即ち本発
明品とカオリンクレーとの配合および市販の軽質炭酸カ
ルシウムとカオリンクレーとの配合における比較におい
て、各単味顔料の特性を維持しつつ、しかも相乗的効果
を発揮して、光沢性の面で従来の定説を覆すが如き優れ
た結果を与えることがわかった（表６）。

【００１７】本発明に係る板状塩基性炭酸カルシウムの
水性スラリーを加熱熟成（５０℃×３日間）すると、製
紙塗工テストの白紙光沢および印刷光沢において優れた
結果を示し、測定値において２％程度の上昇となった
（表７）。

【００１８】本発明の板状塩基性炭酸カルシウムの水性
スラリーから、例えば、噴霧乾燥を行って得た乾燥製品
は、ディゾルバーなどによって容易に水に再分散する。
このようにして、その６０重量％濃度のスラリーを作
り、これの分散度を測定すると、ほとんどもとの分散状
態を示していることが認められた。これを用いて製紙塗
工テストを行ったところ、処理前の製品を用いた場合に
比較して、品質に差はほとんど認められなかった（表
８）。

【００１９】本発明に係る板状塩基性炭酸カルシウムの
組成式は、図５および図１１に示す熱重量分析（ＴＧ曲
線）およびガス分析の結果から、ＸＣａＣＯ₃・ＹＣａ
（ＯＨ）₂・ＺＨ₂Ｏで示され、図６および図１２のＸ
線回折図には、塩基性炭酸カルシウムのピークのみで、
カルサイトおよび消石灰のピークはほとんど見当たらな
い。熱重量分析の結果から、本発明の塩基性炭酸カルシ
ウムの組成式は、Ｘ＝２とした場合、Ｙ＝０．５〜１．
０、Ｚ＝０．７〜１．５の範囲で示される多角形の板状
塩基性炭酸カルシウムであると認められる。

【００２０】本発明の分散性良好な板状塩基性炭酸カル
シウムは、例えば、次のようにして製造することができ
る。

【００２１】生石灰の活性度とその消和物である消石灰
乳の篩分最大粒度との種々の組み合わせに対応して、反
応液の電気伝導度の一次降下点までの相対炭酸ガス吹込
速度の最大値の所定範囲で消石灰乳を炭酸化するもので
ある。まず、生石灰の反応性の評価目安となる活性度と
して、本発明者らは、これを粗粒滴定法（４Ｎ−ＨＣ
ｌ、１〜４．７６mm粒度、５０ｇ法）の５分値でもって
区分した。次いで、上記生石灰を消和して得られた消石
灰乳を区分に従い、篩分けする。篩分けして得た消石灰
乳に水を添加して、消石灰濃度を区分に従い、調整す
る。炭酸化反応を開始する時の消石灰乳の温度を区分に
従い、調節する。

【００２２】次いで、炭酸ガスを消石灰乳中に導入し
て、炭酸化反応を行うが、相対炭酸ガス吹込速度を次式
で表し、区分に従い、炭酸化を実施する。

【００２３】相対炭酸ガス吹込速度＝炭酸ガス導入量
（ガス導入量×ＣＯ₂容量％、標準状態）：ml/min／消
石灰乳中のＣａ（ＯＨ）₂量：ｇ

【００２４】この区分に従った相対炭酸ガス吹込速度で
炭酸化を行えば、一次降下点の電気伝導度の値は常に７
mS/cm 以上に保持される。反応の終点は反応液の電気伝
導度の二次降下進行中の任意の点であってよく、この点
で炭酸ガスの導入を停止する。好ましくは、反応の終点
は反応液の電気伝導度の二次降下時の値が４〜５mS/cm
の範囲であり、さらに好ましくは４．５mS/cm である。

【００２５】以上を総合して、製造条件を一覧表として
示すと、例えば、下記表２の通りとなる。

【００２６】

【表２】

【００２７】尚、本発明者の検討によれば、このとき、
生石灰の活性度が２００〜４００の範囲で相対炭酸ガス
吹込速度の最大値は、２３〜３ml/min・ｇ−Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂となることが認められた。

【００２８】望ましい分散性良好な板状塩基性炭酸カル
シウムの製造条件としては、生石灰の活性度が高い場合
（例えば３５０）には相対炭酸ガス吹込速度は大きく
（例えば１０〜１９ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）、活
性度が低い場合（例えば２５０）には相対炭酸ガス吹込
速度を小さく（例えば５〜１１ml/min・ｇ−Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂）する必要がある。

【００２９】同一の活性度（例えば３５０）の生石灰で
は、消石灰乳の篩分最大粒度が粗い程（例えば２５０μ
ｍ）、相対炭酸ガス吹込速度は小さく（例えば１０ml/m
in・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）、細かい程（例えば４４μ
ｍ）相対炭酸ガス吹込速度は大きくできる（例えば１９
ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）。同一の消石灰乳の篩分
最大粒度では（例えば７４μｍ）生石灰の活性度が高い
程（例えば３５０）相対炭酸ガス吹込速度は大きく（例
えば１８ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）、生石灰の活性
度が低い程（例えば２５０）相対炭酸ガス吹込速度を小
さくする必要がある（例えば１０ml/min・ｇ−Ｃａ（Ｏ
Ｈ）₂）。

【００３０】相対炭酸ガス吹込速度について、この制限
範囲を越えると、塩基性炭酸カルシウムは得られ難く、
たとえ得られたとしても、分散性の良好なものを得るこ
とはできない。また、あまりにも極端に低い相対炭素ガ
ス吹込速度では生産性が低く、実用上好ましくない。

【００３１】同一の活性度（例えば３５０）の生石灰を
乾式消和して得られた消石灰を原料として、上記製造条
件の下で作製したものは、形が不揃いで、凝集物が多
く、結晶形に関しても板状の外に粒状、糸状など各種の
ものが混在していた。

【００３２】篩分け後に炭酸化されるＣａ（ＯＨ）₂の
濃度は、活性度の高い程（例えば３５０）、上限が低く
なる（例えば１２重量％以下、好ましくは１０重量％以
下）。逆に活性度が低い程（例えば２５０）、上限濃度
は高くなる（例えば１５重量％以下、好ましくは１３重
量％以下）。一方、下限濃度としては、５重量％以上、
好ましくは８重量％以上であるのがよく、これ以下では
生産性が低くなるので好ましくない。

【００３３】次に、反応開始時点の消石灰乳の温度は、
生石灰の活性度が高い程（例えば３５０）、上限は低く
なる（例えば１３℃以下、好ましくは１０℃以下）。こ
の上限温度（例えば１３℃）以上では良好な分散性の塩
基性炭酸カルシウムは得られない。一方、下限温度は５
℃以上（好ましくは８℃以上）であり、これ以下では反
応速度が遅く、生産性が低くなるので好ましくない。

【００３４】いかなる場合にも、反応液の電気伝導度が
一次降下点に達するまでは反応液の温度を１８℃以下に
保持する必要がある。１８℃以上では、分散性の良好な
る板状塩基性炭酸カルシウムは得られない。必要の場合
には冷却を行ってもよい。導入する炭酸ガスは、単独ガ
スであっても、空気等の混合ガスであってもよい。また
石灰石の焼成時の排出炉ガス（ＣＯ₂濃度約３０％）を
用いることもできる。

【００３５】製紙用、ゴム用、プラスチック用等の各用
途に応じて所要最適粒径を得たい場合には、使用する生
石灰の活性度、その生石灰を消和した消石灰乳の篩分け
最大粒度に従い、反応開始温度および消石灰乳のＣａ
（ＯＨ）₂濃度を調節し、相対炭酸ガス吹込速度を制御
することによって、望ましい粒径のものを得ることがで
きる。また、その粒度分布も任意に調節することがで
き、この点も本発明の１つの特長である。

【００３６】反応過程における炭酸化度の調節は、次の
ように行うことができる。即ち、炭酸ガスの吹込みを前
述の相対炭酸ガス吹込速度の制限範囲以下で行えば、一
次降下点の電気伝導度の値は常に７mS/cm 以上に保持さ
れる。一次降下点を通過した後は、上記制限範囲にしば
られることなく、炭酸ガスの吹込速度を増大することは
可能である。反応の終点は反応液の電気伝導度の二次降
下進行中の任意の点であってよく、この点で炭酸ガスの
導入を停止する。

【００３７】一次降下点での電気伝導度が７mS/cm より
下がると、塩基性炭酸カルシウムの生成は全く困難とな
る。さらに、反応の終点は二次降下の中間点即ち電気伝
導度として４〜５mS/cm の範囲、実際上は４．５mS/cm
でもって行うことが大切である。電気伝導度の降下速度
は非常に速いので、反応の終点時には注意が肝要であ
る。反応終了時の電気伝導度の値が５mS/cm 以上では未
反応の消石灰が残存してくるので好ましくない。一方、
４mS/cm 以下ではカルサイトの生成が始まり、これが生
成物中に混入してくるので好ましくない。

【００３８】上記の他に反応に影響を与える装置的要因
として、反応槽の寸法、攪拌翼の形状と回転速度、炭酸
ガス吹込手段等があり、これらを適宜適切に選択するこ
とが肝要である。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る板状塩基性炭酸カルシウム
は、極めて良好な分散性を有し、粒径を任意に調節する
ことが可能であり、かつ、粒度分布巾も極めて小さい。
また、純度的にも極めて高品質のものである。

【００４０】製紙用の塗工剤として用いた場合、本発明
の板状塩基性炭酸カルシウムは、白色度、光沢性、イン
ク受理性、平滑性などについては、従来のカオリンクレ
ーや市販の軽質炭酸カルシウムに比して数段優れた効果
を示し、サチンホワイトに比して同等の効果となり、作
業性や経済面ではこれらよりもはるかに優れた効果が期
待できる。尚、製紙塗工用の他にも、ゴムおよびプラス
チックの充填剤や塗料用顔料として有効に利用し得る。

【００４１】

【実施例】次に、本発明の板状塩基性炭酸カルシウムお
よびその製造方法について、実施例によりさらに説明す
る。

【００４２】実施例１：本発明（活性度３５０）活性度３５０の工業用生石灰２．４kgを４０℃の水１
７．６kgの中に投入し、攪拌しながら、１５分間消和を
行う。その後分級機で篩分けし、７４μｍ通過の消石灰
乳を取り出し、これに水を加えて消石灰濃度１０重量％
の消石灰乳２０kgを得た。これを反応容器（内径３４５
×高さ３６０mm、内容積４０ｌ）に入れ、攪拌しながら
（かい型羽根、径１００mm、５００rpm ）１０℃に冷却
後、１００％濃度の炭酸ガスを２５l/min の速度で導入
する。この時の相対炭酸ガス吹込速度は１２．５ml/min
・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂である。

【００４３】反応開始から少なくとも１５分間は冷却を
続け、１５℃以下に液温を保持した後電気伝導度を４．
５mS/cm で炭酸ガスの吹込を停止した。反応条件および
結果を後記の表３に示す。

【００４４】反応生成物を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）
で観察したところ、平均粒径０．３μｍ、厚み０．０８
μｍの板状の形状を有していた（図１）。凝集部分は皆
無で、個々の粒子にまでよく分散されている。

【００４５】一方、遠心沈降式粒度分布測定装置（島津
製、ＳＡ−ＣＰ３）で求めた平均粒径（５０％値：
Ｄ₅₀）は、０．３２μｍであって（図３）、これはＳＥ
Ｍから求めた値０．３とよく一致している。このときの
分散度は０．３２／０．３＝１．０７である。このこと
からも、本発明によると凝集部分がほとんど無く、極め
て良好な分散状態の板状塩基性炭酸カルシウムが得られ
ることがわかる。

【００４６】結晶粒径も０．２〜０．８μｍの範囲にあ
り、その巾も小さいことがわかる。一方、厚みは０．０
８であり、従ってアスペクト比は４である。また、この
生成物の熱重量分析（ＴＧ曲線）（図５）およびＸ線回
折（図６）を行った結果からは、カルサイト、消石灰の
ピークはほとんど認められず、２ＣａＣＯ₃・０．６３
Ｃａ（ＯＨ）₂・０．８６Ｈ₂Ｏの組成式を有する塩基
性炭酸カルシウムであることが確認された。

【００４７】比較例１−１：凝集品実施例１と同じく消和して、篩分けを行うことなく、消
石灰濃度１１重量％の消石灰乳を２０kg調製した。この
消石灰乳を１０℃に冷却した後、１００％濃度の炭酸ガ
スを２０l/min （相対炭酸ガス吹込速度＝９．１ml/min
・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）で吹き込み、炭酸化し、電気伝
導度が４．５mS/cm になったときに反応を停止した。反
応条件および結果を表３に示す。反応生成物をＳＥＭで
観察すると（図２）、０．３〜０．７μｍの一次粒子
（平均０．４μｍ）が凝集して、約３．０〜４．０μｍ
大の二次粗大凝集粒子を形成していた。

【００４８】図４にＳＡ−ＣＰ３による測定の結果を示
す。分散度を求めると、３．７４／０．４＝９．３５と
甚だ大きい値を示している。相対炭酸ガス吹込速度は１
０ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂以下であり、本発明に規
定の条件内であるが、消石灰乳の篩分けを実施していな
いために凝集品となった。

【００４９】比較例１−２：粒状炭酸カルシウム実施例１と同じく消和して、７４μｍで消石灰乳の篩分
けを行って、消石灰濃度１０重量％の消石灰乳を２０kg
調製した。この消石灰乳を１０℃に冷却後１００％濃度
の炭酸ガスを３７l/min （相対炭酸ガス吹込速度＝１
８．５ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）で吹き込んだ。反
応を開始して約１０分後に電気伝導度が２mS/cm まで低
下し、同時に反応液の粘度も増加して、ゲル化した。引
き続き炭酸ガスの吹き込みを続けると電気伝導度は再び
上昇して粘度は元の状態に戻った。更に炭酸ガスの吹き
込みを続けると電気伝導度が再び低下し始めたので、電
気伝導度が４．５mS/cm になったときに反応を停止し
た。反応条件および結果を表３に示す。

【００５０】反応生成物をＳＥＭで観察すると、０．１
μｍ以下の微細な粒状のカルサイト型炭酸カルシウムで
あった。消石灰乳の篩分けを実施しても、相対炭酸ガス
吹込速度を本発明の限度以上で炭酸化を行うと、板状塩
基性炭酸カルシウムは得られなかった。

【００５１】実施例２：本発明（活性度２５０）活性度２５０の工業用生石灰２６０ｇを、４０℃の水１
７６０ｇの中に投入し、攪拌しながら、１５分間消和を
行う。その後分級機で篩分けし、４４μｍ通過の消石灰
乳を取り出し、これに水を加えて消石灰濃度１０重量％
の消石灰乳２kgを得た。これを反応容器（内径１５０×
高さ２２０mm、内容積４ｌ）に入れ、攪拌しながら（か
い型羽根、径６０mm，７００rpm ）１０℃に冷却後、１
００％濃度の炭酸ガスを０．３４l/min の速度で導入す
る。この時の相対炭酸ガス吹込速度は１．７ml/min・ｇ
−Ｃａ（ＯＨ）₂に当たる。電気伝導度４．５mS/cm で
炭酸ガスの吹き込みを停止した。反応条件および結果を
表３に示す。

【００５２】反応生成物をＳＥＭで観察したところ、平
均径０．８μｍ、厚み０．１５μｍの板状を有していた
（図７）。凝集部分はほとんど無く、良好な分散状態を
示している。

【００５３】一方、ＳＡ−ＣＰ３で求めた平均粒径（Ｄ
₅₀）は０．８８μｍであって（図９）、これはＳＥＭの
値０．８μｍとよく一致している。分散度は０．８８／
０．８＝１．１である。このことからも、本発明による
板状塩基性炭酸カルシウムは、凝集部分がほとんど無
く、極めて良好な分散状態にあることがわかる。結晶粒
径も０．５〜１．５μｍの範囲にあり、その巾も小さい
ことがわかる。一方、厚みは０．１５μｍであり、アス
ペクト比は０．８８／０．１５≒６である。

【００５４】また、この生成物のＴＧ曲線（図１１）、
ガス分析およびＸ線回折図（図１２）から、カルサイ
ト、消石灰のピークは見当たらず、２ＣａＣＯ₃・０．
７２Ｃａ（ＯＨ）₂・０．９６Ｈ₂Ｏの組成式を有する
塩基性炭酸カルシウムであることが確認された。

【００５５】比較例２−１：凝集品実施例２と同じく消和して、篩分けを行うことなく、消
石灰濃度１３重量％の消石灰乳を２kg調製した。この消
石灰乳を１０℃まで冷却後、１００％濃度の炭酸ガスを
０．３４l/min （相対炭酸ガス吹込速度＝１．３ml/min
・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）で吹き込み、炭酸化して、電気
伝導度が４．５mS/cm で吹き込みを停止した。反応条件
および結果を表３に示す。

【００５６】反応生成物をＳＥＭで観察すると、約１．
３μｍの一次粒子が強力に凝集して、約４〜５μｍ大の
二次粗大粒子を構成していた（図８）。次にＳＡ−ＣＰ
３による測定の結果を示す（図１０）。分散度をもとめ
ると、４．４／１．３＝３．４と非常に高い値を示して
いることがわかる。本例においても、比較例１−１と同
じく、相対炭酸ガス吹込速度が本発明に規定する条件内
にあっても、消石灰乳の篩分けを実施していないために
凝集品となることを示している。

【００５７】比較例２−２：粒状炭酸カルシウム実施例２と同じく消和し、４４μｍで消石灰乳の篩分け
を行って、消石灰濃度１０重量％の消石灰乳を２kg調製
した。この消石灰乳を１０℃まで冷却後、１００％の濃
度の炭酸ガスを２．５l/min （相対炭酸ガス吹込速度＝
１２．５ml/min・ｇ−Ｃａ（ＯＨ）₂）で吹き込み、冷
却しながら炭酸化すると、反応開始後約１０分で電気伝
導度が５mS/cm まで低下して、またすぐ上昇した。引き
続き炭酸ガスの吹き込みを続けると、約２０分後に再び
低下しはじめ、電気伝導度が４．５mS/cm で炭酸ガスの
吹き込みを停止した。反応条件および結果を表３に示
す。反応生成物をＳＥＭで観察すると、０．１μｍ以下
の微細な粒状のカルサイト型炭酸カルシウムであった。
比較例１−２と同じく消石灰乳の篩分けを実施しても、
相対炭酸ガスの吹込速度を本発明の限度以上で炭酸化を
行うと、板状塩基性炭酸カルシウムは得られなかった。

【００５８】実施例３：（高活性度−篩分粒径−相対炭
酸ガス吹込速度）関係実施例１に用いたと同じ活性度３５０の工業用生石灰２
４０ｇを４０℃の水１７４０ｇの中に投入し、攪拌しな
がら１５分間消和を行う。消石灰乳の篩分け粒径および
炭酸ガスの吹込速度の条件を各種変更して炭酸化反応を
行った。反応を電気伝導度４．５mS/cm で停止した。反
応条件および結果を表３に示す。

【００５９】高活性度の生石灰の場合、消石灰乳の篩分
け粒度別に対応して、相対炭酸ガス吹込速度の最大値が
あり、それ以下で炭酸化を行う必要があることがわか
る。

【００６０】実施例４：（低活性度−篩分粒径−相対炭
酸ガス吹込速度）関係実施例２に用いたと同じ活性度２５０に工業用生石灰２
６０ｇを４０℃の水１７４０ｇの中に投入し、攪拌しな
がら１５分間消和を行う。消石灰乳の篩分け粒度および
炭酸ガスの吹込速度の条件を各種変更して炭酸化反応を
行った。反応を電気伝導度４．５mS/cm で停止した。反
応条件および結果を表３に示す。

【００６１】低活性度の生石灰の場合、消石灰乳の篩分
け粒度別に対応して、相対炭酸ガス吹込速度の最大値が
あり、それ以下で炭酸化を行う必要があることがわか
る。

【００６２】実施例５：（炭酸ガス濃度の影響）実施例４で調製した消石灰乳を４４μｍで篩分けして得
た消石灰乳２kgを１０℃に冷却し、炭酸ガス（１００％
濃度）の吹込量を２l/min とし、これに窒素ガスを混合
して、炭酸ガス濃度を変えて、炭酸化反応を行った。反
応を電気伝導度４．５mS/cm で停止した。反応条件およ
び結果を表３に示す。

【００６３】生成した板状塩基性炭酸カルシウムの粒径
は炭酸ガスの濃度の低下とともに大きくなる傾向にある
ことがわかる。

【００６４】実施例６：（反応開始時の温度の影響）実施例５で調製した消石灰乳を冷却し、反応開始時の消
石灰乳の温度を変化させて、炭酸化反応を行った。反応
条件および結果を表３に示す。

【００６５】生成した板状塩基性炭酸カルシウムの粒径
は反応開始時の消石灰乳の温度の上昇とともに大きくな
る傾向にあることがわかる。

【００６６】実施例７：一次降下点での温度限界実施例６で調製した消石灰乳を冷却し、１６℃に調整
後、炭酸化反応を開始し、電気伝導度の一次降下点での
消石灰乳の温度を変化させて炭酸化反応を行った。反応
条件および結果を表３に示す。

【００６７】一次降下点での反応温度が１８℃を超える
と、もはや分散性の良好な板状塩基性炭酸カルシウムは
得られないことがわかる。

【００６８】実施例８：塗工試験反応容器４０ｌの規模で、生石灰の活性度、炭酸ガスの
濃度を変えて、任意の粒径の板状塩基性炭酸カルシウム
を調製した。反応条件および結果を表３に示す。平均粒
径０．３μｍと０．７μｍの２種類の分散性の良好な板
状塩基性炭酸カルシウムの水性スラリーを得た。得られ
たスラリーを脱水してウェットケーキとした後、これを
水に再分散せしめて６０重量％の濃度のスラリーとし
た。

【００６９】次いで、このものを使って塗工試験を行っ
た。以下においては、これらを０３品および０７品と呼
称する。

【００７０】対照試料として下記のものを使用した。（１）比較例１−１，２−１の凝集物のある板状塩基性
炭酸カルシウムの機械的破砕品（２）サチンホワイト：市販品（３）軽質炭酸カルシウム：市販品（４）本発明品（０３品）の加熱品（上記６０％スラリ
ーを５０℃で３日間加熱熟成したもの）（５）カオリンクレー：市販品（６）本発明品（０３品）の噴霧乾燥品（反応により得
られた塩基性炭酸カルシウムスラリーを噴霧乾燥し、こ
の乾燥品を水に再分散せしめて６０％スラリーとしたも
の）（７）重質炭酸カルシウム：市販品

【００７１】塗工試験は下記条件で行った。（１）コート原紙：約８０ｇ／m²上質紙（２）塗工方法：ワイヤバー手塗り使用ワイヤバー：NO. １２塗被量≒２０ｇ／m² （３）カラー配合１）カラーピグメントの種類および配合比（固形分とし
て）下記の配合品（配合割合：表４〜８）１００部カオリンクレーサチンホワイト重質炭酸カルシウム軽質炭酸カルシウム本発明品および破砕品２）バインダーラテックス（ＳＢＲ系）１０部澱粉（酸化澱粉系）５部３）潤滑剤（ステアリン酸系）１．０部４）分散剤（ポリカルボン酸系）０．６部５）塗被液固形物濃度≒６０％（４）スーパーカレンダー処理条件線圧１００kg/cm 温度５５℃ 通過回数３回カレンダー速度８m/min （５）測定方法白色度ハンター白色度計“ＭＲ−２” 白紙光沢グロスメーター“ＧＭ−２６０” 印刷光沢グロスメーター“ＧＭ−２６０” Ｋ＆Ｎ白度低下ハンター白色度計“ＭＲ−２”２
分値。使用インク：フタロシアニンブルー印刷ＲＩ印刷試験機使用インク：ＴＶ１２，Ｒｅｄ回転数：３０rpm RI Dry Pick ＴＶ１８Ｒｅｄ６０rpm 、５段階評価。Ｂ粘度ＢＬ型、６０rpm 塗工試験の結果は下記の通りである。

【００７２】［Ｉ］市販品との比較（表４）配合割合：供試品１５部／カオリンクレー８５部（１）本発明の０３品と０７品の比較において、白色
度、印刷光沢ともに０３品が優る。一方、RI Dry Pick
強度は０７品が優っている。（２）板状塩基性炭酸カルシウムで凝集物のあるものを
機械的破砕しても、良好な分散性は得られず、白紙光
沢、印刷光沢ともに本発明品より劣る。（３）サチンホワイトと本発明品とを比較すれば、大同
小異であり、優るとも劣らぬ結果である。作業性ではは
るかに本発明品が優れている。（４）市販軽質炭酸カルシウムと本発明品とを比較すれ
ば、明らかに本発明品が白紙光沢、印刷光沢ともに優っ
ている。

【００７３】［ＩＩ］市販品との比較（表５）配合割合：試供品３０部／重炭酸カルシウム３０部／カ
オリンクレー４０部（１）市販軽質炭酸カルシウムと本発明品とを比較すれ
ば、白紙光沢、印刷光沢ともに本発明品の方が優れた結
果を示している。

【００７４】［ＩＩＩ］カラー配合の混合相乗効果（表
６）カオリン、本発明品（０３品）、市販軽質炭酸カルシウ
ムを、それぞれ、単味（１００部）および配合（配合割
合：供試品２０部／カオリン８０部）で用いた。（１）本発明品とカオリンの組み合わせの場合は、それ
ぞれの単味の白色光沢、印刷光沢より、いずれも優れた
値をとり、相乗効果が期待される好結果を得た。（２）一方、市販軽質炭酸カルシウムとカオリンの組み
合わせの場合には、上記に引き換え、それぞれの単味の
値の中間的な値となった。

【００７５】［ＩＶ］加熱効果（５０℃×３日間、表
７）（１）加熱により白紙光沢、印刷光沢ともに明らかに向
上した。

【００７６】［Ｖ］乾燥品試験（噴霧乾燥品、表８）（１）スラリーとこれを噴霧乾燥した粉末との比較塗工
試験では、両者間にはほとんど差はないといえる。（２）乾燥粉末状態で、市販軽質炭酸カルシウムとの比
較試験においても、白紙光沢、印刷光沢ともに数段本発
明品が優れていることがわかる。

【００７７】

【表３】

【００７８】

【表４】

【００７９】

【表５】

【００８０】

【表６】

【００８１】

【表７】

【００８２】

【表８】

【００８３】

【表９】

【００８４】

【表１０】

【００８５】

【表１１】

【００８６】

【表１２】

【００８７】

【表１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図、実施例１で得られた塩基性炭酸カルシ
ウムの結晶粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真であ
る。

【図２】比較例１−１で得られた塩基性炭酸カルシウム
の結晶粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。

【図３】実施例１で得られた塩基性炭酸カルシウムの結
晶粒径の遠心沈降式粒度分布測定装置による測定結果を
示すグラフである。

【図４】比較例１−１で得られた塩基性炭酸カルシウム
の結晶粒径の遠心沈降式粒度分布測定装置による測定結
果を示すグラフである。

【図５】実施例１の熱重量分析における温度と減量変化
との関係を示すグラフである。

【図６】実施例１で得られた生成物のＸ線回折図であ
る。

【図７】実施例２で得られた塩基性炭酸カルシウムの結
晶粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。

【図８】比較例２−１で得られた塩基性炭酸カルシウム
の結晶粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。

【図９】実施例２で得られた塩基性炭酸カルシウムの結
晶粒径の遠心沈降式粒度分布測定装置による測定結果を
示すグラフである。

【図１０】比較例２−１で得られた塩基性炭酸カルシウ
ムの結晶粒径の遠心沈降式粒度分布測定装置による測定
結果を示すグラフである。

【図１１】実施例２についての熱重量分析の結果を示す
図である。

【図１２】実施例２についてのＸ線回折の結果を示す図
である。

【図１３】凝集物の破砕品の走査型電子顕微鏡写真であ
る。

【図１４】凝集物の破砕品の遠心沈降式粒度分布測定装
置による測定結果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ２１Ｈ 17/67 (72)発明者原尚道佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地１工業技術院九州工業技術試験所内 (72)発明者鈴木博良東京都中央区新川一丁目８番６号秩父石灰工業株式会社内 (72)発明者門倉利夫東京都中央区新川一丁目８番６号秩父石灰工業株式会社内 (72)発明者斉藤文和東京都中央区新川一丁目８番６号秩父石灰工業株式会社内 (72)発明者町田雅広東京都中央区新川一丁目８番６号秩父石灰工業株式会社内 (72)発明者土居賢次東京都中央区新川一丁目８番６号秩父石灰工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分散度が１．５以下であり、かつ板状部
分の平均径が０．２〜２．０μｍ、平均厚みが０．０５
〜０．２５μｍ、平均径／平均厚みの比が４〜２０であ
ることを特徴とする、分散性良好な板状塩基性炭酸カル
シウム。
【請求項２】組成式ＸＣａＣＯ₃・ＹＣａ（ＯＨ）₂
・ＺＨ₂Ｏで示される、請求項１記載の板状塩基性炭酸
カルシウム。但し、Ｘ＝２とした場合、Ｙ＝０．５〜
１．０であり、Ｚ＝０．７〜１．５であるものとする。
【請求項３】板状部分の平均径（Ｄａｖ）に対して
０．５Ｄａｖ〜２．０Ｄａｖの径を有する粒子が全体の
８０％以上を占める、請求項１記載の板状塩基性炭酸カ
ルシウム。