JPH0657167A - 重質炭酸カルシウムの表面処理方法 - Google Patents

重質炭酸カルシウムの表面処理方法

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JPH0657167A
JPH0657167A JP21282792A JP21282792A JPH0657167A JP H0657167 A JPH0657167 A JP H0657167A JP 21282792 A JP21282792 A JP 21282792A JP 21282792 A JP21282792 A JP 21282792A JP H0657167 A JPH0657167 A JP H0657167A
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calcium carbonate
heavy calcium
phosphoric acid
surface treatment
gloss
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JP21282792A
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Masaru Beppu
勝 別府
Tatsuhiko Watanabe
立彦 渡辺
Hideo Takahashi
英雄 高橋
Hidemi Honda
英視 本多
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Nittetsu Mining Co Ltd
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Nittetsu Mining Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/02Compounds of alkaline earth metals or magnesium
    • C09C1/021Calcium carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/60Optical properties, e.g. expressed in CIELAB-values

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重質炭酸カルシウムであるにも拘らず、白色
度の向上を伴う光沢度の高いインキ、塗料、プラスチッ
クの実現を可能にする体質顔料としての、薄いDCP層
がコートされた炭酸カルシウムを得る。 【構成】 重質炭酸カルシウムに、1〜10%濃度リン
酸を添加し、5〜20℃の条件下で、混合反応させ、急
冷して表面処理する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、我国で唯一国内で全量
を供給できる鉱物資源であって、量的、品位的にも優れ
た石炭石を原料とする炭酸カルシウムを、インキや塗料
の体質顔料又はプラスチックの配合剤として使用した場
合に、白色度の向上を伴う光沢度の高いインキ、塗料、
プラスチックの実現を可能にする、炭酸カルシウムの表
面処理方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、インキ業界においては、印刷面の光沢性が高く、安
価な体質顔料が要求されている。そして、光沢(艶出
し)を提供する無機物粉体としては、膠質炭酸カルシウ
ム、マイカ、セリサイト、アルミニウム粉体等が知られ
ている。しかしながら、マイカ、セリサイト、アルミニ
ウム粉体等については、高価であることと、それぞれが
硬質で、印刷時の摩耗性、表面手ざわり等に問題があっ
て、インキ用体質顔料としては一般的に使用されていな
い。現在のところ、膠質炭酸カルシウムが多く使用され
ているものである。
【0003】ところで、炭酸カルシウムには、天然の石
灰石の機械的粉砕・分級により得られる重質炭酸カルシ
ウムと、石灰石を焼成分解して得たCaOを水で消化し
たCa(OH)2に炭酸ガスを導入して製造される合成
(軽質、沈降性とも呼ばれる)炭酸カルシウムとが存在
する。
【0004】これらの炭酸カルシウムは、様々な形状や
粒度のものが利用できること、安価であること、着色が
容易であること、人体に無害であることなどから、様々
な分野で大量に使用されているが、光沢性については、
合成炭酸カルシウムの一種である膠質炭酸カルシウムが
艶出しに適し、艶消しの必要がある場合には、所定の添
加剤を添加することで光沢を下げれば足りるのに対し
て、重質炭酸カルシウムは、光沢度が低く、光沢性を必
要とする場合には使用できない欠点を有する。
【0005】即ち、重質炭酸カルシウムを体質顔料とし
て使用するにあたっては、光沢を必要としない場合に限
って使用されているのが現状である。
【0006】本発明者らは、光沢度の低い重質炭酸カル
シウムに表面処理を施して、膠質炭酸カルシウムよりも
光沢度の高い体質顔料を提供することを考えた。
【0007】その際、肥料、歯磨き用基材等として使用
されているリン酸のカルシウム塩が白色度の高いことに
着目し、このようなリン酸のカルシウム塩を表面処理剤
として使用することとした。各種存在するリン酸のカル
シウム塩を直接インクに添加して印刷サンプルを調製
し、光沢度を測定すると、リン酸水素カルシウム(以
下、DCPという)を用いた場合に、膠質炭酸カルシウ
ムを添加する場合よりも光沢度が高くなることが判明し
たので、炭酸カルシウムの表面にDCPがコートされる
ように表面処理する。しかも、肥料や歯磨き用基材を製
造する場合と異なり、使用するDCPの量が多くなりが
ちなので、経済的観点から、できるだけ薄いコート厚と
する必要がある。
【0008】ところで、インキに顔料を配合して光沢を
出す場合、同一物質では、粒径が0.3μm程度の時に
光沢性が最も高くなることが知られている。重質炭酸カ
ルシウムは、微細1次粒子の炭酸カルシウム粒子が球状
〜亜球状等に凝集して存在するものであるが、上記粒径
に調整するにあたって、表面処理剤を機械的に接着コー
トさせるだけでは、インキの製造時に、強くすりつぶし
て混練する工程があるため、表面処理された薬剤が反応
物とともに剥がれる問題がある。
【0009】そこで2次粒子に凝集した重質炭酸カルシ
ウムの表面において、化学反応によって反応生成物を形
成するように調整して処理することとした。
【0010】重質炭酸カルシウムとリン酸(H3PO4
の反応に関するコントロールは、これまで、pHと温度
をファクターとして行なわれている。しかしながら、懸
濁液からスラリー程度までの溶液で反応を行なう場合に
は、pH制御することが可能であるが、乾燥工程での経
済性と時間短縮化を考えると、ゲル状にした上で処理す
るのが好ましい。この場合には、均一的なpH調整は困
難で、温度制御のみで処理することとなる。
【0011】以上から本発明は、重質炭酸カルシウムで
あるにも拘らず、白色度の向上を伴う光沢度の高いイン
キ、塗料、プラスチックの実現を可能にする体質顔料と
しての、薄いDCP層がコートされた炭酸カルシウムを
得ることを課題としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、重質炭酸カル
シウムに、1〜10%濃度リン酸を添加し、5〜20℃
の条件下で、混合反応させ、急冷して表面処理すること
により、上記課題を解決する。
【0013】
【作用】1〜10%濃度リン酸を添加し、5〜20℃の
条件下で、混合反応させ、急冷して表面処理すると、当
該炭酸カルシウム粒子の表面にDCPがコートし、体質
顔料として、インキや塗料の光沢度を上げることに寄与
することとなる。
【0014】特に重質炭酸カルシウムに対して1〜10
%重量部のリン酸を添加するのがよい。1%に満たない
と、表面処理効果が不完全となり、また10%を越える
と、経済的な難を呈し、またDCPの細かい粒子が多く
なって乾燥しずらくなる問題がある。
【0015】また、例えば、75%程度の高濃度のリン
酸を用いて、100℃以上の高温下に反応を行なうとす
ると、反応性の富む粒度の細かい粒子との反応が優先
し、相対的に反応性の低い粒度の粗い粒子との反応が少
なくなり、反応速度が抑制されず、炭酸カルシウム粒子
表面にコーティング層ができなくなるので、濃度1〜1
0%程度のリン酸を低温(5〜20℃)で反応させる必
要がある。
【0016】更に、乾燥のために加熱する時間を10分
程度に抑えると、リン酸カルシウムが水の存在下でH3
PO4を遊離せず、アパタイト(Ca10(PO46)へ
の移行が制限され、コーティング層の組成が均一化す
る。
【0017】
【実施例】次に、幾つかの本発明に係る試料、及び比較
試料を準備し、本発明の詳細な理解に供する。
【0018】試料1 比表面積30000cm2/gの重質炭酸カルシウムを
ヘンシェルミキサーに入れ、2%濃度のH3PO4溶液
を、炭酸カルシウムの重量比に対してH3PO4が5%に
なるように21分間かけて徐々に添加した。この間、反
応熱を冷却するために、ヘンシェルミキサー缶体を水冷
して、温度上昇を13℃から20℃までに抑えた。CO
2の発生が停止した後、水冷を停止して、加熱して80
℃で生成物を乾燥した。加熱時間は加熱開始から約6分
間である。乾燥後、ヘンシェルミキサーを再び水冷し、
3分後、生成物は13℃になった。
【0019】この生成物を、走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、炭酸カルシウム粒子表面にDCPがコートされ
ていることが確認された。
【0020】試料2 実施例1と同様に、ヘンシェルミキサーに比表面積30
000cm2/gの重質炭酸カルシウムを投入し、7%
濃度のH3PO4溶液を、炭酸カルシウムの重量比に対し
てH3PO4が5%になるように17分間かけて徐々に添
加した。この間、ヘンシェルミキサー缶体を水冷して、
温度上昇を13℃から25℃までに抑えた。CO2の発
生が停止した後、水冷を停止して、加熱して90℃で生
成物を乾燥した。加熱時間は加熱開始から約4分間であ
る。乾燥後、ヘンシェルミキサーを再び水冷し、5分
後、生成物は13℃になった。
【0021】この生成物を、走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、炭酸カルシウム粒子表面にDCPがコートされ
ていることが確認された。
【0022】試料3 ヘンシェルミキサーに比表面積30000cm2/gの
重質炭酸カルシウムを投入し、0.5%濃度のH3PO4
溶液を、炭酸カルシウムの重量比に対してH3PO4が5
%になるように48分間かけて極めてゆっくりと添加し
た。この間、ヘンシェルミキサー缶体を水冷して、温度
上昇を13℃から15℃までに抑えた。CO2の発生が
停止した後、水冷を停止して、緩やかに加熱して80℃
で生成物を乾燥した。加熱時間は加熱開始から約31分
間である。乾燥後、ヘンシェルミキサーを再び水冷し、
3分後、生成物は13℃になった。
【0023】この生成物を、走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、炭酸カルシウム粒子表面にDCPとアパタイト
がコートされていることが確認された。
【0024】試料4 ヘンシェルミキサーに比表面積30000cm2/gの
重質炭酸カルシウムを投入し、撹拌しながら17分間加
熱し、13℃から100℃に上昇した時点で、75%濃
度のH3PO4溶液を、炭酸カルシウムの重量比に対して
3PO4が5%になるように一時期に添加した。炭酸カ
ルシウムとH3PO4とが反応し、CO2が発生している
間、反応熱のため、混合物は100℃から130℃まで
上昇した。10分経過してCO2の発生が停止した後、
バットに入れて室内で自然冷却した。2時間40分後、
生成物は17℃になった。
【0025】この生成物を、走査型電子顕微鏡で観察し
た結果、炭酸カルシウムとDCPの混合物であることが
確認された。
【0026】比較実験 得られた試料1〜4、表面処理していない比表面積30
000cm2/gの重質炭酸カルシウム(試料5)及び
市販の膠質炭酸カルシウム(白石カルシウム(株)製、
白艶華0、試料6)を用いて、印刷サンプルを作製し、
それぞれの光沢度を比較した。
【0027】ワニスとしてのフェノール変性ロジン1.
3gと試料0.7gとを配合し、乾燥剤としてのナフテ
ン酸コバルトを極めて微量加えて10分間手練りしてペ
ーストを準備する。夫々のペーストを更に100回転/
分で運転されるフーバーマーラーで18分間機械混練し
た。
【0028】混練後の各ペーストから0.3ml採取し
て、印刷試験機(明製作所製RI−2型)で、15分の
ロール回転時間で400r.p.m.の印刷速度の条件
下に、210mm×297mmのアート紙上に印刷し、
それぞれの光沢度を、光沢度計(60度鏡面反射式グロ
スチェッカIG−310、堀場製作所製)を用いて測定
した。
【0029】各試料における実験結果を表1に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【発明の効果】リン酸と重質炭酸カルシウムとが全体的
に又は局部的に完全反応しているものや未処理重質炭酸
カルシウムと異なり、所定条件下に化学反応させて重質
炭酸カルシウム粒子の表面にDCPをコートさせたもの
は、従来一般に使用されている膠質炭酸カルシウムより
も、体質顔料として、インキや塗料の光沢度向上に寄与
し、しかも膠質炭酸カルシウムよりも安価に調整できる
ので、経済的な実用性を備えている。このような効果
は、所謂黒物と従来称されている重質炭酸カルシウムを
表面処理したものであっても得られ、白色度も上がり、
極めて利用価値の高いものとなる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 英視 東京都千代田区丸の内二丁目3番2号 日 鉄鉱業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重質炭酸カルシウムに、1〜10%濃度
    リン酸を添加し、5〜20℃の条件下で、混合反応さ
    せ、急冷してなる重質炭酸カルシウムの表面処理方法。
JP21282792A 1992-08-10 1992-08-10 重質炭酸カルシウムの表面処理方法 Pending JPH0657167A (ja)

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