JPH07196317A - 製紙用フィラーとしての軽質炭酸カルシウムの製造法 - Google Patents

製紙用フィラーとしての軽質炭酸カルシウムの製造法

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JPH07196317A
JPH07196317A JP35355893A JP35355893A JPH07196317A JP H07196317 A JPH07196317 A JP H07196317A JP 35355893 A JP35355893 A JP 35355893A JP 35355893 A JP35355893 A JP 35355893A JP H07196317 A JPH07196317 A JP H07196317A
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lime
calcium carbonate
milk
carbon dioxide
aragonite
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Hideo Yamada
英夫 山田
Yoshitoshi Uchino
義登志 内野
Tomoko Suenaga
知子 末永
Kazunari Sakata
一成 坂田
Tadaichiro Iida
忠一郎 飯田
Minoru Iwakura
稔 岩倉
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F C RAIMU KYODO KUMIAI
KUMAMOTO PREF GOV
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Kumamoto Prefecture
Original Assignee
F C RAIMU KYODO KUMIAI
KUMAMOTO PREF GOV
Agency of Industrial Science and Technology
Kumamoto Prefecture
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製紙用フィラーに適した軽質炭酸カルシウム
微粉末のアラゴナイト型を選択率を高めた合成法の提
供。 【構成】 軽質炭酸カルシウム微粉末の合成原料である
生石灰または消石灰乳液中に、同液の石灰乳を炭酸化す
るガスを吹き込む炭酸カルシウム微粉末の合成法におい
て、前記原料石灰乳の導電率の変動によって前記ガスの
吹き込む量を調整する。炭酸カルシウム結晶核の発生・
成長が進行するにしたがって導電率が徐々に低下し、ま
た、反応終結付近で急激に導電率が下がり最小値を示し
た後は、炭酸カルシウムが再溶解して逆に導電率は上昇
する。アラゴナイト型を選択的に生成させるには温度を
35±5℃に保持しながら導電率をモニタし、導電率が
急激に低下して最小値を示した時点で反応を終結させる
とアラゴナイト型炭酸カルシウムが最も生成しやすい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、摩粍量の少ない製紙用
フィラー、ゴム、プラスチック、塗料用フィラー等に好
適に使用できる軽質炭酸カルシウムの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、製紙用フィラーにはタルクまたは
粘土クレーが用いられており、紙のインキにじみ防止剤
として使用されるロジンの定着向上のために硫酸アルミ
ニウムが添加されているため紙質が酸性を呈し、紙の保
存性に問題がある。このため、近年、タルクまたは粘土
クレーに代わって炭酸カルシウム微粉末をフィラーとし
て用いた中性紙に移行しつつある。
【0003】この紙用フィラーとして炭酸カルシウム微
粉体を得るには、天然石灰石を機械的に微粉砕して、い
わゆる重質炭酸カルシウム微粉を得る方法と石灰乳と二
酸化炭素とを一定温度の条件の下で化学合成して、いわ
ゆる軽質炭酸カルシウムを得る方法がある。
【0004】ところが、天然石灰石をボールミル、ロー
ラーミル等の通常の粉砕機を使用して得られた重質炭酸
カルシウム微粉体は均一なサブミクロン単位のものとは
ならず、硬質の粗粒が多く残留しており、これが、紙へ
の充填に際して抄紙機のプラスチックワイヤーを摩耗し
て寿命を短くするという致命的な欠陥がある。
【0005】一方、化学合成により得られる軽質炭酸カ
ルシウム微粉末は、紙の繊維間を密に充填するフィラー
の大きさに適した2〜6μm径を有し、さらに、粉末の
均一度においては重質炭酸カルシウム微粉末より優れて
おり、その意味で抄紙機のプラスチックワイヤーの摩耗
の程度を少なくするという利点がある。しかしながら、
合成条件によって得られる結晶の形態が異なり、それぞ
れ、合成条件によってカルサイト、バテライト型、およ
びアラゴナイト型が形成する。
【0006】この結晶型の中、カルサイトは通常、最も
容易に合成できるが、得られる結晶の形態によっては、
抄紙機のプラスチックワイヤーの摩耗の改善につながら
ないものもある。一方、アラゴナイト型で、結晶粒径が
微細かつ結晶が針状あるいは柱状をなし、これがイガ栗
状(大きさ2〜6μm)に凝集したものはプラスチック
ワイヤーを摩耗する程度は小さく、この意味から、合成
微粉末中でのイガ栗状アラゴナイト型のみの存在は望ま
しい。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、軽質炭酸カル
シウム微粉末の合成に際してイガ栗状に凝集(凝集体の
径:2〜6μm)したアラゴナイト型のみを選択的に合
成することは困難であり、得られた軽質炭酸カルシウム
微粉末中のイガ栗状アラゴナイト型の選択率を高める必
要がある。
【0008】本発明の目的は、特に製紙用フィラーに適
したイガ栗状アラゴナイト型を多く含有する軽質炭酸カ
ルシウム微粉末の合成法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、軽質炭酸カル
シウム微粉末の合成原料であるマグネシウム分を0.5
〜1%含む生石灰または消石灰乳液中に、同液の石灰乳
を炭酸化するガスを吹き込む炭酸カルシウム微粉末の合
成法において、前記原料石灰乳の導電率の変動によって
前記ガスの吹き込む量を調整することを特徴とする。
【0010】石灰乳を炭酸化するガスとしては、石灰石
の焼成炉の廃ガス等を用いることができるが、コストの
低減の点から、二酸化炭素を20〜30容量%混合(好
ましくは25容量%)したガスを使用するのが都合がよ
い。
【0011】ガス吹込みに際して、酸化マグネシウム
0.5〜1%を含む原料石灰乳液の消石灰濃度を7〜2
0%の範囲内に、且つ、原料石灰乳液の温度を30〜4
0℃の範囲内に、好ましくは35±5℃に保持しながら
調整するのがアラゴナイト型炭酸カルシウムの収率を高
めるのに都合がよい。
【0012】炭酸化ガスの吹込み停止によって反応終結
点を、導電率をモニタし、導電率が急激に低下して最小
値を示した時点を選定することによってアラゴナイト型
炭酸カルシウムが最も多い軽質炭酸カルシウム微粉末を
得ることができる。
【0013】
【作用】石灰乳への空気と二酸化炭素の混合気体の吹込
みによる炭酸化が進み、炭酸カルシウム結晶核の発生・
成長が進行するにしたがって導電率が徐々に低下し、ま
た、反応終結付近で急激に導電率が下がり最小値を示し
た後は、炭酸カルシウムが再溶解して逆に導電率は上昇
する。このように、石灰乳の導電率の変化を知ることに
よって石灰分の炭酸化の程度を知ることができる。
【0014】しかし、液温によって反応終結時間が異な
るとともに、生成する炭酸カルシウムの結晶形態が大き
く異なり、イガ栗状アラゴナイト型を選択的に生成させ
るには温度を35±5℃に保持しながら導電率をモニタ
し、導電率が急激に低下して最小値を示した時点で反応
を終結させるとイガ栗状アラゴナイト型炭酸カルシウム
が最も生成しやすい。
【0015】
【実施例】
実施例1 下記の成分を有する石灰石を出発原料として用いた。 Ig.loss 43.98 重量% (CO2 、水分、有機物等) ケイ酸(塩酸不溶解分) 0.73 酸化物合量 0.22 (Fe2 3 、Al2 3 、TiO2 ) 酸化カルシウム 54.56 酸化マグネシウム 0.67
【0016】これを焼成後消化して得た原料粉末を純水
に加え石灰乳濃度が10%の溶液を調整し、これに二酸
化炭素25容量%の混合空気を、流速250、500、
750、900ml/minで、石灰乳溶液温度を15
℃より50℃まで5℃間隔の各温度に維持して反応を行
わせた後、得られた微粉粒の結晶形を電子顕微鏡で観察
し、更にX線回折により各結晶の回折強度を測定した。
乳液温度を35℃に調整したときが、アラゴナイトのX
線回折強度が最大の最良の状態を示し、図1に示すよう
に、電子顕微鏡観察から、針状でイガ栗状凝集結晶物が
できているのが判明した。そのときのアラゴナイト/
(アラゴナイト+カルサイト)のX線回折強度比は5
5.8%であった。
【0017】また、表1と表2に、それぞれ石灰乳濃度
が7と15重量%の場合、各処理条件下でのアラゴナイ
トとカルサイトとのそれぞれのX線回折強度(cps)
を調べ、アラゴナイト/(アラゴナイト+カルサイト)
X線回折強度比を調べた。この場合でも、液温が35℃
のときが最もアラゴナイトが多く、X線回折強度比は6
2.7%、67.1%であった。(注:表1,2より、
62.7%、67.1%である)
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】実施例2 実施例1で使用した石灰石原料を用いて、15%石灰乳
液を調整し、35℃下で炭酸ガス25容量%の二酸化炭
素混合空気を用いて反応させた。得られた炭酸カルシウ
ムの微構造及びX線回折結果を図2a,bに示す。X線
回折よりアラゴナイト(A、2θ=26.2)とカルサ
イト(C、2θ=29.4)の比は、2倍以上とアラゴ
ナイト型が多くかつ、1μm前後の針状結晶物が集合し
たイガ栗状で、紙の繊維間を密に充填するフィラーに適
した2〜6μm径の凝集体を形成している。
【0021】また、表3に示したとおりアラゴナイト型
が多い程、抄紙機のプラスチックワイヤの摩耗が少な
い。これは図2に示すとおり凝集体がイガ栗状をしてお
りかつ分散が良好なため、抄紙機のプラスチックワイヤ
にかかる摩耗エネルギーが凝集体に吸収される結果、プ
ラスチックワイヤが摩耗しにくくなる。
【0022】一方、カルサイト型の場合、例えば0.5
μm以下の微粒子てあっても、立方体となっでおり、摩
耗エネルギーが吸収されにくいため、プラスチックワイ
ヤの摩耗量が大きくなった。
【0023】
【表3】
【0024】実施例3 次に、石灰乳濃度7、10、15%について、二酸化炭
素を25容量%の混合空気を使用し、35℃下で反応さ
せて得られた本発明の軽質炭酸カルシウム粉末を用いて
プラスチックワイヤの摩耗試験を行った。結果を表3に
示す。なお、表3には市販の重質炭酸カルシウム及び軽
質炭酸カルシウムを用い、同様に摩粍試験を行った結果
も併記した。
【0025】
【発明の効果】本発明により以下の効果を奏する。 (1) 製紙用充填剤に適したアラゴナイト型炭酸カル
シウムを格別の設備を要することなく簡単に製造でき
る。 (2) 石灰乳の導電率をモニタしながら一定温度に保
つだけの比較的簡単なプロセスであるため、工業化した
場合、製造コストを低く抑えることが可能である。 (3) アラゴナイト型炭酸カルシウムは、従来紙の充
填剤として用いられてきたタルクやクレーと異なり、中
性であるため紙の品質が大幅に向上する。 (4) タルク、クレーに替わる紙充填材として石灰石
の高付加価値化が達成でき石灰業界にとって非常に大き
な波及効果をもたらす。 (5) 本発明によって得られた軽質炭酸カルシウム微
粉末は、紙充填材以外にゴム、プラスチックス、塗料等
の用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1によって得た軽質炭酸カル
シウムの結晶構造の拡大像1万倍のSEM像を示す。
【図2】(a)は本発明の実施例2によって得た軽質炭
酸カルシウムの結晶構造の拡大像2万倍の顕微鏡写真を
示し、(b)は同結晶構造の5千倍の全体を示すSEM
像を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年3月1日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】変更
【補正内容】
【0020】実施例2 実施例1で使用した石灰石原料を用いて、15%石灰乳
液を調整し、35℃下で炭酸ガス25容量%の二酸化炭
素混合空気を用いて反応させた。得られた炭酸カルシウ
ムの微構造及びX線回折結果を図2a,b及び表2に示
す。X線回折よりアラゴナイト(A、2θ=26.2)
とカルサイト(C、2θ=29.4)の比は、2倍以上
とアラゴナイト型が多くかつ、1μm前後の針状結晶物
が集合したイガ栗状で、紙の繊維間を密に充填するフィ
ラーに適した2〜6μm径の凝集体を形成している。
フロントページの続き (72)発明者 山田 英夫 佐賀県鳥栖市宿町字野々下807番地1 九 州工業技術研究所内 (72)発明者 内野 義登志 熊本県熊本市東町3丁目11番地 熊本県工 業技術センター内 (72)発明者 末永 知子 熊本県熊本市東町3丁目11番地 熊本県工 業技術センター内 (72)発明者 坂田 一成 熊本県熊本市東町3丁目11番地 熊本県工 業技術センター内 (72)発明者 飯田 忠一郎 熊本県八代市建馬町3番1号 エフシーラ イム協同組合内 (72)発明者 岩倉 稔 熊本県八代市建馬町3番1号 エフシーラ イム協同組合内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軽質炭酸カルシウム微粉末の合成原料で
    ある生石灰または消石灰乳を炭酸化する二酸化炭素濃度
    が20〜30%の二酸化炭素と空気との混合ガスである
    軽質炭酸カルシウムの合成法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、原料石灰の化学成分
    は主成分である酸化カルシウムの外に酸化マグネシウム
    を0.5〜1%含みかつ原料石灰乳中の消石灰量を7〜
    20%及び温度を30〜40℃の範囲内に維持する軽質
    炭酸カルシウムの合成法。
  3. 【請求項3】 請求項1〜請求項2において、800〜
    2000mlの石灰乳液中に吹込むガス量が1000〜
    4000ml/分である軽質炭酸カルシウムの合成法。
JP35355893A 1993-12-28 1993-12-28 製紙用フィラーとしての軽質炭酸カルシウムの製造法 Pending JPH07196317A (ja)

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