JPH0818827B2

JPH0818827B2 - 紡錘状炭酸カルシウムの製造方法

Info

Publication number: JPH0818827B2
Application number: JP32060089A
Authority: JP
Inventors: 徹夫熊坂; 英樹堀内; 勉大久保; 徹河津
Original assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Current assignee: Okutama Kogyo Co Ltd
Priority date: 1989-12-12
Filing date: 1989-12-12
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH03183618A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は製紙用の充填材あるいは顔料として、好適な
紡錘状炭酸カルシウムの製造方法に関し、さらに詳しく
は水酸化カルシウム水性懸濁液と炭酸ガス含有ガスとの
反応により、紡錘状炭酸カルシウムを製造する工程にお
いて、一部炭酸化された高分散性の膠質粒子状水酸化カ
ルシウム水性懸濁液を添加するとともにその添加率を制
御することにより、粒子径が長径１〜５μｍの均一で分
散性良好な紡錘状炭酸カルシウムを製造する方法に関す
るものである。

従来の技術沈降性炭酸カルシウムの製造方法として、現在、工業
的には石灰乳に炭酸ガスを吹きこんで反応させる炭酸ガ
ス法が多く行われており、粒子径として0.1μｍ以下の
膠質粒子から数μｍないし数十μｍの粗大粒子までの種
々の大きさのものが、また粒子形態としても紡錘状、角
状、柱状、針状などの種々の形態のものが生産されてい
る。

このように、粒子形態が種々あり各々についての粒子
径の制御方法は相当困難であるが、紡錘状の炭酸カルシ
ウムについては水酸化カルシウム懸濁液を、予め湿式連
続微細分散機により２〜10分間湿式摩砕し、水酸化カル
シウムを微粒活性化処理し、温度、濃度を調整して炭酸
化反応を行う方法（特公昭54−28399号公報）、平均一
次粒子径0.1〜0.01μｍのほぼ単一粒子に分散させる二
次凝集の少ない極微細炭酸カルシウムに、一次炭酸化石
灰乳を供給し、反応系のpH10.0以上で撹拌混合を行いな
がら、炭酸ガス含有ガスを導通し炭酸化反応を行い、反
応物をもとの極微細炭酸カルシウムを結晶核として結晶
成長させ、供給量に応じ0.1〜１μｍの所望粒子径の炭
酸カルシウムを得る方法（特公昭58−43331号公報）が
提案されている。

しかしながら、前者は濃度10〜15％の水酸化カルシウ
ム水懸濁液をサンドグラインダーで処理しているため操
作が煩雑であり、またガラスビーズにおり汚染され反応
物の白色度が低下するおそれがあるし、また、後者は工
程数が多く操作が煩雑であり、また炭酸化スラリーの分
散処理工程において所定の粘度にするのに８時間以上の
撹拌を要し時間がかかって非能率的であるという欠点を
有する。

また、0.1μｍ未満の極微細炭酸カルシウムに未炭酸
化石灰乳を加えて混合懸濁液に炭酸ガスを吹き込み、も
との極微細炭酸カルシウムを核として結晶成長させ、0.
1〜１μｍの粒子径の炭酸カルシウムを得るという公知
の方法もあるが、この方法では二次核が大量に発生して
しまい、粒子が不均一になるのを免れない。

発明が解決しようとする課題本発明は、このような従来の紡錘状炭酸カルシウムの
製造法のもつ欠点を克服し、分散性良好で均一な粒子の
紡錘状炭酸カルシウムを簡単に効率よく工業的に製造す
る方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。

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紡錘状炭
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、平均長径１〜５μｍの紡錘形の炭酸カルシ
ウムの粒子径を自在に制御する方法として、原料を処理
する工程や撹拌混合して分散する工程を経由せず、もっ
と容易に、水酸化カルシウム水性懸濁液と炭酸ガス含有
ガスとの反応に当り、一部炭酸化された膠質粒子状水酸
化カルシウム水性懸濁液を、反応前にあるいは所定炭酸
化率になるまでに添加することにより、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。

すなわち、本発明は、水酸化カルシウム水性懸濁液
（以下、石灰スラリーという）と炭酸ガス含有ガスとの
反応により紡錘状炭酸カルシウムを製造するに当り、一
部炭酸化された膠質粒子状水酸化カルシウム水性懸濁液
（以下、一次炭酸化石灰スラリーという）を、反応前に
あるいは炭酸化率が50％になるまでに添加することを特
徴とする、均一で分散性良好な平均長径１〜５μｍの紡
錘状炭酸カルシウムの製造方法を提供するものである。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明方法においては、一次炭酸化石灰スラリーが、
石灰スラリーと炭酸ガス含有ガスとの反応に際し、反応
前に添加されるか、あるいは炭酸化率が50％になるまで
に、すなわち炭酸化率50％以下の反応段階で添加され、
好ましくは反応初期に、より好ましくは反応直前、例え
ば炭酸ガス含有ガスを反応系に導入する直前に添加され
る。

この際に用いられる一次炭酸化石灰スラリーを製造す
るには、好ましくは濃度２〜５重量％の水酸化カルシウ
ム水性懸濁液を５〜20℃の範囲の温度に調整し、消石灰
すなわち水酸化カルシウム1kg当り３〜12Nl/分、好まし
くは４〜8Nl/分の炭酸ガス含有ガスを吹き込み、炭酸化
率20〜50％、好ましくは30〜40％になったところでガス
の吹き込みを停止することによって行われる。

本発明方法における反応（以下、本発明反応という）
は、好ましくは、濃度５〜10重量％、温度40〜60℃の範
囲に調整した石灰スラリーに、一次炭酸化石灰スラリー
を水酸化カルシウム換算重量比で５％を超えない量で添
加し、反応温度40〜60℃で1kgの消石灰当り３〜12Nl/
分、好ましくは４〜8Nl/分の炭酸ガス含有ガスを吹き込
み、炭酸化率が100％になるまで一定量のガスを吹き込
むことによって行われる。

前記の一次炭酸化石灰スラリー製造時の温度が５℃未
満では膠質粒子は生成するものの凝集体になりやすく、
本発明反応において粒径を制御することが困難となる傾
向が生じるし、また20℃を超えると紡錘状粒子が混入し
二成分系になる傾向が生じる。また、一次炭酸化石灰ス
ラリーの炭酸化率が20％未満では本発明反応において粒
径の制御が困難となるし、また50％を超えると凝集二次
粒子が生成しやすく、凝集粒子の少ない高分散性の膠質
粒子を得るためには、炭酸化率20〜50％、好ましくは30
〜40％にするのが望ましい。

本発明反応においては、反応温度が60℃を超えると、
アラゴナイトが生成し反応物が二成分になる傾向を生じ
るし、また40℃未満では紡錘形が大きいものと小さいも
のとに二分化してしまい均一なものが得られにくくな
る。また、石灰スラリーの濃度が５重量％未満では濃度
が低いため生産性が悪いし、また10重量％を超えると凝
集性が強くなり分散性が悪くなって望ましくない。さら
にまた、一次炭酸化石灰スラリーの添加を炭酸化率が50
％を超えてもなお続行すると膠質粒子の成長したものと
大きい紡錘状粒子の２成分系になってしまい望ましくな
いし、また該スラリーの添加量が石灰スラリーに対し水
酸化カルシウム換算で５重量％を超えると反応物は紡錘
形にならず単に膠質粒子が結晶成長したものの凝集体が
得られてしまい望ましくない。

発明の効果本発明方法によれば、平均長径１〜５μｍの均一で分
散性良好な紡錘状炭酸カルシウムが得られる。

この紡錘状炭酸カルシウムは分散性が高いため、高濃
度スラリー化して紙の内填あるいは塗工に用いられ、高
い不透明性や隠蔽性を与えるし、また適当な表面改質剤
を用いて表面処理を施すことにより、ゴムや樹脂の充填
材として使用した場合すぐれた機械特性を与えるなど種
々の利点を有する。

実施例次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 30g/lの濃度の水酸化カルシウムスラリー30lを反応器
に仕込み、15℃の温度で炭酸ガス濃度30％の炭酸ガス含
有ガスを吹き込み炭酸化率が35％のところで反応を停止
し、一次炭酸化石灰スラリーを得た。このスラリー85ml
を、85g/lの濃度の水酸化カルシウムスラリー30lを反応
器に仕込み、50℃の温度に調整したものに添加し、反応
温度50℃で炭酸ガス濃度30％の炭酸ガス含有ガスを吹き
込み炭酸化率が100％になるまで反応させた。反応生成
物をSEM写真よりデジマチックノギスで粒径を測定した
ところ、平均長径4.5μｍ、平均短径1.4μｍの均一な紡
錘状粒子であった。

実施例２一次炭酸化石灰スラリーの添加量を0.85lとした以外
は実施例１と同様にして反応を反応を行った。得られた
反応生成物は平均長径2.5μｍ、平均短径0.6μｍの均一
な紡錘状粒子であった。

実施例３一次炭酸化石灰スラリーの添加量を2.6lとした以外は
実施例１と同様にして反応を行った。得られた反応生成
物は平均長径1.5μｍ、平均短径0.4μｍの均一な紡錘状
粒子であった。

実施例４一次炭酸化石灰スラリーの添加量を4.25lとした以外
は実施例１と同様にして反応を行った。得られた反応生
成物は平均長径1.2μｍ、平均短径0.3μｍの均一な紡錘
状粒子であった。

比較例一次炭酸化石灰スラリーの添加量を6.0lとした以外は
実施例１と同様にして反応を行った。得られた反応生成
物は平均長径1.0μｍ以下の球状あるいは角状の粒子の
凝集体であった。

実施例１〜４のものにつき、一次炭酸化石灰スラリー
の添加率及び測定した粒径を第１表に示す。

応用例１実施例１〜４で得た炭酸カルシウムをフィルタープレ
スを用いて脱水し、乾燥、粉砕、分級を行った。

得られたパウダーに、ポリアクリル酸Na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重量
％添加し、固形分濃度60％のスラリーを得た。このスラ
リーの粘度を第１表に示す。

次に、各炭酸カルシウム100重量部に、デンプン（日
食＃ 4600）とSBR（JSR 0692）を重量比1:4で混合して
成るバインダー10重量部と潤滑剤（ステアリン酸カルシ
ウム）1.5重量部とを添加し、水を加えて固形分濃度45
重量％としたスラリーを塗布液として用い、紙質物性試
験を行った。この結果を第２表に示す。

なお、第１表及び第２表中の各物性は次のようにして
測定した。

（１）平均長径、短径:SEM写真より長径及び短径につき
デジマチックノギスで計測し平均値を求めた。

（２）粘度:B型粘度計を用いローター回転数60rpm、ス
ラリー温度25℃の条件下で計測した。

（３）白色度:JIS P 8123により測定。

（４）白紙光沢:JIS P 8142により測定。

（５）印刷光沢：インクとしてTKUG一口0.4mlを用いJIS
P 8142により測定。

（６）Ｋ＆Ｎインク受理性:K＆Ｎの二分値をハンター式
白色度計により測定。

（７）Ink Set:印刷後のインクの転写をハンター式白色
度計により測定。

応用例２実施例１〜４で得た炭酸カルシウムをフィルタープレ
スを用いて脱水し、乾燥、粉砕、分級を行った。

次に、パルプ（LBKP100％）にこの炭酸カルシウムを2
0重量％の割合で配合し、さらに中性サイズ剤を炭酸カ
ルシウムに対し0.2重量％の量で添加したのち、印解度
（cc c、ｆ、ｓ）300cc、メートル坪量40g/m²で手抄き
し、炭酸カルシウムを内填した紙を得た。

このようにして得られた紙の紙質試験を行った。この
結果を第３表に示す。

なお、第３表中の各物性は次のようにして測定した。

（１）歩留り:JIS P 8129に従って算出。

（２）白色度:JIS P 8123により測定。

（３）不透明度:JIS P 8136により測定。

（４）引張強度:JIS P 8113により測定。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水酸化カルシウム水性懸濁液と炭酸ガス含
有ガスとの反応により紡錘状炭酸カルシウムを製造する
に当り、一部炭酸化された膠質粒子状水酸化カルシウム
水性懸濁液を、反応前にあるいは炭酸化率が50％になる
までに添加することを特徴とする、均一で分散性良好な
平均長径１〜５μｍの紡錘状炭酸カルシウムの製造方
法。
【請求項２】請求項１記載の膠質粒子状水酸化カルシウ
ム水性懸濁液の炭酸化率が20〜50％である請求項１記載
の紡錘状炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項３】請求項１記載の膠質粒子状水酸化カルシウ
ム水性懸濁液の添加量が、水酸化カルシウム水性懸濁液
に対し水酸化カルシウム換算で５重量％を超えない量で
ある請求項１又は２記載の紡錘状炭酸カルシウムの製造
方法。
【請求項４】請求項１記載の膠質粒子状水酸化カルシウ
ム水性懸濁液の添加を反応直前あるいは反応初期に完了
させる請求項１、２又は３記載の紡錘状炭酸カルシウム
の製造方法。