JPS5957913A - 流動性の良好な高濃度合成炭酸カルシウムスラリ−の製造方法 - Google Patents

流動性の良好な高濃度合成炭酸カルシウムスラリ−の製造方法

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JPS5957913A
JPS5957913A JP17072482A JP17072482A JPS5957913A JP S5957913 A JPS5957913 A JP S5957913A JP 17072482 A JP17072482 A JP 17072482A JP 17072482 A JP17072482 A JP 17072482A JP S5957913 A JPS5957913 A JP S5957913A
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San Nopco Ltd
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SANNOPUKO KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合成炭酸カルシウムから、流動性の良好な高
濃度スラリーを製造する方法に関するものである。
炭酸カルシウムは、各種プラスチックの充てん剤、紙の
てん料、塗被剤などとして用いられているが、これを高
濃度スラリーとする場合、天然品では流動性の良好なも
のとなるが、合成品では流動性が劣ったものとなるとい
う問題があるため、合成炭酸カルシウムのスラリーとし
ては、せいぜい濃度60係程度が上限であり、そのため
用途が制限を受けるのを免れなかった。
本発明者らは、このような合成炭酸カルシウムにおける
欠点を克服し、合成炭酸カルシウムから流動性が良好で
、かつ濃度65%又はそれ以上という高濃度のスラリー
を製造する方法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、特
定の分散剤を用い、せん断速度の異なる2段階分散処理
を行うことにより、意外にもその目的を達成しうろこと
を見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、含水率1重量%以下、粒径0.1
〜1.0μmをもつ立方体状合成炭酸カルシウムに対し
、分散剤として重量平均分子量がs 、 ooo〜15
0,000で、アクリル酸単位少なくとも90モル係を
含むアクリル系重合体又は共重合体のアルカリ金属塩又
はアンモニウム塩を、合成炭酸カルシウムの全量当り0
.5〜5.0重量%の割合で、最終混合物全量当り35
重重量%下の量の水に溶かした水溶液を添加したのち、
先ずせん断速度102〜10’ sec  で−次分散
を行い、次いでぜん断速度105〜107se%で二次
分散を行うことを特徴とする固形分含量65重重量%上
の流動性の良好な高濃度スラリーの製造方法を提供する
ものである。
本発明においては特に立方体状の粒子形状を有し、0.
1〜1.0μm好ましくは0.2〜0.5μm の粒径
を有する微粉状の合成炭酸力ルンウムが用いられる。こ
のような合成炭酸カルシウム粉体は、通常、含水率1重
量%以下で提供されるので、そのtls本発明方法に使
用されるが6本発明においてはこの含水率はそれほど重
要ではない。
才だ、本発明の方法に用いられる分散剤は、アクリル酸
栄位を少なくとも90モル係含有する重量平均分子量8
,000〜150,000の重合体類のアルカリ金属塩
又はアンモニウム塩である。このような重合体類はアク
リル酸の単独重合体及びアクリル酸90モル係以上と他
の共重合性単量体10モル係以下との共重合体を包含す
る。アクリル酸と共重合させる共単量体としては、例え
ばメタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸な
どのエチレン性不飽和モノ又はポリカルボン酸、アクリ
ルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールアクリル
アミドなとのアミド基含有単量体、ビニルスルホン酸、
アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、スチレ
ンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸、スルホグロビル(メタ)アクリレートな
どの脂117i )M又は芳香族ビニルスルホン酸;メ
チル(メタ)アクリレート、ブチルメタクリレート、ヒ
ドロキシエチル(メタ)アクリレートなどのエステル;
スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル及びアクリロニ
トリルなどを挙げることができる。上記共単量体のうち
カルボキシル基やスルホン酸基を含有するものは、その
アルカリ金属塩又はアンモニウム塩として共重合に供し
うるが、塩の形で共重合体内に存在させるには、通常共
重合後に中和処理される。これら共単量体は、1種でも
よいし、2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの共単量体のうち、好ましいものはカルボキシル
基又はスルホン酸基含有単量体類及びそのアルカリ金属
塩好ましくはナトリウム塩又はアンモニウム塩である。
共重合体分散剤において、アクリル酸単位が90モル係
未満では流動性が悪く、本発明の目的を達成することが
できないので好ましくない。また、アクリル酸単位を少
なくとも90モル係含有する重合体又は共重合体は重量
平均分子量がs、ooo〜150.000  の範囲に
あることが重要で、よシ低分子量でも、よシ高分子量で
も分散剤としての性能が低下し、本発明の目的を達成す
ることができない。好ましい分子量は約30 、000
〜130,000であり、特に約40,000〜100
,000が好ましい。本発明における重量平均分子量は
、分子量既知のポリエチレングリコールを標準物質とし
てゲルパーメイションクロマトグラフイーを用いて容易
に測定することができる。
本発明の方法は、このような分散剤を前記合成炭酸カル
シウムに対し、その重量の0.5〜5.0重量%を用い
、最終的に形成されるスラリーの35重重量%下の水と
ともに混合して、せん断速度の異なる2段階の分散処理
を行うものであり、このような組合せ処理要件により、
固形分濃度が65重重量%上で、実用上望ましい流動性
を有する合成炭酸カル7ウム水性スラリーを容易に調製
することができる。
分散剤の使用量が合成炭酸カルシウムの帆5重重量%満
では、分散力が不足して分散安定性の良好なスラリーが
得られないし、5重量%を超えるとスラリーの流動性が
低下するので好ましくない。
才だ、スラリー形成のために用いられる水は、最終的に
得ようとするスラリーの水濃度に見合う35重重量%下
の量が使用されるが、その添加に際しては、使用する分
散剤をあらかじめその水に加えて水溶液として合成炭酸
カルシウム粉体と混合することが好寸しい。しかし、−
・部の水を合成炭酸カル/ラム粉体の湿潤に用いること
もできる。
本発明の方法においては、合成炭酸カルシウム粉体と分
散剤水溶液との混合物を、先ずせん断速度102〜10
3sec  で−次分散処理し、次いでせん断速度10
5〜107sec  で二次分散処理する組合せ処理が
極めて重要である。このせん断速度の異なる2段階処理
は、それぞれ上記範囲のせん断速度の組合せが最も効果
的で、良好なスラリー流動性を得ることができる。
一次分散に用いられる分散機としては、例えばディスク
キャビチー7ヨンミキサー、ステイタ−ローター、ケデ
ーミル、コロイドミル及びコーレスミキサーなどの高す
り速度を与える分散機を挙げることができる。これらの
分散機を用いて一次分散処理を行うには、通常円筒状容
器に所定量の水を入れ、所定の分散剤を加えて分散機で
かきまぜながら所定量の合成炭酸カルシウム粉を投入す
る方法が実用上有利に採用でき、混和後102〜103
sec−”のせん断速度で、例えば5〜30分程度の時
間分散処理することにより一次分散を行うことができる
本発明においては、このような−次分散処理したスラリ
ーを、例えばサンドミル型分散機のような高せん断速度
を有する二次分散機を用い、−次分散におけるせん断速
度よシさらに高いせん断速度で分散処理することが重要
である。この二次分散は、例えば任意の形状のか@まぜ
用羽根とガラスピーズなどの粉砕媒体を容器内に備え、
これらを回転させて充てん微粒子を高ぜん断速度でかき
まぜ分散処理するような分散機が有利であり、そのよう
な分散機では、−次分散処理スラリーを一定の速度で供
給し、分散系内に、例えば5〜60分の滞留時間で分散
処理される。この分散処理は1回でもよいが、必要に応
じて複数回循環処理することもできる。
一次分散処理におけるせん断速度が上記範囲を逸脱する
ときは、二次分散処理によって良好な流動性スラリーが
形成され難く、また二次分散処理におけるせん断速度が
上記範囲を逸脱するときも安定かつ良好な流動性のスラ
リーが得られないので好ましくない。
このように特定の合成炭酸カルシウムと特定の分散剤を
絹み合わせ、その高濃度水混和物を2段階の分散処理に
かけることにより、従来の合成炭酸カルシウムのスラリ
ーでは到底得られなかった65重重量%上の高固形分濃
度の実用的流動性スラリーが提供できたことは全く意外
な発見であった。
このように、本発明の方法によれば、固形分濃度65重
重量%上の良好な流動性を有するスラリーが容易に得ら
れる。本発明の方法によシ得られる高濃度スラリーは、
特に高速せん断ずシ速度のかきまぜ時における流動状態
が良好で、その望ましい性質を利用して、従来低濃度ス
ラリーのために行い得なかった合成炭酸カル/ラムを用
いた高濃度カラー処方による製紙塗工プロセスにも採用
でき、用途の大幅な拡大が期待できる。
次に、実施例により本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 羽根径250胴φのかきまぜ羽根を有するコーレス型ミ
キサーの容量3tのステンレス(SUS 304 )製
容器に、水1.5tを入れ、これをかきまぜながら分散
剤としてポリアクリル酸ソーダを39.8yを添加溶解
した。次いで粒子径0.2〜0.4μmの立方体状合成
炭酸カルシウム4 Ky (含水率0.6重量%)を加
え、羽根のかきまぜ速度10.00Orpm(せん断速
度5X102sec  )で20分間−次分散処理を行
った。この際の固形分濃度は71.3%であった。
次に、粒径1〜1.5胴φの硬質ガラスピーズ450O
rを充てん物とし、かきまぜ羽根を備えた長さ13.5
cy++の棒型かき捷ぜ翼を有する容量4.9tのアト
ライターIS型(三井三池製作所製)分散機に、上記−
次分散処理スラIJ−3500rを加え、回転速度26
0 rpm (せん断速度I X 106sec”−1
)で20分間分散処理を行った。
この処理を各種分子量のポリアクリル酸のナトリウム塩
分散剤について、それぞれ同様に行い、得られた各二次
分散処理スラリーの粘度及び高速せん断粘度を測定した
スラリーの粘度は、B型粘度計を用い回転速度60 r
pm +温度25℃での1分値を測定(−だものであり
、高速せん断粘度は)・−キュレス高速せん断粘度計を
用いBBobを使用して2200rpmで測定したもの
である。
分散剤として使用したポリアクリル酸ナトリウムの各種
分子量とそれぞれの結果を第1表にまとめて示す。
第    1    表 添付図面第1図及び第2図は、第1表における分散剤の
分子量とスラリー粘度との関係を示すグラフで、第1図
はB型粘度計によバまた第2図はバーキュレス高速せん
断粘度計により測定したものである。
実施例2 粒子径0.5〜0.8μmの立方体状合成炭酸カルシウ
ムを用い、分散剤として分子量71 、000のポリア
クリル酸ナトリウムを用いて、実施例1と同様にして二
次分散処理スラリーを調製した。
得られたスラリーをB型粘度計及びバーキュレス高速せ
ん断粘度計によシ、それぞれ実施例1と同様の条件で測
定したところ1350cps及び95cpsであった。
実施例3 粒子径0.15〜0.2μmの立方体状合成炭素カルシ
ウム2900f/ (含水率)1分散剤として分子量7
1,000のポリアクリル酸ナトリウム297を用い、
スラリーの固形分濃度を65重量%にして実施例1と同
条件で一次分散処理を行った。
得られたスラリーを実施例1と同様に二次分散処理し、
その粘度を測定して、それぞれ3,100cps(’B
型)及び26ocp日(バーキュレス)を得た。
実施例4 容量2m’のステンレス(5US304 )容器に水I
Rを入れ、分子量71 、000のポリアクリル酸ナト
リウム26.7Kgを添加溶解させたのち、これをかき
まぜながらその中に粒子径帆2〜0.4μmの立方体状
合成炭酸カルシウム2,670Kg(含水率0.6重量
%)を加え、堝根径508咽φを有するコーレス型ミキ
サーを用いて回転速度939 rpm (せん断連1j
j 4.2 X 1(13sec−1)で30分間かき
まぜ一次分散させた。
得られた固形分濃度71.5重量%のスラリーを次のよ
うに二次分散処理した。
粒径1〜1.5關φの硬質ガラスピーズ10Kgが充て
んされ、200叫φのディスク型かきまぜ羽根5段を備
えた容量15tのサンドグラインダー(五十嵐製作所製
)を用い、羽根の回転速度220rpmで作動させなが
ら、上記−次分散スラリーを2.3Kg/minの割合
で供給した。
このように二次分散処理したスラリーのB型粘度計及び
バーキュレス高速せん断粘度計による測定粘度は、それ
ぞれ1410cps及び97cpsであつた。
実施例5 分散剤の種類を変更する以外は、すべて実施例1と全く
同様にして、各種二次分散スラリーを調製した。
調製に用いた分散剤は次のとおりである。
A8分子量71,000のポリアクリル酸ナトリウム上
記分散剤中、A、B、D、Fi、Fは本発明に係るもの
でありC及びGは本発明外のものである。
これらの各分散剤を用いて調製されたスラリーの粘度を
測定した結果を第2表に示す。
第    2    表
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は、ポリアクリル酸ナトリウム分散剤
の分子量と二次分散処理スラリーの粘度及び高速せん断
粘度との関係を示すグラフである。 特許出願人  奥多摩工業株式会社(ほか1名)代理人
 阿 形  明 第1図 %、O3 〜5 緊  2 国

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 含水率1重竜係以下、粒径0.1〜1.0μmをも
    つ立方体状合成炭酸カルシウムに対し、分散剤として重
    量平均分子量がs、ooo〜150,000で、アクリ
    ル酸単位少なくとも90モル係を含むアクリル系重合体
    又は共重合体のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩を、
    合成炭酸カルシウムの全量当シ帆5〜5.0重量係の割
    合で、最終混合物全量当935重量係以下の量の水に溶
    かした水溶液を添加したのち、先ずせん断速度102〜
    103sec’で一次分散を行い、次いでせん断速度1
    05〜107sec−’で二次分散を行うことを特徴と
    する固形分含量65重量係以上の流動性の良好な高濃度
    合成炭酸カルシウムスラリーの製造方法。
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