JPS606378B2 - 湿式粉砕による無機充填剤の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無機充填剤の製造方法に関し、特に湿式粉砕法
による天然炭酸カルシウム充填剤の製造方法に関する。

鉱物物質を微粉砕するための従来方法、特に天然炭酸カ
ルシウムを湿式法で処理する方法は、長く知られた２種
の方法に基づいている。この２種の方法のうち、より古
くからの方法においては、水性分散液の粉砕は軸を水平
にして設置されたボールミル中で行なわれ、粗い粒子は
遠心分離で取り除かれる。この方法は炭酸カルシウムお
よびカオリンを含めて多くの鉱物物質の処理に使用され
るが、例えば米国特許第２３２３５５ぴ号明細書に詳し
く開示されている。参考のため上記米国特許明細書に記
載されている内容も本明細書に記載する。この方法によ
れば、最終生成物は、遠心分離での微粒子分画中に得ら
れ、次いでこの水性分散液は炉適されて生成物は公知の
方法で乾燥される。このようなポールミルを使用する従
来の粉砕方法では、分散剤の使用は不必要である。何故
ならば、得られる粒子の微細度は特に高くはないうえ、
粉砕段階では高められた固形分舎量の分散液を処理する
必要はない（そのような高固形分合量は遠心分離で得ら
れる）ためである。この方法での粉砕生成物の固形分含
量は６０％より低い。この従来方法の欠点は微細度が制
限される点にあり、例えば天然炭酸カルシウムの場合に
は経済的には、２ミクロンより小さい粒子を４０〜５の
重量％および１ミクロンより小さい粒子２０〜２５重量
％を含む程度の生成物しか得られない。しかしながら、
この程度の微細度では、得られた炭酸カルシウム充填剤
を紙のコーティング剤中に充分な量だけ加えることがで
きない。より高い固形分合量すなわち６０％より高い含
量で粉砕を行なったり、粉砕後の粒子が分離するのを避
けようとするときは、分散剤が使用される。

例えば、ポリリン酸塩、ポリ珪酸塩、ポリアクリル酸塩
もしくはポリメタクリル酸塩またはアルキルアリールス
ルホン酸塩、リグノスルホン酸塩、ァルギン酸塩等の物
質が使用される。こられらの物質は分散液の粘度を低下
せしめ、固体粒子の分散性を高める。そのような方法は
英国特許第１２１５５７６号明細書に開示されているが
、その内容も参考のため本明細書に記載する。前記２種
の従来方法のうち、やや新しい方法においては、湿式粉
砕は微細なボールもしくはビーズまたは砂を用いた粉砕
装置中で行なわれる。

この装置では軸は一般に垂直に配され、粉砕材の直径は
０．５〜５柳程度の直径を有する。この粉砕剤は、前記
従来方法のボールミル（直径２０〜８０側のボールを使
用している）で使用するボールに相当する。後にあげた
、粉砕工程に微細な粉砕材を使用する装置を使用すれば
、ボールミルで得られるよりも粉砕度の高い粒子の製造
が可能である。

したがって、９５重量％までの粒子が２ミクロンより小
さく、７０〜８０重量％までの粒子が１ミクロンより小
さく、２５〜３５重量％までの粒子が０．２ミクロンよ
り小さい程度の微細度を得るこが可能である。粒子の大
きさがこのように小さくなると、水性分散液の粘度は、
分散剤を使用して粘度の低下をはかる必要が生ずるほど
高くなる。この方法の欠点として１ミクロンより小さい
粒子の割合が高くなると、０．２ミクロンより小さい過
度に微細な粒子の割合まで高まる（２５〜３５％）こと
があげられる。この非常に微細な粒子は、コーテッド紙
およびべィソトの使用には好ましくない（ドイツ特許公
開第２８０８４２５号公報参照）。本出願人による継続
中の米国特許出願第０８８７９計号明細書（出願日１９
７ｇ王１０月９日）には、天然炭酸カルシウムを単味の
顔料として用いる紙のコーティング方法が記載されてい
るが、この方法では高固形分合量のコーティング剤が使
用されている。また、本出願人が本願と同日に出願する
日本国特許明細書（発明の名称「無機充填剤」）には、
含まれる粒子の重量比Ｒ：Ｒ：。亨ミろ宅宇美考古≦雲
三類泣子子％麦が、３．５より大きく好ましくは４なし
、し１０の間になるように規定した無機充填剤が記載さ
れている。この記載によれば０．２ミクロンより小さい
粒子の割合は出来る限り小さくし、１ミクロンより小さ
い粒子の割合は出来る限り大きくする必要がある。上記
本出願人による２つの出願の内容も参考のため本明細書
中に記載する。したがって、本発明の目的は、無機充填
剤の製造方法、特に１ミクロンより小さい粒子成分を出
釆る限り多量に含み（７０〜８０％あるいはそれ以上）
、０．２ミクロンより小さい過度に小さい粒子成分を出
来る限り少量（多くても１５％）しか含まない天然炭酸
カルシウムの湿式粉砕法を堤供するものである。

本発明のさらに別の目的は、固形分含量の非常に高い、
すなわち固形分合量８０％に達する分散液の製造方法を
提供することである。

そのような分散液は、高固形分濃度で行なういわゆるＨ
ＣＳ法で紙をコーティングするために非常に有利に使用
される。本発明によれば、上記の目的は粉砕を分散剤の
不存在下で、６０重量％より小さい固形分合量で行なう
ことによって達成される。

粉砕された分散液は炉遇し、水分を約２の重量％含むフ
ィルターケーキは乾燥するか、または分散剤を加えるこ
とによって低粘度の分散液に変える。本発明によれば、
微細な粉砕剤を使用した粉砕装置では、非常にまたは過
度に細かい粒子（０．２ミクロより小さい粒子）の生成
は、粉砕工程中の固形分合量に強く左右されることが見
出された。天然炭酸カルシウム分散液の固形分量が小さ
いほど重量比Ｒ：Ｒ＝。

羊ミらも三ン羊毛古さき；無鎧子子拳麦は大きくなる。
この方則は全ての無機充填剤についてあてはまり、例え
ばチョーク、ココリス、大理石あるいはドロマイトのい
ずれであるかにかかわらず天然のアリカリ士類金属炭酸
塩にあてはまる。

下記表１にてこの法則を実証する。

表１ 微粉砕天然方解石（Ｃａｌｃｓｐａｒ）上記第１
表の結果は、１ミク。

ンより４・さし、粒子の割合が実質的に一定のとき（７
２．５なし、し７４％のとき）は、粉砕に付される分散
液の固定分含量が減少するにつれて、０．２ミクロンよ
り小さい粒子の割合が小さくなることを示している。重
量比Ｒ：Ｒ＝。

亨ミろも三ン蔓毛苧≦き戸籍豆子％麦は、分散液中の固
形分合量が減少するに従って２．６２から１０．３５に
上昇している。この従来方法ではコーテッド紙製造工業
で要求されるような７２〜７６％あるいはそれ以上の高
固形分合量の天然炭酸カルシウムの水性分散液を得るた
めには、分散剤を使用する必要がある。そのような従来
方法の分散液は、約７０〜７５％が１ミクロンより小さ
い粒子を含んでいる。さらに１重量％またはそれ以上も
の分散剤（例えば、ポリアクリル酸のアルカリ塩よりな
る種類のもの）を使用しなければならなない。他方、粉
末状の炭酸カルシウムを得るためにこの水性分散液を乾
燥するときは、この分散剤は大部分失われてしまう。本
発明によれば、従来の粉砕方法とは逆に、粉砕を分散剤
の不存在下で行なうことが可能でかつ有利であることが
見出された。

次にこの事実を実施例に基づいて詳しく説明する。実施
例 予め予備粉砕して、例えば３．２５メッシュ（網目の幅
４３ミクロン）の節を通過しない粒子の含有量が１〜１
の重量％の天然炭酸カルシウム（チョークまたは方解石
）の水性分散液を製造した。

予備粉砕した成分の微細程度はあまり重要ではない。そ
の理由は、最終粉砕工程の時間または粉砕強さを予備粉
砕の程度に応じて調節することによって、最終生成物の
粒子サイズを所望の大きさにすることができるからであ
る。粉砕工程に付すべき分散液の固形分合量は、分散剤
を全く使用しなくても、分散液の粘度が使用する粉砕装
置の効率的運転を可能ならしめる範囲に納まるよう選択
する（なお、本発明で使用する粉砕装置は、最終生成物
の予定微細度を得るために従来法で使用している大きな
粉砕用ボールは全く使用しない。

）すなわち、固形分含量は粒子の重量比Ｒ：Ｒ＝。

…柔らもち事拳申きき三鶴嘉子掌参菱）を好ましい高い
値にもたらすことができるような範囲、すなわち２５な
し、し６０％にする。この分散液を、微細な粉砕材を用
いて連続式または非連続式粉砕装置中で、一回の粉砕操
作であるいは好ましくは非連続的に繰返し粉砕して所望
の微細度が得られるまで粉砕する。したがって、本発明
の特徴の１つは、分散剤の使用を避けて充分な低粘度下
で粉砕を行なう点にある。

本発明の方法で使用する充分に低い固形分含量は、粒径
の小さい粉砕材を用いた粉砕装置の使用を可能ならしめ
、そのため処理量を高めることができる。例えば平均粒
蚤０．４〜３肌のボールを使用することができる。粉砕
材としてガラ、オタワサンド、ブザードレィトンサンド
、酸化アルミニウムまたは酸化ジルコニウムのボールか
らなる粉砕材を使用することができる。通常そのような
小さい粉砕ボールまたは粉砕材を使用することに伴なう
欠点は、そのような粉砕材が最終生成物中に混入して消
失するのを防止するのが困難なことである。本発明によ
れば、その困難は分散液の固形分濃度を下げることによ
りすなわち、粘度を下げることにより克服された。分散
剤の不存在下での炭酸カルシウムの粉砕の後、生成物を
フィルタープレス、管状炉過器、炉布、ギャッププレー
ト型炉過器〔鱗ｐ−ｐｌａｔｅｔｙｐｅ ｆｉｌにｒ：
別名スポールトフイルター（Ｓｐａｌｔｆｉｌｔｅｒ）
〕あるいは真空炉過器で炉過し、水を約２０重量％含有
するフィルターケーキまたはフィルターペーストを得る
。

このような最終生成物は、分散剤を含む分散液から得る
ことは不可能である。得られたフィルターケーキは、次
いで乾燥させることもでき、または分散剤を添加して低
粘度の分散液に変換もしくは再生することもできる。

乾燥を行なう場合には、公知の方法で行なってよく、そ
れにより分散剤を含まない粉末生成物が得られる。分散
剤の不便用は製造費用の点で重要な利点である。分散剤
の添加による再生分散液の形成は、液状の最終生成物の
供給を可能にする。

フィルターケーキに必要量の分散剤を添加することによ
り、所望粘度の液状物を容易に得ることができる。この
工程は、所望の成分混合を行なうための連続ミキサー、
ウオームフイーダーまたはその他の処理装置で行なうこ
とができる。本発明において、フィルターケーキまたは
フィルターペーストの形成後に分散液を再生する方法で
は、分散剤を粉砕時に添加する方法よりも分散剤の必要
量が少なく、約２０％程度節約できることが見出された
。

本発明で得られる利点を以下にまとめて示す：１ 含ま
れる粒子の重量比Ｒ：Ｒ＝。

羊ミらも三ン尊宅古≦き善美豆子拳麦が大きい、すなわ
ち約３．５より大きい生成物が得られる。一例として数
値を示せば、得られる粒子の８５％は１ミクロンより小
さく、０．２ミクロンより小さい粒子は１０％またはそ
れ以下に抑えられる。このような比率は従釆知られてい
る天然炭酸カルシウムの粉砕法で得ることは不可能であ
る。２ 分散剤を使用する必要ないこ、粉末状無機充填
剤最終生成物が得られる。

３ 最小量の分散剤の使用により、固形分合量７５〜８
の雲量％の高固形分分散液を最終生成物として得ること
ができる。

以上説明したとおり、本発明は過度に細かい粒子（０．
２ミクロンより小さい粒子）の生成が最小限に抑制され
、しかも１ミクロンより小さい好ましい粒子を前記の過
度に細かい粒子の約４なし、し１川音程度生成させるこ
とを可能ならしめる、無機充填剤製造のための新規湿式
粉砕方法を提供したものである。

得られる分散液の固形分含量は２５〜６０％であり、い
かなる分散剤も使用の必要がない。粉砕して得た分散液
は炉遇して、水分を約２０％含有するフィルターケーキ
またはフィルターペーストに変え、これを乾燥して無機
充填剤粒子を任意の高比率で含む、粉末生成物に変える
ことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 天然炭酸カルシウムを分散剤の不存在下に水中で、
   粒径約０．４〜３ｍｍの粉砕材を使用して湿式粉砕して
   、固形分含量が６０重量％より小さい分散液とし、該分
   散液を濾過して水分約２０重量％のフイルターケーキを
   得ることからなる粒子の重量比Ｒ：Ｒ＝（１ミクロンよ
   り小さい粒子の％）／（０．２ミクロンより小さい粒子
   の％）が約３．５より大きい粒子を有する無機充填剤の
   製造法。 ２ 天然炭酸カルシウムを分散剤の不存在下に水中で湿
   式粉砕して、固形分含量２５〜６０重量％の水性分散液
   とし、該分散液を濾過して水分約２０重量％のフイルタ
   ーケーキを得ることにより、天然炭酸カルシウムの水性
   分散液を得る工程よりなる特許請求の範囲第１項記載の
   無機充填剤の製造方法。 ３ フイルターケーキに分散剤を加えて低粘度の分散液
   を得る工程を加えた特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の方法。 ４ 分散剤の添加後に形成された分散液の固形分含量が
   約８０重量％である特許請求の範囲第３項記載の方法。