JPS62113718A - 炭酸カルシウム系六角板状複合体の製造方法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は炭酸カルシウム系六角板状複合体の製造方法に
関するものである。さらに詳しくいえば。

本発明は、製紙塗工顔料や１紙の内填剤、プラスチック
の充填剤、塗料用顔料などとして有用な、白色度が高く
、かつ光沢の優れた炭酸カルシウム系六角板状複合体を
工業的に効率よく製造する万法に関するものである。

従来の技術 近年、天然産や合成の炭酸カルシウムは、白色度や摩耗
度などに優れているため、製紙工業を初めとしてゴム、
プラスチックス、インク、塗料などの多くの分野におい
て、白色顔料や充填剤として広く用いられている。

ところで、石灰乳と二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガス
との反応によって、ぼうすい状や立方状のカルサイト型
、柱状のアラゴナイト型、球状のバテライト型の炭酸カ
ルシウムが得られることはよく知られている。しかしな
がら、このような形状を有する炭酸カルシウムを製紙工
業における塗工用顔料などとして用いる場合、該顔料と
して最も多く使用されている六角板状形のカオリンクレ
ーなどに比べて、白色度やインク吸収性などは優れてい
るが、白紙光沢度、印刷光沢度、印刷強度などが劣ると
いう欠点を有している。したがって、白紙光沢度、印刷
光沢度、印刷強度などにおいて、カオリンクレーなどに
比べて遜色のない炭酸カルシウム又は炭酸カルシウム系
複合体の開発が要望されていた。

他方、組成式ＣａＣＯ３・ｘＣａ（ＯＨ）２・ｙＨ２０
を有する炭酸カルシウム系複合体は、炭酸カルシウムの
製造過程における中間生成物として、以前からその存在
が予想されていたが、生成条件が複雑であるため、工業
的に利用しうる実用化可能な製造方法は、はとんど知ら
れてなくわずかに、組成式２　ＣａＣ！０３・Ｃａ　（
ＯＨ）　２　・Ｈ２Ｏに該当する板状塩基性炭酸カルシ
ウムの製造方法が提案されているにすぎない（特開昭６
０−７１５２３号公報）。この方法は反応液の電気伝導
度又はｐＨを継続的に測定し、二酸化炭素の導入速度を
制御する方法であるが、得られたものは、結晶形が一定
せず、したがって光沢度や強度については十分満足しう
るものとはいえない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はこのような事情のもとで、例えば製紙工
業における塗工用顔料などとして用いる場合、白色度や
インク吸収性が優れる上に、白紙光沢度、印刷光沢度、
印刷強度などについても、カオリンクレーなどに比べて
遜色のない炭酸カルシウム系複合体を工業的有利に製造
する方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結
果、特定の条件に適合した反応槽中において、所定の粘
度条件を満たした水酸化カルシウムの水性懸濁液に、二
酸化炭素を特定の条件の３段階で反応させることにより
、その目的を達成しうろことを見出し、この知見に基づ
いて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、水酸化カルシウムの水性懸濁液の
中へ二酸化炭素を導入し反応させることにより炭酸カル
シウムを製造するに当り、（イ）反応容器としてタービ
ン又はプロペラ型かくはん翼を備え、内径に対するかく
はん翼の径の比が発ないしＡの円筒型反応槽を用い、反
応中のかくはん翼の回転数を２００〜２０００　ｒｐｍ
にすること、（ロ）　水酸化カルシウムの水性懸濁液と
して、２５℃、濃度４００９／ｌにおける粘度が２００
０　　ｃｐ以下のものを、濃度５０〜２５０９／ｌ、温
度５〜２５℃に維持して用いること、 （ハ）水酸化カルシウム１に２当りの二酸化炭素の導入
速度８〜２０１７分で炭酸率３〜７憾まで、次に導入速
度０．５〜３１７分で炭酸化率１０〜２０釜まで、最後
に導入速度２０ｔ／分以下で炭酸化率３０〜６０％まで
の３段階で反応を行うことを特徴とする、組成式 ％式％ （式中のＸは０．７〜２．３．７は０．３〜６．０であ
る）で示される炭酸カルシウム系六角板状複合体の製造
方法を提供するものである。

本発明方法において用いる水酸化カルシウムは、濃度４
００９／／＝の水性懸濁液の２５℃の温度における粘度
が、ブルックフィールド粘度計によるローター回転数６
Ｏｒｐｍでの測定において、　　２０００ｃｐ以下であ
ることが必要である。この粘度が２００００ｐを超える
ものは、得られる炭駿カルシウム系複合体が六角板状形
にはならず、粒径的０．１μｍ粒子の凝縮体となる。ま
た、この水酸化カルシウムは、生石灰に理論量の１．０
〜３．０倍の水を加え。

乾式消和して得られたものが好適である。

本発明方法においては１反応容器としてタービン又はプ
ロペラ型かくはん翼を備え、かつ内径（Ｄ）に対するか
くはん翼の径（ａ）の比が発ないしＡの範囲にある円筒
型反応槽を、かくはん翼回転数２００〜２０００ｒｐｍ
の範囲で水酸化カルシウムの炭酸化反応が行われる。該
ｄ／Ｄ比が％以上の場合は、製品中にアラゴナイト型柱
状炭酸カルシウムが混在しやすく、またμ未満の場合は
、かくはん効果が小さくて、粒径的０．１μｍ粒子の凝
集体を形成しやすくなる。また１反応槽の内径は通常０
．２〜３．０ｍの範囲で選ばれる。さらに、かくはん翼
の回転数２００ｒｐｍ未満で反応させると、粒径的０．
１μｍ粒子の凝集体が生じやすく、−万２０００ｒｐｍ
を超えると製品中にアラゴナイト型柱状炭酸カルシウム
が混在するようになる。

本発明方法においては、ガス状の二酸化炭素を水酸化カ
ルシウムの水性懸濁液に導入して炭酸化反応を行うが、
この際の濃度は５０〜２５０９／ｌ。

好ましくは１００〜１５０９／ｌの範囲で選ばれ、かつ
反応開始温度は５〜２５℃、好ましくは１０〜２０℃の
範囲であることが望ましい。該濃度が５０ｙ７を未満で
は製品中に粒径的０．１μｍの粒子が混在し、−万ｚｓ
ｏｔ７ｔを超えると、水酸化カルシウムの水性懸濁液の
粘度が高くなりすぎてかくはんが困難となり、粒径的０
．１μｍ粒子の凝集体が形成するようになる。また、反
応開始温度が５℃未満では反応速度が遅く実用的でない
し、２５℃を超えると粒径的０．１μｍ粒子の凝集体が
形成する。

次に、本発明方法においては、炭酸化反応を３段階に分
けて行うことが必要である。すなわち。

二酸化炭素又は二酸化炭素含有ガスの導入速度［ＵＯＶ
　］を 炭酸化率〔Ｃ〕を と表わしたときに、第一段階では、Ｃ０２導入速度［Ｕ
ＣＶＩが８〜２０の範囲で、炭酸化率〔Ｃ〕が３〜７優
になるまで炭酸化を行う。該ＵＣＶの値が８未満や炭酸
化率が前記範囲を逸脱する場合、粒径的ｏ、ｉμｍ粒子
の凝集体が形成するし、ＵＣＶＯ値が２０を超えると不
経済で実用的でない。

第二段階においては、　ＵＣＶの値が０．５〜３の範囲
で、炭酸化率が１０〜２０％になるまで炭酸化を行う。

該［ＪＣＶの値が０．５未満では反応速度が遅くて実用
的でなく、−万３を超えると粒径的０．１μｍ粒子の凝
集体が形成する。また炭酸化率が１０％未満では粒径的
０．１μｍ粒子の凝集体が形成するし、２０％を超える
と、六角板状形の製品の中に粒径的０．１１１ｍ粒子が
混在するようになる。

最終の第三段階においては、ＵＣＶの値が２０以下で、
炭酸化率が３０〜６０％になるまで炭酸化を行う。炭酸
化率が３０％未満では製品中に消石灰粒子が混在し、−
万６０％を超えると製品中にカルサイト型立方体粒子が
混存するようになる。

また、ＵＣＶが２０を超えると不経済で実用的でなくな
る。この際に導入する二酸化炭素は、純粋なものを用い
る必要はなく、窒素などで希釈した二酸化炭素含有ガス
を用いてもよい。

このようにして得られた炭酸カルシウム系複合体は、組
成式 ％式％ （式中のＸは０．７〜２．３、ｙは０．３〜１．０であ
る）を有する六角板状形のものである。

発明の効果 本発明方法によると、工業的有利に炭酸カルシウム系六
角板状複合体が得られ、このものは、例えば製紙工業に
おける塗工顔料などとして用いる場合、白色度やイ／り
吸収性が優れる上に、白紙光沢度、印刷光沢夏、印刷強
度などについても、従来用いられているカオリンクレー
などに比べて遜色がない。また、該炭酸カルシウム系六
角板状複合体は製紙塗工顔料のみならず、紙の内填剤、
プラスチック充填剤、塗料用顔料などとしても有用であ
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 生石灰を理論水量比（生石灰Ｉ　Ｋｇ当り使用した水量
／生石灰Ｉ　Ｋｇ中に含有される酸化カルシウムと等モ
ルの水量）１．５で乾式消和して得られた消石灰粉を用
い、濃度５０（１／ｌの石灰乳を調製し、高速インペラ
ー分散機（コーレスミキサー）で処理したのち、濃度４
００９／ｌに希釈して、２５℃における粘度を測定した
ところ（ブルックフィールド粘度計、ローター回転速度
６０　ｒｐｍ　）、１００　ｃｐであった。

前記石灰乳を濃度１００ｆ／ｌに調整し、この３０ｔを
、タービン型かくはん翼付円筒型反応槽（内径０．３ｍ
、かくはん翼径０．１　ｍ、　Ｄ／ｄ　＝　３．０　）
に仕込み、開始温度１０℃、かくはん翼回転数１１００
０ｒｐにてかき′まぜなからＣ○２３０容量係含有ガス
を該石灰乳中に吹き込んで炭酸化反応を行った。

炭酸化反応は、第一段階として、ＵＣＶｉｏで炭酸化率
が５．５係になるまでＣＯ２含有ガスを吹込み、次いで
第二段階として、ＵＣＶを１に下げて炭酸化率が１００
０％になるまでＣＯ２含有ガスを吹込み、さらに第三段
階として、ＵＣｖを１２まで上げて炭酸化率が５０．５
４になるまでＣＯ２含有ガスを吹込むことにより行った
。第三段階の反応が終了後、反応生成物を走査型電子顕
微境で観察したところ、このものは、平均で幅１．５μ
ｍ、厚さ０．２μｍの六角板状の形状を有していた。

また、この生成物の熱重量分析におけるＴＧ曲線を求め
たところ、第１図に示すような曲線が得られた。この図
において、第１次減量は付着水分によるもの、第２次減
量は結晶水によるもの、第３次減量はｃａ（ＯＨ）２に
よるもの、第４次減量はＣａＣＯ３によるものである。

このグラフから、反応生成物は、組成式ＣａＣＯ３・１
．２０ａ（○［（）２　・Ｉ　Ｈ２゜の炭酸カルシウム
系複合体であることが確認された。

実施例２〜４ 実施例１で作製した消石灰粉を用い１石灰乳を調製して
、高速インペラー分散様で処理を施し、以下、４００９
／ｌの粘度、石灰乳濃度、石灰乳仕込量、開始温度、反
応槽形状、Ｃ０２濃度、炭酸化工程の条件を変動させて
炭酸化反応を行った。反応条件及び結果を別表に示す。

実施例５〜８ 生石灰を乾式消和する際に理論水量比を変動させて消石
灰粉を作製し、このものを用いて実施例１と同様に石灰
乳を調製１−で、高速インペラー分散機で処理を施した
のち、以下実施例２〜４と同様に反応条件などを変動さ
せて炭酸化反応を行った。反応条件及び結果を別表に示
す。

また、実施例５と実施例８で得られた生成物の熱重量分
析におけるＴＧ曲線を、それぞれ第２図及び第３図に示
す。これらの図から、実施例５の生成物は組成式〇ａＣ
Ｏ３Ｈ２，３０ａ（ＯＨ）２　・０．３Ｈ２０、実施例
８の生成物は組成式ＣａＣＯ３−０，７０ａ（ＯＨ２）
２・ｔ、ｏ　Ｈ２Ｏを有する炭酸カルシウム系複合体で
あることが確認された。

比較例１ 生石灰を理論水量比５．０で消和して得た消石灰を機械
的処理を行わずにそのまま用いた、このものの濃度４０
０９／ｌの水性懸濁液の２５℃における粘度は測定不可
能であった。

この消石灰を用い、別表に示すような反応条件で炭酸化
反応を行ったところ、反応生成物は粒径０．１μｍ粒子
の凝集体であった。

比較例２〜７ 生石灰を理論水１比１．５で乾式消和して得だ消石灰粉
を使用して、石灰乳を調製し、高速インペラー分散機で
処理を施したのち以下４００９７ｔの粘度及び反応条件
などを変動させて炭酸化反応を行った。反応条件及び結
果を別表に示す。

比１咬例８ 実施例１において、第３段階の炭酸化率を７９．０係に
する以外は、実施例１と全く同様にして炭酸化反応を行
った。

反応生成物は、平均で幅１．５μｍ、厚さ帆２μｍの六
角板状複合体に、０．１μｍ粒径のカルサイト型立方形
粒子が混入したものであった。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図及び第３図は、本発明方法で得られた炭
酸カルシウム系六角板状複合体のそねそれ異なった例の
熱重量分析における温度と減量変化との関係を示すグラ
フである。 等比願人　　奥多摩工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　水酸化カルシウムの水性懸濁液の中へ二酸化炭素を
   導入し反応させることにより炭酸カルシウムを製造する
   に当り、 （イ）反応容器としてタービン又はプロペラ型かくはん
   翼を備え、内径に対するかくはん翼の径の比が２／３な
   いし１／４の円筒型反応槽を用い、反応中のかくはん翼
   の回転数を２００〜２０００ｒｐｍにすること、 （ロ）水酸化カルシウムの水性懸濁液として、２５℃、
   濃度４００ｇ／ｌにおける粘度が２０００ｃｐ以下のも
   のを、濃度５０〜２５０ｇ／ｌ、温度５〜２５℃に維持
   して用いること、 （ハ）水酸化カルシウム１ｋｇ当りの二酸化炭素の導入
   速度８〜２０ｌ／分で炭酸率３〜７％まで、次に導入速
   度０．５〜３ｌ／分で炭酸化率１０〜２０％まで、最後
   に導入速度２０ｌ／分以下で炭酸化率３０〜６０％まで
   の３段階で反応を行うこと を特徴とする、組成式 ＣａＣＯ＿３・ｘＣａ（ＯＨ）＿２・ｙＨ＿２Ｏ（式中
   のｘは０．７〜２．３、ｙは０．３〜６．０である） で示される炭酸カルシウム系六角板状複合体の製造方法
   。