JPS63225522A - 塗料用重質炭酸カルシウムの処理方法 - 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） 本発明は塗工紙塗料用炭酸カルシウムの処理方法に関す
るものでるる。更に詳しく述べるならば、塗料用顔料と
して、塗工工程でのストリークトラブル、ロールパター
ンやエアーナイフパターンの発生が少なく、かつブレー
ド刃の摩耗が少ない重質炭酸カルシウムを得る方法に関
するものである。

（従来の技術と問題点） 一般に塗工紙を製造する場合、塗工紙の白色度、平滑度
、光沢度およびインキ受理性を持たせる目的でクレー、
カオリン、二酸化チタン、炭酸カルシウム等の無機顔料
が使用される。特に炭酸カルシウムは白色度、インキ受
理性、通気性において優れた性質を有している為、塗料
用！ｉＩ科としての使用量が増えつつある。一般に炭酸
カルシウムはその製造方法の相違によって化学反応によ
って得られる沈降性炭酸カルシウムと天然産の粉砕によ
る重質炭酸カルシウムとに大別される０重質炭酸カルシ
ウムはその製造方法が簡単な故に沈降性炭酸カルシウム
、クレーやカオリンに比べ、安価である。従って重質炭
酸カルシウムを塗料用として高配合で使い丸いが、重質
炭酸カルシウムは石灰石を機械的に粉砕しただけのもの
であるので、風簸あるいは水鑵等で分級し九だけでは、
沈降性炭酸カルシウムに比べて、平均粒子径が大きく、
粒度分布の巾も広いため、粗大粒子の混入を避けること
ができない。また塗料の保水ａｔ低下させる傾向が強い
ので、配合率には限度があるＯすなわち重質炭酸カルシ
ウムの配合を増やすほど、塗工紙面にストリークと呼ば
れる紙の縦方向にはしる条跡が発生して品質を著しく損
ね、また、ブレード刃を著しく摩耗して、操業に支障を
きたしていた。また重質炭酸カルシウムの配合により塗
料の保水性が下がシ、塗料中の水分がブレード刃の加圧
下で原紙に吸収され、流動性不良のため、ストリークを
引起こす原因となっていた。ロールコータ−やエアーナ
イフコーターで塗工する場合でも、塗料への重質炭酸カ
ルシウムの配合を増やすほど、粗大粒子の増大および保
水性低下のため、ロールパターンや塗シむらが顕著にな
シ、平滑性や光沢を損ねてい九〇（問題点を解決するた
めの手段及びその作用）本発明者等は以上のような欠点
を有する重質炭酸カルシウムを改質する方法について種
々検討を重ねた結果、特定の比表面積を持つ重質炭酸カ
ルシウムを特定の比表面積を持つようにサンドミルを用
いて湿式で処理すると、重質炭酸カルシウム中の粗大粒
子が選択的に摩砕され、しかも保水性が向上するので、
かかる重質炭酸カルシウムを用いた塗料で塗工すると、
ストリークやロールパターンが全く生じず、ブレードの
刃持ちが著しく改善されること、ならびにサンドミルを
用いて複数段階で処理する際に、第２段階処理以後、第
４段階処理よシ細かい粒子のビーズを用いることによシ
よシ効果的に重質炭酸カルシウムが摩砕されることを見
出した。

すなわち本発明は、比表面積が下記の式（１）。

（２）および（３）を同時に満九すように、重質炭酸カ
ルシウムを固形分濃度３０−８５重量％の分散液でサン
ドミル処理することを特徴とする塗工紙塗料用炭酸カル
シウムの処理方法、 α０５≦Ａ≦（Ｌ７　　　　　　　　　　　・・・（１
）Ｂ≦−４４４８Ａ”＋ｄ＆７７Ａ富 −５２Ｌ４２Ａ＋７．０４　　　　　　−−−１２）ｔ
ｏ≦Ｂ≦４５　　　　　　　　　　　・・轡（３）式中
、人はサンドミル処理前の重質炭酸カルシウムの比表面
積　ｍ”／　ｆ Ｂはサンドミル処理後の重質炭陵カル シウムの比表面積　−Ｒ／　ｙ ならびに、比表面積が上記式（１１，１２１および（３
）を同時に満たすように、重質炭酸カルシウムを固形分
濃度３０〜８５重量％の分散液で複数段階でサンドミル
処理するに際し、第２段階処理以後、第４段階処理よシ
細かいビーズを用いることを特徴とする塗工紙Ｉ！！科
用炭酸カルシウムの処理方法でめる〇 以下、本発明の詳細な説明する０ 第４図は本発明のサンドミル処理前と処理後の重質炭酸
カルシウムの比表面積を示したものである。原料炭酸カ
ルシウムの粗大粒子の解消、保水性、流動性等の改善を
果すためには、それぞれ異った比表面積を有する原料重
質炭酸カルシウムについて、それぞれの比表面積に応じ
て適切な置台のサンドミル処理を行ない、第４図の縦軸
と処理後の比表面積１．０と４．５の線ならびにＢ＝＝
−４４，４８Ａ”　＋６６．７７ｈニー３五４２Ａ＋１
０４の線で囲まれる範囲内の粒度とする必要がある。

サンドミル処理前の重質炭酸カルシウムは前述したよう
に粗大粒子を含んでいるが、本発明のような限定処理を
サンドミルによって行なうことによシ粒径の大なる粒子
から選択的に粉砕を進行させ、その間粒径の小さな粒子
の粉砕を最小限に留めることによシ、粗大粒子を解消し
て、かつ粒径の比較的揃った重質炭酸カルシウムを得る
ことが可能になった。

すなわちサンドミル処理前後の重質炭酸カルシウムの比
表面積が（１）式、好ましくは（４）式及び、（２）式
、（３）式を同時に満足するようにサンドミル処理する
ことにより、粗大粒子の除去が完全となシ、ストリーク
おロールパターンの解消およびブレード刃摩耗の改善は
可能となった０更にそれ以上の過度の処理は塗料の調製
を困難にするばかりか、塗料の流動性の低下を招き、却
ってストリークの原因となる。また処理が軽過ぎても粗
粒子を除去し切れない。結局％　（１１，＋２１および
（３）式を同時に、よシ好ましくは＋２１．　（４１お
よび（５）式を同時に満たす条件でサンドミル処理を行
なうことによシ本発明の効果を発揮し得る。

α０８≦Ａ≦ＣＬ６　　　　　　　　　・・・（４）ｔ
２≦Ｂ≦４０　　　　　　　　　・・・（５）本発明で
云うサンドミル処理とは、平均粒子径が５＋ｓ＋以下、
更に好ましくは４−以下の天然または合成の微小粒子、
飼えば鉱物微小砂、ガラス展微小粒子、硬質プラスチッ
ク製微小粒子、金属製微小粒子等（以上の粒子をビーズ
という）を容器内に充填し、任意形状の攪拌羽根を介し
て、この微小粒子を機械的に攪拌しながら、当該容器に
重質炭酸力ルシクムの分散液を１回ま九は複数回通過さ
せる。サンドミル、サンドグラインダー、ダイノーミル
等と呼ばれる装置は本発明のサンドミル処理に使用可能
な装置の一ガでるる。

本発明において重質炭酸カルシウムは水分散液の形でサ
ンドミル処理されるが、分散液の固形分濃度は３０〜８
５チの範囲で任意に選択可能で８９１また必要に応じて
分散剤を使用することもできる。逆に処理前の固形分＠
度が３０チ未満ないし８５％を越えると、サンドミル処
理での粗大粒子の粉砕が不完全となり、本発明の効果を
果し得ない。なおサンドミル処理は重質炭酸カルシウム
単独の分散液としてなされるのが好ましいが、塗料の配
合によっては必要に厄じて、カオリン、クレー、メルク
、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、サテンホワイト
、沈降性炭酸カルシウム等の他の顔料との混合分散液の
形で処理しても良い。またサンドミルで処理される重質
炭酸カルシウムとしては、天然産の方解石、石灰石、大
理石または白亜を２ｉＩ当な粉砕機によって粉砕したも
の、およびこれを風簸または水筆によって不純物を除去
し、粒度ｔ−６る程度揃えたものが用いられる。

また本発明で云う比表面積とは恒圧通気式粉体比表面積
測定装置（島津製作所製）Ｋで測定されるものである。

（発明の効果ン 以上の通り本発明の範囲内の適正な条件でサンドミル処
理すれば粗大粒子がほとんど除去され、かつ保水性が改
善された。従ってこれを含む塗料の塗工工程において、
ストリークやロールパターンが生じない、かつブレード
刃摩耗の著しく軽減された塗料用重質炭酸カルシウムを
得ることができるのである。

また、複数段階でサンドミル処理を行う場合、第２段目
以降の処理を第４段目処理よシ細かいビーズを用いるこ
とによシ効軍よく処理することができる。

（実施例） 以下本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明は実施例によって限定されるものではない。なお実施
例において部およびチとあるのは特に記載がない限シ、
重蓋基準である。

実施例１ 比表面積１０５　ｍ”／　ｔの重質反故カルシウム（三
共精粉製）と対重質炭飲カルシウム０．５％のポリアク
リル酸ナトリウム系分散剤（東亜合成化学工業製アロン
’Ｊ’−４０）とを固形分７５−にスラリー＠度調整し
、１時間攪拌し喪。この分散液をサンドミル（五十嵐機
械裏造裏８ＬＧ−５２Ｇ）で周速１２ｍ／ｓｅｃ、流量
５　Ｌ　／　ｍｉｎで６回処理した結果、比表面積が４
．４　ｍ”／　ｆの炭酸カルシウムが得られた０この処
理済分散液を４０部、カオリン（ＲＭＣ社製ＵＷ−９０
）６０部ｔｒ＊＋形分７０％になるように水中に分散さ
せ、その後酸化澱粉（玉子コーンスターチ製エースｃ）
ｔｙｓｂスチレン−ブタジェン共重合体系ラテックス（
日本合成ゴム製Ｊ８Ｒ−０６１９）ｔ−１０部混合し、
水で希釈して固形分５８％１１度にて攪拌して塗料を調
製した。この塗料をテストロ−ルコ−ター、テストロー
ルコータ−およびテストエアーナイフコーターにて塗工
用原紙に塗工量が固形分で１５　ｔ　／　ｍ”になるよ
うにｌｌＩＤ、乾燥し、更にスーパーカレンダーで処理
した後、紙の品質を調べた・ この結果を、塗料の性質およびコーターでの塗工適正を
も合わせ第４表に示す。

上記サンドミル処理後の重質炭酸カルシウムは粗粒子が
少なく、流動性に優れ、その塗料は流動性、保水性とも
に優れているので、ブレードコーターでのストリークは
全く発生せず、刃の摩耗はほとんどなく、ロールコータ
−およびエアーナイフコーターでのパターンも発生しな
かった◎得られた塗工紙は優れた平滑度、光沢度を有し
ていた。

実施例２〜Ｂ 実施例１と同様な処理を第４表の比表面積を有する重質
炭酸カルシウムについて、第４表に示す処理条件で行な
った・実施例１と同様の評価を行なった。

結果を第４表に示す＠ 得られた製品は何れも優れた品質を有していた。

比較例１へ１２ 実施例１と同様な処理を第２表に示した　比表面積を有
する重質炭酸カルシウムについて第２表の処理条件で行
なった。

結果を第２表に示す。

その結果は何れの場合も、処理が軽すぎるか、または、
処理過多の為、塗工紙の品質は劣っていた。

実施例９，１０．比較例１３ 比表面積１１４　ｍ”／　ｔの重質炭酸カルシウムと対
重質炭酸カルシウム１４％のポリアクリル酸系分散剤（
東亜合成化学工業製アロン’Ｉ’−４０）とを固形分７
５％にスラリー濃度を調整し、１時間攪拌した。この分
散液をサンドミル（五十嵐機械展造裂８ＬＧ−３２Ｇ、
実容１ｓ　ｏ　ｔ　）で周速９．５　ｍ　７秒で！３表
に示す条件で１〜３回粉砕処理を行った。

得られた処理済分散液ｔ−固形分として４０部、カオリ
ン（１！ｉＭＣ社製ＵＷ−９０）６０部を固形分７０％
になるように水中に分散させ、その後酸化澱粉（玉子コ
ーンスターチ製エースＣ）ｔ”　’　８Ｂ　、スチレン
ブタジェン共重合体系ラテックス（日本合成ゴム製、Ｔ
８Ｒ−０６１９）を１０部混合し、水で希釈して固形分
ｓ　ａ　ｓｓ度にて攪拌して調整した。

この塗料をテストブレードコーターにて塗工用原紙に塗
工量が固形分で１５　ｆ　／　ｍ”になるように１Ｌ乾
燥し、更にスーパーカレンダーで処理した後、紙の品質
ｔ−調べた。

この結果を第５表に示す。

実施例９及び実施例１０のサンドミル処理後の宣質炭酸
カルシウムは粗粒子が少なく、流動性に優れ、それを用
い九ｌ！Ｉ科も流動性に冨むと共に保水性にも優れてい
るので、ブレードコーターでのス）　１７−りは全く発
生せず、刃の摩耗はほとんどなく、ロールコータ−およ
びエアーナイフコーターでのパターンも発生しなかつ喪
。

得られた塗工紙は優れた平滑度、光沢度を有していた。

また、実施例９と実施例１０の処理後の炭酸カルシウム
の性状を比較すればわかるように、３回共ビーズとして
５■のものを用いた実施例９に比し、１回目に３罐のも
のを用い、２回目、３回目に１．６−のものを用いた実
施例１０においては、得られた炭酸カルシウム粒子の平
均粒径は小さく、従って比表面積は大でメツ、かつ５３
０　Ｍ／８！！１！渣％（粗大粒子量）は小さくなって
いることがわかる。

なお、比較例１３においては５３０　Ｍ　／　８残ｆｉ
　９．５で塗工特注も好ましくなかった。

なお使用した測定器機および測定方法を下記に示す。　
　　　　・ ■　比表面積は恒圧通気式粉体比表面積測定装置（島津
製作所裏）にて試料３ｆｔ−２ｉ×１αの試料筒に充填
し、６００■水柱にて測定後、換算により求め九〇 ■　高剪断流動性は熊谷理機工業製ノ１イシエアービス
コメーターＨＲ−８０１０Ｄｔ−用いて、８８００回転
時のトルクを計測０ ■　粗粒子（５Ａ以上）の含有率は、光透過式粒度分布
測定器（セイシン企業製ミクロンフォトサイザー８ＫＮ
−１０００型）を用いて測定し九。

■　保水度は、巾２ｅＩＩｌ×長さ８ｃＩＩＩのフィル
ターペーパー（東洋濾紙（株）ｌＪＮｏ３０）ｔ−塗料
に垂直に立て、１０分経過後の滲み高さを測定。

［Ｆ］　平滑度はスムースター平滑度試験器にて測定し
た。

■　光沢１には入射角７５°で測定（日本電色裂変角尤
沢度計ＶＧ−ＩＤ使用）。

の　ストリークはテストブレードコーターにおいて、１
０分間に発生した回数である。

■　ブレード刃摩耗度なテストブレードコーターで２時
間塗工した前後のブレードの長さの差で示した。

■　ロールパターンはテストロールコータ−リールの紙
を目視で評価し、下記の４段階で表示した。

Ｏ：優れている Ｏ：良い Δ：あま９良くない ×：悪　い ［相］　エアーナイフパターンはテストエアーナイフコ
ーターリールの紙を目視で評価し、■と同じ観領で表示
し九。

つぎに、第４回目に径５−のビーズを用い第２回目以降
更に径３■のビーズを用いた場合と、＆ｔ６■のビーズ
を用いた場合の効果の相違を第２図に示す。

第２図は、炭識カルシウム原石Ｇ−６０′＠：径３■の
ビーズを用いて１回処理したもの（平均粒径１０　Ｊ、
　５３０　Ｍ／　８　０Ｎｆｉｌ！ｔα６４チ）をさら
に５霞のビーズ及び１．６−のビーズを用いて夫々２回
目、５回目の処理を行った場合のサンドグラインダ内滞
留時間と炭酸カルシウムの平均粒径との関係を示し、曲
線ｉは２回目以後もＡｍｓのビーズを用いた場合を、曲
線Ｉは２回目以後ｔ６■のビーズを用い九場合のデータ
を示す＠ 試験は、五十嵐製サンドグラインダー（８０ｔ）ｔ−用
い炭酸カルシウムスラリー濃度７５チ、主軸周速９．５
　ｍ　７秒でその他層３表に示す条件で処理した。なお
、サンドグラインダー内浦留時間は１次式で表わされる
。

２回目以降も径３■のビーズを用いた曲線１において、
２回パス後の点Ａにおいて、平均粒径ｔ１５μ、　５３
０　Ｍ／　Ｓ　ＯＮｌ！！渣ＣＬ００４％のピーライト
３００級炭酸カルシウム（ピーライト３００級の残渣受
人基準ＩＩＬ０１２％以下）が得られ、５回パス後の点
Ｂにおいて平均粒径α９μの炭酸カルシウムが得られた
がそれ以上のグレードの炭酸カルシウムは得ることがで
きなかった。

２回目以降径ｔ６−のビーズを用いた場合、点Ｃの２回
目パス後において平均粒径１１７１μで５３０　Ｍ／８
　ＯＮ残渣α００５チの７７１７２２００級の炭酸カル
シウム（ソフト７２２００級の！！４渣受入基準α０１
２チ以下）が得られ、点Ｄ（３回パス後）において平均
粒径α５１μのカー上ダル９０級の炭酸カルシウムが得
られたＯ

【図面の簡単な説明】

第４図は、本発明においてサンドミル処理される処理前
及び処理後の重質炭酸カルシウムの比表面積を示すグラ
フ、第２図は径３■のビーズを用いて処理した後２回目
以降径３■のビーズまたは径　ｔ６■のビーズを用いて
処理した場合のｔンドグラインダ滞留時間と炭酸カルタ
クムの平均粒径との関係を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比表面積が下記の式の条件を同時に満足するように
   、重質炭酸カルシウムを固形分濃度３０〜８５重量％の
   分散液でサンドミル処理することを特徴とする塗工紙塗
   料用炭酸カルシウムの処理方法。 ０．０５≦Ａ≦０．７・・・（１） Ｂ≦−４４．４８Ａ＾３＋６６．７７Ａ＾３−３３．４
   ２Ａ＋７．０４・・・（２） １．０≦Ｂ≦４．５・・・（３） 但し、Ａはサンドミル処理前の重質炭酸カルシウムの比
   表面積　ｍ＾２／ｇ Ｂはサンドミル処理後の重質炭酸カルシウムの比表面積
   　ｍ＾２／ｇ ２、比表面積が下記の式の条件を同時に満足するように
   、重質炭酸カルシウムを固形分濃度３０〜８５重量％の
   分散液で複数段階サンドミル処理するに際し、第２段階
   処理以後、第４段階処理より細かいビーズ粒子を用いる
   ことを特徴とする塗工紙塗料用炭酸カルシウムの処理方
   法。 ０．０５≦Ａ≦０．７・・・（１） Ｂ≦−４４．４８Ａ＾３＋６６．７７Ａ＾３−３３．４
   ２Ａ＋７．０４・・・（２） １．０≦Ｂ≦４．５・・・（３） 但し、Ａはサンドミル処理前の重質炭酸カルシウムの比
   表面積　ｍ＾２／ｇ Ｂはサンドミル処理後の重質炭酸カルシウムの比表面積
   　ｍ＾２／ｇ