JPS63233013A - 炭酸カルシウム水分散液の製造方法 - Google Patents

炭酸カルシウム水分散液の製造方法

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JPS63233013A
JPS63233013A JP62265436A JP26543687A JPS63233013A JP S63233013 A JPS63233013 A JP S63233013A JP 62265436 A JP62265436 A JP 62265436A JP 26543687 A JP26543687 A JP 26543687A JP S63233013 A JPS63233013 A JP S63233013A
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昌純 笹部
Yorimichi Dairoku
頼道 大六
Teruaki Fujiwara
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、炭酸カルシウムを効率よく水性媒体中に分散
して水分散液を製造する方法に関し、詳しくは、特定の
水溶性縮合リンR塩類と特定の水溶性アニオン化変性ポ
リビニルアルコールとを分散剤として併用することを特
徴とする炭酸カルシウム水分散液の製造方法に関する。
(従来の技術) 炭酸カルシウムは安価であり他の無機顔料と比べて優れ
た白色度、インキ受理性、光沢、印刷適性を有するため
、製紙業界で賞月されている顔料の1つである。また中
性抄紙の言及によりその使用Eは急激に増えてきている
従来、炭酸カルシウムは平均粒子径1μ前後のいわゆる
重質炭酸カルシウムが多用されてきたが、近年紙質の高
級化に伴い平均粒子径0.1〜0.5μの沈降性軽質炭
酸カルシウムの使用比率が増大しつつある。しかるに、
平均粒子径が小ざくなればなるほど水性媒体中への分散
が困難になり、また凝集しやすく、水分散液の経口安定
性にも問題が生じやすくなる。
従来使用されている炭酸カルシウム用分散剤には、無機
系ではピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、トリメタリン
酸塩、テトラメタリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩などの
縮合リン酸塩、亜鉛塩、珪酸塩などがある。しかし、こ
れら無機系分散剤は、得られた水分散液の経日安定性に
問題があり、また微粒子状の沈降性11質炭酸カルシウ
ムの分散には極めて多量添加してら低粘度かつ高濃度の
水分散液はjqられず、また多量添加することにより塗
膜の耐水性が悪くなるという重大な欠点があった。
一方、有機系の分散剤では、ポリアクリルM塩・ポリメ
タクリル酸塩・ポリマレイン酸塩などのポリカルボン酸
塩やポリビニルアルコールなどが公知である。
しかし、ポリカルボン酸塩例えばポリアクリル酸ナトリ
ウムは、平均粒子径1μ前後の重質炭酸カルシウムの分
散には比較的良好な計画を得ているが、0.1〜0.5
μ前後の極めて微粒子状の炭酸カルシウムの分散には得
られた水分散液の粘度が高くまた経口安定性などに問題
があった。また、ポリビニルアルコールは例えば特開昭
60−262862号などに無機顔料に対して分散効果
があることが記載されている。しかし、特開昭60−2
62862号に記載の分散剤は水不溶性であり、炭酸カ
ルシウムに対する分散効果の不充分なものであり、また
、それ単独使用では得られた水分散液の粘度が異常に高
く、高濃度炭酸カルシウム水分散液製造には全く不向き
であった。
このような公知の分散剤の欠点を克服するため、特公昭
54−36166号、特公昭56−47131号、特開
昭53−144499号、特開昭57−168906号
などにマレイン酸共重合体を使用する方法が提案されて
いる。特公昭54−36166号記載の分散剤は、得ら
れる炭酸カルシウム水分散液の流動特性が良く(ハイシ
ェアー粘度が低く)比較的良好な評価をされているが、
固形分65重量%以上という高濃度での分散には問題が
残るものである。特公昭56−47131号記載の分散
剤は、微粒子状炭酸カルシウム水分散液の粘度は低くな
るが、各組の添加団を必要とする結果コスト上昇や塗膜
の耐水性に問題がある。
特開昭53−144499号記載の分散剤は、固形分濃
度70重量%という極めて高い′a度の炭酸カルシウム
水分散液が得られているが、やはり1.4%(対炭酸カ
ルシウム)という高添加mを必要としている。特開昭5
7−168906号記載の分散剤は、得られる炭酸カル
シウム水分散液の流動特性が悪い(ハイシェアー粘度が
高い)という重大な欠点がある。
また、特開昭59−193964号にイタコン酸共重合
体を使用する方法が提案されているが、平均粒子径0.
3μ以下のカルサイト系立方体状の炭酸カルシウムの分
散にはなお問題の残るものである。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、従来の分散剤が有する分散性能不足に伴う上
記問題点を解消するものであり、重質〜軽質のあらゆる
炭酸カルシウムに対して少ない最の分散剤で低粘度・高
流動性かつそれらの経口安定性の良好な高濃度炭酸カル
シウム水分散液の製造を可能ならしめる方法を提供する
ものである。
(問題点を解決するだめの手段および作用)本発明者ら
は、それぞれを単独で使用した場合、軽質炭酸カルシウ
ムの水性媒体中への分散効果が著しく劣っている水溶性
縮合リンPli塩類と特定重合度、特定ケン化度で且つ
特定アニオン化変性度の水溶性ポリビニルアルコールと
を選択して特定の割合で併用することにより、上記分散
効果を従来の分散剤では得られなかった水準にまで著し
く向上できることを見い出し、本発明を完成させたもの
である。
即ち、本発明は、炭酸カルシウムを水性媒体中に分散し
て水分散液を製造するに際し、分散剤として、ピロリン
酸塩・ヘキザメタリン酸塩からなる群より選ばれた水溶
性縮合リン酸塩類(I)と重合度30〜700、ケン化
度30〜100モル%で且つアニオン化変性度0.5〜
20モル%の水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコー
ル(II)とを、炭酸カルシウム100重量部に対して
、水溶性縮合リン酸塩類(I ) 0.1〜2゛重量部
、水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)
0.03〜1@m部の範囲の割合で併用することを特徴
とする炭酸カルシウム水分散液の製造方法に関するもの
である。
水溶性縮合リン酸塩類(I)と水溶性アニオン化変性ポ
リビニルアルコール(If)とを前記の範囲の割合で0
1用した場合にすぐれた炭酸カルシウム分散能が発現す
る作用機構は必ずしも明らかではないが、次のように推
察されている。すなわち、水溶性縮合リン酸塩類(I)
は炭酸カルシウム粒子表面上に強固に吸着するため、水
溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(IF)は炭
酸カルシウム粒子表面上に吸着形態で存在しないか又は
少ないmしか存在しえなくなり、水性媒体中での水溶性
アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)の濃度が
水溶性縮合リン酸塩類(I)を用いない場合に比べ増加
する。本発明者らはこの現象を鋭意検討した結果、炭酸
カルシウム粒子表面上に吸着した水溶性縮合リン酸塩類
(I>と水性媒体中に存在する水溶性アニオン化変性ポ
リビニルアルコール(If)との相乗作用により、得ら
れた炭酸カルシウム水分散液の粘度が大きく低下するこ
と及び経日安定性が極めて改善されることを見い出し、
本発明に到達した。
本発明に用いられる水溶性縮合リン酸塩類(I)として
は、ピロリン酸またはへキサメタリン酸のナトリウム、
カリウム、リチウムなどのアルカリ金属塩、アンモニウ
ム塩、アミン塩などを挙げることができる。中でも安価
で工業的に入手しやすいナトリウム塩、カリウム塩、ア
ミン塩が特に好ましい。
本発明に用いられる水溶性アニオン化変性ポリビニルア
ルコール(II)は、例えば酢酸ビニル/アニオン性単
伍体共重合体を公知の技術でケン化して得られるような
分子中にアニオン性基を有するポリビニルアルコールで
あり、重合度が30〜700、好ましくは100〜30
0で、ケン化度が30〜100モル%、好ましくは65
〜100モル%であり且つアニオン化変性度0.5〜2
0モル%、好ましくは1〜10モル%の範囲のものが有
効に用いられる。水溶性アニオン化変性ポリビニルアル
コール(If)の重合度、ケン化度およびアニオン化変
性度のいずれか一つでも前記の範囲を外れたものは、水
溶性縮合リン酸塩類(I)と併用した際の分散効果が不
充分である。特に、水溶性アニオン化変性ポリビニルア
ルコール(II)のアニオン化変性度が0.5モル%未
満のものでは、未変性のポリビニルアルコールと実質的
に同じになり、得られた炭酸カルシウム水分散液の経口
安定性に問題が生じてくる。逆にアニオン化変性度が2
0モル%を越えるものでは、多口の添加岳を必要とし好
ましくない。
水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)を
得るに際してアニオン化変性のため用いられるアニオン
性単母体の例としては、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、3
−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸、ス
ルホエチル(メタ)アクリレート、2−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸、スルホエチルマレイ
ミド、スルホアルキルマレエートあるいはそれらの1価
金属塩、アンモニウム塩、アミン塩などのスルホン酸系
単旦体ニアクリル酸、メタクリル酸、α−ヒドロキシア
クリル酸、(無水)マレイン酸、イタコン酸、フマール
酸、クロトン酸、シトラコン酸、アコニット酸あるいは
それらの11i11i金属塩、アンモニウム塩、アミン
塩などのカルボン酸系単但体;(メタ)アクリルアミド
メタンホスボン酸1.2−(メタ)アクリルアミド−2
−メチルプロパンホスホン酸、モノ〔2−ヒドロキシエ
チル(メタ)アクリレ−トコアシッドホスフェート、モ
ノ〔3−クロD−2−とドロキシプロピル(メタ)アク
リレ−トコアシッドホスフェートあるいはそれらの1価
金灰塩、アンモニウム塩、アミン塩などのホスホン酸系
*m体などを挙げることができる。
水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(I[)を
得るには、酢酸ビニル/アニオン性用m体共重合体をケ
ン化して得られるものに限定されるものではない。例え
ばポリビニル“アルコールを臭素、ヨウ素等で処理した
のち酸性亜硫酸ナトリウム等のスルホン化剤を用いてス
ルホン化変性することも、またポリビニルアルコールを
濃厚な硫酸水溶液中で硫酸エステル化変性することも、
さらには酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重
合体などをケシ化してカルボキシル化変性づ“ることも
勿論可能である。
このような水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール
(I)の中でも、安価かつ工業的に容易に製造できる水
溶性スルホン化変性ポリビニルアルコールまたは水溶性
カルボキシル化変性ポリビニルアルコールが特に好まし
い。
本発明では、水溶性縮合リンM塩類(I)は炭酸カルシ
ウム100fflffi部に対して0.1〜21母部、
水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)は
炭酸カルシウム100重傷部に対して0゜03〜1重量
部の範囲のvJ合で併用される。水溶性縮合リン酸塩類
(I)又は水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール
(II)の使用mが前記範囲より少ないと、低粘度でそ
の経口安定性の良好な炭酸カルシウム水分散液が得られ
ない、また、これらの使用量を前記範囲より多くしても
増重に見合った分散効果は得られず、逆に得られた炭酸
カルシウム水分散液を使用した塗膜の耐水性が低下する
ため好ましくない。
本発明において、水溶性縮合リンIMA類(I)と水溶
性アニオン化変性ポリビニルアルコール(If)とを分
散剤として併用する際の添加順序には特別の制限はない
。即ち、水溶性縮合リン酸塩類(I)で炭酸カルシウム
を水性媒体中に粗分散した優に水溶性アニオン化変性ポ
リビニルアルコール(If)を添加して微分散すること
も、逆に水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(
II)で粗分散した後に水溶性縮合リン酸塩類(I>を
添加して微分散することもできる。また、水溶性縮合リ
ンlI!塩類(I)と水溶性アニオン化変性ポリビニル
アルコール(It)とを同時に添加して併用することも
可能である。
さらに、本発明の効果を損なわない範囲で、公知の有機
系分散剤例えばポリアクリル酸塩、ポリメタクリル酸塩
、ポリマレイン酸塩、(メタ)アクリルM/マレイン酸
共重合体、(メタ)アクリル酸/イタコン酸共重合体な
どや、公知の無機系分散剤例えばカルシウム・マグネシ
ウム・アルミニウム・亜鉛などの多価金属の水酸化物、
炭酸塩あるいはハロゲン化物などを併用することは勿論
可能である。
(発明の効果) 本発明の方法によれば、特定の水溶性縮合リンaS類と
特定の水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコールとを
分散剤として特定の割合で併用していることから、重質
〜軽質のあらゆる炭酸カルシウムに対して少ない量の分
散剤で高濃度炭酸カルシウム水分散液とすることができ
る。また、本発明の方法で得られた炭酸カルシウム水分
散液は、低粘度・高流動性でそれらの経口安定性にも優
れているため、得られる塗膜の耐水性に悪影響を及ぼす
ことなく、塗料その他の用途に有効に使用できる。
また、本発明で得られた分散剤は、他の無機顔料例えば
クレー、酸化チタン、サテンホワイト、水酸化アルミニ
ウム、消石灰、ベンガラ、セメント、アルミナ、ジルコ
ニア、シリカ、炭化ケイ索、チッ化ケイ素などにも有効
に用いられる。
(実 施 例) 以下、実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本
発明はこれらの例により限定されるものではない。尚、
例中の部および%はそれぞれ重(至)部および重量%を
示す。また、例中の対炭酸カルシウム%は炭酸カルシウ
ム固形分に対する分散剤(水溶性縮合リン酸塩類や水溶
性アニオン化変性ポリビニルアルコール)の固形分重量
比率を示す。
実施例 1 各市1Jl(材質SUS 304、内径90am。
高さ16C)ns+)のビーカーに、カルサイト系立方
体状の軽質炭酸カルシウム(−大粒子径0.15μ)の
フィルタープレス脱水ケーキ(固形分65.3%)40
0部をとり、そこへ分散剤としてのへキサメタリン酸ナ
トリウム20%水溶液6.52部(対炭酸カルシウム0
.5%)、重合度が250でケン化度が88モル%で且
つp−スチレンスルホン酸の共m合によるスルホン化度
が3モル%のアニオン化変性ポリビニルアルコール20
%水溶液2,61部(対炭酸カルシウム0.2%)及び
固形分濃度調整用の水1.8部を加え、ディシルバー撹
拌羽根(5051Iφ)にて低速で3分間混練侵、30
00rpn+で10分間分散し、固形分濃度64%の水
分散液(1)を得た。
得られた水分散液(1)の粘度(B型粘度計・25℃で
測定)及び経口安定性の試験結果を第1表に示した。ま
た、製造直後の水分散液(1)の流動特性をバーキュレ
ス粘度計(熊谷理機工業■製、HR−8010型)で測
定(ボブB1スィーブタイム20秒)し、得られたレオ
グラムを第1図に示した。
実施例 2〜6 分散剤として第1表に示した所定量の水溶性縮合リン酸
塩類(I)及び水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコ
ール(I)と所定量の固形分濃度調整水とを用いた他は
実施例1と同様にして、固形分濃度64%の水分散液(
2)〜(6)を得た。
得られた水分散液(2)〜(6)の粘度及び経口安定性
を実施例1と同様にして測定し、その試験結果を第1表
に示した。
比較例 1 分散剤として数平均分子伍が5.200であるアクリル
M/マレインM=60/40 (モル比)の共重合体ナ
トリウム塩40%水溶液4.57部(対炭酸カルシウム
0.7%)及び固形分m度調整用の水6.4部を用いた
他は実施例1と同様にして、固形分濃度64%の比較用
水分散液(1)を得た。
jqられた比較用水分散液(1)の粘度及び経口安定性
を実施例1と同様にして測定しその試験結果を第2表に
示した、また製造直後の比較用水分散液(1)の流動特
性をバーキュレス粘度計で測定(ボブB1スイープタイ
ム20秒)し、得られたレオグラムを第1図に示した。
比較例 2〜4 分散剤として第2表に示した水溶性重合体または水溶性
縮合リン酸塩類(I)を0.7%(対炭酸カルシウム)
及び所定量の固形分濃度調整水を用いた他は実施例1と
同様にして、固形分12度64%の比較用水分散液(2
)〜(4)を得た。
得られた比較用水分散液(2)〜(4)の粘度及び経口
安定性を実施例1と同様にして測定し、その試験結果を
第2表に示した。
比較例 5〜7 分散剤として第2表に示した水溶性アニオン化変性ポリ
ビニルアルコール(I[>を0.7%(対炭酸カルシウ
ム)及び所定量の固形分′a度調整水を用いた他は実施
例1と同様にして、固形分濃度64%の比較用水分散液
(5)〜(7)を得た。
得られた比較用水分散液(5)〜(1)の粘度及び経口
安定性を実施例1と同様にして測定し、その試験結果を
第2表に示した。
比較例 8〜14 分散剤として第2表に示した水溶性縮合リン酸塩類(I
)及び水溶性ポリビニルアルコールまたは水溶性アニオ
ン比変゛性ポリビニルアルコール(U)並びに所定rの
固形分濃度調整水を用いた他は実施例1と同様にして、
固形分′a度64%の比較用水分散液 (8)〜(14
)を1qた。
1!′?られた比較用水分散液(8)〜(14)の粘度
及び経口安定性を実施例1と同様にして測定し、ぞの試
験結果を第2表に示した。
実施例 7〜12 実施例1で用いた容ff11J!のビーカーに分散剤と
して第3表に示した水溶性縮合リン酸塩類(I)2.5
部(対炭酸カルシウム0.5%)及び水溶性アニオン化
変性ポリビニルアルコール(I)0.5部(対炭酸カル
シウム0.1%)とり、水を加えて金石を170.7部
とした。得られた分散剤水溶液に、実茄例1で用いた撹
拌羽根にて1000rpa+撹拌下、E!質炭酸カルシ
ウム(平均粒子径10μ)500部を2分間で添加し、
プレミックス液を作成した。次いで、このプレミックス
液をベッセル容ff111のサンドグラインダー(メジ
アとしてガラスピーズ(1,0〜1.5#φ)0.35
j!、撹拌回転数3.OOOrpm)にて粒子径2μ以
下のものの割合が90%で平均粒子径が0.8μになる
まで分散し、固形分M度75%の炭酸カルシウム水分散
液(7)〜(12)を得た。
得られた水分散液(7)〜(12)の粘度及び経日安定
性を実施例1と同様にして測定し、その試験結果を第3
表に示した。
比較例 15〜18 分散剤として第4表に示した水溶性重合体または水溶性
縮合リン酸塩類(I)を3.0部(対炭酸カルシウム0
.6%)及び所定量の水を用いた他は実施例7〜12と
同様にして、固形分濃度75%の比較用水分散液(15
)〜(18)を得た。
得られた比較用水分散液(15)〜(18)の粘度及び
経口安定性を実施例1と同様にして測定し、その試験結
果を第4表に示した。
比較例 19〜21 分散剤どして第4表に示した水溶性アニオン化変性ポリ
ビニルアルコール(II>を3.0部(対炭酸カルシウ
ム0.6%)及び所定−場の水を用いた他は実施例7〜
12と同様にして、固形分濃度75%の比較用水分散液
(19)〜(21ンを得た。
得られた比較用水分散液(19)〜(21)の粘度及び
経口安定性を実施例1と同様にして測定し、その試験結
果を第4表に示した。
比較例 22〜28 分散剤として第4表に示した水溶性縮合リン酸塩類(I
)2.5部(対炭酸カルシウム0.5%)及び水溶性ポ
リビニルアルコールまたは水溶性アニオン化変性ポリビ
ニルアルコール(II)0.5部(対炭酸カルシウム0
.1%)並びに所定量の水を用いた他は実施例7〜12
と同様にして、固形分濃度75%の比較用水分散液(2
2)〜(28)を得た。
得られた比較用水分散液(22)〜(28)の粘度及び
経日安定性を実施例1と同様にして測定し、その試験結
果を第4表に示した。
実施例 13〜18 実施例1で用いた容tR1fのビーカーに、分散剤とし
て第5表に示した水溶性縮合リン酸塩類(I)0.8部
(対炭酸カルシウム0.2%)及び水溶性アニオン化変
性ポリビニルアルコール<II)0.4部(対炭酸カル
シウム0.1%)とり、水を加えて全出を183.5部
とした。得られた分散剤水溶液に、ディシルバー撹拌羽
根(50Mφ)にて低速撹拌下、カルサイト系立方体状
の軽質炭酸カルシウム微粉末(−次粒子径0.2μ)4
00部を3分間で添加した後、3000 rpmで10
分間撹拌して分散した。次いで、分散剤水溶液を調製す
る際に用いたのと同じ水溶性アニオン化変性ポリビニル
アルコール(I)の10%水溶液8部(対炭酸カルシウ
ム0.2%)を添加し、さらに300 Orpmで2分
9間撹拌し、固型分濃度68%の炭酸カルシウム水分散
液(13)〜(18)を得た。
15られた水分散液(13)〜(18)の粘度及び経日
安定性を実施例1と同様に測定し、その試験結果を第5
表に示した。
以上の結果より、分散剤として特定の水溶性縮合リン酸
塩類(I>と特定重合1隻・特定ケン化度及び特定アニ
オン化変性度を有する水溶性アニオン化変性ポリビニル
アルコール(II)とを併用して得られた炭酸カルシウ
ム水分散液は、それぞれの分散剤を単独で用いて得た比
較用水分散液や水溶性縮合リン酸塩類(I)または水溶
性アニオン化変性ポリビニルアルコール(I)のいずれ
か1つまたは両方とも用いなかった比較用水分散液に比
べ、低粘度であり、その経口安定性にも優れていること
がわかる。また、本発明の方法によれば、従来使用され
てきた分散剤のアクリル酸/マレイン酸共重合体に比べ
、低添加坦で低粘度かつ高流動特性を有する炭酸カルシ
ウム水分散液が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1で1qられた水分散液(1)及び比較
例1で得られた比較用水分散液(1)の流動特性を示す
レオグラムである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、炭酸カルシウムを水性媒体中に分散して水分散液を
    製造するに際し、分散剤として、ピロリン酸塩・ヘキサ
    メタリン酸塩からなる群より選ばれた水溶性縮合リン酸
    塩類( I )と重合度30〜700、ケン化度30〜1
    00モル%で且つアニオン化変性度0.5〜20モル%
    の水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)と
    を、炭酸カルシウム100重量部に対して、水溶性縮合
    リン酸塩類( I )0.1〜2重量部、水溶性アニオン
    化変性ポリビニルアルコール(II)0.03〜1重量部
    の範囲の割合で併用することを特徴とする炭酸カルシウ
    ム水分散液の製造方法。 2、水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)
    が水溶性スルホン化変性ポリビニルアルコールである特
    許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウム水分散液の製
    造方法。 3、水溶性アニオン化変性ポリビニルアルコール(II)
    が水溶性カルボキシル化変性ポリビニルアルコールであ
    る特許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウム水分散液
    の製造方法。
JP62265436A 1986-11-21 1987-10-22 炭酸カルシウム水分散液の製造方法 Granted JPS63233013A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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