JPWO2006013748A1 - トリスルホアルミン酸カルシウムの製造方法及びそれに用いる装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、一段目連続添加方法の場合、前記少なくともいずれかが、前記複数段の添加のうち最終の添加を除く全ての添加であってもよい。
所定時間経過方法の場合、前記所定時間が15秒以上であってもよい。
そして、本方法においては、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの、複数段添加された(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bに対する割合(a/b)が、5.5〜8.0であってもよい。
添加モル数制限方法の場合、前記第1回添加における(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加量のモル数が、前記基準モル数の10%以下であってもよい。
添加モル数制限方法の場合、前記複数段の添加が少なくとも3回以上であってもよい(以下、「3回以上添加方法」という。)。
3回以上添加方法の場合、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のpHが12.0以下であってもよい(以下、「低pH方法」という。)。
なお、本発明は、低pH方法により製造される、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物を提供する。
なお、本発明は、再分散本方法により製造される、pHが12.0以下の前記再分散組成物を提供する。
再分散本方法の場合、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に、前記脱水工程を行う前に分散剤を添加する分散剤添加工程をさらに有するものであってもよい。
さらに、本方法においては、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に二酸化炭素ガスを接触させる二酸化炭素ガス接触工程をさらに有するものであってもよい。
本方法においては、(A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度と、(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度と、の少なくとも一方が、12重量%以下であってもよい。
本方法においては、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの平均粒子径が、0.1〜1.5マイクロメートルであってもよい。
本装置においては、前記所定の時間が、前記いずれかの添加の直後の添加において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される前記混合組成物のpHが11.0以上となるように決定されるものであってもよい。
そして、本装置においては、前記混合手段が、(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を連続的に流通させる内部空間を有する本体部と、該内部空間において該混合物に接触した状態で運動する攪拌部と、を含んでなるものであってもよい。
11 混合装置
13 本体部
13a 内部空間
13c 出口
15 攪拌部
15a 第1攪拌部
15b 第2攪拌部
17m 駆動モータ
17s 駆動シャフト
19 混合組成物
21 混合装置
23 本体部
23a 内部空間
23c 出口
25 攪拌部
27m 駆動モータ
27s 駆動シャフト
29 混合組成物
31 混合装置
33 本体部
33a 内部空間
33a1 第1内部空間
33a2 第2内部空間
33a3 第3内部空間
33a4 第4内部空間
33a5 第5内部空間
33c 出口
34a、34b、34c、34d 仕切板
35 攪拌部
36 開口
37m ダイヤフラム
37s 駆動シャフト
38a、38b、38c、38d 攪拌部
39 混合組成物
51a、51b、51c インラインミキサー
53a、53b、53c pH復元タンク
54 クッションタンク
55 フィルタープレス
56 再分散(工程)
58 反応容器(バッチ式)
61 反応容器(バッチ式)
71 インラインミキサー
本方法は、(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液とを反応させて(C)トリスルホアルミン酸カルシウム(一般名:サチンホワイト)を製造する方法であり、(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を複数段添加し、(A)水酸化カルシウム懸濁液への(B)硫酸アルミニウム水溶液の複数段の添加のうち少なくともいずれかが、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する連続添加により行なわれる。
なお、ここに、(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される(A)水酸化カルシウム懸濁液とは、複数段添加のうち第1段目の添加においては(硫酸アルミニウム水溶液の添加が行なわれる前においては)純粋な水酸化カルシウム懸濁液であるが、複数段添加のうち第2段目以降の添加においては(硫酸アルミニウム水溶液の添加が既に行なわれた後においては)水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液との混合物(サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物)を意味する。
水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液を反応させてサチンホワイトを製造する場合において、サチンホワイトの反応原料である硫酸アルミニウムは水に完全に溶解して水溶液となり、その全量が直ちに反応が行なえる状態であるのに対して、もう一方の反応原料である水酸化カルシウムは水に対する溶解性が0.2%と極めて低く、ほとんど水に溶けない懸濁液の状態であるため、その全量は直ちに反応が行なえる状態にはない。
このため、反応性の鈍い水酸化カルシウム懸濁液に対して、所定量の硫酸アルミニウム水溶液を一度に添加するのではなく、直ちに反応することができる水酸化カルシウム量に見合うだけの硫酸アルミニウム量の範囲内で、所定量の硫酸アルミニウムを複数段に分割して添加することにより、反応系内において硫酸アルミニウムが過剰になる状態を回避し、酸化アルミニウムや硫酸カルシウムの反応副生成物の発生を抑制するものである。
これは、本発明において、複数段に分割して行なわれる硫酸アルミニウム水溶液の添加に対しては、所定量の水酸化カルシウム懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液を長時間に渡って徐々に添加する、いわゆる「バッチ」方式を行なっても良いが、前述したように、生成するサチンホワイトの粒子径を微小、かつ均一に制御することに関しては、「バッチ」方式よりも連続的に移送される水酸化カルシウム懸濁液に対して硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する「連続添加」方式の方が優れていることから、本発明では複数段に分割して行なわれる硫酸アルミニウム水溶液のいずれかの添加において、前記「連続添加」方式による添加を、少なくとも最低1回は行なうものである。
しかしながら、複数段に分割して行なわれる硫酸アルミニウム水溶液の添加のうち、最終(最後の段)添加に「バッチ」方式を採用することによる次のような利点も存する。即ち、サチンホワイトの合成反応が酸ー塩基反応であることは前記したが、この酸ー塩基反応は反応終了点付近においては、pHの急激な変動を伴う反応が進行する特徴を有することから、反応終了点付近における原料添加に対しては、特に精度の高い反応制御が求められ、同様にサチンホワイトにおいても、反応終了点付近の硫酸アルミニウム水溶液の添加に対しても精度の高い制御が求められる。
この反応終了点付近の反応制御に関しては、連続的に移送される水酸化カルシウム懸濁液に対して、連続的に移送される硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する「連続添加」方式よりも、所定量(通常、大量)に貯留された水酸化カルシウム懸濁液に対して、硫酸アルミニウム水溶液を少量ずつ添加する「バッチ」方式の方が優れている。
またサチンホワイトの結晶成長に関して、複数段に分割して硫酸アルミニウム水溶液を添加することによって、最終添加される硫酸アルミニウム水溶液を所定添加量全体の数%以下と少なくすることができ、最終添加段におけるサチンホワイトの結晶成長に対する程度をかなり小さく抑えることが可能となることから、複数段に分割して行なわれる所定量の硫酸アルミニウム水溶液添加のうち、添加量を最も少なくできる最終添加段については、「バッチ方式」によって硫酸アルミニウム水溶液を添加しても良い。
ここにいう「後続添加」及び「該後続添加の直前の添加」とは、複数段に分割して行なわれる所定量の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、「直前の添加」の後に「後続添加」が行われるという添加の順序を表したものであり、例えば「該直前の添加」が第1段目の添加であれば「後続添加」は第2段目の添加を意味し、また「該直前の添加」が第2段目の添加であれば「後続添加」は第3段目の添加を意味する。
この場合、「該後続添加の直前の添加」により生成した水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液との混合物(サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物)が、「該後続添加の直前の添加」がされる位置である直前添加位置から、「後続添加」がされる位置である後続添加位置まで、流通する時間をいう。例えば、該混合物が該直前添加位置から該後続添加位置まで流通する流路の体積をVとし、該混合物の体積流量をcとすると、該時間はV/cにて算出される。
(2)「該後続添加の直前の添加」が「連続添加」方式であり、「後続添加」が「バッチ」方式の場合
この場合、「該後続添加の直前の添加」により生成した水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液との混合物(サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物)が、「該後続添加の直前の添加」がされる位置である直前添加位置から、「後続添加」が開始される位置である後続添加位置まで、流通する時間をいう。
(3)「該後続添加の直前の添加」が「バッチ」方式であり、「後続添加」が「連続添加」方式の場合
この場合、「該後続添加の直前の添加」により生成した水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液との混合物(サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物)が、「該後続添加の直前の添加」が終了される位置である直前添加位置から、「後続添加」がされる位置である後続添加位置まで、流通する時間をいう。
(4)「該後続添加の直前の添加」が「バッチ」方式であり、「後続添加」が「バッチ」方式の場合
この場合、「該後続添加の直前の添加」により生成した水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウム水溶液との混合物(サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物)が、「該後続添加の直前の添加」が終了される位置である直前添加位置から、「後続添加」が開始される位置である後続添加位置まで、流通する時間をいう。
このように「後続添加」と「該後続添加の直前の添加」との間に、所定の時間間隔を設ける理由としては、次の通りである。即ち、発明者らがサチンホワイトの反応条件について鋭意検討した結果、水酸化カルシウム懸濁液に、所定量の硫酸アルミニウム水溶液を複数段に分割して添加する際に、水酸化カルシウムが最大限に許容できる量の硫酸アルミニウム水溶液を第1段目に添加してから時間間隔をほとんど空けない(例えば約10秒後)で、第2段目に次添加予定分の硫酸アルミニウム水溶液を連続して添加した場合、第2段目に添加された硫酸アルミニウムが所定量の範囲内での添加であってもサチンホワイトの結晶粒子形状は大きく崩れてしまい、所望とするサチンホワイトを得ることができなかったのに対し、第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加から時間間隔を空けて(約30分間)、第2段目の次添加予定分(前述した第1段目から約10秒後に加えた第2段目の硫酸アルミニウム水溶液と同量)の硫酸アルミニウムを添加した場合、所望とする針状の結晶粒子形状を有するサチンホワイトを得ることができた。
このようにサチンホワイトの製造においては、反応原料である水酸化カルシウムの水への溶解性の低さ(=反応性の低さ)を考慮し、所定量の硫酸アルミニウムを複数段に分割して添加することにより、水酸化カルシウムの反応許容範囲(直ちに硫酸アルミニウムと反応することができる量)を守ることに加えて、水酸化カルシウムの反応性回復(水への溶存状態の回復)を充分に行なうことが非常に重要である。
したがって、本発明においては、水酸化カルシウムの反応性を回復させて適正なサチンホワイト生成反応を維持させるために、該後続添加の直前の添加から所定時間の間隔を空けた後に、後続の硫酸アルミニウム水溶液を添加するものである。
前記した連続的に移送される水酸化カルシウム懸濁液に対して、連続的に移送される硫酸アルミニウム水溶液を連続的に混合してサチンホワイトを製造する「連続添加」方式において、サチンホワイト製造の途中段階のpH変動については、硫酸アルミニウムを全く添加していない状態の水酸化カルシウム懸濁液のpHは、約12.5〜12.7程度であり、この水酸化カルシウム懸濁液に第1段目の硫酸アルミニウム水溶液を添加すると、該混合組成物のpHは、11.5〜12.0程度まで一旦低下するが、該混合組成物を放置しておくと、未反応原料として該混合組成物中に残留する水酸化カルシウムが溶出して該混合組成物のpHは12.5〜12.7程度まで上昇回復する。
しかしながら前記「連続添加」方式により混合した混合組成物のpHは瞬時に回復するのではなく、水酸化カルシウムの水への溶解度がきわめて低いために、pH回復にはある程度の時間を要し、一旦低下した混合組成物のpHが概ね元のpHレベルまで回復し、安定化するのに要する所要時間は、混合組成物の状態にもよるが、15秒以上が必要である。
また前記した硫酸アルミニウム水溶液を添加する際に設ける時間間隔の上限としては、水酸化カルシウム懸濁液のpHが完全に回復して安定化し、水酸化カルシウムの反応性が完全に回復しさえしていれば充分であることから、最大で5時間(300分)程度の時間間隔を設ければ、水酸化カルシウムの反応性回復は充分であると考えられる。水酸化カルシウムの反応性回復について、硫酸アルミニウムの後続添加に5時間以上の時間間隔を空けても良いが、硫酸アルミニウム水溶液を複数段に分割して添加を行なうため、5時間以上の時間間隔をあけることはサチンホワイト生成の反応完結までに時間が掛かり過ぎるため好ましくない。
ここにいう「後続添加」とは、水酸化カルシウム懸濁液に対して、複数段に分割して硫酸アルミニウム水溶液を添加する場合において、2段目〜最終段に行なわれる、それぞれの硫酸アルミニウム水溶液の添加をいう。
そして、ここにいう「該後続添加において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される組成物」とは、(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液の混合物であって、まだ(B)硫酸アルミニウム水溶液の所定量(全量)が混合されておらず(即ち、最終段の添加がなされていない)、該後続添加によって(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される直前の組成物をいい、具体的には生成したサチンホワイトと未反応の水酸化カルシウムが残留する組成物のことを示す。
サチンホワイトの製造に関して、硫酸アルミニウム水溶液を添加する際に、原料である水酸化カルシウムの反応性を維持、回復させることが重要であることは前記した通りであるが、水酸化カルシウム懸濁液に対して硫酸アルミニウム水溶液を混合して得られた混合組成物のpHの変動状態を観測することにより、混合組成物における水酸化カルシウムの反応性の回復状況を把握することができることから、該混合組成物においては、硫酸アルミニウムを添加する前に充分に反応性を回復(=pHの上昇回復)しておくことが不可欠である。
したがって、本発明において、硫酸アルミニウムが添加される前の混合組成物のpHについては、11.0以上であることが好ましく、12.0以上とすることがより好ましく、水酸化カルシウムの反応性を完全に安定した状態まで回復させるためには、12.5〜13.0のpH範囲まで調整することが特に好ましい(該pHの上限は、通常13.0である。)。硫酸アルミニウムを添加する前の混合組成物のpHが、11.0未満であると、混合組成物中の水酸化カルシウムの反応性回復が不十分である可能性が高く、該状態の混合組成物に対して硫酸アルミニウム水溶液を追添加すると、サチンホワイトの生成反応を適正、かつ安定して行なうことが困難となり、酸化アルミニウムや硫酸カルシウムといった反応副生成物が多量に生じるため好ましくない。
ここで水酸化カルシウム懸濁液のモル数aは、硫酸アルミニウム水溶液が全く添加されていない状態(即ち、硫酸アルミニウム水溶液の第1段目の添加を行なう前)の水酸化カルシウム懸濁液において、水に溶解した状態の水酸化カルシウム(f1)と、固体のまま水に分散した状態の水酸化カルシウム(f2)と、の2者を併せた水酸化カルシウムの総含有量(質量F=f1+f2)を、分子式:Ca(OH)2に相当するモル数(具体的には、質量Fを分子式Ca(OH)2の分子量にて除したもの)で示したものである。同様に、硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bは、第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加量をW1、第2段目の添加量をW2、・・・最終添加段(第n段目)の添加量をWnとした場合に、複数段に分割して添加された硫酸アルミニウム水溶液の総合計量Wは、W=W1+W2+・・・Wnで表記されるが、この添加された硫酸アルミニウム水溶液の総合計量Wに含まれている硫酸アルミニウムの合計質量を、分子式:Al2(SO4)3(硫酸アルミニウム無水物)に相当するモル数(具体的には、Wに含まれている硫酸アルミニウムの合計質量を分子式Al2(SO4)3の分子量にて除したもの)で示したものである。
しかしながら、前記したように水酸化カルシウムの反応性が非常に鈍いことから、完全な反応終了点で反応を終了させることは極めて困難である。したがって、本発明におけるサチンホワイトが生成する際の水酸化カルシウムと硫酸アルミニウムの反応モル比(a/b)の範囲の下限については、a/b=5.5以上とすることが好ましく、5.8とすることがより好ましく、6.0とすることが特に好ましい。また水酸化カルシウムと硫酸アルミニウムの反応モル比(a/b)の上限については、8.0以下とすることが好ましく、7.0以下とすることがより好ましく、6.0とすることが特に好ましい(通常、水酸化カルシウムと硫酸アルミニウムの反応モル比(a/b)の範囲としては、a/b=5.5〜8.0が好ましく、a/b=5.8〜7.0の範囲内とすることが特に好ましい。)。サチンホワイトが生成する際の水酸化カルシウムと硫酸アルミニウムの反応モル比(a/b)について、5.5未満とすることは、水酸化カルシウムに対する硫酸アルミニウムの比率が過剰になり、酸化アルミニウムや硫酸カルシウム等の反応副生成物が多量に発生するため好ましくなく、また該反応モル比が8.0を超えることは、水酸化カルシウムに対する硫酸アルミニウムの比率が過少になり、サチンホワイト中に未反応の水酸化カルシウムが多量に残留することになるため好ましくない。
ここに「基準モル数」とは、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの1/6のモル数をいう。これはサチンホワイトが生成する際の(A)水酸化カルシウムのモル数aと(B)硫酸アルミニウムのモル数bの化学的量論比(a/b)としては、理論的にはa/b=6.0であることから、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数を1とした場合、(B)硫酸アルミニウムの基準モル数としては、(A)水酸化カルシウムのモル数の1/6モル数を「基準モル数」とした。なお、ここにいう水酸化カルシウム懸濁液のモル数は、前述したaと同様、硫酸アルミニウム水溶液が全く添加されていない状態(即ち、硫酸アルミニウム水溶液の第1段目の添加を行なう前)の水酸化カルシウム懸濁液において、水に溶解した状態の水酸化カルシウム(f1)と、固体のまま水に分散した状態の水酸化カルシウム(f2)と、の2者を併せた水酸化カルシウムの総含有量(質量F=f1+f2)を、分子式:Ca(OH)2に相当するモル数(具体的には、質量Fを分子式Ca(OH)2の分子量にて除したもの)で示したものである。
従って、第1回添加(第1段目)の硫酸アルミニウム水溶液の添加については、前記のごとく(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数の1/6のモル数である基準モル数の85%以下のモル数とすることが好ましく、該基準モル数の70%以下のモル数とすることがより好ましく、該基準モル数の50%以下とすることが最も好ましい。なお、第1回添加(第1段目)の硫酸アルミニウム水溶液の添加量の下限としては、該基準モル数の0.1%以上のモル数とすることが通常好ましく、該基準モル数の0.5%以上のモル数とすることがより好ましく、該基準モル数の1%以上とすることが最も好ましい。また前記複数段の添加のうち、第2回添加(第2段目)と第1回添加(第1段目)との(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数については、該基準モル数の98%以下のモル数であることが好ましく、該基準モル数の90%以下のモル数とすることが特に好ましい。なお、第2回添加(第2段目)と第1回添加(第1段目)との(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量の下限としては、該基準モル数の20%以上のモル数とすることが通常好ましく、該基準モル数の50%以上のモル数とすることがより好ましく、該基準モル数の70%以上とすることが最も好ましい。
(A)水酸化カルシウム懸濁液に対する、(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加において、第1回添加(第1段目)の硫酸アルミニウム水溶液の添加が該基準モル数の85%のモル数を越える場合や、第2回添加(第2段目)と第1回添加(第1段目)との硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数が、該基準モル数の98%のモル数を越える場合には、前記したサチンホワイトの安定した生成を行うことができる水酸化カルシウムの反応許容量を超えてしまうため、酸化アルミニウムや硫酸カルシウムの反応副生成物が多量に発生するため好ましくない。
このように第1回添加における(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加量のモル数を基準モル数の10%以下にすることで、本方法により製造されるサチンホワイトの粒子径を飛躍的に小さくすることができるが、より好ましくは基準モル数の5%以下とし、最も好ましくは基準モル数の2%以下とする(なお、下限は基準モル数の0.1%以上とすることが好ましい。)。
サチンホワイトの生成のためには、水酸化カルシウムの反応性の鈍さを考慮して、水酸化カルシウム懸濁液に対して添加する硫酸アルミニウム水溶液の量を水酸化カルシウムの反応許容範囲内に制御することが必要であるが、サチンホワイトの安定的な生成のためには、前記したように水酸化カルシウム懸濁液に対して添加する硫酸アルミニウム水溶液の量は、第2段目までの添加量として該基準モル数の98%以下であり、硫酸アルミニウム水溶液の2回添加のみでは、実質的なサチンホワイトの反応終了点まで達することは困難である。したがって、前記複数段に分割して行なわれる(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加が、少なくとも3回以上行なわれることが好ましい。
硫酸アルミニウム水溶液の添加段数が10段を越える場合には、前記したように、本発明の特徴の1つである「連続添加」方式による混合を行なっても、実質的には「バッチ」方式による硫酸アルミニウムの添加を断続的に行なうことと同じ状態になってしまい、サチンホワイトの結晶粒子形状の制御が困難になるため好ましくない。
なお、3回以上添加方法において、(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数が、前記基準モル数の100%以上としてもよい。こうすることで水酸化カルシウム懸濁液を充分反応させて、サチンホワイトを生成させることができると共に、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のアルカリ性を弱めることができる。
ここに「(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のpH」の測定方法としては、残留する水酸化カルシウムの状態安定化のために、硫酸アルミニウム水溶液の最終添加が終了した後、少なくとも10分以上、好ましくは5時間以上経過した後にpH測定を行なうことが好ましく、pH測定については、測定を行なう当日に少なくとも1回はpH標準校正溶液を用いて校正されたpH計を用いることが好ましい。例えば、硫酸アルミニウム水溶液の最終段添加が終了してから24時間後経過後の25℃の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のpHを測定するようにしてもよい。また測定器具としては、ラコムテスターpH計(pHScanWPBN型/アズワン製)を使用し、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物の分散液中に直接pH電極を浸漬させて該組成物のpHを測定する。なお、pH測定に使用したpH計については、NIST基準校正液(pH6.86、およびpH9.18の2種類)を用いてpH校正を行なった後にpH測定を行う。
この従来のサチンホワイト懸濁液におけるアルカリ性が強い特性は、前記した通り、該サチンホワイトを顔料塗被液に配合して印刷用塗工紙を調製した場合において、印刷用塗被紙が黄色く褪色して白色度が低下する、いわゆる「アルカリ焼け」現象引き起こす問題があった。
したがって、本方法により、硫酸アルミニウム水溶液の添加量を最適化することにより、生成するサチンホワイトを含有する組成物のpHを12.0以下まで調整することが可能となり、硫酸アルミニウム水溶液の添加量をより最適化することにより、10.5以下の好ましい値、9.5以下のより好ましい値にすることができるようになった。また、pHの下限としては、pHを8.5以上とすることが好ましく、9.2以上とすることが特に好ましい。
生成するサチンホワイトを含有する組成物のpHが12.0を越える場合には、前記したように、未反応の水酸化カルシウムが多く残留しているために好ましくなく、他方サチンホワイトを含有する組成物のpHが8.5未満である場合には、反応終了点を越えて、過剰に硫酸アルミニウム水溶液が添加され、生成したサチンホワイトの結晶形状が崩壊し、水酸化アルミニウムや硫酸カルシウムの反応副生成物が発生するため、好ましくない。
このpHは、硫酸アルミニウム水溶液の添加量によって調節することができ、具体的には、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの、複数段添加された(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bに対する割合(a/b)を変更することでpHを調節することができる。該割合(a/b)を高めればpHは上昇し、該割合(a/b)を低めればpHは低下するので、所定のpHになるように該割合(a/b)を調節すればよい。
本方法により製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを、印刷用塗被紙製造に用いる顔料塗被液に配合する等して使用する際、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムが安定に分散した分散液(スラリー状)となっていれば、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの良好な分散状態を保って容易に使用することができ便利である(例えば、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物中の(C)トリスルホアルミン酸カルシウム(重量)濃度よりも、(C)トリスルホアルミン酸カルシウム(重量)濃度が高い再分散組成物を調製しておく場合にも、脱水工程を行った後に再分散工程を行うようにすることで、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムが安定して分散した再分散組成物を調製することができる。)。
このような(C)トリスルホアルミン酸カルシウムが安定に分散した分散液(スラリー状)を調製するには、本方法により製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを用いて次のようにすればよい。即ち、本方法において、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物を脱水して脱水組成物とする脱水工程と、該脱水工程により得られる該脱水組成物に水分を加えてスラリー状の再分散組成物とする再分散工程と、を本方法がさらに有するようにすれば、該再分散組成物として(C)トリスルホアルミン酸カルシウムが安定に分散した分散液(スラリー状)が得られる。
また、再分散工程は、脱水工程により得られる脱水組成物に水分を加えてスラリー状の再分散組成物とするものであればよい。ここで用いる「水分」とは、少なくとも水を含んだものであれば足り、ここにいう「水分」の概念には、純水、精製水、イオン交換水、上水道水、工業用水等が含まれ、さらに、必要に応じて水に添加剤(例えば、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムをスラリー状に良好に分散させるための分散剤を含む。)を加えたものも含まれる。また、再分散工程においては、脱水組成物に水分を加えた後、うまくスラリー状となるように攪拌等を行ってよいことは言うまでもない。なお、再分散組成物中の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの割合は、何ら限定されるものではないが、再分散組成物中の(C)トリスルホアルミン酸カルシウム分(重量)(k5)の、該再分散組成物(重量)(k6)に対する割合(k5/k6)は、通常、20〜30重量%とされる。
このように脱水工程を行う前に分散剤を添加する分散剤添加工程を行うことで、脱水工程において脱水を円滑に行うことができると共に、再分散工程において再分散組成物中において(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを良好に分散させることができる。なお、ここで用いる「分散剤」としては、顔料分散用であれば特に制限なく広く用いることができるが、一例を挙げれば、ポリアクリル酸系分散剤等を用いてもよい。
また、分散剤添加工程における分散剤の添加量は、あまり多いと脱水工程により脱水する組成物中に分散剤が多量に含まれることになるので脱水工程の負荷が増え(脱水効率の低下)、あまり少ないと脱水時間が長くなり、脱水効率の低下をおこし再分散組成物中における分散性を十分に向上させることができないので、これら両方を満足する範囲とされることが好ましく、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物の固形物(k7)に対する添加する分散剤の固形分(k8)の割合(k8/k7)は、通常、0.2〜2.0重量%であり、好ましくは0.3〜1.0重量%である。
前述のように、トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のアルカリ性が強い場合は、該組成物を顔料塗被液に配合して印刷用塗被紙を調製した場合において、印刷用塗被紙が黄色く褪色して白色度が低下する、いわゆる「アルカリ焼け」現象を引き起こす問題があるので、本方法により製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のアルカリ性を下げることが好ましい。このためは、上述のように(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの、複数段添加された(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bに対する割合(a/b)を調整することも行われるが、この調整に加えて又はこの調整以外に(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に二酸化炭素ガスを接触させるようにしてもよい。即ち、このように該組成物に二酸化炭素ガスを接触させることで、該組成物中のアルカリ分(水酸化カルシウム)を二酸化炭素ガス(炭酸)が中和することにより、該組成物のアルカリ性を下げることができる。
ここに水酸化カルシウム懸濁液の濃度は、前述の通り、硫酸アルミニウム水溶液が全く添加されていない状態(即ち、硫酸アルミニウム水溶液の第1段目の添加を行なう前)の反応を行なう前の状態における水酸化カルシウム懸濁液の濃度であり、水酸化カルシウム懸濁液において、水に溶解した状態の水酸化カルシウム(f1)と、固体のまま水に分散した状態の水酸化カルシウム(f2)と、の2者を併せた水酸化カルシウムの総含有量(質量F=f1+f2)による重量%をいう。
したがって、本方法においては、(A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度と、(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度と、の少なくとも一方が、12重量%以下であることが好ましく、少なくとも一方が、8%以下であることがより好ましく、(A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度と(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度が、共に8%以下であることが最も好ましい。
したがって、(A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度と、(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度の少なくとも一方が、0.1重量%以上であることが好ましく、少なくとも一方が、1%以上であることが特に好ましい。
なお、ここに「沈降方式による平均粒子径」とは、沈降する粒子の状態をX線の透過率によって測定する「沈降方式」によるものである。測定方法としては、例えば、米国のマイクロメリティックス社製のセディグラフ5100を使用して、水酸化カルシウムの粒度分布を測定し、50累積質量%に該当する平均粒子径(d50)を求めたものをいう。なお、測定に供した水酸化カルシウム懸濁液は、反応に用いた水酸化カルシウム懸濁液に対して、燐酸塩系分散剤(成分:ピロリン酸ソーダ)の0.1%水溶液で、水酸化カルシウム固形分濃度が約4%になるよう希釈・分散して得た。また、測定条件としては、水酸化カルシウムの比重:2.24g/cm3、測定温度:35℃で測定した。
水酸化カルシウムの粒子形状が20マイクロメートルを超える粗粒である場合には、水酸化カルシウムの比表面積が少なく、硫酸アルミニウムとの反応点が少なくて反応速度が向上しないために、硫酸アルミニウムの添加量を増やすことができなくなるため好ましくなく、また水酸化カルシウム粒子の大きさが不均一である場合には、硫酸アルミニウムとの反応によって消費される水酸化カルシウムの粒子の小さくなっていく程度が不均一になり、粗粒の水酸化カルシウムは未反応のまま残留する可能性が高いため、好ましくない。
ここに「平均粒子径」とは、前記した水酸化カルシウムの粒子径測定の場合と同様に、沈降する粒子の状態をX線の透過率によって測定する「沈降方式」によるものをいう。
印刷用塗被紙には、高い表面平滑性や白紙光沢が要求されることから、印刷用塗被紙の製造にはブレード塗工方式が用いられるのが一般的であるが、該塗工方式では粗粒な顔料を用いると、塗被層の被覆性が低下して塗被紙の平滑性、光沢発現性が低下したり、また塗工工程において粗粒顔料が塗被層を引っかいて傷つける「ストリーク」等の発生原因になる。
生成したサチンホワイトの沈降方式による平均粒子径が、1.5マイクロメートルを超える場合には、前記した通り、印刷用塗被紙の表面平滑性や白紙光沢の発現性が低下するために好ましくなく、他方、0.1マイクロメートル未満となる場合には、印刷用塗被紙の塗工や表面平滑性、白紙光沢発現には問題はないが、必要以上に粒子径が小さいために、該顔料を接着して塗被層の強度を発現させるための接着剤要求量が多くなるため、不経済であり好ましくない。
この本方法により製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの平均粒子径を大きくするには、(A)水酸化カルシウム懸濁液への(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加段数を増加させたり、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する連続添加における流量を減少(即ち、連続添加における滞留時間を増加させる)させればよい。逆に、本方法により製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの平均粒子径を小さくするには、(A)水酸化カルシウム懸濁液への(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加段数を減少させたり、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する連続添加における流量を増加(即ち、連続添加における滞留時間を減少させる)させたり、(A)水酸化カルシウム懸濁液への(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加のうち第1回添加における(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加量を減少させればよい。このためこれらの条件を適宜変更して所望の平均粒子径になるようにすればよい。
本装置は、本方法に用いる装置であって、前記連続添加のうち、前記複数段の添加の最終添加以外の添加である非最終連続添加のいずれかの添加において、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に攪拌混合して混合組成物を生成させる混合手段と、該混合手段により生成される該混合組成物を連続的に受け入れ、所定の時間滞留させる中間槽と、を備えてなる、装置である。
ここに、(B)硫酸アルミニウム水溶液が連続的に添加される、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液とは、該いずれかの添加が第1段目の添加の場合(硫酸アルミニウム水溶液の添加が行なわれる前においては)には純粋な水酸化カルシウム懸濁液であるが、該いずれかの添加が第2段目以降の添加である場合には(硫酸アルミニウム水溶液の添加が既に行なわれた後においては)硫酸アルミニウム水溶液が添加され、サチンホワイトの生成反応が進行途中である混合組成物(水酸化カルシウム懸濁液と硫酸アルミニウムとの混合物)を意味する。
また、該混合組成物を連続的に受け入れ、所定の時間滞留させて水酸化カルシウムの反応性回復を行なうために設けられる中間槽としては、所定の時間滞留させることができるものであればいかなるものであってもよく(単に硫酸アルミニウム水溶液の次の添加までに所定の時間間隔を設けられれば良く)、特に制限されるものではない。したがって、該混合組成物を貯留できる容積を有する貯留槽やタンクでも良く、また該貯留槽やタンクと同容積を有し、同所定の時間間隔を設けられるような配管であってもよい。
これは硫酸アルミニウム水溶液と反応させる前に、水酸化カルシウムの反応性を回復させるために、硫酸アルミニウムの添加同士の間に充分な所定の時間間隔を設けるものであり、前記所定の時間は、本方法において既に詳しく説明しているように、15秒以上の時間間隔を設けることが好ましく、5分以上の時間間隔を設けることがより好ましく、30分以上の時間間隔を設けることが特に好ましい。また、硫酸アルミニウムの添加同士間に5時間以上の時間間隔を空けても良いが、5時間(300分)程度の時間間隔を設ければ水酸化カルシウムの反応性回復は充分であると考えられ、5時間以上の時間間隔をあけることはサチンホワイト生成の反応完結までに時間が掛かり過ぎるため好ましくない。
ここに、「前記いずれかの添加の直後の添加」とは、複数段に分割して行なわれる所定量の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、前記いずれかの硫酸アルミニウムの添加が行なわれた直後に後続して行なわれる硫酸アルミニウム水溶液添加のことであり、例えば「いずれかの添加」が第1段目の添加であれば「前記いずれかの添加の直後の添加」は第2段目の添加を意味し、また「いずれかの添加」が第2段目の添加であれば「前記いずれかの添加の直後の添加」は第3段目の添加を意味する。
また硫酸アルミニウム水溶液が添加される混合組成物とは、水酸化カルシウム水溶液に対して、既に硫酸アルミニウム水溶液が添加され、サチンホワイトの生成反応が進行途中であり、生成したサチンホワイトと未反応の水酸化カルシウムが混在する状態の「混合組成物」である。
そして水酸化カルシウムの反応性の状態は、水酸化カルシウムの水への溶出状態、すなわち該混合組成物のpHによって判断することができることから、水酸化カルシウムの反応性回復のために、該混合組成物のpHを所定のpHまで上昇させることが必要である。
したがって、前記と同様に、充分に水酸化カルシウムの反応性を回復させるには、硫酸アルミニウムが添加されるまえの該混合組成物のpHは11.0以上であることが好ましく、12.0以上とすることがより好ましく、水酸化カルシウムの反応性を完全に安定した状態まで回復させるためには、12.5〜13.0のpH範囲まで調整することが特に好ましい。他方、硫酸アルミニウムを添加する前の混合組成物のpHが、11.0未満であると、混合組成物中の水酸化カルシウムの反応性回復が不十分である可能性が高く、該状態の混合組成物に対して硫酸アルミニウム水溶液を追添加すると、サチンホワイトの生成反応を適正、かつ安定して行なうことが困難となり、酸化アルミニウムや硫酸カルシウムといった反応副生成物が多量に生じるため好ましくない。
これは、前記したように、サチンホワイトの結晶粒子を微小かつ均一な粒子形状に調製するためには、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に対して、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に混合攪拌して混合組成物を生成させる「連続添加」方式が優れており、さらに可能な限り微小かつ均一なサチンホワイト結晶粒子調製のためには、複数段に分割して行なわれる硫酸アルミニウム水溶液の添加のうちの最終の添加を除く全ての添加を「連続添加」方式とすることが優れているためである。
したがって、複数段に分割して行なう所定量の硫酸アルミニウム水溶液の添加については、最終の添加を除く全ての添加において、「連続添加」方式とすることが特に好ましく、サチンホワイトの結晶粒子形状が不揃いとなる原因となる「バッチ」方式による添加はできる限り控えることが好ましい。
しかしながら硫酸アルミニウム水溶液の最終添加段においては、最終添加段前の添加と同様に「連続添加」方式によって添加しても良く、また添加する硫酸アルミニウムのモル数が少量である場合等では、前記したように「バッチ」方式によって添加してもよい。
ここに(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を連続的に流通させる内部空間を有する本体部としては、該混合物を流通させることができる内部空間を有するものであれば特に制限はなく、例えば、筒状、槽状、塔状等の形状を有するものを例示的に挙げることができる。そして、これらの形状を2種類以上を組み合わせたものを用いることもできる。
また、攪拌部としては、該内部空間において該混合物に接触した状態で運動するものであれば特に限定はなく、例えば、プロペラ型、パドル型、タービン型、リボン・スクリュー型、シングルコーン型、ダブルコーン型等の攪拌装置を1種類、あるいは2種類以上を組み合わせて使用してもよい。
こうすることで本体部の内部空間を連続的に流通する該混合物を、攪拌部が該内部空間において該混合物に接触した状態で運動することで、確実に混合することができる。
混合装置11は、中空の円筒形状を有する本体部13と、本体部13の内部空間13aにおいて回転運動する攪拌部15と、を含んでいる。本体部13は、ここでは該円筒の軸が水平方向に略向くように配設されているが、これに限定されるものでないことは言うまでもなく、例えば、該軸が鉛直に向くように配設されてもよい。該円筒の両端(該円筒の両底面が形成する。)のうちの一端側から(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液とが該円筒の内部空間13aに圧送されるようになっている。一方、該両端の他端側には本体部13を形成する壁面を貫通するように駆動シャフト17sが配設されており、該壁面に配設された図示しないシール部材によって駆動シャフト17sは液密的かつ回転自在に支持されている。駆動シャフト17sの一端には、駆動シャフト17sを駆動するための駆動モータ17mが取り付けられていると共に、駆動シャフト17sのうち本体部13の内部空間13aに存する部分には、第1攪拌部15a及び第2攪拌部15bが駆動シャフト17sに対して回転不可能に取り付けられている。第1攪拌部15a及び第2攪拌部15bのいずれも、ここではタービン型を用いているが、上述したように他の形式のものを採用してよいことは言うまでもない。ここでは第1攪拌部15a及び第2攪拌部15bによって攪拌部15が形成されており、駆動モータ17mを運転することで駆動シャフト17sを介して攪拌部15(第1攪拌部15a、第2攪拌部15b)が本体部13の内部空間13aにおいて回転運動する。
このような混合装置11を用いれば、本体部13が有する内部空間13aに装入された(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を内部空間13aにおいて連続的に流通させ、本体部13が有する内部空間13aにおいて攪拌部15(第1攪拌部15a、第2攪拌部15b)が該混合物に接触した状態で回転運動することで、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に攪拌混合して混合組成物19を生成させることができる。なお、混合組成物19は、本体部13に形成された出口13cから吐出され、図示しない中間槽へ連続的に移送され中間槽内で所定の時間滞留される。
なお、ここでは第1攪拌部15a及び第2攪拌部15bによって攪拌部15が構成されているが、このように2の第1攪拌部15a及び第2攪拌部15bを有するものに限定されるものでないことは言うまでもなく、第1攪拌部15a又は第2攪拌部15bの一方のみを有するもの(即ち、個数1)や、第1攪拌部15aと第2攪拌部15bとに加えて第3以降の攪拌部(図示せず)も有するもの(即ち、個数3以上)であってもよい。
混合装置21は、中空の円筒形状(円柱形状の広い槽形状)を有する本体部23と、本体部23の内部空間23aにおいて回転運動する攪拌部25と、を含んでいる。本体部23は、該円筒の軸が鉛直方向に略向くように配設されており、該円筒の両端(該円筒の両底面が形成する。)のうちの一端側(ここでは下側)から(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液とが該円筒の内部空間23aに圧送されるようになっている。一方、該両端の他端側(ここでは上側)には本体部23を形成する壁面を貫通するように駆動シャフト27sが配設されており、該壁面に配設された図示しないシール部材によって駆動シャフト27sは液密的かつ回転自在に支持されている。駆動シャフト27sの一端には、駆動シャフト27sを駆動するための駆動モータ27mが取り付けられていると共に、駆動シャフト27sのうち本体部23の内部空間23aに存する部分には、攪拌部25が駆動シャフト27sに対して回転不可能に取り付けられている。攪拌部25はここではタービン型を用いているが、上述したように他の形式のものを採用してよいことは言うまでもない。駆動モータ27mを運転することで駆動シャフト27sを介して攪拌部25が本体部23の内部空間23aにおいて回転運動する。
このような混合装置21を用いれば、本体部23が有する内部空間23aに装入された(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を内部空間23aにおいて連続的に流通させ、本体部23が有する内部空間23aにおいて攪拌部25が該混合物に接触した状態で回転運動することで、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に攪拌混合して混合組成物29を生成させることができる。なお、混合組成物29は、本体部23に形成された出口23cから吐出され、図示しない中間槽へ連続的に移送され中間槽内で所定の時間滞留される。
混合装置31は、中空の円筒形状を有する本体部33と、本体部33の内部空間33aにおいて往復運動する攪拌部35と、を含んでいる。本体部33は、該円筒の軸が鉛直方向に略向くように配設されており、該円筒の軸方向に向かって内部空間33aを仕切るように仕切板34a、34b、34c、34dが本体部33の内壁に取り付けられている。仕切板34a、34b、34c、34dにより内部空間33aは、第1内部空間33a1、第2内部空間33a2、第3内部空間33a3、第4内部空間33a4、第5内部空間33a5の5の内部空間に仕切られている。また、仕切板34a、34b、34c、34dのいずれも開口36が形成されており、開口36により仕切板34a、34b、34c、34dにより仕切られた両側の内部空間(例えば、仕切板34bであれば、第2内部空間33a2と第3内部空間33a3である。)が連通している。一方、本体部33が形成する該円筒の軸に略平行に駆動シャフト37sが配設されており、該円筒の両端(該円筒の両底面が形成する。)のうちの一端側(ここでは下側)の本体部23を形成する壁面を駆動シャフト37sは貫通しており、該壁面に配設された図示しないシール部材によって駆動シャフト37sは液密的かつスライド自在(駆動シャフト37s自身の長手方向に沿ってスライド自在)に支持されている。そして、駆動シャフト37sは、駆動シャフト37s自身の長手方向に沿ってスライド自在に仕切板34a、34b、34c、34dを貫通している。駆動シャフト37sの一端(ここでは下端)には、駆動シャフト37sをその長手方向に沿って往復運動させるためのダイヤフラム37mが取り付けられていると共に、駆動シャフト37sのうち第2内部空間33a2、第3内部空間33a3、第4内部空間33a4、第5内部空間33a5に存する部分には、それぞれ攪拌部38a、38b、38c、38dが駆動シャフト27sに対してスライド不可能に取り付けられている。攪拌部38a、38b、38c、38dは、ここではいずれも円盤形状のものを用いているが、他の形状のものを用いてよいことは言うまでもない。ダイヤフラム37mを運転することで駆動シャフト37sを介して攪拌部38a、38b、38c、38dが本体部33の内部空間33a(ここでは第2内部空間33a2、第3内部空間33a3、第4内部空間33a4、第5内部空間33a5)において往復運動する。
そして、本体部33の第1内部空間33a1には(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液とが圧送されるようになっていると共に、第3内部空間33a3に(B)硫酸アルミニウム水溶液が圧送されるようになっている(このように途中で(B)硫酸アルミニウム水溶液を追加的に添加することは必ずしも必須ではない。)。
このような混合装置31を用いれば、本体部33が有する内部空間33aに装入された(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を内部空間33aにおいて連続的に流通させ(該混合物は、第1内部空間33a1、第2内部空間33a2、第3内部空間33a3、第4内部空間33a4、第5内部空間33a5の順に連続的に流通する。なお、一部の(B)硫酸アルミニウム水溶液は第3内部空間33a3にて混合される。)、本体部33が有する内部空間33aにおいて攪拌部38a、38b、38c、38dが該混合物に接触した状態で往復運動することで、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に攪拌混合して混合組成物39を生成させることができる。なお、混合組成物39は、本体部33に形成された出口33cから吐出され、図示しない中間槽へ連続的に移送され中間槽内で所定の時間滞留される。
(C)トリスルホアルミン酸カルシウムはX線回折において回折を生じ、この生じる回折ピーク強度又は回折ピーク面積によって(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの量(純度)を評価することができる。例えば、株式会社リガク製のデスクトップX線回折装置である商標「MiniFlex」(X線発生部:出力30KV、15mA、X線管 標準:Cu)を用い、X線波長1.5421オングストローム(λ=1.5421Å)、測定速度(step):0.04度/秒、測定範囲:5〜20度、データ変換モードにて測定すると、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムは、8〜10度の範囲に一つのピーク(以下、「第1ピーク」という。)と、15.5〜17度の範囲に他の一つのピーク(以下、「第2ピーク」という。)と、の2つのピークを生じる。これら第1ピーク及び/又は第2ピークの面積(第1ピークの面積をs1とし、第2ピークの面積をs2とする。)を用い、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの量(純度)を評価することができる。
図8から、s3/(s1+s2)の値を、上記した好ましい範囲である0.5以下にしようとすると該割合(b/bs)は約0.70(70%)以上とする必要があり、s3/(s1+s2)の値を0.3以下にしようとすると該割合(b/bs)は約0.80(80%)以上とする必要があり、s3/(s1+s2)の値を0.25以下にしようとすると該割合(b/bs)は約0.85(85%)以上とする必要があり、そしてs3/(s1+s2)の値を0.2以下にしようとすると該割合(b/bs)は約0.90(90%)以上とする必要があることがわかる(なお、上述のように、該割合(b/bs)は、通常、約1.15(115%)以下とされることが好ましい。)。
該懸濁液から固体成分を取り出すには、濾過(加圧濾過、減圧(吸引)濾過のいずれも含む。)、遠心分離、静置分離、液体留去、これらの組合せ等の操作が行われてよい。とりわけ濾過(加圧濾過、減圧(吸引)濾過)を用いれば、懸濁液から固体成分を効率的に取り出すことができ、中でも減圧(吸引)濾過によれば操作が簡易であるので好ましい。なお、濾過に用いる濾材は、該懸濁液から固体成分をうまく分離することができるものであればいかなるものであってもよいが、例えば、#6濾紙(アドバンテック社製)又はそれと同等のものを用いてもよい。
その後、該懸濁液から取り出された固体成分(通常、ケーキ状)をX線回折用の試料台(通常ガラス製)に配置(盛りつけ)する。ガラス試料台に盛り付けた試料の表面は、凹凸や傷のないキレイな平面に調整することが好ましいが、懸濁液から取り出された固体成分(通常、ケーキ状)は、通常軟らかくかつ木目細かいので、スパチュラや小型ヘラ等を用いることにより、極めて容易にX線回折に適した試料の表面調整を行なうことができる。
以上のように、本方法により得られる(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のように、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する懸濁液からX線回折を行うには、濾過(加圧濾過、減圧(吸引)濾過のいずれも含む。)、遠心分離、静置分離、液体留去、これらの組合せ等の操作によって該懸濁液から固体成分を取り出す固体成分分離工程と、該固体成分分離工程により取り出された固体成分をX線回折用の試料台に配置する試料配置工程と、該試料配置工程により試料台に配置された固体成分にX線を照射するX線照射工程と、を含む方法によって行ってもよい。
なお、本方法により得られる(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物は、測定範囲:5〜20度においては限られた成分(原料:水酸化カルシウム、生成物:トリスルホアルミン酸カルシウム、副生物:硫酸カルシウム)があるのみであり、X線回折のピークも単純であることから、各成分を容易に識別することができる。
以下示す実施例や比較例においてサチンホワイトを含有する組成物のpHは以下の方法により測定した。
ラコムテスターpH計(pHScanWPBN型、アズワン製)を使用し、各種分散液中に直接pH電極を浸漬させて顔料分散液のpHを測定した。なお、pH測定に使用したpH計については、NIST基準校正液(pH6.86、およびpH9.18の2種類)を用いてpH校正を行なった後にpH測定を行なった。
Ca(OH)2としての純度96.4%の水酸化カルシウム(商品名:JIS特号消石灰、奥多摩工業製)1.24kg(Ca(OH)2分として1.20kg)を18.76kgの水に分散させて20.0kgとし、6%の水酸化カルシウム懸濁液を調製した。該懸濁液温度は40℃に調整した。
(10%水酸化カルシウム懸濁液の調製)
Ca(OH)2としての純度96.4%の水酸化カルシウム(商品名:JIS特号消石灰、奥多摩工業製)2.07kg(Ca(OH)2分として2.00kg)を17.93kgの水に分散させて20.0kgとし、10%の水酸化カルシウム懸濁液を調製した。この懸濁液温度は40℃に調整した。
(14%水酸化カルシウム懸濁液の調製)
Ca(OH)2としての純度96.4%の水酸化カルシウム(商品名:JIS特号消石灰、奥多摩工業製)2.90kg(Ca(OH)2分として2.80kg)を17.10kgの水に分散させて20.0kgとし、14%の水酸化カルシウム懸濁液を調製した。該懸濁液温度は40℃に調整した。
以上のように、ここでは6%、10%及び14%いずれの水酸化カルシウム懸濁液の調製も、水酸化カルシウムを水に分散させて行ったが、これに限定されるものではなく様々な方法を使用することができる。ここで行った水酸化カルシウムを水に分散させる方法以外に、一例としては、酸化カルシウムを水(冷水、温水等)に消化させる方法を挙げることができる。
正確に秤量した所定量の硫酸アルミニウム(商品名:硫酸アルミニウム13〜14水和物、キシダ化学製、試薬)を500℃で5時間加熱して、結晶水を含まない状態の硫酸アルミニウム無水物(Al2(SO4)3)の純度を測定した。その結果、該試薬中の硫酸アルミニウム無水物(Al2(SO4)3)としての濃度は58.70%であった。
前記のように純度測定した硫酸アルミニウム(商品名:硫酸アルミニウム13〜14水和物、キシダ化学製、試薬)2.04kg(Al2(SO4)3無水物分として1.2kg)を17.96kgの水に溶解させて20.0kgとし、6%の硫酸アルミニウム水溶液を調製した。該水溶液温度は40℃に調整した。
(10%硫酸アルミニウム水溶液の調製)
前記のように純度測定した硫酸アルミニウム(商品名:硫酸アルミニウム13〜14水和物、キシダ化学製、試薬)3.41kg(Al2(SO4)3無水物分として2.0kg)を16.59kgの水に溶解させて20.0kgとし、10%の硫酸アルミニウム水溶液を調製した。該水溶液温度は40℃に調整した。
(14%硫酸アルミニウム水溶液の調製)
前記のように純度測定した硫酸アルミニウム(商品名:硫酸アルミニウム13〜14水和物、キシダ化学製、試薬)4.77kg(Al2(SO4)3無水物分として2.8kg)を15.23kgの水に溶解させて20.0kgとし、14%の硫酸アルミニウム水溶液を調製した。該水溶液温度は40℃に調整した。
図4は、実施例1の操作手順を示す概略フロー図である。図4を参照して、実施例1の操作について説明する。なお、図4中、「インラインミキサー」と記載されているものは、図1にて既に説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサー(具体的には、商品名TKパイプラインホモミクサー)を示している。ただし、ここでは図1に示したものから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したものを用いた(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)。このように図1に示した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサー(具体的には、商品名TKパイプラインホモミクサー)から、第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したものを以下「1個攪拌部インラインミキサー」という。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー51a(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記の6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を104g/分(基準モル数の45%。なお、基準モル数等の計算方法は後述する。)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(インラインミキサー51aから吐出される組成物)をpH復元タンク53a(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.7であった。
水酸化カルシウム、硫酸アルミニウムの分子量は、それぞれ74.1、および342.16であり、6%水酸化カルシウム懸濁液300g/分は、固形分として18g/分で、そのモル数(単位時間に装入されるモル数)は18/74.1=0.243モル/分である。従って、水酸化カルシウム懸濁液のモル数の1/6のモル数である基準モル数は、0.243×1/6=0.0405モル/分となる。
一方、6%硫酸アルミニウム水溶液104g/分には、104g×6%=6.24g/分の硫酸アルミニウムが含まれており、これをモル数に換算すると6.24g/分×1/342.16=0.0182モル/分となる。
従って、第1段目に添加する硫酸アルミニウム水溶液の、基準モル数に対する割合の計算は、(0.0182モル/分)/(0.0405モル/分)=45%と計算される。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー51b(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を404g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を81g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(インラインミキサー51bから吐出される組成物)をpH復元タンク53b(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.5であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー51c(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を485g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を11g/分(基準モル数の5%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行なった(反応終了)。その際に得られた混合組成物(インラインミキサー51cから吐出される組成物)をクッションタンク54に連続的に受け入れ、反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。反応終了組成物のpHは12.5であった。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は196g/分×10分間=1960gであり、それに含まれる固形分としては117.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.344モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては7.1となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の85%(=45%+35%+5%)であった。
なお、以下同様に、実施例2〜18と比較例1及び2についても、実施例1と同様に、反応終了後の組成物(反応終了組成物、原組成物)をフィルタープレスで脱水することで脱水組成物とし、続いて脱水組成物を水に再分散56させるようにした。
実施例1の第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウムの添加を行なう前に、それぞれ設けられたpH回復時間を1分(実施例1では30分)とした以外は、実施例1と同様にして反応終了後の組成物を得た。この時、第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウム水溶液を添加する前の各混合組成物のpH回復後のpHは、12.2、および11.8であった。
なお、反応終了後の組成物を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で3.0部を要した。
実施例1の第1段目の硫酸アルミニウム水溶液添加量を185g/分(基準モル数の80%)で添加し、また第2段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、混合組成物(第1組成物)を485g/分、硫酸アルミニウム水溶液を35g/分(基準モル数の15%)で添加し、さらに第3段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、混合組成物(第2組成物)を520g/分、硫酸アルミニウム水溶液を11g/分(基準モル数の5%)で添加して反応終了とした以外は、実施例1と同様にして反応終了後の組成物を得た。この時、第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウム水溶液を添加する前の各混合組成物(第1組成物、第2組成物)のpH回復後のpHは、12.8、および12.4であった。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は231g/分×10分間=2310gであり、それに含まれる固形分としては138.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の100%であった。反応終了後の組成物のpHは10.6であった。また該反応終了後の組成物を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で2.5部を要した。
実施例1の第1段目の硫酸アルミニウム水溶液添加量を58g/分(基準モル数の25%)で添加し、また第2段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、混合組成物(第1組成物)を358g/分、硫酸アルミニウム水溶液を162g/分(基準モル数の70%)で添加し、さらに第3段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、混合組成物(第2組成物)を520g/分、硫酸アルミニウム水溶液を11g/分(基準モル数の5%)で添加して反応終了とした以外は、実施例1と同様にして反応終了後の組成物を得た。この時、第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウム水溶液を添加する前の各混合組成物(第1組成物、第2組成物)のpH回復後のpHは、12.8、および12.4であった。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は231g/分×10分間=2310gであり、それに含まれる固形分としては138.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の100%であった。反応終了後の組成物のpHは9.7であった。また該反応終了後の組成物を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で2.5部を要した。
図5は、実施例5の操作手順を示す概略フロー図である。図5を参照して、実施例5の操作について説明する。なお、図5中、「インラインミキサー」と記載されているものは、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)を示している。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー51a(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記の6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を115g/分(基準モル数の50%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(インラインミキサー51aから吐出される組成物)をpH復元タンク53a(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー51b(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を415g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を81g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(インラインミキサー51bから吐出される組成物)をpH復元タンク53b(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー51c(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を496g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を30g/分(基準モル数の13%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(インラインミキサー51cから吐出される組成物)をpH復元タンク53c(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加は回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー)が配設された反応容器58を用い、まず、反応容器58内部に前記混合組成物(第3組成物の連続添加時間10分間相当分)5260gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー、図示せず)で攪拌しつつ、6%硫酸アルミニウム水溶液46g(4.6g/分(=基準モル数の2%)×連続添加時間10分間相当分)を1.0g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで前記混合組成物(第3組成物)に添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。なお、操作を便ならしめるため、その後、反応終了組成物はクッションタンク54に受け入れた。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は2306gであり、それに含まれる固形分としては138.4gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.404モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.4であった。
(1) 水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例6にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記の6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を69g/分(基準モル数の30%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を18分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を369g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を46g/分(基準モル数の20%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を415g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を46g/分(基準モル数の20%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第3組成物)を461g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を46g/分(基準モル数の20%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第4組成物」という。)のpHは12.4であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第4組成物)を507g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を35g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行い、反応終了とし、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は242g/分×10分間=2420gであり、それに含まれる固形分としては145.2gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.424モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては5.7となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数105%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.2であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で1.5部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例7にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を22分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を334.5g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を20分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を369g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を18分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第3組成物)を403.5g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第4組成物」という。)のpHは12.6であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第4組成物)を438g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第5組成物」という。)のpHは12.6であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第5組成物)を472.5g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の15%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第6組成物」という。)のpHは12.4であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第6組成物)を507g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を23g/分(基準モル数の10%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行ない、反応終了とし、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は230g/分×10分間=2300gであり、それに含まれる固形分としては138gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.403モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.6であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で1.5部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例7にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記した10%水酸化カルシウム懸濁液を180g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を115g/分(基準モル数の50%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を295g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を81g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を376g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を30g/分(基準モル数の13%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加は、実施例5の第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加と同様、回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー)が配設された反応容器を用い、まず、該反応容器内部に前記混合組成物(第3組成物の連続添加時間10分間相当分)4060gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー)で攪拌しつつ、6%硫酸アルミニウム水溶液46g(4.6g/分(=基準モル数の2%)×連続添加時間10分間相当分)を1.0g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで前記混合組成物(第3組成物)に添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。
まず、最終的に用いた10%水酸化カルシウムは1800gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は2306gであり、それに含まれる固形分としては138.4gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.404モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.6であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で2.0部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例9にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記の6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および10%硫酸アルミニウム水溶液を69g/分(基準モル数の50%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を369g/分、および10%硫酸アルミニウム水溶液を49g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を418g/分、および10%硫酸アルミニウム水溶液を18g/分(基準モル数の13%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加は、実施例5の第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加と同様、回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー)が配設された反応容器を用い、まず、該反応容器内部に前記混合組成物(第3組成物の連続添加時間10分間相当分)4180gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー)で攪拌しつつ、10%硫酸アルミニウム水溶液27g(2.7g/分(=基準モル数の2%)×連続添加時間10分間相当分)を1.0g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで前記混合組成物(第3組成物)に添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した10%硫酸アルミニウムの総量は1387gであり、それに含まれる固形分としては138.7gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.7であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で2.0部を要した。
実施例1の第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウムの添加を行なう前に、それぞれ設けられたpH回復時間を0.15分(9秒)とした以外は、実施例1と同様にして混合組成物(反応終了組成物)を得た。この時、第2段目、および第3段目の硫酸アルミニウム水溶液を添加する前の各混合組成物のpH回復後のpHは、11.6(第1組成物)、および10.8(第2組成物)であった。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の85%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.5であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で3.5部を要した。
実施例6の最終・第5段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加において、6%硫酸アルミニウム水溶液を58g/分(基準モル数の25%)で添加した以外は、実施例6と同様にして混合組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は265g/分×10分間=2650gであり、それに含まれる固形分としては159gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.465モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては5.2となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数115%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは8.9であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で4.0部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例12にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を104g/分(基準モル数の45%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を404g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を65g/分(基準モル数の28%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行ない、反応終了とし、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は169g/分×10分間=1690gであり、それに含まれる固形分としては101.4gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.296モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては8.2となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の73%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.6であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で5.5部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例13にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を49.5g/分(基準モル数の50%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を349.5g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を384g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を13g/分(基準モル数の13%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加は、実施例5の第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加と同様、回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー)が配設された反応容器を用い、まず、該反応容器内部に前記混合組成物(第3組成物の連続添加時間10分間相当分)3970gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー)で攪拌しつつ、14%硫酸アルミニウム水溶液20g(2.0g/分(=基準モル数の2%)×連続添加時間10分間相当分)を1.0g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで前記混合組成物(第3組成物)に添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した14%硫酸アルミニウムの総量は990gであり、それに含まれる固形分としては138.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.2であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で4.0部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。なお、実施例14にて用いるインラインミキサーは全て、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、前記の14%水酸化カルシウム懸濁液を129g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を49.5g/分(基準モル数の50%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を178.5g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を34.5g/分(基準モル数の35%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を213g/分、および14%硫酸アルミニウム水溶液を13g/分(基準モル数の13%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.4であった。
第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加は、実施例5の第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加と同様、回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー)が配設された反応容器を用い、まず、該反応容器内部に前記混合組成物(第3組成物の連続添加時間10分間相当分)2260gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー)で攪拌しつつ、14%硫酸アルミニウム水溶液20g(2.0g/分(=基準モル数の2%)×連続添加時間10分間相当分)を1.0g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで前記混合組成物(第3組成物)に添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。
まず、最終的に用いた14%水酸化カルシウムは1290gであり、それに含まれる固形分としては180.6gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.44モルである。
そして、複数段に分割添加した14%硫酸アルミニウムの総量は990gであり、それに含まれる固形分としては138.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.4であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で4.5部を要した。
(1)水酸化カルシウム懸濁液に対する第1段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加
9000rpmで回転させた1個攪拌部インラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段。)に対して、前記の6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を2.3g/分(基準モル数の1%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を18分間連続して行なった。その後、得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の該混合組成物(以下、「第1組成物」という。)のpHは12.8であった。
前記(1)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第1組成物)を302.3g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を194g/分(基準モル数の84%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を16分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第2組成物」という。)のpHは12.7であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第2組成物)を496.3g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を20.8g/分(基準モル数の9%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を14分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第3組成物」という。)のpHは12.2であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第3組成物)を517.1g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を6.9g/分(基準モル数の3%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を12分間連続して行なった。その際に得られた混合組成物(該インラインミキサーから吐出される組成物)をpH復元タンク(本発明にいう中間槽)に連続的に受け入れ30分間静置して、pH回復を行なった。pH回復後の混合組成物(以下、「第4組成物」という。)のpHは11.2であった。
前記(2)と同様にして、9000rpmで回転させたインラインミキサー(パイプラインホモミクサー、混合手段)に対して、前記混合組成物(第4組成物)を524g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を6.9g/分(基準モル数の3%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行い、反応終了とし、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は230.9g/分×10分間=2309gであり、それに含まれる固形分としては138.5gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.405モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては6.0となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数100%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは9.7であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で2.0部を要した。
従って、サチンホワイトの粒子径を微細化するためには、「反応初期段階において、できるだけ多くの硫酸アルミニウムを一度(短時間)に添加する(微細、且つ均一な種結晶を一気に造る)こと」、および「反応段数を減らす(生成した種結晶の成長を抑制する)こと」が必要と考えた。そこで発明者らはサチンホワイト製造条件について鋭意研究を行い、分割添加される硫酸アルミニウム水溶液の添加比率を変更することにより、各分割添加反応段における硫酸アルミニウムの添加率の上限が変ることを見出し、特に反応1段目の硫酸アルミニウムの添加率を10%以下、好ましくは0.1〜5%、より好ましくは0.1〜2%に抑えることにより、後続する反応2段目において、より多くの硫酸アルミニウムを添加可能になることが判った。そして、この硫酸アルミニウム添加比率の変更によって、微細、かつ均一な種結晶を形成させることができ、最終的に、これまでにないレベルの微細なサチンホワイトを得ることができることが判った。
実施例1により得られた反応終了後の組成物(反応終了組成物)に二酸化炭素ガスを次のように接触させた(二酸化炭素ガス接触工程)。即ち、9000rpmで回転させたインラインミキサー(ハイプラインホモミクサー:1個攪拌部インラインミキサー)に対して、反応終了組成物を496g/分、および炭酸ガスを546g/分(ガス/液比(質量割合)=1.1)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行った。該インラインミキサー内部において二酸化炭素ガスと混合され接触した反応終了組成物(以下、「二酸化炭素ガス接触組成物」という。)のpHは11.7であった。
そして、二酸化炭素ガス接触組成物を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で3.0部を要した。
実施例1において、前述したように、反応終了後の組成物(反応終了組成物)をフィルタープレス55で脱水した後(脱水後の脱水組成物の固形分は約32〜34%)、続いて固形分27%となるように該脱水組成物を水に再分散56させたが(なお、再分散56の際、あらかじめ水にポリアクリル酸系分散剤(商品名:アロンT−50、東亜合成化学社製)を組成物(該脱水組成物)の固形分対比で0.5部の量を添加しておいた。さらに該分散剤の添加量を調整して、再分散した該組成物分散液が約10mPa・s程度の低粘度になるように調整した。なお、後述する表1−2中の「再分散に必要な分散剤」(部)は、使用した分散剤の合計量を示している。このようにして再分散させて得られた組成物(以下、「再分散組成物」という。)に二酸化炭素ガスを次のように接触させた(二酸化炭素ガス接触工程)。即ち、9000rpmで回転させたインラインミキサー(ハイプラインホモミクサー:1個攪拌部インラインミキサー)に対して、再分散組成物100g/分、および炭酸ガスを500g/分(ガス/液比(質量割合)=5.0)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行った。
実施例1において、反応終了組成物を受け入れたクッションタンク54中に、同時にポリアクリル酸系分散剤(商品名:アロンT−50、東亞合成化学社製)を混合組成物(反応終了組成物)の固形分対比で0.5部の量を添加した。このようにしてクッションタンク54中にて分散剤と混合された反応終了組成物は、その後、実施例1と同様、フィルタープレス55で脱水することで固形分が約32〜34%の組成物とされ、続いて固形分27%となるように該脱水組成物を水に再分散56させた。
なお、反応終了後の組成物を再分散して27%分散液とし、所定粘度に達するのに、組成物固形分対比で3.0部の分散剤を要した。
この実施例18においては、実施例1に比して、フィルタープレス55における脱水時間が短縮された。
図6は、比較例1の操作手順を示す概略フロー図である。図6を参照して、比較例1の操作について説明する。
水酸化カルシウム懸濁液への硫酸アルミニウム水溶液の添加は、実施例5の第4段目の硫酸アルミニウム水溶液の添加と同様、回分操作(バッチ法)により行った。内部に撹拌装置(プロペラミキサー、図示せず)が配設された反応容器61を用い、まず、反応容器61内部に6%水酸化カルシウム懸濁液3000gを仕込み、撹拌装置(プロペラミキサー)で攪拌しつつ、6%硫酸アルミニウム水溶液1950gを30g/分の速度で「バッチ」方式により滴下することで水酸化カルシウム懸濁液へ硫酸アルミニウム水溶液を添加した。これによって反応終了後の組成物(以下、「反応終了組成物」という。)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、複数段に分割添加した6%硫酸アルミニウムの総量は1950gであり、それに含まれる固形分としては117gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.342モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては7.1となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の85%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.5であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で3.0部を要した。
図7は、比較例2の操作手順を示す概略フロー図である。図7を参照して、比較例2の操作について説明する。
9000rpmで回転させたインラインミキサー71(パイプラインホモミクサー。なお、比較例2にて用いるインラインミキサーは、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。)である。)に対して、6%水酸化カルシウム懸濁液を300g/分、および6%硫酸アルミニウム水溶液を196g/分(基準モル数の85%)で同時、かつ連続的に注入し、該注入を10分間連続して行ない反応終了とし、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を得た。
まず、最終的に用いた6%水酸化カルシウムは300g/分×10分間=3000gであり、それに含まれる固形分としては180gであり、Ca(OH)2モル数aとしては、2.43モルである。
そして、添加した6%硫酸アルミニウムの総量は196g/分×10分間=1960gであり、それに含まれる固形分としては117.6gであり、Al2(SO4)3モル数bとしては0.344モルである。
従って、モル比(Ca(OH)2/Al2(SO4)3=a/b)としては7.1となる。
また、硫酸アルミニウムの総添加率としては、基準モル数の85%であった。反応終了後の混合組成物(反応終了組成物)のpHは12.5であった。
そして、反応終了後の組成物(反応終了組成物)を再分散して27%分散液とし、所定の粘度に調整するための分散剤として、組成物固形分対比で3.0部を要した。
即ち、実施例1〜18のいずれにおいても、水酸化カルシウム懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液を添加する複数段の添加のうち、1段目の添加は連続添加によって行なわれている。
また、実施例1〜18のいずれにおいても、水酸化カルシウム懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液を添加する複数段の添加のうち、最終の添加(例えば、実施例1であれば第3段が最終の添加であり、実施例5であれば第4段が最終の添加である。)を除く全ての添加(例えば、実施例1であれば最終の添加である第3段を除く第1段及び第2段の添加が該当し、実施例5であれば最終の添加である第4段を除く第1段乃至第3段の添加が該当する。)が連続添加によって行なわれている。
また、水酸化カルシウム懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液を添加する複数段の添加のうち2段目以降の添加である後続添加において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される組成物のpHは、表1−1中、「反応条件」の「後続添加時の混合組成物のpH」として示されており、実施例10を除く実施例のいずれも11.0以上である。
加えて、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの、複数段添加された(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bに対する割合(a/b)は、表1−1中、「反応条件」の「反応モル比(a/b)」として示されており、実施例11及び12を除く実施例のいずれも5.5〜8.0である。
よって、実施例1〜18のいずれも、1段目の添加である第1回添加(表1−1中、「第1段」欄)は基準モル数の85%以下の(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加されている。そして、複数段の添加のうち2段目の添加である第2回添加(表1−1中、「第2段」欄)と第1回添加(表1−1中、「第1段」欄)との(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数は、実施例1〜18のいずれも、基準モル数の98%以下である。
また、実施例15においては、1段目の添加である第1回添加(表1−1中、「第1段」欄)における(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加量のモル数が、前記基準モル数の10%以下(具体的には1%)である。
そして、実施例12を除き、他の実施例においては、水酸化カルシウム懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液を添加する複数段の添加が少なくとも3回以上である(表1−1においては、第1段〜第7段のうち数字が記載されているものは、その段の添加が行われたことを示し、数字の記載がないものは、その段の添加が行われていないことを示している。)。
そして、前述のように実施例及び比較例のいずれにおいても、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物(反応終了組成物、原組成物)を脱水して脱水組成物とする脱水工程と、該脱水工程により得られる該脱水組成物に水分を加えてスラリー状の再分散組成物とする再分散工程と、が行われている。即ち、いずれの実施例及び比較例においても、反応終了後の組成物(反応終了組成物)をフィルタープレス55で脱水する(脱水工程)ことで固形分が約32〜34%の組成物(脱水組成物)とし、続いて固形分27%となるように該脱水組成物を水に再分散56(再分散工程)させて再分散組成物とした。なお、この再分散組成物のpHは表1−2中、「生成物評価」の「分散液pH」として示されている。
さらに、実施例18は、反応終了組成物を受け入れたクッションタンク54中にポリアクリル酸系分散剤を添加(クッションタンク54中にて分散剤と反応終了組成物とが混合される。分散剤添加工程)した後、フィルタープレス55で脱水(脱水工程)することで固形分が約32〜34%の組成物とされ、続いて固形分27%となるように該脱水組成物を水に再分散56させる(再分散工程)ので、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加(第1段〜第3段)をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物(反応終了組成物)に、前記脱水工程を行う前に分散剤を添加する分散剤添加工程をさらに有する。
そして、原料として用いる(A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度は、表1−1中、「反応条件」の「Ca(OH)2濃度(%)」として示され、原料として用いる(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度は、表1−1中、「反応条件」の「Al2(SO4)3濃度(%)」として示されている。また、反応温度は、実施例及び比較例の全てにおいて40℃である(反応温度欄)。
(沈降方式による平均粒子径測定)
米国のマイクロメリティックス社製のセディグラフ5100を使用して、生成したサチンホワイトを含有する組成物の粒度分布を測定し、50累積質量%に該当する平均粒子径(d50)を求めた。なお、測定に供したサチンホワイトを含有する組成物は、反応終了後に得られたサチンホワイトを含有する組成物の分散液(再分散組成物)に対して、燐酸塩系分散剤(ピロリン酸ソーダ)の0.1%水溶液で、顔料固形分濃度が約4%になるよう希釈・分散して得た。また、測定条件としては、サチンホワイトの比重:1.77g/cm3、測定温度:35℃で測定した。
ちなみに上記方法によって、サチンホワイト標準品(サチンホワイトBL/白石工業製)の平均粒子径を測定した結果、0.47マイクロメートルであった。
具体的には、前記平均粒子径の測定用に調製されたサチンホワイトを含有する組成物(約4%分散液)を、メタリングバーを用いて上質紙上に塗布、乾燥させた後、サチンホワイトを塗被した該上質紙表面を電子顕微鏡で5000倍に拡大してトリスルホアルミン酸カルシウム(サチンホワイト)の粒子形状、未反応原料の有無、反応副生成物の有無について観察し、前記と同方法で処理・観察された標準品(サチンホワイトBL/白石工業製)と比較して、それぞれの項目について下のように評価した。なお、これらトリスルホアルミン酸カルシウム(サチンホワイト)の粒子形状、未反応原料有無、塊状物有無、副生成物有無についての評価結果はそれぞれ、表1−2中、「生成物評価」の「電顕観察」における「粒子形状」、「未反応原料有無」、「塊状物有無」及び「副生成物有無」として示されている。
◎:針状形状は概ね揃っており、標準品と同等に微細である。
○:針状形状は概ね揃っているが、標準品よりも全体的にやや大きい。
△:針状形状は大小不揃いで、標準品よりも明らかに大きな粒子が混在する。
×:針状形状を有していない。
○:未反応の水酸化カルシウムの残存は認められない。
△:少量であるが、未反応の水酸化カルシウムが残存している。
×:大量に、未反応の水酸化カルシウムが残存している。
○:塊状物は存在しない。
△:少量であるが、塊状物が存在する。
×:大量に塊状物が存在する。
○:副生成物の硫酸カルシウムの発生は認められない。
△:少量であるが、副生成物の硫酸カルシウムが発生している。
×:大量に、副生成物の硫酸カルシウムが発生している。
このようにして調製されたX線回折用の試料台に配置された脱水ケーキを、株式会社リガク製のデスクトップX線回折装置である商標「MiniFlex」(X線発生部:出力30KV、15mA、X線管 標準:Cu)を用いてX線回折により分析した(試料配置工程により試料台に配置された固体成分にX線を照射するX線照射工程)。該回折装置の操作条件は、X線波長1.5421オングストローム(λ=1.5421Å)、測定速度(step):0.04度/秒、測定範囲:5〜20度、データ変換モードであった。
このX線回折において、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムが生じる8〜10度の範囲の第1ピーク(第1ピークの面積をs1とする。)と、15.5〜17度の範囲の第2ピーク(第2ピークの面積をs2とする。)と、の2つのピークの面積を用いて(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの量(濃度)を評価した。このX線回折分析において、水酸化カルシウムは17.5〜19度の範囲に一つの第3ピーク(第3ピークの面積をs3とする。)を生じるので、ここではs3/(s1+s2)によって脱水ケーキ中の水酸化カルシウムの量WAと(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの量WCとの比率(WA/WC)を評価した。
実施例及び比較例それぞれにおいて、s3/(s1+s2)の値は、表1−2中、「生成物評価」の「XRDによるピーク面積比(X1/X2)」の欄に示されている。
また、このような未反応の水酸化カルシウムの残留や副反応によって生じる硫酸カルシウムの混入がほとんどない本発明の製造方法(本方法)により製造された高品質なサチンホワイトを用いれば、サチンホワイト分散液の安定性が向上し、分散剤要求量も少なくできるため経済的である。さらに、本発明の製造方法(本方法)により製造されたかかる高品質なサチンホワイトは、サチンホワイト分散液のアルカリ性を低く抑えることができるため、アルカリによる印刷用塗被紙の褪色を防止することができる等といった多くの優れた特性を有する。
そして、表1−2中、「生成物評価」の「XRDによるピーク面積比(X1/X2)」の欄に記載したように、X線回折のピーク面積比、s3/(s1+s2)により製造された(C)トリスルホアルミン酸カルシウムの量(濃度、品質)を評価できることも明らかになった。
また、実施例16及び17のように、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に二酸化炭素ガスを接触させる二酸化炭素ガス接触工程を行うことで、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のアルカリ性を下げることができることも明らかになった。例えば、実施例16及び実施例17は、二酸化炭素ガス接触工程を行うことを除いては実施例1と同様の条件であるが、分散液pHについては実施例16(分散液pH:11.7)及び実施例17(分散液pH:12)のいずれも実施例1(分散液pH:12.5)よりも低い。
なお、実施例18のように、反応終了組成物を受け入れたクッションタンク54中にポリアクリル酸系分散剤を添加(クッションタンク54中にて分散剤と反応終了組成物とが混合される。分散剤添加工程)した後、フィルタープレス55で脱水(脱水工程)することで固形分が約32〜34%の組成物とされ、続いて固形分27%となるように該脱水組成物を水に再分散56(再分散工程)させて、(B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加(第1段〜第3段)をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物(反応終了組成物)に、分散剤を添加する分散剤添加工程を前記脱水工程の前に行うようにすれば、脱水工程において脱水を円滑に行うことができると共に、再分散工程において再分散組成物中において(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを良好に分散させることができる。
そして、中間槽が前記混合組成物を滞留させる所定の時間は、ここでは前記いずれかの添加(混合手段により行われる添加)の直後の添加(即ち、中間槽の後の添加)において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される混合組成物のpH(表1−1中、「反応条件」の「後続添加時の混合組成物のpH」)が実施例10を除き11.0以上となるように決定されている。
さらに、前記いずれかの添加(混合手段により行われる添加)が、前記非最終連続添加の全てである。
加えて、ここでは混合手段たるインラインミキサー(ここでは前述の通り、1個攪拌部インラインミキサー(前述のように、図1にて説明した特殊機化工業社製の商標名パイプラインホモミクサーから第1攪拌部15aを取り外し、第2攪拌部15bのみによって攪拌部15を形成したもの(即ち、ここでは攪拌部が1個のパイプラインホモミクサーを使用した。))は、図1に示したように、(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を連続的に流通させる内部空間13aを有する本体部13と、該内部空間13aにおいて該混合物に接触した状態で運動(ここでは回転運動)する攪拌部15(第2攪拌部15bによって構成される。)と、を含んでなる。
Claims (23)
- (A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液とを反応させて(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを製造する方法であって、(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を複数段添加するものであり、(A)水酸化カルシウム懸濁液への(B)硫酸アルミニウム水溶液の複数段の添加のうち少なくともいずれかが、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に添加する連続添加によって行なわれるものである、トリスルホアルミン酸カルシウムの製造方法。
- 前記少なくともいずれかが、前記複数段の添加のうち、1段目の添加を含むものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記少なくともいずれかが、前記複数段の添加のうち、最終の添加を除く全ての添加である、請求項2記載の製造方法。
- 前記複数段の添加のうち2段目以降の添加である後続添加が、該後続添加の直前の添加から所定時間が経過した後に行なわれるものである、請求項1乃至3のいずれか1に記載の製造方法。
- 前記所定時間が15秒以上である、請求項4に記載の製造方法。
- 前記複数段の添加のうち2段目以降の添加である後続添加が、該後続添加において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される組成物のpHが11.0以上で行なわれるものである、請求項1及至5のいずれか1に記載の製造方法
- (A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数aの、複数段添加された(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数bに対する割合(a/b)が、5.5〜8.0である、請求項1乃至6のいずれか1に記載の製造方法。
- 前記複数段の添加のうち1段目の添加である第1回添加において、(A)水酸化カルシウム懸濁液のモル数の1/6のモル数である基準モル数の85%以下のモル数である(B)硫酸アルミニウム水溶液を添加し、前記複数段の添加のうち2段目の添加である第2回添加と該第1回添加との(B)硫酸アルミニウム水溶液の合計添加量のモル数が、該基準モル数の98%以下のモル数である、請求項1乃至7のいずれか1に記載の製造方法。
- 前記第1回添加における(B)硫酸アルミニウム水溶液の添加量のモル数が、前記基準モル数の10%以下である、請求項8に記載の製造方法。
- 前記複数段の添加が少なくとも3回以上である、請求項8又は9に記載の製造方法。
- (B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物のpHが12.0以下である、請求項10に記載の製造方法。
- (B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物を脱水して脱水組成物とする脱水工程と、
該脱水工程により得られる該脱水組成物に水分を加えてスラリー状の再分散組成物とする再分散工程と、
をさらに有する、請求項1乃至11のいずれか1に記載の製造方法。 - (B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後の(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に、前記脱水工程を行う前に分散剤を添加する分散剤添加工程をさらに有するものである、請求項12に記載の製造方法。
- (B)硫酸アルミニウム水溶液の前記複数段の添加をすべて完了した後、製造される(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物に二酸化炭素ガスを接触させる二酸化炭素ガス接触工程をさらに有するものである、請求項1乃至13のいずれか1に記載の製造方法。
- (A)水酸化カルシウム懸濁液の濃度と、(B)硫酸アルミニウム水溶液の濃度と、の少なくとも一方が、12重量%以下である、請求項1乃至14のいずれかに1に記載の製造方法。
- (C)トリスルホアルミン酸カルシウムの平均粒子径が、0.1〜1.5マイクロメートルである、請求項1乃至15のいずれか1に記載の製造方法。
- 請求項1乃至16のいずれか1に記載の製造方法に用いる装置であって、前記連続添加のうち、前記複数段の添加の最終添加以外の添加である非最終連続添加のいずれかの添加において、連続的に移送される(A)水酸化カルシウム懸濁液に、連続的に移送される(B)硫酸アルミニウム水溶液を連続的に攪拌混合して混合組成物を生成させる混合手段と、該混合手段により生成される該混合組成物を連続的に受け入れ、所定の時間滞留させる中間槽と、を備えてなる、装置。
- 前記所定の時間が、前記いずれかの添加において、(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加されてから前記いずれかの添加の直後の添加工程において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加されるまでの時間が15秒以上となるように決定されるものである、請求項17に記載の装置。
- 前記所定の時間が、前記いずれかの添加の直後の添加において(B)硫酸アルミニウム水溶液が添加される前記混合組成物のpHが11.0以上となるように決定されるものである、請求項17に記載の装置。
- 前記いずれかの添加が、前記非最終連続添加の全てである、請求項17乃至19のいずれか1に記載の装置。
- 前記混合手段が、(A)水酸化カルシウム懸濁液と(B)硫酸アルミニウム水溶液との混合物を連続的に流通させる内部空間を有する本体部と、該内部空間において該混合物に接触した状態で運動する攪拌部と、を含んでなるものである、請求項17乃至20のいずれか1に記載の装置。
- 請求項11に記載の製造方法により製造される、(C)トリスルホアルミン酸カルシウムを含有する組成物。
- 請求項12に記載の製造方法により製造される、pHが12.0以下の前記再分散組成物。
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