KR19980051472A - 입방형 탄산칼슘의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방영 탄산칼슘 입자를제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 천연의 석회석 덩어리를 고온에서 소성시키고 나오는 산화칼슘을 물에서 수화시켜 수산화칼슘 현탁액을 제조하고 이를 소성과정에서 발생하는 CO₂가스와 반응시켜 탄산칼슘 입자를 제조는 탄산가스화법에서, 산화칼슘의 수화반응을 조절함으로서 기존의 공정보다 3배정도의 고농도에서 입방형 탄산칼슘을 다량으로 제조하는 방법에 관한 것이다.

기존의 공정에서는 수산화칼슘 기준으로 50g/11 이하의 농도에서 입방형입자들이 제조되고 50g/1l이상의 농도에서는 끝이 뾰족하고 크기가 1마이크론이상인 방추형 입자들이 제조되나, 본발명에 의하면 산화칼슘의 수화온도를 기존의 50℃이상에서 35℃ 이하로 낮추어 줌으로써 고농도의 수산화칼슘 현탁액에서 응집이 적은 입방형의 탄산칼슘 입자를 제조할 수 있다.

Description

입방형 탄산칼슘의 제조방법

탄산칼슘(CaCO₃) 분체는 백색도가 높고 물리적 및 화학적으로 안정하기 때문에 종이, 플라스틱 및 고무 등에 충전제나 중량제로 많이 쓰이고 있다. 최근에는 백색 안료, 의약품, 화공약품, 흡착제 등으로 그 이용 범위가 증가되고 있다. 탄산칼슘 분체는 그 제조방법에 따라 중질탄산칼슘과 경질탄산칼슘으로 분류된다. 중질탄산칼슘은 천연의 석회석 덩어리를 기계적으로 분쇄하여 제조된다. 증질탄산칼슘은 입경이 크고 크기 분포가 넓으며 입자 표면이 거칠기 때문에 그사용 범위가 한정되 있다. 따라서 미세한 증질탄산칼슘 분체들이 기존의 중질탄산칼슘 시장으로 확대되고 있다. 경질탄산칼슘은 석회석을 소성하여 석회유액으로 만들고 이를 다시 석회석용 되고 있다. 탄산가스화법에 의해 제조되는 탄산칼슘 입자들은 석회유액의 농도, 탄산가스 농도, 반응초기 온도, 석회석 소성온도, 생석회 수화조건 등의 다양한 조건에 따라 제조되는 입자들의 크기, 크기 분포 및 형태가 다양하게 변한다. 현재 보고 되어있는 입자 형태는 입방형, 방추형, 판상형, 침상형 등이 있다. 현재 탄산가스화법에 의해 생산되고 있는 분체들은 주로 0.1마이크론 이하 크기의 초미세 분체와 1마이크론 이상 크기와 입자 가운데가 불룩하고 끝이 뾰족한 방추형이다.

경질탄산칼슘 중에서도 입자경이 0.1마이크론 이하크기의 입방형 입자들을 교질탄산칼슘이라고 한다. 교질탄산갈슘은 입자들간의 응집을 방지하기 위해 입자표면을 코팅 처리하여 고무, 도료, 제지, 플라스틱, 접착제 및 실런트등에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 교질탄산칼슘은 방추형의 경질탄산칼슘보다 대략2배 정도의 비싼 가격에 판매되고 있다. 그러나 이러한 교실탄산칼슘은 방추형이 제조되는 석회유액의 농도보다 매우 낮은 농도 영역에서 제조된다. 일반적으로 수산화칼슘 기준으로 물 1리터당 50g 이하의 저농도에서 0.1 마이크론 이하 크기의 탄산칼슘 입자들이 제조된다. 방추형 입자는 일반적으로 물 1리터당 150g의 고농도의 수산화칼슘 현탁액에서 제조된다. 또한 교질탄산칼슘은 입자 코팅공정이 들어가고, 방추형은 윈심분리기를 사용하여 쉽게 분리가 되는 반면에 0.1마이크론 이하 크기의 입자들은 입자 회수가 어려워 복잡한 공정이 필요하다. 따라서 현재는 교질탄산칼습이 방추형의 탄산칼슘보다 좋은 특성을 나타내더라도 제한된 범위에서 사용되고 있다. 만일 0.1 마이크론 이하 크기의 교질탄산칼슘 제한된 범위에서 사용되고 있다. 만일 0.1마이크론 이하 크기의 교질탄산칼슘 입자들을 방추형 입자 제조와 같이 고농도의 수산화칼슘 현탁액에서 제조가 가능하다면 보다 적은 비용으로 짧은 시간에 많은 양의 교질탄산칼슘 입자 제조가 가능하고, 기존의 방추형 탄산칼슘 입자들이 사용되는 분야에서 널리 사용이 가능할 것이다. 따라서본 발명의 목적은 기존의 고질탄산칼슘 입자를 제조하는데 널리 사용되고 있는 탄산가스화법에 의해 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 0.1 마이크론 이하 크기의 탄산칼슘 입자의 제조 및 공정개발에 있다.

탄산가스화법에의해 탄산칼슘 입자를 제조하는 공정을 요약하면 다음과 같다.

I) 채광한 석회석읕 900℃이상의 고온에서 소성시킨다.

CaCO₃→ CaO +CO₂

2) 소성공정에서 생긴 CaO 를 과량의 물과 수화시킨다.

CaO + H₂O → Ca(OH)2

3) 2)에서 얻은 수산화칼슘 현탁액을 1)공정에서 생긴 CO₂가스와 반응시킨다.

Ca(OH)₂+ C○₂→ CaCO₃

탄산가스화법에 의해 제조되는 탄산칼슘 입자의 특성은 1),2) 그리고 3)의 공정에 따라서 다양한 형태의 입자들이 제조된다. 특히 0.1 마이크론 이하 크기의 탄산칼슘 입자 제조에 있어서는 3)번 공정이 매우 중요하다. 1) 과 2) 공정에 무방추형의 탄산칼슘 입자들이 제조된다. 현탁액의 농도이외에 3)공정에서의 입자의 형태에 영향을 미치는 변수로는 반응기 온도, 반응가스의 농도, 반응가스의 유속, 첨가제의 종류 및 첨가제의 양등이 있다. 이러한 변수들의 변황에 의한 탄산칼슘 입자의 크기 및 크기 분 포 조절에 대한 내용은 논문 및 특허 등에 많이 발표되어 있다. 즉, 중간체로서 basic calcium carbonate(BCC)를 형성하여 1마이크론 이상 크기의 입방형 입자들을 제조하기 위하여 다단계 반응을 실시하고 또한 큰 입자를 제조하기 위하여 SHMP(Sodium Hexa MetaPhosphate)등의 첨가제 들을 사용하고 있다(WO 제 92/21613호). 그러나, 이 방법은 반응초기에 저온으로 유지시켜야 하는 문제점이 있다. 또한, 미국특허 제 4,124,688호에는 수산화칼슘 현탁액을 미세한 액적으로 만들고 기상에서 탄산가스와 반응시켜 미세한 탄산칼슘 입자를 만드는 공정이 기재되어 있는데, 이 공정은 회분식 반응기 보다 매우 복잡하게 탄산화 반응 온도를 30℃ 이하로 조절하여 입방형 입자를 제조하는 공정이다. 그러나 3)번 공정에 비해 1)번이나 2)번 공정이 입자의 크기 및 형태에 미치는 영향은축 많이 연구되어 있지 않고 2)번 공정의 제어에 의한 탄산칼슘 입자의 형타나 크기의 조절에 관한 특허나 문헌은 거의 전무한 실정이다.

본 발명에서는 탄산가스화법에서 2)번 공정이 0.1 마이크론 이하 크기의 탄산칼슘 입자 제조에 있어서 매우 중요한 공정임을 발견했고, 2)번 공정의 조절 탄산칼슘 입자 제조에 있어서 매우 중요한 공정임을 발견했고, 2)번 공정의 조절에 의해 기존의 공정보다 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 다량의 교질탄산칼슘 입자의 제조가 가능한 공정을 개발하였다. 1)번 소성과정에 의해 제조된 산화칼슘(CaO)은 발열반응에 의해 물과 격렬히 반응하여 많은 양의 열을 발생시킨다. 다라서 기존의 대부분의 공정에서는 이러한 발열반응에 의해 발생되는 열을 제거해주지 않기 때문에 2)번 공정에서 나오는 수산화칼슘 현탁액의 온도가 50℃이상을 나타내게 된다. 또한 본 발명에서는 2)번 수화공정의 온도가 교질탄산칼슘 입자 제조에 있어서 매우 중요한 변수임을 발견했다. 2)번 공정의 수화온도를 조절함으로서 기존의 공정에서 방추형 입자들이 제조되는 고농도의 수산화칼슘 현탁액에서도 고가인 0.1마이크론 이하 크기의 균일한 탄산칼슘 입자들을 제조하였다. 이러한 고농도에서의 탄산칼슘 입자의 제조는 기존의 회분식 공정보다 동일한 시간에 2배 이상의 교질탄산칼슘 생산량을 얻을 수 있기 때문에 매우 경제적인 공정이다. 회분식 공정은 3)번의 탄산화공정보다 반응준비 및 반응후 공정에 시간이 많이 소요되기 때문에 저농도보다 고농도에서 탄산화반응을 시켜 다량의 입자를 제조하는 것이 매우 유리하다. 기존의 탄산화 공정에 의해서는 제조 조건 변화에 따라 어느 정도의 차이는 있으나 대게 1리터의 물에 50g이하의 수산화칼슘 농도에서 입방형 입자들이 제조되고 그 이상에서는 방추형 입자들이 제조된다. 본 발명에서는 위의 2)번 수화공정을 조절하여 수화온도를 일정온도 이하로 유지해줌으로써 1리터의 물에 최대 150g의 수산화칼슘 농도에서 0.1마이크론 이하 크기의 입방형 탄산칼슘 입자들을 제조하였다. 이때 수산화칼슘의 농도는 기존의 교질탄산칼슘 제조 공정에 비해 3배의 농도를 사용할 수 있다. 이러한 결과는 탄산가스화법에 의한 입방형 탄산칼슘 입자 제조에 있어서 2)번 수화공정을 조절함으로써 기존의 공정에 비해 3배의 생산량으로 교질탄산칼슘을 제조할 수 있다. 따라서 현재 교질탄산칼슘이 제품에 첨가제로써 사용되는 경우에 방추형을 사용하는 경우 보다 우수한 제품 특성을 가지면서도 고가이기 때문에 사용에 제한을 받는 문제점을 본 발명에서 개발된 저온수화 탄산가스화법을 도입함으로서 해결이 가능하다. 또한 기존의 clay나 다늘 고가의 첨가제를 사용하는 제품에서 기존의 고가의 첨가제 대신에 저온수화 탄산가스화법에 의해 제조된 값이싼 교질탄산칼슘으로 대체가 가능할 것이다.

본 발명에서 사용된 반응기는 높이가 30 cm 이고 지름이 15 cm 인 4 L용량의 원통형 유리 반응기를 사용하였다. 혼합을 좋게 하기 위해 교반기를 사용하였으며 배플을 반응기 안쪽에 설치하였다. 본 발명에서 사용된 반응기는 일반적인 탄산가스화법에 의한 탄산칼슘 입자 제조 공정과 비슷한 특성을 가지고 있다. 위의 2)번 공정을 조절하지 않고 수화온도가 발열반응에 의해 50℃이상까지 상승하도록 방치한 경우에는 1리터의 물당 50 g 이하 농도의 수산화칼슘현탁액에서 0.1마이크론 이하 코기의 입방형 탄산칼슘 입자들이 제조되었으며,그 이상의 헌탁액 농도에서는 1마이코론 이상 크기의 끝이 뾰족한 방추영 입자들 준으로 50g 이하의 농도에서는 입방형 입자들이 제조되고 그 이상의 농도에서는 방추형 입자들이 제조된다. 따라서, 본 발명에서 개발된 공저은 설비의 보완이 없어도 직접 공장에 적용이 가능함을 알 수 있다. 탄산가스화법에 의해 제조되는 탄산칼슘 입자들의 특성은 사용하는 원석의 특성에 많은 영향을 받는다. 같은 제조 조건에서도 원석의 종류에 따라서 탄산칼슘 입자의 형태 및 크기가 많은 영향을 받는다. 본 발명에서는 원석의 특성에 구애받지 않고 저온 수화공정을 도입함으로서 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형 탄산칼슘 입자의 다량 제조가 가능함을 보였다. 윈료인 석회석은 한국산과 일본산을 사용하였으며 석회석을 전기로를 사용하여 1000℃에서 4시간 소성하여 CaO를 제조하여 사용하였다. 또한 순도 98%의 CaO 시약을 사용하여 수화조건이 탄산칼슘 입자에 미치는 영향을 조사하였다.

한국의 대곡에서 생산되는 석회석을 사용했을 경우에 과량의 물을 사용하여 수화 온도가 50℃정도까지 올라가는 경우에는 1리터의 물당50 g 이상의 수산화칼슘 농도에서는축 끝이 뾰족하고 크기가 1 마이크론 이상인 방추형 입자들이 제소되었다. 그러나 위의 2)번 수화 공정에서 발열반응에 의해 나오는 열을 제거해주어 수화온도를 30℃이하로 유지해 준 경우에서는 1리터의 물당 150 g 의 수산화칼슘 농도에서도 입방형의 탄산칼슘 입자들이 제조되었다. 일본산 석회석은 한국산보다 순모면에서 매우 우수하다. 본 발명에서는 일본의 스미토모사에서 생산되는 석회석을 사용하였다. 일본산 석회석을 사용한 경우에서도 2)번 수서 생산되는 석회석을 사용하였다. 일본산 석회석을 사용한 경우에서도 2)번 수화공정을 제어하지 않은 경우에는 본 발명에서 사용된 반응기에서는 1리터의 물당 50 g 이하의 수산화칼슘 농도에서만이 입방형 입자들이 제조되었다. 그러나 2)번 수화공정에서 발열반응에 의해 발생하는 열을 효과적으로 제거하여 수화조의 온도를 30℃ 이하로 유지시켜 준 경우에는 한국산 석회석을 사용한 경우와 마찬가지로 1리터의 물당 150g 의 고농도 수산화칼슘 현탁액에서도 입방형 입자들이 제조되었다. 순도 98%의 CaO 시약을 사용한 경우에 있어서도 수화온도를 조절함으로서 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형 탄산칼슘의 제조가 가능하였다. 이러한 결과는 원석의 종류에 무관하게 저온수화 탄산가스화법에 의해 그농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 다량의 입방형 탄산칼슘 입자의 생산이 가능하다. 위에서 2)번의 수화공정에서 발열반응에 의해 발생하는 열을 제거해주어 수화온도를 낮춰줌으로서 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형 탄산칼슘입자의 제조가 가능하였다. 그러나, 이러한 공정도 발열반응에 의해 발생하는 열을 제거해주기 위해 복잡한 공정을 채택하면 경쟁력이 떨어질 수 있다. 본 발명에서는 고농도에서 입방형 탄산캄슘 입자를 제조하기 위해 어느 정도의 온도로 수화온도를 유지시켜주어야 하는지 조사하였다. 본 발명에서는 반응기 외부에차가운 water bath 를 사용함으로서 수화온도를 30℃ 정도로 조절하였다. 본발명에서는 수화시의 최고온도를 기존의 50℃ 를 단지 30℃ 로 20℃ 정도 낮추어 줌으로서 고농도에서 입방형 입자가 제조됨을 보였다. 이러한 30℃ 의 수 충분히 얻어지는 온도이다.

다음의 실시예에서 본발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

한국의 대곡산 석회석을 1000 ℃에서 4시간 소성시켜 CaO 를 제조하였다. 반응기에 1리터의 물을 채우고 물의 온도를 얼음물 bath 에서 11℃ 로 유지시켰다. 여기에 Ca(OH)₂기준으르 100 g인 75.6g 의 CaO 를 넣어 5분동안 수화시키고 수화온도를 17℃이하로 유지시켰다. CaO 는 물과 반응하면서 순식간에 수화가 일어났다. 이렇게 제조한 수산화칼슘 현탁액을 25% CO₂4 l/min가스유량, 500rpm 의 반응조건에서 탄산반응을 시켰다. 반응 시작시의 은도는 18℃였고 반응이 완결된 반응시작 46분 후에는 반응기 온도가 30℃ 까지 상승하였다. 반응은 공기 중에서 수행하여 발열반응에 의해 반응기 온도가 자연적으로 올라가도록 그대로 방치하였다. 제조된 입자들은 탈수시키고 120℃에서 건조하여 SFM (Scanning Electron Microscope)으로 입자의 크기 및 형태를 관찰하였다. 그림 1은 입자들의 SEM 사진이다. 입자들은 입방형을 가지고 있고, 0.03마이크론 크기의 균일한 분포를 가졌다. 이러한 입자의 특성은 수화온도를 조절하지 않고 50℃ 정도까지 상승하도록 방치한 경우에 물 1리터당 수산화칼슘 기준으로 50 g의 농도에서 제조되는 입방형 탄산칼슘 입자들과 크기가 유사하다. 즉 물 1리터당 수산화칼슘의 농도가 50g 에서는 수화 온도에 무관하게 비슷한 크기의 입방헝 입자들이 제조되었다.

실시예 2

실시예 1에서 수산화칼슘 기준으로 198g 인 150 g의 CaO 를 1리터의 물에서수화시켰다· 수화는 12℃에서 시작하여 20℃ 에서 종결지었다. 반응은 실시예1과 동일한 조건에서 실행하였다. 반응기 은도는 18℃에서 시작하여 반응이 종결 시에는 39 。C 까지 상승하였다. 그림 2는 입자들의 SEM 사진이다. 입자들은 입방형을 가지고 있고, 입자의 크기는 실시예 1 보다 다소 성장하였다. 수화온도를 조절하지 않은 경우에는 이와같은 고농도의 수산화칼슘 현탁액의 농도에서 끝이 뾰족하고 크기가 0.08 마이크론 이상 크기인 방추헝 입자들이 제조되었다.

실시예 3

실시예1에서 수산화칼슘 기준으로 198g 인 150 g의 CaO 를 1리터의 물에서 수회시켰다. 수화를 실시예2 보다 빨리시켜 14 ℃에서 시작하여 30℃ 에서 종결지었다. 반응은 실시예1과 동열한 조건에서 실행하였다. 반응기 온도는 24℃에서 시작하여 반응이 종결 시에는 40℃ 까지 상승하였다. 제조된 입자들은 실시예 2와 마찬가지로 입방형을 가지고 있다. 즉 산화칼슘의 수화시 발열반응에 의해 발생되는 열을 일부 제거해줌으로써 수화조의 온도를 30℃ 정도로 유지시켜 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형의 탄산칼슘 입자(0.08 마이크론)을 제조하였다.

실시예 4

실시예1에서 수산화칼슘 기준으로 250g 인 189 g의 CaO 를 1리터의 물에서 수화시켰다. 수화는13℃ 에서 시잘하여 20℃에서 종결지었다. 반응은 실시예 1과 동일한 조건에서 실행하였다. 반응기 온도는 20℃에서 시작하여 반응이 종결시에는 40 ℃까지 상승하였다. 제조된 입자들은 완벽한 입방형을 가지고 있다. 입자의 크기는 실시예1과 실시예 2 보다 다소 성장한 0.1 마이크론이었다.

설시예 5

일본의 스미토모사 제품인 석회석은 1000℃에서 4시간 동안 소성시켜 사용하였다. 실시예1에서 수산화칼슘 기준으로 150g 인 113g의 CaO 를 1리터의 물에서 수화시켰다. 수화는 11℃에서 시작하여 17℃에서 종결지었다. 반응은 실시예1과 동일한조건에서 실행하였다. 반응기 온도는 17℃ 에서 시작하여 반응이 종결시에는 37℃까지 상승하였다. 그림 3은 입자들의 SEM 사진이다. 제조된 입자들은 완벽한 입방형을 가지고 있다. 입자들의 평균 크기는 0.05 마이크론이었다.

설시예 6

수화시켰다. 수화는 11℃에서 시작하여 18℃ 에서 종결지었다. 반응은 실시예 1과 동일한 조건에서 실시하였다. 반응기 온도는 18℃에서 시작하여 반응이 종결 시에는 37 ℃까지 상승하였다. 반응이 완결되는데 걸린 시간은 83분 이다. 그림 4는 입자들의 SEM 사진이다. 제조된 입자들은 완벽한 입방형이었다. 입자들은 같은 농도에서 한국의 대곡산으로 제조한 실시예 2 와 실시예 3에서 제조된 입자들보다 다소 큰 크기를 가졌다. 즉, 원석의 종류에 따라서 제조되는입자의 크기는 다소 차이가 있으나 탄산가스화법에서 저온수화 공정을 도입함으로서 윈석의 특성에 무관하게 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형 탄산칼슘 입자 (0.008 마이크론)를 제조하였다.

실시예 7

실시예 6에서 수산화칼슘 기준으로 250g 인 189 g의 CaO 를 1리터의 물에서수화시켰다. 수화는 11℃ 에서 시작하여 18℃에서 종결지었다. 반응은 실시예 1과 동일한 조건에서 실행하였다. 반응기 온도는 18℃에서 시작하여 반응이 종결시에는 42℃까지 상승하였다. 반응이 완결되는데 걸린 시간은 95분이다. 그림5는 입자들의 SEM 사진이다. 제조된 입자들은 완벽한 입방형을 가지고 있다. 입자들의 평균 크기는 0.1마이크론으로 실시예5와 실시예6에서 제조된 입자들보다 크고, 응집이 많이 일어나지 않았다.

설시예 8

일본 Junsei 사 제품인 98%의 CaO를 사용하였다. 수산화칼슘 기준으로 264g 인 200g 의 CaO 를 1리터의 물에서 수화시켰다. 수화는 15℃ 에서 시작하여 20℃에서 종결지었다. 반응은 실시예1과 동일한 조건에서 실행하였다. 반응이 완결되는데 소요된 시간은 1I5분이었다. 그림 6은 입자들의 SEM 사진이다. 제조된 입자들은 완벽한 임방형을 가지고 있다. 입자들의 평균 크기는 0.08마이크론이었다.

입방형의 교질탄산칼슘은 입자의 응집도, 입자의 크기 및 크기 분포가 이를사용하는 제품의 특성에 많은 영향을 미친친다. 입자가 너무 미세한 경우에는 입자들의 응집이 많이 일어나 제품에 좋지 않은 영향을 미친다. 따라서 입자들의 응집이 덜 일어나고 사용할 때 분산이 잘되도록 하기 위해 입자의 크기를 일정수준으로 키우려는 연구들을 많이 한다. 이러한 연구에 있어서 기존에는 주로 첨가제들을 많이 사용하였다. 이러한 첨가제를 사용하는 경우에는 첨가제가 입자의 표면에 잔류함으로써 제품의 특성에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 본 발명에서는 위의 2)번 수화공정에서 수화 온도를 30℃이하로 낮춤으로써 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 기존의 공정에서 물 1리터당 수산화칼슘의 양이 50 g 정도인 저농도 조건에서 제조되는 입자들보다 큰 입자들을 제조하였다. 2)번 공정의 수화 온도를 제어하지 않은 경우에 물 1리터당 50 g의 수산화칼슘 농도에서는 대락 0.03 마이크론 크기의 입방형 탄산칼슘 입자들이 제조된다. 이 크기의 입자들은 서로 많은 응집이 일어난다. 또한 2)번 수화 공정의 온도를 제어하여 온도를 30℃이하로 낮추어주고 1리터당 50g의 수산화칼슘 농도에서 제조된 입자들도 수화온도를 제어하지 않은 경우와 마찬가지로 대략 0.03 마이크론의 크기를 가졌다. 반면에 2)번 수화 공정에서 수화온도를 조절한 경우에는 수산화칼슘 현탁액의 농도가 중가함에 따라 제조되는 입방형 탄산칼슘 입자의 크기가 증가하였다. 수산화칼슘 현탁액의 농도가 물1리터당 50 g에서 150g 까지 증가하는 경우에 입자의 크기는 0.03 마이즈론 이하의 크기에서 1.0 마이크론으로 3배이상 증가 하였다. 이러한 결과는 2)번 수화공정을 제어하여 고농도에서 입방형 탄산칼슘 입자들을 제조하는 경우에 농도가 높아지면 입방형 탄산칼슘 입자의 평균 크기가 증가함으로서 단위부피당 입자의 농도가 증가하는 경우에 입자의 응집이 보다 많이 일어날 수 있는 문제점을 해결해준다. 따라서 탄산가스화법에서 저온수화공정을 도입함으로써 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 응집이 적은 입방형탄산칼슘 입자의 제조가 가능하다.

Claims (5)

1. 탄산가스화법에 의하여 탄산칼슘 입자를 제조함에 있어서, 산화칼슘(CaO)의 수화공정에서 일정온도 이하로 유지시켜 고농도의 수산화칼슘 현탁액으로부터 입방형 탄산칼슘을 제조하는 방법
2. 제 1항에 있어서, 수화온도를 20-35℃이하로 유지시켜 물 1리터당 수산화칼슘 기준으로 50-150g의 수산화칼슘을 수확시킴을 특징으로 하는 입방형 탄산칼슘을 제조하는 방법
3. 제 1항에 있어서, 입방형 탄산칼슘의 크기는 0.03-0.1 마이크론임을 특징으로 하는 입방형 탄산칼슘을 제조하는 방법
4. 제 1항에 있어서, 탄산화공정은 17-42℃의 온도, 10-30의 탄산가스 농도, 1-10리터/분의 유량에서 이루워짐을 특징으로 하는 입방형 탄산칼슘을 제조하는 방법
5. 제 1항에 있어서, 냉각수단으로 얼음, 냉각수, 브라인 또는 드라이아이스를 사용함을 특징으로 하는 입방형 탄산칼슘을 제조하는 방법

   그림 1. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (한국 대곡원석, 75.6g Cao/ℓ)

   그림 2. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (한국 대곡원석, 150g Cao/ℓ)

   그림 3. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (일본 스미토모원석, 113g Cao/ℓ)

   그림 4. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (일본 스미토모원석, 150g Cao/ℓ)

   그림 5. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (일본 스미토모원석, 189g Cao/ℓ)

   그림 6. 저온수화 탄산가스화법에 의하여 제조된 입방형 탄산칼슘 입자의 SEM사진 (일본 Junsei원석, 200g Cao/ℓ)