KR20050088425A

KR20050088425A - 초건조 탄산칼슘

Info

Publication number: KR20050088425A
Application number: KR1020057010635A
Authority: KR
Inventors: 크리스토프 노베르; 헬무트 딜렌버그
Original assignee: 솔베이 케미칼스 게엠베하
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2003-12-04
Publication date: 2005-09-06
Also published as: DE10257696A9; RU2347164C2; WO2004052784A3; RU2005121534A; US20050276897A1; PL377383A1; RS20050448A; HRP20050521A2; BR0317136A; AU2003293758A1; EP1572589A2; HK1081939A1; WO2004052784A2; MXPA05006233A; CA2509394A1; JP2006509704A; AU2003293758A8; CN1723173A; CN100448777C; IL169086A0

Abstract

본 발명은 초건조 탄산칼슘, 탄산칼슘 입자를 건조하기 위한 방법, 및 상기 탄산칼슘의 용도에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 탄산칼슘 입자는 마이크로파에 의해 건조된다. 상기 건조방법은 벨트운반장치, 챔버장치 또는 회전관 장치에서 수행될 수 있다. 건조도가 0 내지 0.1% H₂O 인 탄산칼슘 입자가 제조될 수 있다.

Description

초건조 탄산칼슘 {ULTRA-DRY CALCIUM CARBONATE}

본 발명은 초건조 탄산칼슘에 관한 것이다. 탄산칼슘은 수분을 함유하고 있는 수산화 칼슘-현탁액을 CO₂ 또는 이산화탄소 함유가스에 의한 전환반응 또는 천연 탄산칼슘을 분쇄함으로써 제조된다. 이렇게 얻은 생성물은 공지된 기술 및 방법으로 탈수 및 건조된다.

탄산칼슘은 종이, 착색제, 밀봉제, 접착제, 고분자, 인쇄 잉크, 고무 등을 제조할 때 사용된다. 안료특성을 가진 기능성 충전제로서도 사용되고 있다.

탄산칼슘의 양호한 사용특성을 토대로, 그 사용 영역이 계속 확대되어 왔다. 탄산칼슘을 제조하기 위한 공정기술은 점차 발전되고 있기 때문에, 사용목적에 따라 다양한 품질의 탄산칼슘을 제조할 수 있다. 예를 들면 입자의 구조가 다양화될 수 있다. 또한, 건조조건의 변화는 최종생성물내의 잔류수분에 영향을 미친다.

통상적으로, 먼저 탈수과정이 여과법 또는 원심분리법에 의해 수행되고, 이어서 벨트건조기, 고정상 건조기, 분쇄건조기 등을 이용하여 건조과정이 수행된다. 이들 방법의 단점은, 비록 탄산칼슘이 만족스럽게 건조되지만, 냉각하는 동안 주위의 공기로부터 다시 수분을 흡수한다는 것이다. 습도는 순도 또는 특정한 표면을 따라 3 중량% 까지 증가할 수 있다.

본 발명의 목적은 종래 제조되어 온 탄산칼슘을 마이크로파를 이용한 후처리 공정을 통해 완전히 건조하고, 그의 용도를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 침전시킨 후, 예를 들면 벨트건조기에 의해 건조시킨 잔류수분 함량 0.1 내지 3%, 특별한 경우에는 잔류수분이 80%인 탄산칼슘을 마이크로파로 후처리하여 건조시킨다.

마이크로파는 다양한 주파수를 갖는 전자기파이다. 통상적인 주파수는 915 MHz 및 2.45 GHz 이다. 수분을 함유하고 있는 물체를 마이크로파 처리하면, 전자기 에너지가 분자의 운동에너지로 직접 전환됨으로써 열이 자동적으로 발생된다.

전자기 에너지의 열에너지로의 전환과정은 가열시키기 위한 물질의 전자기 특성을 토대로 수행된다. 마이크로파에 의해 물질이 어느 정도로 가열되거나 건조될 수 있는지는 분자의 구조에 따라 다르다. 극성분자, 즉 물과 같이 다양한 전하범위를 가진 분자는 마이크로파에 의해 쉽게 가열된다. 이러한 극성분자는 마이크로파의 고주파 교류장(alternating field)에 의해 회전하면서 전이되고, 이때 전자기파 에너지는 열로 전환된다. 각 분자들은 열로 전환되고, 마이크로파는 물질에 대해 깊게 침투할 수 있기 때문에, 전체 체적이 가열된다. 이러한 마이크로파의 이용은 물질의 표면에만 열이 침투할 수 있는 종래의 가열방법 또는 건조방법에 비해 실질적인 장점이 있다.

완전히 흡수될 때, 전환된 마이크로파 에너지는 하기 식으로 나타내어진다:

P_verl = 2·Π·f·E²ε_oε^' _rtan·δ (W/m³) (1)

침투 깊이는 하기 식에 의해 계산된다:

(cm) (2)

상기 식에서,

f는 주파수(Hz)이고,

ε₀는 절대 유전 상수(DK)로서 8.85 x 10^-12 As/Vm이며,

E는 전기 교류장의 세기(V/m)이고,

ε는 ε_o ^' (ε_r ^'- ε_r ^')로 복소(complex) 유전 상수(DK)이며,

tanδ 는 ε_r ^"/ε^' _r이고

δ는 유전 손실각(도)이며,

λ_o는 파장(cm)으로, C/f이다.

마이크로파 가열의 온도 변화는 종래의 가열방법과는 대조적이다. 마이크로파 건조시, 이러한 반대되는 온도형태의 장점은 물질의 내부에 고압을 형성하여 물을 표면에서 압축시킨다는 것이다. 표면에서 물이 기화되면, 이를 통해 물이 내부로부터 거의 전부 제거될 때까지 습도가 일정하게 유지된다. 이후, 비로소 표면이 건조되기 시작한다.

물의 극성에 의해 물은 마이크로파 에너지의 대부분을 흡수하기 때문에, 미리 건조시킨 영역에서는 에너지전환이 적게 이루어짐으로써 마이크로파가 물질 내부로 깊이 침투할 수 있게 된다. 따라서, 물질내 잔류수분은 상당히 감소되어 초건조 생성물이 제조될 수 있는 것이다.

0.1 내지 3% H₂O 의 잔류수분 함량을 포함하는 탄산칼슘 입자는 마이크로파에 의해 더욱 건조될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 또한, 80% 이상 또는 30% 이상의 잔류수분 함량을 갖는 침전 또는 습식분쇄에 의해 얻어지는 현탁액 또는 그로부터 얻어지는 여과케이크를 건조시킬 수도 있다. 이러한 처리는 초기습도에 의해 수행될 수 있다. 건조도 0 내지 0.1% 가 달성된다.

마이크로파 건조장치의 다양한 구성 실시형태가 알려져 있다. 대형 및 조각 형태의 물질에 대해서는, 벨트운반장치 또는 불연속적으로 작동하는 챔버장치가 사용된다.

분말형 또는 과립형은 바람직하게는 마이크로파-회전관 장치에 의해 건조된다. 이 경우, 상기 물질은 회전관에서 가열대를 통해 진행되고, 이때 마이크로파에 의해 가열 또는 건조된다.

상기 장치는 진공, 보호가스 또는 대기하에서 작동된다. 용기의 높이는 장치의 구성 형태에 따라 20cm 에 이를 수 있다. 탄산칼슘에 대해, 최대 10cm 의 용기 높이가 명백히 유리하다. 이러한 장치에 의해 잔류수분을 제거할 수 있기 때문에, 매우 높은 전력이 필요하지 않게 된다. 적은 kW로서 충분하지만, 25kW 내지 100 kW 이상이 사용될 수도 있다.

본 발명에 따라 건조된 탄산칼슘은 예를 들면 밀봉제 또는 접착제와 같은 유동조절 첨가제로서 사용될 수 있다. 상기 초건조 탄산칼슘은 첨가제로서, 예를 들면 1-성분- 또는 2-성분-폴리우레탄 밀봉제 또는 실리콘 밀봉제 또는 개질 실리콘 밀봉제, 특히 MS-고분자-밀봉제로 사용될 수 있다.

이러한 마이크로파-건조 방법의 장점은 다음과 같다.

1. 벨트장치 건조법은 체류 건조법으로, 생성물은 어떠한 기계적 응력도 받지 않는다.

2. 표면 방향으로의 온도분배, 즉 표면보다 내부온도가 높고 따라서 분압이 높아져 기화시키기 위해 액체를 표면으로 운반한다.

3. 표면층은 건조되지 않는다, 즉 표면층은 투과성이 있다.

4. 내부 기화시, 액체는 다공성 구조를 통해 외부로 운반된다. 그 결과, 건조 속도가 높다.

5. 중심에서 마이크로파를 통해 형성되는 분압은 확산과정을 촉진한다.

6. 낮은 열전도성을 가진 수분 생성물은 급속하게 건조된다.

7. 건조시간이 짧다.

본 발명은 후술하는 실시예를 통해 설명되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

실시예:

미리 건조시킨 CaCO₃ 를 벨트운반장치 상에서 활성길이가 2m 인 마이크로파 관(최대전력: 6 kW/2450 MHz)에서 건조시켰다.

실시예 1 내지 10:

벨트 위치: 높이 15 mm

잔류수분 함량이 0.37% H₂O 인 CaCO₃를 사용하였다.

하기 표 1 및 2는 다양한 조건에서의 건조결과를 나타낸다.

실시예 1-6	0 시험체	1	2	3	4	5	6
벨트속도 (m/분)		0.8	0.4	1	1	1.7	1.7
전력 (kW)		1.5	1.5	1.5	1.3	1	1.7
용량 (kg/h)		4.8	2.4	5.4	5.4	12	12
체류시간 (s)		150	300	120	120	71	71
수분 (%)	0.37	0.00	0.00	0.02	0.04	0.05	0.06

실시예 7-11	0 시험체	7	8	9	10
벨트속도 (m/분)		2	2	3	4
전력 (kW)		5	5	5	5
용량 (kg/h)		60	60	90	120
체류시간 (s)		105	105	70	53
수분 (%)	0.37	0.01	0.0	0.11	0.26

Claims

건조도가 0 내지 0.1% H₂O 인 초건조 탄산칼슘.
마이크로파를 이용하여 탄산칼슘을 건조하는 것을 특징으로 하는 초건조 탄산칼슘의 제조방법.
제2항에 있어서, 마이크로파와 접촉하는 상기 탄산칼슘이 잔류수분 함량 0.1 내지 3% H₂O 를 갖는 것을 특징으로 하는 초건조 탄산칼슘의 제조방법.
제2항에 있어서, 80% H₂O 를 초과하는 잔류수분 함량을 갖는 침전 또는 습식 분쇄에 의해 얻어지는 탄산칼슘-현탁액 또는 그로부터 얻어지는 여과케이크가 마이크로파에 의해 건조되는 것을 특징으로 하는 초건조 탄산칼슘의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 마이크로파-건조법이 벨트운반장치, 챔버장치 또는 회전관 장치에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 초건조 탄산칼슘의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 마이크로파-건조법이 진공 또는 보호가스 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 초건조 탄산칼슘의 제조방법.
유동조절 첨가제인 밀봉제 및 접착제로서, 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되는 초건조 탄산칼슘의 용도.
제7항에 있어서, 폴리우레탄 밀봉제, 특히 1- 및 2-성분 밀봉제로서 초건조 탄산칼슘의 용도.
제7항에 있어서, 실리콘 밀봉제로서 초건조 탄산칼슘의 용도.
제7항에 있어서, 개질 실리콘 밀봉제, 특히 MS-고분자-밀봉제로서 초건조 탄산칼슘의 용도.