KR20180058028A - 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법 - Google Patents

고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법 Download PDF

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Abstract

고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법이 제공된다.
본 발명은, 소석회 슬러리에 첨가제를 혼합한 후, 반응식 2와 같이 탄산화 반응시키는 탄산가스화법을 이용한 탄산칼슘을 제조하는 방법에 있어서, 상기 첨가제는, 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.1~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.1~2.0%를 포함하여 조성되고, 상기 탄산화 반응개시온도는 30~70℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법에 관한 것이다. .

Description

고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법{Method of producing a high oil absorption porous calcium carbonate}
본 발명은 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 세공용적이 크고 겉보기 비중이 낮을 뿐만 아니라 흡유율이 매우 높아 고가의 실리카, 이산화티탄 부분 또는 완전 대체가 가능하며, 아울러, 세공(기공)용적이 크므로 열을 흡수 보존하는 기능도 향상되어 감열지 Pre층의 안료로 사용중인 소성 Clay의 대체가 가능한 흡유율이 매우 높은 다공성 탄산칼슘의 제조방법에 관한 것이다.
침강성 탄산칼슘의 제조방법으로 탄산가스화법, 탄산소다법 및 솔베이법이 종래부터 알려져 오고 있으며, 이들의 주된 반응식은 아래와 같다.
[반응식 1]
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O (탄산가스화법)
[반응식 2]
Ca(OH)2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaOH (탄산소다법)
[반응식 3]
Ca(OH)2 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
CaCl2 + Na2CO3 → CaCO3 + 2NaCl(솔베이법)
일반적으로 탄산가스화법은 제조가 용이하며, 경제성이 있어 대부분 회사에서 채택하고 있는 공정이다. 그런데 탄산소다법과 솔베이법은 부산물로 수산화나트륨 및 염화나트륨이 나오는 이점이 있으나, 비경제적으로 학교, 연구소 등에서 활용되고 있다. 따라서 본 출원인도 또한 종래부터 탄산가스화법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하여 오고 있으며, 다른 회사와 다르게 제철소에서 발생되는 배기가스를 자체 개발한 정제 기술 적용하여 탄산화 반응에 이용하여 오고 있다.
도 1은 통상의 탄산화가스법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하는 제조공정도이다.
침강성 탄산칼슘의 입자특성(형상, 입자 크기, 비표면적 값, 세공용적 등)은 탄산화 반응개시온도, 소석회 농도, 첨가제 등에 의해 제어될 수 있다.
여기에서, 탄산화 반응개시온도와 소석회 슬러리 고형분 농도가 낮을수록 입자크기가 작고, 비표면적 값 및 세공 용적이 커진다.
탄산가스화법은 기액 반응 방식으로 이산화탄소 용해속도가 입자 특성에 가장 크게 영향을 미친다. 따라서 탄산화 반응 개시온도가 낮을수록 이산화탄소의 소석회 슬러리 내에서 탄산수 생성속도를 빠르게 하여 입자 생성을 촉진시켜 성장을 덜 시킨다. 또한 소석회 슬러리 고형분 농도는 낮을수록 탄산화 반응이 빠르게 되어 입자 성장을 억제시키는 효과가 있다. 그러나 상업 생산을 위해서 경제적인 측면 고려하면 반응 개시온도 20℃ 이하로는 제어하기 어려우며, 소석회의 농도는 단위 배치 생산성 고려시 5% 이하는 무의미하다.
한편 입자특성을 제어하기 위해서 첨가제 사용하는 것이 일반적인 기술이다. 상기 첨가제는 탄산화 반응개시 전 또는 반응 도중에 소석회 슬러리에 투입한다. 상기 첨가제들은 유기산, 설탕 등의 킬레이트제, 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴산염 등으로 단독 또는 2종 이상 혼합 사용한다. 첨가제 투입량, 종류는 원하는 품질 특성을 갖는 탄산칼슘을 제조하기 위해서 선택하여야 한다.
상기와 같은 제조공정으로 제조되어 제지 Top-coating 안료로 사용되는 탄산칼슘 상용품의 품질은 입자크기 100㎚ 이하, 비표면적 값 25㎡/g 이하, 세공용적 0.05 ㎤/g, 흡유율 60~70 수준이다. 이러한 통상적인 방법으로 제조한 침강성 탄산칼슘은 세공용적이 작아 흡유율이 낮아 고가의 실리카, 이산화티탄, 소성 Clay 등의 안료를 대체하기에는 한계가 있다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 2011-0041199호(2011.1.21공개)
따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 안출된 것으로, 탄산화 반응개시 전에 첨가제를 소석회 슬러리에 첨가함으로써 세공용적 0.05 ㎤/g 이상, 흡유율이 100 이상의 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
소석회 슬러리에 첨가제를 혼합한 후, 하기 반응식 2와 같이 탄산화 반응시키는 탄산가스화법을 이용한 탄산칼슘을 제조하는 방법에 있어서,
상기 첨가제는, 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.1~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.1~2.0%를 포함하여 조성되고,
상기 탄산화 반응개시온도는 30~70℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법에 관한 것이다.
[반응식 2]
Ca(OH)2 + 첨가제 + CO2 → CaCO3 + H2O
상기 탄산화 반응개시 전, 소석회 슬러리 고형분 농도는 7.0~20.0중량% 범위에 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 탄산화 반응 중 교반 속도를 30~50rpm으로 관리함이 바람직하다.
상기 첨가제는, 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.3~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.5~1.5%를 포함하여 조성됨이 바람직하다.
상기 제조된 탄산칼슘에 분산제 1.0~3.0%(탄산칼슘 전체 중량 기준)를 첨가하여 슬러리 상태로 제조하는 공정을 추가할 수 있다.
상기 술러리 상태로 제조된 고흡유 다공성 탄산칼슘 슬러리의 고형분 농도를 45.0~55.0 중량% 로 제한함이 바람직하다.
상기 발명 기술을 이용하여 제조한 탄산칼슘은 세공용적 0.05㎤/g 이상, 비표면적 값 30 ㎡/g 이상, 겉보기 비중 0.20 kg/L 이하 및 흡유율 100 이상으로 상용 제품보다 특성이 우수하여 기존의 고가의 실리카 및 이산화티탄 대체가 가능하며, 제지 안료로 적용시 인쇄적성을 향상시킬 수 있다.
또한 열 흡수 보존하는 기능도 향상되어 감열지 Pre층 안료로 사용중인 소성 Clay의 대체가 가능하며, 제지 외에도 Cable, Plastic, Paint 등의 첨가제로 적용 가능하다.
도 1은 통상의 탄산화가스법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하는 제조공정도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄산화가스법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하는 제조공정도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 방법으로 제조된 탄산칼슘 입자형상에 대한 전자현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
본 발명은 소석회 슬러리에 첨가제를 혼합한 후, 하기 반응식 2와 같이 탄산화 반응시키는 탄산가스화법을 이용한 탄산칼슘을 제조하는 방법에 있어서, 상기 첨가제는, 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.1~0.5%와 폴리아크릴산 염: 0.1~2.0%를 포함하여 조성되고, 상기 탄산화 반응개시온도는 30~70℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법에 관한 것이다.
[반응식 2]
Ca(OH)2 + 첨가제 + CO2 → CaCO3 + H2O
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 탄산화가스법을 이용하여 탄산칼슘을 제조하는 제조공정도이다.
도 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에서는 먼저, 생석회(CaO)를 하기 반응식 1과 같은 통상의 수화반응을 통하여 소석회(Ca(OH)2)로 제조한다.
[반응식 1]
CaO + H2O → Ca(OH)2
침강성 탄산칼슘 원료로 사용하는 생석회는 순도가 높고, 적소 상태가 바람직하다. 불순물이 많은 경우, 탄산칼슘 입도의 불균일 초래하며 백색도를 저하시키는 원인이 된다.
상기 생석회는 잘 알려진 석회석의 소성 과정을 통하여 제조되며, 이때, 소성온도는 대략 900~1100℃ 바람직하다. 소성이 목표치에 미달하면 후속하는 수화공정에서 수율이 떨어지고, 과다하면 반응성이 떨어져 탄산칼슘 입자크기 제어가 어려우며 숙성 공정을 별도로 운영해야 하는 단점이 발생할 수 있다.
상기 반응식 1의 수화 반응은 발열 반응으로 생석회 투입량이 증가할수록 온도가 상승하며, 60~80℃로 일정하게 유지하는 것이 바람직하다. 수화온도가 높을수록 물과 급격하게 반응하여 반응열에 의해 소석회 입자크기를 성장시키며 수득율을 높일 수 있으나, 80℃ 이상 온도에서는 생석회 투입량이 많아 소석회 슬러리의 점도가 높아져 체거름, 이송 등의 후 공정에서 트러블을 발생시킨다. 60℃ 이하에서는 소석회의 농도가 낮아 생산성 측면에서 불리하다.
상기 수화반응 후, 체 거름을 행한다.
다음으로, 본 발명에서는 상기 제조된 소석회 슬러리에 첨가제를 혼합한다.
상기 첨가제는 탄산화　반응 개시 전에 소석회 슬러리에 투입함으로써 제조되는 탄산칼슘 입자형상을 제어할 수 있다. 종래 세공용적이 0.05 ㎤/g의 탄산칼슘 제조에는 설탕 등의 킬레이트제를 적정량 사용하였다. 하지만 본 발명에서는 다공성 탄산칼슘 제조를 위해서 첨가제로서 유기산과 폴리아크릴산염을 혼합 사용함을 특징으로 한다.
상기 유기산은 소석회 내에 칼슘 이온 용출속도 제어하여 반응속도를 빠르게 해주어 입자크기 및 비 표면적 값이 본 발명범위 내에 들도록 하여 준다. 그리고 폴리아크릴산염은 세공용적을 크게 해주는 역할을 수행한다.
본 발명에서 상기 첨가제는 단독으로 효과가 없으며 반드시 혼합 사용을 하여야만 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조가 가능하다.
본 발명에서는 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.1~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.1~2.0%를 포함하여 조성되는 첨가제를 소석회 슬러리에 혼합한다. 보다 바람직하게는, 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로 유기산 0.3~0.5%와 폴리아크릴산염 0.5~1.5%로 이루어진 첨가제를 소석회 슬러리에 혼합하는 것이다. 첨가제의 혼합량이 상기 범위 미만에서는 다공성 탄산칼슘 제조가 불가능하며, 그를 초과하면 첨가제 추가 비용 발생으로 경제적으로 불리할 수 있다.
한편 후속하는 탄산화 반응개시 전 소석회 슬러리 고형분 농도는 최종 제조되는 탄산칼슘 입자크기에 영향을 미친다. 본 발명에서는 소석회 농도를 7.0~20.0 중량% 제한함이 바람직하다. 상기 소석회 농도가 높을수록 반응 소요시간이 길어져 입자크기가 커지나, 20.0중량% 초과하면 소석회 점성이 높아 반응의 불균일로 인해 입도가 불균일할 뿐만 아니라 이송 등의 후 공정에서 작업성을 저하시킨다. 반면 7.0 중량% 미만에서는 단위 반응 배치의 생산능력이 떨어지므로 적정한 범위에서 원하는 입자크기를 지닌 탄산칼슘을 제조하여야 한다.
　
그리고 본 발명에서는 상기와 같이 첨가제가 혼합된 소석회를 반응기에 넣어 하기 반응식 2와 같이 탄산화 반응시켜 탄산칼슘을 제조한다.
[반응식 2]
Ca(OH)2 + 첨가제 + CO2 → CaCO3 + H2O
상기 반응기에서의 반응 개시온도는 입자형상에 따라 다르다. 일반적으로 Spindle Type은 30℃이상, Spindle-Cluster Type은 20~40℃ 그리고 Round or Cubic Type은 30℃이하에서 제조한다.
본 발명에서는 다공성 탄산칼슘 제조를 위해서 상기 반응 개시온도를 30~70℃ 범위로 제한함이 바람직하다. 만일 30℃ 미만이면 다공성 탄산칼슘 제조는 가능하나, 입자크기가 작고 비 표면적 값이 높아 슬러리화 시 점도 제어 불가능으로 제지용으로 적용하기가 어렵다. 반면에 70℃를 초과하면 입자크기가 크고 세공 용적이 작으며 반응 전 승온 공정이 필요하므로 에너지 추가 비용 발생에 따라 경제적으로 불리하다.
　본 발명에서는 반응기에 투입되는 CO2 가스로서 철강공정에서 발생 되는 배기 가스를 사용하였다. 이러한 배기 가스 사용시 이물질 등의 유입으로 탄산칼슘의 백색도 등의 품질저하 일으키므로 정제 공정을 별도로 설치 운영하였다. 상기 배기가스 내 CO2 농도는 10~25%를 적용하였다. 10% 미만에서는 반응시간이 과다 소요되어 생산성이 떨어지며 25%를 초과하면 반응 효과가 포화하기 때문이다.
그러나 본 발명은 상술한 철강공정의 배기 가스 이용에 제한되지 않으며, 다양한 공정을 통하여 얻어진 CO2 가스를 제한 없이 이용할 수 있다.
상기 탄산화 반응 중 교반 속도는 제조되는 입자 크기에 영향을 미친다. 구체적으로, 교반 속도는 빠를수록 입자 충돌 횟수가 증가하면서 입자 성장 촉진시켜 크게 한다. 따라서 원하는 입자 크기 값을 만족하는 수준으로 교반 속도를 조절하는 것이 일반적이다.
본 발명에서는 상기 탄산화 반응에서 교반 속도를 30~50 rpm으로 제한함이 바람직하다. 30rpm 미만에서는 입자크기가 너무 작고, 비 표면적 값이 커져 제지용 안료로 사용하기 위해 제품 슬러리화 시 고형분 농도를 45중량% 이상 제조하기 어려우며, 50 rpm을 초과하면 세공 용적이 작고 흡유율이 낮아 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조하기가 어렵기 때문이다.
　상기 반응식 2와 같이, 탄산화 반응을 위하여 반응기에 CO2 Blowing 실시한다. 이때, 초기 소석회 슬러리의 pH는 12.0~12.5이나 반응이 진행될수록 pH값이 떨어져 8.0 이하가 도달하면, 반응을 종료하고 사용 용도에 적합한 형태로 탈수, 건조 또는 슬러리로 제조한다.
한편, 제지용 안료는 슬러리 상태이어야 사용상 편리하므로 적정 고형분 농도로 조절하기 위해 분산 공정이 추가되어야 한다. 이러한 분산공정에서는 분산제등을 적정량 투입할 것이 요구되는데, 그 첨가량은 탄산칼슘 전체 중량 대비 1.0~3.0% 범위로 함이 바람직하다. 상기 분산제 첨가량이 1.0% 미만 시 점도가 높 아 이송 등의 작업성 저하가 초래되며, 3.0%를 초과하면 과다 투입에 따른 비용 발생으로 비경제적이다.
또한 본 발명에서는 상기 분산제를 투입하여 제조한 고흡유 다공성 탄산칼슘 슬러리의 고형분 농도를 45.0~55.0중량%으로 제한함이 바람직하다. 다공성 탄산칼슘 슬러리 고형분 농도가 45.0% 미만에서는 제지 Coating 안료로 적용하기에는 어려우며, 55.0%를 초과하면 점도가 높아 작업성 저하가 초래되며, 분산제 과다 투입으로 비용 발생으로 경제적으로 불리하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.
[실시예 1]
구연산 + 폴리아크릴산 나트륨을 혼합 사용하여 탄산칼슘 제조
생석회와 물과 반응하여 10% 소석회 슬러리를 제조한 후, 200 Mesh 체거름하여 미소 및 불순물을 제거하였다. 100L 반응기에 소석회 슬러리 60L를 투입하였으며, 반응개시온도를 32℃로 조정하였다, 그리고 첨가제로서 소석회 고형분 기분으로 구연산 0.5 wt%과 폴리아크릴산 나트륨 1.0 wt%를 반응기에 투입하였으며, 이때, 교반속도를 30 rpm으로 조정 후 CO2를 취입하였다.
이후, 탄산화 반응은 발열반응으로 온도가 서서히 올라가면서, pH값이 떨어지는데, pH가 7.0~8.0 사이 일정하게 되었을 때 반응을 중지하였다. 이어, 325 Mesh 체거름, 여과한 후, 분산제를 투입하면서 탄산칼슘 고형분 농도 45.0 wt%으로 슬러리를 분산하였다. 이때 분산제 투입량은 탄산칼슘 무게 기준 2.0 wt%였다.
[비교예 1]
구연산을 첨가제로 사용하여 탄산칼슘 제조
상기 실시예 1과 비교하여 볼 때, 첨가제를 제외하고 동일한 방법으로 탄산칼슘을 제조하였다. 첨가제는 구연산 단독으로 0.5 wt%를 사용하였다.
[비교예 2]
폴리아크릴산 나트륨 첨가제로 사용하여 탄산칼슘 제조
상기 실시예 1과 비교하여 볼 때, 첨가제를 제외하고 동일한 방법으로 탄산칼슘을 제조하였다. 첨가제는 폴리아크릴산 나트륨 단독으로 1.0 wt%를 사용하였다.
[비교예 3]
첨가제 미투입하여 탄산칼슘 제조
상기 실시예 1과 비교하여 볼 때, 첨가제를 투입하지 않는 것을 제외하곤 동일한 방법으로 탄산칼슘을 제조하였다.
상기 실험에서 제조된 탄산칼슘의 품질 특성은 하기 표 1과 같다.
구분 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3
평균입경(㎛) 2.85 2.40 3.29 3.56
겉보기 비중(kg/L) 0.16 0.21 0.23 0.27
비표면적 값(m2/g) 31.4 29.9 14.8 9.5
세공용적(cm3/g) 0.09 0.04 0.08 0.03
흡유율(%) 140 120 90 60
점도(45wt%, cps) 220 180 100 80
pH(45wt%) 9.20 9.28 9.09 9.37
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 첨가제를 혼합하여 투입한 실시예 1의 경우, 제반 특성이 우수함을 알 수 있다. 이에 반하여, 첨가제가 단독으로 사용된 비교예 1-2의 경우 세공용적 내지 비표면적 값이 좋지 않음을 알 수 있으며, 나아가 첨가제를 사용하지 않은 비교예 3은 제반 특성 모두에서 결과가 좋지 않음을 알 수 있다. 한편 도 3은 상기 실시예 1의 탄산칼슘 입자형상에 대한 전자현미경 사진이다.
[실시예 2]
반응개시온도 45℃ 조절 후 탄산칼슘 제조
반응개시온도를 제외하곤 실시예 1과 동일한 조건으로 탄산칼슘을 제조하였다. 본 실시예 1에서 반응개시온도는 45℃로 조절하였다.
[실시예 3]
반응개시온도 60℃ 탄산칼슘 제조
반응개시온도를 제외하곤 실시예 1과 동일한 조건으로 탄산칼슘을 제조하였다. 본 실시예 1에서 반응개시온도는 60℃로 조절하였다.
[비교예 4]
소석회 슬러리의 고형분 농도 5% 조절 후 탄산칼슘 제조
소석회 슬러리의 고형분 농도를 제외하곤 실시예 1과 동일한 방법으로 탄산칼슘을 제조하였다. 본 비교예 4에서 소석회 슬러리의 고형분 농도는 물을 사용하여 5%으로 조절하였다.
[실시예 4]
소석회 슬러리의 고형분 농도 15% 조절 후 탄산칼슘 제조
소석회 슬러리의 고형분 농도를 제외하곤 실시예 1과 동일한 방법으로 탄산칼슘을 제조하였다. 생석회와 물과 반응시 생석회 투입량을 증가시켜 15wt%의 소석회 슬러리 제조 후 200 Mesh 체거름하여 미소 및 불순물을 제거하였다.
구분 실시예 2 실시예 3 비교예 4 실시예 4
평균입경(㎛) 3.36 4.20 2.23 3.50
겉보기 비중(kg/L) 0.18 0.22 0.13 0.21
비표면적 값(m2/g) 29.2 26.9 38.6 23.4
세공용적(cm3/g) 0.08 0.06 0.11 0.04
흡유율(%) 130 110 170 90
점도(45wt%, cps) 190 150 320 80
pH(45wt%) 9.39 9.41 9.37 9.36
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 실시예 2-4는 모두 우수한 특성을 나타냄을 알 수 있다. 한편 비교예 4는 일견 그 특성이 우수한 것처럼 보이지만, 소석회 슬러리의 고형분 농도가 너무 낮아 생산성이 현저히 떨어지는 경우이다.
[실시예 5]
Color 물성비교
실시예 1에서 제조한 45 wt% 탄산칼슘 슬러리와, 이에 대비하여 종래의 Pre층에 사용되는 소성 Clay를 이용하여 40±0.5wt% 코팅액을 제조한 후 상호 Color 물성을 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
하기 표 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 5의 경우 종래예인 소성 Clay에 비교하여 인쇄적성, 백색도 및 백감도의 측면에서 필적하는 우수한 결과를 나타냄을 알 수 있다. 다만 Sheet Gloss가 소성 Clay 대비 50% 수준으로 낮으나 이는 입자형상 차이에 의한 결과이다.
따라서 본 발명의 고가의 실리카 및 소성 Clay 전부 내지 부분 대체가 가능함을 알 수 있다.
Color Formulation 종래예 실시예 5
소성 Clay 100 -
탄산 칼슘 - 100
Latex 17.5 175
PVA 1.9 1.9
보수유동제 0.15 0.15
pH 8.80 8.78
LSV(cps, ＃2, 60 rpm) 292 277
TSC(wt%) 40.0 40.0
Sheet Gloss 6.5 3.1
Whiteness 92.3 98.3
Brightness 87.9 88.6
Set off 3.7 8.0
*표 3에서 소성 Clay는 미국 BASF사의 Ansilex® 93이며, TSC는 Total Solid Content를 나타낸다.
[실시예 6-7]
인쇄감도 TEST 결과
실시예 1에서 제조한 다공성 탄산칼슘과 소성 Clay 혼합비에 따른 감열지의 인쇄감도를 확인하여, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 다공성 탄산칼슘 단독 사용시 소성 Clay 대비 감도가 75% 수준으로 다소 미흡하나, 50% 혼합 사용시 만족한 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있다.
구분 종래예 실시예 6 실시예 7
소성 Clay

Part

 100 - 50
다공성 탄산칼슘 - 100 50
Latex 17.5 17.5 17.5
PVA 1.9 1.9 1.9
보수 유동제 0.15 0.15 0.15
이론농도 wt% 40.0 40.0 40.0
pH - 7.0 7.3 7.2
LSV(cps,＃3, 60 rpm) cps 280 520 430
HSV(4,400R, Bob E) cps 13.8 14.5 14.2
보수도 - 312 300 280
고형분 농도 wt% 40.0 40.0 40.0
감도 점 100(기준) 75 98
인쇄면 - Base Print Base Print Base Print
신뢰도(△)
Base/Print
 항온항습
-
 0.01 0.03 0.01 0.03 0.01 0.07
내열성 0.00 0.06 0.00 0.06 -0.01 0.09
내광성 0.02 0.17 0.02 0.22 0.02 0.11
한편 본 시험에서 TEST 조건은 아래와 같다.
- 백지물성
· Base Paper & Coating Weight : 75 gsm Sheet & 4.5 gsm
· Coating Machine : Auto Coater (Japan)
· Calendering Condition : 자중 〔DWR & D2-300, Dongwon Roll, Korea〕
- 감도평가
· 장비 : Atlantek 400 〔Canade〕
· 신뢰도
→ 항온항습 : 40℃, RH 90%, 24 hr
→ 내열성 : 60℃, 24 hr
→ 내광성 : 550 W, 4 hr
상술한 바와 같이, 본 발명은 탄산 칼슘 제조를 위한 반응개시 전 유기산 +폴리아크릴산염 화합물로 이루어진 첨가제를 혼합 사용함으로써 종래 고가인 실리카 및 소성 Clay 전부 내지 부분 대체가 가능한 세공용 적(Pore Volume)이 큰 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조가 가능함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다

Claims (6)

  1. 소석회 슬러리에 첨가제를 혼합한 후, 하기 반응식 2와 같이 탄산화 반응시키는 탄산가스화법을 이용한 탄산칼슘을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 첨가제는, 상기 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산:0.1~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.1~2.0%를 포함하여 조성되고,
    상기 탄산화 반응개시온도는 30~70℃ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
    [반응식 2]
    Ca(OH)2 + 첨가제 + CO2 → CaCO3 + H2O
  2. 제 1항에 있어서, 상기 탄산화 반응개시 전, 소석회 슬러리 고형분 농도는 7.0~20.0중량% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 탄산화 반응 중 교반 속도를 30~50rpm으로 관리함을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 첨가제는, 소석회 고형분에 대한 중량%로, 유기산: 0.3~0.5%와 폴리아크릴산염: 0.5~1.5%를 포함하여 조성됨을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제조된 탄산칼슘에 분산제 1.0~3.0%(탄산칼슘 전체 중량 기준)를 첨가하여 슬러리 상태로 제조하는 공정을 추가로 포함하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 술러리 상태로 제조된 고흡유 다공성 탄산칼슘 슬러리의 고형분 농도를 45.0~55.0 중량% 로 제한함을 특징으로 하는 고흡유 다공성 탄산칼슘 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110482586A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 广西合山市华纳新材料科技有限公司 一种无碳复写纸用轻质碳酸钙的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040030727A (ko) * 2001-07-04 2004-04-09 솔베이(소시에떼아노님) 나노스케일로 구성된 침전 탄산 칼슘 입자
KR20070028519A (ko) * 2004-06-14 2007-03-12 스페셜티 미네랄스 (미시간) 인코포레이티드 잉크젯 기록 용지
KR20110041199A (ko) 2009-10-15 2011-04-21 한국지질자원연구원 아라고나이트형 침강성 탄산칼슘 제조방법 및 이를 통해 제조된 침강성 탄산칼슘
KR20140031340A (ko) * 2011-06-21 2014-03-12 옴야 인터내셔널 아게 침강성 탄산칼슘의 제조 방법, 침강성 탄산칼슘 및 이의 용도
JP2015199654A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 炭酸カルシウムの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040030727A (ko) * 2001-07-04 2004-04-09 솔베이(소시에떼아노님) 나노스케일로 구성된 침전 탄산 칼슘 입자
KR20070028519A (ko) * 2004-06-14 2007-03-12 스페셜티 미네랄스 (미시간) 인코포레이티드 잉크젯 기록 용지
KR20110041199A (ko) 2009-10-15 2011-04-21 한국지질자원연구원 아라고나이트형 침강성 탄산칼슘 제조방법 및 이를 통해 제조된 침강성 탄산칼슘
KR20140031340A (ko) * 2011-06-21 2014-03-12 옴야 인터내셔널 아게 침강성 탄산칼슘의 제조 방법, 침강성 탄산칼슘 및 이의 용도
JP2015199654A (ja) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 炭酸カルシウムの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110482586A (zh) * 2019-08-28 2019-11-22 广西合山市华纳新材料科技有限公司 一种无碳复写纸用轻质碳酸钙的制备方法
CN110482586B (zh) * 2019-08-28 2021-11-05 广西合山市华纳新材料科技有限公司 一种无碳复写纸用轻质碳酸钙的制备方法

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