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JP5632199B2 - Method for producing silica composite particles - Google Patents
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Description

本発明は、無機粒子にシリカが複合されたシリカ複合粒子を製造する方法に関するものである。より好ましくは、無機粒子が、製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理して製造した再生粒子である場合に関するものである。   The present invention relates to a method for producing silica composite particles in which silica is composited with inorganic particles. More preferably, the present invention relates to the case where the inorganic particles are regenerated particles produced by dehydrating and heat-treating an object to be treated mainly using paper sludge.

従来、製紙用の填料や顔料としては、炭酸カルシウムやクレー、タルク等の無機粒子が使用されていたが、近年では、これらの無機粒子にシリカを複合させたシリカ複合粒子の開発が進められている。   Conventionally, inorganic particles such as calcium carbonate, clay, and talc have been used as fillers and pigments for papermaking. However, in recent years, silica composite particles in which silica is combined with these inorganic particles have been developed. Yes.

具体的には、例えば、特許文献1は、紙の嵩高性や、白色度、不透明の向上、紙力低下の防止等を課題とした無機微粒子・シリカ複合粒子の製造方法を開示している。同文献は、当該無機微粒子・シリカ複合粒子を製造するについて、『無機微粒子を珪酸アルカリ水溶液に添加・分散しスラリーを調製した後に加熱攪拌しながら、液温を60〜100℃の範囲に保持し硫酸を添加し、シリカゾルを生成させ、最終反応液のpHを8〜11の範囲に調整する』としている。   Specifically, for example, Patent Document 1 discloses a method for producing inorganic fine particles / silica composite particles, which is intended to improve paper bulkiness, whiteness, opacity, and prevention of paper strength reduction. This document describes the production of the inorganic fine particles / silica composite particles: “The inorganic fine particles are added to and dispersed in an alkali silicate aqueous solution to prepare a slurry, and then the temperature of the liquid is kept in the range of 60 to 100 ° C. while stirring with heating. Sulfuric acid is added to form a silica sol, and the pH of the final reaction solution is adjusted to the range of 8-11 ”.

また、本出願人は、無機粒子として特に再生粒子を利用するシリカ被覆再生粒子の製造方法を開示しており、例えば、特許文献2において、『古紙パルプを製造する古紙処理工程の脱墨工程で排出される脱墨フロスを主原料とし、脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て、前記焼成工程において凝集体とした再生粒子を得て、この再生粒子を珪酸アルカリ水溶液中に懸濁するとともに鉱酸を添加し、再生粒子の周囲をシリカで被覆してシリカ被覆再生粒子を得る』方法を開示している。   Further, the present applicant has disclosed a method for producing silica-coated regenerated particles that use regenerated particles in particular as inorganic particles. For example, in Patent Document 2, “in the deinking process of the used paper processing process for producing used paper pulp” Using the deinked floss discharged as the main raw material, through the dehydration process, the drying process, the firing process and the pulverization process, regenerated particles made into aggregates in the firing process are obtained, and the regenerated particles are suspended in an aqueous alkali silicate solution. And a mineral acid is added, and the periphery of the regenerated particles is coated with silica to obtain silica-coated regenerated particles.

これらの製造方法によって得られるシリカ複合粒子は、従来の無機粒子では不十分であった製紙用の填料や顔料としての特性が改善されたものになるとして注目されている。特に、本出願人の開示した再生粒子を利用する方法によれば、製紙スラッジ廃棄の問題も同時に解決されることになり、製紙業界におる環境問題に関わる重要な課題の解決につながる。   Silica composite particles obtained by these production methods are attracting attention because they have improved properties as fillers and pigments for papermaking, which were insufficient with conventional inorganic particles. In particular, according to the method using the regenerated particles disclosed by the present applicant, the problem of paper sludge disposal is solved at the same time, which leads to the solution of important problems related to environmental problems in the paper industry.

もっとも、従来のシリカ複合粒子の製造方法は、いずれも所定量毎にシリカ複合粒子の製造を繰り返すいわゆる「バッチ式」であり、シリカ複合粒子を連続的に製造する「連続式」ではない。シリカ複合粒子を連続的に製造すると、当然、生産効率が向上するが、例えば、シリカ複合粒子の平均粒子径や粒子径分布を制御するのが困難となり、また、シリカ複合粒子が均質にならなくなる。つまり、単に連続的に製造したのでは、シリカ複合粒子が製紙用の填料や顔料とするに適したものでなくなる。また、シリカ複合粒子を連続的に製造すると、スケールを除去することができなくなるため、当該問題がよりいっそう大きくなるおそれがある。   However, all of the conventional methods for producing silica composite particles are so-called “batch type” in which the production of silica composite particles is repeated every predetermined amount, and not “continuous type” in which silica composite particles are produced continuously. When the silica composite particles are continuously produced, the production efficiency is naturally improved. However, for example, it becomes difficult to control the average particle size and particle size distribution of the silica composite particles, and the silica composite particles do not become homogeneous. . In other words, if it is simply produced continuously, the silica composite particles are not suitable for use as a paper filler or pigment. In addition, when the silica composite particles are continuously produced, the scale cannot be removed, and thus the problem may be further increased.

特許第3898007号公報Japanese Patent No. 3898007 特許第4087431号公報Japanese Patent No. 4087431

本発明が解決しようとする主たる課題は、製紙用の填料や顔料とするに適した粒子径、磨耗度、均質性、吸油量を有するシリカ複合粒子を連続的に製造することができるシリカ複合粒子の製造方法を提供することにある。   The main problem to be solved by the present invention is that silica composite particles capable of continuously producing silica composite particles having a particle size, degree of wear, homogeneity, and oil absorption suitable for use as a filler or pigment for papermaking It is in providing the manufacturing method of.

この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項1記載の発明〕
無機粒子、珪酸アルカリ水溶液及び鉱酸から、前記無機粒子にシリカが複合されたシリカ複合粒子を製造する方法であって、
前記無機粒子及び前記珪酸アルカリを先行槽に供給し、この先行槽内の前記無機粒子が分散されたスラリーが、前記先行槽から直接又は他の槽を介して後行槽へ流れるものとしつつ、
前記後行槽内のスラリーに前記鉱酸を添加するほか、前記先行槽内のスラリーにも前記鉱酸を先行添加し、かつ、少なくとも当該先行槽内のスラリーにポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤を添加してシリカ複合粒子を連続的に製造する、
ことを特徴とするシリカ複合粒子の製造方法。
The present invention that has solved this problem is as follows.
[Invention of Claim 1]
A method for producing silica composite particles in which silica is combined with the inorganic particles from inorganic particles, an aqueous alkali silicate solution, and a mineral acid,
While supplying the inorganic particles and the alkali silicate to the preceding tank, the slurry in which the inorganic particles in the preceding tank are dispersed flows from the preceding tank directly or through another tank to the subsequent tank,
In addition to adding the mineral acid to the slurry in the subsequent tank, the mineral acid is also added to the slurry in the preceding tank, and at least the polyacrylic acid sodium carbonate is used as the main agent in the slurry in the preceding tank. A silica composite particle is continuously produced by adding a dispersant.
A method for producing silica composite particles.

〔請求項2記載の発明〕
前記鉱酸の合計添加量を、前記後行槽を経たスラリーがpH7.0〜8.5となる量とし かつ、前記先行添加する鉱酸の量を前記合計添加量の18〜48容量%とする、
請求項1記載のシリカ複合粒子の製造方法。
[Invention of Claim 2]
The total amount of the mineral acid, the amount of slurry passing through the trailing tank is pH7.0~8.5 to and the amount of mineral acid to the preceding added and 18-48 volume% of the total amount To
The method for producing silica composite particles according to claim 1.

〔請求項3記載の発明〕
前記分散剤を、先行槽と後行槽との添加質量割合が1:2〜1:4となるように、かつ合計添加量が固形分換算で前記無機粒子100質量部に対して0.05〜2.00質量部となるように添加する、
請求項1又は請求項2記載のシリカ複合粒子の製造方法。
[Invention of Claim 3]
The dispersant is added in a mass ratio of 1: 2 to 1: 4 in the preceding tank and the subsequent tank, and the total added amount is 0.05 with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles in terms of solid content. To be added to 2.00 parts by mass,
The manufacturing method of the silica composite particle of Claim 1 or Claim 2.

〔請求項4記載の発明〕
前記無機粒子として、
製紙スラッジを主原料とする被処理物を脱水及び熱処理して得た平均粒子径が1.4μm以上、かつ粒子径1μm以下の割合が5%以上の再生粒子を用いる、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリカ複合粒子の製造方法。
[Invention of Claim 4]
As the inorganic particles,
Recycled particles having an average particle diameter of 1.4 μm or more obtained by dehydrating and heat-treating an object whose main raw material is papermaking sludge and a ratio of the particle diameter of 1 μm or less of 5% or more are used,
The manufacturing method of the silica composite particle of any one of Claims 1-3.

請求項1に係る発明のように、無機粒子及び珪酸アルカリを先行槽に供給し、この先行槽内の無機粒子が分散されたスラリーが、先行槽から直接又は他の槽を介して後行槽へ流れるものとしつつ、後行槽内のスラリーに鉱酸を添加するほか、先行槽内のスラリーにも鉱酸を先行添加し、かつ、少なくとも当該先行槽内のスラリーにポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤を添加することで、槽内のスケールの発生が効率的に抑えられ、製紙用の填料や顔料とするに適した粒子径、磨耗度、均質性、吸油量を有するシリカ複合粒子を連続的に製造することができるようになる。   As in the invention according to claim 1, the slurry in which the inorganic particles and the alkali silicate are supplied to the preceding tank, and the inorganic particles in the preceding tank are dispersed is directly from the preceding tank or through the other tanks. In addition to adding mineral acid to the slurry in the subsequent tank, the mineral acid is also added to the slurry in the preceding tank, and at least the polyacrylic acid soda is the main agent in the slurry in the preceding tank. By adding the dispersant, the generation of scale in the tank is efficiently suppressed, and the silica composite particles having a particle size, wear degree, homogeneity, and oil absorption suitable for use as a filler or pigment for papermaking Can be manufactured continuously.

また、請求項2に係る発明のように、鉱酸の合計添加量を、後行槽を経たスラリーがpH7.0〜8.5となる量とし、かつ、先行添加する鉱酸の量を合計添加量の18〜48%とすることで、無機粒子の表面にシリカを十分に複合することができ、しかも得られるシリカ複合粒子の粒度分布をシャープにすることができるようになる。   Further, as in the invention according to claim 2, the total addition amount of the mineral acid is set to an amount such that the slurry passed through the subsequent tank has a pH of 7.0 to 8.5, and the total amount of the mineral acid to be added in advance is totaled. By making it 18 to 48% of the addition amount, silica can be sufficiently combined on the surface of the inorganic particles, and the particle size distribution of the obtained silica composite particles can be sharpened.

さらに、請求項3に係る発明のように、分散剤を、先行槽と後行槽との添加質量割合が1:2〜1:4となるように、かつ合計添加量が固形分換算で無機粒子100質量部に対して0.05〜2.00質量部となるように添加することで、スケールの発生を全工程にわたって確実に防止することができるようになり、結果、製紙用の填料や顔料とするにより適したシリカ複合粒子を連続的に製造することができるようになる。   Furthermore, as in the invention according to claim 3, the dispersant is inorganic so that the added mass ratio of the preceding tank and the succeeding tank is 1: 2 to 1: 4, and the total addition amount is in terms of solid content. By adding 0.05 to 2.00 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the particles, generation of scale can be surely prevented throughout the entire process. Silica composite particles more suitable as a pigment can be continuously produced.

また、請求項4に係る発明のように、無機粒子として、製紙スラッジを主原料とする被処理物を脱水及び熱処理して得た平均粒子径が1.4μm以上、かつ粒子径1μm以下の割合が5%以上の再生粒子を用いることで、得られるシリカ複合粒子の粒子径分布を小径側においてシャープにすることができるとの作用効果が確実に奏せられるようになる。   In addition, as in the invention according to claim 4, the ratio of the average particle size obtained by dehydrating and heat-treating an object whose main raw material is papermaking sludge as the inorganic particles is 1.4 μm or more and the particle size is 1 μm or less. By using regenerated particles having a particle size of 5% or more, the effect that the particle size distribution of the obtained silica composite particles can be sharpened on the small diameter side is surely exhibited.

シリカ複合設備の概要図である。It is a schematic diagram of a silica composite facility.

次に、本発明を実施するための形態を説明する。
本形態のシリカ複合粒子の製造方法は、無機粒子、珪酸アルカリ水溶液、鉱酸及び分散剤を主な原料とし、無機粒子にシリカを複合させてシリカ複合粒子とするものである。
Next, the form for implementing this invention is demonstrated.
The manufacturing method of the silica composite particle of this form uses inorganic particles, alkali silicate aqueous solution, mineral acid and a dispersant as main raw materials, and combines silica with inorganic particles to form silica composite particles.

原料として用いることができる無機粒子の種類は特に限定されず、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、クレー、タルク、カオリン、焼成カオリン、二酸化チタン、水酸化アルミニウム等の公知の無機粒子を、好ましくは製紙用の填料や顔料として好適に用いられる炭酸カルシウム、クレー、タルクを用いることができる。   The kind of inorganic particles that can be used as a raw material is not particularly limited. For example, known inorganic particles such as light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, clay, talc, kaolin, calcined kaolin, titanium dioxide, aluminum hydroxide, Preferably, calcium carbonate, clay and talc, which are preferably used as fillers and pigments for papermaking, can be used.

ただし、製紙スラッジ廃棄の問題等も同時に解決されることから、製紙スラッジを主な原料とする再生粒子を用いるのがより好ましい。そこで、以下では、無機粒子に対するシリカの複合方法を説明した後、再生粒子の製造方法について、好適な形態を説明する。   However, since the problem of paper sludge disposal and the like can be solved at the same time, it is more preferable to use regenerated particles made mainly from paper sludge. Therefore, in the following, after describing a method for combining silica with inorganic particles, a preferred embodiment of a method for producing regenerated particles will be described.

〔シリカの複合方法〕
本形態のシリカの複合(製造)方法においては、図1に示すように、まず、無機粒子S及び珪酸アルカリKを先行槽たる第1の槽70Aに供給し、この第1の槽70A内の無機粒子Sが分散されたスラリーHAが、第1の槽70Aから第2の槽70Bへ、この第2の槽70Bから後行槽たる第3の槽70Cへ、この第3の槽70Cから第4の槽70Dへ流れるものとする。また、第3の槽30C内のスラリーHCに鉱酸R2を添加するほか、第1の槽70A内のスラリーHAにも鉱酸R1を先行添加する。さらに、先行槽たる第1の槽70A内のスラリーHA及び後行槽たる第3の槽70C内のスラリーHCにポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B1,B2を添加し、もってシリカ複合粒子を連続的に製造する、
なお、本形態においては、無機粒子Sが分散されたスラリーHAが、先行槽たる第1の槽70Aから他の槽たる第2の槽70Bを介して後行槽たる第3の槽70Cへ流れるものとなっているが、他の槽を2槽、3槽又はそれ以上の複数槽とすることも、逆に他の槽を設けず、先行槽たる第1の槽70Aから直接後行槽たる第3の槽70Cへ流れるものとすることもできる。また、ポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤を、先行槽たる第1の槽70A内のスラリーHAのみに添加し、後行槽たる第3の槽70C内のスラリーHCには添加しないことや、第2の槽70B内のスラリーHBや第4の槽70D内のスラリーHDにも添加することなどもできる。以下、詳細に説明する。
[Composite method of silica]
In the composite (manufacturing) method of silica of this embodiment, as shown in FIG. 1, first, inorganic particles S and alkali silicate K are supplied to the first tank 70A, which is the preceding tank, The slurry HA in which the inorganic particles S are dispersed is transferred from the first tank 70A to the second tank 70B, from the second tank 70B to the third tank 70C which is a subsequent tank, and from the third tank 70C to the second tank 70C. It shall flow to 4 tank 70D. In addition to adding the mineral acid R2 to the slurry HC in the third tank 30C, the mineral acid R1 is also added in advance to the slurry HA in the first tank 70A. Furthermore, dispersants B1 and B2 mainly composed of polyacrylic acid soda are added to the slurry HA in the first tank 70A as the preceding tank and the slurry HC in the third tank 70C as the succeeding tank, so that the silica composite particles Continuously manufacturing,
In this embodiment, the slurry HA in which the inorganic particles S are dispersed flows from the first tank 70A as the preceding tank to the third tank 70C as the subsequent tank through the second tank 70B as the other tank. Although other tanks are made into two tanks, three tanks or a plurality of more tanks, conversely, other tanks are not provided, but directly from the first tank 70A as the preceding tank. It can also flow into the third tank 70C. Further, a dispersant mainly composed of polyacrylic acid soda is added only to the slurry HA in the first tank 70A as the preceding tank, and not added to the slurry HC in the third tank 70C as the subsequent tank. Also, it can be added to the slurry HB in the second tank 70B and the slurry HD in the fourth tank 70D. Details will be described below.

《第1の槽》
本形態において、無機粒子S及び珪酸アルカリKは、図示はしないが、各別に第1の槽70Aに供給し、第1の槽70A内において撹拌・混合して、スラリー化することもできる。しかしながら、図示例のように、第1の槽70Aに先行する混合槽90Sに、無機粒子S、珪酸アルカリK(又はその水溶液)及び適宜水等を供給し、当該混合槽90S内において撹拌・混合してから、第1の槽70Aに供給する方が好ましい。このように無機粒子S及び珪酸アルカリKをあらかじめ撹拌・混合してから第1の槽70Aに供給すると、無機粒子Sがより均一に分散するため、製造されるシリカ複合粒子の均質性が向上する。
<< First tank >>
In this embodiment, although not shown, the inorganic particles S and the alkali silicate K can be separately supplied to the first tank 70A, and stirred and mixed in the first tank 70A to form a slurry. However, as in the illustrated example, inorganic particles S, alkali silicate K (or an aqueous solution thereof), and water as appropriate are supplied to the mixing tank 90S preceding the first tank 70A, and stirring and mixing are performed in the mixing tank 90S. Then, it is preferable to supply the first tank 70A. As described above, when the inorganic particles S and the alkali silicate K are stirred and mixed in advance and then supplied to the first tank 70A, the inorganic particles S are more uniformly dispersed, so that the homogeneity of the manufactured silica composite particles is improved. .

この点、通常であれば、第1の槽70A内のスラリーHAの撹拌強度を強くすることによって、あるいは撹拌時間を長くすることによって無機粒子Sの分散性を高めることができる。しかしながら、本形態においては、撹拌強度を強くし、あるいは撹拌時間を長くすることによって無機粒子Sの分散性を高めると、後述するように第1の槽70Aにおいて生成されるシリカゾルが好適なものとはならなくなる可能性がある。したがって、無機粒子S及び珪酸アルカリKをあらかじめ撹拌・混合することによって無機粒子Sの分散性を高める方が好ましい。   In this regard, normally, the dispersibility of the inorganic particles S can be enhanced by increasing the stirring strength of the slurry HA in the first tank 70A or by increasing the stirring time. However, in this embodiment, when the dispersibility of the inorganic particles S is increased by increasing the stirring strength or increasing the stirring time, the silica sol produced in the first tank 70A is suitable as described later. There is a possibility that it will not be. Therefore, it is preferable to increase the dispersibility of the inorganic particles S by stirring and mixing the inorganic particles S and the alkali silicate K in advance.

なお、この無機粒子S等の撹拌・混合は、インラインミキサーを利用して行うことも考えられるが、スケールの防止という観点からは、本形態のように混合槽90Sを利用する方が好ましい。   In addition, although stirring and mixing of this inorganic particle S etc. can also be considered using an in-line mixer, it is more preferable to use mixing tank 90S like this form from a viewpoint of prevention of a scale.

(珪酸アルカリ)
珪酸アルカリの種類は特に限定されず、例えば、液状、粉末状の無水物である珪酸ナトリウムガラス(水ガラス)、フレーク状のオルソ珪酸ナトリウム等の珪酸ナトリウム(Na2O・nSiO2・nH2O)や、一般工業用の珪酸カリウム水溶液、ブラウン管用蛍光物質結合剤として用いられている高純度珪酸カリウム等の珪酸カリウム(K2O・nSiO2)等を用いることができる。ただし、入手が容易であり、また、安価であることから、珪酸ナトリウム溶液たる3号水ガラスを用いるのが好ましい。
(Alkali silicate)
The type of alkali silicate is not particularly limited. For example, sodium silicate (Na 2 O.nSiO 2 .nH 2 O) such as sodium silicate glass (water glass), which is a liquid, powdered anhydride, or flaky sodium orthosilicate. ), Potassium silicate aqueous solution for general industrial use, potassium silicate (K 2 O.nSiO 2 ) such as high-purity potassium silicate used as a fluorescent material binder for cathode ray tubes, and the like can be used. However, it is preferable to use No. 3 water glass, which is a sodium silicate solution, because it is easily available and inexpensive.

珪酸アルカリは、例えば、水溶液として供給することができ、当該珪酸アルカリ水溶液の珪酸(SiO2)濃度は、6〜18g/Lであるのが好ましく、8〜16g/Lであるのがより好ましく、10〜14g/Lであるのが特に好ましい。 The alkali silicate can be supplied as an aqueous solution, for example, and the silicic acid (SiO 2 ) concentration of the aqueous alkali silicate solution is preferably 6 to 18 g / L, more preferably 8 to 16 g / L. It is particularly preferably 10 to 14 g / L.

珪酸濃度が6g/Lを下回ると、第3の槽70Cにおいてシリカゾルが十分に生成されない可能性があり、一部の無機粒子Sにシリカが複合せず、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。この点、シリカ複合粒子の製造を従来のようにバッチ式で行う場合は、珪酸アルカリ水溶液の混合割合を増やすことによって珪酸の量を確保することができる。しかしながら、本形態の製造方法は、シリカ複合粒子を連続的に製造する連続式であり、珪酸アルカリが混合されたスラリーHAは、随時、第1の槽70Aから第2の槽70Bへ、第2の槽70Bから第3の槽70Cへ、第3の槽70Cから第4の槽70Dへと流れてしまい、それぞれの槽70A,70B,70C,70Dにおいて各別の反応が進められる。したがって、一原料のみの大幅な増量は、製造されるシリカ複合粒子の均質性低下につながる可能性があり、好ましいものではない。   When the silicic acid concentration is less than 6 g / L, there is a possibility that the silica sol is not sufficiently generated in the third tank 70C, and silica is not complexed with some inorganic particles S, and the homogeneity of the produced silica complex particles is May be reduced. In this regard, when the production of the silica composite particles is performed batchwise as in the prior art, the amount of silicic acid can be ensured by increasing the mixing ratio of the aqueous alkali silicate solution. However, the manufacturing method according to the present embodiment is a continuous type in which silica composite particles are continuously manufactured, and the slurry HA mixed with alkali silicate is changed from the first tank 70A to the second tank 70B as needed. Flow from the tank 70B to the third tank 70C, and from the third tank 70C to the fourth tank 70D, and each separate reaction proceeds in each tank 70A, 70B, 70C, 70D. Therefore, a large increase in only one raw material may lead to a decrease in homogeneity of the silica composite particles to be produced, which is not preferable.

他方、珪酸濃度が18g/Lを上回ると、第3の槽70Cにおいてシリカゾルではなくホワイトカーボンが生成され、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sの一部がホワイトカーボンによって被覆されてしまう可能性がある。無機粒子Sがホワイトカーボンで被覆されてしまうと、例えば、無機粒子Sの特性が発揮されなくなってしまい、特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、再生粒子が有する多孔質特性や光学的特性等が発揮されなくなって、再生粒子を用いる利点が失われる。   On the other hand, when the silicic acid concentration exceeds 18 g / L, white carbon is generated instead of silica sol in the third tank 70C, and part of the inorganic particles S may be covered with white carbon in the fourth tank 70D. is there. If the inorganic particles S are coated with white carbon, for example, the properties of the inorganic particles S are not exhibited, and in particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, the porous properties and optical properties of the regenerated particles are reduced. The characteristics and the like are not exhibited, and the advantage of using the regenerated particles is lost.

(無機粒子)
無機粒子Sの種類は、前述したとおりである。
無機粒子Sは、平均粒子径が、1.4〜3.2μmであるのが好ましく、1.7〜3.0μmであるのがより好ましく、2.0〜2.8μmであるのが特に好ましい。
(Inorganic particles)
The kind of the inorganic particles S is as described above.
The inorganic particles S preferably have an average particle size of 1.4 to 3.2 μm, more preferably 1.7 to 3.0 μm, and particularly preferably 2.0 to 2.8 μm. .

無機粒子Sの平均粒子径が1.4μmを下回ると、本形態の製造方法によっても、第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付け(この「糊付け」の意味については、後述する。)が不十分となり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。他方、無機粒子Sの平均粒子径が3.2μmを上回ると、製造されるシリカ複合粒子の平均粒子径が大きくなり過ぎ、製紙用の填料や顔料として用いるに適さないものとなる可能性がある。   When the average particle diameter of the inorganic particles S is less than 1.4 μm, the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B are glued also by the manufacturing method of the present embodiment (the meaning of this “glue” will be described later). May be insufficient, and the particle size distribution of the silica composite particles to be produced may be broad on the small diameter side. On the other hand, if the average particle size of the inorganic particles S exceeds 3.2 μm, the average particle size of the silica composite particles to be produced becomes too large, which may be unsuitable for use as a filler or pigment for papermaking. .

無機粒子Sの体積平均粒子径は、レーザー粒度分布測定装置(レーザー解析式粒度分布測定装置「SALD−2200型」島津製作所社製)にて粒子径分布を測定し、全粒子の体積に対する累積体積が50%になるときの粒子径(d50)として求められる。測定試料の調製に際しては、0.1%ヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、無機粒子Sを添加し、超音波で1分間分散するものとする。   The volume average particle size of the inorganic particles S is determined by measuring the particle size distribution with a laser particle size distribution measuring device (laser analysis type particle size distribution measuring device “SALD-2200 type” manufactured by Shimadzu Corporation), and the cumulative volume with respect to the volume of all particles. Is determined as the particle diameter (d50) when the ratio is 50%. In preparing the measurement sample, the inorganic particles S are added to a 0.1% sodium hexametaphosphate aqueous solution and dispersed by ultrasonic waves for 1 minute.

無機粒子Sは、粒子径1μm以下の小径な無機粒子Sの質量割合が、5〜20%であるのが好ましく、5〜15%であるのがより好ましく、5〜10%であるのが特に好ましい。   In the inorganic particles S, the mass ratio of the small-sized inorganic particles S having a particle diameter of 1 μm or less is preferably 5 to 20%, more preferably 5 to 15%, and particularly preferably 5 to 10%. preferable.

粒子径1μm以下の小径な無機粒子Sの質量割合が5%を下回る場合、つまり小径な無機粒子Sがもともと少ない場合は、本形態の製造方法による小径な無機粒子Sの糊付け機能が効果的に発揮されない可能性がある。他方、粒子径1μm以下の小径な無機粒子Sの質量割合が20%を上回る場合は、本形態の製造方法によっても、小径な無機粒子Sの糊付けが不十分となり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   When the mass ratio of the small-diameter inorganic particles S having a particle diameter of 1 μm or less is less than 5%, that is, when the small-diameter inorganic particles S are originally small, the gluing function of the small-diameter inorganic particles S by the manufacturing method of this embodiment is effective. It may not be demonstrated. On the other hand, when the mass ratio of the small-diameter inorganic particles S having a particle diameter of 1 μm or less exceeds 20%, the paste of the small-diameter inorganic particles S is insufficient even by the manufacturing method of this embodiment, The particle size distribution may be broad on the small diameter side.

粒子径1μm以下の無機粒子Sの質量割合は、レーザー粒度分布測定装置(レーザー解析式粒度分布測定装置「SALD−2200型」島津製作所社製)にて粒子径分布を測定し、全粒子の体積に対する粒子径1μm以下の粒子の累積体積として求められる。測定試料の調製に際しては、0.1%ヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、無機粒子Sを添加し、超音波で1分間分散するものとする。   The mass ratio of the inorganic particles S having a particle size of 1 μm or less is determined by measuring the particle size distribution with a laser particle size distribution measuring device (laser analysis type particle size distribution measuring device “SALD-2200 type” manufactured by Shimadzu Corporation). As a cumulative volume of particles having a particle diameter of 1 μm or less. In preparing the measurement sample, the inorganic particles S are added to a 0.1% sodium hexametaphosphate aqueous solution and dispersed by ultrasonic waves for 1 minute.

無機粒子Sは、鉱酸R1及び分散剤B1を添加する前のスラリーHA中において、濃度が、95〜125g/Lであるのが好ましく、100〜120g/Lであるのがより好ましく、105〜115g/Lであるのが特に好ましい。   The concentration of the inorganic particles S in the slurry HA before adding the mineral acid R1 and the dispersant B1 is preferably 95 to 125 g / L, more preferably 100 to 120 g / L. It is particularly preferably 115 g / L.

無機粒子Sの濃度が95g/Lを下回ると、生産性が悪く、連続式として生産性の向上を図る本形態の趣旨が減殺される可能性がある。他方、無機粒子Sの濃度が125g/Lを上回ると、各槽70A,70B,70C,70DにおけるスラリーHA,HB,HC,HDの粘度が増加して無機粒子Sの分散性が低下する可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、当該再生粒子が極めて多孔質であるために、スラリーHA,HB,HC,HDの粘度がより増加し易く、製造されるシリカ複合粒子の均質性がより低下する可能性がある。   When the concentration of the inorganic particles S is less than 95 g / L, the productivity is poor, and there is a possibility that the gist of the present embodiment aiming at improving the productivity as a continuous type is diminished. On the other hand, when the concentration of the inorganic particles S exceeds 125 g / L, the viscosity of the slurries HA, HB, HC, and HD in the tanks 70A, 70B, 70C, and 70D may increase and the dispersibility of the inorganic particles S may decrease. There is a possibility that the homogeneity of the produced silica composite particles may be lowered. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, the regenerated particles are extremely porous, so that the viscosity of the slurry HA, HB, HC, HD is more likely to increase, and the homogeneity of the silica composite particles to be produced May be more reduced.

(清水)
本形態のおいては、無機粒子S及び珪酸アルカリKの混合液とは別に、清水Wを、インラインミキサー90W等を通して、好ましくは蒸気J等によって加熱して、第1の槽70Aに供給する。この清水Wの供給により、第1の槽70A内のスラリーHAの無機粒子Sの濃度や温度を調節することができる。
(Shimizu)
In this embodiment, separately from the mixed liquid of inorganic particles S and alkali silicate K, fresh water W is heated through an inline mixer 90W or the like, preferably with steam J or the like, and supplied to the first tank 70A. By supplying the fresh water W, the concentration and temperature of the inorganic particles S of the slurry HA in the first tank 70A can be adjusted.

(鉱酸)
第1の槽70A内のスラリーHAには、鉱酸R1を先行添加する。この鉱酸R1は、第3の槽70C内のスラリーHCに添加する鉱酸R2とは別に添加するものであり、しかも鉱酸R2の添加とは技術的な意味を異にする。
(Mineral acid)
The mineral acid R1 is added in advance to the slurry HA in the first tank 70A. This mineral acid R1 is added separately from the mineral acid R2 added to the slurry HC in the third tank 70C, and the technical meaning is different from the addition of the mineral acid R2.

すなわち、第1の槽(先行槽)70Aにおいても、第3の槽(後行槽)70Cにおいても、鉱酸R1,R2を添加することにより、シリカゾルを生成させるという点では同様である。しかしながら、第3の槽70Cにおいて生成させるシリカゾルは、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sに複合させるためのシリカゾルである。これに対し、第1の槽70Aにおいて生成させるシリカゾルは、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sを他の無機粒子Sに付着させるための、いわば小径な無機粒子Sを他の無機粒子Sに糊付けするためのシリカゾルである(糊付け機能)。したがって、それぞれのシリカゾルに求められる特性が異なり、鉱酸R1,R2の添加条件等も異なる。つまり、鉱酸R1及び鉱酸R2を各別に添加するのは、スラリーHA,HB,HC,HDに対して鉱酸R1,R2を均一に分散させるために、複数の段階に分けて添加するのとは異なる。   That is, it is the same in that the silica sol is generated by adding the mineral acids R1 and R2 in both the first tank (preceding tank) 70A and the third tank (following tank) 70C. However, the silica sol generated in the third tank 70C is a silica sol for combining with the inorganic particles S in the fourth tank 70D. On the other hand, the silica sol generated in the first tank 70A has the so-called small-diameter inorganic particles S for adhering the small-diameter inorganic particles S to the other inorganic particles S in the second tank 70B. This is a silica sol for gluing (gluing function). Therefore, the characteristics required for each silica sol are different, and the addition conditions of the mineral acids R1 and R2 are also different. That is, the mineral acid R1 and the mineral acid R2 are added separately in a plurality of stages in order to uniformly disperse the mineral acids R1, R2 in the slurry HA, HB, HC, HD. Is different.

なお、鉱酸R1の添加に関して、先行という表現を用いているが、これは鉱酸R2に対する補助的な添加という意味ではなく、鉱酸R2の添加によるシリカの複合に先立って、無機粒子Sの粒子径を揃えるために先行的に添加するという意味である。   In addition, regarding the addition of the mineral acid R1, the expression “preceding” is used, but this does not mean an auxiliary addition to the mineral acid R2, but prior to the composite of the silica by the addition of the mineral acid R2, the inorganic particles S It means to add in advance to make the particle diameter uniform.

鉱酸R1の種類は特に限定されず、例えば、希硫酸、希塩酸、希硝酸等の鉱酸の希釈液等を用いることができる。ただし、価格やハンドリング性等の点からは、鉱酸R1として希硫酸を用いるのが好ましい。   The kind of mineral acid R1 is not particularly limited, and for example, a dilute solution of mineral acid such as dilute sulfuric acid, dilute hydrochloric acid, dilute nitric acid and the like can be used. However, it is preferable to use dilute sulfuric acid as the mineral acid R1 from the viewpoints of price and handling properties.

鉱酸R1の濃度は、0.50〜4.00mol/L(1〜8N(規定度))であるのが好ましく、1.00〜3.00mol/L(2〜6N)であるのがより好ましく、1.75〜2.25mol/L(3.5〜4.5N)であるのが特に好ましい。   The concentration of the mineral acid R1 is preferably 0.50 to 4.00 mol / L (1 to 8N (normality)), and more preferably 1.00 to 3.00 mol / L (2 to 6N). It is preferably 1.75 to 2.25 mol / L (3.5 to 4.5 N).

鉱酸R1の濃度が0.50mol/Lを下回ると、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合が増えるため、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sの糊付け機能が十分に発揮されない可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。特に本形態の製造方法は、シリカ複合粒子を連続的に製造する連続式であり、鉱酸R1が添加されたスラリーHAは、随時、第1の槽70Aから第2の槽70Bへと流れてしまうため、反応時間を長くしてシリカゾルを十分な長さに成長させるに適さない。   If the concentration of the mineral acid R1 is less than 0.50 mol / L, the proportion of silica sol that does not grow to a sufficient length increases, so that the function of gluing the small-diameter inorganic particles S may not be sufficiently exhibited in the second tank 70B. There is a possibility that the particle size distribution of the produced silica composite particles becomes broad on the small diameter side. In particular, the production method of the present embodiment is a continuous method for continuously producing silica composite particles, and the slurry HA to which the mineral acid R1 has been added flows from the first tank 70A to the second tank 70B as needed. Therefore, it is not suitable for making the silica sol grow to a sufficient length by lengthening the reaction time.

他方、鉱酸R1の濃度が4.00mol/Lを上回ると、鉱酸R1の分散性が悪くなるため、生成されるシリカゾルの長さが不均一になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布がブロードになる可能性がある。具体的には、十分な長さに成長しないシリカゾルが存在すると、その分だけ第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。他方、必要以上の長さに成長したシリカゾルが存在すると、このシリカゾルにより第2の槽70Bにおいて平均径の無機粒子Sや大径な無機粒子Sの糊付け効果まで発生してしまう可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が大径側においてブロードになる可能性がある。   On the other hand, when the concentration of the mineral acid R1 exceeds 4.00 mol / L, the dispersibility of the mineral acid R1 is deteriorated, so that the length of the generated silica sol becomes nonuniform, and the particle diameter of the silica composite particles to be produced Distribution may be broad. Specifically, if there is a silica sol that does not grow to a sufficient length, the paste of the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B becomes insufficient, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles There is a possibility of broadening on the small diameter side. On the other hand, if there is a silica sol grown to a length longer than necessary, this silica sol may cause the gluing effect of the average diameter inorganic particles S and the large diameter inorganic particles S in the second tank 70B. There is a possibility that the particle size distribution of the produced silica composite particles becomes broad on the large diameter side.

この点、必要以上の長さに成長したシリカゾルは、強撹拌することによって短くすることもできるが、強撹拌すると他のシリカゾルまで短くなってしまう可能性がある。他のシリカゾルが短くなるということは、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合が増えるのと同様であるため、その分だけ第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   In this respect, the silica sol grown to an unnecessarily long length can be shortened by vigorous stirring, but if vigorously stirred, it may be shortened to other silica sols. The shortening of the other silica sol is the same as the increase in the proportion of silica sol that does not grow to a sufficient length, and accordingly, the paste of the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B becomes insufficient. There is a possibility that the particle size distribution of the produced silica composite particles becomes broad on the small diameter side.

また、鉱酸R1の濃度が高いほど早期にシリカゾルが生成されるところ、鉱酸R1の分散性が悪いと、スラリーHA中の高濃度になった部分において早期にシリカゾルが生成され、このシリカゾルにより第1の槽70A内において小径な無機粒子Sの糊付けが始まってしまう可能性がある。したがって、鉱酸R1の濃度が4.00mol/Lを上回ると、シリカゾルの生成は第1の槽70Aで行い、小径な無機粒子Sの糊付けは第2の槽70Bで行うことにより、反応の進行を揃え、粒子径分布をシャープにしようとした本形態の趣旨が減殺される可能性がある。   Further, when the concentration of the mineral acid R1 is higher, the silica sol is generated earlier. When the dispersibility of the mineral acid R1 is poor, the silica sol is generated earlier in the portion having a high concentration in the slurry HA. There is a possibility that the gluing of the small-diameter inorganic particles S will start in the first tank 70A. Therefore, when the concentration of the mineral acid R1 exceeds 4.00 mol / L, the silica sol is generated in the first tank 70A, and the small-diameter inorganic particles S are glued in the second tank 70B. The purpose of this embodiment, which attempts to sharpen the particle size distribution, may be reduced.

ここで、当該反応の進行をより揃えるためには、鉱酸R1を図示例のような1箇所ではなく、2箇所、3箇所又はそれ以上の複数箇所から添加することもできる。ただし、本形態においては、鉱酸R1を添加するに先立って、スラリーHA中に無機粒子Sが分散されており、当該無機粒子Sによってシリカゾルの生成速度が抑えられるため、装置構造を複雑にしないという観点からは、鉱酸R1の添加箇所を1箇所とすることもできる。   Here, in order to make the progress of the reaction more uniform, the mineral acid R1 can be added not from one place as in the illustrated example, but from two places, three places or more. However, in this embodiment, the inorganic particles S are dispersed in the slurry HA prior to the addition of the mineral acid R1, and the inorganic particles S suppress the generation rate of the silica sol, so that the apparatus structure is not complicated. From this point of view, the addition position of the mineral acid R1 may be one.

なお、シリカは、一般に、無水珪酸(SiO2)と、水和(含水)珪酸(SiO2・nH2O)とに大別され、本形態において生成されるシリカゾルは、主に含水珪酸のゾルであると考えられる。ただし、他の珪酸ゾルが生成されることを否定する趣旨ではない。また、シリカゾルは、一般に、粒子径10〜20nmの粒子状であるとされるが、この粒子が連鎖した状態で存在する。そこで、本明細書においては、この連鎖の長さをシリカゾルの長さとして表現している。 Silica is generally roughly classified into silicic anhydride (SiO 2 ) and hydrated (hydrous) silicic acid (SiO 2 .nH 2 O), and the silica sol produced in this embodiment is mainly hydrous silicic acid sol. It is thought that. However, this is not to deny that other silicate sols are produced. Silica sol is generally considered to be in the form of particles having a particle diameter of 10 to 20 nm, but these particles exist in a chained state. Therefore, in this specification, the length of this chain is expressed as the length of the silica sol.

鉱酸R1の添加量は特に限定されないが、第3の槽70Cにおいて添加する鉱酸R2との合計添加量を調節することにより、第3の槽70Cを経たスラリー、つまり、第4の槽70D内のスラリーHDがpH7.0〜8.5となる量とするのが好ましく、pH7.5〜8.5となる量とするのがより好ましく、pH7.8〜8.2となる量とするのが特に好ましい。   The addition amount of the mineral acid R1 is not particularly limited, but the slurry that has passed through the third tank 70C, that is, the fourth tank 70D is adjusted by adjusting the total addition amount with the mineral acid R2 added in the third tank 70C. The amount of the slurry HD is preferably pH 7.0 to 8.5, more preferably pH 7.5 to 8.5, and pH 7.8 to 8.2. Is particularly preferred.

鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を、上記pHが7.0を下回る量とすると、第3の槽70Cにおいてシリカゾルではなくホワイトカーボンが生成されてしまい、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sがホワイトカーボンによって被覆されてしまう可能性がある。無機粒子Sがホワイトカーボンで被覆されてしまうと、無機粒子Sの特性が発揮されなくなり、特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、再生粒子が有する多孔質特性や光学的特性等が発揮されなくなり、再生粒子を用いる利点が失われる。また、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を、上記pHが7.0を下回る量とすると、無機粒子Sが再生粒子である場合において、再生粒子の構成成分であるカルシウムが硫酸カルシウムに変化し易く、例えば、製造されるシリカ複合粒子の体積平均粒子径が過度に低下したり、形状が不均一になったりする可能性がある。シリカ複合粒子の体積平均粒子径が過度に低下したり、形状が不均一になったりすると、例えば、紙の填料として用いる場合において、歩留りの低下や紙粉の発生、不透明度の低下等をまねく可能性がある。   If the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 is an amount whose pH is lower than 7.0, white carbon is generated in the third tank 70C instead of silica sol, and inorganic particles are generated in the fourth tank 70D. S may be covered with white carbon. If the inorganic particles S are coated with white carbon, the properties of the inorganic particles S will not be exhibited. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, the porous properties and optical properties of the regenerated particles are exhibited. And the advantage of using regenerated particles is lost. Further, when the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 is an amount where the pH is less than 7.0, when the inorganic particles S are regenerated particles, calcium as a constituent component of the regenerated particles is converted to calcium sulfate. It is easy to change, for example, the volume average particle diameter of the silica composite particle manufactured may fall too much, or a shape may become non-uniform | heterogenous. If the volume average particle diameter of the silica composite particles is excessively decreased or the shape becomes nonuniform, for example, when used as a paper filler, it may lead to a decrease in yield, generation of paper dust, a decrease in opacity, etc. there is a possibility.

他方、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を、上記pHが8.5を上回る量とすると、鉱酸R1と鉱酸R2との添加比にもよるが、通常、第3の槽70Cにおいてシリカゾルが十分に生成されなくなり、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sに対するシリカの複合が不十分になる可能性がある。   On the other hand, if the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 is an amount where the pH exceeds 8.5, the third tank 70C is usually used depending on the addition ratio of the mineral acid R1 and the mineral acid R2. In the fourth tank 70D, there is a possibility that the composite of silica with the inorganic particles S becomes insufficient in the fourth tank 70D.

一方、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を、上記pHの範囲に制限することとの関係において、鉱酸R1の量を合計添加量の18〜48容量%とするのが好ましく、23〜43容量%とするのがより好ましく、28〜38容量%とするのが特に好ましい。   On the other hand, in relation to limiting the total amount of mineral acid R1 and mineral acid R2 to the above pH range, the amount of mineral acid R1 is preferably 18 to 48% by volume of the total amount added. It is more preferable to set it to -43 volume%, and it is especially preferable to set it as 28-38 volume%.

鉱酸R1の添加量が合計添加量の18容量%を下回ると、第1の槽70Aにおいてシリカゾルが十分に生成されず、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sの糊付け機能が十分に発揮されない可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒度分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   When the addition amount of the mineral acid R1 is less than 18% by volume of the total addition amount, the silica sol is not sufficiently generated in the first tank 70A, and the function of gluing the small-diameter inorganic particles S is sufficiently exhibited in the second tank 70B. There is a possibility that the particle size distribution of the silica composite particles produced may be broad on the small diameter side.

他方、鉱酸R1の添加量が合計添加量の48容量%を上回ると、第3の槽70Cにおいてシリカゾルが十分に生成されず、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sに対するシリカの複合が十分に行われなくなる可能性がある。シリカの複合が不十分であると、特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、例えば、ワイヤー摩耗度等が高くなり、製紙用の填料や顔料としての特性に劣る可能性がある。   On the other hand, when the addition amount of the mineral acid R1 exceeds 48% by volume of the total addition amount, the silica sol is not sufficiently generated in the third tank 70C, and the composite of silica with the inorganic particles S is sufficiently generated in the fourth tank 70D. May not be done. When the composite of silica is insufficient, particularly when the inorganic particles S are regenerated particles, for example, the degree of wire wear becomes high, and the properties as a paper filler or pigment may be inferior.

鉱酸R1の添加速度は特に限定されるものではなく、前述した鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量(第4の槽70D内のスラリーHDのpH)、鉱酸R1の添加割合や、後述するスラリーHAの通過時間等から適宜決定することができる。   The addition rate of the mineral acid R1 is not particularly limited, and the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 (the pH of the slurry HD in the fourth tank 70D), the addition ratio of the mineral acid R1, It can be appropriately determined from the passage time of slurry HA, which will be described later.

(分散剤)
第1の槽70A内のスラリーHAには、鉱酸R1とともに、ポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B1を添加する。この分散剤B1の添加によって、鉱酸R1の添加にともなうスケールの発生が防止される。また、本形態のように、第3の槽(後行槽)70C内のスラリーHCにも鉱酸R2を添加する場合、当該第3の槽70C内においては、第1の槽70A内におけるよりも多量のスケールが発生する。しかしながら、第1の槽70Aにおいては小径な無機粒子Sを糊付けするためのシリカゾルを生成する必要があり、この生成においては、スケールの発生が大きな問題となる。したがって、分散剤は、少なくとも第1の槽70A内のスラリーHAに添加する必要があり、第3の槽70C内のスラリーHCにも添加すると、より好ましいものとなる。また、分散剤は、例えば、第2の槽70B内のスラリーHBや第4の槽70D内のスラリーHDにも添加することができ、更に第1の槽70Aに先行する混合槽90Sに添加すること等もできる。なお、本形態において、主剤とは、50質量%以上を占める成分を意味する。
(Dispersant)
To the slurry HA in the first tank 70A, together with the mineral acid R1, a dispersant B1 mainly composed of polyacrylic acid soda is added. The addition of the dispersant B1 prevents the generation of scale due to the addition of the mineral acid R1. In addition, when the mineral acid R2 is also added to the slurry HC in the third tank (following tank) 70C as in the present embodiment, in the third tank 70C, more than in the first tank 70A. A large amount of scale is generated. However, in the first tank 70A, it is necessary to generate a silica sol for gluing the small-diameter inorganic particles S. In this generation, generation of scale becomes a big problem. Therefore, it is necessary to add the dispersant to at least the slurry HA in the first tank 70A, and it is more preferable if it is added to the slurry HC in the third tank 70C. Further, the dispersant can be added to, for example, the slurry HB in the second tank 70B and the slurry HD in the fourth tank 70D, and further added to the mixing tank 90S preceding the first tank 70A. You can also. In addition, in this form, a main ingredient means the component which occupies 50 mass% or more.

ポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B1の種類は特に限定されず、例えば、アロンT540(東亜合成製)、ポイズ520(花王製)、SNディスパーサント5040(サンノプコ製)等を例示することができる。ただし、ポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤を用いるのが好ましく、強いアニオン性を有するカルボン酸基の多いポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤を用いるのがより好ましい。このカルボン酸基の多いポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤としては、例えば、ポイズ520(花王製)、SNディスパーサント5040(サンノプコ製)等を例示することができる。   The type of dispersant B1 mainly composed of polyacrylic acid soda is not particularly limited, and examples include Aron T540 (manufactured by Toa Gosei), Poise 520 (manufactured by Kao), SN Dispersant 5040 (manufactured by San Nopco), and the like. it can. However, it is preferable to use a dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda, and it is more preferable to use a dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda having a strong anionic property and many carboxylic acid groups. Examples of the dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda having many carboxylic acid groups include Poise 520 (manufactured by Kao), SN Dispersant 5040 (manufactured by San Nopco), and the like.

分散剤B1,B2は、先行槽と後行槽との添加質量割合が1:2〜1:4となるように、かつ合計添加量が固形分換算で無機粒子(S)100質量部に対して0.05〜2.00質量部となるように添加するのが好ましい。また、特に分散剤B1の添加量は、固形分換算で、無機粒子(S)100質量部に対して、0.013〜0.66質量部とするのが好ましく、0.04〜0.40質量部とするのがより好ましく、0.07〜0.20質量部とするのが特に好ましい。分散剤B1の添加量が0.013質量部を下回ると、無機粒子Sに含まれるカチオン基とカルボン酸基等のアクリル酸基とが凝集してスラリーHA,HB,HC,HDが増粘してしまい、各槽70A,70B,70C,70Dの内壁面にスケールが発生する可能性がある。また、当該無機粒子Sと分散剤B1との凝集によって、最終的に得られるシリカ複合粒子の粒子径分布が大径側においてブロードになる可能性がある。   Dispersing agents B1 and B2 have a total addition amount of 100 parts by mass of inorganic particles (S) in terms of solid content so that the addition mass ratio of the preceding tank and the subsequent tank is 1: 2 to 1: 4. It is preferable to add so that it may become 0.05-2.00 mass parts. Moreover, it is preferable that especially addition amount of dispersing agent B1 shall be 0.013-0.66 mass part with respect to 100 mass parts of inorganic particles (S) in conversion of solid content, and 0.04-0.40. It is more preferable to set it as a mass part, and it is especially preferable to set it as 0.07-0.20 mass part. When the added amount of the dispersant B1 is less than 0.013 parts by mass, the cationic groups contained in the inorganic particles S and the acrylic acid groups such as carboxylic acid groups are aggregated to increase the viscosity of the slurry HA, HB, HC, HD. Therefore, there is a possibility that a scale is generated on the inner wall surface of each tank 70A, 70B, 70C, 70D. Further, the aggregation of the inorganic particles S and the dispersant B1 may cause the particle size distribution of the finally obtained silica composite particles to become broad on the large diameter side.

他方、分散剤B1の添加量が0.66質量部を上回ると、スラリーHA,HB,HC,HD中の電解質濃度が上昇して当該スラリーHA,HB,HC,HDが増粘してしまい、各槽70A,70B,70C,70Dの内壁面にスケールが発生する可能性がある。また、得られたシリカ複合粒子を製紙用の填料として用いる場合に、過剰に存在する上記電解質によって、歩留りが低下する可能性がある。   On the other hand, when the added amount of the dispersant B1 exceeds 0.66 parts by mass, the electrolyte concentration in the slurry HA, HB, HC, HD increases and the slurry HA, HB, HC, HD increases in viscosity. A scale may generate | occur | produce on the inner wall face of each tank 70A, 70B, 70C, 70D. In addition, when the obtained silica composite particles are used as a filler for papermaking, the yield may decrease due to the electrolyte present in excess.

(撹拌)
製造されるシリカ複合粒子の均質性をより高めるためには、第1の槽70A内のスラリーHAを撹拌するのが好ましい。この撹拌の強度をどの程度のものとするかは特に限定されないが、スラリーHAのレイノルズ数(Re)が4000〜16000となるように撹拌するのが好ましく、6000〜14000となるように撹拌するのがより好ましく、8000〜12000となるように撹拌するのが特に好ましい。
(Stirring)
In order to further improve the homogeneity of the silica composite particles to be produced, it is preferable to stir the slurry HA in the first tank 70A. The strength of the stirring is not particularly limited, but the stirring is preferably performed so that the Reynolds number (Re) of the slurry HA is 4000 to 16000, and the stirring is performed so as to be 6000 to 14000. Is more preferable, and it is particularly preferable to stir so as to be 8000 to 12000.

レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、生成されるシリカゾルの長さが不均一になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布がブロードになる可能性がある。具体的には、十分な長さに成長しないシリカゾルが存在すると、その分だけ第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。他方、必要以上の長さに成長したシリカゾルが存在すると、このシリカゾルにより第2の槽70Bにおいて平均径の無機粒子Sや大径な無機粒子Sの糊付け効果まで発生してしまう可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が大径側においてブロードになる可能性がある。   When stirring so that the Reynolds number is less than 4000, the length of the generated silica sol becomes non-uniform, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles may become broad. Specifically, if there is a silica sol that does not grow to a sufficient length, the paste of the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B becomes insufficient, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles There is a possibility of broadening on the small diameter side. On the other hand, if there is a silica sol grown to a length longer than necessary, this silica sol may cause the gluing effect of the average diameter inorganic particles S and the large diameter inorganic particles S in the second tank 70B. There is a possibility that the particle size distribution of the produced silica composite particles becomes broad on the large diameter side.

また、鉱酸R1の濃度が高いほど早期にシリカゾルが生成されるところ、レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、鉱酸R1の分散性が悪く、スラリーHA中の高濃度なった部分において早期にシリカゾルが生成され、このシリカゾルにより第1の槽70A内において小径な無機粒子Sの糊付けが始まってしまう可能性がある。したがって、レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、シリカゾルの生成は第1の槽70Aで行い、小径な無機粒子Sの糊付けは第2の槽70Bで行うことにより、反応の進行を揃え、粒子径分布をシャープにしようとした本形態の趣旨が減殺される可能性がある。さらに、レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、分散剤B1が十分に分散されず、部分的にスケールが発生する可能性がある。   In addition, when the concentration of the mineral acid R1 is higher, the silica sol is generated earlier. When the Reynolds number is less than 4000, the mineral acid R1 has poor dispersibility and is early in the high concentration portion of the slurry HA. There is a possibility that the silica sol is generated and the silica sol starts to paste the small-diameter inorganic particles S in the first tank 70A. Accordingly, when stirring is performed so that the Reynolds number is less than 4000, the generation of silica sol is performed in the first tank 70A, and the small-diameter inorganic particles S are glued in the second tank 70B. There is a possibility that the gist of the present embodiment which attempts to sharpen the diameter distribution is diminished. Furthermore, if stirring is performed so that the Reynolds number is less than 4000, the dispersant B1 is not sufficiently dispersed, and there is a possibility that a scale is partially generated.

他方、レイノルズ数が16000を上回るように撹拌すると、十分な長さに成長したシリカゾルが短くなってしまい、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合が増えるのと同様な状態となる。したがって、その分だけ第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   On the other hand, when the stirring is performed so that the Reynolds number exceeds 16000, the silica sol grown to a sufficient length is shortened, and a state similar to an increase in the proportion of silica sol that does not grow to a sufficient length is obtained. Therefore, the paste of the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B is insufficient, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles may be broad on the small-diameter side.

ここでレイノルズ数(Re)は、第1の槽70A内のスラリーHAの流れの性質を示す無次元数であり、次式(1)で表される。
Re=ρvd/μ …(1)
なお、式(1)において、「ρ」はスラリーHAの密度(g/cm3)、「v」はスラリーHAの流速(cm/s)、「d」は第1の槽70Aの径(cm)、「μ」はスラリーHAの粘性係数(Ns/cm3)である。
Here, the Reynolds number (Re) is a dimensionless number indicating the nature of the flow of the slurry HA in the first tank 70A, and is represented by the following equation (1).
Re = ρvd / μ (1)
In the formula (1), “ρ” is the density (g / cm 3 ) of the slurry HA, “v” is the flow velocity (cm / s) of the slurry HA, and “d” is the diameter (cm) of the first tank 70A. ), “Μ” is the viscosity coefficient (Ns / cm 3 ) of the slurry HA.

レイノルズ数を上記範囲に調節する方法は特に限定されず、例えば、上記式(1)から明らかなように、第1の槽70Aの径を変えることによっても調節することができる。もっとも、通常、当該径は、処理効率の観点から決定され、レイノルズ数調節のために変化させることができないため、図示例のように撹拌羽根等が備わる撹拌手段80Aを第1の槽70A内に設け、この撹拌手段80AによってスラリーHAを撹拌することにより、レイノルズ数を調節するのが好ましい。   The method for adjusting the Reynolds number to the above range is not particularly limited. For example, as can be seen from the above formula (1), the Reynolds number can also be adjusted by changing the diameter of the first tank 70A. However, since the diameter is usually determined from the viewpoint of processing efficiency and cannot be changed for adjusting the Reynolds number, the stirring means 80A provided with stirring blades and the like in the illustrated example is provided in the first tank 70A. It is preferable to adjust the Reynolds number by providing and stirring the slurry HA by the stirring means 80A.

このように撹拌手段80Aを利用してレイノルズ数を調節するにあたっては、例えば、撹拌羽根を適宜逆転させること等もでき、また、撹拌手段80Aによる撹拌効果を高めるために、第1の槽70Aの内壁に邪魔板を取り付けること等もできる。   In adjusting the Reynolds number using the stirring means 80A in this way, for example, the stirring blades can be reversed as appropriate, and in order to enhance the stirring effect of the stirring means 80A, the first tank 70A A baffle plate can be attached to the inner wall.

(通過時間)
第1の槽70A内のスラリーHAのレイノルズ数を4000〜16000とすることとの関係において、第1の槽70AにおけるスラリーHAの通過時間は、2〜20分とするのが好ましく、4〜18分とするのがより好ましく、8〜12分とするのが特に好ましい。
(Passing time)
In relation to setting the Reynolds number of the slurry HA in the first tank 70A to 4000 to 16000, the passage time of the slurry HA in the first tank 70A is preferably 2 to 20 minutes, and 4 to 18 More preferably, the time is more preferably 8 to 12 minutes.

スラリーHAの通過時間が2分を下回ると、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合が増えるため、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sが十分に糊付けされない可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   If the passage time of the slurry HA is less than 2 minutes, the proportion of silica sol that does not grow to a sufficient length increases, so that the small-diameter inorganic particles S may not be sufficiently glued in the second tank 70B, and are produced. There is a possibility that the particle size distribution of the silica composite particles becomes broad on the small diameter side.

この点、通過時間が2分を下回る場合は、鉱酸R1の濃度を高くする等しても、前述したように撹拌強度の向上に限界があるため、シリカゾルの成長が不均一に進むだけで、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合を減らすには困難を伴う。   In this regard, when the passage time is less than 2 minutes, even if the concentration of the mineral acid R1 is increased, the improvement in the stirring strength is limited as described above, so the silica sol only grows unevenly. It is difficult to reduce the proportion of silica sol that does not grow to a sufficient length.

他方、スラリーHAの通過時間が20分を上回っても処理効率が低下するだけで、シリカゾルの生成・成長に有用ではない。逆に、スラリーHAの通過時間が20分を上回ると、小径な無機粒子Sの糊付けが第1の槽70A内において始まって反応の進行が揃わなくなる可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布がシャープにならなくなる可能性がある。   On the other hand, even if the passage time of the slurry HA exceeds 20 minutes, the treatment efficiency is lowered, and it is not useful for the generation and growth of silica sol. On the other hand, when the passage time of the slurry HA exceeds 20 minutes, the pasting of the small-diameter inorganic particles S may start in the first tank 70A and the progress of the reaction may not be uniform. The particle size distribution may not be sharp.

ここでスラリーHAの通過時間とは、鉱酸R1が添加された後、第1の槽70Aから流出するまでの計算上の時間であり、鉱酸R1が添加される前の時間は含まない。   Here, the passage time of the slurry HA is a calculated time from the addition of the mineral acid R1 to the outflow from the first tank 70A, and does not include the time before the mineral acid R1 is added.

(温度)
第1の槽70A内のスラリーHAの温度は特に限定されないが、50〜100℃であるのが好ましく、70〜100℃であるのがより好ましく、90〜100℃であるのが特に好ましい。
(temperature)
The temperature of the slurry HA in the first tank 70A is not particularly limited, but is preferably 50 to 100 ° C, more preferably 70 to 100 ° C, and particularly preferably 90 to 100 ° C.

スラリーHAの温度は、シリカゾルの生成・成長、強度等に影響を及ぼし、スラリーHAの温度が50℃を下回ると、シリカゾルの生成・成長が遅くなり、十分な長さに成長しないシリカゾルの割合が増える可能性がある。結果、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sが十分に糊付けされない可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布がブロードになる可能性がある。   The temperature of the slurry HA affects the generation / growth, strength, etc. of the silica sol. When the temperature of the slurry HA is lower than 50 ° C., the generation / growth of the silica sol becomes slow, and the ratio of the silica sol that does not grow to a sufficient length There is a possibility of increase. As a result, the small-sized inorganic particles S may not be sufficiently glued in the second tank 70B, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles may be broad.

この点、本形態の製造方法は、シリカ複合粒子を連続的に製造する連続式であり、スラリーHAは、随時、第1の槽70Aから第2の槽70Bへと流れてしまう。したがって、反応時間を長くしてシリカゾルを十分な長さに成長させるに適さない。また、第1の槽70Aにおいてシリカゾルが十分な長さに成長しないと、その分、通過時間の長い第2の槽70Bにおいてシリカではなくホワイトカーボンが生成されてしまう可能性があり、小径な無機粒子Sの糊付けが進まないばかりか、無機粒子Sの一部がホワイトカーボンによって被覆されてしまう可能性がある。第2の槽70Bにおいて無機粒子Sがホワイトカーボンによって被覆されてしまうと、第4の槽70Dにおけるシリカ複合が十分に進まなくなる可能性がある。また、特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、再生粒子が有する多孔質特性や光学的特性等が発揮されなくなり、再生粒子を用いる利点が失われる。   In this respect, the manufacturing method of the present embodiment is a continuous type in which silica composite particles are continuously manufactured, and the slurry HA flows from the first tank 70A to the second tank 70B as needed. Therefore, it is not suitable for increasing the reaction time to grow the silica sol to a sufficient length. Further, if the silica sol does not grow to a sufficient length in the first tank 70A, white carbon may be generated instead of silica in the second tank 70B having a long passage time. Not only the pasting of the particles S does not proceed, but also a part of the inorganic particles S may be covered with white carbon. If the inorganic particles S are covered with white carbon in the second tank 70B, the silica composite in the fourth tank 70D may not sufficiently advance. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, the porous characteristics and optical characteristics of the regenerated particles are not exhibited, and the advantage of using the regenerated particles is lost.

他方、スラリーHAの温度が100℃を上回ると、オートクレーブ等を使用しなければならなくなるため、設備が複雑になる。また、スラリーHAの温度が100℃を上回ると、熱エネルギーの無駄になるほか、スラリーHAの沸騰により液面が変動するため、たとえ分散剤B1を添加したとしても第1の槽70Aの内壁面にスケールが付着する可能性がある。この他、水分の蒸発によりスラリーHAの濃度が上昇するため、増粘してしまい、増粘による撹拌不良等が生じる可能性がある。   On the other hand, if the temperature of the slurry HA exceeds 100 ° C., it becomes necessary to use an autoclave or the like, which complicates the equipment. Further, if the temperature of the slurry HA exceeds 100 ° C., the heat energy is wasted and the liquid level fluctuates due to the boiling of the slurry HA. Therefore, even if the dispersant B1 is added, the inner wall surface of the first tank 70A There is a possibility that scale will adhere to the surface. In addition, since the concentration of the slurry HA increases due to evaporation of moisture, the viscosity increases, which may result in poor stirring due to thickening.

スラリーHAの温度を調節するにあたっては、例えば、第1の槽70Aに加温設備を設け、第1の槽70A内のスラリーHAを直接加温する方法によることもできるが、図示例のように、清水Wを蒸気J等によって加熱して第1の槽70A内に供給する方法によるのが好ましい。本形態においては、各種原料の均一分散性を目指しているため、当該清水Wを加温して供給する方法によると、必然的にスラリーHA全体が均一に加温されることになる。   In adjusting the temperature of the slurry HA, for example, a heating facility may be provided in the first tank 70A and the slurry HA in the first tank 70A may be directly heated. It is preferable that the fresh water W is heated by steam J or the like and supplied into the first tank 70A. In this embodiment, since uniform dispersion of various raw materials is aimed at, according to the method of heating and supplying the fresh water W, the whole slurry HA is necessarily heated uniformly.

また、図示はしないが、スラリーの温度が上昇すると無機粒子Sの分散性が向上するため、珪酸アルカリK(溶液)を加温するのも好ましい形態である。   Although not shown, since the dispersibility of the inorganic particles S is improved when the temperature of the slurry is increased, it is also a preferable mode to warm the alkali silicate K (solution).

なお、蒸気Jとしては、公知の熱源を利用することができるが、工場内の生蒸気(例えば、13kg/m2、120℃)を利用することにより、エネルギーの有効利用を図ることができる。 As the steam J, a known heat source can be used, but by using raw steam (for example, 13 kg / m 2 , 120 ° C.) in the factory, energy can be effectively used.

ここでスラリーHAの温度は、第1の槽70Aの底面中央部に存在するスラリーHAの温度である。   Here, the temperature of the slurry HA is the temperature of the slurry HA existing in the center of the bottom surface of the first tank 70A.

(スラリーの移動)
第1の槽70A内のスラリーHAを第2の槽70Bに流す(移動させる)方法は特に限定されず、例えば、第1の槽70A内及び第2の槽70B内と連通する配管を設け、この配管を通してスラリーHAを移動させることができる。
(Slurry transfer)
The method of flowing (moving) the slurry HA in the first tank 70A to the second tank 70B is not particularly limited. For example, a pipe communicating with the first tank 70A and the second tank 70B is provided, The slurry HA can be moved through this pipe.

ただし、図示例のように、第1の槽70A内のスラリーHAをオーバーフローさせて第2の槽70B内に移動させると好適である。図示例においては、第1の槽70A内に底面まで到達しない隔壁71Aが設けられており、第1の槽70A内に供給された各種材料(無機粒子S,珪酸アルカリK,鉱酸R1,分散剤B1,清水W)は、スラリーHAとして第1の槽70A内を下降し、隔壁71Aを潜った後、上昇し、オーバーフローして第2の槽70Bに移動させられる。配管を通してスラリーHAを移動する形態によると、スケールの問題や意図しないシリカゾルの成長、小径な無機粒子Sの糊付け等が進む可能性があるが、図示例の形態によると、かかる可能性が減少する。   However, it is preferable that the slurry HA in the first tank 70A is overflowed and moved into the second tank 70B as in the illustrated example. In the illustrated example, a partition wall 71A that does not reach the bottom surface is provided in the first tank 70A, and various materials (inorganic particles S, alkali silicate K, mineral acid R1, dispersion dispersed in the first tank 70A) are provided. The agent B1, fresh water W) descends in the first tank 70A as the slurry HA, dives through the partition wall 71A, rises, overflows, and is moved to the second tank 70B. According to the form in which the slurry HA is moved through the pipe, there is a possibility that the problem of scale, unintended growth of the silica sol, pasting of the small-diameter inorganic particles S, etc. may proceed, but according to the form of the illustrated example, such possibility is reduced. .

《第2の槽》
本形態において、第2の槽70B内のスラリーHBは、第1の槽70A内のスラリーHAが流れてきた(移動してきた)もののみでなり、新たに無機粒子Sや珪酸アルカリK、鉱酸、分散剤等は添加されない。
《Second tank》
In this embodiment, the slurry HB in the second tank 70B is only the one in which the slurry HA in the first tank 70A has flowed (moved), and newly inorganic particles S, alkali silicate K, mineral acid. No dispersant or the like is added.

第2の槽70Bにおいては、第1の槽70A内において生成・成長させられたシリカゾルによって、小径な無機粒子Sが他の無機粒子Sに糊付けされるため、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてシャープになる。   In the second tank 70B, the small-diameter inorganic particles S are glued to the other inorganic particles S by the silica sol generated and grown in the first tank 70A. The distribution becomes sharp on the small diameter side.

この第2の槽70Bは、省略することもできるが、シリカゾルの生成や小径な無機粒子Sの糊付け等の反応の進行を揃えるという観点からは、本形態のように、第2の槽70Bを設ける方が好ましい。   Although this second tank 70B can be omitted, from the viewpoint of aligning the progress of the reaction such as the generation of silica sol and the pasting of the small-diameter inorganic particles S, the second tank 70B is not used as in this embodiment. It is preferable to provide it.

(撹拌)
本形態においては、小径な無機粒子Sの糊付けを均一に進めるために、第1の槽70Aにおけるのと同様に、スラリーHBを撹拌するのが好ましい。この撹拌の強度をどの程度のものとするかは特に限定されないが、スラリーHBのレイノルズ数(Re)が4000〜16000となるように撹拌するのが好ましく、6000〜14000となるように撹拌するのがより好ましく、8000〜12000となるように撹拌するのが特に好ましい。
(Stirring)
In this embodiment, in order to advance the gluing of the small-diameter inorganic particles S uniformly, it is preferable to stir the slurry HB as in the first tank 70A. The strength of the stirring is not particularly limited, but stirring is preferably performed so that the Reynolds number (Re) of the slurry HB is 4000 to 16000, and stirring is preferably performed to 6000 to 14000. Is more preferable, and it is particularly preferable to stir so as to be 8000 to 12000.

レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、小径な無機粒子Sの糊付けが不均一に進み、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   When stirring is performed so that the Reynolds number is less than 4000, the pasting of the small-diameter inorganic particles S proceeds non-uniformly, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles may be broad on the small-diameter side.

他方、レイノルズ数が16000を上回るように撹拌すると、十分な長さに成長したシリカゾルが短くなってしまい、十分な長さではないシリカゾルの割合が増えることになるため、その分だけ小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。しかも、レイノルズ数が16000を上回るように撹拌すると、通常の無機粒子Sや大径の無機粒子Sに一度糊付けされた小径な無機粒子Sが再分散してしまう可能性があり、この点でも製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   On the other hand, if the stirring is performed so that the Reynolds number exceeds 16000, the silica sol grown to a sufficient length is shortened, and the proportion of the silica sol that is not a sufficient length increases. There is a possibility that the pasting of S becomes insufficient, and the particle size distribution of the produced silica composite particles becomes broad on the small diameter side. In addition, when stirring is performed so that the Reynolds number exceeds 16000, normal inorganic particles S and small-diameter inorganic particles S once glued to large-diameter inorganic particles S may be redispersed. There is a possibility that the particle size distribution of the silica composite particles is broad on the small diameter side.

ここでレイノルズ数は、第2の槽70B内のスラリーHBの流れの性質を示す無次元数であり、前述式(1)で表される。
ただし、第2の槽70Bにおいて、「ρ」はスラリーHBの密度(g/cm3)、「v」はスラリーHBの流速(cm/s)、「d」は第2の槽70Bの径(cm)、「μ」はスラリーHBの粘性係数(Ns/cm3)である。
Here, the Reynolds number is a dimensionless number indicating the nature of the flow of the slurry HB in the second tank 70B, and is represented by the above-described equation (1).
However, in the second tank 70B, “ρ” is the density of the slurry HB (g / cm 3 ), “v” is the flow velocity (cm / s) of the slurry HB, and “d” is the diameter of the second tank 70B ( cm), “μ” is the viscosity coefficient (Ns / cm 3 ) of the slurry HB.

レイノルズ数を上記範囲に調節する方法は特に限定されず、例えば、上記式(1)から明らかなように、第2の槽70Bの径を変えることによって調節することもできる。もっとも、通常、当該径は、処理効率や、第1の槽70Aと第2の槽70Bとの通過時間比の観点から決定され、レイノルズ数調節のために変化させることができないため、図示例のように、撹拌羽根等が備わる撹拌手段80Bを第2の槽70B内にも設け、この撹拌手段80BによってスラリーHBを撹拌することにより、レイノルズ数を調節するのが好ましい。   The method for adjusting the Reynolds number to the above range is not particularly limited. For example, as can be seen from the above formula (1), the Reynolds number can be adjusted by changing the diameter of the second tank 70B. However, since the diameter is usually determined from the viewpoint of the processing efficiency and the passage time ratio between the first tank 70A and the second tank 70B and cannot be changed for Reynolds number adjustment, As described above, it is preferable to adjust the Reynolds number by providing stirring means 80B provided with stirring blades and the like in the second tank 70B, and stirring the slurry HB with the stirring means 80B.

この撹拌手段80Bは、第1の槽70Aにおける撹拌手段80Aと同様のものを用いることもできるが、第2の槽70Bの容量や形状等にあわせて、適宜大きさや形状を異なるものとするのが好適である。   The stirring means 80B may be the same as the stirring means 80A in the first tank 70A, but the size and shape are appropriately different according to the capacity and shape of the second tank 70B. Is preferred.

撹拌手段80Bを利用してレイノルズ数を調節するにあたっては、例えば、撹拌羽根を適宜逆転させることなどもでき、また、撹拌手段80Bによる撹拌効果を高めるために、第2の槽70Bの内壁に邪魔板を取り付けることなどもできる。   In adjusting the Reynolds number using the stirring means 80B, for example, the stirring blades can be appropriately reversed, and in order to enhance the stirring effect by the stirring means 80B, the inner wall of the second tank 70B is obstructed. You can also attach a plate.

(通過時間)
第1の槽70AにおいてスラリーHAをレイノルズ数が4000〜16000となるように撹拌しつつ、通過時間が2〜20分となるように流れるものとすることとの関係において、第2の槽70BにおけるスラリーHBの通過時間は、20〜50分となるように調節するのが好ましく、25〜45分となるように調節するのがより好ましく、30〜40分となるように調節するのが特に好ましい。
(Passing time)
In the first tank 70A, the slurry HA is agitated so that the Reynolds number is 4000 to 16000 while flowing so that the passage time is 2 to 20 minutes. The passing time of the slurry HB is preferably adjusted to be 20 to 50 minutes, more preferably adjusted to be 25 to 45 minutes, and particularly preferably adjusted to be 30 to 40 minutes. .

スラリーHBの通過時間が20分を下回ると、小径な無機粒子Sの糊付けが十分に進まず、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。他方、スラリーHBの通過時間が50分を上回っても、第1の槽70AにおいてスラリーHAをレイノルズ数が4000〜16000となるように撹拌しつつ、通過時間が2〜20分となるように流れるものとして生成・成長させたシリカゾルとの関係において、更なる小径な無機粒子Sの糊付けは進まず、処理効率が低下する可能性がある。   When the passing time of the slurry HB is less than 20 minutes, the pasting of the small-diameter inorganic particles S does not sufficiently proceed, and the particle size distribution of the manufactured silica composite particles may be broad on the small-diameter side. On the other hand, even if the passage time of the slurry HB exceeds 50 minutes, the slurry HA is stirred in the first tank 70A so that the Reynolds number is 4000 to 16000, and the passage time is 2 to 20 minutes. In the relationship with the silica sol produced and grown as a product, the pasting of the further small-diameter inorganic particles S does not proceed, and the processing efficiency may decrease.

ここでスラリーHBの通過時間とは、スラリーHB(HA)が第2の槽70Bに流入してから、第3の槽70Cへ流出するまでの計算上の時間である。   Here, the passage time of the slurry HB is a calculated time from when the slurry HB (HA) flows into the second tank 70B until it flows out into the third tank 70C.

(温度)
第2の槽70B内のスラリーHBの温度は特に限定されないが、好ましくは50〜100℃、より好ましくは70〜100℃、特に好ましくは90〜100℃である。
(temperature)
Although the temperature of the slurry HB in the 2nd tank 70B is not specifically limited, Preferably it is 50-100 degreeC, More preferably, it is 70-100 degreeC, Most preferably, it is 90-100 degreeC.

スラリーHBの温度は、当該スラリーHBの粘度に影響を及ぼし、スラリーHBの温度が50℃を下回ると、特に小径な無機粒子Sの分散性が悪化するため、当該小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になる可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。この点、撹拌強度高めて分散性を向上させようとすると、通常の無機粒子Sや大径な無機粒子Sに糊付けされた小径な無機粒子Sが再分散してしまう可能性がある。   The temperature of the slurry HB affects the viscosity of the slurry HB. When the temperature of the slurry HB is below 50 ° C., the dispersibility of the small-diameter inorganic particles S deteriorates. This may be insufficient, and the particle size distribution of the produced silica composite particles may be broad on the small diameter side. In this regard, if the stirring strength is increased to improve the dispersibility, the normal inorganic particles S and the small-diameter inorganic particles S glued to the large-diameter inorganic particles S may be redispersed.

他方、スラリーHBの温度が100℃を上回ると、オートクレーブ等を使用しなければならなくなるため、設備が複雑になる。また、スラリーHBの温度が100℃を上回ると、熱エネルギーの無駄になるほか、スラリーHBの沸騰により液面が変動するため、第1の槽70A内のスラリーHAに分散剤B1が添加されていたとしても、第2の槽70Bの内壁面にスケールが付着する可能性がある。この他、水分の蒸発によりスラリーHBの濃度が上昇するため、増粘し、この増粘による撹拌不良などが生じる可能性がある。   On the other hand, if the temperature of the slurry HB exceeds 100 ° C., an autoclave or the like must be used, so that the equipment becomes complicated. Further, when the temperature of the slurry HB exceeds 100 ° C., the heat energy is wasted and the liquid level fluctuates due to the boiling of the slurry HB, so that the dispersant B1 is added to the slurry HA in the first tank 70A. Even so, the scale may adhere to the inner wall surface of the second tank 70B. In addition, since the concentration of the slurry HB is increased by evaporation of moisture, the viscosity is increased, and there is a possibility of poor stirring due to this thickening.

ここでスラリーHBの温度は、第2の槽70Bの底面中央部に存在するスラリーHBの温度である。   Here, the temperature of the slurry HB is the temperature of the slurry HB present in the center of the bottom surface of the second tank 70B.

スラリーHBの温度を調節するにあたっては、例えば、第2の槽70Bに加温設備を設け、第2の槽70B内のスラリーHBを直接加温する方法によることもできる。ただし、第1の槽70Aや第2の槽70Bを断熱性の素材で形成しておけば、通常、第1の槽70AにおけるスラリーHAの温度調節をするのみで足り、本工程において温度調節をする必要がなくなる。   In adjusting the temperature of the slurry HB, for example, a heating facility may be provided in the second tank 70B, and the slurry HB in the second tank 70B may be directly heated. However, if the first tank 70A and the second tank 70B are made of a heat-insulating material, it is usually sufficient to adjust the temperature of the slurry HA in the first tank 70A. There is no need to do it.

なお、図示はしないが、第2の槽70Bにおいても第1の槽70Aの場合と同様に、蒸気等によって加温された清水をスラリーHBに供給することによって温度の調節を図ることができる。   Although not shown, the temperature of the second tank 70B can be adjusted by supplying fresh water heated by steam or the like to the slurry HB, as in the case of the first tank 70A.

(スラリーの移動)
第2の槽70B内のスラリーHBを第3の槽70Cに流す(移動させる)方法は特に限定されず、例えば、第2の槽70B内及び第3の槽70C内と連通する配管を設け、この配管を通してスラリーHBを移動させることができる。
(Slurry transfer)
The method of flowing (moving) the slurry HB in the second tank 70B to the third tank 70C is not particularly limited. For example, a pipe communicating with the second tank 70B and the third tank 70C is provided. The slurry HB can be moved through this pipe.

ただし、図示例のように、第1の槽70Aにおけるのと同様、第2の槽70B内のスラリーHBをオーバーフローさせて第3の槽70C内に移動させると好適である。図示例では、第2の槽70B内に底面まで到達しない隔壁71Bが設けられており、第2の槽70B内に供給されたスラリーHB(HA)は第2の槽70B内を下降し、隔壁71Bを潜った後、上昇し、オーバーフローして第3の槽70Cに移動させられる。   However, as in the illustrated example, it is preferable that the slurry HB in the second tank 70B is overflowed and moved into the third tank 70C, as in the first tank 70A. In the illustrated example, a partition wall 71B that does not reach the bottom surface is provided in the second tank 70B, and the slurry HB (HA) supplied into the second tank 70B descends in the second tank 70B, and the partition wall After diving 71B, it rises, overflows and is moved to the third tank 70C.

この点、配管を通してスラリーHBを移動する形態によると、スケールの問題や意図しない小径な無機粒子Sの分散が生じる可能性があるが、図示例の形態によると、かかる可能性が減少する。   In this respect, according to the form in which the slurry HB is moved through the pipe, there is a possibility of a problem of scale and unintended dispersion of the small-diameter inorganic particles S, but according to the form of the illustrated example, such a possibility is reduced.

《第3の槽》
第3の槽70C内のスラリーHCには、鉱酸R2及びポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B2が添加される。鉱酸R2の添加によって、第1の槽70Aにおけるのと同様に、シリカゾルが生成される。ただし、当該シリカゾルは、第4の槽70Dにおいて無機粒子Sに複合するためのシリカゾルであり、第2の槽70Bにおいて小径な無機粒子Sを他の無機粒子Sに糊付けするために、第1の槽70Aにおいて生成するシリカゾルとは技術的意味を異にする。したがって、下記に説明するように、当該シリカゾルに求められる特性が異なり、結果、鉱酸R2の添加条件等も異なる。また、分散剤B2の添加によって、第3の槽70C内におけるスケールの発生が確実に防止される。
《Third tank》
Dispersant B2 mainly composed of mineral acid R2 and polyacrylic acid soda is added to slurry HC in third tank 70C. Addition of the mineral acid R2 produces a silica sol as in the first tank 70A. However, the silica sol is a silica sol for compounding with the inorganic particles S in the fourth tank 70D. In order to paste the small-diameter inorganic particles S to the other inorganic particles S in the second tank 70B, the first sol The technical meaning is different from that of the silica sol produced in the tank 70A. Therefore, as will be described below, the characteristics required for the silica sol are different, and as a result, the conditions for adding the mineral acid R2 are different. Moreover, generation | occurrence | production of the scale in the 3rd tank 70C is reliably prevented by addition of the dispersing agent B2.

(鉱酸)
鉱酸R2の種類は特に限定されず、例えば、希硫酸、希塩酸、希硝酸等の鉱酸の希釈液等を用いることができる。この鉱酸R2は、第1の槽70Aにおいて用いる鉱酸R1と同じ種類のものであっても、異なる種類のものであってもよい。ただし、処理の安定性の観点からは、鉱酸R1と同じ種類のものであるのが好ましく、価格、ハンドリング性等の観点からは、鉱酸R2としても希硫酸を用いるのが好ましい。
(Mineral acid)
The kind of the mineral acid R2 is not particularly limited, and for example, a dilute solution of mineral acid such as dilute sulfuric acid, dilute hydrochloric acid, dilute nitric acid and the like can be used. The mineral acid R2 may be the same type as the mineral acid R1 used in the first tank 70A or may be a different type. However, from the viewpoint of the stability of the treatment, the same kind as that of the mineral acid R1 is preferable, and from the viewpoint of price, handling property, etc., it is preferable to use dilute sulfuric acid as the mineral acid R2.

鉱酸R2の濃度は、好ましくは0.50〜4.00mol/L(1〜8N(規定度))、より好ましくは1.00〜3.00mol/L(2〜6N)、特に好ましくは1.75〜2.25mol/L(3.5〜4.5N)である。   The concentration of the mineral acid R2 is preferably 0.50 to 4.00 mol / L (1 to 8N (normality)), more preferably 1.00 to 3.00 mol / L (2 to 6N), and particularly preferably 1 .75 to 2.25 mol / L (3.5 to 4.5 N).

鉱酸R2の濃度が0.50mol/Lを下回ると、シリカゾルの生成が不十分になるため、第4の槽70Dにおける無機粒子Sに対するシリカの複合が不十分になる可能性があり、製造されるシリカ複合粒子が不均質になる可能性がある。特に本形態の製造方法は、シリカ複合粒子を連続的に製造する連続式であり、鉱酸R2が添加されたスラリーHCは、随時、第3の槽70Cから第4の槽70Dへと流れてしまうため、反応時間を長くしてシリカゾルの生成を図るには適さない。   When the concentration of the mineral acid R2 is less than 0.50 mol / L, the silica sol is not sufficiently generated, and thus there is a possibility that the composite of silica with the inorganic particles S in the fourth tank 70D may be insufficient. The silica composite particles may become heterogeneous. In particular, the manufacturing method of the present embodiment is a continuous type in which silica composite particles are continuously manufactured, and the slurry HC to which the mineral acid R2 is added flows from the third tank 70C to the fourth tank 70D as needed. Therefore, it is not suitable for increasing the reaction time to produce silica sol.

他方、鉱酸R2の濃度が4.00mol/Lを上回ると、鉱酸R2の分散性が悪くなるため、シリカゾルの生成が不均一になり、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。また、鉱酸R2の濃度が高いほど早期にシリカゾルが生成されるところ、鉱酸R2の分散性が悪いと、スラリーHC中の高濃度なった部分において早期にシリカゾルが生成され、このシリカゾルにより第3の槽70C内において無機粒子Sに対するシリカの複合が進んでしまう可能性がある。したがって、鉱酸R2の濃度が4.00mol/Lを上回ると、シリカゾルの生成は第3の槽70Cで行い、無機粒子Sに対するシリカの複合は第4の槽70Dで行うことにより、反応の進行を揃え、粒子径分布をシャープにしようとした本形態の趣旨が減殺される可能性がある。   On the other hand, when the concentration of the mineral acid R2 exceeds 4.00 mol / L, the dispersibility of the mineral acid R2 is deteriorated, so that the generation of the silica sol becomes non-uniform and the homogeneity of the produced silica composite particles may be lowered. There is sex. Further, when the concentration of the mineral acid R2 is higher, the silica sol is generated earlier. When the dispersibility of the mineral acid R2 is poor, the silica sol is generated earlier at the portion where the concentration in the slurry HC is higher. In the third tank 70C, there is a possibility that the composite of silica with the inorganic particles S proceeds. Therefore, when the concentration of the mineral acid R2 exceeds 4.00 mol / L, the generation of silica sol is performed in the third tank 70C, and the composite of silica with the inorganic particles S is performed in the fourth tank 70D. The purpose of this embodiment, which attempts to sharpen the particle size distribution, may be reduced.

ここで、当該反応の進行をより揃えるためには、鉱酸R2を図示例のような1箇所ではなく、2箇所、3箇所又はそれ以上の複数箇所から添加することもできる。ただし、本形態においては、鉱酸R2を添加するに先立って、スラリーHC中に無機粒子Sが分散されており、しかもこの無機粒子Sは、第1の槽70A及び第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けにより粒子径分布が均一なものとされている。したがって、当該無機粒子Sによってシリカゾルの生成速度がより均一に揃えられるため、鉱酸R2の添加箇所を1箇所とすることもできる。なお、鉱酸R2を複数箇所から添加すると、当然、装置構成が複雑になる。   Here, in order to further align the progress of the reaction, the mineral acid R2 can be added from two, three, or more than one place as shown in the illustrated example. However, in this embodiment, prior to the addition of the mineral acid R2, the inorganic particles S are dispersed in the slurry HC, and the inorganic particles S have a small diameter in the first tank 70A and the second tank 70B. The particle size distribution is made uniform by pasting of the inorganic particles S. Therefore, since the inorganic sol S can make the generation rate of the silica sol more uniform, the addition location of the mineral acid R2 can be made one. In addition, when mineral acid R2 is added from several places, naturally an apparatus structure will become complicated.

鉱酸R2の添加量は特に限定されないが、前述したように第1の槽70Aにおいて添加する鉱酸R1との合計添加量を調節することにより、第4の槽70D内のスラリーHDがpH7.0〜8.5となる量とするのが好ましくは、pH7.5〜8.5となる量とするのがより好ましく、pH7.8〜8.2となる量とするのが特に好ましい。   The addition amount of the mineral acid R2 is not particularly limited, but the slurry HD in the fourth tank 70D has a pH of 7. by adjusting the total addition amount with the mineral acid R1 added in the first tank 70A as described above. The amount of 0 to 8.5 is preferable, the amount of pH 7.5 to 8.5 is more preferable, and the amount of pH 7.8 to 8.2 is particularly preferable.

そして、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を、上記pHの範囲に制限することとの関係において、鉱酸R2の量を合計添加量の52〜82容量%とするのが好ましく、57〜77容量%とするのがより好ましく、62〜72容量%とするのが特に好ましい。   And in relation to restricting the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 to the above pH range, the amount of the mineral acid R2 is preferably 52 to 82% by volume of the total addition amount, 57 It is more preferable to set it to -77 volume%, and it is especially preferable to set it as 62-72 volume%.

鉱酸R2の添加割合が52容量%を下回ると、第3の槽70Cにおいてシリカゾルが十分に生成されなくなり、第4の槽70Dにおける無機粒子Sに対するシリカの複合が不十分になる可能性があり、製造されるシリカ複合粒子が製紙用の填料や顔料などとするに適したものとならなくなる可能性がある。特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、シリカの複合が不十分であるとワイヤー摩耗度が高くなる可能性があり、また、再生粒子は極めて多孔質であるため、複合されたシリカの剥落が生じやすくなり、抄造時等にかかる剪断力で当該シリカが剥落する可能性がある。   When the addition ratio of the mineral acid R2 is less than 52% by volume, the silica sol is not sufficiently generated in the third tank 70C, and there is a possibility that the composite of silica with the inorganic particles S in the fourth tank 70D becomes insufficient. The silica composite particles to be produced may not be suitable for use as a paper filler or pigment. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, if the composite of silica is insufficient, there is a possibility that the degree of wire wear will be high, and the regenerated particles are extremely porous. Peeling is likely to occur, and the silica may be peeled off by a shearing force applied during papermaking.

他方、鉱酸R2の添加割合が82容量%を上回ると、第1の槽70Aにおける鉱酸R1の添加割合が少なくなり、第1の槽70Aにおいてシリカゾルが十分に生成・成長されなくなる可能性があり、第2の槽70Bにおける小径な無機粒子Sの糊付けが不十分になる可能性がある。   On the other hand, when the addition ratio of the mineral acid R2 exceeds 82% by volume, the addition ratio of the mineral acid R1 in the first tank 70A decreases, and there is a possibility that the silica sol is not sufficiently generated and grown in the first tank 70A. There may be insufficient gluing of the small-diameter inorganic particles S in the second tank 70B.

(分散剤)
本形態においては、第3の槽70C内のスラリーHCにも、鉱酸R2とともに、ポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B2を添加する。スケールは、鉱酸の添加時に発生し易いため、鉱酸は、第2の槽70B内のスラリーHBよりも、第3の槽70C内のスラリーHCに添加する方が好適である。もちろん、両方のスラリーHB,HCに鉱酸を添加することもできる。
(Dispersant)
In this embodiment, a dispersant B2 containing polyacrylic acid soda as a main agent is added to the slurry HC in the third tank 70C together with the mineral acid R2. Since the scale is easily generated when the mineral acid is added, the mineral acid is preferably added to the slurry HC in the third tank 70C rather than the slurry HB in the second tank 70B. Of course, a mineral acid can be added to both slurries HB and HC.

ポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤B2の種類は特に限定されず、例えば、アロンT540(東亜合成製)、ポイズ520(花王製)、SNディスパーサント5040(サンノプコ製)等を例示することができる。ただし、ポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤を用いるのが好ましく、強いアニオン性を有するカルボン酸基の多いポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤を用いるのがより好ましい。このカルボン酸基の多いポリカルボン酸曹達を主剤とする分散剤としては、例えば、ポイズ520(花王製)、SNディスパーサント5040(サンノプコ製)等を例示することができる。なお、主剤の意味は、前述したとおりである。   The type of dispersant B2 mainly composed of polyacrylic acid soda is not particularly limited, and examples include Aron T540 (manufactured by Toa Gosei), Poise 520 (manufactured by Kao), SN Dispersant 5040 (manufactured by San Nopco), and the like. it can. However, it is preferable to use a dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda, and it is more preferable to use a dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda having a strong anionic property and many carboxylic acid groups. Examples of the dispersant mainly composed of polycarboxylic acid soda having many carboxylic acid groups include Poise 520 (manufactured by Kao), SN Dispersant 5040 (manufactured by San Nopco), and the like. The meaning of the main agent is as described above.

分散剤B2は、第1の槽70Aにおいて用いる分散剤B1と同じ種類のものであっても、異なる種類のものであってもよい。ただし、処理の安定性の観点からは、分散剤B1と同じ種類のものであるのが好ましい。   The dispersant B2 may be the same type as the dispersant B1 used in the first tank 70A or may be a different type. However, from the viewpoint of processing stability, the same type as that of the dispersant B1 is preferable.

分散剤B2の添加質量割合や分散剤B1との合計添加量は、前述したとおりであるが、固形分換算で、無機粒子(S)100質量部に対して、0.027〜1.34質量部とするのが好ましく、0.08〜0.80質量部とするのがより好ましく、0.14〜0.40質量部とするのが特に好ましい。分散剤B2の添加量が0.027質量部を下回ると、第3の槽70C及び第4の槽70Dにおけるスケール防止効果が十分に発揮されない可能性がある。   The addition mass ratio of the dispersant B2 and the total addition amount with the dispersant B1 are as described above, but in terms of solid content, 0.027 to 1.34 mass with respect to 100 mass parts of the inorganic particles (S). Part is preferable, 0.08 to 0.80 part by mass is more preferable, and 0.14 to 0.40 part by mass is particularly preferable. When the addition amount of the dispersant B2 is less than 0.027 parts by mass, the scale preventing effect in the third tank 70C and the fourth tank 70D may not be sufficiently exhibited.

他方、分散剤B2の添加量が0.40質量部を上回ると、スラリーHC,HD中の電解質濃度が上昇して当該スラリーHC,HDが増粘してしまい、第3の槽70C及び第4の槽70Dの内壁面にスケールが発生する可能性がある。また、得られたシリカ複合粒子を製紙用の填料として用いる場合に、過剰に存在する上記電解質によって、歩留りが低下する可能性がある。なお、本工程におけるスケールの発生は、第3の槽70C内におけるシリカゾルの生成に影響を及ぼし、結果、第4の槽70Dにおける無機粒子Sに対するシリカの複合が均一になされなくなるおそれをまねく。   On the other hand, when the addition amount of the dispersant B2 exceeds 0.40 parts by mass, the electrolyte concentration in the slurry HC and HD increases, and the slurry HC and HD increase in viscosity, and the third tank 70C and the fourth tank Scale may occur on the inner wall surface of the tank 70D. In addition, when the obtained silica composite particles are used as a filler for papermaking, the yield may decrease due to the electrolyte present in excess. In addition, generation | occurrence | production of the scale in this process affects the production | generation of the silica sol in the 3rd tank 70C, As a result, there exists a possibility that the composite of the silica with respect to the inorganic particle S in the 4th tank 70D may not be made uniform.

(撹拌)
本形態においては、製造されるシリカ複合粒子の均質性をより高めるために、第1の槽70A内や第2の槽70B内におけるのと同様に、第3の槽70C内のスラリーHCを撹拌するのが好ましい。
(Stirring)
In this embodiment, the slurry HC in the third tank 70C is agitated in the same manner as in the first tank 70A and the second tank 70B in order to further increase the homogeneity of the silica composite particles to be produced. It is preferable to do this.

この撹拌の強度をどの程度のものとするかは特に限定されないが、スラリーHCのレイノルズ数(Re)が4000〜16000となるように撹拌するのが好ましく、6000〜14000となるように撹拌するのがより好ましく、8000〜12000となるように撹拌するのが特に好ましい。   The strength of the stirring is not particularly limited, but stirring is preferably performed so that the Reynolds number (Re) of the slurry HC is 4000 to 16000, and stirring is preferably performed to 6000 to 14000. Is more preferable, and it is particularly preferable to stir so as to be 8000 to 12000.

ここで、当該レイノルズ数は、第3の槽70C内のスラリーHCの流れの性質を示す無次元数であり、前述式(1)で表される。
ただし、第3の槽70Cにおいて、「ρ」はスラリーHCの密度(g/cm3)、「v」はスラリーHCの流速(cm/s)、「d」は第3の槽70Cの径(cm)、「μ」はスラリーHCの粘性係数(Ns/cm3)である。
Here, the Reynolds number is a dimensionless number indicating the nature of the flow of the slurry HC in the third tank 70C, and is represented by the above-described formula (1).
However, in the third tank 70C, “ρ” is the density (g / cm 3 ) of the slurry HC, “v” is the flow rate (cm / s) of the slurry HC, and “d” is the diameter of the third tank 70C ( cm), “μ” is the viscosity coefficient (Ns / cm 3 ) of the slurry HC.

レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、生成されるシリカゾルが不均一になり、最終的に得られるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。また、鉱酸R2の濃度が高いほど短時間でシリカゾルが生成されるため、レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、シリカの複合が第3の槽70C内において部分的に始まってしまう可能性がある。したがって、シリカゾルの生成は第3の槽70Cで行い、シリカの複合は第4の槽70D内で行うことにより、反応の進行を揃え、シリカの均質性を向上させようとした本形態の趣旨が減殺される可能性がある。さらに、レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、分散剤B2が十分に分散されず、部分的なスケールの発生を防止できなくなる可能性がある。   When stirring so that the Reynolds number is less than 4000, the generated silica sol becomes non-uniform, and the homogeneity of the finally obtained silica composite particles may be lowered. In addition, since the silica sol is generated in a shorter time as the concentration of the mineral acid R2 is higher, if the Reynolds number is less than 4000, the composite of silica may start partially in the third tank 70C. There is. Therefore, the purpose of this embodiment is to improve the homogeneity of the silica by generating the silica sol in the third tank 70C and combining the silica in the fourth tank 70D so as to align the progress of the reaction. May be killed. Furthermore, if stirring is performed so that the Reynolds number is less than 4000, the dispersant B2 may not be sufficiently dispersed, and partial scale generation may not be prevented.

他方、レイノルズ数が16000を上回るように撹拌すると、通常の無機粒子Sや大径の無機粒子Sに糊付けされた小径な無機粒子Sが再分散してしまう可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   On the other hand, when stirring is performed so that the Reynolds number exceeds 16000, there is a possibility that the normal inorganic particles S or the small inorganic particles S glued to the large inorganic particles S may be redispersed. There is a possibility that the particle size distribution of the particles becomes broad on the small diameter side.

本形態において、レイノルズ数を上記範囲に調節する方法は特に限定されず、例えば、上記式(1)から明らかなように、第3の槽70Cの径を変えることによっても調節することができる。もっとも、通常、当該径は、処理効率や、他の槽70A,70B,70Dとの通過時間比の観点から決定され、レイノルズ数調節のために変化させることができない。したがって、図示例のように撹拌羽根等が備わる撹拌手段80Cを第3の槽70C内にも設け、この撹拌手段80CによってスラリーHCを撹拌することにより、レイノルズ数を調節するのが好ましい。   In this embodiment, the method for adjusting the Reynolds number to the above range is not particularly limited. For example, as can be seen from the above formula (1), the Reynolds number can also be adjusted by changing the diameter of the third tank 70C. However, the diameter is usually determined from the viewpoint of the processing efficiency and the passage time ratio with the other tanks 70A, 70B, 70D, and cannot be changed for Reynolds number adjustment. Therefore, it is preferable to adjust the Reynolds number by providing the stirring means 80C provided with stirring blades and the like in the third tank 70C as in the illustrated example, and stirring the slurry HC by the stirring means 80C.

この撹拌手段80Cは、第1の槽70Aにおける撹拌手段80Aと同様のものを用いることもできるが、第3の槽70Cの容量や形状等にあわせて、適宜大きさや形状を異なるものとするのが好適である。   The stirring means 80C can be the same as the stirring means 80A in the first tank 70A, but the size and shape are appropriately different according to the capacity and shape of the third tank 70C. Is preferred.

撹拌手段80Cを利用してレイノルズ数を調節するにあたっては、例えば、撹拌羽根を適宜逆転させることなどもでき、また、撹拌手段80Cによる撹拌効果を高めるために、第3の槽70Cの内壁に邪魔板を取り付けることなどもできる。   In adjusting the Reynolds number using the stirring means 80C, for example, the stirring blades can be appropriately reversed, and the inner wall of the third tank 70C is obstructed in order to enhance the stirring effect of the stirring means 80C. You can also attach a plate.

(通過時間)
第3の槽70CのスラリーHCのレイノルズ数を4000〜16000の範囲内とすることとの関係において、第3の槽70CにおけるスラリーHCの通過時間は、2〜20分となるように調節するのが好ましく、4〜18分となるように調節するのがより好ましく、8〜12分となるように調節するのが特に好ましい。
(Passing time)
In relation to setting the Reynolds number of the slurry HC in the third tank 70C within the range of 4000 to 16000, the passing time of the slurry HC in the third tank 70C is adjusted to be 2 to 20 minutes. It is more preferable to adjust so that it may become 4-18 minutes, and it is especially preferable to adjust so that it may become 8-12 minutes.

ここで、スラリーHCの通過時間とは、鉱酸R2が添加された後、第3の槽70Cから流出するまでの計算上の時間である。なお、本形態では、第2の槽70B内から第3の槽70C内にスラリーHCが連続的に流入し、また、鉱酸R2の添加も連続的に行われるため、当該通過時間はスラリーHC(HB)が流入してから流出するまでの時間と同様である。   Here, the passage time of the slurry HC is a calculated time until the slurry HC flows out from the third tank 70C after the mineral acid R2 is added. In this embodiment, the slurry HC continuously flows from the second tank 70B into the third tank 70C, and the addition of the mineral acid R2 is also continuously performed. It is the same as the time from when (HB) flows in until it flows out.

スラリーHAの通過時間が2分を下回ると、シリカゾルの生成が不均一になるため、第4の槽70Dにおけるシリカの複合が不均一になる可能性があり、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。   When the passing time of the slurry HA is less than 2 minutes, the silica sol is not uniformly generated, and thus the silica composite in the fourth tank 70D may be non-uniform. May be reduced.

なお、通過時間が2分を下回る場合、鉱酸R2の濃度を高くする等しても、前述したように撹拌強度の上限が制限されるため、シリカゾルの生成が不均一になる可能性がある。   In addition, when the passage time is less than 2 minutes, even if the concentration of the mineral acid R2 is increased, the upper limit of the stirring strength is limited as described above, so that the generation of the silica sol may be uneven. .

他方、スラリーHCの通過時間が20分を上回っても処理効率が低下するだけで、シリカゾルの生成に有用ではない可能性がある。逆に、スラリーHCの通過時間が20分を上回ると、シリカの複合が第3の槽70C内において始まってしまい、反応の進行が揃わなくなる可能性がある。結果、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。   On the other hand, even if the passing time of the slurry HC exceeds 20 minutes, the processing efficiency is reduced, and it may not be useful for the generation of silica sol. On the contrary, when the passage time of the slurry HC exceeds 20 minutes, the composite of silica starts in the third tank 70C, and there is a possibility that the progress of the reaction is not uniform. As a result, the homogeneity of the silica composite particles produced may be reduced.

本形態において、鉱酸R2の添加速度は特に限定されるものではなく、前述した鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量(第4の槽70D内のスラリーHDのpH)、鉱酸R2の添加割合や、上記スラリーHCの通過時間等から適宜決定することができる。   In this embodiment, the addition rate of the mineral acid R2 is not particularly limited, and the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 (pH of the slurry HD in the fourth tank 70D), the mineral acid R2 It can be appropriately determined from the addition ratio, the passage time of the slurry HC, and the like.

(温度)
本形態において、第3の槽70C内におけるスラリーHCの温度は、特に限定されないが、好ましくは50〜100℃、より好ましくは70〜100℃、特に好ましくは80〜100℃である。
(temperature)
In this embodiment, the temperature of the slurry HC in the third tank 70C is not particularly limited, but is preferably 50 to 100 ° C, more preferably 70 to 100 ° C, and particularly preferably 80 to 100 ° C.

スラリーHCの温度は、シリカゾルの生成、強度等に影響を及ぼし、スラリーHCの温度が50℃を下回ると、シリカゾルの生成が遅くなり、また、強度が弱くなる傾向があるため、第4の槽70Dにおけるシリカの複合が不十分になり、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下し、製紙用填料や顔料として使用するに適切なものではなくなる可能性がある。また、スラリーHCの温度が50℃を下回ると、スラリーHCの粘度が上昇するため、分散性が悪くなり、この点でも製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。さらに、本形態の製造方法は、シリカ複合粒子を連続的に製造する連続式であり、スラリーHCは、随時、第3の槽70Cから第4の槽70Dへと流れてしまうため、反応時間を長くしてシリカゾルの生成を十分なものとするには好ましいものではない。   The temperature of the slurry HC affects the generation and strength of the silica sol. If the temperature of the slurry HC is below 50 ° C., the generation of the silica sol tends to be slow and the strength tends to decrease. There is a possibility that the silica composite at 70D becomes insufficient, the homogeneity of the silica composite particles produced decreases, and is not suitable for use as a paper filler or pigment. On the other hand, when the temperature of the slurry HC is lower than 50 ° C., the viscosity of the slurry HC is increased, so that dispersibility is deteriorated. In this respect, the homogeneity of the silica composite particles produced may be lowered. Furthermore, the manufacturing method of the present embodiment is a continuous type in which silica composite particles are continuously manufactured, and the slurry HC flows from the third tank 70C to the fourth tank 70D at any time. It is not preferable to make the silica sol long enough to produce a sufficient amount of silica sol.

他方、スラリーHCの温度が100℃を上回ると、オートクレーブ等を使用しなければならなくなるため、設備が複雑になる。また、スラリーHCの温度が100℃を上回ると、熱エネルギーの無駄になるほか、スラリーHCの沸騰により液面が変動するため、たとえ分散剤B1,B2を添加したとしても第3の槽70Cの内壁面にスケールが付着する可能性がある。このほか、水分の蒸発によりスラリーHCの濃度が上昇するため、増粘し、増粘による撹拌不良などが生じる可能性がある。   On the other hand, if the temperature of the slurry HC exceeds 100 ° C., an autoclave or the like must be used, so that the equipment becomes complicated. Further, if the temperature of the slurry HC exceeds 100 ° C., the heat energy is wasted and the liquid level fluctuates due to the boiling of the slurry HC. Therefore, even if the dispersants B1 and B2 are added, the third tank 70C Scale may adhere to the inner wall. In addition, since the concentration of the slurry HC increases due to evaporation of moisture, the viscosity may increase, resulting in poor agitation due to thickening.

ここでスラリーHCの温度は、第3の槽70Cの底面中央部に存在するスラリーHCの温度である。   Here, the temperature of the slurry HC is the temperature of the slurry HC present at the center of the bottom surface of the third tank 70C.

本形態において、スラリーHCの温度を調節するにあたっては、例えば、第3の槽70Cに加温設備を設け、第3の槽70C内のスラリーHCを直接加温する方法によることもできる。ただし、第1の槽70Aや第2の槽70B、第3の槽70Cを断熱性の素材で形成しておけば、通常、第1の槽70AにおけるスラリーHAの温度調節をするのみで、第3の槽70CにおけるスラリーHCの温度は上記範囲となり、温度調節をする必要はなくなる。   In this embodiment, the temperature of the slurry HC can be adjusted by, for example, providing a heating facility in the third tank 70C and directly heating the slurry HC in the third tank 70C. However, if the first tank 70A, the second tank 70B, and the third tank 70C are formed of a heat-insulating material, the temperature of the slurry HA in the first tank 70A is usually only adjusted. The temperature of the slurry HC in the third tank 70C is in the above range, and there is no need to adjust the temperature.

なお、図示はしないが、第3の槽70Cにおいても第1の槽70Aの場合と同様に、蒸気等によって加温された清水をスラリーHCに供給することによって温度の調節を図ることもできる。   Although not shown, the temperature of the third tank 70C can also be adjusted by supplying fresh water heated by steam or the like to the slurry HC, as in the case of the first tank 70A.

(スラリーの移動)
本形態において、第3の槽70C内のスラリーHCを第4の槽70Dに流す(移動させる)方法は特に限定されず、例えば、第3の槽70C内及び第4の槽70D内と連通する配管を設け、この配管を通してスラリーHCを移動させることができる。
(Slurry transfer)
In this embodiment, the method of flowing (moving) the slurry HC in the third tank 70C to the fourth tank 70D is not particularly limited. For example, the slurry HC communicates with the third tank 70C and the fourth tank 70D. A pipe is provided, and the slurry HC can be moved through the pipe.

ただし、第1の槽70Aや第2の槽70Bにおけるのと同様に、第3の槽70C内のスラリーHCをオーバーフローさせて第4の槽70D内に移動させると好適である。図示例においては、第3の槽70C内に底面まで到達しない隔壁71Cが設けられており、第3の槽70C内に供給されたスラリーHC(HB)は第3の槽70C内を下降し、隔壁71Cを潜った後、上昇し、オーバーフローして第4の槽70Dに移動させられる。   However, as in the first tank 70A and the second tank 70B, it is preferable that the slurry HC in the third tank 70C is overflowed and moved into the fourth tank 70D. In the illustrated example, a partition wall 71C that does not reach the bottom surface is provided in the third tank 70C, and the slurry HC (HB) supplied into the third tank 70C descends in the third tank 70C, After diving through the partition wall 71C, it rises, overflows and is moved to the fourth tank 70D.

この点、配管を通してスラリーHCを移動する形態によると、スケールの問題や意図しない無機粒子Sに対するシリカの複合、小径な無機粒子Sの再分散が生じる可能性があるが、図示例のようなオーバーフローさせる形態によると、かかる可能性を減少させることができる。   In this respect, according to the form in which the slurry HC is moved through the pipe, there is a possibility of scale problems, unintentional composite of silica with inorganic particles S, and redispersion of small-diameter inorganic particles S. According to the form to be made, this possibility can be reduced.

《第4の槽》
本形態において、第4の槽70D内のスラリーHDは、第3の槽70C内のスラリーHCが流れてきた(移動してきた)もののみでなり、新たに無機粒子Sや珪酸アルカリK、鉱酸、分散剤等は添加されない。
《Fourth tank》
In this embodiment, the slurry HD in the fourth tank 70D is only the one in which the slurry HC in the third tank 70C has flowed (moved), and newly contains inorganic particles S, alkali silicate K, mineral acid. No dispersant or the like is added.

本形態においては、第3の槽70C内において生成されたシリカゾルによって無機粒子Sに対するシリカの複合が行われ、シリカ複合粒子になる。   In this embodiment, silica is composited with the inorganic particles S by the silica sol generated in the third tank 70C to form silica composite particles.

(撹拌強度)
本形態においては、かかるシリカの複合を均一に進めるために、他の槽70A,70B,70Cにおけるのと同様に、スラリーHDを撹拌するのが好ましい。この撹拌の強度をどの程度のものとするかは特に限定されないが、スラリーHDのレイノルズ数(Re)が4000〜16000となるように撹拌するのが好ましく、6000〜14000となるように撹拌するのがより好ましく、8000〜12000となるように撹拌するのが特に好ましい。
(Agitation strength)
In the present embodiment, it is preferable to stir the slurry HD in the same manner as in the other tanks 70A, 70B, and 70C in order to advance the composite of silica uniformly. The strength of the stirring is not particularly limited, but stirring is preferably performed so that the Reynolds number (Re) of the slurry HD is 4000 to 16000, and stirring is preferably performed to 6000 to 14000. Is more preferable, and it is particularly preferable to stir so as to be 8000 to 12000.

ここで、当該レイノルズ数は、第4の槽70DのスラリーHDの流れの性質を示す無次元数であり、前述式(1)で表される。
ただし、第4の槽70Dにおいて、「ρ」はスラリーHDの密度(g/cm3)、「v」はスラリーHDの流速(cm/s)、「d」は第4の槽70Dの径(cm)、「μ」はスラリーHDの粘性係数(Ns/cm3)である。
Here, the Reynolds number is a dimensionless number indicating the nature of the flow of the slurry HD in the fourth tank 70D, and is represented by the above-described formula (1).
However, in the fourth tank 70D, “ρ” is the density of the slurry HD (g / cm 3 ), “v” is the flow velocity (cm / s) of the slurry HD, and “d” is the diameter of the fourth tank 70D ( cm), “μ” is the viscosity coefficient (Ns / cm 3 ) of the slurry HD.

レイノルズ数が4000を下回るように撹拌すると、シリカの複合が不均一になり、最終的に得られるシリカ複合粒子の均質性が低下する可能性がある。   When stirring so that the Reynolds number is less than 4000, the composite of silica becomes non-uniform, and the homogeneity of the finally obtained silica composite particles may be lowered.

他方、レイノルズ数が16000を上回るように撹拌すると、シリカの複合がかえって阻害され、また、小径な無機粒子Sの再分散が生じ、製造されるシリカ複合粒子の粒子径分布が小径側においてブロードになる可能性がある。   On the other hand, when stirring is performed so that the Reynolds number exceeds 16000, the composite of silica is inhibited, and re-dispersion of the small-diameter inorganic particles S occurs, so that the particle size distribution of the manufactured silica composite particles becomes broad on the small-diameter side. There is a possibility.

本形態において、レイノルズ数を上記範囲に調節する方法は特に限定されず、例えば、上記式(1)から明らかなように、第4の槽70Dの径を変えることによっても調節することができる。もっとも、通常、当該径は、処理効率や、他の槽70A,70B,70Cとの通過時間比の観点から決定され、レイノルズ数調節のために変化させることができないため、図示例のように撹拌羽根等が備わる撹拌手段80Dを第4の槽70D内にも設け、この撹拌手段80DによってスラリーHDを撹拌することにより、レイノルズ数を調節するのが好ましい。   In this embodiment, the method for adjusting the Reynolds number to the above range is not particularly limited. For example, as can be seen from the above formula (1), the Reynolds number can also be adjusted by changing the diameter of the fourth tank 70D. However, the diameter is usually determined from the viewpoint of processing efficiency and the passage time ratio with the other tanks 70A, 70B, 70C, and cannot be changed for adjusting the Reynolds number. It is preferable to adjust the Reynolds number by providing stirring means 80D provided with blades and the like in the fourth tank 70D and stirring the slurry HD by the stirring means 80D.

この撹拌手段80Dは、第1の槽70Aにおける撹拌手段80Aと同様のものを用いることもできるが、第4の槽70Dの容量や形状等にあわせて、適宜大きさや形状を異なるものとするのが好適である。   The stirring means 80D can be the same as the stirring means 80A in the first tank 70A, but the size and shape are appropriately different according to the capacity and shape of the fourth tank 70D. Is preferred.

撹拌手段80Dを利用してレイノルズ数を調節するにあたっては、例えば、撹拌羽根を適宜逆転させることなどもでき、また、撹拌手段80Dによる撹拌効果を高めるために、第4の槽70Dの内壁に邪魔板を取り付けることなどもできる。   In adjusting the Reynolds number using the stirring means 80D, for example, the stirring blades can be appropriately reversed, and the inner wall of the fourth tank 70D is obstructed to enhance the stirring effect by the stirring means 80D. You can also attach a plate.

(通過時間)
本形態においては、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を前述pHの範囲に制限し、かつ鉱酸R2の量を合計添加量の52〜82容量%とすることとの関係において、第4の槽70DにおけるスラリーHDの通過時間が、20〜50分となるように調節するのが好ましく、25〜45分となるように調節するのがより好ましく、30〜40分となるように調節するのが特に好ましい。
(Passing time)
In this embodiment, the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 is limited to the aforementioned pH range, and the amount of the mineral acid R2 is 52 to 82% by volume of the total addition amount. The passage time of the slurry HD in the tank 70D of No. 4 is preferably adjusted to be 20 to 50 minutes, more preferably adjusted to be 25 to 45 minutes, and adjusted to be 30 to 40 minutes. It is particularly preferable to do this.

ここで、スラリーHDの通過時間とは、スラリーHD(HC)が第4の槽70Dに流入してから流出するまでの計算上の時間である。   Here, the passage time of the slurry HD is a calculated time from when the slurry HD (HC) flows into the fourth tank 70D to when it flows out.

スラリーHDの通過時間が20分を下回ると、シリカの複合が十分に進まなくなるため、製造されるシリカ複合粒子が不均質になる可能性があり、製紙用の填料や顔料などとするに適したものとならなくなる可能性がある。特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、シリカの複合が不十分であるとワイヤー摩耗度が高くなる可能性があり、また、再生粒子は極めて多孔質であるため、複合されたシリカの剥落が生じやすくなり、抄造時等にかかる剪断力で当該シリカが剥落する可能性がある。   When the passing time of the slurry HD is less than 20 minutes, the silica composite does not proceed sufficiently, and thus the silica composite particles to be produced may be inhomogeneous, which is suitable for use as a paper filler or pigment. There is a possibility that it will not be. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, if the composite of silica is insufficient, there is a possibility that the degree of wire wear will be high, and the regenerated particles are extremely porous. Peeling is likely to occur, and the silica may be peeled off by a shearing force applied during papermaking.

他方、スラリーHDの通過時間が50分を上回っても、鉱酸R1及び鉱酸R2の合計添加量を前述pHの範囲に制限し、かつ鉱酸R2の量を合計添加量の52〜82容量%として生成させたシリカゾルとの関係において、シリカの複合は進まず、処理効率が低下する可能性がある。   On the other hand, even if the passing time of the slurry HD exceeds 50 minutes, the total addition amount of the mineral acid R1 and the mineral acid R2 is limited to the aforementioned pH range, and the amount of the mineral acid R2 is 52 to 82 volume of the total addition amount In the relationship with the silica sol produced as a percentage, the composite of silica does not progress, and the processing efficiency may decrease.

(温度)
本形態において、第4の槽70D内におけるスラリーHDの温度は、特に限定されないが、好ましくは50〜100℃、より好ましくは60〜100℃、特に好ましくは70〜100℃である。
(temperature)
In this embodiment, the temperature of the slurry HD in the fourth tank 70D is not particularly limited, but is preferably 50 to 100 ° C, more preferably 60 to 100 ° C, and particularly preferably 70 to 100 ° C.

スラリーHDの温度は、当該スラリーHDの粘度に影響を及ぼし、スラリーHDの温度が50℃を下回ると、特にシリカゾルの分散性が悪化するため、当該シリカ(ゾル)の複合が十分に進まなくなり、製造されるシリカ複合粒子の均質性が低下し、製紙用の填料や顔料などとするに適したものとならなくなる可能性がある。特に無機粒子Sが再生粒子である場合においては、シリカの複合が不十分であるとワイヤー摩耗度が高くなる可能性があり、また、再生粒子は極めて多孔質であるため、複合されたシリカの剥落が生じやすくなり、抄造時等にかかる剪断力で当該シリカが剥落する可能性がある。なお、撹拌強度を高めて分散性を向上させようとすると、通常の小径な無機粒子Sが再分散してしまう可能性がある。   The temperature of the slurry HD affects the viscosity of the slurry HD, and when the temperature of the slurry HD is lower than 50 ° C., the dispersibility of the silica sol deteriorates in particular, so that the composite of the silica (sol) does not proceed sufficiently. There is a possibility that the homogeneity of the silica composite particles to be produced is lowered and the silica composite particles are not suitable for use as a filler or pigment for papermaking. In particular, when the inorganic particles S are regenerated particles, if the composite of silica is insufficient, there is a possibility that the degree of wire wear will be high, and the regenerated particles are extremely porous. Peeling is likely to occur, and the silica may be peeled off by a shearing force applied during papermaking. In addition, when it is going to improve dispersibility by raising stirring intensity | strength, the normal small-diameter inorganic particle S may re-disperse.

他方、スラリーHDの温度が100℃を上回ると、オートクレーブ等を使用しなければならなくなるため、設備が複雑になる。また、スラリーHDの温度が100℃を上回ると、熱エネルギーの無駄になるほか、スラリーHDの沸騰により液面が変動するため、たとえ分散剤B1,B2が添加されているとしても第4の槽70Dの内壁面にスケールが付着する可能性がある。このほか、水分の蒸発によりスラリーHDの濃度が上昇するため、増粘し、増粘による撹拌不良などが生じる可能性がある。   On the other hand, when the temperature of the slurry HD exceeds 100 ° C., an autoclave or the like must be used, so that the equipment becomes complicated. Further, if the temperature of the slurry HD exceeds 100 ° C., the heat energy is wasted and the liquid level fluctuates due to the boiling of the slurry HD, so even if the dispersants B1 and B2 are added, the fourth tank A scale may adhere to the inner wall surface of 70D. In addition, since the concentration of the slurry HD increases due to the evaporation of moisture, the viscosity may increase, resulting in poor stirring due to increased viscosity.

また、スラリーHDの温度は、第3の槽70CにおけるスラリーHCの温度よりも5〜10℃高いのが好ましい。第3の槽70Cにおける処理はシリカゾルの生成であるのに対し、第4の槽70Dにおける処理は無機粒子Sに対するシリカの複合である。この複合という観点からは、第4の槽70D内のスラリーHDの流速を下げるのが好ましく、スラリーHDの流速を下げることとの関係で、スラリーHDの温度を相対的に上げてスラリーHDの粘度を下げるのである。これにより、スラリーHDのレイノルズ数を前述範囲に維持することができる。   The temperature of the slurry HD is preferably 5 to 10 ° C. higher than the temperature of the slurry HC in the third tank 70C. The treatment in the third tank 70C is generation of silica sol, while the treatment in the fourth tank 70D is a composite of silica with the inorganic particles S. From the viewpoint of this combination, it is preferable to lower the flow rate of the slurry HD in the fourth tank 70D, and the viscosity of the slurry HD is increased by relatively increasing the temperature of the slurry HD in relation to lowering the flow rate of the slurry HD. Is lowered. Thereby, the Reynolds number of the slurry HD can be maintained in the above-mentioned range.

ここでスラリーHDの温度は、第4の槽70Dの底面中央部に存在するスラリーHDの温度である。   Here, the temperature of the slurry HD is the temperature of the slurry HD present in the center of the bottom surface of the fourth tank 70D.

本形態において、スラリーHDの温度を調節するにあたっては、例えば、第4の槽70Dに加温設備を設け、第4の槽70D内のスラリーHDを直接加温する方法によることもできる。ただし、各槽70A,70B,70C,70Dを断熱性の素材で形成しておけば、通常、第1の槽70AにおけるスラリーHAの温度調節をするのみで足り、本形態において温度調節をする必要はなくなる。   In this embodiment, the temperature of the slurry HD can be adjusted by, for example, providing a heating facility in the fourth tank 70D and directly heating the slurry HD in the fourth tank 70D. However, if each tank 70A, 70B, 70C, 70D is formed of a heat insulating material, it is usually sufficient to adjust the temperature of the slurry HA in the first tank 70A, and it is necessary to adjust the temperature in this embodiment. Will disappear.

なお、図示はしないが、第4の槽70Dにおいても第1の槽70Aの場合と同様に、蒸気等によって加温された清水をスラリーHDに供給することによって温度の調節を図ることもできる。   Although not shown, the temperature of the fourth tank 70D can also be adjusted by supplying fresh water heated by steam or the like to the slurry HD, as in the case of the first tank 70A.

(スラリーの移動)
本形態において、第4の槽70D内のスラリーHDを第4の槽70Dから、例えば、脱水機等の他の設備に移動させる方法は特に限定されず、例えば、第4の槽70Dと他の設備とを配管等によって連通し、当該配管を通してスラリーHDを移動させることができる。
(Slurry transfer)
In this embodiment, the method of moving the slurry HD in the fourth tank 70D from the fourth tank 70D to other equipment such as a dehydrator is not particularly limited. The equipment can be communicated with a pipe or the like, and the slurry HD can be moved through the pipe.

ただし、第1の槽70Aから第2の槽70Bへ、第2の槽70Bから第3の槽70Cへ、第3の槽70Cから第4の槽70Dへの移動と同様に、第4の槽70D内のスラリーHDをオーバーフローさせて他の設備に移動させると好適である。図示例においては、第4の槽70D内に底面まで到達しない隔壁71Dが設けられており、第4の槽70D内に供給されたスラリーHD(HC)は第4の槽70D内を下降し、隔壁71Dを潜った後、上昇し、オーバーフローして他の設備に移動させられる。   However, similar to the movement from the first tank 70A to the second tank 70B, from the second tank 70B to the third tank 70C, and from the third tank 70C to the fourth tank 70D, the fourth tank It is preferable that the slurry HD in 70D is overflowed and moved to another facility. In the illustrated example, a partition wall 71D that does not reach the bottom surface is provided in the fourth tank 70D, and the slurry HD (HC) supplied into the fourth tank 70D descends in the fourth tank 70D, After diving through the partition wall 71D, it rises, overflows and is moved to another facility.

この点、配管を通してスラリーHDを移動する形態によると、スケールの問題や意図しない小径な無機粒子Sの分散、複合したシリカの剥離等が生じる可能性があるが、図示例のオーバーフローさせる形態によると、かかる可能性を減少させることができる。   In this regard, according to the form in which the slurry HD is moved through the pipe, there is a possibility of scale problems, unintentional dispersion of small-diameter inorganic particles S, separation of the composite silica, etc. , This possibility can be reduced.

《その他の工程等》
第4の槽70Dから流出したスラリーHDは、平均粒子径や粒子径分布、摩耗度等が好適に制御されており、したがって、以上の製造方法によると、製紙用の填料や顔料として用いるに好適なシリカ複合粒子が連続的に得られることになる。
<Other processes>
The slurry HD that has flowed out of the fourth tank 70D is suitably controlled in terms of average particle size, particle size distribution, degree of wear, and the like. Therefore, according to the above production method, it is suitable for use as a filler or pigment for papermaking. Thus, it is possible to obtain continuous silica composite particles.

また、スラリーHDは、例えば、ろ過、水洗い、脱水等してウェットケーキとすることができる。このウェットケーキは、例えば、風乾や加熱乾燥等して乾燥微粒子とした後、乾式粉砕機や湿式粉砕機等の粉砕機を使用して、粒子径を調整し、任意の粒子径のシリカ複合粒子とすることができる。   Further, the slurry HD can be made into a wet cake by, for example, filtration, washing with water, dehydration and the like. This wet cake is, for example, air-dried or heat-dried into dry fine particles, and then, using a pulverizer such as a dry pulverizer or a wet pulverizer, the particle size is adjusted to obtain silica composite particles having an arbitrary particle size. It can be.

なお、以上においては、各槽70A,70B,70C,70Dにおける処理(反応)が異なるものとして説明したが、これらの説明は目的とする処理であり、他の反応等が全く生じないことを意味するものではない。例えば、第1の槽70Aにおいてはシリカゾルの生成を目的とするが、小径な無機粒子Sの糊付けが全く生じてはならないことを意味するのではない。また、以上の工程には、本発明の目的を阻害しない範囲で、適宜の工程を付加することができる。   In the above description, the processing (reaction) in each of the tanks 70A, 70B, 70C, and 70D has been described as different. However, these descriptions are intended processing, meaning that no other reaction or the like occurs at all. Not what you want. For example, in the first tank 70A, the purpose is to produce a silica sol, but this does not mean that the small-diameter inorganic particles S should not be glued at all. In addition, an appropriate step can be added to the above steps as long as the object of the present invention is not impaired.

以上の図示例では、第1の槽70A内のスラリーHAよりも第3の槽70C内のスラリーHCの方が、また、第2の槽70B内のスラリーHBよりも第4の槽70D内のスラリーHDの方が、容量が少ないが、これは単に作図上のものであり、各スラリーHA,HB,HC,HDの容量を限定する趣旨ではない。したがって、例えば、スラリーHA及びスラリーHC、スラリーHB及びスラリーHDの容量を同じとすることも、後者70C,70Dの容量を多くすることもできる。これら各スラリーHA,HB,HC,HDの容量は、各槽70A,70B,70C,70Dの通過時間等に応じて適宜決定することができる。   In the illustrated example above, the slurry HC in the third tank 70C is more than the slurry HA in the first tank 70A, and the slurry HB in the second tank 70B is in the fourth tank 70D. The slurry HD has a smaller capacity, but this is merely a drawing and does not limit the capacity of each of the slurries HA, HB, HC, and HD. Therefore, for example, the capacities of the slurry HA and the slurry HC, the slurry HB and the slurry HD can be the same, or the capacities of the latter 70C and 70D can be increased. The capacities of these slurries HA, HB, HC, and HD can be appropriately determined according to the passage times of the respective tanks 70A, 70B, 70C, and 70D.

ただし、装置構造をシンプルにするという観点からは、第1の槽70A及び第3の槽70Cの通過時間、並びに、第2の槽70B及び第4の槽70Dの通過時間を、それぞれ同じとする場合は、同容量、好ましくは同形状とするとよい。   However, from the viewpoint of simplifying the device structure, the passage time of the first tank 70A and the third tank 70C and the passage time of the second tank 70B and the fourth tank 70D are the same. In this case, the same capacity, preferably the same shape may be used.

また、図示例では、各槽70A,70B,70C,70Dが一体的に形成されている形態を示しているが、各別に形成することもできる。   In the illustrated example, the tanks 70A, 70B, 70C, and 70D are integrally formed. However, they can be formed separately.

《シリカ複合粒子》
本形態のシリカ複合粒子は、無機粒子Sの表面に粒子状のシリカが固着されてなるものであり、この固着されたシリカの粒子径は、通常、10〜20nmである。このシリカの粒子径は、例えば、前述スラリーHA,HB,HC,HDの撹拌強度や温度等を調節することによって調節することができる。
<Silica composite particles>
The silica composite particles of the present embodiment are obtained by fixing particulate silica to the surface of the inorganic particles S, and the particle diameter of the fixed silica is usually 10 to 20 nm. The particle diameter of the silica can be adjusted by adjusting, for example, the stirring intensity and temperature of the slurry HA, HB, HC, HD.

シリカの粒子径は、当該シリカが球状の場合は直径を、球状でない場合は長径と短径の平均値を意味し、例えば、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を使用して測定することができる。   The particle diameter of silica means the diameter when the silica is spherical, and means the average value of the major and minor diameters when the silica is not spherical, and can be measured using, for example, a scanning electron microscope or a transmission electron microscope. it can.

(摩耗度)
本形態のシリカ複合粒子は、プラスチックワイヤー摩耗度計(日本フィルコン製、3時間、スラリー濃度2質量%)を用いて測定したワイヤー摩耗度が、好ましくは15〜100mg、より好ましくは25〜90mg、特に好ましくは35〜70mgとされる。
(Abrasion degree)
The silica composite particles of the present embodiment have a wire wear degree measured using a plastic wire wear meter (manufactured by Nippon Filcon, 3 hours, slurry concentration 2 mass%), preferably 15 to 100 mg, more preferably 25 to 90 mg, Especially preferably, it is 35-70 mg.

(粒子径)
以上の製造方法によって得られたシリカ複合粒子は、体積平均粒子径が、好ましくは3.0〜5.0μm、より好ましくは3.4〜4.3μm、特に好ましくは3.8〜4.3μmである。シリカ複合粒子の体積平均粒子径が3.0μmを下回ると、シリカ複合による効果が十分に発現されず、例えば、製紙用の填料として使用した場合において、吸油量や不透明度の向上効果が十分なものとはならない可能性がある。他方、シリカ複合粒子の体積平均粒子径が5.0μmを超えると、製紙用の填料として使用した場合において、引張り強度の低下や引裂き強度の低下等をまねき、また、紙粉の発生や、抄紙設備の汚損をまねく可能性がある。
(Particle size)
The silica composite particles obtained by the above production method have a volume average particle diameter of preferably 3.0 to 5.0 μm, more preferably 3.4 to 4.3 μm, and particularly preferably 3.8 to 4.3 μm. It is. When the volume average particle diameter of the silica composite particles is less than 3.0 μm, the effect of the silica composite is not sufficiently exhibited. For example, when used as a filler for papermaking, the effect of improving oil absorption and opacity is sufficient. It may not be a thing. On the other hand, if the volume average particle diameter of the silica composite particles exceeds 5.0 μm, when used as a filler for papermaking, it may lead to a decrease in tensile strength or a decrease in tear strength, etc. There is a possibility that the equipment will be polluted.

体積平均粒子径は、レーザー粒度分布測定装置(レーザー解析式粒度分布測定装置「SALD−2200型」島津製作所社製)にて粒子径分布を測定し、全粒子の体積に対する累積体積が50%になるときの粒子径(d50)として求められる。測定試料の調製に際しては、0.1%ヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、シリカ複合粒子を添加し、超音波で1分間分散するものとする。   The volume average particle size is measured with a laser particle size distribution measuring device (laser analysis type particle size distribution measuring device “SALD-2200” manufactured by Shimadzu Corporation), and the cumulative volume with respect to the volume of all particles is 50%. It is calculated | required as particle diameter (d50) when becoming. In preparing a measurement sample, silica composite particles are added to a 0.1% sodium hexametaphosphate aqueous solution and dispersed with an ultrasonic wave for 1 minute.

また、本形態の製造方法によって製造したシリカ複合粒子は、粒子径1μm以下の小径な粒子の割合が、好ましくは0〜2%、より好ましくは0〜1.5%、特に好ましくは0〜1.0%となる。他方、粒子径10μm以上の大径な粒子の割合が、好ましくは4〜16%、より好ましくは6〜14%、特に好ましくは8〜12%となる。   Moreover, the silica composite particle manufactured by the manufacturing method of this form has the ratio of the small particle | grains whose particle diameter is 1 micrometer or less, Preferably it is 0-2%, More preferably, it is 0-1.5%, Most preferably, it is 0-1. 0.0%. On the other hand, the ratio of large particles having a particle size of 10 μm or more is preferably 4 to 16%, more preferably 6 to 14%, and particularly preferably 8 to 12%.

粒子径1μm以下のシリカ複合粒子Sの質量割合は、レーザー粒度分布測定装置(レーザー解析式粒度分布測定装置「SALD−2200型」島津製作所社製)にて粒子径分布を測定し、全粒子の体積に対する粒子径1μm以下の粒子の累積体積として求められる。測定試料の調製に際しては、0.1%ヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、無機粒子Sを添加し、超音波で1分間分散するものとする。   The mass ratio of the silica composite particles S having a particle size of 1 μm or less is measured by measuring the particle size distribution with a laser particle size distribution measuring device (laser analysis type particle size distribution measuring device “SALD-2200 type” manufactured by Shimadzu Corporation). It is determined as the cumulative volume of particles having a particle diameter of 1 μm or less relative to the volume. In preparing the measurement sample, the inorganic particles S are added to a 0.1% sodium hexametaphosphate aqueous solution and dispersed by ultrasonic waves for 1 minute.

(吸油量)
本形態のシリカ複合粒子は、吸油量が、50〜180ml/100gであると好ましい。
シリカ複合粒子の吸油量が50〜180ml/100gであると、製紙用の填料として用いた場合において、当該シリカ複合粒子が紙層中に含浸したインクのビヒクル分や有機溶剤等を吸収するため、印刷不透明度、インク乾燥性、滲み等の問題が改善される。これに対し、シリカ複合粒子の吸油量が50ml/100gを下回ると、当該改善効果が不十分となる可能性や、シリカ複合粒子がインクの吸収性や乾燥性を阻害する可能性がある。この点、当該シリカ複合を接着剤と混合して塗工液とした場合、当該塗工液中においてシリカ複合粒子が接着剤を吸収し、その真密度が低下するため、沈降が抑制され、塗工層中において偏在しなくなる。しかしながら、吸油度が50mL/100gを下回ると、この効果が不十分となり、シリカ複合粒子の真比重と塗工液の比重との差によりシリカ複合粒子が沈降して偏在する可能性がある。
(Oil absorption)
The silica composite particles of this embodiment preferably have an oil absorption of 50 to 180 ml / 100 g.
When the oil absorption amount of the silica composite particles is 50 to 180 ml / 100 g, when used as a filler for papermaking, the silica composite particles absorb the vehicle component of the ink impregnated in the paper layer, the organic solvent, etc. Problems such as printing opacity, ink drying, and bleeding are improved. On the other hand, when the oil absorption amount of the silica composite particles is less than 50 ml / 100 g, the improvement effect may be insufficient, or the silica composite particles may inhibit the ink absorbability and drying properties. In this regard, when the silica composite is mixed with an adhesive to form a coating liquid, the silica composite particles absorb the adhesive in the coating liquid, and the true density is reduced. It will not be unevenly distributed in the construction layer. However, when the oil absorption is less than 50 mL / 100 g, this effect becomes insufficient, and the silica composite particles may settle and be unevenly distributed due to the difference between the true specific gravity of the silica composite particles and the specific gravity of the coating liquid.

他方、シリカ複合粒子の吸油量が180ml/100gを上回ると、インクの吸収性が向上し過ぎるため、インクの沈み込みや、発色性低下の問題が生じる可能性がある。また、180ml/100gを上回る吸油量のシリカ複合粒子は、接着剤と混合して塗工液として使用すると、塗工後、乾燥中にシリカ粒子が吸収した多量の塗料を放出して収縮するため、塗工層がひび割れを起こしたり、塗工層表面の平滑性が失われたりする可能性がある。   On the other hand, if the oil absorption amount of the silica composite particles exceeds 180 ml / 100 g, the ink absorbability is excessively improved, and there is a possibility that ink sinks or color developability deteriorates. In addition, when silica composite particles with an oil absorption amount exceeding 180 ml / 100 g are mixed with an adhesive and used as a coating liquid, after coating, a large amount of paint absorbed by the silica particles is released and shrinks during drying. The coating layer may crack or the smoothness of the coating layer surface may be lost.

シリカ複合粒子の吸油量は、例えば、前述シリカ複合工程におけるスラリーHA,HB,HC,HDの温度や通過時間、pH、粘度等を調節することによって調節することができる。   The amount of oil absorption of the silica composite particles can be adjusted, for example, by adjusting the temperature, passage time, pH, viscosity, etc. of the slurry HA, HB, HC, HD in the silica composite process.

シリカ複合粒子の吸油量は、JIS K 5101‐13‐2記載の練り合わせ法によって算出した値である。すなわち、105〜110℃で2時間乾燥したシリカ複合粒子(試料)2〜5gを、ガラス板に取り、精製アマニ油(酸化4以下)をビュレットから少量ずつ試料の中央に滴下し、その都度ヘラで練り合わせる。この滴下・練り合わせの操作を繰り返し、全体が最初に1本の棒状にまとまったときを終点とし、この時点における精製アマニ油の滴下量(ml)を求め、下記の式によって吸油量を算出する。
吸油量(ml/100)=(アマニ油量(ml)×100)/試料(g)
The oil absorption amount of the silica composite particles is a value calculated by a kneading method described in JIS K 5101-13-2. That is, 2-5 g of silica composite particles (sample) dried at 105-110 ° C. for 2 hours are placed on a glass plate, and refined linseed oil (oxidized 4 or less) is dropped from the buret into the center of the sample little by little. Knead together. This dripping and kneading operation is repeated, and when the whole is first assembled into a single rod, the end point is obtained. The amount (ml) of refined linseed oil dropped at this point is obtained, and the oil absorption amount is calculated by the following equation.
Oil absorption (ml / 100) = (linseed oil amount (ml) × 100) / sample (g)

(シリカ成分の割合)
本形態のシリカ複合粒子は、シリカ成分の割合が、好ましくは10.0〜50.0質量%、より好ましくは41.0〜49.0質量%、特に好ましくは42.0〜48.0質量%である。シリカ成分の割合が10.0質量%を下回ると、十分にシリカの複合が行われていない可能性があり、製紙用の填料や顔料として使用した場合において、吸油量や不透明度の向上効果が不十分になる可能性がある。他方、シリカ成分の割合が50.0質量%を上回ると、シリカの複合が過密に行われている可能性があり、製紙用の填料や顔料として使用した場合において、吸油量や不透明度の向上効果が不十分になる可能性がある。
(Ratio of silica component)
In the silica composite particles of this embodiment, the ratio of the silica component is preferably 10.0 to 50.0% by mass, more preferably 41.0 to 49.0% by mass, and particularly preferably 42.0 to 48.0% by mass. %. When the ratio of the silica component is less than 10.0% by mass, there is a possibility that the composite of silica is not sufficiently performed, and when used as a filler or pigment for papermaking, there is an effect of improving the oil absorption and opacity. It may become insufficient. On the other hand, if the proportion of the silica component exceeds 50.0% by mass, silica may be overcombined, and when used as a paper filler or pigment, the oil absorption and opacity are improved. The effect may be insufficient.

(成分構成)
無機粒子Sとして再生粒子を用いた場合、以上の製造方法によって得られたシリカ複合粒子は、その成分構成が、酸化物換算でカルシウム:ケイ素:アルミニウム=30〜80:10〜50:7〜20の質量割合であるのが好ましい。なお、この成分構成は、堀場製作所製のX線マイクロアナライザーを用い、加速電圧(15KV)にて元素分析を行い、構成成分を酸化物換算した値である。
(Component composition)
When the regenerated particles are used as the inorganic particles S, the component composition of the silica composite particles obtained by the above production method is calcium: silicon: aluminum = 30-80: 10-50: 7-20 in terms of oxide. The mass ratio is preferably In addition, this component structure is the value which carried out the elemental analysis by the acceleration voltage (15 KV) using the X-ray microanalyzer by Horiba, and converted the component into the oxide.

《用途》
本形態のシリカ複合粒子は、高い白色度を有し、特に無機粒子Sとして再生粒子を用いた場合は硬度が低いものとなる。したがって、製紙用の填料や顔料として用いるに好適であり、例えば、抄紙機や塗工機等の磨耗トラブルが回避される。また、無機粒子Sとして再生粒子を用いた場合は、多孔質である再生粒子の表面がシリカで複合されることになるため、比表面積が極めて広くなり、製紙用の填料や顔料として使用した場合には、吸油量や不透明度の改善を期待することができる。さらに、無機粒子Sとして再生粒子を用いた場合は、再生粒子のカチオン性とシリカのアニオン性とにより、繊維間結合が適度に阻害されるため、製紙用の填料として使用した場合に、嵩高性の改善を期待することができる。
<Application>
The silica composite particles of the present embodiment have high whiteness, and particularly when regenerated particles are used as the inorganic particles S, the hardness is low. Therefore, it is suitable for use as a filler or pigment for papermaking, and for example, wear troubles such as a paper machine or a coating machine can be avoided. In addition, when regenerated particles are used as the inorganic particles S, the surface of the regenerated particles that are porous is composited with silica, so that the specific surface area becomes extremely wide, and when used as a filler or pigment for papermaking Can be expected to improve oil absorption and opacity. Furthermore, when the regenerated particles are used as the inorganic particles S, the interfiber bonding is moderately inhibited by the cationicity of the regenerated particles and the anionicity of the silica. Therefore, when used as a filler for papermaking, it is bulky. Can be expected to improve.

本形態のシリカ複合粒子を製紙用の填料や顔料として使用する場合、単独で使用することも、他の填料や顔料と併用することもできる。他の填料や顔料としては、例えば、炭酸カルシウム、クレー、タルク、シリカ、二酸化チタン、サチンホワイト等の無機粒子、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、メラミン系樹脂、スチレン・ブタジエン系共重合体系樹脂等の合成樹脂から製造される有機粒子等を例示することができる。   When the silica composite particles of this embodiment are used as a papermaking filler or pigment, they can be used alone or in combination with other fillers or pigments. Examples of other fillers and pigments include inorganic particles such as calcium carbonate, clay, talc, silica, titanium dioxide, and satin white, vinyl chloride resin, polystyrene resin, urea formalin resin, melamine resin, and styrene / butadiene copolymer. The organic particle etc. which are manufactured from synthetic resins, such as system resin, can be illustrated.

また、必要に応じて、例えば、ポリアクリルアミド系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、カチオン化澱粉等の澱粉類、尿素・ホルマリン樹脂、メラミン・ホルマリン樹脂、植物性ガム、水性セルロース誘導体等の紙力増強剤、アクリルアミド・アミノメチルアクリルアミドの共重合物の塩、カチオン化澱粉、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキサイド、アクリルアミド・アクリル酸ナトリウム共重合物、第4級アンモニウム塩等の歩留り向上剤、ロジン、澱粉、カルボキシルメチルセルロース(CMC)、ポリビニルアルコール(PVA)、アルキルケテンダイマー(AKD)、アルケニル無水コハク酸(ASA)、中性ロジン等のサイズ剤、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、耐水化剤、紫外線防止剤、退色防止剤、染料、顔料等の色料等の助剤を併用することもできる。   Further, if necessary, for example, polyacrylamide polymer, polyvinyl alcohol polymer, starch such as cationized starch, urea / formalin resin, melamine / formalin resin, vegetable gum, aqueous cellulose derivative and other paper strength Yield improver such as enhancer, acrylamide / aminomethylacrylamide copolymer salt, cationized starch, polyethyleneimine, polyethylene oxide, acrylamide / sodium acrylate copolymer, quaternary ammonium salt, rosin, starch, carboxyl Size agents such as methyl cellulose (CMC), polyvinyl alcohol (PVA), alkyl ketene dimer (AKD), alkenyl succinic anhydride (ASA), neutral rosin, aluminum sulfate (sulfate band), water resistance, UV protection agent, fading Inhibitors, dyes, pigments It may be used in combination auxiliaries such as colorants.

本形態のシリカ複合粒子を製紙用の填料として使用する場合、全填料に対する質量割合が、例えば5〜100%となるように、好ましくは10〜100%となるように使用することができる。このような配合により、嵩高性、クッション性を確保するに効果的である。ただし、この場合は、平坦化処理による高密度化に伴ってシリカ複合粒子が潰れるのを防止するために、紙の灰分率が10〜20%となるように、好ましくは15〜20%となるように、調節するのが好適である。   When using the silica composite particle of this form as a filler for paper manufacture, it can be used so that the mass ratio with respect to the total filler may be, for example, 5 to 100%, and preferably 10 to 100%. Such a composition is effective in securing bulkiness and cushioning properties. However, in this case, in order to prevent the silica composite particles from being crushed as the density is increased by the flattening treatment, the paper has an ash content of 10 to 20%, preferably 15 to 20%. Thus, it is preferable to adjust.

本形態のシリカ複合粒子を製紙用の填料として使用する場合は、例えば、前述ウェットケーキを再度水に分散して填料スラリーとし、この填料スラリーをパルプスラリーに内添するとよい。この填料が内添されたパルプスラリーに、必要に応じて紙力増強剤、サイズ剤、歩留り向上剤等の添加剤を加え、抄紙することにより、シリカ複合粒子内添紙が得られる。   When the silica composite particles of this embodiment are used as a filler for papermaking, for example, the wet cake may be dispersed again in water to form a filler slurry, and the filler slurry may be internally added to the pulp slurry. Additives such as a paper strength enhancer, a sizing agent, a yield improver and the like are added to the pulp slurry with the filler internally added to make paper, thereby obtaining a silica composite particle-containing paper.

このシリカ複合粒子内添紙の坪量は特に限定されないが、例えば、36〜200g/m2とすることができる。 Although the basic weight of this silica composite particle internal paper is not specifically limited, For example, it can be set as 36-200 g / m < 2 >.

他方、本形態のシリカ複合粒子は、例えば、塗工紙製造用(製紙用)の顔料として用いることができる。顔料として用いる場合は、例えば、適宜他の顔料と混合した後、例えば、珪酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等の分散剤を添加してスラリーとし、このスラリーに接着剤や他の添加剤を混合して塗工液を調製し、この塗工液を中質紙や上質紙等からなる紙基材上に塗工することにより塗工紙を製造することができる。   On the other hand, the silica composite particles of the present embodiment can be used, for example, as a pigment for producing coated paper (for making paper). When used as a pigment, for example, after appropriately mixing with another pigment, for example, a dispersant such as sodium silicate, sodium hexametaphosphate, sodium polyacrylate is added to form a slurry, and an adhesive or other additive is added to the slurry. A coated paper can be produced by mixing a coating agent to prepare a coating liquid and coating the coating liquid on a paper substrate made of medium-quality paper or high-quality paper.

本形態のシリカ複合粒子を塗工紙製造用の顔料として用いる場合は、塗工機における作業性向上や欠陥防止という観点から、シリカ複合粒子の平均粒子径が0.5〜2.0μmであるのが好ましく、0.5〜1.5μmであるのがより好ましい。この平均粒子径は、例えば、無機粒子Sの平均粒子径や、シリカ複合粒子自体の平均粒子径を調節することによって、調節することができる。   When using the silica composite particles of this embodiment as a pigment for producing coated paper, the average particle diameter of the silica composite particles is 0.5 to 2.0 μm from the viewpoint of improving workability in the coating machine and preventing defects. Is preferable, and it is more preferable that it is 0.5-1.5 micrometers. This average particle diameter can be adjusted, for example, by adjusting the average particle diameter of the inorganic particles S and the average particle diameter of the silica composite particles themselves.

上記塗工液にシリカ複合粒子とともに用いる接着剤は、特に限定されず、例えば、スチレン‐ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート‐ブタジエン共重合体等の共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル酸エステルやメタクリル酸エステルの重合体又は共重合体等のアクリル系重合体ラテックス、エチレン‐酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体ラテックス、これらの各種重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性したアルカリ部分溶解性又は非溶解性の重合体ラテックス等を用いることができる。   The adhesive used together with the silica composite particles in the coating liquid is not particularly limited, and examples thereof include conjugated diene copolymer latex such as styrene-butadiene copolymer and methyl methacrylate-butadiene copolymer, acrylate ester and methacrylic ester. Acrylic polymer latexes such as acid ester polymers or copolymers, vinyl polymer latexes such as ethylene-vinyl acetate copolymers, and these various polymer latexes with functional group-containing monomers such as carboxyl groups Modified alkali partially soluble or insoluble polymer latex can be used.

上記塗工液には、更に例えば、陽性化澱粉、酸化澱粉、酸素変性澱粉、熱化学変性澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、冷水可溶澱粉等の澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース類、ポリビニルアルコール、オレフィン‐無水マレイン酸樹脂等の水溶性合成接着剤等を添加することができる。   The coating solution further includes, for example, positive starch, oxidized starch, oxygen-modified starch, thermochemically modified starch, etherified starch, esterified starch, cold water-soluble starch, carboxymethylcellulose, hydroxymethylcellulose, etc. Water-soluble synthetic adhesives such as celluloses, polyvinyl alcohol, and olefin-maleic anhydride resins can be added.

また、必要に応じて、例えば、消泡剤、耐水化剤、流動性変性剤、着色剤、蛍光増白剤等の各種添加剤を添加することができる。   Moreover, various additives, such as an antifoamer, a water-proofing agent, a fluidity modifier, a coloring agent, and a fluorescent brightening agent, can be added as needed.

シリカ複合粒子を含有する塗工液も、通常の塗工液と同様に、例えば、エアーナイフコーター、ブレードコーター、ゲートロールコーター、ロッドコーター、バーコーター、キャストコーター、グラビアコーター、カーテンコーター等の公知の塗工機(コーター)を使用して、紙基材上に塗工することができる。   The coating liquid containing the silica composite particles is also known as an ordinary coating liquid, for example, an air knife coater, blade coater, gate roll coater, rod coater, bar coater, cast coater, gravure coater, curtain coater, etc. It can coat on a paper base material using a coating machine (coater).

シリカ複合粒子を含有する塗工液が塗工された塗工紙は、塗工液の乾燥後、例えば、平滑性や光沢性等の印刷適性を付与する目的で、通常の塗工紙と同様に、カレンダーの平坦化手段に通紙して加圧仕上げすることができる。当該カレンダーとしては、公知のカレンダー、例えば、スーパーカレンダー、グロスカレンダー、ソフトコンパクトカレンダー等を使用することができる。   A coated paper coated with a coating liquid containing silica composite particles is the same as a normal coated paper for the purpose of imparting printability such as smoothness and gloss after drying of the coating liquid. In addition, the paper can be passed through a calendar flattening means for pressure finishing. As the calendar, a known calendar, for example, a super calendar, a gloss calendar, a soft compact calendar, or the like can be used.

なお、本形態のシリカ複合粒子は、製紙用の填料や顔料以外にも、例えば、ゴム、プラスチック、塗料、インキの添加剤等として使用することができる。   The silica composite particles of the present embodiment can be used as additives for rubber, plastics, paints, inks, etc., in addition to papermaking fillers and pigments.

〔再生粒子の製造方法〕
次に、無機粒子Sとして用いることができる再生粒子の製造方法について説明する。再生粒子は、前述特許文献2に記載の方法によって製造することもできるが、その後に、更に好適な再生粒子の製造方法を開発するに至ったので、以下では、この製造方法の改良点について説明する。
[Production method of regenerated particles]
Next, a method for producing regenerated particles that can be used as the inorganic particles S will be described. Although the regenerated particles can be produced by the method described in the above-mentioned Patent Document 2, since a more suitable regenerated particle production method has been developed thereafter, the following will describe the improvements of this production method. To do.

再生粒子は、一般に製紙スラッジを燃焼することにより製造される。しかしながら、製紙スラッジに含有される有機物は、出所の違いや製紙工場内での抄造品種、定期修理や生産変動などにより多様に変化し、その品質変動が製紙スラッジの熱量変動を招き、燃焼温度の変動、燃焼時間の変動を来たし、最終的に得られる燃焼物(再生粒子)の品質、特に性状が一定でなくなり、また、燃焼物の白色度が不均一となる。   Regenerated particles are generally produced by burning papermaking sludge. However, the organic matter contained in paper sludge varies in a variety of ways depending on the source, papermaking varieties in the paper mill, periodic repairs, production fluctuations, etc. As a result, the quality, particularly properties, of the finally obtained combustion product (regenerated particles) are not constant, and the whiteness of the combustion product is not uniform.

そこで、本発明者らは、製紙スラッジの熱量変動を所定の範囲に調整し、燃焼温度の変動、燃焼時間の変動を生じさせないで、品質の安定した再生粒子を得る手段について検討を重ねた結果、製紙スラッジを主原料とする被処理物を、脱水及び熱処理、適宜粉砕して再生粒子を製造するにあたり、「熱処理を、脱水後の被処理物を乾燥する乾燥工程と、この乾燥工程で乾燥された被処理物を熱処理する第1の熱処理工程と、この第1の熱処理工程で熱処理された被処理物を第1の熱処理温度を超える温度で熱処理する第2の熱処理工程と、この第2の熱処理工程で熱処理された被処理物を第2の熱処理温度を超える温度で熱処理する第3の熱処理工程と、を含む少なくとも4工程に分けて行う」ことで、品質が均一化した再生粒子を安定的に製造できることを見出した。   Therefore, the present inventors have adjusted the calorific value fluctuation of papermaking sludge within a predetermined range, and as a result of repeated studies on means for obtaining regenerated particles with stable quality without causing fluctuations in combustion temperature and fluctuations in combustion time. In the production of regenerated particles by dehydrating and heat-treating the material to be processed using paper sludge as the main raw material as appropriate, the heat treatment is dried in this drying step and the drying step for drying the material to be treated. A first heat treatment step of heat-treating the processed object, a second heat treatment step of heat-treating the object heat-treated in the first heat treatment step at a temperature exceeding the first heat treatment temperature, and the second heat treatment step. The reprocessed particles having a uniform quality can be obtained by dividing into at least four steps including a third heat treatment step of heat-treating the workpiece heat-treated in the heat treatment step at a temperature exceeding the second heat treatment temperature. stable It was found to be able to elephants.

また、同時に、「上記乾燥は、脱水後の被処理物を熱気流に同伴させて行う」と好適であることも見出した。「脱水後の被処理物を熱気流に同伴させて乾燥する方式(以下、単に「気流乾燥方式」ともいう。)」とすると、乾燥に伴って被処理物が解れるため、後段で行う熱処理が均一かつ確実に行われるようになり、品質が均一化した再生粒子をより安定的に製造できるようになるのである。   At the same time, it has also been found that it is preferable that “the above drying is performed by allowing the dehydrated object to be entrained in a hot air stream”. When the “method of drying the dehydrated material in a hot air stream” (hereinafter simply referred to as “air current drying method”) is used, the material to be processed is unraveled as it is dried. Thus, the regenerated particles with uniform quality can be more stably produced.

この点、乾燥に先立って後段の熱処理に好適な状態となるまで被処理物を均一に解すのは、困難を伴う。また、乾燥に先立って被処理物を解すのであれば、脱水率を高めておく必要があるが、脱水率を高めると被処理物が高圧縮化され、被処理物の乾燥効率が部分的に低下するおそれがあり、乾燥処理の不均一化、ひいては製品の不均一化をまねくおそれがある。他方、乾燥後に被処理物を解すのでは、不均一な状態にある被処理物を乾燥することになるため、乾燥が均一に行われなくなり、熱処理も均一に行われなくなる。結果、品質が均一化した再生粒子を安定的に製造できなくなる。   In this respect, it is difficult to unravel the workpiece uniformly until it is suitable for the subsequent heat treatment prior to drying. In addition, if the material to be processed is unraveled prior to drying, it is necessary to increase the dewatering rate. However, if the dewatering rate is increased, the material to be processed is highly compressed, and the drying efficiency of the material to be processed is partially increased. There is a risk of lowering, and there is a risk of non-uniform drying treatment and thus non-uniform product. On the other hand, if the object to be processed is unwound after drying, the object to be processed in a non-uniform state is dried, so that drying is not performed uniformly and heat treatment is not performed uniformly. As a result, it becomes impossible to stably produce regenerated particles with uniform quality.

一方、本形態において、後段の熱処理を複数の工程に分ける利点は、以下のとおりである。
製紙スラッジは、各種有機物(有機成分)を含有し、この有機物のなかには、紙由来の220℃近傍で発熱量のピークをもつアクリル系有機物、320℃近傍で発熱量のピークをもつセルロース、420℃近傍で発熱量のピークをもつスチレン系有機分が含まれ、古紙等の出発原料の種類や量により変動幅が大きいものの、例えば、1000〜2000cal/gの発熱量を有する。従来の再生粒子の製造方法においては、これらの有機分を、燃焼工程(酸化工程)において、他の有機分と一緒に燃焼(酸化)させて除去する方策が取られていた。しかしながら、本発明者等は、以上の各有機物が上記温度の近傍で発熱量のピークをもつ発熱量が高い物質であること、200〜300℃で熱分解される有機分を燃焼させる際に発火・過燃焼が生じ、燃焼制御が困難となり、白色度の低下のみならず、ゲーレナイトやアノーサイトからなる硬質物質の生成をまねくことを見出し、まず、第1の熱処理工程において、所定の高発熱量成分(アクリル系有機物及びセルロース)を被処理物中から、熱処理除去することで、過燃焼を抑え、硬質物質の生成を抑制できることを見出した。
On the other hand, in this embodiment, the advantage of dividing the subsequent heat treatment into a plurality of steps is as follows.
Papermaking sludge contains various organic substances (organic components). Among these organic substances, acrylic organic substances having a calorific value peak around 220 ° C. derived from paper, cellulose having a calorific value peak around 320 ° C., 420 ° C. It contains a styrenic organic component having a peak in calorific value in the vicinity and has a calorific value of, for example, 1000 to 2000 cal / g, although the fluctuation range is large depending on the type and amount of starting materials such as waste paper. In the conventional method for producing regenerated particles, measures have been taken to remove these organic components by burning (oxidizing) them together with other organic components in the combustion step (oxidation step). However, the inventors of the present invention indicate that each of the above organic substances is a substance having a high calorific value with a peak calorific value in the vicinity of the above temperature, and is ignited when an organic component thermally decomposed at 200 to 300 ° C. is combusted.・ Overheating occurs, combustion control becomes difficult, and it is found that not only a decrease in whiteness but also the production of a hard substance composed of gehlenite and anorthite is generated. First, in the first heat treatment step, a predetermined high calorific value is generated. It has been found that by removing the components (acrylic organic substance and cellulose) from the object to be treated by heat treatment, overcombustion can be suppressed and generation of a hard substance can be suppressed.

また、第1の熱処理工程と第2に熱処理工程とを別々に設ける利点は、従来の再生粒子の製造方法においては、被処理物中の微細繊維や有機高分子であるラテックス、印刷により付与されたインキ成分等を効率よく燃焼させるために、水分率を40%未満に脱水及び乾燥させ、高温で熱処理する方法を採用していた。しかしながら、本形態の製造方法においては、上記したように第1の熱処理工程において被処理物中の200〜300℃で熱分解・揮発蒸散する有機物をガス化してしまうため、第2の熱処理工程においては、安定的に熱処理を進行させることができ、被処理物の過燃焼や微粉化が抑制される。また、第1の熱処理工程と第2の熱処理工程とを分け、第1の熱処理工程において被処理物に含まれるアクリル系有機物及びセルロースを熱分解ガス化し、第2の熱処理工程において被処理物に含まれるスチレン系有機物を熱分解ガス化することで、得られる再生粒子の品質安定化、白色度向上に対する寄与が大きく、均一かつ安定的に再生粒子を得ることができる。このようにして、第3の熱処理工程においては、被処理物中の残カーボン等を含む有機物を、効率良く熱処理除去することができ、また、過燃焼によって生じる硬質物質の生成を抑えることができる。さらに、セルロースの熱分解ガスの発火温度はスチレンの熱分解温度を下回るため、第1の熱処理工程においてセルロースを熱分解除去してしまい、スチレンは第2の熱処理工程において熱分解するのが好適であり、ここにも第1の熱処理工程と第2に熱処理工程とを別々に設ける利点が存在する。   Further, the advantage of providing the first heat treatment step and the second heat treatment step separately is imparted by the fine fibers in the object to be treated, latex that is an organic polymer, or printing. In order to burn the ink components and the like efficiently, a method of dehydrating and drying the water content to less than 40% and heat-treating at a high temperature has been adopted. However, in the manufacturing method of the present embodiment, as described above, the organic matter that is thermally decomposed and evaporated by evaporation at 200 to 300 ° C. in the object to be processed is gasified in the first heat treatment step. Can stably carry out heat treatment, and over-burning and pulverization of the object to be treated are suppressed. In addition, the first heat treatment step and the second heat treatment step are separated, and the acrylic organic matter and cellulose contained in the treatment object are pyrolyzed and gasified in the first heat treatment step, and the treatment object is formed in the second heat treatment step. By pyrolyzing the contained styrenic organic matter, the contribution of the obtained regenerated particles to stabilizing the quality and improving the whiteness is large, and the regenerated particles can be obtained uniformly and stably. In this way, in the third heat treatment step, the organic matter including carbon remaining in the object to be treated can be efficiently heat treated and removed, and the generation of hard substances caused by overcombustion can be suppressed. . Further, since the ignition temperature of the pyrolysis gas of cellulose is lower than the pyrolysis temperature of styrene, it is preferable that the cellulose is pyrolyzed and removed in the first heat treatment step, and styrene is pyrolyzed in the second heat treatment step. There is also an advantage that the first heat treatment step and the second heat treatment step are separately provided.

ところで、本形態においては、乾燥工程を除く各熱処理工程において、キルン炉を用いるのが好適である。この理由は、次のとおりである。
従来から慣用的に用いられてきた熱処理炉は、ストーカー炉(固定床)、流動床炉、サイクロン炉、キルン炉の4種に大別でき、本発明者等は、それぞれの熱処理炉で再生粒子の製造の検討を重ねたところ、次記の事項が明らかとなった。
By the way, in this embodiment, it is preferable to use a kiln furnace in each heat treatment step except the drying step. The reason for this is as follows.
Conventionally used heat treatment furnaces can be broadly classified into four types: stalker furnaces (fixed bed), fluidized bed furnaces, cyclone furnaces, and kiln furnaces. As a result of repeated examinations of the manufacturing process, the following matters became clear.

ストーカー炉(固定床)は、脱墨フロス等の製紙スラッジの燃焼度合い調整が困難であり、再生粒子が不均一となるうえに、灰分の多い脱墨フロスの熱処理では、火格子間のクリアランスから落塵を生じる。火格子を通し被処理物の下から空気を吹き上げ、燃焼させるため、炭酸カルシウムなどが飛灰となり排ガスとともに排ガス設備へ送られ、歩留りの低下が問題となる。ストーカー(階段状)を、所定幅で被処理物を通過させながら熱処理するため、撹拌が不十分で幅方向で熱処理にバラツキが発生する。   In the stalker furnace (fixed bed), it is difficult to adjust the degree of combustion of papermaking sludge such as deinking floss, and the regenerated particles are non-uniform. Causes dust to fall. Since air is blown up from below the object to be processed through the grate and burned, calcium carbonate or the like becomes fly ash and is sent to the exhaust gas facility together with the exhaust gas, which causes a problem in yield reduction. Since the stalker (stepped shape) is heat-treated while passing the object to be processed with a predetermined width, the stirring is insufficient and the heat treatment varies in the width direction.

流動床炉は、炉内において珪砂等の粒子状の流動媒体を使用するため、珪砂等が被処理物中に混入し、品質の低下をまねく問題や、均一な撹拌ができないとの問題を有する。硅砂等を流動層に混合して熱処理させた後、硅砂等と被処理物とを分離し、硅砂等は炉内へ戻し被処理物のみを取り出すが、被処理物も硅砂等と同程度の粒径であるため分離が困難である。被処理物を硅砂等と浮遊した状態で熱処理させるため、熱処理の度合い調整が困難であり、品質のばらつきが発生する。硬度の高い珪砂等との摩擦、衝突により被処理物が微粉化され飛灰となって系外へ排出され歩留りが低下する。   Since the fluidized bed furnace uses a particulate fluid medium such as silica sand in the furnace, there is a problem that silica sand or the like is mixed into the object to be processed, resulting in a deterioration in quality or a problem that uniform stirring cannot be performed. . After the cinnabar sand is mixed with the fluidized bed and heat treated, the sago sand and the material to be treated are separated and the sago sand etc. is returned to the furnace and only the material to be treated is taken out. Separation is difficult due to the particle size. Since the object to be treated is heat-treated in a floating state with dredged sand or the like, it is difficult to adjust the degree of heat treatment, resulting in variations in quality. The object to be processed is pulverized by friction and collision with high-hardness silica sand and the like and becomes fly ash, which is discharged out of the system and the yield decreases.

サイクロン炉は、被処理物が炉内を一瞬で通過するため、被処理物中の有機物を十分に熱処理することができず、白色度の低下に繋がる。また、風送によるため、細かい粒子がサイクロンで分離されず、排ガスと一緒に排ガス処理工程に回るため歩留りが低下する。   In the cyclone furnace, since the object to be processed passes through the furnace in an instant, the organic matter in the object to be processed cannot be sufficiently heat-treated, leading to a decrease in whiteness. In addition, because of the air blowing, fine particles are not separated by the cyclone, and the yield is reduced because the fine particles are transferred to the exhaust gas treatment process together with the exhaust gas.

以上の諸問題について鋭意検討を重ねた結果、本形態の乾燥工程を除く熱処理工程においては、内熱又は外熱キルン炉が好適な熱処理手段として選択された。   As a result of intensive studies on the above problems, an internal heat or external heat kiln furnace was selected as a suitable heat treatment means in the heat treatment step excluding the drying step of this embodiment.

《本再生粒子例》
本形態の再生粒子の製造方法によって得られる再生粒子は、X線マイクロアナライザーによる微細粒子の元素分析において、カルシウム、シリカ及びアルミニウムの比率が酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合、好ましくは40〜82:9〜30:9〜30の質量割合、より好ましくは60〜82:9〜20:9〜20の割合とされていると好適である。カルシウム、シリカ及びアルミニウムの比率が酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合とされていると、比重が軽く、過度の水溶液吸収が抑制されるため、脱水性が良好である。
《Example of this regenerated particle》
The regenerated particles obtained by the method for producing regenerated particles according to the present embodiment have a ratio of calcium, silica, and aluminum of 30 to 82: 9 to 35: 9 to 35 in terms of oxides in elemental analysis of fine particles using an X-ray microanalyzer. It is preferable that the mass ratio is preferably 40 to 82: 9 to 30: 9 to 30, more preferably 60 to 82: 9 to 20: 9 to 20. When the ratio of calcium, silica and aluminum is 30 to 82: 9 to 35: 9 to 35 in terms of oxide, the specific gravity is light and excessive aqueous solution absorption is suppressed, so that dehydration is good. It is.

このカルシウム、シリカ及びアルミニウムの質量割合を調節する方法としては、被処理物の原料構成を調節することが本筋ではあるが、第1の熱処理工程や、第2の熱処理工程、第3の熱処理工程において、出所が明確な塗工フロスや調成工程フロスをスプレー等で添加し、あるいは焼却炉スクラバー石灰を添加して、調節することもできる。例えば、カルシウムの調節には、中性抄紙系の排水スラッジや塗工紙製造工程の排水スラッジを用い、シリカの調節には、不透明度向上剤としてホワイトカーボンが多量に添加されている新聞用紙製造系の排水スラッジを用い、アルミニウムの調節には酸性抄紙系の硫酸バンドの使用がある抄紙系の排水スラッジや、クレーの使用量が多い上質紙抄造工程における排水スラッジを用いることができる。   As a method for adjusting the mass ratio of calcium, silica, and aluminum, the main component is to adjust the raw material composition of the object to be processed, but the first heat treatment step, the second heat treatment step, and the third heat treatment step. In addition, coating floss and preparation process floss with a clear origin can be added by spraying or the like, or by adding incinerator scrubber lime. For example, neutral papermaking wastewater sludge and coated paper production sludge are used to adjust calcium, and newspaper paper is made by adding a large amount of white carbon as an opacity improver to adjust silica. Wastewater sludge can be used, and for adjustment of aluminum, papermaking wastewater sludge using acidic papermaking type sulfuric acid band, and wastewater sludge in high quality papermaking process where a large amount of clay is used can be used.

ところで、被処理物の原材料ともいえる古紙は、近年の中性抄紙化、ビジュアル化の進展にともなう印刷見栄えの良い塗工紙使用量の増加にともない、填料・顔料としての炭酸カルシウムの使用量増加により、製紙スラッジ中の炭酸カルシウムの含有量増加につながり、結果としてゲーレナイトやアノーサイトの生成量増加に繋がるため、再生粒子に含有されるゲーレナイトやアノーサイト、いわゆる硬質物質の含有量をできる限り減少させる必要が大きくなっている。したがって、硬質物質の含有量を減らすことができる上記再生粒子の製造方法は、極めて有用であり、この製造方法によって製造された本形態の再生粒子は、ゲーレナイト及びアノーサイトの合計含有量が1.5質量%以下、好ましくは1.0質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下とされている。   By the way, waste paper, which can be said to be the raw material of processed materials, has increased the use of calcium carbonate as a filler / pigment with the increase in the amount of coated paper with good-looking printing due to the progress of neutral papermaking and visualization in recent years. This leads to an increase in the content of calcium carbonate in the paper sludge, resulting in an increase in the production of gehlenite and anorthite, so that the content of gehlenite and anorthite, so-called hard substances contained in the regenerated particles is reduced as much as possible. The need to let it grow. Therefore, the above-mentioned method for producing regenerated particles capable of reducing the content of the hard substance is extremely useful, and the regenerated particles of this embodiment produced by this production method have a total content of gehlenite and anorthite of 1. It is 5 mass% or less, Preferably it is 1.0 mass% or less, More preferably, it is 0.5 mass% or less.

ここで、ゲーレナイト及びアノーサイトの合計含有量は、下記の方法によって測定した値である。
(測定方法)
X線回析法(理学電気製、RAD2X)によって測定する。測定条件は、Cu‐Kα‐湾曲モノクロメーター:40KV‐40mA、発散スリット:1mm、SS:1mm、RS:0.3mm、走査速度:0.8度/分、走査範囲:2シータ=7〜85度、サンプリング:0.02度とする。
Here, the total content of gehlenite and anorthite is a value measured by the following method.
(Measuring method)
It is measured by an X-ray diffraction method (manufactured by Rigaku Denki, RAD2X). Measurement conditions are: Cu-Kα-curved monochromator: 40 KV-40 mA, divergence slit: 1 mm, SS: 1 mm, RS: 0.3 mm, scanning speed: 0.8 degrees / minute, scanning range: 2 theta = 7 to 85 Degree, sampling: 0.02 degree.

以上のようにして得られた本再生粒子は、白色度が75〜85%、好ましくは80〜85%と高く、また白色度の変動が少ない。したがって、本再生粒子にシリカを複合したシリカ複合粒子をインクジェット記録用紙の基材に内添すると、従来公知の再生粒子や、市販填料である炭酸カルシウムを用いた場合と比較して、白色度が高くなる。   The regenerated particles obtained as described above have a high whiteness of 75 to 85%, preferably 80 to 85%, and little variation in whiteness. Therefore, when silica composite particles in which silica is combined with the regenerated particles are internally added to the base material of the ink jet recording paper, the whiteness is lower than in the case of using conventionally known regenerated particles or commercially available calcium carbonate. Get higher.

また、本再生粒子は、平均粒子径が公知の炭酸カルシウムの平均粒子径(1〜2μm)より大きく、再生粒子が繊維間に定着する特性を有するため、これにシリカが複合されたシリカ複合粒子も、前述各種条件を満たすことにより、同様の特性を有することになり、嵩高性が向上する。しかも、再生粒子のアルミニウム分がカチオン性であるため、繊維(アニアオン性)への定着性が強く、炭酸カルシウムよりも配合量を低減させて、嵩高性及び強度を向上させることができる。   In addition, since the regenerated particles have a characteristic that the average particle size is larger than the average particle size (1 to 2 μm) of the known calcium carbonate and the regenerated particles are fixed between fibers, silica composite particles in which silica is combined However, by satisfying the various conditions described above, the same characteristics are obtained, and the bulkiness is improved. In addition, since the aluminum content of the regenerated particles is cationic, the fixing property to the fiber (anion-on property) is strong, and the bulkiness and strength can be improved by reducing the blending amount as compared with calcium carbonate.

次に、本発明による製造例を挙げて本発明の作用効果を明らかにする。なお、本発明は、当然これらの例に限定されるものではない。また、以下おいて示す「部」及び「%」は、特に明示しない限り絶乾質量基準である。   Next, the operational effects of the present invention will be clarified by giving production examples according to the present invention. Of course, the present invention is not limited to these examples. Further, “parts” and “%” shown below are based on the absolute dry mass unless otherwise specified.

無機粒子に対して、図1の製造設備を使用し、表1及び表2に示す条件で、シリカを複合した。製造されたシリカ複合粒子の成分分析結果を表3に示した。   With respect to the inorganic particles, silica was compounded under the conditions shown in Tables 1 and 2 using the production facility of FIG. The component analysis results of the produced silica composite particles are shown in Table 3.

以上の製造例において、各種条件・成分等は、次のとおりである。なお、下記にない条件等は、前述したのと同様である。
(再生粒子)
製紙スラッジを脱水後、特許文献2に記載の製造方法を改良した前述製造方法によって再生粒子を製造した。
In the above production examples, various conditions and components are as follows. The conditions not described below are the same as described above.
(Regenerated particles)
After dewatering the papermaking sludge, regenerated particles were produced by the production method described above, which is an improvement of the production method described in Patent Document 2.

(分散剤の添加量)
無機粒子100質量部に対する添加量(質量部)である(固形分換算)。
(Amount of dispersant added)
It is the addition amount (mass part) with respect to 100 mass parts of inorganic particles (solid content conversion).

((ワイヤー)摩耗度)
プラスチックワイヤー摩耗度計(日本フィルコン製、3時間)を用い、スラリー濃度2質量%で測定した値である。
((Wire) wear degree)
It is the value measured at a slurry concentration of 2% by mass using a plastic wire wear meter (manufactured by Nippon Filcon, 3 hours).

(均質性)
各シリカ複合粒子の白色度及び平均粒子径について変動割合を測定し、変動が少ない場合を「均質」とした。
(Homogeneity)
The variation ratio was measured for the whiteness and average particle diameter of each silica composite particle, and the case where the variation was small was defined as “homogeneous”.

(総合評価)
総合評価は粒子径(粒度分布)及び吸油量で行うこととした。
5:体積平均粒子径が3.42〜4.26μmの範囲にあり、粒子径1μm以下の含有率が1.0%以下、粒子径10μm以上の含有率が10%以下、磨耗度が50mg以下、吸油量が80ml/100g以上であった場合
4:総合評価5に準じ、粒子径1μm以下の含有率が1.0%を超える又は磨耗度が80mg未満の範囲であった場合
3:総合評価5に準じ、体積平均粒子径が3.42〜4.26μmの範囲外であり、かつ粒子径1μm以下の含有率が1.0%を超える又は粒子径10μm以上の含有率が10%を超える範囲であった場合
2:総合評価5の評価基準において、体積平均粒子径、粒子径1μm以下の含有率、粒子径10μm以上の含有率、磨耗度、吸油量のいずれか3項目が範囲外である場合
1:総合評価5の評価基準において、体積平均粒子径、粒子径1μm以下の含有率、粒子径10μm以上の含有率、磨耗度、吸油量のいずれか4項目が範囲外である場合
(Comprehensive evaluation)
The overall evaluation was performed based on the particle size (particle size distribution) and oil absorption.
5: The volume average particle diameter is in the range of 3.42 to 4.26 μm, the content of the particle diameter of 1 μm or less is 1.0% or less, the content of the particle diameter of 10 μm or more is 10% or less, and the wear degree is 50 mg or less. When the oil absorption is 80 ml / 100 g or more 4: According to the overall evaluation 5, when the content of the particle diameter of 1 μm or less exceeds 1.0% or the wear degree is less than 80 mg 3: Overall evaluation According to 5, the volume average particle diameter is outside the range of 3.42 to 4.26 μm, and the content ratio of the particle diameter of 1 μm or less exceeds 1.0%, or the content ratio of the particle diameter of 10 μm or more exceeds 10%. When it is in the range 2: In the evaluation criteria of the overall evaluation 5, any of the three items of the volume average particle size, the content rate of the particle size of 1 μm or less, the content rate of the particle size of 10 μm or more, the degree of wear, and the oil absorption amount are out of the range. When there is 1: In evaluation criteria of overall evaluation 5 When any of the four items of the volume average particle size, the content of the particle size of 1 μm or less, the content of the particle size of 10 μm or more, the degree of wear, and the oil absorption amount are out of the range.

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(考察)
いずれの製造例においても、平均粒子径、粒子径分布は好適なものとなり、また、摩耗度は低く抑えられ、均質性及び吸油量は十分なものとなった。ただし、本製造例の中では、相対的に以下の傾向があった。
製造例2は、粒子径分布がややブロードであった。
製造例4は、小径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例5は、大径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例6は、摩耗度がやや高く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例7は、小径粒子がやや多かった。
製造例8は、小径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例9は、摩耗度がやや高かった。
製造例10は、小径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例11は、大径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。また、摩耗度がやや高かった。
製造例12は、小径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例13は、小径粒子がやや多く、粒子径分布がややブロードであった。
製造例25は、平均粒子径がやや小さかった。
製造例26は、平均粒子径がやや小さく、吸油量がやや低かった。
(Discussion)
In any of the production examples, the average particle size and particle size distribution were suitable, the degree of wear was kept low, and the homogeneity and the oil absorption amount were sufficient. However, in this production example, there was a relative tendency as follows.
In Production Example 2, the particle size distribution was slightly broad.
In Production Example 4, the number of small-diameter particles was slightly larger and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 5, the number of large-sized particles was slightly larger and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 6, the degree of wear was slightly high, and the particle size distribution was slightly broad.
Production Example 7 had a small amount of small-diameter particles.
In Production Example 8, the number of small-diameter particles was slightly larger and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 9, the degree of wear was slightly high.
In Production Example 10, the number of small-diameter particles was slightly larger and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 11, the number of large-sized particles was slightly larger and the particle size distribution was slightly broader. In addition, the degree of wear was slightly high.
In Production Example 12, the number of small-diameter particles was slightly larger, and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 13, the number of small-diameter particles was slightly larger, and the particle size distribution was slightly broader.
In Production Example 25, the average particle size was slightly small.
In Production Example 26, the average particle size was slightly small and the oil absorption amount was slightly low.

次に、分散剤の添加とスケール発生との関係を明らかにするための試験例を示す。
無機粒子に対して、図1の製造設備を使用し、分散剤を添加する槽を表4に示すように変化させて、シリカを複合した。結果も表4に示した。なお、無機粒子としては、製紙スラッジを脱水後、前述実施例1と同様の再生粒子を用いた。また、分散剤としては、ポリカルボン酸系分散剤(ポイズ520/花王)を用いた。また、分散剤の添加量は、第1の槽においては、再生粒子100質量部に対して、固形分換算で0.13質量部とし、第3の槽においては、再生粒子100質量部に対して、固形分換算で0.27質量部とした。
Next, a test example for clarifying the relationship between the addition of a dispersant and the generation of scale will be shown.
For the inorganic particles, the production equipment of FIG. 1 was used, and the tank to which the dispersant was added was changed as shown in Table 4 to compound silica. The results are also shown in Table 4. As the inorganic particles, regenerated particles similar to those in Example 1 were used after dewatering the papermaking sludge. As the dispersant, a polycarboxylic acid-based dispersant (Poise 520 / Kao) was used. Moreover, the addition amount of a dispersing agent shall be 0.13 mass part in conversion of solid content with respect to 100 mass parts of reproduction | regeneration particles in a 1st tank, and with respect to 100 mass parts of reproduction | regeneration particles in a 3rd tank. Thus, it was 0.27 parts by mass in terms of solid content.

なお、スケールの量は、目視評価とし、「多い」、「普通」、「少ない」、「無い」の4段階に分類した。   The amount of the scale was visually evaluated and classified into four levels: “large”, “normal”, “small”, and “none”.

Figure 0005632199
Figure 0005632199

本発明は、無機粒子にシリカが複合されたシリカ複合粒子を製造する方法、特に製紙用の填料や顔料として用いるに好適なシリカ複合粒子の製造方法として適用可能である。   The present invention can be applied as a method for producing silica composite particles in which silica is combined with inorganic particles, particularly as a method for producing silica composite particles suitable for use as a filler or pigment for papermaking.

70A…第1の槽、70B…第2の槽、70C…第3の槽、70D…第4の槽、80A〜D…撹拌手段、B1,B2…分散剤、HA〜HD…スラリー、K…珪酸アルカリ、R1,R2…鉱酸、S…無機粒子、W…清水。   70A ... first tank, 70B ... second tank, 70C ... third tank, 70D ... fourth tank, 80A-D ... stirring means, B1, B2 ... dispersant, HA-HD ... slurry, K ... Silicate alkali, R1, R2 ... mineral acid, S ... inorganic particles, W ... fresh water.

Claims (4)

無機粒子、珪酸アルカリ水溶液及び鉱酸から、前記無機粒子にシリカが複合されたシリカ複合粒子を製造する方法であって、
前記無機粒子及び前記珪酸アルカリを先行槽に供給し、この先行槽内の前記無機粒子が分散されたスラリーが、前記先行槽から直接又は他の槽を介して後行槽へ流れるものとしつつ、
前記後行槽内のスラリーに前記鉱酸を添加するほか、前記先行槽内のスラリーにも前記鉱酸を先行添加し、かつ、少なくとも当該先行槽内のスラリーにポリアクリル酸曹達を主剤とする分散剤を添加してシリカ複合粒子を連続的に製造する、
ことを特徴とするシリカ複合粒子の製造方法。
A method for producing silica composite particles in which silica is combined with the inorganic particles from inorganic particles, an aqueous alkali silicate solution, and a mineral acid,
While supplying the inorganic particles and the alkali silicate to the preceding tank, the slurry in which the inorganic particles in the preceding tank are dispersed flows from the preceding tank directly or through another tank to the subsequent tank,
In addition to adding the mineral acid to the slurry in the subsequent tank, the mineral acid is also added to the slurry in the preceding tank, and at least the polyacrylic acid sodium carbonate is used as the main agent in the slurry in the preceding tank. A silica composite particle is continuously produced by adding a dispersant.
A method for producing silica composite particles.
前記鉱酸の合計添加量を、前記後行槽を経たスラリーがpH7.0〜8.5となる量とし かつ、前記先行添加する鉱酸の量を前記合計添加量の18〜48容量%とする、
請求項1記載のシリカ複合粒子の製造方法。
The total amount of the mineral acid, the amount of slurry passing through the trailing tank is pH7.0~8.5 to and the amount of mineral acid to the preceding added and 18-48 volume% of the total amount To
The method for producing silica composite particles according to claim 1.
前記分散剤を、先行槽と後行槽との添加質量割合が1:2〜1:4となるように、かつ合計添加量が固形分換算で前記無機粒子100質量部に対して0.05〜2.00質量部となるように添加する、
請求項1又は請求項2記載のシリカ複合粒子の製造方法。
The dispersant is added in a mass ratio of 1: 2 to 1: 4 in the preceding tank and the subsequent tank, and the total added amount is 0.05 with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles in terms of solid content. To be added to 2.00 parts by mass,
The manufacturing method of the silica composite particle of Claim 1 or Claim 2.
前記無機粒子として、
製紙スラッジを主原料とする被処理物を脱水及び熱処理して得た平均粒子径が1.4μm以上、かつ粒子径1μm以下の割合が5%以上の再生粒子を用いる、
請求項1〜3のいずれか1項に記載のシリカ複合粒子の製造方法。
As the inorganic particles,
Recycled particles having an average particle diameter of 1.4 μm or more obtained by dehydrating and heat-treating an object whose main raw material is papermaking sludge and a ratio of the particle diameter of 1 μm or less of 5% or more are used,
The manufacturing method of the silica composite particle of any one of Claims 1-3.
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