JPH0575697B2 - - Google Patents
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- JPH0575697B2 JPH0575697B2 JP5121086A JP5121086A JPH0575697B2 JP H0575697 B2 JPH0575697 B2 JP H0575697B2 JP 5121086 A JP5121086 A JP 5121086A JP 5121086 A JP5121086 A JP 5121086A JP H0575697 B2 JPH0575697 B2 JP H0575697B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
- C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
- Paper (AREA)
Description
「産業上の利用分野」
本発明は新規な炭酸カルシウムの製造法に関
し、更に詳しくは、工業的に有利にカルサイト結
晶で柱状炭酸カルシウムを製造する方法に関する
ものである。
「従来技術と問題点」
炭酸カルシウムは従来からゴム、プラスチツ
ク、塗料、製紙、インキ、シーラント等の充填剤
として広く使用されてきた。充填剤としての炭酸
カルシウムは大別して石灰石を機械的に粉砕する
重質炭酸カルシウム(以下、重質炭カルと称す
る)と、水酸化カルシウムと炭酸ガスを反応させ
てつくる沈降製炭酸カルシウム(以下、沈降製炭
カルと称する)に分類される。重質炭カルは機械
的な粉砕・分級で製造するため、一般に平均粒子
径が大きく、具体的には1.0μm以上であり、又粒
度分布も非常に広範囲に分布する。このため各分
野での厳密な所望物性を満たすためには不十分で
あり、主として増量剤として使用されることが多
い。
一方、沈降製炭カルは化学反応によつて合成さ
せるため、粒子径及び粒子形状がある程度自由に
調整することが可能であり、粒度分布も非常に狭
い範囲におさまる。
沈降製炭カルを結晶の種類から分類すると、カ
ルサイト、アラゴナイト、バテライトの3種類で
あり、現在工業化されているのはほとどがカルサ
イトであり、アラゴナイトはごく1部である。バ
テライトは工業化されていない。一方、沈降製炭
カルを粒子形状から分類すると、カルサイト結晶
は、立方体、紡錘状のどちらかになりやすい。ア
ラゴナイトは一般的に柱状になりやすい。
現状、沈降製炭カルの各使用分野、特に製紙関
係の分野において、柱状形状をした炭酸カルシウ
ムが従来の立方体、紡錘状の形状をした炭酸カル
シウムに比べて非常に優れた物性を発揮すること
が確認されている。従つて、アラゴナイト結晶の
柱状炭酸カルシウムが製紙関係のごく一部で使用
されている。ところが、アラゴナイトは高圧、高
温の条件下で水酸化カルシウムと炭酸ガスを反応
させないと生成し難いため、工業的に生産する場
合は品質の均一化、コスト等で多きな問題を含ん
でいる。従つて、工業的に均一な柱状をしたアラ
ゴナイトを大量に生産することは現状では不可能
である。
「問題点を解決するための手段」
本発明者らは、かかる実情に鑑みカルサイト結
晶で柱状の炭酸カルシウムを得んとして鋭意研究
の結果、カルサイト結晶で柱状の炭酸カルシウム
を、工業的に生産することに成功したものであ
る。
即ち、本発明の第1は炭酸ガスと水酸化カルシ
ウムを反応させて炭酸カルシウムを生成させるに
あたり、得られた炭酸カルシウムスラリーの粘度
がB型粘度計の60rpmで測定して1000cp以上のス
ラリーを全体が均一になる程度以上の機械的撹拌
力を加えて熟成させることを特徴とするカルサイ
ト型柱状炭酸カルシウムの製造法を、本発明の第
2はこのように熟成して得られたカルサイト型柱
状炭酸カルシウムスラリーに水酸化カルシウムス
ラリーを柱状炭酸カルシウム対水酸化カルシウム
が1mol対0.5〜5molの割合で混合させ、得られた
混合スラリーに炭酸ガスを導入することを特徴と
するカルサイト型柱状炭酸カルシウムの製造法を
それぞれ内容とするものである。
従来、カルサイト結晶の立方体及び紡錘状の炭
酸カルシウムを生成させる方法としては、水酸化
カルシウムスラリーに炭酸ガスを導入する方法
か、炭酸ガス中に水酸化カルシウムを噴霧状態で
吹込むかのどちからである。特定の使用用途のも
のは、こうして出来た炭酸カルシウムスラリーを
熟成する。本発明は前者の水酸化カルシウムスラ
リーに炭酸ガスを導入する方法に関するものであ
る。この方法では水酸化カルシウムスラリーの濃
度、温度及び炭酸ガス量等が粒子の形状及び大き
さに関与する要因である。言うまでもなく、これ
らは全て反応速度に関係する因子である。このと
きの水酸化カルシウムスラリーの濃度は別に制約
はないが、工業的に製造するには40g〜180g水
酸化カルシウム/程度にするのが好ましい。水
酸化カルシウムスラリーの化合前の温度について
も別に制約はないが、10〜30℃の間にすることが
好ましい。炭酸ガス量についても別に制約はない
が、工業的に生産するには炭酸ガス濃度が10〜40
%程度の空気混合ガスを50〜500・炭酸ガス+
空気ブレンドガス/hr/・水酸化カルシウム・
スラリー程度導入すると効率がよい。こうして炭
酸化を終了させて得た炭酸カルシウムは、一次粒
子径が立方体もしくは米粒状の形状をしているも
のが多いが、概して形状が不整いで且つ強い2次
凝集体である。
このようにして生成した炭酸カルシウムスラリ
ーは炭酸化終了直後ではB型粘度計の60rpmで測
定して、せいぜい200cp以下の粘度であるが、概
スラリー系が均一になる程度以上の機械的撹拌力
を加えて熟成させる。好ましくはスラリーの温度
を20℃〜80℃の間に、又、スラリーPHは8.5〜
11.5、より好ましくは8.5〜11.0の間に設定する。
スラリーの系が均一になる程度の撹拌力を加える
と、このスラリーは逐次、粘度が上昇してくる。
これは凝集体粒子が分散して各分散粒子の表面に
水和層が出来て、この結果、流動に必要な自由水
が減少するためにスラリーの粘度が上昇する。
こうして粘度が1000cp以上になつたスラリー
をさらに全体の系が均一になる程度以上の撹拌力
を加える。かくして、短系が0.02〜2μm、長径が
0.1〜20μmでアスペクト比が4以上である柱状形
状をとした炭酸カルシウムを得ることができる。
従来から炭酸化が終結した炭酸カルシウムスラリ
ーについて、凝集粒子を分散させる、各粒子
を立方体の均一な粒子に整える、粒子を大きく
する等の目的で、機械的撹拌力を加える操作が行
われてきた。しかしこれらはスラリーの粘度を単
に1000cp〜2000cp程度にするだけで上記の目的
は達成することが出来る。一方、本発明の特徴は
スラリーを1000cp以上、好ましくは1000cp〜
2000cp程度に上昇させた後、更に全体の系が均
一になる程度の機械的撹拌力を加えることによつ
て柱状形状をした炭カルを生成させることにあ
る。スラリーの粘度が1000cp以上になつたスラ
リーをそれ以後も続けて撹拌する操作を従来行わ
なかつた理由として、次のようなことが上げられ
る。
1000cp以上の粘度のスラリーを均一になる
程度に撹拌するためには、設備上、各種の工夫
が必要であり、又相当な撹拌エネルギーが必要
なためランニングコストが高くなる。
1000cp以上のスラリーについて弱い撹拌力
を加えることは従来の設備でも行われていた
が、弱い撹拌力であれば撹拌力に比例して物性
が向上しないので、それ以上の検討は試みなか
つた。従つて、強撹拌をすれば、その延長線上
に柱形状をした粒子が生成することは想像もし
得なかつた。
このような従来の状況の中で、本発明者らはか
かる当業者の常識に反し、意外にも高粘度のスラ
リーを全体の系が均一になる程度の強い撹拌力を
加えることによつて、工業用原料として高付加価
値を有する柱状炭カスの開発に成功したものであ
る。
本発明において、炭酸カルシウムスラリーは他
の添加物を入れずに撹拌熟成してもよいが、好ま
しくはマグネシウム塩及び/又は塩素化合物の存
在下で熟成させる方がよい。
本発明に用いられるマグネシウム塩としては例
えば塩化マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸
マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネ
シウム、沃化マグネシウム、臭化マグネシウム等
が挙げられ、これらは1種又は2種以上混合して
用いられる。本発明に用いられる塩素化合物とし
ては、例えば塩化ナトリウム、塩化亜鉛、塩化ア
ルミニウム、塩化カリウム等が挙げられ、これら
は1種又は2種以上混合して用いられる。上記マ
グネシウム塩及び/又は塩素化合物は炭酸化を始
める前の水酸化カルシウムスラリーに添加しても
良いし、又、炭酸化を終了した炭酸カルシウムス
ラリーに添加しても良い。更には、水酸化カルシ
ウムスラリーはCaOに水を加えて生成させるが、
この際の水、即ち消化水に添加しても良い。添加
量については特に制限はないが、通常0.01〜20重
量%、好ましくは1〜5重量%(生成した炭酸カ
ルシウムに対して)程度が適当である。一方、短
径、長径及びアスペクト比は炭酸化反応及び熟成
時の条件を設定することによつて、ある程度自由
に変えることが出来る。
こうして出来た柱状炭酸カルシウムを、より生
産効率を上げ且つ均一な粒子径にするために次の
ような工程を追加することも可能である。具体的
には柱状炭酸カルシウムスラリーに水酸化カルシ
ウムスラリーを炭酸カルシウム/水酸化カルシウ
ム=1mol/0.1〜0.5mol程度割合の範囲で混合
し、この混合スラリーに炭酸ガスを導入すること
により、均一なカルサイト結晶の柱状炭酸カルシ
ウムを生成させることが出来る。このときの混合
スラリーの濃度、温度、炭酸ガス量については前
述の一段の炭酸化反応の条件と同一でよい。ま
た、このとき加える石灰乳の代わりにある程度炭
酸化しスラリーを加えてもよい。具体的には、例
えばある一定量の水酸化カルシウムスラリーを完
全に炭酸カルシウムスラリーにするのに1時間要
するとした場合、10min又は20min等しかCO2ガ
スを導入していない状態のスラリーを指すものと
する。ただし、ガス量は常に一定量とする。更に
また、バツチ方式でも良いし、連続方式でも良
い。
以上の如くして得られた炭酸カルシウムは、X
線で解析してみると全てがカルサイト結晶であ
る。カルサイト結晶とアラゴナイト結晶を比較し
た場合、アラゴナイト結晶は非常に不安定で常に
カルサイト結晶の移行しようとする性質を持つて
いる。特に熱及び水分が影響すると、比較的容易
にカルサイトへ移行してしまう。従つて、カルサ
イトで柱状を作ることは、アラゴナイトの柱状に
比べて品質安定の点で非常に大きな意義がある。
また、カルサイトは比重が2.7、アラゴナイトは
比重が2.85である。製紙分野で使用される場合、
使用目的は重さではなく、容積、形状に起因して
いる。従つて、比重が小さいということは紙の軽
量化等に大きな利点をもたらす。
「作用・効果」
印刷用白色紙は紙の光学的性質、平滑性、イン
キ受理性等を向上させるために塗工顔料が塗布さ
れている。従来この分野の顔料としてはクレーが
使用されて来たが、クレーはインキセツト、白紙
白色度、インキ受理性に問題があるため、これら
の物性を補うために一次粒子径が0.1〜1.0μm程
度の立方体の沈降製炭カルが使用されて来た。し
かしこれらの沈降製炭カルは塗工紙の白紙光沢、
印刷光沢、インイ受理性、及び塗料の高速せん断
面粘度の4点を同時に満たすものではない。たと
えば、1次粒子径が0.1〜0.2μm程度の比較的小
さい粒径のものは白紙光沢、インキ受理性は良い
が、印刷光沢が低く、高速せん断粘度が高い。し
かし1次粒子径が0.4〜0.7μm程度の粒子径のも
のは印刷光沢は高く、高速せん断粘度は低いか白
紙光沢が低く、インキ受理性が悪い。高速せん断
粘度については塗料を高速で塗工するためには塗
料の粘度が低くなければならない。本発明のカル
サイトの柱状炭酸カルシウムは前述の4点の物性
を全て満たすのである。
次に製紙用内填剤として用いた場合の特性を述
べる。薄紙用の填剤としては従来は不透明度を向
上させるために、0.5〜3μm程度の紡錘状の沈降
性炭カルが使用されてきた。これらの分野では不
透明度、白色度を向上させるために二酸化チタン
を併用して来た。本発明のカルサイト結晶の柱状
炭酸カルシウムは填剤として薄紙に使用したとき
従来の紡錘状のものに比べて不透明度及び白色度
において優れているので、高価な二酸化チタンを
節約することができる。
塗工紙に顔料として用いた場合、上述のような
優れた物性を発揮するのは、柱状であるため塗工
面である一定方向に炭酸カルシウム粒子が並ぶた
めと思われる。従来の立方体のものは、不順序に
配列していると思われる。これらは塗工面を電子
顕微鏡写真で見ることによつて確認された。一
方、薄紙に填剤として用いた場合は、柱のために
パルプの繊維にうまくからみ合つて分散している
ためと考えられる。
「実施例」
以下、本発明を実施例、比較例を挙げて説明す
るが本発明はこれらにより何ら制約されるもので
はない。
実施例 1
濃度140g水酸化カルシウム/、温度20℃に
調整された水酸化カルシウムの水スラリー20に
炭酸ガスの濃度が30%の空気混合ガスを10000
/hrの割合で吹込み炭酸カルシウムスラリーを
生成させた。こうして生成した炭酸カルシウムス
ラリーを40℃以上に保持し、かつスラリーのPHを
10.0〜11.0の間に保ちながら全体の系が均一にな
る程度に撹拌しながら15時間放置した。こうして
出来たスラリーの粘度はB型粘度系60rpmで測定
して2500cpであつた。このスラリーを更に全体
の系が均一になる程度の撹拌力を加えながら48時
間熟成した。
実施例 2
水酸化カルシウムスラリーの濃度が70g水酸化
カルシウム/とした以外は全て実施例1と同じ
条件で化合、熟成した。こうして出来た炭カルス
リラーは粘度がB型粘度系60rpmで測定して
1200cpであつた。このスラリーを実施例1と同
様に更に撹拌力を加えながら48時間熟成した。
比較例 1
15時間熟成して得られた炭カルスラリーの粘度
がB型粘度計60rpmで測定して500cpであつた以
外は実施例1と同様の化合、熟成をした。このス
ラリーを実施例1と同様に更に続けて熟成した。
実施例 3
実施例1で生成した炭カルスラリー10(炭カ
ルとして1890g)に対して濃度140g水酸化カル
シウム/の水酸化カルシウムの水スラリーを20
加えて、混合しながら炭酸ガスを導入して炭酸
化を終結させた。
以上の実施例、比較例で生成した炭カルの形状
を第1表に示した。
"Industrial Application Field" The present invention relates to a novel method for producing calcium carbonate, and more particularly, to an industrially advantageous method for producing columnar calcium carbonate using calcite crystals. ``Prior Art and Problems'' Calcium carbonate has been widely used as a filler in rubber, plastics, paints, paper, inks, sealants, etc. Calcium carbonate as a filler can be roughly divided into heavy calcium carbonate (hereinafter referred to as heavy carbonate) produced by mechanically crushing limestone, and precipitated calcium carbonate (hereinafter referred to as "heavy carbonate") produced by reacting calcium hydroxide with carbon dioxide gas. It is classified as sedimentation coal. Since heavy coal cal is manufactured by mechanical crushing and classification, it generally has a large average particle size, specifically 1.0 μm or more, and has a very wide particle size distribution. For this reason, it is insufficient to meet the strict desired physical properties in various fields, and is often used primarily as an extender. On the other hand, since precipitated coal is synthesized through a chemical reaction, the particle size and shape can be adjusted to some extent, and the particle size distribution also falls within a very narrow range. When precipitated coal is classified based on the type of crystal, there are three types: calcite, aragonite, and vaterite.Currently, most of the coal that has been industrialized is calcite, and only a small portion is aragonite. Vaterite has not been industrialized. On the other hand, when precipitated coal-made cal is classified based on particle shape, calcite crystals tend to be either cubic or spindle-shaped. Aragonite generally tends to be columnar. Currently, in various fields where precipitated coal is used, especially in paper-making fields, columnar-shaped calcium carbonate exhibits extremely superior physical properties compared to conventional cubic or spindle-shaped calcium carbonate. Confirmed. Therefore, columnar calcium carbonate with aragonite crystals is used in only a small part of the paper manufacturing industry. However, since aragonite is difficult to produce unless calcium hydroxide and carbon dioxide are reacted under high pressure and high temperature conditions, industrial production involves many problems such as uniformity of quality and cost. Therefore, it is currently impossible to industrially produce large quantities of uniform columnar aragonite. ``Means for Solving the Problems'' In view of the above circumstances, the present inventors have conducted intensive research to obtain columnar calcium carbonate using calcite crystals, and have found that they can produce columnar calcium carbonate using calcite crystals industrially. It was successfully produced. That is, the first aspect of the present invention is to generate calcium carbonate by reacting carbon dioxide gas and calcium hydroxide, and to collect the whole slurry whose viscosity is 1000 cp or more as measured at 60 rpm using a B-type viscometer. The second aspect of the present invention is a method for producing calcite-type columnar calcium carbonate, which is characterized in that the calcite-type columnar calcium carbonate is ripened by applying a mechanical stirring force that is at least equal to the level of uniformity. Calcite-type columnar carbonate characterized by mixing columnar calcium carbonate slurry with calcium hydroxide slurry at a ratio of 1 mol to 0.5 to 5 mol of columnar calcium carbonate to calcium hydroxide, and introducing carbon dioxide gas into the resulting mixed slurry. Each content covers methods for producing calcium. Conventionally, the methods for producing cubic and spindle-shaped calcium carbonate of calcite crystals include introducing carbon dioxide gas into a calcium hydroxide slurry, or injecting calcium hydroxide into carbon dioxide gas in a spray state. be. For certain uses, the resulting calcium carbonate slurry is aged. The present invention relates to the former method of introducing carbon dioxide gas into calcium hydroxide slurry. In this method, the concentration, temperature, amount of carbon dioxide, etc. of the calcium hydroxide slurry are factors that affect the shape and size of the particles. Needless to say, these are all factors related to the reaction rate. There are no particular restrictions on the concentration of the calcium hydroxide slurry at this time, but for industrial production it is preferably about 40 g to 180 g calcium hydroxide/approximately. There are no particular restrictions on the temperature before the calcium hydroxide slurry is combined, but it is preferably between 10 and 30°C. There are no particular restrictions on the amount of carbon dioxide, but for industrial production, the carbon dioxide concentration must be between 10 and 40.
% of air mixed gas to 50 to 500/carbon dioxide +
Air blended gas/hr/・Calcium hydroxide・
It is efficient to introduce a slurry level. Calcium carbonate obtained by completing carbonation in this manner often has a cubic or rice grain-like primary particle size, but is generally irregular in shape and is a strong secondary aggregate. Immediately after the carbonation is completed, the calcium carbonate slurry produced in this way has a viscosity of at most 200 cp or less when measured at 60 rpm using a B-type viscometer, but the viscosity of the calcium carbonate slurry produced in this way is at most 200 cp or less. Add and mature. Preferably, the temperature of the slurry is between 20℃ and 80℃, and the slurry pH is between 8.5 and 80℃.
11.5, more preferably between 8.5 and 11.0.
When a stirring force is applied to the slurry to make it uniform, the viscosity of the slurry gradually increases.
This is because the aggregate particles are dispersed and a hydration layer is formed on the surface of each dispersed particle, and as a result, the viscosity of the slurry increases because the free water required for flow decreases. The slurry, which has a viscosity of 1,000 cp or more, is further stirred with a stirring force sufficient to make the entire system uniform. Thus, the short axis is 0.02 to 2 μm, and the long axis is
Calcium carbonate having a columnar shape with a diameter of 0.1 to 20 μm and an aspect ratio of 4 or more can be obtained.
Conventionally, mechanical stirring force has been applied to calcium carbonate slurry that has undergone carbonation in order to disperse aggregated particles, arrange each particle into cubic uniform particles, and increase the size of the particles. . However, the above purpose can be achieved simply by adjusting the viscosity of the slurry to about 1000 cp to 2000 cp. On the other hand, the feature of the present invention is that the slurry is 1000 cp or more, preferably 1000 cp ~
After raising the temperature to about 2000 cp, a mechanical stirring force is further applied to make the entire system uniform, thereby producing coal in a columnar shape. The following are the reasons why the operation of continuously stirring a slurry whose viscosity has reached 1000 cp or more has not been performed in the past. In order to stir a slurry with a viscosity of 1000 cp or more to a uniform degree, various measures are required in terms of equipment, and a considerable amount of stirring energy is required, resulting in high running costs. Applying a weak stirring force to a slurry of 1000 cp or more has been done in conventional equipment, but if the stirring force is weak, the physical properties will not improve in proportion to the stirring force, so no further investigation was attempted. Therefore, it was unimaginable that column-shaped particles would be produced on the extension line of strong stirring. Under such conventional circumstances, the present inventors went against the common sense of those skilled in the art and unexpectedly applied a strong stirring force to a highly viscous slurry to make the entire system uniform. This is a successful development of columnar coal scum that has high added value as an industrial raw material. In the present invention, the calcium carbonate slurry may be aged with stirring without adding any other additives, but it is preferably aged in the presence of a magnesium salt and/or a chlorine compound. Examples of the magnesium salt used in the present invention include magnesium chloride, magnesium carbonate, magnesium sulfate, magnesium hydroxide, magnesium oxide, magnesium iodide, and magnesium bromide, and these may be used alone or in a mixture of two or more. It will be done. Examples of the chlorine compound used in the present invention include sodium chloride, zinc chloride, aluminum chloride, potassium chloride, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. The above magnesium salt and/or chlorine compound may be added to the calcium hydroxide slurry before starting carbonation, or may be added to the calcium carbonate slurry after carbonation. Furthermore, calcium hydroxide slurry is produced by adding water to CaO,
It may be added to the water at this time, ie, the digestion water. There is no particular restriction on the amount added, but it is usually 0.01 to 20% by weight, preferably 1 to 5% by weight (based on the calcium carbonate produced). On the other hand, the short axis, long axis, and aspect ratio can be changed freely to some extent by setting the conditions during carbonation reaction and aging. In order to further increase production efficiency and make the columnar calcium carbonate thus produced more uniform in particle size, it is also possible to add the following steps. Specifically, by mixing columnar calcium carbonate slurry with calcium hydroxide slurry at a ratio of calcium carbonate/calcium hydroxide = 1 mol/0.1 to 0.5 mol, and introducing carbon dioxide gas into this mixed slurry, a uniform calcium hydroxide slurry is produced. Columnar calcium carbonate of site crystals can be generated. The concentration, temperature, and amount of carbon dioxide gas of the mixed slurry at this time may be the same as those for the one-stage carbonation reaction described above. Also, instead of the milk of lime added at this time, a slurry that has been carbonated to some extent may be added. Specifically, for example, if it takes one hour to completely convert a certain amount of calcium hydroxide slurry into calcium carbonate slurry, this refers to slurry in which CO 2 gas is only introduced for 10 or 20 minutes. shall be. However, the amount of gas is always constant. Furthermore, a batch method or a continuous method may be used. The calcium carbonate obtained as above is
When analyzed using lines, all of them are calcite crystals. When comparing calcite crystals and aragonite crystals, aragonite crystals are extremely unstable and have the property of always trying to migrate like calcite crystals. Particularly when exposed to heat and moisture, it is relatively easily converted to calcite. Therefore, making columns of calcite has much greater significance in terms of quality stability than columns of aragonite.
Additionally, calcite has a specific gravity of 2.7, and aragonite has a specific gravity of 2.85. When used in the paper industry,
The purpose of use is determined not by weight but by volume and shape. Therefore, a small specific gravity brings about a great advantage in reducing the weight of paper. "Function/Effect" White paper for printing is coated with coating pigments to improve the optical properties, smoothness, ink receptivity, etc. of the paper. Clay has traditionally been used as a pigment in this field, but clay has problems with ink set, paper whiteness, and ink receptivity, so in order to compensate for these physical properties, clay with a primary particle size of about 0.1 to 1.0 μm is used. Cubic sedimentation charcoal has been used. However, these precipitated charcoals cause the white gloss of coated paper,
The four points of printing gloss, ink receptivity, and high-speed shear surface viscosity of the paint cannot be satisfied at the same time. For example, particles with relatively small primary particle diameters of about 0.1 to 0.2 μm have white paper gloss and good ink receptivity, but have low printing gloss and high high-speed shear viscosity. However, particles with a primary particle size of about 0.4 to 0.7 μm have high printing gloss, low high-speed shear viscosity, low white paper gloss, and poor ink receptivity. Regarding high-speed shear viscosity, in order to apply the paint at high speed, the viscosity of the paint must be low. The calcite columnar calcium carbonate of the present invention satisfies all of the above-mentioned four physical properties. Next, the characteristics when used as an internal filler for paper manufacturing will be described. As a filler for thin paper, spindle-shaped precipitated carbonaceous carbon having a diameter of about 0.5 to 3 μm has conventionally been used to improve opacity. In these fields, titanium dioxide has been used in combination to improve opacity and whiteness. When the columnar calcium carbonate of the calcite crystals of the present invention is used as a filler in tissue paper, it has superior opacity and whiteness compared to conventional spindle-shaped calcium carbonate, so expensive titanium dioxide can be saved. When used as a pigment in coated paper, it exhibits the above-mentioned excellent physical properties probably because the calcium carbonate particles are aligned in a certain direction on the coated surface due to the columnar shape. Conventional cubes appear to be arranged in random order. These were confirmed by viewing the coated surface using an electron microscope. On the other hand, when it is used as a filler in thin paper, it is thought that the pillars allow it to intertwine well with the pulp fibers and disperse it. "Examples" The present invention will be described below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited by these in any way. Example 1 Concentration: 140g calcium hydroxide/10000g of air mixed gas with a carbon dioxide concentration of 30% added to a water slurry of calcium hydroxide adjusted to a temperature of 20°C.
A blown calcium carbonate slurry was produced at a rate of /hr. The calcium carbonate slurry thus generated is maintained at a temperature of 40°C or higher, and the pH of the slurry is
The mixture was kept at a temperature of 10.0 to 11.0 and left for 15 hours with stirring until the entire system was homogeneous. The viscosity of the slurry thus produced was 2500 cp as measured on a Type B viscosity system at 60 rpm. This slurry was further aged for 48 hours while applying sufficient stirring power to make the entire system uniform. Example 2 Compounding and aging were carried out under the same conditions as in Example 1 except that the concentration of the calcium hydroxide slurry was 70 g calcium hydroxide/. The viscosity of the charcoal thriller produced in this way was measured at 60 rpm using a B-type viscosity system.
It was 1200 cp. This slurry was aged for 48 hours in the same manner as in Example 1 while further stirring force was applied. Comparative Example 1 Compounding and aging were carried out in the same manner as in Example 1, except that the viscosity of the charcoal slurry obtained after aging for 15 hours was 500 cp as measured with a B-type viscometer at 60 rpm. This slurry was further aged in the same manner as in Example 1. Example 3 For 10% of the charcoal slurry (1890g as charcoal) produced in Example 1, 20% of the calcium hydroxide water slurry with a concentration of 140g calcium hydroxide was added.
In addition, carbon dioxide gas was introduced while mixing to terminate carbonation. Table 1 shows the shapes of the coals produced in the above Examples and Comparative Examples.
【表】
※ 評価方法
柱状粒子の生成状態を顕微鏡写真から判定し
た。第1図の写真(実施例3)を「5」とし、第
2図の写真(比較例1)を「0」として5段階評
価した。
次に、これらの実施例、比較例によつて得られ
た炭酸カルシウムについて塗工紙用顔料としての
試験を行つた。その結果を第2表に示す。
塗工試験方法:
コート原紙に下記の配合条件で調整した塗料を
14g/m2となるようにコートした後、下記の条件
でスーパーカレンダー処理することによつて塗工
紙を作成した。
スーパーカレンダー処理条件:
線 圧 70Kg/cm、50Kg/cm、0Kg/cm
温 度 60℃
通紙回数 3回
カレンダー速度 8m/min
塗料配合:
デンプル(MS4600) 7重量部
SBRラテツクス(JSR 0692) 13
水 40
試料炭酸カルシウム
60(固形分濃度は55wt%に調整)
実際配合はクレーと炭酸カルシウムを併用する
が、ここでは炭酸カルシウムの効果をより的確に
知るため炭酸カルシウム単独配合とした。
塗工物性測定条件:
塗工量 10×10(cm)の塗工紙の重量を化学天秤
で秤量し、原紙の秤量を差し引いて測定、10枚
の試験片の平均値
白紙白色度 JIS−P−8123 10枚の試験片の測定
値の平均値
白紙光沢度 JIS−P−8142 10枚の試験片の測定
値の平均値
印刷光沢度 JIS−P−8142 10枚の試験片の測定
値の平均値周速1m/sec、1回転展色、イン
キ供給量0.4ml(使用インキ:東洋インキ
TKU70G墨一口)
RI.Dry.Pick 周速3m/sec、15回転展色、イン
キ供給量0.35ml(使用インキ:大日本インキ
タツクグレードTV=14 墨)5点法で評価、
10枚の試験片の測定値の平均値
RI.Ink.Set 周速1m/sec、1回転展色、イン
キ供給量0.3ml(使用インキ:東洋インキ
TKU 70G 紅一口)目視評価しSet完了のsec
で表示
着肉性 周速3m/sec、1回転展色、湿し水2.5
ml、繰り込みインキ供給量0.6ml(使用イン
キ:東洋インキ TKU 70G 紅一口)印刷白
色度を測定、白色度低下率で表示、10枚の試験
片の測定値の平均値
K&N濃度 K&N Ink 2min値[Table] *Evaluation method The state of formation of columnar particles was determined from micrographs. Evaluation was made on a five-point scale, with the photograph in FIG. 1 (Example 3) being rated "5" and the photograph in FIG. 2 (Comparative Example 1) being "0". Next, the calcium carbonate obtained in these Examples and Comparative Examples was tested as a pigment for coated paper. The results are shown in Table 2. Coating test method: Apply paint prepared under the following formulation conditions to coated base paper.
After coating to a weight of 14 g/m 2 , a coated paper was prepared by supercalendering under the following conditions. Super calender processing conditions: Linear pressure 70Kg/cm, 50Kg/cm, 0Kg/cm Temperature 60℃ Number of paper passes 3 times Calendar speed 8m/min Paint composition: Demple (MS4600) 7 parts by weight SBR latex (JSR 0692) 13 Water 40 Sample calcium carbonate
60 (Solid concentration adjusted to 55wt%) Clay and calcium carbonate are actually used together, but in this case, calcium carbonate alone was used to understand the effects of calcium carbonate more accurately. Coating physical properties measurement conditions: Weigh the weight of coated paper with a coating weight of 10 x 10 (cm) on a chemical balance, subtract the weight of the base paper, and measure the average value of 10 test pieces.Paper whiteness JIS-P -8123 Average value of the measured values of 10 test pieces White paper gloss JIS-P-8142 Average value of the measured values of 10 test pieces Print gloss JIS-P-8142 Average of the measured values of 10 test pieces Peripheral speed: 1 m/sec, 1 rotation, ink supply amount: 0.4 ml (Ink used: Toyo Ink
TKU70G ink sip) RI.Dry.Pick peripheral speed 3m/sec, 15 rotations, ink supply amount 0.35ml (ink used: Dainippon Ink
Tactical grade TV = 14 Black) Evaluation using 5 point system,
Average value of the measured values of 10 test pieces RI.Ink.Set Circumferential speed 1 m/sec, 1 rotation, ink supply amount 0.3 ml (Ink used: Toyo Ink
TKU 70G Beniguchi) Visually evaluate and set completion sec
Displayed in ink receptivity Circumferential speed 3 m/sec, 1 rotation color development, dampening water 2.5
ml, refill ink supply amount 0.6ml (Ink used: Toyo Ink TKU 70G Beniguchi) Printing whiteness is measured, expressed as whiteness reduction rate, average value of the measured values of 10 test pieces K&N concentration K&N Ink 2min value
【表】
次に、塗料の高速せん断粘度を知るために、実
施例1の試料及び比較例1の試料をハーキユレス
粘度計によつて測定した結果を第3図及び第4図
に示す。
また、実施例1の試料とアラゴナイト純度85〜
90%の炭酸カルシウムのX線チヤートをそれぞれ
第5図及び第6図に示した。実施例1のものはす
べてカルサイトであることが確認された。[Table] Next, in order to determine the high-speed shear viscosity of the paint, the sample of Example 1 and the sample of Comparative Example 1 were measured using a Hercules viscometer, and the results are shown in FIGS. 3 and 4. In addition, the sample of Example 1 and the aragonite purity of 85 ~
X-ray charts of 90% calcium carbonate are shown in Figures 5 and 6, respectively. It was confirmed that all the materials in Example 1 were calcite.
第1図及び第2図は、それぞれ実施例3、比較
例1で得られた炭酸カルシウムの粒子構造を示す
電子顕微鏡写真である。第3図及び第4図は、そ
れぞれ実施例1の試料、比較例1の試料をハーキ
ユレス粘度計で測定した結果を示すグラフであ
る。第5図及び第6図は、それぞれ実施例1、ア
ラゴナイト純度85〜90%炭酸カルシウムのX線チ
ヤートである。
1 and 2 are electron micrographs showing the particle structure of calcium carbonate obtained in Example 3 and Comparative Example 1, respectively. 3 and 4 are graphs showing the results of measuring the sample of Example 1 and the sample of Comparative Example 1 using a Hercules viscometer, respectively. FIGS. 5 and 6 are X-ray charts of Example 1, aragonite purity 85-90% calcium carbonate, respectively.
Claims (1)
て炭酸カルシウムを生成させるにあたり、得られ
た炭酸カルシウムスラリーの粘度がB型粘度計の
60rpmで測定して1000cp以上のスラリーを、さら
にスラリー全体が均一になる程度以上の撹拌力を
加えて熟成させることを特徴とするカルサイト型
柱状炭酸カルシウムの製造法。 2 撹拌時間が10時間以上である特許請求の範囲
第1項記載の製造法。 3 炭酸カルシウムスラリーを20℃〜80℃の範囲
に調整して熟成する特許請求の範囲第1項記載の
製造法。 4 炭酸カルシウムスラリーのPHを8.5〜11.5の
範囲に調整して熟成する特許請求の範囲第1項記
載の製造法。 5 カルサイト型柱状炭酸カルシウムのアスペク
ト比が4以上である特許請求の範囲第1項記載の
製造法。 6 カルサイト型柱状炭酸カルシウムの短径が
0.02〜2μm、長径が0.1〜20μmである特許請求の
範囲第1項記載の製造法。 7 炭酸ガスと水酸化カルシウムを気液反応させ
て炭酸カルシウムを生成させるにあたり、得られ
た炭酸カルシウムスラリーの粘度がB型粘度計の
60rpmで測定して1000cp以上のスラリーを、さら
にスラリー全体が均一になる程度以上の撹拌力を
加えて熟成させ、更に得られた柱状炭酸カルシウ
ムスラリーに水酸化カルシウムスラリーを柱状炭
酸カルシウム対水酸化カルシウムが1mol対0.1〜
5molの割合で混合させ、得られた混合スラリー
に炭酸ガスを導入することを特徴とするカルサイ
ト型柱状炭酸カルシウムの製造法。 8 撹拌時間が10時間以上である特許請求の範囲
第7項記載の製造法。 9 炭酸カルシウムスラリーを20℃〜80℃の範囲
に調整して熟成する特許請求の範囲第7項記載の
製造法。 10 炭酸カルシウムスラリーのPHを8.5〜11.5
の範囲に調整して熟成する特許請求の範囲第7項
記載の製造法。 11 カルサイト型柱状炭酸カルシウムのアスペ
クト比が4以上である特許請求の範囲第7項記載
の製造法。 12 カルサイト型柱状炭酸カルシウムの短径が
0.02〜2μm、長径が0.1〜20μmである特許請求の
範囲第7項記載の製造法。[Claims] 1. When carbon dioxide gas and calcium hydroxide undergo a gas-liquid reaction to produce calcium carbonate, the viscosity of the obtained calcium carbonate slurry is determined by a B-type viscometer.
A method for producing calcite-type columnar calcium carbonate, which is characterized in that a slurry of 1000 cp or more as measured at 60 rpm is further aged by applying a stirring force that is at least enough to make the entire slurry uniform. 2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the stirring time is 10 hours or more. 3. The manufacturing method according to claim 1, wherein the calcium carbonate slurry is adjusted to a temperature in the range of 20°C to 80°C and aged. 4. The production method according to claim 1, wherein the pH of the calcium carbonate slurry is adjusted to a range of 8.5 to 11.5 and ripened. 5. The production method according to claim 1, wherein the calcite-type columnar calcium carbonate has an aspect ratio of 4 or more. 6 The short axis of calcite-type columnar calcium carbonate is
The manufacturing method according to claim 1, wherein the length is 0.02 to 2 μm and the major axis is 0.1 to 20 μm. 7 When carbon dioxide gas and calcium hydroxide undergo a gas-liquid reaction to produce calcium carbonate, the viscosity of the resulting calcium carbonate slurry is determined by a B-type viscometer.
A slurry of 1000 cp or more measured at 60 rpm is further aged by applying a stirring force that is at least sufficient to make the entire slurry uniform, and then a calcium hydroxide slurry is added to the columnar calcium carbonate slurry to form a columnar calcium carbonate vs. calcium hydroxide slurry. is 0.1 to 1 mol
A method for producing calcite-type columnar calcium carbonate, which comprises mixing at a ratio of 5 mol and introducing carbon dioxide gas into the resulting mixed slurry. 8. The manufacturing method according to claim 7, wherein the stirring time is 10 hours or more. 9. The manufacturing method according to claim 7, wherein the calcium carbonate slurry is aged at a temperature in the range of 20°C to 80°C. 10 Adjust the pH of calcium carbonate slurry to 8.5 to 11.5
The manufacturing method according to claim 7, wherein the production method is adjusted to a range of and ripened. 11. The production method according to claim 7, wherein the calcite-type columnar calcium carbonate has an aspect ratio of 4 or more. 12 The short axis of calcite-type columnar calcium carbonate is
The manufacturing method according to claim 7, wherein the length is 0.02 to 2 μm and the major axis is 0.1 to 20 μm.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121086A JPS62207715A (en) | 1986-03-08 | 1986-03-08 | Production of calcium carbonate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5121086A JPS62207715A (en) | 1986-03-08 | 1986-03-08 | Production of calcium carbonate |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62207715A JPS62207715A (en) | 1987-09-12 |
| JPH0575697B2 true JPH0575697B2 (en) | 1993-10-21 |
Family
ID=12880550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5121086A Granted JPS62207715A (en) | 1986-03-08 | 1986-03-08 | Production of calcium carbonate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62207715A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10017273A1 (en) * | 2000-04-06 | 2001-10-18 | Solvay Soda Deutschland Gmbh | Production of precipitated calcium carbonate comprises controlling the functional properties of the product by controlling the viscosity of the milk of lime |
| US6623555B1 (en) * | 2000-06-01 | 2003-09-23 | Jukka P. Haverinen | Composite precipitated calcium carbonate/silicon compound pigment and method of making same |
-
1986
- 1986-03-08 JP JP5121086A patent/JPS62207715A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62207715A (en) | 1987-09-12 |
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