JP2602274B2 - 繊維状炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

繊維状炭酸カルシウムの製造方法

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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フィラー、特に剛性等の機械的強度、耐熱
性等に優れた特性を示すプラスチック用充てん剤として
有用な、繊維状炭酸カルシウムの製造方法に関する。
従来の技術 これまでプラスチックの剛性、機械的強度、耐熱性、
成形収縮性、寸法安定性など各種性質を改良する目的で
無機質充てん剤を用いることはよく知られている。この
無機質充てん剤としては、板状であるタルク、マイカな
どや繊維状であるガラス繊維、アスベスト、チタン酸カ
リウム繊維などが知られている。しかしながら、板状充
てん剤であるタルク、マイカ等はそのほとんどが輸入に
頼っているため供給事情の変化が激しい上、天然物であ
るため安定した物性を確保しにくく、更には熱可塑性樹
脂などに配合した場合成形時にフローマークが出やすい
という欠点を有している。また繊維状充てん剤であるガ
ラス繊維、チタン酸カリウム繊維等は非常に高価である
ため安価なポリオレフィン等の樹脂に充てんした場合成
形品のコスト高を招くので使用するには難があり、また
アスベストは環境問題等で使用上多くの規制があるとい
う欠点を有している。
発明が解決しようとする課題 ところで、プラスチック用充てん剤の供給面のネッ
ク、成形時の欠陥、コスト高、環境規制上の制約等の欠
点を克服し、無機質繊維状充てん剤において、該充てん
剤の機械的強度、耐熱性等の特性の優位性を保持したま
ま、安価で安全な充てん剤が強く要望されている。
本発明は、このような事情の下、所要の充てん剤とし
て有用な繊維状炭酸カルシウムを安価に効率よく工業的
に製造する方法を提供することを目的としてなされたも
のである。
課題を解決するための手段 本発明者らは、かかる繊維状炭酸カルシウムの工業的
製造法を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、水酸化カル
シウムと二酸化炭素を特定条件下で反応させれば、安価
に繊維状の炭酸カルシウムが得られることを見出し、こ
の知見に基づいて本発明をなすに至った。
すなわち、本発明は、水酸化カルシウムと二酸化炭素
との反応により炭酸カルシウムを製造するに当たり、10
〜100g/の濃度で水酸化カルシウムを含有する水性懸
濁液に、60〜70℃において連続的に供給される、実質上
等モルの二酸化炭素を0.5〜10時間接触させることを特
徴とする、アスペクト比20以上の繊維状炭酸カルシウム
の製造方法を提供するものである。
本発明方法は、例えば所定の水酸化カルシウム水性懸
濁液を反応槽内に連続的に供給し、60〜70℃において実
質上等モルの二酸化炭素を連続的に吹き込んで反応させ
る。この際の二酸化炭素は単独で吹き込んでもよいし、
不活性ガスで希釈して吹き込んでもよい。
この際の水酸化カルシウム水性懸濁液の供給量は以下
の式で表わされる。
υ=V/θ υ:水酸化カルシウム水性懸濁液供給量(/hr) V:反応槽容量() θ:平均滞留時間(hr) ここで、平均滞留時間(θ)すなわち、水酸化カルシ
ウム水性懸濁液と二酸化炭素との接触時間が0.5〜10hr
の範囲になるように水酸化カルシウム水性懸濁液の供給
量を調整する。
平均滞留時間(θ)が0.3hr以上で0.5hr未満である場
合には粒子長径が20μm以下となり、0.3hr未満である
場合には角状粒子が生成し、また30hrを越える場合には
同様に角状粒子が生成し、いずれの場合にも満足しうる
効果は得られない。また、平均滞留時間(θ)が10hrよ
り大であっても、30hr以下である場合には粒子長径は大
きくなるが、それに伴い短径も大きくなるためアスペク
ト比が20未満となる。
反応槽は連続反応であるため、オーバーフロー型のも
のを用いることが望ましい。反応槽内温度が低くなる
と、角状粒子が生じてしまい繊維状のものが得られない
ので、60〜70℃の範囲で行う必要がある。また、水酸化
カルシウム濃度が10g/未満では生産性が低く、100g/
を越えると形状が繊維状であるため製品の粘度が高く
取り扱いが困難となる。
反応圧力は特に制限はなく任意のものを用いることが
できるが、通常は常圧が好ましい。
このような一定条件での反応後、所定の方法により脱
水乾燥して所望の繊維状生成物が得られる。さらに、使
用する樹脂に応じて各種界面活性剤、カップリング剤で
処理することが好ましい。この界面活性剤には、ステア
リン酸、オレイン酸、ラウリル酸等の高級脂肪酸、又は
ステアリン酸カルシウム、オレイン酸カルシウム等の高
級脂肪酸塩などが、またカップリング剤にはシラン系、
クロム系、チタネート系、アルミニウム系、ジルコニウ
ム系等のものがそれぞれ挙げられる。
実施例 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。
実施例1 濃度50g/の水酸化カルシウム水性懸濁液を反応槽容
量500のオーバーフロー型連続反応槽に200/hrの割
合で供給しながら二酸化炭素濃度30重量%の二酸化炭素
含有ガスを10.09Nm3/hrの割合で吹き込み、反応温度を7
0℃の一定に保ちながら反応を行い、反応混合物をフィ
ルタープレスでろ過して、乾燥することにより、平均の
長さ23.0μm、平均の径0.8μm(アスペクト比28.8)
の繊維状炭酸カルシウムを得た。添付図面にこのものの
顕微鏡写真を示す。
応用例1 実施例1で得た繊維状炭酸カルシウムをプラスチック
用充てん剤に用い、これとポリプロピレン樹脂〔三井東
圧化学(株)製、ノーブレンJHH−G MI値=8〕を重量
比30:70の割合で混合し、一軸押出機で220℃の温度で混
練後ペレットを得た。得られたペレットを加圧プレスで
250℃の温度で成形後物性測定試験を行った。その結果
を第1表に示す。
比較例1 濃度50g/の水酸化カルシウム水性懸濁液を反応槽容
量500のオーバーフロー型連続反応槽に2500/hrで供
給しながら二酸化炭素濃度20容量%の二酸化炭素含有ガ
スを189.2Nm3/hr吹き込み、反応温度を70℃の一定に保
ちながら反応を行い、平均粒子径0.8μmの角状炭酸カ
ルシウムを得た。
比較応用例1 比較例1で得た角状炭酸カルシウムを応用例1と同じ
ポリプロピレンに重量比30:70の割合で混合し、同様に
して成形したものについて物性測定試験を行った。その
結果を第1表に示す。
実施例2 濃度75g/の水酸化カルシウム水性懸濁液を反応槽容
量1m3のオーバーフロー型の連続反応槽に125/hrで供
給しながら二酸化炭素濃度20容量%の二酸化炭素含有ガ
スを14.19Nm3/hr吹き込み反応温度を60℃一定に保ちな
がら反応を行い、反応混合物から分離し、乾燥して平均
の長さ27μm、平均の径0.7μm(アスペクト比38.6)
をもつ繊維状炭酸カルシウムを得た。
応用例2 実施例2と同様にして得た繊維状炭酸カルシウムにス
テアリン酸カルシウム1.0重量%を添加し表面処理する
ことによりプラスチック用充てん剤を調製した。
次に、このようにして得た充てん剤と、ポリエチレン
樹脂〔三菱化成(株)製、ノバテックJS050 MI値=6〕
とを、重量比30:70の割合で混合し、一軸押出機を用
い、160℃の温度で混練し、ペレットを加圧プレスを用
い180℃で成形後、物性を試験した。この結果を第2表
に示す。
比較応用例2 比較応用例1で用いたのと同じ角状炭酸カルシウムを
充てん剤として用い、これを応用例2と同じポリエチレ
ン樹脂に重量比30:70の割合で混合し、応用例2と同様
にして成形した。この成形体について応用例と同様の物
性試験を行い、その結果を第2表に示す。
応用例3 実施例1で得た繊維状炭酸カルシウム30重量部を、エ
ポキシ樹脂〔大日本インキ化学(株)製、エピクロン52
0〕100重量部に加え、さらに粘度調整剤158重量部を加
えて混合したものを、真空脱泡したのち、トリエチレン
テトラミン(硬化剤)10重量部を添加し、80℃で12時間
加熱し、硬化させた。このものについて物性測定した結
果を第3表に示す。なお、比較のために、繊維状炭酸カ
ルシウムを加えない場合のものについて物性測定の結果
も併記した。
比較例2 濃度45g/の水酸化カルシウム水性懸濁液を反応槽容
量500のオーバーフロー型連続反応槽に25/hrの割合
で供給しながら二酸化炭素濃度25容量%の二酸化炭素含
有ガスを1.4Nm3/hrの割合で吹き込み、反応温度を70℃
の一定に保ちながら反応を行い、反応混合物をフィルタ
ープレスでろ過して、乾燥することにより、平均の長さ
20μm、平均の径1.4μm(アスペクト比14.3)の繊維
状炭酸カルシウムを得た。
応用例4 比較例2で得た繊維状炭酸カルシウムをプラスチック
用充てん剤に用い、これとポリプロピレン樹脂〔三井東
圧化学(株)、ノーブレンJHH−G MI値=8〕を応用例
1と同様にして混合し、物性試験片を作成した。物性測
定の結果、このものは曲げ強度420kg/cm2、曲げ弾性率3
0,100kg/cm2、引張強度260kg/cm2、引張弾性率20.800kg
/cm2、アイゾット衝撃強度3.02kg・cm/cmであり、アス
ペクト比20以上のものを用いた場合よりも衝撃強度が低
かった。
発明の効果 本発明方法によれば、安価に効率よく工業的に繊維状
炭酸カルシウムを製造することができる。
また、本発明方法により得られる繊維状炭酸カルシウ
ムは、充てん剤、特にプラスチック用充てん剤として有
用であり、安価で安全な上、無機質繊維状充てん剤の機
械的強度、耐熱性等の特性の優位性を保持しうるという
従来にない顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図面は、本発明方法で得た繊維状炭酸カルシウムの繊維
形状の顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 勉 東京都昭島市中神町117―6 (56)参考文献 特開 昭62−278123(JP,A) 特開 昭62−27325(JP,A) 特開 昭59−203728(JP,A) 「第75回学術講演会講演要旨」第7〜 8頁石膏石灰学会(1987.11.12山梨大 学工学部)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸化カルシウムと二酸化炭素との反応に
    より炭酸カルシウムを製造するに当たり、10〜100g/
    の濃度で炭酸カルシウムを含有する水性懸濁液に、60〜
    70℃において連続的に供給される、実質上等モルの二酸
    化炭素を0.5〜10時間接触させることを特徴とする、ア
    スペクト比20以上の繊維状炭酸カルシウムの製造方法。
  2. 【請求項2】繊維状炭酸カルシウムが長径15〜50μm、
    短径0.5〜2μmの平均粒径をもつ特許請求の範囲第1
    項記載の製造方法。
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