JPH06102542B2 - 球状粒子炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

球状粒子炭酸カルシウムの製造方法

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JPH06102542B2 JP15207190A JP15207190A JPH06102542B2 JP H06102542 B2 JPH06102542 B2 JP H06102542B2 JP 15207190 A JP15207190 A JP 15207190A JP 15207190 A JP15207190 A JP 15207190A JP H06102542 B2 JPH06102542 B2 JP H06102542B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、球状の炭酸カルシウム粒子の製造方法に関す
る。
従来の技術 炭酸カルシウムは、種々の産業分野において充填剤、補
強剤などとして使用されており、特に粒径の揃った球状
の炭酸カルシウムは、充填性、分散性等の粉体物性に優
れている。
炭酸カルシウムは、石灰石を機械的に微粉砕した重質炭
酸カルシウムと、化学的方法によって合成される軽質炭
酸カルシウムとに大別され、本発明の球状粒子炭酸カル
シウムは後者の軽質炭酸カルシウムである。
軽質炭酸カルシウムの製造方法としては、いわゆる“液
−液”法と“液−ガス”法とがある。
“液−液”法は、炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等
の炭酸イオン含有水溶液と塩化カルシウム等のカルシウ
ム化合物の水溶液とを混合、反応させて炭酸カルシウム
を製造する方法であり、特開昭55−95617号公報に球状
微粒子炭酸カルシウムの製造方法が記載されている。
“液−ガス”法は、日本で工業的に主として行なわれて
いる方法であり、水酸化カルシウムスラリーに炭酸ガス
を吹き込むことによって炭酸カルシウムが合成され、水
酸化カルシウムスラリーの濃度、反応温度、反応方法、
添加剤の種類と有無等を制御することにより、種々の粒
径、形状の炭酸カルシウムが開発されている。“液−ガ
ス”法による製造方法としては、例えば、特開昭60−90
822号公報に球状炭酸カルシウムの製造方法が、また、
特開昭60−168524号公報に、球状沈降炭酸カルシウム、
その製法および用法が記載されている。
発明が解決しようとする課題 従来の“液−液”法による炭酸カルシウムの製造方法で
は、それぞれの原料溶液濃度、反応温度等の条件を調整
することにより、目的とする球状炭酸カルシウムが比較
的容易に得られるが、下式のように副生成物の生成が避
けられず、この副生成物の処理が負担となる。
CaCl2+Na2CO3→CaCO3↓+2NaCl 一方、水酸化カルシウムスラリーに炭酸ガスを吹き込ん
で、“液−ガス”法により粒径の揃った球状の炭酸カル
シウム粒子を製造することは、大変むずかしい。
そこで本発明では、このような問題点を解決し、粒径の
揃った球状粒子として炭酸カルシウムが簡単に得られる
製造方法を提供することを目的とする。
発明の構成 本発明の球状粒子炭酸カルシウムの製造方法は、水酸化
カルシウム水溶液と炭酸ガスの反応によって炭酸カルシ
ウムを生成せしめるに際し、Ca2+イオン濃度800ppmの水
酸化カルシウム水溶液に換算して、水酸化カルシウム水
溶液1当たり、17〜500ml/minの流量で炭酸ガスを吹
き込み、水酸化カルシウム温度15〜30℃で反応させ、炭
酸カルシウムを析出させることを特徴とする。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
本発明では、まず、水酸化カルシウム水溶液を調製す
る。水酸化カルシウム水溶液は、水酸化カルシウムスラ
リーを過することにより得ることができる。水酸化カ
ルシウム水溶液のCa2+イオン濃度は、その飽和濃度もし
くは近傍が好適であり、また、水酸化カルシウムスラリ
ーに、サッカロース等の糖類を添加してCa(OH)の溶
解度を高め、Ca2+イオン濃度を大きくすることもでき
る。具体的には750〜1050ppm程度が好ましい。
この水酸化カルシウム水溶液には、界面活性剤を添加す
ることができる。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界
面活性剤などを用いることができ、ファミリーフレッシ
ュ(花王株式会社)、トラックスH−45(日本油脂株式
会社)などとして市販されている。界面活性剤の添加に
より、生成した球状の炭酸カルシウム粒子が、水分散中
にバテライトからカルサイトに変化することが防止され
る。
界面活性剤の添加量は、Ca2+イオン濃度800ppmの水酸化
カルシウム水溶液に換算して、水酸化カルシウム水溶液
1当たり0.1〜1gが好適である。
ついで、水酸化カルシウム水溶液に炭酸ガスを吹き込
み、炭酸カルシウム粒子を析出せしめる。
炭酸ガスの吹き込み量は、Ca2+イオン濃度800ppmの水酸
化カルシウム水溶液に換算して、水酸化カルシウム1
当たり、17〜500ml/minである。炭酸ガスの吹き込み量
が17ml/min未満では、反応時間が長くなり、立方体カル
サイトが析出しやすくなる。一方、500ml/minを超える
と、一部が炭酸水素カルシウムとなって溶解し、後で立
方体カルサイトとして析出しやすくなる。炭酸ガスの析
出操作が終了した時点で、吹き込みを終了する。炭酸ガ
スの吹き込み時間は、3〜450秒程度が好ましい。本発
明で「Ca2+イオン濃度800ppmの水酸化カルシウム水溶液
に換算して」とは、Ca2+イオン800ppmを基準とすること
を意味し、例えばCa2+イオン濃度が800ppmと10%上昇す
れば、炭酸ガスの吹き込み量も10%上昇して、18.7〜55
0ml/minとなる。このことは、前述の界面活性剤の添加
量についても同じことが言える。
また、炭酸ガスの吹込みは、水酸化カルシウム水溶液の
温度を15〜30℃、好ましくは15〜25℃として行なう。温
度が低すぎると、炭酸水素カルシウムとなって溶解しや
すくなる。一方、温度が高すぎると、球状粒子の表面が
荒れて、形がくずれる。
ついで、析出した炭酸カルシウム粒子を別等によって
分取する。
この炭酸カルシウム(バテライト)は、粒径の揃った球
状粒子であり、例えば、ふるい下50%の粒子径をd50
同じく、75%の粒子径をd75、25%の粒子径をd25とすれ
ば、d50=1〜6μm、d75/d25=1.3〜1.7程度と粒度分
布幅の狭いものが得られる。
このように、本発明で得られる炭酸カルシウムは、粒度
分布幅が狭く、きれいな球状粒子であるので、充填性、
分散性等の粉体物性が向上し、合成樹脂、塗料、イン
キ、ゴム製品、化粧品など幅広い用途への利用が期待で
きる。
本発明の製造方法は、バッチ法でも連続法でもいずれも
が適用できる。
第1図は、連続法のプロセスを示すフロー図である。
水酸化カルシウムスラリータンクからポンプによりスラ
リーをフィルターに供給し、水酸化カルシウムの飽和水
溶液を得る。水酸化カルシウム水溶液に界面活性剤を添
加し、適宜ポンプにより反応器に送り、攪拌下に炭酸ガ
スを吹き込んで炭酸カルシウムを析出させる。オーバー
フローを取り出し、フィルターにより過し、球状の炭
酸カルシウム粒子を回収する。
発明の効果 本発明によれば、所定流量で炭酸ガスを水酸化カルシウ
ム水溶液に所定温度で吹き込むことにより、簡単な操作
で粒径が揃った球状の炭酸カルシウム粒子を製造するこ
とができる。
実施例1 水酸化カルシウムスラリーをフィルターにより過し、
水酸化カルシウム水溶液(Ca2+イオン濃度:770ppm)を
得、この水溶液2を反応容器(容量:3に入れ、攪拌
(かい十字型70mmφプロペラで370rpm)しながら、炭酸
ガスを500ml/minの流量で10分間吹き込んで、球状の炭
酸カルシウム粒子を生成させる。反応温度は15℃とす
る。生成にした球状粒子炭酸カルシウムをフィルターに
て過脱水し、電気乾燥器を用い約100℃で乾燥してサ
ンプルを得る。第2図に、このサンプルのSEM(走査型
電子顕微鏡)による観察写真を示す。写真下のスケール
は、フルスケール10μm、1目盛1μmを表わす。また
第7図はこのサンプルのX線回折パターンで、主に、バ
テライト結晶であることを示している。第7図以降のX
線回折パターンでは、●がバテライトのピークを、×は
カルサイトのピークを示す。
実施例2 水酸化カルシウムスラリーをフィルターにより過し、
水酸化カルシウム水溶液(Ca2+イオン濃度:810ppm)を
得、この水溶液2と界面活性剤(花王株式会社製ファ
ミリーフレッシュ)2.0gを反応容器(容量:3)に入
れ、攪拌(かい十字型70mmφプロペラで370rpm)しなが
ら、炭酸ガスを500ml/minの流量で10分間吹き込んで、
球状粒子炭酸カルシウムを生成させる。反応温度は18℃
とする。生成した球状粒子炭酸カルシウムをフィルター
にて過脱水し、電気乾燥器を用い約100℃で乾燥して
サンプルを得る。第3図にこのサンプルのSEMによる観
察写真を示す。写真下のスケールは、フルスケール10μ
m、1目盛1μmを表わす。また、第8図はサンプルの
X線回折パターンで、主にバテライト結晶であることを
示している。
実施例3 水酸化カルシウムスラリーをフィルターにより過し、
水酸化カルシウム水溶液(Ca2+イオン濃度:800ppm)を
得、この水溶液2と界面活性剤(日本油脂株式会社製
トラックスH−45)1.9gを反応容器(容量:3)に入
れ、攪拌(かい十字型70mmφプロペラで370rpm)しなが
ら、炭酸ガスを250ml/minの流量で10分間吹き込んで、
球状粒子炭酸カルシウムを生成させる。反応温度は19℃
とする。生成した球状粒子炭酸カルシウムをフィルター
にて過脱水し、電気乾燥器を用い約100℃で乾燥して
サンプルを得る。第4図にこのサンプルのSEMによる観
察写真を示す。写真下のスケールはフルスケール10μ
m、1目盛1μmを表わす。また、第9図はサンプルの
X線回折パターンで主にバテライト結晶であることを示
している。
実施例4 サッカロースを添加した水酸化カルシウムスラリーをフ
ィルターにより過し、水酸化カルシウム水溶液(Ca2+
イオン濃度:970ppm)を得、この水溶液2と界面活性
剤(花王株式会社製ファミリーフレッシュ)2.0gを反応
容器(容量:3)に入れ、攪拌(かい十字型70mmφプロ
ペラで370rpm)しながら、炭酸ガスを500ml/minの流量
で10分間吹き込んで、球状粒子炭酸カルシウムを生成さ
せる。反応温度は22℃とする。生成した球状粒子炭酸カ
ルシウムをフィルターにて過脱水し、電気乾燥器を用
い約100℃で乾燥してサンプルを得る。第5図に、この
サンプルのSEMによる観察写真を示す。写真下のスケー
ルはフルスケール10μm、1目盛1μmを表わす。ま
た、第10図はサンプルのX線回折パターンで主にバテラ
イト結晶であることを示している。
実施例5 実施例2と同様な方法にて球状粒子炭酸カルシウムスラ
リーを作り、第1図に示したように連続式により製造し
た。
水酸化カルシウム水溶液1に対して界面活性剤(花王
株式会社ファミリーフレッシュ)1gを加えた液を0.2/
min、炭酸ガスを1/minで、攪拌(かい十字型70mmφ
プロペラで370rpm)しながら反応器に注入して定常状態
とし、連続的に球状粒子炭酸カルシウムを生成させる。
反応器の容量は2であり、これを超える分がオーバー
フローされる。水酸化カルシウム水溶液の反応器への平
均滞留時間は10分であり、反応器において、水酸化カル
シウム水溶液1当たり、500ml/minの流量で炭酸ガス
が吹き込まれることになる。反応温度は20℃とする。
生成した球状粒子炭酸カルシウムをフィルターにて過
脱水し、電気乾燥器を用いて約100℃で乾燥してサンプ
ルを得る。第6図に、このサンプルのSEMによる観察写
真を示す。写真下のスケールはフルスケール10μm、1
目盛1μmを表わす。また、第11図はサンプルのX線回
折パターンで主にバテライト結晶であることを示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の連続式製造プロセスの一例を示すフ
ローシートである。 第2〜6図は、本発明で得られた炭酸カルシウム粒子の
形状を示す顕微鏡写真である。 第7〜11図は、本発明で得られた球状粒子炭酸カルシウ
ムのX線回折図であり、●がバテライトのピークを、×
がカルサイトのピークを示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−91416(JP,A) 特開 昭60−90822(JP,A) 特開 平1−192719(JP,A) 特開 平2−243514(JP,A) 特開 平1−301511(JP,A) 特開 平1−72916(JP,A) 特開 昭63−103824(JP,A) 特公 昭48−35159(JP,B1) 米国特許4871519(US,A) Gypsnm & Lime No.94 (1986)P.108〜119 Gypsnm & Lime No.74 (1965)P.281〜288

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸化カルシウム水溶液と炭酸ガスとの反
    応によって炭酸カルシウムを生成せしめるに際し、Ca2+
    イオン濃度800ppmの水酸化カルシウム水溶液に換算し
    て、水酸化カルシウム水溶液1当たり、17〜500ml/mi
    nの流量で炭酸ガスを吹き込み、水酸化カルシウム水溶
    液温度15〜30℃で反応させ、炭酸カルシウムを析出させ
    ることを特徴とする球状粒子炭酸カルシウムの製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記水酸化カルシウム水溶液1当たり、
    界面活性剤0.1〜1gを添加して反応させる請求項1記載
    の球状粒子炭酸カルシウムの製造方法。
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