JPS63230520A - 粒子径が制御された炭酸カルシウムの製造法 - Google Patents

粒子径が制御された炭酸カルシウムの製造法

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、平均粒子径が制御された炭酸カルシウムの製
造法に関するものである。
[発明の背景] 炭酸カルシウムは、紙、ゴム、プラスチックスおよび塗
料などの充填材として広く使用されている。このような
炭酸カルシウムには、天然の白色石灰石を微粉砕して製
造される改質炭酸カルシウムと、化学的に合成される軽
質炭酸カルシウムとがある。上記のような用途に用いら
れる炭酸カルシウムとしては、従来は張賀炭酸カルシウ
ムが主流であったが、昨今は、これに代わり軽質炭酸カ
ルシウムが多くなってきている。
一般に、軽質炭酸カルシウムは、水酸化カルシウムの水
性懸濁液を!1L、これに二酸化炭素を導入して炭酸化
することにより製造されている。
しかしながら、上記の方法を利用した場合には、二酸化
炭素の導入速度および炭酸化の反応温度などを調整する
ことにより、比較的粒子径の大きなものおよび粒子径の
非常に小さなものは容易に製造することができるが1例
えば平均粒子径が0.1〜1.0.g、mの範囲内にあ
るもののようなその中間に位置するものを製造する場合
の制御条件が非常に難しいとの問題がある。
一方、上記のような、紙、ゴム、プラスチックスおよび
塗料などの充填材としては、平均粒子径が0.1〜1.
0pmの範囲内にあるものが使用し易く、従って、簡単
な操作により炭酸カルシウムの平均粒子径をこのような
範囲内に制御する技術の開発が望まれている。
[発明の目的] 本発明は、平均粒子径が制御された炭酸カルシウムを製
造するために有用な新規な方法を提供することを目的と
する。
[発明の要旨] 本発明は、カルシウム塩の水溶液に、炭酸カルシウム種
結晶を、該水溶液中のカルシウム塩の炭酸カルシウム換
算重量と炭酸カルシウム種結晶との重量比が10:90
〜99:1の範囲内となるように添加した後、該水溶液
に二酸化炭素を導入して該水溶液中のカルシウム分を炭
酸カルシウムとして種結晶の表面に析出させて、平均粒
子径が種結晶の平均粒子径の1.1〜5倍の範囲内の炭
酸カルシウムを形成させることを特徴とする粒子径が制
御された炭酸カルシウムの製造法にある。
[発明の効果] 本発明によれば、炭酸カルシウム製造のためのカルシウ
ム塩の水溶液中に添加する種結晶の添加縫を変化させる
ことによって、この種結晶の表面に析出する炭酸カルシ
ウム量を変えて種結晶の平均粒子径に対して1.1〜5
倍の範囲内に平均粒子径が制御された炭酸カルシウムを
容易に得ることができる。従って、従来の石灰乳の炭酸
化法では製造条件の設定が非常に困難であった平均粒子
径が0.1−1.0#Lmの範囲内にある炭酸カルシウ
ムを容易に製造することができる。
[発明の詳細な記述] 未発IJJは、基本的には、易溶性のカルシウム塩の水
溶液に添加する種結晶の量を変化させることにより、種
結晶の表面に析出する炭酸カルシウムの量を調整して、
得られる炭酸カルシウムの平均粒子径を制御するもので
ある。
易溶性のカルシウム塩としては、20℃の木100gに
対する溶解度が通常50g以上であるカルシウム塩を用
いる。このような易溶性カルシウム塩の例としては、−
塩化カルシウム、硝酸カルシウムおよび酢酸カルシウム
を挙げることができる。特に本発明においては、溶解度
の高い硝酸カルシウムの使用が好ましい。
本発明においては、まず易溶性カルシウム塩の水溶液を
調製する。易溶性カルシウム塩は、通常は、単独で使用
するが、二種以上の易溶性カルシウム塩を用いて水溶液
を調製することもできる。
カルシウム塩の水溶液は、通常は、水100gに対して
5g以上(好ましくは10g以上)であって、用いる易
溶性カルシウム塩の飽和量(好ましくは飽和量の90重
量%)までの易溶性カルシウム塩を添加して調製する。
次いで、このようにしてiA製したカルシウム塩の水溶
液に炭酸カルシウム種結晶を添加する。
添加する炭酸カルシウム種結晶の量は、水溶液中に含有
されるカルシウム塩の炭酸カルシウム換算重量と炭酸カ
ルシウム種結晶との重量比が10:90〜99:1(好
ましくは15:85〜95:5)の範囲内になるように
する。即ち、種結晶の添加率を、この種結晶粒子表面に
炭酸カルシウムが析出することにより得られる炭酸カル
シウム重量の1〜9 Q 、1fj、1%(好ましくは
5〜85重I4%)の範囲内に設定する0種結晶が1重
量%より少ないと、種結晶と独立に析出した炭酸カルシ
ウムが独立して粒子を形成することが多くなり、炭酸カ
ルシウムが有効に種結晶粒子表面に析出しないので、粒
子径の制御を有効に行なうことができない、また、種結
晶の添加量を90!Ii量%より多くしても、生成する
炭酸カルシウムの粒子径の変化が少なく法としての有効
性に乏しい。
添加する炭酸カルシウム種結晶としては、通常平均粒子
径が0.01〜0.6gm(好ましくは0.05〜0.
64m、特に好ましくは0.06〜0.1gm)の範囲
内にある炭酸カルシウムを使用する。このような平均粒
子径を有する炭酸カルシウム種結晶を用いることにより
、得られる炭酸カルシウムの平均粒子径を0.1〜1.
OILmの範囲内に制御し易くなる0種結晶として使用
する炭酸カルシウムは、例えば、従来の石灰乳を炭酸化
して得られたものなどを使用することができる。さらに
、本発明に従って製造された炭酸カルシウムも種結晶と
して使用することができる。
炭酸カルシウム種結晶の添加方法に特に制限はないが、
炭酸カルシウム種結晶を粉末として添加する方法よりも
水性懸濁液として添加する方法が種結晶を良好に分散さ
せることができ好ましい。
このように炭酸カルシウム種結晶を添加したカルシウム
塩水溶液に、二酸化炭素を導入する。二酸化炭素の導入
により、水溶液中のカルシウム塩のカルシウム分が、導
入された二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムとして析
出する。そして、この炭酸カルシウムは、添加した炭酸
カルシウム種結晶の表面に析出し、種結晶が成長する。
二酸化炭素の導入速度は1通常は、水溶液中に溶解して
いる易溶性カルシウム塩1kgに対して1〜30立/分
(好ましくは、5〜20M/分)の範囲内の速度に設定
される。1417分より遅いと反応に長時間を要するよ
うになることがあり、また、30見/分より速いと、析
出した炭酸カルシウムが独立した粒子を形成することが
多くなり種結晶粒子表面に炭酸カルシウムが有効に析出
しにくくなる。
本発明では、上述のように炭酸カルシウム種結晶の添加
量を変えることにより、添加した種結晶の平均粒子径の
1.1〜5倍(好ましくは1.2〜3.5倍)の範囲内
に炭酸カルシウムの平均粒子径を制御する。
第1図に添加した炭酸カルシウム種結晶の平均粒子径と
、生成する炭酸カルシウムの平均粒子径との関係の例を
示す。
第1図は、後述の実施例1〜5で示すように易溶性カル
シウム塩として硝酸カルシウムを100gの水に対し1
5g添加して調製した水溶液に、得られる炭酸カルシウ
ム粒子に対して炭酸カルシウム種結晶の添加率が1Of
fi量%になるように添加した後、二酸化炭素を硝酸カ
ルシウム1kgに対して10417分の速度で導入した
際に得られる炭酸カルシウムと、添加した炭酸カルシウ
ム種結晶の平均粒子径との関係を示すものである。
この条件においては、生成する炭酸カルシウムは、添加
した炭酸カルシウム種結晶の平均粒子径とは無関係に、
種結晶の平均粒子径の約二倍の平均粒子径を有している
。すなわち1本発明の制御法は、条件を一定にすれば、
添加した種結晶の平均粒子径に対して一定の範囲内に平
均粒子径を制御することができる。
第2図に炭酸カルシウム種結晶の添加量と生成する炭酸
カルシウムの平均粒子径との関係の例を示す。
すなわち、第2図は、後述の実施例2および6乃至9で
示すように上記の水溶液に平均粒子径が00−21Lの
炭酸カルシウム種結晶を添加した場合の種結晶の添加量
と生成する炭酸カルシウムの平均粒子径との関係を示す
ものである。
この条件においては、第2図から明らかなように、炭酸
カルシウム種結晶の添加率の低下によって得られる炭酸
カルシウムの平均粒子径が大きくなり、添加率が5重量
%の時点では、添加した種結晶の平均粒子径の約3倍に
なる。そして条件を変えることにより得られる種結晶の
平均粒子径を種結晶の平均粒子径の5倍にまですること
ができる、そして、炭酸カルシウム種結晶の添加率の上
昇によって、得られる炭酸カルシウムの平均粒子径は種
結晶の平均粒子径に近似するようになり、そして、得ら
れる炭酸カルシウムの重量に対して炭酸カルシウム種結
晶の添加率が90.TI量%の段階では、得られる炭酸
カルシウムの平均粒子径は、種結晶の平均粒子径の約1
.1倍となる。
このように、本発明によれば、二酸化炭素を導入して炭
酸化することにより生成する炭酸カルシウムの殆ど全量
が種結晶の粒子表面に析出する。
そして、二酸化炭素の導入によって析出した炭酸カルシ
ウムが新たな結晶を形成することが殆どない、すなわち
、水溶液中のカルシウム分が全M )R酸カルシウムと
して種結晶粒子表面に析出すると仮定すると、易溶性カ
ルシウム塩の水溶液中に溶解している易溶性カルシウム
塩の炭酸カルシウム換算重量と、炭酸カルシウム種結晶
の添加量とから、得られる炭酸カルシウムの平均粒子径
を計算により求めることができるが、本発明の炭酸カル
シウムの製造法によれば、得られ゛る炭酸カルシウムの
平均粒子径は、この計算値とほぼ一致する。
従って、炭酸カルシウム種結晶の添加量を水溶液中に溶
解されているカルシウム塩に対して変化させることによ
り、はぼ定量的に種結晶を成長させることができるので
、容易に一定範囲内の平均粒子径の炭酸カルシウムを得
ることができる。
従って、従来の石灰乳の炭酸化反応では、生成条件の決
定が非常に難しかった0、1〜lILmの平均粒子径を
有する炭酸カルシウム結晶も水溶液中に溶解しているカ
ルシウム塩に対する炭酸カルシウム種結晶の量を調整す
ることにより容易に製造することができるようになる。
次に本発明の実施例を示す。
[実施例1] 15g1fa%の硝酸カルシウムの水溶液1.25見に
平均粒子径0.lILmの炭酸カルシウム種結晶の水性
懸濁液0.25文を添加した。この炭酸カルシウム種結
晶の水性懸濁液中には、得られる炭酸カルシウムに対し
て10重量%に相当する炭酸カルシウム種結晶が含まれ
ている。
次いで、種結晶を添加した水溶液に二酸化炭素を水溶液
中の硝酸カルシウム1kgに対して101/分の速度で
導入した。
硝酸カルシウムの全問が炭酸化されるまで二酸化炭素を
導入した後炭酸カルシウムを濾取した。
得られた炭酸カルシウムを電子顕微鏡で観察して粒子径
を測定した。
得られた炭酸カルシウムの平均粒子径および種結晶の平
均粒子径に対する炭酸カルシウムの平均粒子径の倍率を
第1表に示す、また、用いた種結晶の平均粒子径を併記
する。
[実施例2〜5] 実施例1において1種結晶として以下に記載する平均粒
子径を有する炭酸カルシウムを用いた以外は同様にして
炭酸カルシウムを製造した。
実施例2s拳*0.2ILm 実施例311・φ0.3終m 実施例4**eO,4ILm 実施例5.e・o、5ILm 得られた炭酸カルシウムの平均粒子径および種結晶の平
均粒子径に対する炭酸カルシウムの平均粒子径の倍率を
第1表に示す、また、種結晶の添加率を併記する。
第1表 種結晶  得られたCaC0s 実施例1 0.10  0.25   2.50同  
2  0.20    0.45     2.25同
  3  0.30    0.70     2.3
3同  4  0.40    0.90     2
.25同  5  0.50    1.10    
 2.50註)*lの「倍率」とは、用いた種結晶の平
均粒子径に対する得られた炭酸カルシウムの平均粒子径
の倍率を示す。
上記第1表の結果を第1図にグラフで示した。
[実施例6〜9] 実施例2において、炭酸カルシウム種結晶(平均粒子径
0.21Lm)の添加率を下記の量とした以外は同様に
して炭酸カルシウムを製造した。
実施例6・・・5重着% 実施例711・−20%ら1% 実施例8J・・50重量% 実施例9・・会80重作% 得られた炭酸カルシウムの平均粒子径を第2表に示す: 第2表 (重量$)    (ILm) 実施例 6   5    0.60     3.002  
10    0.45     2.257  20 
   0.35     1.758  50    
0.30     1.509  80    0.2
5     1.13註)本1の「倍率」とは、用いた
種結晶の平均粒子径に対する得られた炭酸カルシウムの
平均粒子径の倍率を示す。
上記:IS2表の結果を第2図にグラフで示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、添加した炭酸カルシウム種結晶の平均粒子径
と、生成する炭酸カルシウムの平均粒子径との関係の例
を示すグラフである。 第2図は、炭酸カルシウム種結晶の添加はと。 生成する炭酸カルシウムの平均粒子径との関係の例を示
すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、カルシウム塩の水溶液に、炭酸カルシウム種結晶を
    、該水溶液中のカルシウム塩の炭酸カルシウム換算重量
    と炭酸カルシウム種結晶との重量比が10:90〜99
    :1の範囲内となるように添加した後、該水溶液に二酸
    化炭素を導入して該水溶液中のカルシウム分を炭酸カル
    シウムとして種結晶の表面に析出させて、平均粒子径が
    種結晶の平均粒子径の1.1〜5倍の範囲内の炭酸カル
    シウムを形成させることを特徴とする粒子径が制御され
    た炭酸カルシウムの製造法。 2、カルシウム塩の水溶液が、塩化カルシウム、硝酸カ
    ルシウムおよび酢酸カルシウムよりなる群から選ばれる
    少なくとも一種のカルシウム塩の水溶液であることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウムの
    製造法。 3、炭酸カルシウム種結晶の平均粒子径が 0.01〜0.6μmの範囲内にあることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウムの製造法。 4、カルシウム塩の水溶液中のカルシウム塩の炭酸カル
    シウム換算重量と炭酸カルシウム種結晶との重量比が1
    5:85〜95:5の範囲内にあることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウムの製造法。 5、二酸化炭素の導入速度が、該水溶液中のカルシウム
    塩1kgに対して1〜30l/分の範囲内にあることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の炭酸カルシウム
    の製造法。
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