JPH0673690A - 製紙用軽質炭酸カルシウムの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、生石灰の品質を選ばず製紙用
軽質炭酸カルシウムとして好適な比表面積６ｍ² ／ｇ以
上の軽質炭酸カルシウムを合成することにある。 【構成】本発明に係る製紙用軽質炭酸カルシウムの製造
法は、石灰乳と炭酸ガスを用いて軽質炭酸カルシウムを
合成する方法において、炭酸化反応前に石灰乳を粉砕す
ることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製紙用軽質炭酸カルシ
ウムを製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭酸カルシウムは従来からゴム、プラス
チック、塗料、製紙、インキなどの充填剤として広く使
用されてきた。このような炭酸カルシウムには大別して
天然の白色石灰石を機械的に粉砕して製造される重質炭
酸カルシウムと，水酸化カルシウム（石灰乳）と炭酸ガ
スを化学的に反応させて製造する軽質炭酸カルシウムと
に分類される。重質炭酸カルシウムは機械的な粉砕・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 以上あり、又粒度分布も非常に広範囲に
なっている。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。

【０００３】製紙業界では抄紙用填料として使用した場
合、抄紙機の脱水パ−トで使用されているワイヤ−に対
する摩耗性が大きく、操業性及び経済性（ワイヤ−ライ
フの縮小）などの問題がある一方軽質炭酸カルシウムは
化学反応によって合成させるため粒子径及び粒子形状を
ある程度調整することが可能であり粒度分布も非常に狭
い範囲に収まる。又、不純物の除去、硬度の低下により
製紙用填料としての上記問題もほぼ解消される。又、製
紙用の軽質炭酸カルシウムは、それを用いた紙、板紙の
品質上（特に不透明度）の観点から通常ＢＥＴ比表面積
６ｍ² ／ｇ以上の物性が要求される。

【０００４】その物性を満足させる手段として生石灰の
品質、特に不純物の含有率及び焼成具合あるいは炭酸化
時の温度をコントロ−ルすることが定法であった。従っ
て製紙用内添軽質炭酸カルシウムの原料として使える生
石灰は限定されていた。又、炭酸化時の温度コントロ−
ルする場合でも比表面積を大きくするためには反応温度
を下げなければならず（２５℃以下）、そのためにコス
トがかかるという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは各種生石
灰の成分と、それから通常の方法で合成して得られる軽
質炭酸カルシウムの比表面積との関係を調べた結果、生
石灰中の３価の金属酸化物（以下、Ｒ₂ Ｏ₃ という）含
有量が軽質炭酸カルシウムの比表面積に大きく影響する
ことを見出だした。すなわち、Ｒ₂ Ｏ₃ 含有量が０．４
％（ＪＩＳ Ｒ９０１１の測定方法に準拠）以上の生石
灰からは従来の方法では比表面積６ｍ² ／ｇ以上の軽質
炭酸カルシウムを合成することは不可能であった。

【０００６】本発明の目的は、生石灰の品質を選ばず製
紙用軽質炭酸カルシウムとして好適な比表面積６ｍ² ／
ｇ以上の軽質炭酸カルシウムを合成することにある。単
に比表面積を上げる方法としては従来の方法で合成した
軽質炭酸カルシウム自体を粉砕し比表面積を上げる方法
も考えられるが粒度が下がることにより抄紙用として用
いた場合、歩留まりが下がるという好ましくない問題が
発生する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み、軽質炭酸カルシウムの原料である生石灰の品
質、とりわけＲ₂ Ｏ₃ 含有量で代表される不純物の多い
原料から製紙用内添に使用するに良好なＢＥＴ比表面積
６ｍ² ／ｇ以上の軽質炭酸カルシウムを得んとして鋭意
研究の結果、炭酸化反応前に石灰乳を湿式粉砕すること
によりＢＥＴ比表面積６ｍ² ／ｇ以上の軽質炭酸カルシ
ウムを製造することに成功したものである。

【０００８】本発明において原料として用いられる生石
灰は、一般的なものに限らず各種のものが使用できる。
例えば、クラフトパルプ製造の薬品回収工程より発生す
る生石灰、中性抄紙工程より発生するスラッジの焼却灰
なども使用可能である。本発明では従来の製造工程では
製紙用軽質炭酸カルシウムとして不適であった、Ｒ₂ Ｏ
₃ 含有量０．４％以上のものも使用できる。生石灰を消
和する条件としては特に制約はないがＣａＯ濃度が１０
〜３５重量％、反応開始温度３０〜６０℃で行うのが好
ましい。

【０００９】こうして出来た石灰乳の粉砕を行う。粉砕
前の濃度は特に制約はないが１０〜４０重量％が好まし
い。この濃度より低いと経済的に不利となるし、この濃
度より高いと作業性が悪くなる恐れがある。この粉砕の
方法はバッチ式、連続式のどちらでも良く、要するに生
成した水酸化カルシウム粒子を細かくするものならば良
い。例えば、リングロ−ラ−ミル・ボ−ルベアリングミ
ルのようなロ−ラミル、ケ−ジメル・スクリ−ンミルの
ような高速回転粉砕機、タワ−ミル・アトライタ−のよ
うな撹拌ミルのほかジェット粉砕機、剪断ミル、コロイ
ドミルなどの微粉砕機はもとより乳化器、分散機などで
も粉砕の効果が有るものならば使用出来る。粉砕の度合
いとして粉砕後の石灰乳が３^。 ボ−メに希釈した１時間
後の沈降体積が６０％以上が望ましい。沈降体積が６０
％未満であると６ｍ² ／ｇ以上の軽質炭酸カルシウムを
定法で合成することは困難である。

【００１０】本発明における炭酸化の条件として特に制
約は無いが石灰乳濃度３〜２０重量％、反応開始温度３
０〜６０℃、導入炭酸ガスはＣａ（ＯＨ）₂ が１００ｇ
当たり０．１〜２リットル／分で行うのが好ましい。こ
こで使用するガスは必ずしも炭酸ガス１００％のもので
無くてもよく、窒素、不活性ガス、その他反応に寄与し
ないガスが混っていても炭酸ガスが含まれていれば差し
支えない。又、撹拌は石灰乳が均一に保たれる程度でよ
い。本発明の目的が達成される限り、分散剤、ＰＨ調整
剤、その他の添加剤が加えられてもよい。こうして得ら
れた軽質炭酸カルシウムは、ＢＥＴ比表面積６ｍ²／ｇ
以上の製紙用内添填料として使用することができる。

【００１１】

【作用】本発明は、炭酸化反応前に石灰乳を粉砕するこ
とに関するものである。詳しいことは不明であるが下記
のようなことが考えられる。得られる軽質炭酸カルシウ
ムは単結晶ではなく、コロイド粒子の凝集体と推測さ
れ、石灰乳をより細かくしたものを使用することによ
り、よりコロイド粒子が細かくなり、その結果表面の凸
凹が多くなることにより比表面積が大きくなるものと本
発明者らは推測する。

【００１２】（実施例）以下、実施例により、本発明を
具体的に説明するが勿論これらに限定されるものではな
い。尚、特に断らない限り、例中の部及び％はそれぞれ
重量部及び重量％を示す。 実施例１ 粒径５〜２５ｍｍ、Ｒ₂ Ｏ₃ 含有量が０．５３％の生石
灰１部を５部の５０℃の水道水４部に１時間撹拌しなが
ら消和し、これを１５０メッシュのスクリ−ンに通して
残査を除去し、２２％の石灰乳を得た。この石灰乳をダ
イノ−ミル（ウイリ−・エ・バッコ−フェン社：スイス
製）に１回通すことにより連続湿式粉砕した後、希釈し
て濃度８％の石灰乳を５ｋｇに調整した。処理後の沈降
体積は６６％であった。次いで細長形の６リットル容量
の反応容器で炭酸化を行った。反応終了後、１５０メッ
シュのスクリ−ンを通し、軽質炭酸カルシウムを得た。

【００１３】実施例２ 実施例１で得られた連続粉砕前の石灰乳をダイノ−ミル
に３回通して連続湿式粉砕し、沈降体積８４％の石灰乳
を得た以外は実施例１と同様にして軽質炭酸カルシウム
を得た。 実施例３ 実施例１で得られた連続粉砕前の石灰乳をダイノ−ミル
に５回通して連続湿式粉砕し、沈降体積９１％の石灰乳
を得た以外は実施例１と同様にして軽質炭酸カルシウム
を得た。

【００１４】比較例１ 実施例１で得られた連続粉砕前の沈降体積３５％の石灰
乳を希釈して濃度８％に調整しそのまま、実施例１と同
様の炭酸化条件で炭酸化を行い、軽質炭酸カルシウムを
得た。 実施例４ 実施例１で得られた連続前の石灰乳をカウレス（島崎製
作所）に移し、周速５３００ｆｔ／分で３０分間分散・
湿式粉砕を行い、沈降体積６２％の石灰乳を得た以外は
実施例１と同様にして軽質炭酸カルシウムを得た。

【００１５】実施例５ 実施例１で得られた連続粉砕前の石灰乳をカウレス（島
崎製作所）に移し、周速５３００ｆｔ／分で６０分間・
分散湿式粉砕を行い、沈降体積６８％の石灰乳を得た以
外は実施例１と同様にして軽質炭酸カルシウムを得た。
以上の実施例、比較例で得られた軽質炭酸カルシウムの
ＢＥＴ比表面積の値、及び使用例として手抄き紙物性値
を表１に示した。

【００１６】

【表１】

【００１７】評価方法 ＢＥＴ比表面積 フロ−ソ−ブII２３００（島津製作所製）を使用してＢ
ＥＴ一点法により測定した。 手抄き紙作成方法 ＴＴＳ式標準角型シ−トマシン（東洋精機製作所製）を
使用してＪＩＳ Ｐ８２０９、ＴＡＰＰＩ Ｔ２０５に
従い手抄き紙を作成した。 白色度 デジタルハンタ−反射率計（東洋精機製作所製）を使用
してＪＩＳ Ｐ８１２３に準拠した。 不透明度 デジタルハンタ−反射率計（東洋精機製作所製）を使用
してＪＩＳ Ｐ８１３８に準拠した。 実填料率 強熱温度を４５０℃にする以外はＪＩＳ Ｐ８１２８に
準拠した。

【００１８】

【発明の効果】本発明は、炭酸カルシウムを得る定法で
ＢＥＴ比表面製６ｍ² ／ｇ以下となる生石灰を使用して
も消和反応後、その使用石灰乳を湿式粉砕した後炭酸化
することによりＢＥＴ比表面積６ｍ² ／ｇ以上の軽質炭
酸カルシウムを得ることができ、生石灰の品質を選ばな
くとも使用できる。また、粉砕後の石灰乳は３^。 ボ−メ
に希釈した１時間後の沈降体積が６０％以上とすること
により、製紙用軽質炭酸カルシウムとして好適な比表面
積６ｍ² ／ｇ以上の軽質炭酸カルシウムを定法で容易に
合成することができる。

【００１９】したがって、本発明によれば従来製紙用軽
質炭酸カルシウムの原料として使用できなかった生石灰
を使用できることから、以下の効果が期待できる。 （１）資源の有効利用につながる。 （２）原料生石灰の品質が変動しても安定した品質の軽
質炭酸カルシウムを合成できる。 （３）製紙工場内で本発明を適用した場合、製紙工場内
で発生する廃炭酸ガス、廃生石灰等を利用できるため、
廃棄物の有効利用ができ省資源となる。 以上のように本発明は産業的利用価値が極めて高いもの
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石灰乳と炭酸ガスを用いて軽質炭酸カル
   シウムを合成する方法において、炭酸化反応前に石灰乳
   を粉砕することを特徴とする製紙用軽質炭酸カルシウム
   の製造方法。
2. 【請求項２】 粉砕後の石灰乳は３°ボーメに希釈した
   １時間後の沈降体積が６０％以上であることを特徴とす
   る請求項１記載の製紙用軽質炭酸カルシウムの製造方
   法。