JPH08231760A - 表面改質重質炭酸カルシウム及び当該炭酸カルシウムを配合した塩化ビニル系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低粘度でチクソ性に劣る従来の乾式重質炭酸
カルシウムを表面改質により膠質炭酸カルシウムと同等
かそれに近い粘度とチクソ性を付与し、単なる増量材と
してではなく機能性をも兼ね備えた充填材として提供す
る。 【構成】 重質炭酸カルシウムに対して亜鉛塩を主体と
する脂肪酸金属石鹸を添加して表面改質する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面改質した重質炭酸
カルシウム、さらに詳しくは亜鉛塩を主体とする脂肪酸
金属石鹸により表面を改質した乾式粉砕による重質炭酸
カルシウムと当該炭酸カルシウムを配合した塩化ビニル
系樹脂組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】炭酸カルシウムには物理的粉砕による重
質炭酸カルシウムと化学的反応による合成炭酸カルシウ
ムがある。前者には乾式粉砕した乾式重質炭酸カルシウ
ムと湿式粉砕した湿式重質炭酸カルシウムがあり、後者
には長径が１〜３μｍの紡錘形あるいは柱状の形態から
なる軽質炭酸カルシウムと径が０．０２〜０．１μｍの
立方体状の形態をなす膠質炭酸カルシウムがある。

【０００３】製紙用として使用されるのは湿式重質炭酸
カルシウムと軽質炭酸カルシウムであり、一般には当該
物質に対して表面処理は行わない。一方、樹脂成型品、
シーリング材、塗料、インキ等には乾式重質炭酸カルシ
ウムや膠質炭酸カルシウムが使用され、乾式重質炭酸カ
ルシウムは脂肪酸や樹脂酸で、また膠質炭酸カルシウム
は脂肪酸や樹脂酸のアルカリ金属塩、各種の界面活性
剤、カップリング剤等で表面処理されることが多い。特
に膠質炭酸カルシウムにおける脂肪酸や樹脂酸のアルカ
リ金属塩での表面処理は工業的にも古くより行われてい
る。これは炭酸カルシウム表面が親水性であることによ
るもので、樹脂等との親和性や分散性を向上するための
炭酸カルシウムの表面処理に関する特許は数多く知られ
ている。

【０００４】表面処理を施した乾式重質炭酸カルシウム
と膠質炭酸カルシウムを比較するならば、一般に前者は
分散が容易で低粘度であるのに対し、後者は高粘度とな
る傾向があり、チクソ性に優れるという特徴がある。ま
た乾式重質炭酸カルシウムは低価格であるため増量材と
して大量に使用される反面、膠質炭酸カルシウムのよう
な機能性を要求される用途では用いられていないのが実
状である。

【０００５】乾式重質炭酸カルシウムの表面処理に関し
ては、特開昭６１−３４２９０号公報で変性樹脂酸、脂
肪酸、そのエステル、石油樹脂等による処理、および特
開昭６２−２９０７４６号公報で樹脂酸と石油樹脂の加
熱反応物による処理により、ポリ塩化ビニル樹脂の強度
を高め、加工性を改善する方法が提案されている。

【０００６】しかしながら、脂肪酸や樹脂酸、更には石
油樹脂等、従来、乾式重質炭酸カルシウムの表面処理の
ために用いられている物質は、その処理量を増やすと粘
性が一段と低下し、膠質炭酸カルシウムと同様な目的で
の利用は全く不可能である。即ち、脂肪酸等の添加には
高粘度化という効果が認められず、膠質炭酸カルシウム
に近い物性を出すことは実現していない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、炭酸カルシウ
ム中比較的低廉な乾式重質炭酸カルシウムの付加価値を
向上させることにおいては、膠質炭酸カルシウムの物性
に近づける必要があり、高粘度化とチクソ性の付与が可
及的課題となる。

【０００８】本発明は乾式重質炭酸カルシウムに関し、
当該炭酸カルシウムの表面を改質することにより質的向
上を図り、高付加価値化を達成して広範な分野において
活用を推進しようとするものである。

【０００９】すなわち本発明の課題は、低粘度でチクソ
性に劣る従来の乾式重質炭酸カルシウムを表面改質によ
り膠質炭酸カルシウムと同等かそれに近い粘度とチクソ
性を付与し、単なる増量材としてではなく機能性をも兼
ね備えた充填材として提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】このような事情
に鑑み、本発明者らは乾式重質炭酸カルシウム（以下、
単に「重質炭酸カルシウム」と称する）の高付加価値化
に関して鋭意検討を重ね、ある種の金属石鹸を用いて炭
酸カルシウム微粒子の表面を改質することにより、従来
の重質炭酸カルシウムからは期待できないような機能を
付与できることを見い出だし本発明に到達した。

【００１１】すなわち、本発明は、従来、脂肪酸石鹸と
異なり水に不溶であるため膠質炭酸カルシウムのような
湿式処理には使用できず、また重質炭酸カルシウムにお
いても脂肪酸のように炭酸カルシウムとの反応性がなく
所謂「改質効果」は期待できないとされていた脂肪酸金
属石鹸のうち、金属元素として亜鉛を主体とする脂肪酸
金属石鹸によって表面改質されてなる重質炭酸カルシウ
ムおよび当該炭酸カルシウムを充填材として含有してな
る塩化ビニル系樹脂組成物を内容とするものである。

【００１２】特に、平均粒子径０．５〜３．５μｍの重
質炭酸カルシウムに対して亜鉛塩を主体とする脂肪酸金
属石鹸を重質炭酸カルシウム１００重量部当り０．０１
〜１０重量部添加して炭酸カルシウム表面を改質してな
る重質炭酸カルシウムが好ましい。

【００１３】本発明において平均粒径とは、レーザー回
折・散乱法のマイクロトラック粒度分析計による５０重
量％通過径である。重質炭酸カルシウムとしては国内に
産する白色度が高く結晶粒子の粗い良質の石灰石をロー
ラーミル、ボールミル等で粉砕した後、必要に応じ分級
し調製したものが良い。

【００１４】本発明で使用される脂肪酸金属石鹸は、脂
肪酸として炭素数が６〜２２のカプロン酸、カプリル
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸が好ま
しく、これらの亜鉛塩を主体とするものが適当である。
これらを単独で用いても、あるいは２種以上を併用して
も良い。また添加量は炭酸カルシウム１００重量部当り
０．０１〜１０重量部で、より好ましくは０．１〜５重
量部である。０．０１重量部より少ないと要求される物
性に達しない。一方１０重量部を越えて添加しても効果
の増加はなく経済的にも不利である。

【００１５】本発明における表面改質はヘンシェルミキ
サー等の粉体を高速撹拌できる装置で行うのが適当であ
る。まずジャケット内に重質炭酸カルシウムを投入し、
高速にて付着水分を十分に取り除く。１６０℃以上の温
度で１０分以上撹拌することが望ましい。その後、１２
０〜２００℃に温度を調整し、脂肪酸金属石鹸を添加後
１０〜２０分撹拌して処理を終了する。炭酸カルシウム
表面に付着水分が残っていると、理想的な状態で改質が
行われず、本来の特性を発揮できない。また脂肪酸金属
石鹸の添加温度は、１２０℃未満では炭酸カルシウム表
面に均一に吸着できず、２５０℃を越えると分解等の不
都合が生じる懸念がある。

【００１６】このように調製された重質炭酸カルシウム
は、常法により樹脂、シーリング材、塗料等に配合され
る。その配合量は樹脂等１００重量部に対して５重量部
以上２００重量部以下、好ましくは１０重量部以上１６
０重量部以下である。５重量部未満では物性面およびコ
ストの点において効果がない。２００重量部以上では、
加工性、製品強度、塗膜性等で基準に達し得ない。

【００１７】本発明の重質炭酸カルシウムは、塩化ビニ
ル系の樹脂、シーリング材、塗料等に配合した際、従来
の無処理あるいは表面処理重質炭酸カルシウムに比較し
て、粘度、チクソ性において優れた特性を発揮し、脂肪
酸金属石鹸の効果により親和性、成型性も良好であるの
みならず、熱安定剤としても作用することから耐熱性に
優れた高白色度の樹脂成型品が得られ、従来の重質炭酸
カルシウムと異なる新規な充填材として利用できる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例および比較例をあげてさらに
具体的に説明する。

【００１９】実施例１および比較例１ （試料調製）ヘンシェルミキサーに重質炭酸カルシウム
を投入し高速に撹拌しながら乾燥を行った後、重質炭酸
カルシウム１００重量部に対して所定重量部の亜鉛塩か
らなる脂肪酸金属石鹸を添加して本発明に係る表面改質
重質炭酸カルシウムを複数個製造した。また同様の条件
で別の金属からなる脂肪酸金属石鹸、脂肪酸または脂肪
酸石鹸を使用して、比較試料を複数個製造した。各試料
製造での乾燥時間、表面処理剤（脂肪酸金属石鹸、脂肪
酸、脂肪酸石鹸）の種類、添加量、処理温度は表１の通
りであり、表面改質のための処理時間は全て１５分とし
た。

【００２０】

【表１】

【００２１】（物性測定）塩ビペーストレジン（日本ゼ
オン(株)製、ゼオン１２１(重合度１６００)）１００重
量部、フタル酸ジオクチル（ＤＯＰ）１２０重量部、上
記のように調製した発明試料１〜３の重質炭酸カルシウ
ム各１００重量部を、万能混合撹拌機（ダルトン社製ツ
インミックスＳＴＭ−０８型）にて３０分間混練した。
得られたペーストの粘度を、ＢＨ型粘度計（Ｎｏ．７ロ
ーター）にて２回転と２０回転で測定し、その時の粘度
から２／２０回転での比（ＴＩ値）を求めた。さらにＪ
ＩＳ（Ｋ６８３０ 自動車用シーリング材試験方法）に
従い電着塗装鋼板による流動性試験を実施した結果を併
せて表２に示す。なお、これらの測定は全て、室温２０
℃、相対湿度６０％の環境下で行った。

【００２２】また発明試料の場合と同様にして、比較試
料１〜７として調製した重質炭酸カルシウムと更に市販
合成品（脂肪酸処理膠質炭酸カルシウム、平均粒径０．
０８μｍ）について粘度および流動性を測定した結果を
表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】実施例２および比較例２ 塩ビレジン（日本ゼオン(株)製、ゼオン１０３ＥＰ(平
均重合度１，０５０)）１００重量部、ＤＯＰ５０重量
部、上記のように調製した炭酸カルシウム（発明試料
２、３、比較試料４、５および市販合成品）３０重量
部、Ｃａ-Ｚｎ系安定剤２重量部、ステアリン酸カルシ
ウム１重量部をビーカーに取り、ガラス棒にて均一にな
るまで撹拌した後、ミキシングロールにより１６５℃で
混練し、さらにプレス成形により１ｍｍ厚のシートを得
た。

【００２５】このシートの白色度および白度を測定する
（東京電色（株）製ＴＣ−８６００Ａ色差計）と共に、
１８０℃のオーブン中で加熱劣化させ、１時間後の肉眼
での色調を記録した。

【００２６】

【表３】

【００２７】表３から明らかなように、本発明に係る脂
肪酸金属石鹸で表面改質された重質炭酸カルシウムは、
市販合成品の膠質炭酸カルシウムとほぼ同等の粘度とチ
クソ性を有している。また流動性に関しても２ｍｍ以下
と膠質炭酸カルシウムに近い値である。さらに塩化ビニ
ルシートにした際の白色度および耐熱性においても、従
来の脂肪酸あるいは脂肪酸アルカリ金属塩と比較して顕
著な差が認められる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る亜鉛塩を主体とする脂肪酸
金属石鹸によって表面改質される重質炭酸カルシウム
は、塩化ビニル系樹脂組成物に充填した際に、合成品で
ある膠質炭酸カルシウムと同等の粘度とチクソ性を有す
るという従来の重質炭酸カルシウムにない特徴を有す
る。また、親和性、成型性についても良好であり、さら
には金属塩が熱安定剤として作用することから耐熱性に
も優れ、重質炭酸カルシウムのもつ高白色度を損なわな
い樹脂成型品が得られる点で、実用上の効果は極めて顕
著である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 亜鉛塩を主体とする脂肪酸金属石鹸によ
   り表面を改質されたことを特徴とする重質炭酸カルシウ
   ム。
2. 【請求項２】 重質炭酸カルシウム１００重量部当り
   ０．０１〜１０重量部の脂肪酸金属石鹸が添加されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の表面改質重質炭酸カル
   シウム。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の重質炭酸カルシ
   ウムを樹脂１００重量部に対して５重量部以上２００重
   量部以下配合してなることを特徴とする塩化ビニル系樹
   脂組成物。