JP4421343B2 - Method for producing silica-calcium carbonate composite particles - Google Patents
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Description
本発明は、合成シリカの優れた特性と炭酸カルシウムの優れた特性とを併せ持つシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法に関する。
より詳しくは、ケイ酸アルカリをシリカ源とし、炭酸カルシウムの表面にシリカを沈澱させ固着させることにより、炭酸カルシウムに高比表面積、高吸油性等のシリカの優れた機能を付与することを特徴とするシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for producing silica-calcium carbonate composite particles having both the excellent characteristics of synthetic silica and the excellent characteristics of calcium carbonate.
More specifically, it is characterized by imparting excellent functions of silica such as high specific surface area and high oil absorption to calcium carbonate by using alkali silicate as a silica source and precipitating and fixing silica on the surface of calcium carbonate. The present invention relates to a method for producing silica-calcium carbonate composite particles.
本発明の複合粒子において、炭酸カルシウムは主要構成物の一つであるが、それについては、工業的に用いられているものには重質炭酸カルシウムと合成(軽質)炭酸カルシウムとがある。
前者の重質炭酸カルシウムは、天然に産出する白色度の高い結晶質石灰石の微粉砕品であり、粉砕、分級という比較的簡易なプロセスで製造できる。
その粒子は、物理的粉砕物に特有な不定形をなし粒度分布が広いものではあるが、高白色度や経済性を生かして、プラスチック、ゴム、樹脂、製紙用の填料や顔料として広く一般に用いられている。
In the composite particles of the present invention, calcium carbonate is one of the main constituents, and those used industrially include heavy calcium carbonate and synthetic (light) calcium carbonate.
The former heavy calcium carbonate is a finely pulverized product of naturally occurring crystalline limestone with high whiteness, and can be produced by a relatively simple process of pulverization and classification.
The particles have an indefinite shape unique to physical pulverized products and have a wide particle size distribution, but they are widely used as fillers and pigments for plastics, rubber, resin, papermaking, taking advantage of high whiteness and economy. It has been.
後者の合成炭酸カルシウムは、その名のとおり化学的に合成した炭酸カルシウムであり、軽質あるいは沈降性炭酸カルシウムとも呼ばれている。
その製造方法には、水酸化カルシウムスラリーに二酸化炭素を導入し化学的に沈澱させる炭酸ガス化合法、塩化カルシウムと炭酸ソーダとの反応により沈澱させる塩化カルシウムソーダ法、水酸化カルシウムと炭酸ソーダとの反応により沈澱させる石灰ソーダ法、水酸化カルシウムと炭酸水素カルシウムとの反応により沈澱させる水処理法等が知られている。
The latter synthetic calcium carbonate is chemically synthesized calcium carbonate as the name suggests, and is also called light or precipitated calcium carbonate.
The production method includes a carbon dioxide gas compound method in which carbon dioxide is introduced into a calcium hydroxide slurry and chemically precipitated, a calcium chloride soda method in which precipitation is caused by a reaction between calcium chloride and sodium carbonate, and a combination of calcium hydroxide and sodium carbonate. A lime soda method for precipitation by reaction, a water treatment method for precipitation by reaction of calcium hydroxide and calcium hydrogen carbonate, and the like are known.
合成炭酸カルシウムの製造方法には、前記したとおりの既知の方法があるが、国内では良質の石灰石原料が豊富に産出することから、そのほとんどは炭酸ガス化合法によって製造されている。
その合成炭酸カルシウムの製造においては、原料とする消石灰スラリー中のカルシウムの濃度、炭酸化反応を行う温度や炭酸化の速度、共存イオン等の製造条件を調節することによって、粒子形状、粒子径等をある範囲においてコントロールすることが可能である。
Although there are known methods for producing synthetic calcium carbonate as described above, most of them are produced by the carbon dioxide compound method because high quality limestone raw materials are produced in Japan.
In the production of the synthetic calcium carbonate, by adjusting the concentration of calcium in the raw slaked lime slurry, the temperature at which the carbonation reaction is carried out, the rate of carbonation, the production conditions such as coexisting ions, the particle shape, particle diameter, etc. Can be controlled within a certain range.
その形態としては、具体的には、コロイド状、立方体状、紡錘状、柱状等がよく知られており、それぞれで主たる用途も異なる。
すなわち、コロイド状炭酸カルシウムは、粒子径が0.04〜0.08μmのコロイド状粒子で、プラスチック、ゴム、塗料等の填料として用いられている。
立方体状炭酸カルシウムは、粒子径が0.1〜0.2μmの立方体状粒子で、特に製紙や塗料用の顔料として優れている。
Specifically, colloidal shapes, cubic shapes, spindle shapes, columnar shapes, and the like are well known as the forms, and the main uses are different for each.
That is, colloidal calcium carbonate is a colloidal particle having a particle size of 0.04 to 0.08 μm, and is used as a filler for plastics, rubber, paints and the like.
Cubic calcium carbonate is a cubic particle having a particle size of 0.1 to 0.2 μm, and is particularly excellent as a pigment for papermaking or coating.
また、紡錘状炭酸カルシウムは、長径0.5〜5.0μm、短径0.1〜2.0μmの紡錘状粒子で、通常は数μmの凝集体を形成していることから製紙用填料等として広く利用されている。
柱状炭酸カルシウムは、長径1.0〜20μm、短径0.1〜1.0μmの柱状粒子で分散性に優れており、その代表的な用途としては製紙用の顔料、填料等が挙げられる。
これらの合成炭酸カルシウムは、上記したとおり他の素材に比較し製造工程が簡易であり、経済性、物性的な安定性、粒子形状の多様性、高白色度等の優れた特徴を有していることから、様々な工業的用途で使われている。
Spindle-like calcium carbonate is spindle-shaped particles having a major axis of 0.5 to 5.0 μm and a minor axis of 0.1 to 2.0 μm, and usually forms aggregates of several μm. As widely used.
Columnar calcium carbonate is a columnar particle having a major axis of 1.0 to 20 μm and a minor axis of 0.1 to 1.0 μm, and is excellent in dispersibility. Typical examples of the columnar calcium carbonate include papermaking pigments and fillers.
As described above, these synthetic calcium carbonates have a simple manufacturing process compared to other materials, and have excellent characteristics such as economy, physical stability, variety of particle shapes, and high whiteness. Therefore, it is used in various industrial applications.
他方、本発明の複合粒子のもう一方の主要構成物はシリカであるが、それについては、一般にSiO2という化学組成を有する二酸化ケイ素もしくは無水ケイ酸と呼ばれるものを指すことが多いものの、水和(含水)二酸化ケイ素SiO2・nH2Oを含めてシリカと呼称することもある。
工業用合成シリカ系素材としては、コロイダルシリカ、シリカゲル、無水シリカ、ホワイトカーボン等があり、高比表面積、ガス吸着能の高さ、微細性、細かい空隙への浸透力や吸着力、付着力の高さ、高吸油性、粒子の均一性、高分散性等の優れた特性を活かして、幅広い分野で利用されている。
On the other hand, the other major component of the composite particles of the present invention is silica, which is generally referred to as silicon dioxide or silicic anhydride having a chemical composition of SiO 2 , although it is often hydrated. (Hydrogen-containing) Silicon dioxide SiO 2 · nH 2 O may be referred to as silica.
Industrial synthetic silica-based materials include colloidal silica, silica gel, anhydrous silica, white carbon, etc., which have high specific surface area, high gas adsorption capacity, fineness, permeability to fine voids, adsorption power, and adhesion. Utilizing excellent properties such as height, high oil absorbency, particle uniformity, and high dispersibility, it is used in a wide range of fields.
そのうちのコロイダルシリカは、ケイ酸化合物から不純物を除去して無水ケイ酸のゾルとし、pHおよび濃度を調節し、ゾルを安定化させた球状、連鎖状、不定形等の形状を有する非晶質シリカであり、樹脂の加工性改良剤、ワックス、サイジング剤、ラテックスの品質改良剤、バインダー、印刷用紙の印刷適性向上剤あるいは金属表面処理剤等として用いられている。
また、シリカゲルは、ケイ酸ソーダを無機酸で分解することによって得られる含水ケイ酸であり、食品、医薬、繊維、ガスもしくは空気等の脱湿乾燥剤、触媒やその担体、ゴム充填剤、又は塗料やインキの増粘もしくは沈降防止剤等の用途で使用されている。
無水シリカは、四塩化ケイ素の加水分解によって得られるもので、塗料、インキ、樹脂、ゴム等の充填剤や補強剤等に利用されている。
Among them, colloidal silica is a silicic acid sol obtained by removing impurities from silicic acid compounds, and adjusting the pH and concentration to stabilize the sol. Silica is used as a resin processability improver, wax, sizing agent, latex quality improver, binder, printing paper printability improver, metal surface treatment agent, and the like.
Silica gel is hydrous silicic acid obtained by decomposing sodium silicate with an inorganic acid, and is a dehumidifying desiccant such as food, medicine, fiber, gas or air, catalyst or carrier thereof, rubber filler, or It is used in applications such as thickening of paints and inks or anti-settling agents.
Anhydrous silica is obtained by hydrolysis of silicon tetrachloride, and is used for fillers and reinforcing agents for paints, inks, resins, rubbers and the like.
これらの合成シリカは、高比表面積、ガス吸着能の高さ、微細性、細かい空隙への浸透力や吸着力、付着力の高さ、高吸油性、粒子の均一性、高分散性等の優れた特性を活かして、ゴム、製紙、塗料、石油精製触媒等の幅広い分野で利用されている。
このように工業用無機系素材の中でも、炭酸カルシウム及びシリカ系素材は、最も広く用いられている素材であるが、それぞれ優れた特性を有している反面、短所も持ち併せている。
例えば、炭酸カルシウムは、ゴム用填料として用いた場合、表面が不活性でゴム分子に対して化学的にも物理的にも親和性が乏しいため、ゴム製品の補強効果に欠ける。
These synthetic silicas have high specific surface area, high gas adsorbing ability, fineness, penetrating and adsorbing power to fine voids, high adhesion, high oil absorption, particle uniformity, high dispersibility, etc. Taking advantage of its excellent properties, it is used in a wide range of fields such as rubber, papermaking, paints and petroleum refining catalysts.
As described above, among the industrial inorganic materials, calcium carbonate and silica materials are the most widely used materials, but each has excellent characteristics, but also has disadvantages.
For example, when calcium carbonate is used as a filler for rubber, its surface is inactive and has a poor chemical and physical affinity for rubber molecules, and therefore lacks the reinforcing effect of rubber products.
そして、製紙用、特に印刷用紙の顔料や填料として用いた場合、インキの吸収性が合成シリカよりも低いため、インキセット性、インキの裏抜け、印刷部の不透明性の点で支障をきたすことがある。
しかも、酸に対する抵抗性に乏しいことから、硫酸バンドを用いる酸性抄紙等、酸性物質との併用が困難である。
一方、シリカ系素材は、製紙用顔料として用いた場合、塗工剤の粘度上昇の原因となることから塗工剤中への高配合が容易でない。
なお、ゴム用填料としてもゴム組成物の粘度が著しく高くなることが指摘されている。
And when used as a pigment or filler for paper, especially for printing paper, the ink absorbency is lower than that of synthetic silica, causing problems in terms of ink setting, ink back-through, and opacity of the printed area. There is.
Moreover, since it is poor in resistance to acids, it is difficult to use in combination with acidic substances such as acidic papermaking using sulfuric acid bands.
On the other hand, when a silica-based material is used as a papermaking pigment, it causes a rise in the viscosity of the coating agent, so that it is not easy to add a high amount to the coating agent.
It has been pointed out that the viscosity of the rubber composition is remarkably increased as a rubber filler.
また、コロイダルシリカは、溶液の温度、pH、電解質濃度等の変動や、長期保存、有機溶剤等に対する安定性の面で問題を生じることがある。
さらに、炭酸カルシウム等と比較して高価であることも、製品中への高配合や大量使用の妨げとなっている。
このように炭酸カルシウムと合成シリカは、それぞれが固有の特長と短所を有していることから、炭酸カルシウムとシリカを複合化することにより、これらの短所を解消すべく様々な技術やその用途に関する研究が古くから行われ、提案がなされている。
Colloidal silica may cause problems in terms of fluctuations in solution temperature, pH, electrolyte concentration, etc., long-term storage, and stability against organic solvents.
Furthermore, it is expensive compared with calcium carbonate or the like, which hinders high blending in products and mass use.
As described above, calcium carbonate and synthetic silica each have unique features and disadvantages. Therefore, by combining calcium carbonate and silica, various techniques and applications are used to eliminate these disadvantages. Research has been done for a long time and proposals have been made.
[先行技術文献]
例えば、特許文献1には、炭酸カルシウム粒子表面を無機酸によって活性化し、その表面にケイ酸あるいはケイ酸塩を反応させることによって生成されるCaSiO3を介してケイ酸あるいはケイ酸塩の被覆層が形成された複合改質顔料が提案されている。
特許文献2には、炭酸カルシウム等の粉体と水和ケイ酸との混合物を粉砕するという物理的手法によって、インクの裏抜け防止性能を備えた紙の填料に好適な、炭酸カルシウム等の粉体と水和ケイ酸との特異な複合粉体の製造方法、特許文献3には、炭酸カルシウム等の微小粒子をケイ酸アルカリ溶液中に分散させ、そこに特定の条件の下に鉱酸を添加することによって、水和ケイ酸粒子中に炭酸カルシウム等の微粒子が均一に複合化された複合粒子の製造方法が提案されている。
For example, in Patent Document 1, the surface of calcium carbonate particles is activated with an inorganic acid, and a coating layer of silicic acid or silicate is formed via CaSiO 3 produced by reacting the surface with silicic acid or silicate. A composite modified pigment in which is formed has been proposed.
Patent Document 2 discloses a powder such as calcium carbonate that is suitable for a paper filler having an anti-through-through performance of ink by a physical method of pulverizing a mixture of powder such as calcium carbonate and hydrated silicic acid. Patent Document 3 discloses a method for producing a unique composite powder of a body and hydrated silicic acid, in which fine particles such as calcium carbonate are dispersed in an alkali silicate solution, and mineral acid is added thereto under specific conditions. A method for producing composite particles in which fine particles such as calcium carbonate are uniformly combined in hydrated silicate particles by adding them has been proposed.
上記の技術以外にも、炭酸化反応時にコロイド状ケイ酸や活性ケイ酸を使用して製造した特異な形状や特性を有する合成炭酸カルシウムが知られている。
例えば、特許文献4には、水酸化アンモニウムの添加によりpHが8以上のアルカリを維持した塩化カルシウム水溶液中で、所定量のコロイド状ケイ酸の存在下、二酸化炭素ガスあるいは炭酸アンモニウムを反応させることにより非晶質ケイ酸が生成され、それは炭酸カルシウムの粒の内部に分散した複合体となっていることが開示されている。
特許文献5では、活性けい酸の存在下で水酸化カルシウムの水性懸濁液にCO2含有ガスを反応させることによって、不規則な方解石構造および密でない2次構造を持つ、分散性のよい炭酸カルシウムを製造する方法が開示されている。
In addition to the above-described techniques, synthetic calcium carbonate having a specific shape and characteristics produced by using colloidal silicic acid or activated silicic acid during the carbonation reaction is known.
For example, in Patent Document 4, carbon dioxide gas or ammonium carbonate is reacted in the presence of a predetermined amount of colloidal silicic acid in an aqueous calcium chloride solution in which an alkali having a pH of 8 or more is maintained by adding ammonium hydroxide. Produces amorphous silicic acid, which is a complex dispersed within the calcium carbonate grains.
In Patent Document 5, a highly dispersible carbonic acid having an irregular calcite structure and a non-dense secondary structure by reacting a CO 2 -containing gas with an aqueous suspension of calcium hydroxide in the presence of active silicic acid. A method for producing calcium is disclosed.
特許文献6公報には、塩化カルシウムと炭酸ガスまたは/および炭酸アンモニウムをコロイドけい酸又は水溶性けい酸の存在下において液温35℃未満でかつ水酸化アンモニウムでpH8以上とした水溶液中で反応させることにより非晶質けい酸が生成され、それが炭酸カルシウムの核となったバテライト系炭酸カルシウムを主成分とする紙コーティング用顔料として開示されている。
特許文献7では、水酸化カルシウム水性懸濁液の二酸化炭素含有ガスによる炭酸化反応を、活性けい酸の存在下で開始し、微分散性炭酸カルシウムを製造する方法が開示されている。
In Patent Document 6, calcium chloride and carbon dioxide or / and ammonium carbonate are reacted in an aqueous solution having a liquid temperature of less than 35 ° C. and a pH of 8 or more with ammonium hydroxide in the presence of colloidal silicic acid or water-soluble silicic acid. As a result, amorphous silicic acid is produced, which is disclosed as a paper coating pigment mainly composed of vaterite-based calcium carbonate which is the core of calcium carbonate.
Patent Document 7 discloses a method for producing finely dispersed calcium carbonate by starting a carbonation reaction of a calcium hydroxide aqueous suspension with a carbon dioxide-containing gas in the presence of active silicic acid.
さらに、シリカと炭酸カルシウムの複合体等の用途として開示された技術もあり、例えば農薬用担体(特許文献8)、感熱記録材料配合剤(特許文献9)、インクジェット記録紙用顔料(特許文献10)、ゴム等の補強用充填剤(特許文献11)等が挙げられる。
そこには、前記した複合体と異なる製法あるいは構造のものが例示されている。
その特許文献8に記載の炭酸カルシウム−珪酸複合体は、Zn、Mg、Al等の金属を炭酸化反応時に共存させ、炭酸化率が80%に達するまで炭酸ガスを単独で吹き込み、その後珪酸アルカリ又は珪酸ゾルを添加し更に炭酸ガスを吹き込んで炭酸化を完了し製造されるものである。
こうして得られた炭酸カルシウム−珪酸複合体は、径0.01×長さ0.05〜1.00μmの連鎖状粒子である。
Furthermore, there is a technique disclosed as a use of a composite of silica and calcium carbonate, for example, an agrochemical carrier (Patent Document 8), a heat-sensitive recording material compounding agent (Patent Document 9), an ink jet recording paper pigment (Patent Document 10). ), Reinforcing fillers such as rubber (Patent Document 11), and the like.
There are exemplified production methods or structures different from the above-mentioned composites.
The calcium carbonate-silicic acid composite described in Patent Document 8 coexists metals such as Zn, Mg, and Al during the carbonation reaction, and blows carbon dioxide alone until the carbonation rate reaches 80%, and then alkali silicate. Alternatively, silicic acid sol is added and carbon dioxide is blown to complete carbonation.
The calcium carbonate-silicic acid composite thus obtained is a chain-like particle having a diameter of 0.01 × length of 0.05 to 1.00 μm.
また、特許文献9は、ケイ酸ソーダと塩化カルシウムまたは水酸化カルシウムの水溶液に炭酸ガスを吹き込んで共沈させたものであり、酸化ケイ素と炭酸カルシウムが分子状態かあるいはそれに近い状態で結合したものと考えられている。
特許文献10では、珪酸ソーダに塩化カルシウムを反応させて得られた珪酸カルシウムに炭酸ガスを吹き込むことにより得られる炭酸カルシウム複合シリカを使用している。
上述したこれらの技術は、炭酸カルシウムの短所を補いシリカの有する特性を生かすという点で、ある程度の効果を見ることができるが、下記のとおり、本発明とは異なる物理的手法であったり、本発明とは異なるものの製造方法で、かつ実用化されていないことからもわかるように、それぞれが課題を残すものとなっている。
Patent Document 9 is a solution in which carbon dioxide gas is blown into an aqueous solution of sodium silicate and calcium chloride or calcium hydroxide to coprecipitate, and silicon oxide and calcium carbonate are combined in a molecular state or a state close thereto. It is believed that.
In Patent Document 10, calcium carbonate composite silica obtained by blowing carbon dioxide into calcium silicate obtained by reacting calcium chloride with sodium silicate is used.
These technologies described above can be used to compensate for the shortcomings of calcium carbonate and take advantage of the characteristics of silica. However, as described below, this technique is a physical technique different from the present invention. As is apparent from the fact that the manufacturing method is different from the invention and the method has not been put into practical use, each has a problem.
例えば、特許文献2あるいは特許文献11で開示された複合体の製造方法は、物理的手法によるものである。
また、特許文献3にある方法では、微小粒子としては酸化チタンが好適であり、炭酸カルシウムを使用しても、炭酸カルシウムの粒子表面を均一に覆った複合粒子を得ることができない。
特許文献8に記載の炭酸カルシウム−珪酸複合体は連鎖状粒子であり、特許文献9の酸化ケイ素−炭酸カルシウム複合物は酸化ケイ素と炭酸カルシウムが分子状態かあるいはそれに近い状態で結合したものと考えられており、これらのいずれもが紡錘状や柱状等の特定形状の炭酸カルシウムにシリカを被覆したものではない。
For example, the method for producing a composite disclosed in Patent Document 2 or Patent Document 11 is based on a physical technique.
In the method disclosed in Patent Document 3, titanium oxide is suitable as the fine particles, and even when calcium carbonate is used, composite particles that uniformly cover the surface of the calcium carbonate particles cannot be obtained.
The calcium carbonate-silicic acid complex described in Patent Document 8 is a chain-like particle, and the silicon oxide-calcium carbonate complex disclosed in Patent Document 9 is considered that silicon oxide and calcium carbonate are bound in a molecular state or a state close thereto. None of these are obtained by coating silica with a specific shape of calcium carbonate such as a spindle shape or a column shape.
また、炭酸化反応時にコロイド状けい酸や活性けい酸を使用して製造した合成炭酸カルシウムにしても、特許文献4では非晶質ケイ酸が炭酸カルシウムの粒子の内部に分散した複合体であり、特許文献5では不規則な方解石構造及び密でない2次構造を持つ炭酸カルシウムである。
特許文献6では非晶質けい酸が炭酸カルシウムの核となったバテライト系炭酸カルシウムであり、特許文献7では微分散性炭酸カルシウムであり複合体ではない。
すなわちこれらの技術においても特定形状の炭酸カルシウム、いわゆる紡錘状、コロイド状、立方体状、柱状等の炭酸カルシウムの表面をシリカで被覆したシリカ−炭酸カルシウム複合粒子ではない。
Further, even if it is a synthetic calcium carbonate produced using colloidal silicic acid or active silicic acid during the carbonation reaction, Patent Document 4 is a composite in which amorphous silicic acid is dispersed inside calcium carbonate particles. In Patent Document 5, calcium carbonate has an irregular calcite structure and a non-dense secondary structure.
In Patent Document 6, amorphous silicic acid is vaterite-based calcium carbonate in which calcium carbonate is the nucleus, and in Patent Document 7, it is finely dispersed calcium carbonate and not a composite.
That is, these techniques are not silica-calcium carbonate composite particles in which the surface of calcium carbonate having a specific shape, such as a so-called spindle shape, colloidal shape, cubic shape, or columnar shape, is coated with silica.
これらの技術と一線を画し、前記した問題を解決した技術として特許文献12に開示の方法があり、それには炭酸カルシウムの形成工程である炭酸化反応過程において、炭酸カルシウムの結晶核生成後にコロイダルシリカ又は無水シリカを添加し、その後炭酸化反応を完了させて、炭酸カルシウムの表面にシリカ微粒子を付着し固定したシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法が開示されている。
この方法は系外よりシリカ微粒子を添加し炭酸カルシウム表面にシリカ微粒子を付着、固定するという製造工程の簡便さという点では画期的なものである。
しかしながら、この製造方法は、炭酸カルシウムに対し比較的高価な粒子状のコロイダルシリカや無水シリカを原料として使用するため、製造したシリカ−炭酸カルシウム複合体も一般の合成炭酸カルシウムに比較するとやや高価になり、製紙、塗料、樹脂用途への汎用粉体としての利用については経済性の点で難を残すものとなった。
There is a method disclosed in Patent Document 12 as a technique that has been distinguished from these techniques and solved the above-mentioned problems. In the carbonation reaction process, which is a calcium carbonate formation process, colloidal after the formation of calcium carbonate crystal nuclei. There is disclosed a method for producing silica-calcium carbonate composite particles in which silica or anhydrous silica is added and then the carbonation reaction is completed, and silica fine particles are adhered and fixed on the surface of calcium carbonate.
This method is epoch-making in terms of the simplicity of the production process in which silica fine particles are added from outside the system, and the silica fine particles are adhered and fixed to the calcium carbonate surface.
However, since this production method uses particulate colloidal silica or anhydrous silica, which is relatively expensive for calcium carbonate, as a raw material, the produced silica-calcium carbonate composite is slightly more expensive than general synthetic calcium carbonate. Thus, the use as a general-purpose powder for papermaking, paints and resin applications has become difficult in terms of economy.
このような事情に鑑み、本発明者らは製紙、塗料、樹脂等に幅広く利用できるように、経済性の向上について、すなわち、特許文献12でシリカ源として使用していた粒子状のコロイダルシリカや無水シリカに代わって、それより安価なシリカ質原料を使用して特許文献12で開示された方法で得られる複合体と同等又はそれ以上のものを製造すべく鋭意検討を重ね、その結果比較的安価なケイ酸アルカリを使用することにより開発に成功したのが本発明である。 In view of such circumstances, the present inventors can improve the economic efficiency, that is, the particulate colloidal silica used as a silica source in Patent Document 12 so that it can be widely used in papermaking, paints, resins, and the like. Instead of anhydrous silica, repeated investigations to produce a composite equivalent to or higher than the composite obtained by the method disclosed in Patent Document 12 using a less expensive siliceous raw material, The present invention has been successfully developed by using an inexpensive alkali silicate.
したがって、本発明は、従来の合成炭酸カルシウムの独特な形状をそのまま維持することができると共に前記特許の方法で製造されるシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の有する特性、すなわち高比表面積、ガス吸着能の高さ、微細性、細かい空隙への浸透力や吸着力、付着力の高さ、高吸油性、粒子の均一性、高分散性等において同等もしくはそれ以上の特性を有し、かつ経済性において一層満足できるシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法を提供することを解決すべき課題とするものである。
Therefore, the present invention can maintain the unique shape of the conventional synthetic calcium carbonate as it is and also has the characteristics of the silica-calcium carbonate composite particles produced by the method of the above patent, that is, high specific surface area and gas adsorption capacity. It has the same or better properties in terms of height, fineness, penetration and adsorption power into fine voids, high adhesion, high oil absorption, particle uniformity, high dispersibility, etc. It is an object to be solved to provide a more satisfactory method for producing silica-calcium carbonate composite particles.
本発明は、前記した課題を達成する新規なシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法であり、また合わせて製造されたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子又は該複合粒子を含有する複合組成物もしくは複合体を提供するものであり、その複合粒子の製造方法は、炭酸カルシウムの形成工程である炭酸化反応過程において、アルカリ金属イオンの共存下で、炭酸化反応終了までの間にケイ酸アルカリを添加して、炭酸カルシウムの表面にシリカを固着させることを特徴とするものである。
The present invention is a novel method for producing silica-calcium carbonate composite particles that achieves the above-mentioned problems, and also includes a silica-calcium carbonate composite particle produced together or a composite composition or composite containing the composite particle. In the carbonation reaction process, which is a calcium carbonate formation process, an alkali silicate is added in the coexistence of alkali metal ions until the end of the carbonation reaction. The silica is fixed on the surface of calcium carbonate.
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法により得られたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、炭酸カルシウム表面に平均粒子径10〜100nmの化学的な沈澱反応により生成したシリカが分散して均一に付着し固定されているものであり、シリカの優れた特性と炭酸カルシウムの優れた特性の両方を有する。
また、生成される複合体中の炭酸カルシウムは、柱状炭酸カルシウムや紡錘状炭酸カルシウムで代表されるような既存の特定の形状を有することができるから、これらの炭酸カルシウムの形状に由来する特長をそのまま引き継ぐことができる。
Silica-calcium carbonate composite particles obtained by the method for producing silica-calcium carbonate composite particles of the present invention are uniformly dispersed by dispersing silica produced by a chemical precipitation reaction with an average particle size of 10 to 100 nm on the surface of calcium carbonate. It is adhered and fixed and has both the excellent properties of silica and calcium carbonate.
In addition, the calcium carbonate in the produced composite can have existing specific shapes as represented by columnar calcium carbonate and spindle-shaped calcium carbonate. You can take over as it is.
その結果、本発明で製造された複合粒子中の炭酸カルシウムは、従来の合成炭酸カルシウムの独特な形状をそのまま維持することができると共に前記特許の方法で製造されるシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の有する特性、すなわち高比表面積、ガス吸着能の高さ、微細性、細かい空隙への浸透力や吸着力、付着力の高さ、高吸油性、粒子の均一性、高分散性等において同等もしくはそれ以上の性能を有するものである。
特に吸油性及び吸水性に関しては、従来のもの、中でも前記特許の方法で製造される複合体と対比しても、それと同様又はそれ以上の特性を発現する。
さらに、シリカ源として、比較的安価なケイ酸アルカリを使用しているので、経済性において一層満足できるものとなっている。
As a result, the calcium carbonate in the composite particles produced in the present invention can maintain the unique shape of the conventional synthetic calcium carbonate as it is, and has the silica-calcium carbonate composite particles produced by the method of the above patent. Equivalent to or equivalent to characteristics such as high specific surface area, high gas adsorbing capacity, fineness, penetrating and adsorbing power to fine voids, high adhesion, high oil absorption, particle uniformity, and high dispersibility It has the above performance.
In particular, with respect to oil absorption and water absorption, characteristics similar to or higher than those of conventional ones, especially composites produced by the method described in the above patent, are exhibited.
Furthermore, since a relatively inexpensive alkali silicate is used as the silica source, the economy is more satisfactory.
そして、こうして得られたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、複合組成物や複合体に使用した際、すなわち製紙、インキ、塗料、樹脂、ゴム等の顔料や填料として好適であるばかりでなく、高機能複合材料としての利用も有望視されるものである。
例えば、その複合粒子を、各種填料や顔料として用いた場合、印刷用紙の印刷適性の向上や、塗料、ゴム、プラスチック等の強度向上といった効果ばかりでなく、炭酸カルシウムへの耐酸性付与、炭酸カルシウム表面の多孔質化による担持体としての利用、又はシリカの触媒作用に基づくところの炭酸カルシウムの酸性物質、有害ガスの吸着除去もしくはその除去能力の向上等、高機能性炭酸カルシウムとして幅広い分野において優れた性能が期待できる。
また、シリカは、炭酸カルシウムと複合体を形成し粒径の大きな炭酸カルシウム表面に結合しているので、塗工剤あるいはゴム用充填剤等として単独で利用した際に起こる粘度上昇も回避できる。
The silica-calcium carbonate composite particles thus obtained are not only suitable as pigments and fillers for papermaking, inks, paints, resins, rubbers, etc., but also have high functionality when used in composite compositions and composites. Use as a composite material is also promising.
For example, when the composite particles are used as various fillers and pigments, not only the effects of improving the printability of printing paper and the strength of paints, rubbers, plastics, etc., but also imparting acid resistance to calcium carbonate, calcium carbonate Excellent in a wide range of fields as highly functional calcium carbonate, such as use as a support by making the surface porous, or the acidic substance of calcium carbonate based on the catalytic action of silica, adsorption removal of harmful gases or improvement of its removal capability Performance can be expected.
In addition, since silica forms a complex with calcium carbonate and is bonded to the surface of calcium carbonate having a large particle size, an increase in viscosity that occurs when used alone as a coating agent or a filler for rubber can be avoided.
以下において、本発明に関し発明を実施するための最良の形態を含む実施の形態について説明するが、本発明は、それによって何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、前記したとおり炭酸カルシウムの形成工程である炭酸化反応過程において、アルカリ金属イオンの共存下で、炭酸化反応が終了するまでの間にケイ酸アルカリを添加して、炭酸化反応を完了させることにより製造されるものである。
本発明における炭酸化反応については、特に限定されることはなく、炭酸ガス化合法、塩化カルシウムソーダ法、石灰ソーダ法あるいは水処理法等の各種方法が採用できるが、炭酸ガス化合法が経済的であり好ましい。
また、本発明における炭酸化反応の終了はpHの測定により簡便に行うことができる。
例えば、炭酸ガス化合法においては炭酸化過程が進行するに従いスラリー中のpHが低下し、炭酸化反応が終了した時点ではpH7となるので、これを利用することにより炭酸化反応の終点を知ることができる。
In the following, embodiments including the best mode for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited thereto, and is specified by the description of the scope of claims. Needless to say.
The silica-calcium carbonate composite particles of the present invention are added with alkali silicate in the carbonation reaction process, which is a calcium carbonate formation process as described above, in the presence of alkali metal ions until the carbonation reaction is completed. Thus, it is produced by completing the carbonation reaction.
The carbonation reaction in the present invention is not particularly limited, and various methods such as a carbon dioxide gas compound method, a calcium chloride soda method, a lime soda method, or a water treatment method can be adopted, but the carbon dioxide gas compound method is economical. It is preferable.
In addition, the carbonation reaction in the present invention can be simply completed by measuring pH.
For example, in the carbon dioxide compounding method, the pH in the slurry decreases as the carbonation process progresses, and becomes pH 7 when the carbonation reaction is completed. By using this, the end point of the carbonation reaction is known. Can do.
本発明の複合粒子を構成する2成分のうちの第1の成分である炭酸カルシウムについては、合成炭酸カルシウムが好ましいが、それに限られることはなく、一部を合成炭酸カルシウムとし、残りを重質炭酸カルシウムとしてもよい。
その際には、大部分を重質炭酸カルシウムあるいは合成炭酸カルシウムのいずれとしてもよい。
この点については目的とするシリカ−炭酸カルシウム複合粒子に要求される特性に応じて自由に選択できる。
Of the two components constituting the composite particles of the present invention, calcium carbonate, which is the first component, is preferably synthetic calcium carbonate, but is not limited thereto, and part of it is synthetic calcium carbonate and the rest is heavy. It may be calcium carbonate.
In that case, most of them may be either heavy calcium carbonate or synthetic calcium carbonate.
About this point, it can select freely according to the characteristic requested | required of the target silica-calcium carbonate composite particle.
特に炭酸カルシウムの全量を合成炭酸カルシウムとせしめる場合には、合成炭酸カルシウムには様々の粒子形状や粒子径が知られていることから、目的とするシリカ−炭酸カルシウム複合粒子に要求される特性に応じて選択でき、本発明の課題の達成には好適である。
中でも紡錘状炭酸カルシウムは常温付近での製造が可能で製造条件の制御が比較的安易であるばかりでなく、本発明においてシリカの付着効率が優れる点で好適である。
また、柱状炭酸カルシウムについては、シリカの付着効率が紡錘状炭酸カルシウムにも増して最も優れる点で好適である。
In particular, when the total amount of calcium carbonate is assumed to be synthetic calcium carbonate, various particle shapes and particle diameters are known for synthetic calcium carbonate, so that the characteristics required for the target silica-calcium carbonate composite particles are achieved. It can be selected accordingly, and is suitable for achieving the object of the present invention.
Among these, spindle-shaped calcium carbonate is suitable not only because it can be produced at around room temperature and the production conditions are relatively easy to control, but it is also preferred in the present invention because of its excellent silica deposition efficiency.
Further, the columnar calcium carbonate is preferable in that the silica deposition efficiency is the highest as compared with the spindle-shaped calcium carbonate.
本発明の複合粒子を構成するもう1つの成分であるシリカの原料としては、ケイ酸アルカリであれば特に限定されず、例えばケイ酸ナトリウム(ソーダ)やケイ酸カリウムがあげられる。
本発明においては、シリカは炭酸カルシウムの形成工程である炭酸化反応過程においてケイ酸アルカリを添加して、炭酸カルシウムの表面に固着するものを指すのであるから、この炭酸化過程において、ケイ酸アルカリが反応して炭酸カルシウムの表面に固体として析出するものであればよく、それは二酸化ケイ素あるいはその含水物のいずれであってもよい。
なお、現状においてはシリカは粉末X線回折により非晶質と推定されるがその構造あるいは組成の詳細は確認できていない。
The raw material of silica, which is another component constituting the composite particles of the present invention, is not particularly limited as long as it is an alkali silicate, and examples thereof include sodium silicate (soda) and potassium silicate.
In the present invention, silica refers to a substance that is fixed to the surface of calcium carbonate by adding alkali silicate in the carbonation reaction process, which is the formation process of calcium carbonate. As long as it reacts and precipitates as a solid on the surface of calcium carbonate, which may be either silicon dioxide or its hydrate.
At present, silica is estimated to be amorphous by powder X-ray diffraction, but details of its structure or composition have not been confirmed.
本発明により炭酸カルシウム表面に沈澱させ固着させたシリカの平均粒子径は、走査型電子顕微鏡で観察すると10nm〜100nmの範囲にある。
このシリカの粒子径とは、炭酸カルシウム表面に固着した粒子状の形態をなすシリカ粒子の直径(形態が球でない場合は長径と短径の平均値とする)のことであり、走査型電子顕微鏡による表面形状の観察や、透過型電子顕微鏡における透過電子像の観察により測定したものである。
The average particle diameter of silica precipitated and fixed on the surface of calcium carbonate according to the present invention is in the range of 10 nm to 100 nm when observed with a scanning electron microscope.
The silica particle diameter is the diameter of silica particles in the form of particles fixed on the surface of calcium carbonate (if the form is not a sphere, the average value of the major axis and the minor axis), and a scanning electron microscope It was measured by observation of the surface shape by, and observation of a transmission electron image in a transmission electron microscope.
本発明で使用するシリカ原料のケイ酸アルカリについては、ケイ酸ナトリウムは、Na2O・nSiO2・nH2Oという一般式で示され、水ガラスとも呼ばれている液状品や粉末の無水物であるケイ酸ナトリウムガラス、フレーク状のオルソケイ酸ナトリウムが使用できる。
また、ケイ酸カリウムは、K2O・nSiO2という組成を有し、通常は水溶液となっている。
一般工業用のケイ酸カリウムの他、ブラウン管用蛍光物質結合剤として使用されている高純度ケイ酸カリウムが使用できる。
As for the alkali silicate of the silica raw material used in the present invention, sodium silicate is represented by the general formula Na 2 O.nSiO 2 .nH 2 O, and is a liquid product or powdered anhydride which is also called water glass. It is possible to use sodium silicate glass and flaky sodium orthosilicate.
Further, potassium silicate has a composition of K 2 O.nSiO 2 and is usually an aqueous solution.
In addition to general industrial potassium silicate, high-purity potassium silicate used as a fluorescent material binder for cathode ray tubes can be used.
本発明では、ケイ酸アルカリからのシリカの生成反応は、アルカリ金属イオンの共存下で行うことが必要であるが、アルカリ金属イオンの種類や添加する方法は特に限定されない。
アルカリ金属イオンの添加については、その塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩等が使用でき、この中でも入手が容易な塩化ナトリウムや塩化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、硫酸ナトリウム等から1種以上をそのまま、あるいは水溶液として添加する方法が最も簡便であり工業的には望ましい。
In the present invention, the silica formation reaction from the alkali silicate needs to be carried out in the presence of alkali metal ions, but the type of alkali metal ions and the method of adding them are not particularly limited.
For the addition of alkali metal ions, chlorides, hydroxides, sulfates, nitrates, and the like can be used. Among them, sodium chloride, potassium chloride, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium sulfate, etc., which are easily available, can be used. The method of adding seeds or more as they are or as an aqueous solution is the simplest and desirable industrially.
次いで、本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法について詳述する。
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、炭酸カルシウムの形成工程における炭酸化反応開始前を含むカルシウムの炭酸化反応過程において、アルカリ金属イオンとケイ酸アルカリを共存させることによって製造でき、炭酸化反応開始後においてはケイ酸アルカリを添加する前に、アルカリ金属イオンを何らかの方法で反応系内に存在させておくことを特徴とする。
Next, a method for producing the silica-calcium carbonate composite particles of the present invention will be described in detail.
The silica-calcium carbonate composite particles of the present invention can be produced by coexistence of an alkali metal ion and an alkali silicate in the calcium carbonation reaction process including the start of the carbonation reaction in the calcium carbonate formation step. After the start, before adding the alkali silicate, alkali metal ions are allowed to exist in the reaction system by some method.
カルシウム源としては、石灰石を焼成して製造した生石灰(酸化カルシウム)を水和させた消石灰(水酸化カルシウム)が好適であるが、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等を使用しても良い。
また、これらの炭酸化には上記の生石灰製造時の排ガス等の二酸化炭素含有ガスや二酸化炭素の純ガスの他、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、重炭酸カルシウム等の可溶性炭酸塩が利用できる。
As the calcium source, slaked lime (calcium hydroxide) obtained by hydrating quick lime (calcium oxide) produced by firing limestone is suitable, but calcium chloride, calcium nitrate, or the like may be used.
In addition to the carbon dioxide-containing gas such as exhaust gas during the production of quicklime and carbon dioxide pure gas, soluble carbonates such as sodium carbonate, sodium bicarbonate, and calcium bicarbonate can be used for the carbonation.
アルカリ金属イオンの添加時期については、炭酸化反応開始前であればケイ酸アルカリの添加前でも後でも良くその順序は問わない。
炭酸化反応開始時以降であれば、その時期はケイ酸アルカリの添加の前であることが必要である。
その添加量はケイ酸アルカリに含有される無水ケイ酸(SiO2)量100重量部に対し、アルカリ金属イオンとして0.1〜100重量部が望ましい。
少ないと炭酸カルシウムの表面に均一に被覆できず、シリカの凝集粒子が増加する。
他方、多すぎると多量のアルカリ金属化合物を使用することになり経済性が低下するばかりでなく、製品に残存するアルカリ金属や塩素イオン等の陰イオンが増加して不具合が生じるおそれがある。
About the addition time of an alkali metal ion, if it is before the carbonation reaction start, it may be before and after addition of an alkali silicate, and the order is not ask | required.
If it is after the start of the carbonation reaction, the time must be before the addition of the alkali silicate.
The addition amount is preferably 0.1 to 100 parts by weight as alkali metal ions with respect to 100 parts by weight of anhydrous silicic acid (SiO 2 ) contained in the alkali silicate.
When the amount is small, the surface of calcium carbonate cannot be uniformly coated, and the aggregated particles of silica increase.
On the other hand, if the amount is too large, a large amount of an alkali metal compound is used, and not only the cost is lowered, but also the anions such as alkali metal and chlorine ions remaining in the product may increase, resulting in a problem.
ケイ酸アルカリを添加する時期については炭酸化反応開始前でも良い。
しかし、その場合は炭酸カルシウム表面へシリカ粒子の固着はできるが、従来形状の炭酸カルシウムは得難い。
柱状や紡錘状と呼ばれるような従来形状の炭酸カルシウムの表面にシリカが固着したものを得るには炭酸化反応開始後であることが望ましく、より望ましくは炭酸化反応過程で炭酸カルシウムの結晶核生成開始時以降であり、さらに形状のみならず吸液性すなわち高吸油性、高吸水性をも求めるならば、合成炭酸カルシウムの結晶が生成し十分成長した炭酸化率が75%に達した後に添加するのが良い。
このようにしてシリカが所望の形状の炭酸カルシウム表面に強固にかつ効率よく付着、固定したシリカ−炭酸カルシウム複合粒子が得られる。
The timing for adding the alkali silicate may be before the carbonation reaction starts.
However, in that case, silica particles can be fixed to the surface of calcium carbonate, but it is difficult to obtain calcium carbonate having a conventional shape.
In order to obtain a silica-bonded surface of a conventional form of calcium carbonate, called columnar or spindle-shaped, it is desirable that the carbonation reaction be started, and more preferably, the crystal nucleation of calcium carbonate during the carbonation reaction If it is after the start and if not only the shape but also liquid absorbency, that is, high oil absorbency and high water absorbency are required, it is added after the carbonation rate of 75% when the calcium carbonate crystals are formed and sufficiently grown. Good to do.
Thus, silica-calcium carbonate composite particles in which silica is firmly and efficiently adhered and fixed to the surface of calcium carbonate having a desired shape are obtained.
ここにおける炭酸カルシウムの結晶核生成の開始は、炭酸ガス化合法の場合には水酸化カルシウムスラリーの導電率を連続的に計測することで容易に知ることができる。
例えば、コロイド状炭酸カルシウムでは、導電率の一次降下が上昇に転換した時点が炭酸カルシウムの結晶核生成の開始時に一致する(
For example, in colloidal calcium carbonate, the point at which the first drop in conductivity is converted to an increase coincides with the beginning of nucleation of calcium carbonate (
炭酸ガス化合法以外の方法で製造する場合、例えば炭酸化反応に炭酸ナトリウム等の可溶性炭酸塩を使用する場合は、添加開始時から核の形成が始まるため、結晶核生成は炭酸化開始時に一致する。
また、ここでいう炭酸化率とは以下の式によって表される。
炭酸化率=(炭酸化反応によって生成した炭酸カルシウム中のカルシウム重量÷反応系内に存在するカルシウムの総重量)×100
When producing by a method other than the carbon dioxide compounding method, for example, when a soluble carbonate such as sodium carbonate is used for the carbonation reaction, the formation of nuclei starts from the start of addition, so that the crystal nucleation coincides with the start of carbonation. To do.
Moreover, the carbonation rate here is represented by the following formula.
Carbonation rate = (calcium weight in calcium carbonate produced by carbonation reaction ÷ total weight of calcium present in reaction system) × 100
ケイ酸アルカリの添加量に関しては、特に制限はなくシリカ−炭酸カルシウム複合粒子に求められる合成シリカに由来する特性の度合いによって決定できるが、炭酸化反応終了時の炭酸カルシウム100重量部に対して無水ケイ酸(SiO2)として0.1重量部以上であることが望ましい。
なお、ケイ酸アルカリの添加量とは、添加したケイ酸アルカリ量そのものではなく、添加するケイ酸アルカリに含有される無水ケイ酸量をいう。
The amount of alkali silicate added is not particularly limited and can be determined according to the degree of characteristics derived from synthetic silica required for silica-calcium carbonate composite particles, but is anhydrous with respect to 100 parts by weight of calcium carbonate at the end of the carbonation reaction. It is desirable that it is 0.1 parts by weight or more as silicic acid (SiO 2 ).
The amount of alkali silicate added refers to the amount of anhydrous silicic acid contained in the alkali silicate to be added, not the amount of alkali silicate itself added.
その添加量が、0.1重量部未満であると、シリカの特性がほとんど発揮されず、生成物はカルシウム自体の性質とほとんど変わらないため、本発明の課題を達成できないことがある。
他方、上限についても特に制限はないが、添加量が多すぎると炭酸カルシウムに固着しない遊離したシリカが増加したりして、炭酸カルシウムが有している特長が消滅することになる。
したがって、経済的に不利になるばかりでなく、合成シリカの短所が強調されることになることから、炭酸化反応終了時の炭酸カルシウム100重量部に対して無水ケイ酸(SiO2)として100重量部以下が望ましい。
If the amount added is less than 0.1 parts by weight, the properties of silica are hardly exhibited, and the product is hardly different from the properties of calcium itself, so the object of the present invention may not be achieved.
On the other hand, the upper limit is not particularly limited, but if the amount added is too large, free silica that does not adhere to calcium carbonate increases, and the features of calcium carbonate disappear.
Accordingly, not only is it disadvantageous economically, but also the disadvantages of synthetic silica are emphasized, so that 100 weight parts of silicic acid (SiO 2 ) is added to 100 weight parts of calcium carbonate at the end of the carbonation reaction. Parts or less are desirable.
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子については、それを構成する炭酸カルシウムに関し、その一部に重質炭酸カルシウムを用いることができることは前記したとおりであるが、その場合には、重質炭酸カルシウムスラリー中に合成炭酸カルシウムを形成する場合と同様にカルシウム源を加えた後炭酸源を導入し、炭酸化反応を行うことになる。
ここにおいてもアルカリ金属イオンの添加時期は、重質炭酸カルシウムの不存在の場合と同様、炭酸化反応開始前であればケイ酸アルカリの添加前でも後でも良い。
炭酸化反応開始時以降であればケイ酸アルカリの添加の前であることが必要である。
ケイ酸アルカリを添加する時期は炭酸化反応開始前でも良い。
炭酸化開始後に添加する場合は、その前にアルカリ金属イオンを共存させておくことが必要である。
Regarding the silica-calcium carbonate composite particles of the present invention, as described above, it is possible to use heavy calcium carbonate as a part of the calcium carbonate constituting the silica-calcium carbonate composite particle. As in the case of forming synthetic calcium carbonate in the slurry, after adding a calcium source, a carbonic acid source is introduced to perform a carbonation reaction.
Here again, the alkali metal ion may be added before or after the addition of the alkali silicate as long as it is before the start of the carbonation reaction, as in the absence of heavy calcium carbonate.
If it is after the carbonation reaction start time, it is necessary to be before the addition of alkali silicate.
The timing for adding the alkali silicate may be before the start of the carbonation reaction.
When adding after the start of carbonation, it is necessary to coexist an alkali metal ion before that.
すなわち、この場合のケイ酸アルカリの添加時期は、炭酸化反応が終了するまでの炭酸化率が0〜95%の間であれば良いが、望ましくは重質炭酸カルシウムスラリーに加えられた水酸化カルシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム等のカルシウム源の炭酸化を開始した後が好適である。
なお、ここでいう炭酸化率とは、以下の式によって表される。
炭酸化率=(炭酸化反応によって生成した炭酸カルシウム中のカルシウム重量÷重質炭酸カルシウムスラリー中に加えられたカルシウム源中のカルシウム重量)×100
That is, in this case, the alkali silicate may be added at a carbonation rate of 0 to 95% until the carbonation reaction is completed, but preferably the hydroxylation added to the heavy calcium carbonate slurry. It is preferred after the start of carbonation of calcium sources such as calcium, calcium chloride, calcium nitrate.
In addition, the carbonation rate here is represented by the following formula.
Carbonation rate = (calcium weight in calcium carbonate produced by carbonation reaction ÷ calcium weight in calcium source added to heavy calcium carbonate slurry) × 100
そのケイ酸アルカリの添加量については、特に制限はなく、シリカ−炭酸カルシウム複合粒子に求められる合成シリカに由来する特性の度合いによって添加量は決定できるが、炭酸化が終了した時点における全炭酸カルシウム100重量部に対して無水ケイ酸(SiO2)量として0.1重量部以上、100重量部以下が望ましいことは、重質炭酸カルシウム不存在で合成炭酸カルシウムとの複合体を製造する場合と同様である。 The addition amount of the alkali silicate is not particularly limited, and the addition amount can be determined depending on the degree of characteristics derived from the synthetic silica required for the silica-calcium carbonate composite particles, but the total calcium carbonate at the time when the carbonation is completed. The amount of silicic acid (SiO 2 ) is preferably 0.1 parts by weight or more and 100 parts by weight or less based on 100 parts by weight when producing a complex with synthetic calcium carbonate in the absence of heavy calcium carbonate. It is the same.
以上の反応操作によって、炭酸カルシウム粒子表面に、走査型電子顕微鏡による表面形状の観察や透過型電子顕微鏡における透過電子像の観察により、シリカの平均粒子径、すなわち炭酸カルシウム表面に固着した粒子状の形態をなすシリカの平均粒子径が10〜100nmの合成シリカが炭酸カルシウムの表面に付着し固定された、本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は製造できる。
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の製造方法は、炭酸カルシウムの形成工程においてケイ酸アルカリを添加するという新規でかつ簡便な手法で容易に実施することができ、経済性においても優れている。
By the above reaction operation, the average particle diameter of the silica, that is, the particles fixed to the calcium carbonate surface was observed on the surface of the calcium carbonate particles by observation of the surface shape with a scanning electron microscope or observation of the transmission electron image with a transmission electron microscope. The silica-calcium carbonate composite particles of the present invention in which synthetic silica having an average particle diameter of 10 to 100 nm attached to and fixed to the surface of calcium carbonate can be produced.
The method for producing silica-calcium carbonate composite particles of the present invention can be easily carried out by a new and simple technique of adding alkali silicate in the calcium carbonate formation step, and is excellent in economic efficiency.
そしてこのようにして得られたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、従来の炭酸カルシウムの柱状あるいは紡錘状等の形状をそのまま維持することができることから、工業材料として従来の用途における切替が容易な高性能品、高機能品として活用できる。
さらに、柱状や紡錘状等といった形状に由来する優れた特性に加え、高吸油性、プラスチック、ゴム等との親和性、ガス吸着性、触媒作用等のシリカ固有の特性をも併せもつという特徴を有することから、新たな用途が期待できる。
The silica-calcium carbonate composite particles obtained in this way can maintain the conventional columnar shape or spindle shape of calcium carbonate as it is. It can be used as a high-performance product.
Furthermore, in addition to the excellent properties derived from shapes such as columnar and spindle shapes, it also has characteristics that are unique to silica, such as high oil absorption, affinity with plastics, rubber, etc., gas adsorption, and catalytic action. Therefore, new applications can be expected.
本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子は、上記した用途の代表的な例として、各種の複合組成物や複合体という態様で利用できる。
ここでいう複合組成物とは、形態の定まらない流動性を有する粉体、スラリーあるいはペースト状のものである塗料、インク、コーティング剤、製紙用塗工剤、化粧料、歯磨剤等のことであり、複合体とは、通常の環境下でブロック、フィルム、繊維、各種のタンク、ケース、タイヤ等の特殊形状等、成形体として形態が維持されるもので、材質としては、紙、プラスチック、ゴム、塗膜付き金属や木板等のことをいう。
The silica-calcium carbonate composite particles of the present invention can be used as various composite compositions and composites as typical examples of the above-described applications.
As used herein, the composite composition refers to powders having indeterminate fluidity, paints such as slurries or pastes, inks, coating agents, paper coating agents, cosmetics, dentifrices, and the like. Yes, a composite is a block, film, fiber, special shape such as various tanks, cases, tires, etc. that are maintained in the form of a molded body under normal circumstances. It refers to rubber, metal with a coating film and wood board.
このような複合組成物や複合体の構成成分として、本発明のシリカ−炭酸カルシウム複合粒子を使用すると、本複合微粒子に由来する様々な特性をこれらに付与することができる。
例えば、印刷用紙の填料や顔料として用いた場合には、印刷適性の向上が、ゴム、プラスチック、塗料等填料として使用した場合には、強度向上やつや消し効果を挙げることができる。
また、その複合微粒子は、耐酸性を有する炭酸カルシウムであるばかりでなく、炭酸カルシウム表面の多孔質化による担持体としての利用、またはシリカの触媒作用に基づくところの炭酸カルシウムの酸性物質、有害ガス等の吸着除去能力の向上等、高機能性炭酸カルシウム又は高機能性シリカとして幅広い分野において優れた性能が期待できる。
When the silica-calcium carbonate composite particles of the present invention are used as a component of such a composite composition or composite, various characteristics derived from the composite fine particles can be imparted thereto.
For example, when used as a filler or pigment for printing paper, the printability can be improved. When used as a filler for rubber, plastic, paint, etc., the strength can be improved and the matte effect can be obtained.
The composite fine particles are not only calcium carbonate having acid resistance, but also use as a support by making the surface of the calcium carbonate porous, or an acidic substance or harmful gas of calcium carbonate based on the catalytic action of silica. Excellent performance can be expected in a wide range of fields as high-functional calcium carbonate or high-functional silica, such as improved adsorption removal capability.
以下において、本発明の実施例及び比較例を挙げて更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例等によってなんら限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって特定されるものであることはいうまでもない。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to the examples and the like, and is specified by the description of the claims. Needless to say.
温度26℃に調節した濃度6.2重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化ナトリウム33.5gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.5g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.2 wt% adjusted to a temperature of 26 ° C., a total amount of 10 wt% solution of 33.5 g of sodium chloride dissolved in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 33.5 g of a 28 wt% solution of sodium silicate No. 3 (20 g per 100 g of calcium carbonate formed in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.5μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に10〜50nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約8割がシリカ微粒子によって覆われており、シリカの単独粒子はわずかに認められる程度であった。
According to the observation with a scanning electron microscope (SEM), the obtained product is around 10 to 50 nm on the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.5 μm. It was a silica-calcium carbonate composite particle to which the silica fine particles adhered and fixed.
Further, about 80% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and silica single particles were only slightly recognized.
温度40℃に調節した濃度12.1重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化ナトリウム1.63gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.17リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液130.8g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり40g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of calcium hydroxide slurry having a concentration of 12.1 wt% adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10 wt% solution obtained by dissolving 1.63 g of sodium chloride in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.17 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 130.8 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (40 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.3μmの柱状炭酸カルシウム粒子表面に20〜80nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、柱状炭酸カルシウム表面の約9割がシリカ微粒子によって覆われていたが、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
それらのことは図1に示すとおりである。
When the obtained product is observed with an SEM, silica fine particles of about 20 to 80 nm adhere to the surface of the columnar calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 3.0 μm and a minor axis of 0.1 to 0.3 μm. Silica-calcium carbonate composite particles.
Further, about 90% of the surface of the columnar calcium carbonate was covered with silica fine particles, but a small amount of silica single particles were observed around the surface.
These are as shown in FIG.
実施例2と同様の反応条件においてシリカ−炭酸カルシウム複合粒子を得た。
なお、添加した塩化ナトリウムは14.6gを水に溶解した10重量%溶液とした。
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.3μmの柱状炭酸カルシウム粒子表面に20〜50nmのシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、柱状炭酸カルシウム表面の約9割がシリカ微粒子によって覆われていたが、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
Silica-calcium carbonate composite particles were obtained under the same reaction conditions as in Example 2.
The added sodium chloride was a 10% by weight solution in which 14.6 g was dissolved in water.
According to the observation by SEM, the obtained product is fixed by attaching silica fine particles of 20 to 50 nm on the surface of columnar calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 3.0 μm and a minor axis of 0.1 to 0.3 μm. Silica-calcium carbonate composite particles.
Further, about 90% of the surface of the columnar calcium carbonate was covered with silica fine particles, but a small amount of silica single particles were observed around the surface.
温度30℃に調節した濃度10.6重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化カリウム14.6gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.17リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が95%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液114.6g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり40g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a 10.6 wt% calcium hydroxide slurry adjusted to a temperature of 30 ° C., a total amount of 10 wt% solution of 14.6 g of potassium chloride dissolved in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.17 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 95%, 114.6 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (40 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.2μmの柱状炭酸カルシウム粒子表面に20〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、柱状炭酸カルシウム表面の約8割がシリカ微粒子によって覆われており、シリカの単独粒子はわずかに認められる程度であった。
According to the observation with a scanning electron microscope (SEM), the obtained product was about 20 to 40 nm on the surface of columnar calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 3.0 μm and a minor axis of 0.1 to 0.2 μm. It was silica-calcium carbonate composite particles to which silica fine particles were adhered and fixed.
Further, about 80% of the columnar calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and silica single particles were slightly recognized.
温度26℃に調節した濃度6.5重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化カリウム17.6gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液35.1g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.5 wt% adjusted to a temperature of 26 ° C., a total amount of 10 wt% solution obtained by dissolving 17.6 g of potassium chloride in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 35.1 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate formed in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.5μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に10〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約6割がシリカ微粒子によって覆われており、シリカの凝集粒子がやや目立った。
According to the observation with a scanning electron microscope (SEM), the obtained product is around 10 to 40 nm on the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.5 μm. It was a silica-calcium carbonate composite particle to which the silica fine particles adhered and fixed.
Further, about 60% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and the silica agglomerated particles were slightly conspicuous.
温度26℃に調節した濃度6.2重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化ナトリウム33.5gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が10%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.5g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a 6.2 wt% calcium hydroxide slurry adjusted to a temperature of 26 ° C., a total of 10 wt% solution of 33.5 g of sodium chloride dissolved in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 10%, 33.5 g of a 28 wt% solution of sodium silicate No. 3 (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径0.4〜0.8μm、短径0.1〜0.2μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に20〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約5割がシリカ微粒子によって覆われており、シリカの凝集粒子がやや多く認められた。
According to observation with a scanning electron microscope (SEM), the obtained product was around 20 to 40 nm on the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 0.4 to 0.8 μm and a minor axis of 0.1 to 0.2 μm. It was a silica-calcium carbonate composite particle to which the silica fine particles adhered and fixed.
In addition, about 50% of the spindle-like calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a little more agglomerated particles of silica were observed.
温度26℃に調節した濃度6.2重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化ナトリウム33.5gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が50%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.5g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a 6.2 wt% calcium hydroxide slurry adjusted to a temperature of 26 ° C., a total of 10 wt% solution of 33.5 g of sodium chloride dissolved in water was added.
Thereafter, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 50%, 33.5 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate formed in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径0.5〜1.0μm、短径0.2〜0.4μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に20〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約7割がシリカ微粒子によって覆われており、シリカの凝集粒子がやや多く認められた。
According to the observation with a scanning electron microscope (SEM), the obtained product was around 20 to 40 nm on the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 0.5 to 1.0 μm and a minor axis of 0.2 to 0.4 μm. It was a silica-calcium carbonate composite particle to which the silica fine particles adhered and fixed.
In addition, about 70% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a little more agglomerated particles of silica were observed.
温度40℃に調節した濃度6.3重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、硫酸ナトリウム1.7gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液34.1g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.3 wt% adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10 wt% solution in which 1.7 g of sodium sulfate was dissolved in water was added.
Thereafter, a carbon dioxide and air mixed gas having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 34.1 g of a 28 wt% solution of sodium silicate No. 3 (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.5μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に20〜60nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約9割がシリカ微粒子によって覆われており、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
When the obtained product is observed with an SEM, silica fine particles of about 20 to 60 nm adhere to the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.5 μm. The silica-calcium carbonate composite particles were fixed.
In addition, about 90% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a small amount of silica single particles were observed around the surface.
温度40℃に調節した濃度6.1重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、硝酸ナトリウム1.6gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.0g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.1 wt% adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10 wt% solution obtained by dissolving 1.6 g of sodium nitrate in water was added.
Thereafter, a carbon dioxide and air mixed gas having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 33.0 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.7μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に10〜60nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約6割がシリカ微粒子によって覆われており、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
When the obtained product is observed by SEM, silica fine particles of about 10 to 60 nm adhere to the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.7 μm. The silica-calcium carbonate composite particles were fixed.
Further, about 60% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a small amount of silica single particles were observed around the surface.
温度40℃に調節した濃度6.2重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、硝酸カリウム1.7gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.5g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.2% by weight adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10% by weight solution of 1.7 g of potassium nitrate dissolved in water was added.
Thereafter, a carbon dioxide and air mixed gas having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 33.5 g of a 28 wt% solution of sodium silicate No. 3 (20 g per 100 g of calcium carbonate formed in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.7μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面に20〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約6割がシリカ微粒子によって覆われており、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
When the obtained product is observed with an SEM, silica fine particles of about 20 to 40 nm adhere to the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.7 μm. The silica-calcium carbonate composite particles were fixed.
Further, about 60% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a small amount of silica single particles were observed around the surface.
濃度6.1重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化ナトリウム1.6gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液33.0g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加し、スラリー温度を30℃に調節した。
このスラリーを撹拌しながら、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを水酸化カルシウム100g当たり0.33リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始し、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
While stirring 2.0 kg of a 6.1 wt% calcium hydroxide slurry, the entire 10 wt% solution of 1.6 g sodium chloride dissolved in water was added.
Thereafter, 33.0 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) was added, and the slurry temperature was adjusted to 30 ° C.
While stirring this slurry, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume is introduced at a rate of 0.33 liters per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction, and the pH of the slurry becomes 7. When reached, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、長径0.3〜0.5μmの米粒状と、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.2μmの柱状の炭酸カルシウムが混在しており、これらの炭酸カルシウム粒子表面に20〜40nm前後のシリカ微粒子が付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の約6割がシリカ微粒子によって覆われており、その周囲にはシリカの単独粒子も微量ながら観察された。
When the obtained product is observed with a scanning electron microscope (SEM), rice grains having a major axis of 0.3 to 0.5 μm, a major axis of 1.0 to 3.0 μm, and a minor axis of 0.1 to 0.2 μm. Columnar calcium carbonate was mixed, and silica-calcium carbonate composite particles in which silica fine particles of about 20 to 40 nm were adhered and fixed on the surface of these calcium carbonate particles.
Further, about 60% of the spindle-shaped calcium carbonate surface was covered with silica fine particles, and a small amount of silica single particles were observed around the surface.
[比較例1](特許文献12の実施例3)
35℃に調節した濃度5.6重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、コロイダルシリカ(平均粒子径20nm、球状)の20重量%溶液150g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加した。
続いてボンベからCO2濃度100容量%の二酸化炭素の純ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.3リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始し、スラリーpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 1] (Example 3 of Patent Document 12)
While stirring 2.0 kg of calcium hydroxide slurry having a concentration of 5.6% by weight adjusted to 35 ° C., 150 g of a 20% by weight solution of colloidal silica (average particle diameter 20 nm, spherical) (in terms of SiO 2 weight, produced) 20 g) per 100 g of calcium carbonate to be added.
Subsequently, a carbon dioxide pure gas having a CO 2 concentration of 100% by volume was introduced from a cylinder at a rate of 0.3 liters per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction, and when the slurry pH reached 7 The carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、SEMでの観察によると、長径1.5〜2.0μm、短径0.3〜0.4μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面にコロイダルシリカが付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であった。
また、紡錘状炭酸カルシウム表面の全てがコロイダルシリカによって覆われており、シリカの単独粒子は認められなかった。
この複合粒子を105℃で乾燥し吸液量を測定したところ、吸油量は67.5g/100g、吸水量は70.0g/100gであった。
これらの値は、実施例1で炭酸カルシウムにシリカを同一量被覆したものと比較し、やや小さいものである。
The obtained product, as observed by SEM, is a silica in which colloidal silica is adhered and fixed to the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.5 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.4 μm. -Calcium carbonate composite particles.
Further, the entire surface of the spindle-shaped calcium carbonate was covered with colloidal silica, and no single particles of silica were observed.
The composite particles were dried at 105 ° C. and the liquid absorption was measured. The oil absorption was 67.5 g / 100 g, and the water absorption was 70.0 g / 100 g.
These values are slightly smaller than those in Example 1 in which the same amount of silica is coated on calcium carbonate.
[比較例2] (塩化ナトリウム不存在下)
温度30℃に調節した濃度6.8重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.33リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その後、炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液36.7g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 2] (in the absence of sodium chloride)
While stirring 2.0 kg of calcium hydroxide slurry at a concentration of 6.8% by weight adjusted to a temperature of 30 ° C., a mixed gas of carbon dioxide and air at a concentration of 25% by volume is added every 0.33 liters per 100 g of calcium hydroxide. The carbonation reaction was started at a rate of minutes.
Thereafter, when the carbonation rate reached 90%, 36.7 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) was added. The mixed gas was introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物は、走査型電子顕微鏡(SEM)での観察によると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.5μmの紡錘状炭酸カルシウム粒子表面の一部に凝集したシリカ微粒子が付着し固定されており、また凝集したシリカの単独粒子も数多く観察された。 The obtained product, when observed with a scanning electron microscope (SEM), aggregates on a part of the surface of spindle-shaped calcium carbonate particles having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.5 μm. Silica fine particles adhered and fixed, and many agglomerated single particles of silica were observed.
[比較例3] (炭酸化前にケイ酸ナトリウム添加、塩化ナトリウム不存在下)
濃度6.7重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgに3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液72.4g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり40g)を添加し、スラリー温度を30℃に調節した。
このスラリーを撹拌しながら、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0.33リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始しスラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 3] (Addition of sodium silicate before carbonation, in the absence of sodium chloride)
Add 72.4 g of a 28 wt% solution of sodium silicate 3 to 2.0 kg of calcium hydroxide slurry at a concentration of 6.7 wt% (40 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) The temperature was adjusted to 30 ° C.
While stirring this slurry, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume is introduced at a rate of 0.33 liters per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction, and the pH of the slurry becomes 7. When reached, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、短径0.2〜0.3μm、長径0.6〜1μm紡錘状、0.5〜1μmの立方体状炭酸カルシウム粒子表面に僅かにシリカ微粒子が付着し固定されているものの、凝集したシリカの単独粒子も数多く観察された。 When the obtained product is observed with a scanning electron microscope (SEM), it is formed on the surface of cubic calcium carbonate particles having a minor axis of 0.2 to 0.3 μm, a major axis of 0.6 to 1 μm, and a spindle of 0.5 to 1 μm. Although a small amount of silica fine particles were adhered and fixed, many single particles of aggregated silica were also observed.
[比較例4] (MgCl2存在下)
温度40℃に調節した濃度6.4重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、水に塩化マグネシウム6水和物3.6g溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液35.0g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 4] (in the presence of MgCl 2 )
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.4 wt% adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10 wt% solution in which 3.6 g of magnesium chloride hexahydrate was dissolved in water was added.
Thereafter, a carbon dioxide and air mixed gas having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 35.0 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.7μmの紡錘状炭酸カルシウム、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.2μmの柱状炭酸カルシウム粒子表面に10〜40nm前後のシリカ微粒子が少量付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子であり、その周囲にはシリカの凝集粒子が多く観察された。 When the obtained product is observed with a scanning electron microscope (SEM), spindle-shaped calcium carbonate having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.7 μm, a major axis of 1.0 to 3.0 μm. A silica-calcium carbonate composite particle in which a small amount of silica fine particles of about 10 to 40 nm are adhered and fixed to the surface of columnar calcium carbonate particles having a minor axis of 0.1 to 0.2 μm, and aggregated particles of silica are surrounded by the silica-calcium carbonate composite particles. Many were observed.
[比較例5] (CaCl2存在下)
温度40℃に調節した濃度6.4重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、塩化カルシウム1.7gを水に溶解した10重量%溶液全量を添加した。
その後、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始した。
その炭酸化反応の炭酸化率が90%に達した時点で、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液35.0g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加すると共に、引き続き混合ガスを導入して炭酸化反応を継続させ、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 5] (in the presence of CaCl 2 )
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.4 wt% adjusted to a temperature of 40 ° C., a total amount of 10 wt% solution in which 1.7 g of calcium chloride was dissolved in water was added.
Thereafter, a carbon dioxide and air mixed gas having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction.
When the carbonation rate of the carbonation reaction reaches 90%, 35.0 g of a 28 wt% solution of No. 3 sodium silicate (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) is added. At the same time, the mixed gas was continuously introduced to continue the carbonation reaction, and when the pH of the slurry reached 7, the carbonation reaction was terminated.
得られた生成物を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、長径1.0〜2.0μm、短径0.3〜0.7μmの紡錘状炭酸カルシウム、長径1.0〜3.0μm、短径0.1〜0.2μmの柱状炭酸カルシウム粒子表面にはシリカ微粒子が殆ど付着し固定されておらず、シリカの凝集粒子が多く観察された
When the obtained product is observed with a scanning electron microscope (SEM), spindle-shaped calcium carbonate having a major axis of 1.0 to 2.0 μm and a minor axis of 0.3 to 0.7 μm, a major axis of 1.0 to 3.0 μm. On the surface of the columnar calcium carbonate particles having a minor axis of 0.1 to 0.2 μm, silica fine particles were hardly adhered and fixed, and many silica agglomerated particles were observed.
[比較例6]
濃度6.3重量%の水酸化カルシウムスラリー2.0kgを撹拌しながら、3号ケイ酸ナトリウムの28重量%溶液34.1g(SiO2重量に換算して、生成する炭酸カルシウム100g当たり20g)を添加し、スラリー温度を30℃に調節した。
このスラリーを攪拌しながら、濃度25容量%の二酸化炭素と空気との混合ガスを、水酸化カルシウム100g当たり0. 35リットル毎分の速度で導入し炭酸化反応を開始し、スラリーのpHが7に達した時点で炭酸化反応を終了させた。
[Comparative Example 6]
While stirring 2.0 kg of a calcium hydroxide slurry having a concentration of 6.3% by weight, 34.1 g of a 28 wt% solution of sodium silicate No. 3 (20 g per 100 g of calcium carbonate produced in terms of SiO 2 weight) was added. And the slurry temperature was adjusted to 30 ° C.
While stirring the slurry, a mixed gas of carbon dioxide and air having a concentration of 25% by volume was introduced at a rate of 0.35 liter per minute per 100 g of calcium hydroxide to start the carbonation reaction, and the pH of the slurry was 7 The carbonation reaction was terminated when the value reached.
得られた生成物を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察すると、長径0.2〜0.5μmの米粒状、長径1.0〜2.0μmの紡錘状炭酸カルシウム表面に10〜50nmのシリカ微粒子が少量付着し固定されているシリカ−炭酸カルシウム複合粒子が確認された。
しかし、このシリカ−炭酸カルシウム複合粒子はシリカ凝集体と混合して存在していることが確認され、両者を電子顕微鏡下で区別することは難しかった。
When the obtained product is observed with a scanning electron microscope (SEM), a 10- to 50-nm silica particle is formed on a surface of spindle-shaped calcium carbonate having a major axis of 0.2 to 0.5 μm and a major axis of 1.0 to 2.0 μm. Silica-calcium carbonate composite particles to which a small amount of fine particles adhered and fixed were confirmed.
However, it was confirmed that the silica-calcium carbonate composite particles were present in a mixture with the silica aggregates, and it was difficult to distinguish them under an electron microscope.
以上の実施例及び比較例で得られたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子について、それらの特性を比較するために吸油量及び吸水量を測定し、その結果を表1にまとめて示す。
その表1における吸油量はJIS K5101によって測定したものである。
また、吸水量は該JISに準じて測定したものであり、その際には吸油量測定の際に使用するアマニ油に代えて水を使用した。
なお、表1におけるケイ酸アルカリ添加量とは、前記したとおり添加するケイ酸アルカリ量そのものではなく、添加するケイ酸アルカリに含有される無水ケイ酸量をいう。
The silica-calcium carbonate composite particles obtained in the above examples and comparative examples were measured for oil absorption and water absorption in order to compare their properties, and the results are summarized in Table 1.
The oil absorption in Table 1 is measured according to JIS K5101.
The water absorption was measured according to the JIS, and water was used in place of the linseed oil used in the oil absorption measurement.
The amount of alkali silicate added in Table 1 refers to the amount of anhydrous silicic acid contained in the alkali silicate to be added, not the amount of alkali silicate itself added as described above.
この表1における実施例1、6及び7については、石灰乳濃度、アルカリ金属化合物及びその添加量、ケイ酸アルカリ及びその添加量、並びに生成された炭酸カルシウムの形状は、いずれも同一であるが、ケイ酸ナトリウムの添加時期だけは各実施例で異なるものである。
具体的には、実施例6、実施例7及び実施例1の各実施例におけるケイ酸ナトリウム添加時の炭酸化率は、10%、50%及び90%であり、得られたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子の吸油量及び吸水量は、表1から炭酸化率が高くなるにしたがって上昇することが理解できる。
Regarding Examples 1, 6 and 7 in Table 1, the lime milk concentration, the alkali metal compound and the addition amount thereof, the alkali silicate and the addition amount thereof, and the shape of the generated calcium carbonate are all the same. Only the addition time of sodium silicate is different in each example.
Specifically, the carbonation rate at the time of sodium silicate addition in each Example of Example 6, Example 7, and Example 1 is 10%, 50%, and 90%, and the obtained silica-calcium carbonate It can be understood from Table 1 that the oil absorption and water absorption of the composite particles increase as the carbonation rate increases.
また、実施例1及び比較例2では、石灰乳濃度、ケイ酸アルカリ及びその添加量、ケイ酸ナトリウムの添加時期、並びに生成された炭酸カルシウムの形状は、いずれも同一又はほぼ同一であるが、実施例1では炭酸化反応過程において塩化ナトリウムが共存するのに対し、比較例2では塩化ナトリウムが共存していない点で差異を有するものであり、その差異があっても吸油量はほぼ同じであるのに対し、吸水量が劣ることが表1より理解できる。
さらに、実施例1の生成物は、シリカの単独粒子はわずかで、殆どがシリカ−炭酸カルシウムの複合粒子であるの対し、比較例2の生成物は、シリカ−炭酸カルシウムの複合粒子ばかりでなく、塗工剤あるいはゴム用充填剤等として利用した際に粘度上昇を招く凝集したシリカの単独粒子も数多く存在することがわかる。
Moreover, in Example 1 and Comparative Example 2, the lime milk concentration, the alkali silicate and its addition amount, the addition time of sodium silicate, and the shape of the generated calcium carbonate are all the same or almost the same, In Example 1, sodium chloride coexists in the carbonation reaction process, whereas in Comparative Example 2, there is a difference in that sodium chloride does not coexist, and even if there is a difference, the oil absorption amount is almost the same. On the other hand, it can be understood from Table 1 that the water absorption is inferior.
Furthermore, the product of Example 1 has few silica single particles and most are silica-calcium carbonate composite particles, whereas the product of Comparative Example 2 shows not only silica-calcium carbonate composite particles. It can be seen that there are also a large number of aggregated silica single particles that cause an increase in viscosity when used as a coating agent or a filler for rubber.
なお、比較例6は、炭酸化反応過程において塩化ナトリウムを共存せしめない点では比較例2と共通するものの、それに加えて炭酸化反応開始前にケイ酸ナトリウムを添加するもので、この点において比較例2と異なっており、その結果、吸油量は実施例1に比し劣るものの、吸水量は実施例1に比し優れていることがわかる。
しかしながら、生成したシリカ−炭酸カルシウム複合粒子はシリカ凝集体と混在しており、この点で実施例1に比し明らかに劣るものである。
In addition, although Comparative Example 6 is common to Comparative Example 2 in that sodium chloride does not coexist in the carbonation reaction process, sodium silicate is added before the carbonation reaction is started. It is different from Example 2, and as a result, although the amount of oil absorption is inferior to that of Example 1, it is understood that the amount of water absorption is superior to that of Example 1.
However, the produced silica-calcium carbonate composite particles are mixed with silica aggregates, which is clearly inferior to Example 1 in this respect.
そして、比較例4及び5では、炭酸化反応過程において共存させる物質を実施例1のアルカリ金属化合物である塩化ナトリウムに代えて、それぞれアルカリ土類金属の化合物である塩化マグネシウム及び塩化カルシウムを使用するものであり、その使用により吸水量は塩化ナトリウムを使用する実施例1の場合より上昇するものの、他方吸油量は見劣りするものである。
さらに、両比較例の場合は、アルカリ金属化合物として硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム及び硝酸カリウムを使用する実施例8、9及び10の場合と対比するとほぼ同様の吸油量及び吸水量を示す。
しかしながら、両比較例の場合には、炭酸カルシウム粒子表面に固着していないシリカの凝集粒子が多く観察されており、この点で実施例8、9及び10の場合で生成されたシリカ−炭酸カルシウムの複合粒子に比し劣るものである。
In Comparative Examples 4 and 5, the substance coexisting in the carbonation reaction process is replaced with sodium chloride, which is an alkali metal compound of Example 1, and magnesium chloride and calcium chloride, which are alkaline earth metal compounds, are used. Although the water absorption amount is higher than that in Example 1 using sodium chloride, the oil absorption amount is inferior.
Furthermore, in the case of both comparative examples, oil absorption and water absorption are almost the same as in Examples 8, 9 and 10 using sodium sulfate, sodium nitrate and potassium nitrate as alkali metal compounds.
However, in both comparative examples, a large number of silica agglomerated particles not adhered to the surface of the calcium carbonate particles are observed. In this respect, the silica-calcium carbonate produced in the cases of Examples 8, 9 and 10 was observed. It is inferior to the composite particles.
また、比較例1は、特許文献12の方法により、実施例1は本願発明の方法によりシリカ−炭酸カルシウム複合粒子を製造したものであり、両者とも製造された複合粒子における炭酸カルシウムの形状は紡錘状であり、かつ両者とも該複合粒子はそれぞれの製造方法において好適な条件下で製造されたものである。
その製造された複合粒子に関し吸油量及び吸水量を対比すると、実施例1の方が大分優れており、本願発明は特許文献12の方法より吸油性及び吸水性において優れたシリカ−炭酸カルシウム複合粒子を製造することができることがわかる。
なお、比較例1を実施例6及び7と対比すると、比較例1は、吸油量において実施例7よりわずかに勝っており、実施例6より大分勝っているが、両実施例とも好適な条件下で炭酸化反応を行っていないから、この結果を以て、本願発明の方が特許文献12の方法より劣ることにはならない。
Further, Comparative Example 1 was obtained by producing silica-calcium carbonate composite particles by the method of Patent Document 12, and Example 1 was produced by the method of the present invention. In both cases, the composite particles are produced under suitable conditions in the respective production methods.
When the oil absorption amount and the water absorption amount are compared with respect to the produced composite particles, Example 1 is much better, and the present invention is a silica-calcium carbonate composite particle that is more excellent in oil absorption and water absorption than the method of Patent Document 12. It can be seen that can be manufactured.
In addition, when Comparative Example 1 is compared with Examples 6 and 7, Comparative Example 1 is slightly better than Example 7 in oil absorption, and much better than Example 6, but both examples are suitable conditions. Since the carbonation reaction is not performed below, the present invention is not inferior to the method of Patent Document 12 with this result.
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