[发明专利]内填纸用碳酸钙的制造方法

说明书

作为由石灰乳和二氧化碳气体反应产生的合成碳酸钙，有代表性的有电显粒径是0.01-0.10μm的立方形胶质碳酸钙和短径是0.2-0.5μm，长径是1-20μm的纺锤形轻质碳酸钙，分别在橡胶、塑料、涂料、油墨、密封胶和造纸行业中被使用。

在造纸业中作为内填纸用充填剂，使用比较便宜、以白度高的短径是0.2-0.3μm，长径是1-4μm的纺锤形碳酸钙为主体的轻质碳酸钙。

而且，采用由青铜丝产生的酸性胶料造纸的目前的充填剂，一般的以滑石为主体，但是自从变成采用由塑料丝产生的中性胶料的造纸方法以来，逐渐着眼于丝的磨耗度和白度优异，较便宜的碳酸钙。

因为碳酸钙中的胶质碳酸钙粒子过细从而合格率低、造纸的不透明度也差，仅将石灰石粉碎分级的重质碳酸钙其塑料丝的磨耗度不好，所以纺锤形的轻质碳酸钙作为最合适的充填剂被主要使用。

但是因为以前的轻质碳酸钙粒度分布不均一，不能满足造纸时的填料合格率、丝磨耗度和内填纸的白度、不透明度，同业界强烈要求粒度更均一的纺锤形碳酸钙。

内填纸用的纺锤形碳酸钙被称为轻质碳酸钙，但其制造方法，与仅将石灰石粉碎分级的重质碳酸钙不同，属于由石灰乳和二氧化碳气体反应制造的合成碳酸钙，和以电显粒径0.04μm为主体的微细的胶质碳酸钙不同，其短径是0.2-0.5μm，长径是1-20μm，所以把表观比容的较大的粒子称为轻质碳酸钙。

其制造条件大不相同。1)胶质碳酸钙  在3-10％、10-20℃的较低浓度、低温度的石灰乳中，将20-40体积％的二氧化碳气体以40-100l/min·kg Ca(OH)₂的速度较起速的导入，刚导入二氧化碳气体之后，一下子制造出大量(或多数)0.04μm的立方形粒子，该立方形粒子结合体系内的Ca(OH)₂制造出高碱性的碳酸钙，成长为针柱状后，一旦得到非常高粒度的凝胶状态(zol-gel state)后，再持续碳酸化把被包含在该针柱状粒子中的Ca(OH)₂碳酸化，在最后阶段针柱状粒子被分割为CaCO₃，生成单一均一的电显粒径是0.04μm的立方形粒子。

在该反应中，碳酸化开始前的Ca(OH)₂与反应后的成为凝胶状态时于高碱性碳酸钙之中的Ca(OH)₂，粒径和性质都不同，若前者即反应前的Ca(OH)₂照原样残存，则不能得到最终均一的0.04μm的立方形粒子。2)轻质碳酸钙与胶质碳酸钙相反，刚导入二氧化碳气体后只生成小量(或少数)成为“种”的0.04μm的粒子，因为需要以它作为原核顺序生长，所以通常在10-15％、30-50℃较高浓度、高温度的石灰乳中以30-50l/min·kgCa(OH)₂的速度将20-40体积％的二氧化碳气体较缓慢的导入从而制造短径是0.2-0.3μm、长径是1-4μm的纺锤形碳酸钙。

但是现有的轻质碳酸钙如图1所示，从长径1-4μm粒子的侧面成长其他粒子，那是相互吸附着的1-20μm的大粒子，严密地说，成为以纺锤形为主体的大小不同粒子的集合体。

因此将其作为内填纸用充填剂使用时，不能避免填料合格率、丝磨耗度和内填纸的不透明度差的状况。

为了达到该纺锤形粒子的均一化，进行了种种尝试，但也许因为考虑到经济性，现状是没有具有所期望品质的制品。

本发明者对反应过程用电子显微镜随时追踪，慎重研究的结果是，长径超过1μm的轻质粒子基本以0.04μm的斜方立方体的结晶子为原核的粒子链锁，其链锁状粒子相互平行连晶有规则地排列，在反应终点，两端结束形成纺锤形粒子，了解到除非在更严密的均一体系中进行石灰乳和二氧化碳气体的反应，否则向异方向的成长、生成由吸着产生的异状集合体的不可避免。

为了克服该缺点，重复进行了种种实验，发现如果正确遵守特别是下述的3项，能够出较简单地制造在工业上也均一的纺锤形内填纸用碳酸钙。1)石灰乳的湿式磨碎

水化生石灰后，至少1个月以内的石灰乳其Ca(OH)₂的粒子相互凝集成为1μm以上的大的凝集块，若将其用混砂机等湿式磨碎，能够理解容易分散得到原来的电显粒径为0.1μm的一次粒子，认为使用SM石灰乳是达到所期目的的首先第1个条件。2〕由添加原核粒子产生的种反应