(57)【要約】【課題】  針状軽質炭酸カルシウムを製造するに当たり、複雑な合成条件や操作を必要とせず、容易でかつ相対的に幅広い合成条件のもとで、粉砕性に優れる塗工紙用顔料とし好適な針状軽質炭酸カルシウムの製造方法を提供する。【解決手段】  石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰が焼け残り分としての二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が２０℃未満であることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が３０℃未満であることを特徴とする針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項２】
石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が３０℃以上４０℃未満であり、種結晶として針状炭酸カルシウムを消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加することを特徴とする針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項３】
石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が４０℃以上であり、種結晶として針状炭酸カルシウムを消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加し、硫酸化合物を消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加することを特徴とする針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項４】
工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．０％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項５】
工程（Ａ）で得た生石灰中のＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される蛍光Ｘ線分析法による酸化カルシウム含有率が９５％以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項６】
石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）において、焼成炉がバッチ式石灰焼成炉であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【請求項７】
石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）において、焼成炉がメルツ炉またはベッケンバッハ炉であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽質炭酸カルシウムの製造方法に関し、さらに詳しくは、塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムとしての品質が安定した、しかも製紙用パルププラントにおいて製造効率が高い針状軽質炭酸カルシウムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗工紙の製造分野では、塗工紙用顔料として、例えばカオリン、二酸化チタン、タルク、水酸化アルミニウム、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム等の無機顔料が広く使用されている。これら無機顔料のうち、軽質炭酸カルシウムは、白色度、不透明度、平滑度あるいは透気度等に優れるので、従来より好ましく使用されている無機顔料の１つである。ところで、軽質炭酸カルシウムは３種の結晶構造を有し、その結晶構造の違いによって塗工紙の品質特性上の特徴を発現させている。例えば、紡錘状炭酸カルシウムの場合は、低光沢性でウェットインキ着肉性等に優れた塗工紙の製造に適し、針状炭酸カルシウムの場合には、高光沢性で不透明度、インキ着肉性及びインキセット性に優れた塗工紙の製造に適する等の特性を示す。
【０００３】
一般的にパルププラントでそのキルンの排ガスを利用して合成される軽質炭酸カルシウムは、生石灰を温水に投入して消石灰を調成し、該消石灰に該排ガスを吹き込んで合成される。そして、合成された軽質炭酸カルシウムが塗工紙用顔料として用いられる場合、合成後にフィルタープレス等で脱水濃縮され、目標粒子径まで粉砕される。
【０００４】
白紙光沢度等の高い塗工紙品質を得るためには針状軽質炭酸カルシウムの粒子径を小さくする必要があり、粒子径の小さいアラゴナイト型軽質炭酸カルシウムを合成するために様々な研究がなされている。
【０００５】
例えば、消石灰水性懸濁液に二酸化炭素含有ガスを吹き込む際の条件を三段階にわたって制御することが提案されている（特許文献１）。また、炭酸化率によって昇温温度を制御しながら強制加温を行う方法が提案されている（特許文献２）。これらのアラゴナイト型針状軽質炭酸カルシウムの製造に当たって提案されている方法は、合成条件及びその制御を厳密に規定する必要があり、かつ合成条件が比較的狭い範囲に限られる。そのために、操作が複雑となり、結果的に生産性が低下するという難点がある。
【０００６】
また、先ず合成条件の異なる方法で微小なアラゴナイト型針状軽質炭酸カルシウムを製造し、次いで消石灰水性懸濁液に該針状軽質炭酸カルシウムを種結晶として用い、この水性懸濁液に二酸化炭素（ガス）を導入し炭酸化反応によってこれを成長させて所望の粒子径を有するアラゴナイト型針状軽質炭酸カルシウムを製造することが提案されている（特許文献３）。しかしながら、この方法も所望とするアラゴナイト型針状軽質炭酸カルシウムを効率よく製造することが困難であるという難点を抱えている。
【０００７】
さらに、消石灰水性懸濁液中に二酸化炭素含有ガスを吹き込んで炭酸化反応を行うことによる針状軽質炭酸カルシウムの製造方法において、該水性懸濁液中に針状軽質炭酸カルシウム種結晶を配合し、かつ該水性懸濁液を単位容積当りに与える攪拌動力を示すＰｖ値で０．２５ｋｗ／ｍ３以上を示す攪拌力で攪拌しながら炭酸化反応を行わせる方法が提案されている（特許文献４）が、高攪拌力を維持しながら反応の温度設定を比較的低温に長時間制御する必要があり、操作の複雑性と製造コストが高くなるという問題点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特公昭５５−５１８５２号公報
【特許文献２】特公平２−５５３７０号公報
【特許文献３】特公平１−３４９３０号公報
【特許文献４】特開２０００−２７２９１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、パルププラントにおいて、消石灰水性懸濁液に二酸化炭素含有ガスを吹き込んで炭酸化反応させることにより塗工紙用顔料として用いる針状軽質炭酸カルシウムを製造するに当たり、複雑な合成条件、操作および設備増設を必要とせず、容易でかつ相対的に幅広い合成条件のもとで、塗工紙用に適した針状軽質炭酸カルシウムを効率的に得る方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、基本的には、石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としての二酸化炭素含有率、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスの種別、炭酸化反応の反応開始温度、炭酸化反応における添加物とその添加量を特定することを特徴とし、以下の各発明を包含する。
【００１１】
（１）石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が３０℃未満である針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１２】
（２）石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が３０℃以上４０℃未満であり、種結晶として針状軽質炭酸カルシウムを消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加する針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１３】
（３）石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度が１０〜２０質量％であり、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスがパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスであり、かつ炭酸化反応の反応開始温度が４０℃以上であり、種結晶として針状炭酸カルシウムを消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加し、硫酸化合物を消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部添加する針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１４】
（４）工程（Ａ）で得た生石灰中の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率が１．０％以下である（１）〜（３）のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１５】
（５）工程（Ａ）で得た生石灰中のＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される蛍光Ｘ線分析法による酸化カルシウム含有率が９５％以上である（１）〜（４）のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１６】
（６）石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）において、焼成炉がバッチ式石灰焼成炉である（１）〜（５）のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【００１７】
（７）石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）において、焼成炉がメルツ炉またはベッケンバッハ炉である（１）〜（６）のいずれか１項に記載の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の軽質炭酸カルシウムの製造方法により複雑な合成条件及び操作を必要とせず、容易でかつ相対的に幅広い合成条件のもとで、塗工紙用に適した針状軽質炭酸カルシウムを効率的に得る方法を提供することが可能となった。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、塗工紙用顔料として用いる針状軽質炭酸カルシウムを湿式合成によって製造する方法に関するものであり、その特徴は、石灰石を焼成することにより生石灰を得る工程（Ａ）、該生石灰を湿式消化することにより消石灰スラリーを得る工程（Ｂ）、該消石灰スラリーに二酸化炭素含有ガスを吹き込み、炭酸化反応させる工程（Ｃ）とを含む塗工紙用の針状軽質炭酸カルシウムの製造方法であって、工程（Ａ）で得た生石灰が焼け残り分としての二酸化炭素含有率、（Ｂ）工程で得た消石灰スラリーの濃度、（Ｃ）工程で吹き込む二酸化炭素含有ガスの種別、炭酸化反応の反応開始温度、炭酸化反応における添加物とその添加量を特定することである。
【００２０】
針状軽質炭酸カルシウムの品質は、合成条件に大きく影響を受けるが、原料である生石灰の成因、成分にも大きく影響を受ける。塗工紙に適した針状軽質炭酸カルシウムを得るためには、合成条件および／または粉砕条件等によって粒子径を小さくする必要がある。合成条件および／または粉砕条件で小さい粒子径の炭酸カルシウムを得るためには、複雑な合成条件、操作および設備増設が必要となる。しかし、生石灰中に焼け残り分として含有する二酸化炭素量を制御することによって粉砕性が向上し、複雑な合成条件、操作および設備増設を必要とせずに粒子径の小さい針状軽質炭酸カルシウムを得ることが可能となる。好適な粉砕性を有する針状軽質炭酸カルシウムを合成するためには生石灰中の焼け残り分としてのＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される炭酸バリウム逆滴定法による二酸化炭素含有率は１．５％以下である必要があり、好ましくは１．０％以下である。ＪＩＳ  Ｒ  ９００１：２００６「工業用石灰」に規定の特号生石灰は生石灰中の焼け残り分としての二酸化炭素含有率が２．０％以下であると規定されているが、二酸化炭素含有率が２．０％以下であっても１．５％を超えているとその生石灰から合成された針状軽質炭酸カルシウムの粉砕性は悪化する。
【００２１】
生石灰中に焼け残り分として含有される二酸化炭素は、焼成温度、焼成時間にも影響を受けるが、主に焼成釜内の熱効率の悪さによる「むら焼け」により発生する。現在、日本で実用されている石灰焼成炉は、バッチ式の並行流蓄熱式立型炉（メルツ炉）、２重円筒式立型炉（ベッケンバッハ炉）、単筒式炉（混合焼き竪炉、クロスビーム式炉、国井式立型炉、コマ式炉）と連続式の回転炉（ロータリーキルン、グレートプレヒーター付ロータリーキルン、立型プレヒーター付ロータリーキルン）、流動炉（サスペンションプレヒーター付流動炉、サスペンションプレヒーター付２段流動炉）、環状炉（カスシマチック炉）等が挙げられるが、品質安定性の面からバッチ式が好ましい。混合焼き竪炉は熱源を均等に混ぜることが難しく、また、仮に均等に混ぜ込むことができても、炉内の温度分布やガスの通過方法を外部より制御するのが困難なため、炉内の生石灰を均一に焼成するのが難しい。また、クロスビーム式炉、国井式立型炉は耐久性や全体の熱効率が低い。また、コマ式炉は生産性が低い。それらに対しメルツ炉、ベッケンバッハ炉は熱原単位も低く、安定して高品質な製品を生産することができるため特に好ましい。
【００２２】
生石灰中の成分としては、ＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６に規定される蛍光Ｘ線分析法による酸化カルシウム含有率が９５％以上であることが好ましい。酸化カルシウム含有率が９５％を下回ると、針状軽質炭酸カルシウムの収率が低下するだけではなく、白色度も低下するおそれがある。
【００２３】
従来生石灰の品質の指標主なものとして活性度が挙げられていた（特開平９−３０９７２３号公報等参照）が、針状軽質炭酸カルシウムを合成する際に活性度が影響を及ぼす項目としては、炭酸化反応時間、収率、一次粒子径等であり、粉砕性には影響しない。
【００２４】
このような生石灰を水により湿式消化し、水酸化カルシウム（消石灰）水性懸濁液を製造する。該水性懸濁液の消石灰濃度は１０〜２０質量％である必要がある。消石灰水性懸濁液の濃度が２０質量％を超えると合成された軽質炭酸カルシウムの凝集が激しくなり、粉砕性が悪化し、１０質量％を下回ると生産性が低下する。
【００２５】
本発明においては、消和反応および炭酸化反応において湿式反応を採用しているが、乾式反応は複雑な合成条件及び操作を必要とし、また生産性も低いため、パルププラントにおいて針状軽質炭酸カルシウムを合成するのには適さない。
【００２６】
本発明においては、炭酸化反応に用いられる二酸化炭素含有ガスとしてパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスを用いているが、これは二酸化炭素含有ガスを購入するためのコストを節約できるだけではなく、大気に放出される二酸化炭素を固定できる、という利点もある。
【００２７】
本発明においては、炭酸化反応開始温度は３０℃未満である必要があり、また反応開始温度が３０℃以上４０℃未満の場合は種結晶として針状軽質炭酸カルシウムを添加する必要があり、また反応開始温度が４０℃以上の場合は、種結晶として針状炭酸カルシウムを添加し、同時に硫酸化合物を添加する必要がある。
【００２８】
本発明の方法における反応開始温度が３０℃以上である場合の消石灰水性懸濁液に添加する針状軽質炭酸カルシウム種結晶の添加量は、消石灰１００質量部に対して０．５〜１０質量部である必要がある。炭酸カルシウム種結晶の添加量が０．５質量部未満であると、針状粒子が得られないおそれがある。他方、炭酸カルシウム種結晶の添加量が１０質量部を超えると、得られる針状軽質炭酸カルシウムの凝集性が強くなり、粉砕性の低下が懸念される。また、反応開始温度が４０℃以上である場合の硫酸化合物の添加量は消石灰１００質量部に対し０．５〜１０質量部である必要があり、硫酸化合物の添加量が０．５質量部未満であると、針状粒子が得られないおそれがある。他方、硫酸化合物の添加量が１０質量部を超えると炭酸カルシウム分散液の粘度が上昇し、凝集性が強くなり、粉砕性の低下が懸念される。針状炭酸カルシウム種結晶および／または硫酸化合物の添加で幅広い条件で安定した針状軽質炭酸カルシウムの品質が得られるようになる。
【００２９】
炭酸化反応に先立って上記水性懸濁液に添加する針状炭酸カルシウム種結晶としては、天然及び合成の炭酸カルシウムのいずれも使用できるが、アラゴナイト結晶含有率が２０質量％以上である炭酸カルシウムが好ましい。アラゴナイト結晶含有率が２０質量％未満のものを使用すると、本発明の所望の効果が低下するおそれがあり、結果的に塗工紙用針状軽質炭酸カルシウムとしての生産効率低下が懸念される。
【００３０】
本発明において使用される硫酸化合物としては、特に限定されないが、硫酸や硫酸塩が挙げられ、硫酸、硫酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸ストロンチウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウムから選択される少なくとも１種であることが好ましい。硫酸化合物は炭酸化反応において媒晶作用により粒子の形態が制御され、微細な結晶が析出される。なかでも、硫酸カルシウムであることが好ましい。硫酸カルシウムを添加した場合、粒子を微細化し、粉砕性を向上させる効果が高い。硫酸カルシウムには二水石膏、半水石膏、無水石膏があるが、半水石膏は水性懸濁液に添加すると粘度が上昇する傾向であるため、添加により粘度が変化しない二水石膏を用いることが特に好ましい。
【００３１】
二水石膏を使用する場合、消石灰水性懸濁液に直接添加する方法のほかに、消石灰水性懸濁液中に二水石膏を生成させて炭酸カルシウムを製造する方法もある。消石灰水性懸濁液に硫酸を添加することで中和反応により二水石膏が生成し、この水溶液を用いて炭酸化反応を進めると媒晶作用により微細で粉砕性が良好な炭酸カルシウムの結晶が析出される。
【００３２】
本発明においては上記の生石灰より調成して得た既定濃度の消石灰水性懸濁液中にパルププラントのパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスである既定濃度の二酸化炭素含有ガスを水性懸濁液に吹き込んで攪拌を加えながら炭酸化反応を行う。なお、炭酸化反応は、水酸化カルシウムが炭酸カルシウムに変換されることにより終了するものであり、反応の完結を示すｐＨ８．０以下まで二酸化炭素含有ガスの吹き込みを継続して行うものである。
【００３３】
本発明で採用される攪拌は、単位容積あたりに与える攪拌動力を示すＰｖ値で０．２５ｋｗ／ｍ３以上が好ましく、上限については特に限定するものではないが、本発明が所望とする針状軽質炭酸カルシウムを効率良く得るためには０．４ｋｗ／ｍ３以上が好ましく、さらに好ましくは０．４〜１．５ｋｗ／ｍ３の範囲である。Ｐｖ値が０．２５ｋｗ／ｍ３未満の場合は、本発明が所望とする針状軽質炭酸カルシウムが得られ難い。また、Ｐｖ値が１．５ｋｗ／ｍ３を超える強力な攪拌でも、本発明が所望とする効果を得ることができるが、動力負荷に見合った効果が得られないおそれがある。なお、攪拌動力を示すＰｖ値とは、Ｐｖ＝Ｐｇ／Ｖ（ｋｗ／ｍ３）で表され、Ｐｇは水性懸濁液への二酸化炭素含有ガス通気時における攪拌動力（ｋｗ）であり、Ｖは攪拌の対象となる液容積（ｍ３）である。強力な攪拌を得て反応を促進させるためには、攪拌の中心となる攪拌翼として、剪断能力に優れ、かつガス気泡を破壊細分化するのに好適なタービン型攪拌翼または傾斜タービン型攪拌翼を装備した攪拌翼が特に好ましく使用される。
【００３４】
炭酸化反応における二酸化炭素濃度は特に限定されるものではなく、好ましくは、二酸化炭素（ガス）の混合容量が１０〜３５容量％である二酸化炭素含有ガスを使用し、かつ二酸化炭素（ガス）として、消石灰１ｋｇ当り０．５〜５．０Ｌ／分の割合となるように水性懸濁液中に吹き込んで炭酸化反応を促進すると、反応時間、及び得られる針状軽質炭酸カルシウムの品質等の面で、極めて効率良く炭酸化反応が促進される。二酸化炭素導入量が０．５Ｌ／分未満では生産性が劣り、また、５Ｌ／分を超えるような量を採用することはできるが、そのように使用量を増加させるために必要な動力負荷に見合った効果は期待できない。
【００３５】
かくして得られる針状軽質炭酸カルシウムはフィルタープレス等で脱水濃縮してケーキとし、さらに高濃度で水に分散し、粉砕性に優れる塗工紙用顔料として適用できるものである。
【００３６】
ここで用いられる粉砕機としては、特に限定はないが、サンドグラインダー、ＳＣミル、ペイントシェイカー、ダイノミル、ミュービスコミル、ドライスＤＣＰスーパーフロー等が挙げられる。
【実施例】
【００３７】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。勿論、本発明はそれらに限定されるものではない。なお、例中の「部」及び「％」は特に断らない限り、それぞれ「質量部」及び「質量％」を示す。
【００３８】
なお、各測定は下記により行った。
〔生石灰中の二酸化炭素含有率〕  ＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６で定められた炭酸バリウム逆滴定法に準拠して測定を行った。
【００３９】
〔生石灰中の酸化カルシウム含有率〕  ＪＩＳ  Ｒ  ９０１１：２００６で定められた蛍光Ｘ線分析法に準拠して測定を行った。
【００４０】
〔粉砕性〕  平均粒子径（マイクロトラックＨＲＡ粒度分析計（日機装社製）を用いて測定したメディアン径）が０．６５±０．０３μｍとなるまでに要した時間を粉砕性とした。この時間が短いほど粉砕性が良く、長いほど粉砕性が悪い。この粉砕時間が４０分を超えると操業上問題がある。
【００４１】
〔収率〕  炭酸化反応後の炭酸カルシウム水性懸濁液を２００ｍｅｓｈで濾し、炭酸カルシウム水性懸濁液中の２００ｍｅｓｈ残渣量から収率を求めた。
収率（％）＝（炭酸化反応後炭酸カルシウム水性懸濁液  −  炭酸化反応後炭酸カルシウム水性懸濁液２００ｍｅｓｈ残渣）／炭酸化反応後炭酸カルシウム水性懸濁液  ×  １００
【００４２】
〔粒子形状〕  炭酸化反応後の炭酸カルシウム水性懸濁液を１０５℃で乾燥させ、ＳＥＭ写真撮影を行い、炭酸カルシウムの粒子形状を観察した。
【００４３】
＜実施例１＞
炭酸化反応槽２２ｍ3 （直径２．６ｍ）中に、グレートプレヒーター付ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．２０％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９７．４７％である生石灰（吉澤石灰工業株式会社製）を６５℃の温水に投入し１２０分攪拌して消和し、消石灰水性懸濁液２０ｍ３を調製した。次いで、この３５℃、濃度１１％、２０ｍ３の消石灰水性懸濁液に、種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）を消石灰１００部（固形分）に対し１．５部（固形分）添加し、二酸化炭素を２０容量％含有するパルプ製造工程で発生するキルンの排ガスを消石灰１ｋｇ当り二酸化炭素（ガス）として２．５Ｌ／分となる割合で吹き込み、同時に攪拌動力Ｐｖ値が０．７ｋｗ／ｍ３となる攪拌力で、傾斜タービン型攪拌翼を備えた攪拌機により攪拌を行いながら炭酸化反応を行い、ｐＨ７．７を反応終点とした。炭酸化反応終了後の針状軽質炭酸カルシウム水性懸濁液をフィルタープレス（株式会社藪田製作所製）にて脱水濃縮し、分散剤（商品名：「アロンＴ−５０」、東亞合成株式会社製）を炭酸カルシウム１００部に対し０．６部添加してコーレスミキサー（商品名：「Ｔ．Ｋ．ホモミキサー」、プライミクス株式会社製）にて湿式分散した。該分散液の濃度を５５％に調整して該分散液２００ｇをφ２ｍｍのガラスビース２００ｇと共に５００ｍＬポリビンに入れ、ペイントシェイカー（東洋精機製）を用いてＪＩＳ  Ｋ  ５１０１−１−２：２００４に規定された条件にて振とう（往復運動＋反復回転運動）させ、平均粒子径（マイクロトラックＨＲＡ粒度分析計（日機装社製）を用いて測定したメディアン径）が０．６５±０．０３μｍとなるまで粉砕した。
【００４４】
＜実施例２＞
実施例１において用いる生石灰を、混合焼き立炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．５０％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９７．１０％である生石灰（吉澤石灰工業株式会社製）に、炭酸化反応開始時の水酸化カルシウム水性懸濁液濃度を１３％とした以外は実施例１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００４５】
＜実施例３＞
実施例２において用いる生石灰を、混合焼き立炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．８７％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９６．６９％である生石灰（足立石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００４６】
＜実施例４＞
実施例１において用いる生石灰を、メルツ炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．２３％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９７．８８％である生石灰（中山石灰工業株式会社製）に、炭酸化反応開始時の水酸化カルシウム水性懸濁液濃度を１５％とした以外は実施例１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００４７】
＜実施例５＞
実施例２において用いる生石灰を、メルツ炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．４３％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９６．８７％である生石灰（マルアイ石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００４８】
＜実施例６＞
実施例２において用いる生石灰を、メルツ炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．２７％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９６．６１％である生石灰（宮城石灰工業株式会社製）とし、炭酸化反応開始時の水酸化カルシウム水性懸濁液の液温を２０℃とし、種結晶を無添加とした以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００４９】
＜実施例７＞
実施例２において用いる生石灰を、クロスビーム式炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．８５％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９５．８３％である生石灰（古手川産業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５０】
＜実施例８＞
実施例２において用いる生石灰を、ベッケンバッハ炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．５８％、生石灰中の酸化カルシウム含有率８９．２６％である生石灰（上田石灰株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５１】
＜実施例９＞
実施例２において用いる生石灰を、サスペンションプレヒーター付流動焼成炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．８５％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９７．５４％である生石灰（吉澤石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５２】
＜実施例１０＞
実施例１において用いる生石灰を、メルツ炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率０．１１％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９８．２１％である生石灰（吉澤石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５３】
＜実施例１１＞
実施例６において炭酸化反応開始時の水酸化カルシウム水性懸濁液の液温を６０℃とし、種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）を消石灰１００部（固形分）に対し１．５部（固形分）添加し、硫酸化合物として硫酸カルシウム（二水石膏、吉野石膏社製）を消石灰１００部（固形分）に対し２．５部（固形分）添加した以外は実施例６と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５４】
＜実施例１２＞
実施例１１において硫酸化合物として硫酸カルシウム（二水石膏、吉野石膏社製）添加量を１．０部とした以外は実施例１１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５５】
＜実施例１３＞
実施例１１において硫酸化合物として硫酸カルシウム（二水石膏、吉野石膏社製）添加量を７．０部とした以外は実施例１１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５６】
＜実施例１４＞
実施例１において種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）添加量を１．０部とした以外は実施例１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５７】
＜実施例１５＞
実施例１において種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）添加量を７．０部とした以外は実施例１と同様にして針状軽質炭酸カルシウムを得た。
【００５８】
＜比較例１＞
実施例２において用いる生石灰を、ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．６５％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９６．４２％である生石灰（戸高石灰化工株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００５９】
＜比較例２＞
実施例２において用いる生石灰を、ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．６７％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９８．８６％である生石灰（日比野鉱業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６０】
＜比較例３＞
実施例１において炭酸化反応開始時の水酸化カルシウム水性懸濁液濃度を３０％とした以外は実施例１と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６１】
＜比較例４＞
実施例２において用いる生石灰を、混合焼き立炉で焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．７２％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９５．８７％である生石灰（田源石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６２】
＜比較例５＞
実施例２において用いる生石灰を、ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．７７％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９４．３２％である生石灰（木村石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６３】
＜比較例６＞
実施例２において用いる生石灰を、ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．９４％、生石灰中の酸化カルシウム含有率８８．３５％である生石灰（村樫石灰工業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６４】
＜比較例７＞
実施例２において用いる生石灰を、ロータリーキルンで焼成した生石灰中の二酸化炭素含有率１．８６％、生石灰中の酸化カルシウム含有率９８．２５％である生石灰（近江鉱業株式会社製）に変更した以外は実施例２と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６５】
＜比較例８＞
実施例１１において硫酸化合物として硫酸カルシウム（二水石膏、吉野石膏社製）添加量を０．２部とした以外は実施例１１と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６６】
＜比較例９＞
実施例１１において硫酸化合物として硫酸カルシウム（二水石膏、吉野石膏社製）添加量を１５．０部とした以外は実施例１１と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６７】
＜比較例１０＞
実施例１において種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）添加量を０．２部とした以外は実施例１と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６８】
＜比較例１１＞
実施例１において種結晶として針状軽質炭酸カルシウム（商品名：「ＴＰ−１２３ＣＳ」、奥多摩工業株式会社製）添加量を１５．０部とした以外は実施例１と同様にして炭酸カルシウムを得た。
【００６９】
【表１】
2011046554.tif 000002
【００７０】
【表２】
2011046554.tif 000003
【００７１】
【表３】
2011046554.tif 000004
【００７２】
【表４】
2011046554.tif 000005
【００７３】
実施例１〜１５は生石灰中の二酸化炭素含有率が１．５％以下であり、かつ炭酸化反応開始時の消石灰濃度が１０〜２０質量％であり、反応開始温度および添加物とその添加量が規定値であるので、粉砕性が良好で短時間で目標粒子径の針状軽質炭酸カルシウムを得ることができた。
これに対し、比較例１、２〜７は生石灰中の二酸化炭素含有率が１．５％を超えたため、また比較例３は炭酸化反応開始時の消石灰濃度が２０質量％を超えたため、また比較例８および１０は反応開始温度および／あるいは添加物とその添加量が規定値外であったため目標粒子径の針状軽質炭酸カルシウムを得るために長時間の粉砕を必要とした。また比較例９および１１は反応開始温度および／あるいは添加物とその添加量が規定値外であったため針状軽質炭酸カルシウムが得られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
表１〜４から明らかなように本発明の実施例は、比較例に比べ粉砕性に優れ、塗工紙用顔料として用いる針状軽質炭酸カルシウムとしての生産性に極めて優れていた。