Controlling Factors of Particle Size Distribution during Formation of Cubic and Colloidal Calcium Carbonate Compounds

Cubic형과 Colloid형 탄산칼슘 합성에서의 입경제어 연구

Colloidal calcium wrbonate(diametcr 0.02-0 09 m~wja s developed to maintain the mamenl of pnriide formatio~>w ~lhoutsurlace trealment. The control factors of particle size and optimum condiliuna for compound fam*tition has not bccn studiedyet. This shldy war aimed at developing a method fur compounding colloidal calcium carbonfcte to cnl~hol cubic calciumcarbonate, and then compounding the b-o types oI precipitated calcium wrbonatc under optimum wndilrans Calc~umhydroxide was calcinated at 1, lWC far two hours, md then hydrated for 30 minutes at t i i O rprn and ambiznt temperahlle.Two-liter suspension was subjected to the contact with carbon dioxide at l5"C, 600 ipxn and C0= injection in the rate of 1 Umin Two types of dcium carbonate(cuhic calcium carbonatc(0 24.9 pm) md collnidd calcium mhnnate (0.02-0 09 pm))were compounded by "wing the concentrations of calcium oxide and ihe suspension were compounded. It was found that theoptimum concentrations of each suspensions were 5 wt % and 2.5 \I*.% respectively. ' h c key control factor af thc parlicle slzcdislribution was the concenkation al the suspension. The size of compounded particles was measured by a Zcla S k r 'fieaverage particle size of the cubic calcium carbonate aas 223.4 nm(0.223 pm), and that of thc colloidal a~lciumc arbonate was93.6 nm (0.093 km). Ihe particle sizc was evenly cantlolled on a stdblc basis in an H, O reaction system.asis in an H, O reaction system.

탄산칼슘과 고분자 재료가 배합되면 서로의 계면에 대한 친화성이 결여되어 분산성이 저하하기 때문에 이를 위해 탄산칼슘을 표면처리를 하지만 이는 분체자신의 표면에너지를 저하시키는 역효과의 가능성도 있다. 따라서 표면처리를 하지 않아도 미세한 1차 입자의 상태로 유지하는 초미립체(입경 0.02~0.09$mu extrm{m}$) 입자의 콜로이드형 탄산칼슘 합성에 대한 기술이 절실히 요구되나 합성시 목적입도가 평균입도 범주에 속하고 또 그 분포가 좁아야 함이 핵심요소기술이 되는데 입경제어에 대한 인자 규명 및 최적 조건의 항구적인 합성조건에 대한 연구가 전혀 수행되지 못한 형편이다. 이에 본 연구에서는 수산화칼슘 현탁액에 탄산가스를 접촉시키는 기-액접촉방식의 CMSMPR(Continuous Mixed Suspension Mixed Product Removal)법을 이용하여 콜로이드형 탄산칼슘 합성을 목적으로 입방형 탄산칼슘과 함께 제어함으로 두 종류의 침강성 탄산캄슘을 최적 합성화 할 수 있었다. 수산화칼슘 현탁액 제조는$ 1100^{\circ}C$에서 수산화칼슘을 2시간 소성을 시켜 제조한 산화칼슘을 증류수에 600rpm으로 30분간 수화시킨 반응현탁액 2ι를 반응온도 $15^{\circ}C$와 반응교반속도 600rpm, 탄산가스 주입속도 1ι/min으로 모든 조건을 고정시키고 현탁액에 대한 산화칼슘의 농도변화만으로 입방형(0.2~0.9$\mu\textrm{m}$)과 콜로이드형($0.02~0.09\mu\textrm{m}$)을 합성하였고 이에 대한 반응현탁액의 농도 최적조건이 각각 5wt%와 2.5wt%임을 확인하였다. 결국 입경제어의 주요 인자가 현탁액의 농도임을 알았고 합성한 탄산칼슘은 Zeta sizer를 통해 측정하여 평균입도가 입방형은 223.4nm(0.223$\mu\textrm{m}$)와 콜로이드형 93.6nm(0.093$\mu\textrm{m}$)임을 확인하여 $H_2O$ 반응계에서 안정적인 균일입도제어를 할 수 있었다.