カルシウムカーボネートは岩石、堆積層、地下水中に自然に存在する一般的な鉱物です。その用途は紙の製造、ゴム、建築材料、プラスチック製造、塗料、食品添加物、農業など多岐にわたります。本記事では、カルシウムカーボネートのさまざまな種類とその産業用途について掘り下げ、現代産業におけるその重要性を包括的に解説します！
カルシウムカーボネート（CaCO₃）は自然界に存在する化学化合物で、また合成的に製造されるものでもあります。自然界では主に石灰石、大理石、貝殻、その他の堆積岩に見られます。一方、合成カルシウムカーボネートは石灰石を主原料として化学プロセスを通じて生産されます。この無機化合物は産業や製造分野で非常に重要であり、最も多く使用されるフィラーの一つとして位置付けられています。
カルシウムカーボネートは通常、白い粉末または粒状で見られます。水には溶けにくいものの、塩酸のような酸には容易に溶解し、二酸化炭素、水、および可溶性カルシウム塩を生成します。825°Cを超える温度で加熱されると、カルシウムカーボネートは酸化カルシウム（CaO）と二酸化炭素（CO₂）に分解します。
カルシウムカーボネートは、単独で補強フィラーとして使用されるほか、カーボンブラック、シリカ、粘土、二酸化チタンなどの他のフィラーと組み合わせて使用することができます。この場合、半補強フィラー、着色剤、または拡張剤としての役割を果たし、加工性能や製品特性を向上させます。また、カルシウムカーボネートはゴムの含有量を効果的に削減したり、高価な白色フィラーの代替として使用することで、よりコスト効率の良い製品を実現します。
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多くの産業で使用されるカルシウムカーボネートは、採掘や採石場から採取されます。食品や医薬品に使用される純度の高いカルシウムカーボネートは、大理石などの純粋な採石場から生産されます。現在、産業用炭酸カルシウム粉末（GCC）の生産は主に2つの方法、乾式と湿式の処理に依存しています。乾式プロセスは主にゴム、プラスチック、塗料業界で使用され、湿式プロセスは紙業界に適しています。
以下では、市場で一般的な乾式製造方法について詳しく紹介します:
炭酸カルシウム粉末（GCC）の生産では、その簡単さと工程の短さから、乾式粉砕プロセスが広く使用されています。このプロセスは追加のろ過、乾燥、またはその他の脱水ステップを必要とせず、操作が簡単で制御も容易です。また、初期投資コストが低く、運用コストも比較的安価です。主な加工工程には、破砕、粉砕、分級が含まれ、よく使用される機器には、衝撃ミル、レイモンドミル、エアフローミル、ボールミルなどがあります。
超微細粉砕ミルに内蔵された分級装置に加えて、製品の微細度や粒子サイズ分布を確保するために、インペラータイプの分級装置などが生産ラインに配置されることが一般的です。これらの装置は内部および外部構成の2つのセットアップで提供されます。内部構成はクローズドループ生産モードで動作し、外部構成はオープンまたはクローズドループモードで使用可能です。オープンループシステムは、異なる微細度レベルの2つの製品を生産できますが、クローズドループシステムは単一の超微細粉末の生産に専念しています。
異なる粉砕装置は、異なるレベルの微細さの製品を生産します。一般に、乾式プロセスは粗い炭酸カルシウム粉末（GCC）の製造に適しています。レイモンドミルは粒子サイズが38～74μmのGCCを製造できます。生産プロセスに乾式微細分級機を組み込むことで、粒子サイズが10μm、18μm、25μmのGCCを製造することが可能です。また、分級機と組み合わせた超微細粉砕装置は多額の投資と高いエネルギー消費を必要としますが、粒子サイズが10μm未満のGCCを生産でき、プラスチックやゴムなどの高級フィラーに適しています。
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製造における粉砕原理によって、カルシウムカーボネートは異なる粒子形状を示し、それぞれ独自の物理的および化学的特性を持っています。市場で一般的なカルシウムカーボネートの4つの種類は、グラウンドカルシウムカーボネート（GCC）、沈殿炭酸カルシウム（PCC）、活性炭酸カルシウム、ナノ炭酸カルシウムです。それぞれ異なる産業用途や製品要件に適しています。
グラウンドカルシウムカーボネート（GCC）は、細かく粉砕された高純度のカルシウムカーボネート粉末です。主な特徴として、高い微細性、高い白色度、高い密度が挙げられます。GCCはその粉砕プロセスにより優れた白色度と比較的高いバルク密度を持ちます。粒子サイズは通常2～10マイクロンであり、比表面積が大きいです。GCCはさまざまな産業や日常の用途で広く使用されています。
沈殿炭酸カルシウム（PCC）は化学合成または蒸気堆積プロセスを通じて製造され、密度が低く、特定の粒子サイズを持ちます。グラウンドカルシウムカーボネート（GCC）と比較すると、PCCの密度は低く、粒子サイズは通常0.5〜5マイクロンで、比表面積（SSA）が大きくなります。この特性により、プラスチック、ゴム、塗料、コーティング、紙産業での流動性が向上します。また、精密に処理されたPCCは通常、高い白色度を持ち、最終製品の見た目の品質を向上させます。
活性炭酸カルシウム（ACC）は、化学的または物理的方法を用いて反応性や比表面積を向上させるために特別に処理された炭酸カルシウムです。この表面処理粉末の粒子サイズは通常0.5〜2マイクロメートルで、均一な粒子サイズ分布と高い比表面積を特徴とします。この特性により、フィラーの分散性が向上し、加工性能が向上します。さらに、低い含水量と塩酸（HCl）に不溶であるため、製品の安定性と耐久性が確保されます。表面に存在する界面活性剤により、他の材料との結合が強化され、製品の全体的な性能と信頼性がさらに向上します。
ナノ沈殿炭酸カルシウムはナノスケールの粒子サイズ（通常1〜100ナノメートル）を持つ炭酸カルシウムです。非常に小さい粒子サイズにより、ナノ沈殿炭酸カルシウムは優れた透明性を持ち、透明な効果が求められる用途に適しています。この材料は特殊な合成または加工技術を通じて生産され、従来の炭酸カルシウムよりもはるかに小さい粒子サイズを持ち、独自の物理的および化学的特性を備えています。液体または固体媒体に均一に分散し、沈殿を防ぐ能力があり、さらに優れた補強特性を提供し、フィラー充填率を30％から50％増加させることでコスト削減を実現します。
カルシウムカーボネートは多くの産業に広く多様に利用されており、製品性能の向上、コスト削減、加工効率の改善に重要な役割を果たしています。特定のニーズに応じた適切なグレードのカルシウムカーボネートを選択することで、最適な結果を得ることが可能です。以下では、フィラー材料としてのカルシウムカーボネートの一般的な特性と、さまざまな業界における用途について説明します。
ゴム産業では、カルシウムカーボネートがタイヤの硬度、耐摩耗性、引張強度を向上させます。また、シールやガスケットの耐摩耗性と耐老化性を改善し、ゴムホースやベルトの耐圧性と耐用年数を延ばします。一般的な製品には、タイヤ、シール、ガスケット、ゴムホース、ベルトなどがあります。
カルシウムカーボネートはPVC製品の剛性と耐久性を向上させながら、コストを削減します。PEおよびPP製品では硬度と寸法安定性を向上させます。ABSやPAのようなエンジニアリングプラスチックでは、耐熱性と機械的強度を高めます。プラスチックフィルムでは、カルシウムカーボネートが硬度、耐突刺性、透明性を向上させます。一般的な製品には、PVCパイプ、PVCシート、PEおよびPP製品、ABSおよびPAプラスチック、プラスチックフィルムなどがあります。
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建築用コーティングでは、カルシウムカーボネートが被覆力と耐候性を向上させます。産業用コーティングでは、耐摩耗性と化学的耐久性を提供します。自動車用コーティングでは、塗膜の硬度と光沢を高めます。木材用コーティングでは、硬度と耐摩耗性を向上させます。一般的な製品には、内壁・外壁用塗料、防護塗料、自動車用塗料、木材用コーティングなどがあります。
農業では、カルシウムカーボネートは土壌改良材、飼料添加物、農薬の担体として使用されます。土壌の質を改善し、作物の成長を促進し、栄養を提供しながら植物を保護します。畜産業では、カルシウムカーボネートは主に飼料添加物や敷材として使用され、必須のカルシウム栄養を提供し、動物の健康を改善し、生産性を向上させます。
カルシウムカーボネートは食品添加物として幅広い用途があります。カルシウム栄養を提供するだけでなく、食品の酸度を調整し、凝集を防ぎ、食感を改善します。医薬品分野では、カルシウムカーボネートはカルシウム補給、過剰な胃酸の緩和、薬剤の安定性向上、および製剤の賦形剤として広く使用されています。
(APEXのカルシウムカーボネートは工業用グレードに限定されており、現在、医薬品グレードの用途には対応しておりません。)
APEXは、ベトナムの天然石灰石を原料とした幅広いカルシウムカーボネート製品を提供しており、製品の品質を確保し、さまざまな顧客ニーズに対応しています。
APEX-TWのベトナム支社であるAPEX-VNは、高効率かつ安定した材料ソリューションに特化し、世界のゴム・プラスチック業界に卓越した製品とサービスを提供しています。APEX-VNの技術的な強みについて詳しく知りたい方は、APEX-VN公式ウェブサイトをご覧ください。
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