專利名稱：高白度變高嶺土和高白度充分煅燒高嶺土的制作方法
專利說(shuō)明高白度變高嶺土和高白度充分煅燒高嶺土 本申請(qǐng)要求2003年8月11日提交的U.S.臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/493,808的優(yōu)選權(quán)。本發(fā)明涉及具有高白度和亮度的煅燒高嶺土。該煅燒高嶺土可以是變高嶺土、充分煅燒高嶺土或急驟煅燒高嶺土。這些高嶺土可具有許多用途，包括作漆和涂料組合物中的填料或增量劑。更一般地說(shuō)，本發(fā)明的產(chǎn)品可用在要使用煅燒高嶺土的任何地方。煅燒高嶺土是從含水高嶺土產(chǎn)生的。顆粒狀高嶺土在自然界中以含水形式出現(xiàn)并以含羥基官能團(tuán)的晶體結(jié)構(gòu)存在。顆粒狀高嶺土經(jīng)過(guò)熱加工可轉(zhuǎn)化為煅燒形式。這類加工使顆粒狀高嶺土脫羥基。在煅燒期間，含水高嶺土從晶體轉(zhuǎn)化為無(wú)定形。進(jìn)一步，在煅燒期間，一般會(huì)出現(xiàn)聚集。煅燒高嶺土可用來(lái)改進(jìn)顏料的不透明性，并已廣泛用作漆、塑料、橡膠、密封劑中的顏料和陶瓷、水泥產(chǎn)品和其它應(yīng)用組合物的原材料。例如，煅燒高嶺土可用作漆和涂料中的消光劑。它們能有助于控制最終干燥漆膜表面的光澤度。對(duì)于光學(xué)漆膜性能，它們能使漆膜具有不透明性、白度和其它所需的性能。它們還可用作增量劑部分代替二氧化鈦和其它較昂貴的顏料而白度或不透明性的損失極小。但是，粗含水高嶺土常含有能使礦物變色的污染物。這些污染物可以是，例如，鐵-和/或鈦-基雜質(zhì)。這種變色可轉(zhuǎn)移到所得的煅燒高嶺土中，使其亮度和/或白度降低。純化顆粒礦物的典型方法包括泡沫浮選處理、選擇性絮凝，或在雜質(zhì)是磁活性的情況下，磁分離。但現(xiàn)在仍需要從純化含水高嶺土制備具有所需光學(xué)性能如高白度和亮度的煅燒高嶺土顏料。本發(fā)明的一個(gè)方面提供制造煅燒高嶺土的方法，它包括下列步驟(a)提供含水高嶺土；(b)對(duì)含水高嶺土進(jìn)行增強(qiáng)磁分離；(c)把含水高嶺土加熱到約500℃～約1200℃的溫度下，加熱時(shí)間要足以使含水高嶺土至少部分脫羥基；和
(d)獲得按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96的煅燒高嶺土。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供包含從增強(qiáng)磁分離含水高嶺土煅燒的高嶺土的組合物，其中該高嶺土在干燥時(shí)按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供包含按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96的變高嶺土的組合物。本發(fā)明的一個(gè)方面提供具有高白度和亮度的煅燒高嶺土。顏料的顏色可以用Hunter L*a*b*坐標(biāo)系評(píng)價(jià)，其中L*是顏料白度的量度。或者白度也可以按ASTM-E-313標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)量。亮度可用Technibrite TB-1C儀器或Hunter UltraScan XE儀器測(cè)量。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96，例如L值為至少約97，L值為至少約97.5或L值為至少約98的煅燒高嶺土。在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供用TechnibriteTB-1C儀器測(cè)量的亮度為至少約90，例如，亮度為至少約91的煅燒高嶺土。獲得煅燒高嶺土方法可以是讓含水高嶺土經(jīng)受增強(qiáng)磁分離，然后進(jìn)行煅燒?！办褵邘X土”，如本文所用，是指已用熱處理方法從相應(yīng)的(天然存在的)含水高嶺土轉(zhuǎn)化為脫羥基形式的高嶺土。除其它性能發(fā)生變化外，煅燒還把高嶺土結(jié)構(gòu)從晶體變?yōu)闊o(wú)定形。實(shí)施煅燒的方法是以任何已知方法熱處理粗粒或細(xì)粒含水高嶺土，例如，在約500℃～約1200℃，如約800℃～約1200℃、約800℃～約950℃、約900℃～約1200℃、約700℃～約900℃、約800～約850℃。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可以在約900℃，或至少約900℃的溫度下加熱含水高嶺土。含水高嶺土晶體形式的變化程度可依賴于含水高嶺土所受的熱量。一開(kāi)始，在暴露于熱時(shí)，含水高嶺土?xí)l(fā)生脫羥基。在低于最高約850～900℃的溫度下，常把產(chǎn)物看作實(shí)際上已脫羥基，把所得無(wú)定形結(jié)構(gòu)稱作變高嶺土。在該溫度下的煅燒常稱為“部分煅燒”，以及產(chǎn)物也可稱為“部分煅燒高嶺土”。進(jìn)一步加熱到約900～950℃以上的溫度會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)變化，如致密化。在這些較高溫度下的煅燒一般稱為“充分煅燒”，以及產(chǎn)物一般稱為“充分煅燒高嶺土”。進(jìn)一步煅燒會(huì)導(dǎo)致形成富鋁紅柱石。濃度為按照本發(fā)明組合物總重量的約2重量％～約40重量％的富鋁紅柱石在某些最終應(yīng)用如陶瓷催化劑基體，如堇青石基體中可能有用。在其它實(shí)施方案中，富鋁紅柱石的存在量，可以是組合物總重量的約2重量％以上，約5重量％以上，或約8重量％以上。因此，“煅燒的”(或“煅燒”)，如本文所用，可包括任何煅燒程度，包括部分(變)、完全和/或急驟煅燒在內(nèi)。有效的煅燒方法包括，但不限于，均熱煅燒和急驟煅燒。在均熱煅燒中，含水高嶺土要在如本文所述約500℃～約1200℃的溫度下，例如在約800℃～約1200℃的溫度下，或最高約850～900℃的溫度下，或至少約900～950℃的溫度下加熱處理，加熱時(shí)間要足以使高嶺土脫羥基(例如，從至少數(shù)分鐘至5或更多個(gè)小時(shí))。在急驟煅燒中，含水高嶺土要迅速加熱短于約1秒鐘，在本文所述的溫度下一般都短于約0.5秒。煅燒含水高嶺土所用的爐、窯或其它加熱設(shè)備可以是任何已知類型。適合進(jìn)行均熱煅燒的已知設(shè)備包括高溫烘箱、轉(zhuǎn)窯和立式窯。實(shí)施急驟煅燒的已知設(shè)備包括渦流式流體流動(dòng)加熱設(shè)備，如WO99/24360中所述的那些，其公開(kāi)內(nèi)容引于此供參考。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供制造煅燒高嶺土的方法，該方法包括下列步驟(a)提供含水高嶺土；(b)對(duì)含水高嶺土進(jìn)行增強(qiáng)磁分離；(c)在約500℃～約1200℃的溫度下加熱含水高嶺土，加熱時(shí)間要足以使含水高嶺土至少部分脫羥基；以及(d)獲得按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96的煅燒高嶺土，例如，L值至少約97、至少約97.5或至少約98。在一個(gè)實(shí)施方案中，煅燒高嶺土用Technibrite TB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約90，例如亮度至少約91?！凹訜岷邘X土”是指以上討論的任何煅燒工藝。加熱到某一溫度可包括僅在一個(gè)溫度下、在兩個(gè)或更多個(gè)不同溫度下或在一個(gè)溫度范圍內(nèi)加熱含水高嶺土。取決于加熱時(shí)間和溫度，加熱可進(jìn)行一段時(shí)間，以使含水高嶺土部分或充分煅燒或脫羥基。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，加熱時(shí)間要進(jìn)行到足以部分煅燒含水高嶺土。在另一個(gè)實(shí)施方案中，加熱時(shí)間要進(jìn)行到足以充分煅燒含水高嶺土。在一個(gè)實(shí)施方案中，(c)中的加熱包括在約700℃～約900℃的溫度下加熱含水高嶺土。在另一個(gè)實(shí)施方案中，(c)中的加熱包括在約800℃～約850℃的溫度下加熱含水高嶺土。在另一個(gè)實(shí)施方案中，(c)中的加熱包括在至少約900℃的溫度下加熱含水高嶺土，以及(d)中煅燒高嶺土的Hunter labcoordinate L值為至少約97，例如L值至少約97.5。在另一個(gè)實(shí)施方案中，(c)中的加熱包括在至少約900℃的溫度下加熱含水高嶺土，以及(d)中煅燒高嶺土的Hunter labcoordinate L值為至少約98。要用增強(qiáng)磁分離處理的含水高嶺土可以市購(gòu)。或者含水高嶺土也可以通過(guò)精制天然存在的高嶺土獲得。天然存在的典型高嶺土包括從巴西，如從Rio Capim區(qū)；從澳大利亞；從美國(guó)，如從Georgia；從英國(guó)和中國(guó)獲得的那些。煅燒之前，含水高嶺土可先經(jīng)過(guò)磁分離。在進(jìn)行磁分離時(shí)，顆粒狀高嶺土要通過(guò)暴露在高強(qiáng)度磁場(chǎng)中的鋼質(zhì)基體。磁場(chǎng)在基體橫向上產(chǎn)生一個(gè)梯度。由于磁性顆粒響應(yīng)磁梯度，磁性顆粒就被選擇性地從非磁性顆粒中分離出來(lái)，即非磁性顆粒如高嶺土可通過(guò)基體而磁活性顆粒留下。改進(jìn)磁分離的方法可以是磁化非磁活性材料，使非磁性材料被選擇性地分離出來(lái)，本文又稱之為增強(qiáng)磁分離。非磁性顆粒，或弱磁性材料，如鈦酸亞鐵或其它天然存在于高嶺土的色體，可通過(guò)加入磁增強(qiáng)試劑而被磁化。使用磁增強(qiáng)試劑的方法在U.S.專利6,006,920中已有所述，其全部公開(kāi)內(nèi)容引于此供參考。按照一個(gè)實(shí)施方案，在高嶺土中可加入磁增強(qiáng)試劑，使之磁化并使它能用磁分離法強(qiáng)化除去。在一個(gè)實(shí)施方案中，磁增強(qiáng)試劑是包含至少一種磁性氧化物水溶液的組合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，磁增強(qiáng)試劑還包含至少一種表面活性劑，其作用是形成或增加高嶺土與至少一種磁性氧化物之間的粘附性。所述至少一種表面活性劑可以是單一表面活性劑或幾種表面活性劑的混合物。磁增強(qiáng)試劑可包含至少一種涂有至少一種表面活性劑的磁氧化物。典型的磁增強(qiáng)試劑包括一般由通式MxOy代表的那些金屬氧化物，其中M是至少一種金屬以及x和y值取決于至少一種金屬的電荷。MxOy可代表單一金屬氧化物或混合金屬氧化物，即具有2種或多種不同金屬類型或不同金屬電荷的金屬氧化物，如由通式MxM′x′Oy代表的氧化物。代表性金屬包括Fe、Ni、Co、Mn和Nb。典型的磁性氧化物可包括，例如，氧化鐵、氧化鈷、氧化鎳和任何金屬組合的氧化物，如亞正鐵氧化物、鈷鐵氧化物(CoFe2O4)、NiFe2O4。其它適用的磁性氧化物已描述在U.S.專利4,906,382(Hwang)、U.S.專利4,834,898(Hwang)、U.S.專利4,125,460(Nott等)、U.S.專利4,078,004(Nott等)中，其中的全部公開(kāi)內(nèi)容引于此供參考。表面活性劑增加磁性氧化物與非磁性材料如含水高嶺土之間的親合力。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種表面活性劑包括帶疏水長(zhǎng)尾以及濁點(diǎn)在65℃以上的分子。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述至少一種表面活性劑具有較低的疏水-疏巖平衡(HLB)值，如10或更小、9或更小、8或更小、7或更小、6或更小，或5或更小，其中HLB等于分子內(nèi)親水基與疏水基重量百分?jǐn)?shù)之比。典型的表面活性劑包括U.S.專利5,527,426(Marwah等)中所列出的那些。典型的磁增強(qiáng)試劑包括某些以95DM144或9868出售的Nalco產(chǎn)品(Ondeo-Nalco Chemical Co.Naperville，III)。在一個(gè)實(shí)施方案中，表面活性劑以約5％的活度，即磁性金屬氧化物的固體濃度約為5％的量存在于磁增強(qiáng)試劑中。在約5％活度時(shí)，磁增強(qiáng)試劑的存在量可以是約0.5磅/噸高嶺土～約7.5磅/噸高嶺土，例如約1.0～約5.0磅/噸高嶺土，約1.5～約4.0磅/噸高嶺土，或約2.0～約3.5磅/噸高嶺土。在一個(gè)實(shí)施方案中，高嶺土要作為含磁增強(qiáng)試劑的漿料或懸浮液，如水漿料，經(jīng)受磁分離。在磁分離之前，高嶺土漿料可受高剪切作用，即漿料要經(jīng)調(diào)節(jié)。高剪切可以用能夠維持轉(zhuǎn)子葉片端速至少約50英尺/秒，例如轉(zhuǎn)子端速為約50～約200英尺/秒或轉(zhuǎn)子端速為約125～約150英尺/秒的任意類轉(zhuǎn)子設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。適用的轉(zhuǎn)子設(shè)備包括轉(zhuǎn)子-定子型研磨機(jī)，例如，Kady Intenational(Scarborough，Ma.)制造的轉(zhuǎn)子-定子研磨機(jī)(“Kady研磨機(jī)”)和Impex(Milledgeville，Ga)制造的轉(zhuǎn)子-定子研磨機(jī)(“Impex”研磨機(jī))；葉片型高剪切研磨機(jī)，如Cowles葉片(Morehouse Industries，Inc.，F(xiàn)ullerton，Calif.)；和高剪切介質(zhì)研磨機(jī)，如沙磨機(jī)。在一個(gè)方面中，磁增強(qiáng)試劑在能維持轉(zhuǎn)子葉片端速至少約50英尺/秒或本文所述的任何轉(zhuǎn)子葉片端速的轉(zhuǎn)子設(shè)備的作用下是剪切穩(wěn)定的。高嶺土漿料的調(diào)節(jié)時(shí)間要足以增強(qiáng)后續(xù)磁分離步驟，只要不有損于高嶺土的質(zhì)量即可。調(diào)節(jié)時(shí)間可隨施加剪切作用所用的設(shè)備而變。調(diào)節(jié)時(shí)間可以是大于0秒的任何適當(dāng)時(shí)段。例如，用kady研磨機(jī)調(diào)節(jié)時(shí)，滑泥可調(diào)節(jié)約1分鐘～約10分鐘，典型的時(shí)段可以為約2分鐘～約8分鐘、約3分鐘～約6分鐘或約4分鐘～約5分鐘。根據(jù)其它設(shè)備與kady研磨機(jī)相比所施的相對(duì)剪切，上述典型時(shí)段可適用于其它剪切設(shè)備，本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟悉如何將它們應(yīng)用于其它設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施方案中，增強(qiáng)磁分離包括讓含有磁增強(qiáng)試劑的高嶺土漿料通過(guò)一個(gè)高強(qiáng)度磁分離機(jī)。磁分離機(jī)可包含具有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的不銹鋼基體，如不銹鋼絨、不銹鋼球、釘、圖釘?shù)??；w受磁場(chǎng)作用，在基體橫向上建立起磁梯度。在一個(gè)實(shí)施方案中，高嶺土受強(qiáng)磁場(chǎng)，如至少約0.5千高斯的強(qiáng)磁場(chǎng)作用。高嶺土在增強(qiáng)磁分離之前可用本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員熟知的方法進(jìn)行水?dāng)嚢韬?或去粗砂。除增強(qiáng)磁分離以外，含水高嶺土還可經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)眾所周知的其它精選步驟，以除去不需要的雜質(zhì)。例如，精制高嶺土漿料可經(jīng)歷臭氧化、瀝濾(漂洗)、泡沫浮選，選擇性絮凝和/或過(guò)濾。在一個(gè)實(shí)施方案中，含水高嶺土在(c)之前，即在把含水高嶺土加熱到使含水高嶺土至少部分脫羥基的溫度前，可經(jīng)歷至少一項(xiàng)精選工藝?；蛘?，含水高嶺土的水懸浮液在增強(qiáng)磁分離之前也可以先經(jīng)過(guò)泡沫浮選，以除去泡沫中的含鈦雜質(zhì)。在一個(gè)更具體的實(shí)施例中，漿料可以用油酸調(diào)節(jié)，以涂布浮選池內(nèi)產(chǎn)生的空氣泡。二氧化鈦礦附著在空氣泡上且浮出高嶺土漿料。這一浮選法的實(shí)例已描述在授予Cundy的U.S.專利3,450,257中，該文獻(xiàn)引于此供參考。任選地，含水高嶺土在磁分離之前也可以經(jīng)過(guò)選擇性絮凝作用，在其中雜質(zhì)從懸浮液中絮凝出來(lái)，而高嶺土留在懸浮液內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，可以用分子量超過(guò)100萬(wàn)或分子量在約1000萬(wàn)～約1500萬(wàn)的高分子量陰離子聚合物。該陰離子聚合物可以是聚丙烯酰胺的共聚物。然后高嶺土可以經(jīng)歷酸絮凝化并烘干，或者也可以再分散在makedown桶內(nèi)或噴霧干燥。具體選擇性絮凝工藝的細(xì)節(jié)可見(jiàn)諸于授于Chapman和Anderson的U.S.專利4,227,920和授予Yuan等的U.S.專利5,685,900，其包括臭氧化。本發(fā)明的煅燒高嶺土組合物可用于許多需要提高不透明性、亮度、白度或光澤度控制的應(yīng)用中。例如，本發(fā)明的煅燒高嶺土產(chǎn)品可用于需要具有上述特性中任何一個(gè)的工業(yè)涂料或建筑漆組合物中。本發(fā)明的產(chǎn)品也適用于所有要使用高嶺土的地方，例如制造填充塑料、橡膠、密封劑和電纜，或者也可用于制造陶瓷產(chǎn)品、水泥產(chǎn)品和紙產(chǎn)品。本發(fā)明的產(chǎn)品還可用作涂布水泥產(chǎn)品或紙的涂料，例如紙涂料。包含煅燒高嶺土的漆組合物還可另外包含至少一種選自下列一組的其它組分聚合物粘結(jié)劑、主顏料如二氧化鈦、次顏料如碳酸鈣、二氧化硅、霞石正長(zhǎng)巖、長(zhǎng)石、白云石、硅藻土和熱堿處理過(guò)的硅藻土。對(duì)于這類漆組合物的水基形式，任何可水分散的粘結(jié)劑，如聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸類都可以用。本發(fā)明的漆組合物還可包含其它傳統(tǒng)添加劑，包括但不限于，表面活性劑、增稠劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、溶劑和聚結(jié)劑。本發(fā)明可用來(lái)生產(chǎn)所有品級(jí)的紙，從超輕量帶涂層紙至帶涂層或填充紙板。紙或紙板產(chǎn)品可包含能改進(jìn)成品紙或紙板亮度或不透明性的涂料。本發(fā)明的產(chǎn)品還可用作增量劑，允許部分取代昂貴的二氧化鈦顏料，而不透明性或著色強(qiáng)度無(wú)過(guò)多損失。增量劑材料可用于紙、聚合物、漆等，或作為涂料顏料或著色組分涂布紙、紙板、塑料紙等等。按照本發(fā)明的紙涂料除包含上述煅燒高嶺土以外還可包括生產(chǎn)紙涂料和紙?zhí)盍现谐Ｓ玫牟牧?。該組合物可包括粘結(jié)劑和顏料，如TiO2。按照本發(fā)明的涂料可任選地包括其它添加劑，包括但不限于，分散劑、交聯(lián)劑、保水助劑、粘度改性劑或增稠劑、潤(rùn)滑劑或砑光助劑、抑泡劑/消泡劑、亮光油墨不退添加劑、干或濕擦改性劑或耐磨添加劑、干或吸濕改性添加劑、光學(xué)增亮劑或熒光增白劑、染料、抗微生物劑、流平助劑、耐脂或耐油添加劑，耐水添加劑和/或不溶粘料。任何技術(shù)認(rèn)可的粘結(jié)劑都可用于本發(fā)明。典型的粘結(jié)劑包括，但不限于，衍生自從已知植物源如小麥、玉米、土豆或淀粉質(zhì)食料所獲得的天然淀粉的粘結(jié)劑；合成粘結(jié)劑，包括苯乙烯丁二烯、丙烯酸膠乳、乙酸乙烯酯膠乳或苯乙烯丙烯酸；酪蛋白；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；或它們的混合物。紙涂料含有非常不同的粘結(jié)劑量，取決于擬用于帶涂層紙產(chǎn)品的印刷類型。根據(jù)所需的最終產(chǎn)品，合適的粘結(jié)劑含量對(duì)熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。粘結(jié)劑含量要控制到使表面能接受油墨而不會(huì)斷斷續(xù)續(xù)。紙涂料的膠乳粘結(jié)劑量一般為約3％～約30％。在按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，紙涂料中存在的粘結(jié)劑量為約3重量％～約10重量％；在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中，涂料中存在的粘結(jié)劑量為約10重量％～約30重量％。本文所述的煅燒高嶺土可用于其它產(chǎn)品，如水泥產(chǎn)品。水泥產(chǎn)品包括混凝土、水泥和石膏。煅燒高嶺土的其它應(yīng)用包括陶瓷、塑料、聚合物、紙涂料、填料和填充紙。本發(fā)明還要用下列非限定性實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，這些實(shí)施例僅旨在給出本發(fā)明的典型實(shí)例。
實(shí)施例實(shí)施例1
在該實(shí)施例中，用類似于U.S.專利6,006,920中所述的方法對(duì)粗含水高嶺土進(jìn)行磁分離。將粗含水高嶺土，即75％粗白堊土和25％細(xì)第三級(jí)原礦(tertiary crude)的混合物，在水中攪拌。用5份硅酸鈉比1份氫氧化鈉的分散劑混合物在pH＝9.2下將上述混合物水?dāng)嚢璧焦腆w含量為約42％。讓該粗制品通過(guò)Dorr-Cone沙箱和100目篩，以除去粗砂，然后在Bird Machine Co.(South Walpole，Mass.)上離心分級(jí)該粗制品，以獲得92％小于2μm的細(xì)級(jí)分，粒徑如Sedigraph 5100(Micromeritics，Norcross，Ga.)所測(cè)。細(xì)級(jí)分的固體含量為28.7％。對(duì)剛收到的細(xì)級(jí)分按每噸加0.5磅Colloid 211(RhonePoulenc，Marietta，Ga.)(聚丙烯酸鈉)配料，接著按5％活性試劑在每噸中加進(jìn)2.5磅Nalco 9868。在混合約2小時(shí)后，用kady研磨機(jī)調(diào)節(jié)滑泥，消耗38～57馬力-小時(shí)/噸。讓調(diào)節(jié)好的滑泥通過(guò)一個(gè)填充了標(biāo)準(zhǔn)基體(直徑60μm)的高梯度磁分離機(jī)。讓滑泥在磁基體中停留3分鐘以及磁循環(huán)周期為12分鐘。然后用硫酸處理該細(xì)級(jí)分把pH值降到2.8，且每噸配比4磅連二亞硫酸鈉，然后過(guò)濾。用含蘇打灰和聚丙烯酸鈉的水再攪拌濾餅到pH＝6.2，然后噴霧干燥。表I羅列了用來(lái)制備變高嶺土樣品的經(jīng)過(guò)磁分離的含水高嶺土的性能。
表I
1Technibrite TB-1C2Sedigraph 5100實(shí)施例2
本實(shí)施例描述本發(fā)明的變高嶺土和包含這些變高嶺土的組合物的制備方法。測(cè)定本發(fā)明變高嶺土和變高嶺土組合物的光學(xué)性能并與現(xiàn)有技術(shù)即市購(gòu)樣品A-D進(jìn)行比較。將實(shí)施例1經(jīng)過(guò)磁分離的含水高嶺土在850℃煅燒1小時(shí)，以產(chǎn)生本發(fā)明的變高嶺土。表II和III分別列出了干、濕變高嶺土樣品的光學(xué)性能并與市購(gòu)變高嶺土對(duì)比物進(jìn)行比較。
表II光學(xué)性能總結(jié)-干顏料變高嶺土樣品比較
1Technibrite TB-1C2Sedigraph 5100表III光學(xué)性能總結(jié)-濕顏料變高嶺土樣品比較
1Hunter UltraScan XE2含水漿料-40％固體
分量a、b和L是用Technibrite TB-1C儀器(表II)或HunterUltrascan XE儀器(表In)測(cè)量的色空間標(biāo)尺上的色組分值?！?a”是紅色量度；“-a”是綠色量度；“+b”是黃色量度；“-b”是藍(lán)色量度；“L”是白度量度。含變高嶺土的石膏樣品的制備方法也是把表II中所述的本發(fā)明變高嶺土和商品I型白色Portlang水泥按25∶75之比進(jìn)行混合。讓濕、干樣品在室溫下固化30天。表IV列出了這些已固化濕、干樣品的光學(xué)性能并與由市購(gòu)樣品A和B制備且也已固化了30天的石膏進(jìn)行比較。
表IV光學(xué)性能總結(jié)含變高嶺土石膏1樣品的比較
1變高嶺土/水泥＝25/752Hunter Ultra Scan XE330天固化，濕430天固化，干5水/水泥＝0.86水/水泥＝0.657水/水泥＝0.65實(shí)施例3
在該實(shí)施例中，比較了包含實(shí)施例2中本發(fā)明變高嶺土的漆的光學(xué)性能與含市購(gòu)變高嶺土的漆的性能。表V列出了63％PVC配方中含本發(fā)明變高嶺土和市購(gòu)高嶺土的顏料和膠乳組分。TiO2有許多不同的商品，如R-706。膠乳可以是漆配方中常用的任意類膠乳，如Ucar379市售膠乳。
表V顏料配方總結(jié)-63％PVC磅/100加侖漆 表VI羅列了63％PVC配方的干漆膜性能表VI漆膜1性能總結(jié)-63％PVC
1剝下的3-密耳濕膜 本實(shí)施例描述充分煅燒高嶺土的制備。測(cè)量本發(fā)明樣品的光學(xué)性能并與市購(gòu)白度很高的充分煅燒高嶺土進(jìn)行比較。將實(shí)施例1中經(jīng)過(guò)磁分離的含水高嶺土在1050℃煅燒1小時(shí)以產(chǎn)生充分煅燒高嶺土樣品。表VIII列出了干燥的充分煅燒高嶺土和市購(gòu)高嶺土的光學(xué)性能。由表VIII可見(jiàn)，本發(fā)明的方法產(chǎn)生了與市購(gòu)對(duì)比物相當(dāng)?shù)母甙锥褥褵邘X土。
表VIII物理性能總結(jié)
1Technibrite TB-1C2ASTM-D-281擦拭法3Sedigraph 5100實(shí)施例5在該實(shí)施例中，制備了含實(shí)施例4中本發(fā)明充分煅燒高嶺土的漆。測(cè)量這些漆的光學(xué)性能并與包含市購(gòu)高白度充分煅燒高嶺土的漆進(jìn)行比較。表IX列出了含實(shí)施例4中本發(fā)明充分煅燒高嶺土和市購(gòu)高白度煅燒高嶺土的44％PVC配方的顏料和膠乳組分。
表IX44％PVC顏料配方總結(jié)磅/100加侖漆 表X羅列了44％PVC配方的干漆膜的性能。
表X漆膜1性能總結(jié)-44％PVC
1剝下的3-密耳濕膜2磅/100加侖3Hunter Pro-3光澤度計(jì)4Hunter UltraScan XE
由表X可見(jiàn)，由本發(fā)明充分煅燒高嶺土配方獲得的漆膜，與含高白度市購(gòu)漆膜相比，具有相當(dāng)?shù)陌锥群土炼刃阅?。?4％PVC漆中，加入當(dāng)量為每100加侖漆中有11磅PhthaloBlue分散體，制成著色膜。表XI羅列了由44％PVC配方制成的著色干漆膜的性能。
表XI藍(lán)色1漆膜性能總結(jié)-44％PVC
111磅Phthalo Blue分散體/100加侖漆2磅/100加侖3Hunter UltraScan XE
表XII列出了含實(shí)施例4的本發(fā)明充分煅燒高嶺土的55％PVC配方的顏料和膠乳組分。表XIII和XIV分別羅列了55％PVC配方的干漆膜和干著色膜的性能。
表XII55％PVC顏料配方總結(jié)磅/100加侖漆
表XIII漆膜1性能總結(jié)-55％PVC
1剝下的3-密耳濕膜2磅/100加侖3Hunter Pro-3光澤度計(jì)4Hunter UltraScan XE
表XIV藍(lán)色1漆膜性能總結(jié)-55％PVC
111磅Phthalo Blue分散體/100加侖2磅/100加侖3Hunter UltraScan XE
表XV列出了含實(shí)施例4中本發(fā)明充分煅燒高嶺土的65％PVC配方的顏料和膠乳組分。表XVI和表XVII分別羅列了65％PVC配方的干漆膜和著色干漆膜的性能表XV65％顏料配方總結(jié)磅/100加侖漆
表XVI漆膜1性能總結(jié)-65％PVC
1剝下的3-密耳濕膜2磅/100加侖3Hunter Pro-3光澤度計(jì)4Hunter UltraScan XE表XVII藍(lán)色1漆膜性能總結(jié)-65％PVC
111磅Phthalo Blue分散體/100加侖2磅/100加侖
3Hunter Ultra Scan XE
表XVIII列出了含實(shí)施例4中本發(fā)明充分煅燒高嶺土的75％PVC配方的顏料與膠乳組分。表XIX和XX分別羅列了75％PVC配方的干漆膜和著色干膜的性能。
表XVIII75％PVC顏料配方磅/100加侖漆
表XIX漆膜1性能總結(jié)-75％PVC
1剝下的3-密耳濕膜2磅/100加侖
3Hunter Pro-3光澤度計(jì)4Hunter Ultra Scan XE表XX藍(lán)色1漆膜性能總結(jié)-75％PVC
111磅Phthalo Blue分散體/100加侖2磅/100加侖3Hunter UltraScan XE實(shí)施例6
本實(shí)施例描述了本發(fā)明變高嶺土和充分煅燒高嶺土的制備以及它們作為軟木/硬木紙配料中填料的性能。讓含水高嶺土經(jīng)歷按照實(shí)施例1的增強(qiáng)磁分離。含水細(xì)粒高嶺土的性能羅列在表XXI中。
表XXI
1Technibrite TB-1C2Sedigraph 5l00
變高嶺土的制備方法是將表XXI中經(jīng)過(guò)磁分離的含水高嶺土在800℃煅燒1小時(shí)。充分煅燒高嶺土的制備方法是將表XXI中經(jīng)過(guò)磁分離的含水高嶺土在1050℃煅燒1小時(shí)。本發(fā)明的變高嶺土和充分煅燒高嶺土的性能羅列在表XXII中。
表XXII
1Technibrite TB-1C2Sedigraph 5100
將表XXII中所述的本發(fā)明變高嶺土和充分煅燒高嶺土分別作為45％軟木/55％硬木配料進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，在制備的樣品中，這些高嶺土作為填料的含量為最終紙重量的5～15％。測(cè)量所得手抄紙中填料的保留率和光學(xué)性能并與分別涂有含市購(gòu)變高嶺土和充分煅燒高嶺土的配料手抄紙進(jìn)行比較。表XXIII概括了所得手抄紙中填料的保留率和光學(xué)性能(光學(xué)性能用Technibrite TB-1C測(cè)量)。
表XXIII填充手抄紙性能總結(jié)
1表示紙內(nèi)存在的填料量。由表XXIII可見(jiàn)，由含本發(fā)明煅燒填料的配料制成的手抄紙具有出色的亮度性能，同時(shí)保持了與從市購(gòu)煅燒高嶺土制成的配料相當(dāng)?shù)牟煌该餍院吞盍媳Ａ袈?。除非另有說(shuō)明，本說(shuō)明書和權(quán)利要求中用來(lái)表示組分量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)字都應(yīng)理解為在所有情況下都修飾了術(shù)語(yǔ)“約”。因此，除非有相反說(shuō)明，在以下說(shuō)明書和所附權(quán)利要求中提到的數(shù)字參數(shù)都是近似值，它們可隨本發(fā)明希望獲得的理想性能而變。
權(quán)利要求
1.一種制造煅燒高嶺土的方法，包括下列步驟(a)提供含水高嶺土；(b)對(duì)含水高嶺土進(jìn)行增強(qiáng)磁分離；(c)在約500℃～約1200℃的溫度下加熱該含水高嶺土，加熱時(shí)間要足以使該含水高嶺土至少部分脫羥基；以及(d)獲得按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96的煅燒高嶺土。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中(d)中的煅燒高嶺土用TechnibriteTB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約90。
3.按照權(quán)利要求1的方法，其中(d)中的煅燒高嶺土用TechnibriteTB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約91。
4.按照權(quán)利要求1的方法，其中(d)中煅燒高嶺土的Hunter labcoordinate L值為至少約97。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中(b)中的煅燒高嶺土以水漿料的形式存在。
6.按照權(quán)利要求5的方法，其中所述漿料包含磁增強(qiáng)試劑。
7.按照權(quán)利要求6的方法，其中所述磁增強(qiáng)試劑包含至少一種選自金屬氧化物和混合金屬氧化物的磁性氧化物。
8.按照權(quán)利要求6的方法，其中磁增強(qiáng)試劑包含涂有表面活性劑的金屬氧化物。
9.按照權(quán)利要求6的方法，其中磁增強(qiáng)試劑包含涂有表面活性劑的氧化鐵。
10.按照權(quán)利要求6的方法，其中磁增強(qiáng)試劑在受到能維持轉(zhuǎn)子葉片端速為至少約50英尺/秒的轉(zhuǎn)子設(shè)備作用時(shí)是剪切穩(wěn)定的。
11.按照權(quán)利要求8的方法，其中表面活性試劑以約5％活度的量存在于磁增強(qiáng)試劑中。
12.按照權(quán)利要求1的方法，其中含水高嶺土在(c)之前已經(jīng)過(guò)至少一種精選工藝。
13.按照權(quán)利要求12的方法，其中所述至少一種工藝選自攪拌、去粗砂、泡沫浮選、選擇性絮凝和瀝濾。
14.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱時(shí)間要足以使含水高嶺土完全脫羥基。
15.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括急驟煅燒。
16.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在約800℃～約1200℃的溫度下加熱含水高嶺土。
17.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在約800℃～約950℃的溫度下加熱含水高嶺土。
18.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在約900℃～約1200℃的溫度下加熱含水高嶺土。
19.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在約700℃～約900℃的溫度下加熱含水高嶺土。
20.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在約800℃～約850℃的溫度下加熱含水高嶺土。
21.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在至少約900℃的溫度下加熱含水高嶺土，以及(d)中的煅燒高嶺土的Hunter labcoordinate L值為至少約97.5。
22.按照權(quán)利要求1的方法，其中(c)中的加熱包括在至少約900℃的溫度下加熱含水高嶺土，以及(d)中的煅燒高嶺土的Hunter labcoordinate L值為至少約98。
23.用按照權(quán)利要求1的方法制備的煅燒高嶺土。
24.一種包含由增強(qiáng)磁分離含水高嶺土煅燒的高嶺土的組合物，其中該煅燒高嶺土在干燥時(shí)按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96。
25.按照權(quán)利要求24的組合物，其中該干燥煅燒高嶺土用Technibrite TB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約90。
26.按照權(quán)利要求25的組合物，其中該干燥煅燒高嶺土用Technibrite TB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約91。
27.按照權(quán)利要求24的組合物，其中該干燥煅燒高嶺土按Hunterlab coordinate L值定義的白度為至少約97。
28.按照權(quán)利要求27的組合物，其中該干燥煅燒高嶺土用Technibrite TB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約91。
29.按照權(quán)利要求24的組合物，其中該高嶺土包含充分煅燒高嶺土。
30.按照權(quán)利要求24的組合物，其中該高嶺土包含變高嶺土。
31.按照權(quán)利要求24的組合物，其中該高嶺土包含急驟煅燒高嶺土。
32.包含按照權(quán)利要求24的組合物的漆。
33.包含按照權(quán)利要求24的組合物的聚合物。
34.包含按照權(quán)利要求24的組合物的陶瓷。
35.包含按照權(quán)利要求24的組合物的紙涂料。
36.涂有按照權(quán)利要求35的紙涂料的紙。
37.包含按照權(quán)利要求24的組合物的填料。
38.包含按照權(quán)利要求37的填料的填充紙。
39.包含按照權(quán)利要求24的組合物的水泥產(chǎn)品涂料。
40.涂有按照權(quán)利要求39的涂料的水泥產(chǎn)品。
41.包含按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約96的變高嶺土的組合物。
42.按照權(quán)利要求41的組合物，其中所述變高嶺土用TechnibriteTB-1C儀器測(cè)得的亮度為至少約91。
43.按照權(quán)利要求41的組合物，其中所述變高嶺土按Hunter labcoordinate L值定義的白度為至少約97。
44.包含按照權(quán)利要求41的組合物的漆。
45.包含按照權(quán)利要求41的組合物的聚合物。
46.包含按照權(quán)利要求41的組合物的陶瓷。
47.包含按照權(quán)利要求41的組合物的紙涂料。
48.涂有按照權(quán)利要求47的紙涂料的紙。
49.包含按照權(quán)利要求41的組合物的填料。
50.包含按照權(quán)利要求49的填料的填充紙。
51.包含按照權(quán)利要求41的組合物的水泥產(chǎn)品涂料。
52.涂有按照權(quán)利要求51的涂料的水泥產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有最佳白度和亮度性能的煅燒高嶺土。該煅燒高嶺土可包含變高嶺土、充分煅燒高嶺土或急驟煅燒高嶺土。該高嶺土可由已經(jīng)過(guò)增強(qiáng)磁分離的含水高嶺土煅燒而成。所得煅燒高嶺土按Hunter lab coordinate L值定義的白度為至少約(96)。煅燒高嶺土還有至少約(90)的亮度，如Technibrite TB－1C儀器所測(cè)。本發(fā)明還涉及制備煅燒高嶺土的方法。本發(fā)明還涉及包含這類煅燒高嶺土的漆、聚合物、涂料、陶瓷、紙和水泥產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C04B33/04GK1867641SQ200480029809
公開(kāi)日2006年11月22日 申請(qǐng)日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月11日
發(fā)明者E·J·薩爾, T·L·阿德金斯, S·C·拉珀, J·費(fèi)拉 申請(qǐng)人:英默里斯高嶺土公司