專利名稱：超扁平型粘土及其在紙涂料和填料中的應(yīng)用,其制法和光亮度改進的紙產(chǎn)品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含水高嶺土，當(dāng)將其用作填料或涂料時，能改善光學(xué)性能。另外，本發(fā)明涉及顯示出改進性能例如改進光亮度的紙用涂料和帶涂料的紙產(chǎn)品。再者，本發(fā)明還涉及制備含水高嶺土產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
顆粒狀高嶺土產(chǎn)品有著多種用途，包括用作油漆，塑料，聚合物，造紙和紙用涂料的顏料，填料，和補充劑。高嶺土粘土，也稱為瓷土，或含水高嶺土，主要是由無機高嶺石，含水硅酸鋁，以及少量的各種雜質(zhì)構(gòu)成。
顆粒狀高嶺土通常存在于三種形態(tài)中含水高嶺土，煅燒型高嶺土，化學(xué)聚結(jié)型高嶺土。含水高嶺土基本上是無機高嶺石，它采自自然資源并已經(jīng)預(yù)選。煅燒型高嶺土由含水高嶺土在例如大于500℃的高溫下經(jīng)加工制得?；瘜W(xué)聚結(jié)型高嶺土是顆粒聚集體，它具有類似于含水高嶺土經(jīng)化學(xué)品處理制得的煅燒型高嶺土的顯微結(jié)構(gòu)。與含水高嶺土相比，在某些應(yīng)用組合物中，煅燒型高嶺土和化學(xué)聚結(jié)型高嶺土顯示出許多好處?？墒牵幸娴撵褵邘X土和化學(xué)聚結(jié)高嶺土并不是沒有缺點。煅燒型高嶺土和化學(xué)聚結(jié)型高嶺土的制造成本顯著地高于含水高嶺土的成本。煅燒型高嶺土和化學(xué)聚結(jié)型高嶺土雖還有改善紙的某些性能的作用，但同時對其它性能例如強度有不利的影響。
高嶺土已在油漆，塑料和紙用涂料組合物中被用作補充劑或顏料。高嶺土顏料使上述組合物具有所希望的物理和光學(xué)性能。用作消光劑(或去光澤)劑，它們有助于使添加了它們的基質(zhì)表面平滑。用作不透明劑，它們能產(chǎn)生光亮度，白色度，光澤和其它希望的光學(xué)特性。用作補充劑，它們允許局部替換二氧化鈦和其它更昂貴的顏料，而又使白色度和光亮度損失降至最小。
適用于紙板材料的紙用涂料可作許多用途，包括但不限于增加紙板材料的光澤，平滑度，不透明度和/或光亮度。涂料還可用來掩蓋表面的不平度或用其它方法改善驗收印刷品的表面質(zhì)量。紙用涂料通常由顏料物質(zhì)以及親水粘合劑和其它非必須配料形成的流體含水懸浮體制得。
涂料借助于一臺包括一個短延時涂敷頭的涂敷機按常規(guī)進行涂敷，這涂敷機是這樣一種裝置，即其中有一個涂料組合物的系留池，在稍微提高的壓力作用下使其與活動的紙卷筒相接觸，在借助于從動刮板去除多余涂料組合物之前，保持足夠的接觸時間以便對紙面進行涂敷。
本發(fā)明的另外的優(yōu)點部分地將在隨后的敘述中作陳述，而部分地將不用敘述是顯而易見的，或可通過本發(fā)明的實而意識到。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過特別是在所附的權(quán)利要求書中所指出的這些單元和組合得到實現(xiàn)和獲得。
應(yīng)當(dāng)指出，對本發(fā)明的以上概述和下面的詳述二者都只是示范性的和說明性的，并不是限制本發(fā)明的。
文中采用的并構(gòu)成本說明書一部分的附圖，用來闡明本發(fā)明的一些實施方案，并和敘述一起共同起到解釋本發(fā)明的原理的作用。
附圖簡述

圖1是闡明實施例1的精制粗組分高嶺土方法的流程圖；圖2是闡明實施例2的精制粗組分高嶺土方法的流程圖；圖3是闡明實施例3的精制粗組分高嶺土方法的流程圖；圖4是利用粗組分高嶺土制造隔離涂層顏料方法的流程圖；圖5是闡明本發(fā)明的二種紙用涂料的光亮度(y-軸)和TiO2含量(x-軸)之關(guān)系的示意圖；圖6是闡明美國不同地域的粘土的光澤(y-軸)與不透明度(x-軸)關(guān)系的示意圖；圖7是闡明發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3和發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4與二種現(xiàn)有技術(shù)制造的高嶺土之比較用的d50(y-軸)與形狀因子(x-軸)的關(guān)系的曲線圖8是闡明實施例10的精制粗組分高嶺土方法的流程圖。
發(fā)明概述通常，用于涂料和填料中的高嶺土選用具有窄的粒徑分布和高的結(jié)晶度的高嶺土，據(jù)信這就能提供一組受歡迎的物理和光學(xué)特性，例如最大光散射。通常，已認(rèn)識到粗的高嶺土粘土顯示出差的光散射。本發(fā)明不同于現(xiàn)有技術(shù)就在于雖然提供的涂料或填料中包含可能是相當(dāng)粗的高嶺土，但它仍然顯示出高的光散射。舉例來說，作為未漂白的牛皮紙中的填料，本發(fā)明的高嶺土表明具有類似于煅燒型粘土的光散射，而對與煅燒型粘土相關(guān)的強度卻沒有不利的影響。比起現(xiàn)有的組合物來，本發(fā)明的組合物作了進一步改進，從而使它有可能保持紙板光亮度，同時又進一步減少存在于紙用涂料組合物中昂貴的TiO2的用量。
此處公開的紙用涂料組合物包含至少一種具有的形狀因子至少約為70∶1的高嶺土，TiO2，粘結(jié)劑和非必須的分散劑，而其中紙用涂料組合物具有的高嶺土與TiO2之比小于約85∶15重量份。
此處進一步公開了一種制造帶涂料的紙的方法，該方法包括利用含有粘結(jié)劑和至少一種具有的形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的紙用涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)。
此處又進一步公開了一種制造帶填料的紙的方法，該方法包括將具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土加到上述紙中。
此處還公開了一種涂料紙(以下簡稱帶涂料的紙)，這種紙包含纖維基質(zhì)和紙用涂料組合物，而這種組合物則具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土。
最后，此處公開一種改進紙的隔離特性的方法，該方法包括利用含有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)。
本發(fā)明的一個方面是要提供一種組合物，這種組合物含有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土。在其它的一些實施方案中，高嶺土具有的形狀因子可能是至少約為80∶1，至少約為90∶1，或至少約為100∶1。
本發(fā)明的另一個方面是要提供一種涂料組合物，該組合物包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土，粘結(jié)劑，和非必須的分散劑。
本發(fā)明的又一個方面是要提供一種填料，這種填料包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種制造涂料紙的方法，該方法包括利用含有裁體和具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的紙用涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)。
本發(fā)明的再一個方面是要提供一種制造填料紙(以下簡稱帶填料的紙)的方法，該方法包括提供纖維基質(zhì)，和將具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土添加到該基質(zhì)中。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種涂料紙，這種紙包括纖維基質(zhì)和涂在該基質(zhì)上的包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的涂料。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種改進紙的隔離性能的方法，該方法包括利用包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的涂料組合物涂敷纖維。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種精制高嶺土的方法，該方法包括提供高嶺土漿料，碾碎研磨高嶺土漿料，采用離心分離法從漿料中提取粗粒徑組分，碾碎研磨粗粒徑組分，從而形成具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土產(chǎn)品。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種用于油漆的包含高嶺土的補充劑，其制備方法包括提供高嶺土漿料，這種漿料包含純天然的高嶺土或是純天然的和從離心機引出的粗粒徑組分的混合物，碾碎研磨該高嶺土漿料，用離心分離法從該漿料中提取粗粒徑組分，碾碎研磨粗粒徑組分，從而形成具有形狀因子約為70∶1的高嶺土產(chǎn)品。
本發(fā)明的再一方面是要提供一種漿料，該漿料包含具有形狀因子大于70∶1的高嶺土和穩(wěn)定劑。
發(fā)明詳述本發(fā)明的一個方面是要提供一種組合物，這種組合物被用來生產(chǎn)涂料或填料基質(zhì)。本發(fā)明的另一方面是要提供按照本發(fā)明制造的涂料或填料產(chǎn)品。本發(fā)明的組合物和產(chǎn)品均采用具有高形狀因子的高嶺土，以便制備出顯示改進了光亮度的涂料紙或填料紙。文中所采用的“形狀因子”是一組各種不同尺寸和形狀的顆粒利用電導(dǎo)率法和U.S.5128606中所述儀器測得的平均顆粒直徑與顆粒厚度之比的平均值(以重量平均值為基準(zhǔn))之量度，U.S.5128606在此整體引入作為參考。在U.S.5128606所述的測量方法中，試驗時，當(dāng)顆粒的充分分散的含水懸浮體流過細(xì)長管時便引導(dǎo)出電導(dǎo)率。在(a)沿管子縱軸相互隔離的一對電極之間和(b)在管子橫向?qū)挾榷呄嗷ジ綦x的一對電極之間測量出電導(dǎo)率，利用這二個電導(dǎo)率測量值之間的差值便能確定在試驗中的顆粒狀物質(zhì)的形狀因子。“超扁平型”系指具有形狀因子大于約40∶1的含水高嶺土粘土。在本發(fā)明的一個實施方案中，高嶺土粘土具有大于約70∶1的形狀因子；例如大于約80∶1，或大于約90∶1。按照本發(fā)明的另一方面，這形狀因子是大于約100∶1，例如110∶1和以上。在另一實施方案中，高嶺土粘土具有的形狀因子等于和大于約120∶1，和形狀因子等于和大于約140∶1。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的這些實施方案的粘土在紙用涂料和填料中有驚人地高的光散射。
高的形狀因子可以通過研磨采得的高嶺石粘土直至達到所要求的形狀因子的方法來實現(xiàn)。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的研磨方法都可供本發(fā)明使用，包括但不限于例如利用砂或陶瓷介質(zhì)的濕研磨法。按照本發(fā)明一種實施方案，高嶺土的制備可以采用輕度粉碎例如研磨或碾磨粗高嶺土的方法，從而使其產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膶与x。這種粉碎作用可采用珠狀或粒狀陶瓷顆?；蛩芰侠缒猃堫w粒，研磨或碾磨設(shè)備來實施。需要恰當(dāng)?shù)难心ツ芰繉⑹秋@而易見的，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員很容易地便能計算出來。為了獲得所希望的高形狀因子，可能需要很大的能量，但是根據(jù)它的自然扁平度選用的天然高嶺土將其研磨成高形狀因子，研磨所需能量典型地處在用來制造具有較小形狀因子的標(biāo)準(zhǔn)層離高嶺土顏料所需能量范圍內(nèi)。
天然高嶺土或經(jīng)研磨或碾磨獲得的高形狀因子產(chǎn)品可以采用眾所周知的通常稱為預(yù)選的程序，對其精煉以去除雜質(zhì)和改善物理性能。高嶺土可以采用熟知的粒徑分級程序，篩分和/或離心分離的方法加以處理，以便獲得具有要求粒徑分布和d50值(下面將作論述)的顆粒。按照本發(fā)明的一種實施方案，采得的粘土在使其經(jīng)受研磨之前首先要適當(dāng)?shù)剡M行除砂，以便達到要求的形狀因子。
“平均粒徑”的定義是一個圓的直徑，它具有與顆粒的最大切面相同的面積。在本應(yīng)用中涉及的平均粒徑d50值和其它顆粒尺度特性采用眾所周知的方法，即依靠處在完全分散狀態(tài)下的顆粒狀物質(zhì)在含水介質(zhì)中的沉積作用，利用由馬克路密里鐵克斯(Micromeritics)公司供應(yīng)的桑迪拉夫(Sedigraph)5100裝置來測定。這一類裝置提供測量結(jié)果和一條表示這樣一些顆粒的重量累計百分率曲線，這些顆粒具有的粒徑小于給定的esd值，此esd在本領(lǐng)域內(nèi)稱為“等效球體直徑”。平均粒徑d50值是根據(jù)這樣的顆粒esd來確定的，即在這顆粒esd之處有50重量％的顆粒，它們具有小于上述d50值的esd。
本發(fā)明的顆粒型高嶺土的d50值范圍可以是例如約0.2μm～約10μm。
以前，據(jù)信粗顆粒高嶺土生產(chǎn)的顏料產(chǎn)品光散射差。本發(fā)明使用超扁平型粘土明顯地使所使用的較低級的產(chǎn)品具有可比較的或較好的光散射。按照本發(fā)明的一種實施方案，高嶺土的粒徑分布可以是這樣的，即約有20％或以上的顆粒具有2微米或更小的esd。一種本發(fā)明的合適的產(chǎn)品可能具有的粒經(jīng)分布為約50％～約85％的顆粒具有2微米或更小的esd。
本發(fā)明的顆粒型高嶺土的粒徑分布(psd)的陡度，常常稱為psd的狹窄度，指的是psd曲線的斜度。因此，在某些情況中，本發(fā)明的高嶺土的psd可能是陡的，而在另一些情況中它可能是寬闊的。psd的陡度和寬闊度是預(yù)測產(chǎn)品性能的一個指南，并可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)所要求的最終性能加以選擇。文中所采用的陡度是按照100乘d30與d70之比值測定，其中d30是這樣的顆粒esd值，即有30％的顆粒的esd小于此顆粒esd，而d70則是這樣的顆粒esd值，即有70％的顆粒的esd小于此顆粒esd，這些值則取自上述psd測量曲線。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種通過碾碎研磨粗粒徑高嶺土組分形成具有形狀因子值至少約70的高嶺土產(chǎn)品，高嶺土主要地由高嶺石晶體組成，這些晶體成形為六角形薄片，或成形為所謂“一堆堆”的片晶小冊子。使這書堆狀高嶺石經(jīng)受研磨作用便能很容易地將包含多于1個片晶的書堆或書分離或?qū)与x成較小的書或單個片晶。這層離作用使天然高嶺石晶體沿垂直于其“c-軸”的(001)結(jié)晶面分裂或裂開。許多標(biāo)準(zhǔn)高嶺土產(chǎn)品是通過碾碎研磨分散漿料制成，這種分散漿料是純天然之高嶺土和從離心機引出的粗粒徑組分的經(jīng)攪拌—除砂—光亮度預(yù)選的混合物。但是這些標(biāo)準(zhǔn)層離產(chǎn)品可能并不顯出充分的分層，因為它們可能包括含有許多高嶺石片晶小冊子。
因此，本發(fā)明的這一方面是要提供一種能制造具有形狀因子至少約為70∶1或更高的高嶺土的方法。這方法包括(a)提供一種高嶺土漿料，在一種實施方案中的這種漿料包含純天然高嶺土或是純天然的和從離心機引出的粗粒徑高嶺土的混合物；(b)碾碎研磨這高嶺土漿料；(c)用離心分離方法從漿料中提取出粗粒徑組分；(d)碾碎研磨粗粒徑組分。非必須地，在步驟(b)之前可以插進一項離心分離步驟，以去除特細(xì)的顆粒，以便提高碾碎研磨的效果。
在一種實施方案中，這高嶺土產(chǎn)品采用碾碎研磨天然粘土漿料的方法制得。在一種實施方案中，這天然物可包含或者是純天然的或者是純天然的和從離心機引出的粗粒經(jīng)組分的混合物。這粘土漿料可以是一種分散的—除砂的—光亮度預(yù)選的粘土漿料。
在一種實施方案中，高嶺土漿料可由天然高嶺土礦物制得，這種高嶺土礦物通常是粘性的沉積型高嶺土，這種高嶺土含有云母，混合型—層疊式粘土礦物，蒙脫石和蛭石或含水云母。一種典型的天然高嶺土粘土進一步包含含量為0.10重量％～3.0重量％的氧化鉀和含量為0.03重量％～0.5重量％的氧化鎂。這類天然礦物可能具有的形狀因子等于或大于15，或者等于或大于25。這種天然高嶺土可能具有的粒徑分布為75重量％小于2u。
為了形成高嶺土漿料，要將水加到干燥的天然高嶺土中，以便形成含水懸浮體，例如一種含有按干重量計為30％～70％高嶺土的懸浮體。可以加進化學(xué)品以便分散粘土顆粒。然后在進一步加工或通過管道輸送到加工設(shè)備之前可對高嶺土漿料進行除砂，以去除砂粒級顆粒。
在天然高嶺土漿料包含純天然的和從離心機取得的粗粒徑組分的混合物的情況下，這粗粒徑組分具有的形狀因子可大于20，例如形狀因子大于25。在另一種實施方案中，粗粒徑組分具有的形狀因子可以大于35。
碾碎研磨步驟可利用顆粒狀研磨介質(zhì)來完成，研磨的時間要長到足以在漿料或懸浮體中消耗相當(dāng)大的能量以便使高嶺土顆粒具有的形狀因子范圍約為35～約60或更高。在另一個實施方案中，碾碎研磨天然高嶺土漿料導(dǎo)致高嶺土具有的形狀因子值至少約為60。
在高嶺土粘土的懸浮體中消耗的能量值可能范圍約為20KWh～約100KWh，例如按干重量計每噸高嶺土消耗的能量現(xiàn)為約25～約75KWh。碾碎研磨機裝備有一個攪拌器，該攪拌器能夠以一定的速度旋轉(zhuǎn)，這樣在研磨過程中便能在研磨機內(nèi)的懸浮體中形成旋渦。
顆粒狀研磨介質(zhì)可能具有2或更大的比重。在一種實施方案中，研磨介質(zhì)包含石英砂晶粒，或類似的介質(zhì)。這種晶?？赡芫哂行∮?mm的直徑。在另一個實施方案中，這晶粒具有大于0.25mm但小于2mm的直徑。在又一個實施方案中，這研磨介質(zhì)包含細(xì)粒的(20～40#)卡包里(Carbolite)介質(zhì)。
在碾碎研磨天然高嶺土漿料之前，可使?jié){料經(jīng)受預(yù)選和/或除砂處理。在一種實施方案中，天然高嶺土漿料包含經(jīng)分散——除砂——光亮度預(yù)選的粘土漿料。除砂是這樣一種方法，使高嶺土粘土漿料通過一系列阻尼箱和篩子來去除給定尺度的粗砂粒顆粒。例如這篩子可能是適合于提取大于45μm的顆粒的+325號(美國標(biāo)準(zhǔn))的篩子。
在碾碎研磨天然漿料之后，使這漿料通過作為一項分級步驟的離心機，例如無孔轉(zhuǎn)鼓沉降式離心機，這粘土在此被分級成這樣的粒徑分布，以致80重量％～95重量％的顆粒具有小于2μm的esd。在一種實施方案中，85重量％～92重量％的顆粒具有小于2μm的esd。在另外的又一實施方案中，20％～40％的顆粒具有小于0.25μm的esd。在另外的再一個實施方案中，25％～35％的顆粒具有小于0.25μm的esd。在另外的再一個實施方案中，精細(xì)組分中的顆粒重量占離心機進料量的5％～30％。
在提取碾碎研磨產(chǎn)品的粗粒徑組分之后，即提取通過離心機的“b-組分”之后，這粗組分可用水進行稀釋，以形成漿料，可使這漿料再經(jīng)受另外一次碾碎研磨步驟，以便生產(chǎn)出具有形狀因子至少為70的最終高嶺土產(chǎn)品。另一方面，本產(chǎn)品可以進一步預(yù)選，以便通過常規(guī)處理技術(shù)例如浮選，選擇性絮凝，和漂白獲得要求的光亮度或流變學(xué)。以前，在某些情況下，粗組分被拋棄，因為這種高嶺土組分往往被認(rèn)為作為涂料應(yīng)用太粗了。所以，本實施方案的一個優(yōu)點就是能利用粗組分生產(chǎn)出有用的高嶺土產(chǎn)品，而以前這粗組分在某些情況下是不希望有的工業(yè)副產(chǎn)品。
在一種實施方案中，粗粒徑組分包含的高嶺土具有的形狀因子至少約為20，例如至少約為25或至少約為30，和在某些情況下高達約50～約60。
最終的高嶺土顆?？赡芫哂械钠骄?d50由沉降圖獲得)范圍從約0.1μm～約2.0μm，例如d50范圍從約0.25μm～約1μm。
在另一個實施方案中，使粗顆粒組分高嶺土漿料在碾碎研磨方法之前經(jīng)受預(yù)選步驟和/或除砂步驟。在另一個實施方案中，使粗顆粒組分高嶺土漿料經(jīng)受預(yù)選和除砂二種方法。
在一個實施方案中，本發(fā)明可便利地降低成書堆狀態(tài)存在的高嶺土晶體的總數(shù)。本發(fā)明的高嶺土產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)高嶺土相比在輕質(zhì)和超輕質(zhì)涂料紙應(yīng)用方面具有良好的涂敷層，因為存在于超扁平型高嶺土中的數(shù)量較高的單個片狀晶體提供了比較薄和均勻的片狀厚度。在一種實施方案中，本發(fā)明提供一種涂有超扁平型高嶺土的紙，正如文中所述。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種用于油漆的補充劑，這種補充劑包含具有d50范圍約為0.25μm～約2.0μm的粗粒徑高嶺土。在一種實施方案中，高嶺土補充劑具有的形狀因子大于90。補充劑可通過碾碎研磨粗粒徑高嶺土組分的方法制備，正如上面所述。
在有些應(yīng)用場合，可能要求使用具有光澤低和不透明度高相均衡的補充劑。因此，在一種實施方案中，補充劑是粗粒型，具有的d50范圍為0.25μm～2.0μm，例如，d50范圍為0.5μm～1.5μm。舉例來說，d50可以近似為1.3μm。在其它的應(yīng)用場合，可能不要求控制光澤，所以高嶺土可以包含具有d50范圍為0.25μm～1μm的較細(xì)的顆粒。作為例子，d50可以近似為0.6μm。
另外的實施方案提供一種含有補充劑的油漆，這種補充劑則包含具有d50范圍為0.25μm～2.0μm的粗粒徑高嶺土。在一個實施方案中，高嶺土補充劑具有的形狀因子至少為70∶1，或文中所述的任何其它值。在另一種實施方案中，高嶺土補充劑具有的形狀因子至少為100∶1。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種用于油漆的包含高嶺土的補充劑，該補充劑采用如下方法制備，這方法包含提供高嶺土漿料，該漿料包含純天然高嶺土或者是純天然的和從離心機引出的粗粒徑組分的混合物，碾碎研磨高嶺土漿料，用離心分離方法從漿料中提取粗粒徑組分，并碾碎研磨粗粒徑組分，從而生產(chǎn)出具有形狀因子至少約為70∶1的或文中所述任何形狀因子值的高嶺土產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個方面涉及超扁平型粘土作為填料的應(yīng)用，舉例來說，紙或紙板產(chǎn)品，例如特別光潔的刊物紙用填料產(chǎn)品。在一種實施方案中，紙或紙板產(chǎn)品填充以形狀因子值至少約為70的高嶺土。
本發(fā)明的另一個方面是要提供一種制造無光澤紙用涂料的方法，該方法包括(a)碾碎研磨天然高嶺土漿料，這種天然高嶺土漿料含有從離心機引出的粗組分的混合物，而粗組分已除砂至80％的顆粒粒徑比5μm還細(xì)；(b)用離心分離法從漿料中提取粗粒徑組分；和(c)碾碎研磨粗粒徑組分，從而生產(chǎn)出具有的形狀因子至少為70∶1的高嶺土。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種生產(chǎn)顏料產(chǎn)品的方法，該方法包括
(a)使未加工或部分地加工的高嶺土粘土與水相混合，形成含水懸浮體；(b)利用顆粒狀研磨介質(zhì)，采用使高嶺土粘土的平均形狀因子增加至少10，優(yōu)選至少20的方法，碾碎研磨按步驟(a)制得的懸浮體；(c)從顆粒狀研磨介質(zhì)中分離出磨碎的高嶺土粘土懸浮體；和(d)去除從步驟(c)中析出的磨碎的高嶺土粘土懸浮體中的水分，從其中萃取高嶺土顏料。
在本發(fā)明的第二方面方法的步驟(a)中，制備的懸浮體中高嶺土粘土可占20％～70％，通常為20％～45％。這種高嶺土粘土可包含沉積型高嶺土粘土，例如產(chǎn)自美國佐治亞州的沉積型高嶺土粘土。這種未加工的高嶺土粘土可能具有這樣的psd，就是不多于約40重量％的那些顆粒具有的esd大于10μm，和不大于50重量％的那些顆粒例如約20重量％～40重量％的那些顆粒具有的esd小于2μm。按步驟(a)制備的高嶺土粘土的形狀因子可能小于15，例如約5～約10。因此，可使形狀因子增加至少30的差值，在某些情況下至少40，例如從形狀因子值小于15至形狀因子值大于55。
在制備經(jīng)步驟(a)處理的高嶺土粘土的含水懸浮體時，用于高嶺土粘土的分散劑可以添加也可不添加到高嶺土粘土中。
步驟(a)中采用的高嶺土粘土可以是例如利用離心機對標(biāo)準(zhǔn)塊狀沉積型高嶺土粘土，例如具有形狀因子5～10的高嶺土粘土，進行分級處理獲得的粗顆粒組分。這粗顆粒組分可能有不多于50重量％的顆粒具有的esd小于2μm，和不多于10重量％的顆粒具有的esd小于0.25μm。
高嶺土粘土的psd可以采用將99～50重量份的高嶺土粘土與1～50重量份，例如10～30重量份的細(xì)粒扁平型高嶺土組分相混合的方法進行調(diào)整，例如這扁平型細(xì)粒高嶺土具有的形狀因子至少為15，例如15～40，而它們的小于2μm和0.25μm的顆粒的重量計百分率分別地至少為85重量％和至少為20重量％。扁平型細(xì)粒高嶺土組分可以是取自或者原生礦層或者沉積礦層的高嶺土。扁平型細(xì)粒高嶺土組分可以在研磨步驟(b)之前或之后將其添加到高嶺土中，或者添加到從粗粒組分中獲取的高嶺土中。所述添加作業(yè)可以與呈粉狀，干狀或呈含水懸浮體狀的被混合的高嶺土進行。
通過按所述方法通過混合制得的高嶺土產(chǎn)品能改善高嶺土的特性，例如制得的含水懸浮體的流變學(xué)和脫水特性，并且當(dāng)高嶺土被用于涂料組合物時能提供較好的流動性和顆粒的排列。
可以使高嶺土粘土經(jīng)受一次或多次眾所周知的凈化步驟以去除不希望的雜質(zhì)，例如在步驟(a)和(b)之間，或在步驟(c)和(d)之間進行。舉例來說，可以使高嶺土粘土的含水懸浮體經(jīng)受泡沫浮選處理作業(yè)以去除泡沫中含有的雜質(zhì)鈦。另一方面，或另外還可使懸浮體經(jīng)過高強度磁力分離器以去除含有的雜質(zhì)鐵。
步驟(b)可以包括一種方法，該方法采用介質(zhì)碾碎研磨法來處理懸浮體，在懸浮體中消耗的能量為每噸高嶺土(按干重量計)約耗能40KWh～約250KWh。
步驟(b)的方法可以包括至少二道步驟，亦即第一步(b1)為其中的高嶺土粘土發(fā)生層離和第二步(b2)為其中的高嶺土粘土的片晶發(fā)生粉碎作用。
可以實行輕度粉碎步驟(b1)，例如借助于顆粒狀研磨介質(zhì)進行研磨以便粉碎存在于未加工的高嶺土粘土中的復(fù)合型顆粒。這類復(fù)合型顆粒通常包含由一些單個六角形扁平狀顆粒相連接成的堆或塊，尤其是在高嶺土粘土取自沉積礦層的場合。當(dāng)利用例如步驟(b1)中的研磨方法使高嶺土粘土經(jīng)受較為輕度的粉碎作用時，許多復(fù)合型顆?？赡鼙环鬯椋瑥亩纬蓡蝹€基本上為六角形的薄片，亦即分層，這種結(jié)果增加了高嶺土粘土的平均形狀因子。舉例來說，這方法可以將高嶺土粘土的形狀因子從起始形狀因子約為5～10增加到提高了的形狀因子至少約為50～55。所謂“比較輕度的研磨”，指的是利用顆粒狀研磨介質(zhì)在碾碎研磨機中進行的研磨，借助于能足以在懸浮體中形成旋渦的速度旋轉(zhuǎn)的葉輪對碾碎研磨機的內(nèi)裝物進行攪拌，例如以低于約10m.s-1的圓周速度旋轉(zhuǎn)，而研磨過程中在懸浮體中所消耗的能量值小于約75KWh，例如按干重量計每噸高嶺土粘土的耗能量小于約55KWh。這顆粒狀研磨介質(zhì)可以是比重較高的，例如2或以上，并可以，舉例來說可以包含石英砂晶粒，這種晶粒具有的直徑通常不大于約2mm和不小于約0.25mm。
形成步驟(b)的二個步驟中的第二步(b2)可包含在裝有攪拌器的碾碎研磨機中進行的研磨，這攪拌器能以這樣的速度旋轉(zhuǎn)，以致在研磨過程中能在研磨機內(nèi)的懸浮體中形成旋渦。顆粒狀研磨介質(zhì)的比重可以是2或以上，并可包含例如石英砂晶粒，此處的這種晶?？删哂胁淮笥诩s2mm和不小于約0.25mm的直徑。如果步驟(b1)中發(fā)生的較輕度的粉碎在步驟(b2)之前，那么步驟(b2)中在高嶺土粘土懸浮體中消耗的能量值范圍為每噸干高嶺土粘土耗能約40KWh～約120KWh。如果省去較輕度的粉碎步驟(b1)，那么在步驟(b)中，在高嶺土粘土懸浮體中消耗的能量值范圍為每噸干高嶺土粘土耗能約100KWh～約250KWh。
在步驟(c)中，采用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的任何方法將磨碎的高嶺土粘土懸浮體與顆粒狀研磨介質(zhì)分離，這就是使懸浮體通過有適當(dāng)孔徑的篩子，例如具有標(biāo)準(zhǔn)孔徑為0.1mm～約0.25mm的篩子。
在經(jīng)步驟(c)或步驟(d)之后的高嶺土粘土可對其作進一步處理，以改善其一種或以上的特性。舉例來說，例如通過使用高速攪拌器，可將高能液體作業(yè)應(yīng)用于呈漿料形態(tài)的產(chǎn)品，例如在步驟(d)之前或之后，和后來的，例如在涂料組合物的下道作業(yè)過程中，在含水介質(zhì)中進行的再分散。
在步驟(d)中，對磨碎的高嶺土懸浮體可以用本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的方法之一進行脫水，例如過濾，離心脫水，蒸發(fā)等等。在一種實施方案中，可通過壓濾器進行脫水。例如，可利用壓濾器來形成含水量約為15重量％～約35重量％的濾餅。這濾餅可以和用于高嶺土粘土的分散劑相混合，并可將其轉(zhuǎn)變成流體漿料，從而可以以這種形態(tài)對其進行運輸和銷售。另一方面，高嶺土粘土可以采用加熱干燥法，例如通過將高嶺土粘土的流體漿料引入噴射干燥器中使其干燥并呈基本干燥狀態(tài)進行運輸。
扁平狀細(xì)粒高嶺土組合物可以與步驟(d)中按前面所述方法制得的產(chǎn)品相混合，如果在步驟(d)之前并沒有添加過這一類組合物的話。
在一種實施方案中，顏料產(chǎn)品可能具有的用BET，N2法測定的比表面積至少為12m2g-1，優(yōu)選15m2g-1-20m2g-1。
在一種實施方案中，按本發(fā)明的這方面的方法生產(chǎn)的顏料產(chǎn)品可用于紙用涂料。這涂料組合物能用來在紙和其它基質(zhì)上形成光澤涂層，這組合物包含顆粒狀顏料以及親水粘合劑或粘結(jié)劑。
紙用涂料組合物的固體顆粒含量可以大于60重量％，例如固體顆粒含量至少為70％，或甚至盡可能地高，但仍然應(yīng)是可以用來涂敷的適當(dāng)?shù)牧黧w組合物。這組合物可以包含分散劑，例如以該顏料的干重量計可以包含直到2重量％的聚電解質(zhì)，或可包含本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的任何其它分散劑，例如文中所述的那些分散劑。本發(fā)明的第一方面的顏料產(chǎn)品可以用作紙用涂料組合物中的底色顏料，或可用于與一種或多種其它已知顏料相調(diào)配，舉例來說，例如(市場上有賣的)高嶺土，煅燒型高嶺土，天然或沉淀型碳酸鈣，二氧化鈦，硫酸鈣，白色顏料，滑石粉和所謂“塑性顏料”。在一種實施方案中，當(dāng)使用顏料的混合物時，本發(fā)明的這方面的顏料產(chǎn)品在該混合物中的含量至少為該混合顏料干總重的80％。
組合物的粘結(jié)劑可包含一種從文中所述已知植物源獲得的天然淀粉產(chǎn)生的粘合劑，雖然用淀粉作為粘結(jié)劑的配料并不是必需的。文中還陳述了可以和或不和淀粉一起使用的其它粘結(jié)劑。
在淀粉用作粘結(jié)劑的配料的情況下，淀粉可以是未改性的或未加工的淀粉，或者它可能是經(jīng)一種或多種本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)熟知的化學(xué)處理方法進行了改性的。這淀粉可以例如被氧化，將它的某些-CH2OH基轉(zhuǎn)變成-COOH基。在某些情況下，這淀粉可能含有一小部分的酰，-COCH3，基團。另一方面，可以對淀粉進行化學(xué)處理，以便使它變成陽離子的或兩性的，亦即同時帶有陽離子和陰離子二種電荷。這淀粉還可通過用例如-OCH2CH2OH基，-OCH2CH3基，或者-OCH2CH2CH2OH基來置換某些-OH基的方法，將其轉(zhuǎn)變成淀粉醚或羥烷基化淀粉?？梢詰?yīng)用的再又一類化學(xué)處理淀粉就是所謂磷酸鹽類淀粉。另一方面，未加工的淀粉可借助于稀酸或酶進行水解，從而生產(chǎn)出糊精類膠。
用于本發(fā)明的這方面的組合物中的淀粉粘結(jié)劑其含量按顏料的干重計為4重量％～25重量％。淀粉粘結(jié)劑可以和其它的一種或多種粘結(jié)劑一起使用，例如乳膠或聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇類的合成粘結(jié)劑。當(dāng)?shù)矸壅辰Y(jié)劑與別的粘結(jié)劑，例如與合成粘結(jié)劑一起使用時，淀粉粘結(jié)劑的含量范圍可為2重量％～20重量％，合成粘結(jié)劑的含量范圍可為2重量％～12重量％，二者均按干顏料的重量計。在一種實施方案中，至少50重量％的粘結(jié)劑混合物包含改性或未改性淀粉。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種形成涂料紙的方法，這方法包括將高嶺土組合物涂敷到紙面上，然后用砑光機砑光該紙，從而在其上形成光澤涂層。在一種實施方案中，在紙的二面均形成光澤涂層。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種制造涂料紙的方法，該方法包括用含有填料的紙用涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)，而該填料則包含一種具有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種涂料紙，這涂料紙包含纖維基質(zhì)和在該基質(zhì)上的涂料層，而該涂料則含有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種制造填料紙的方法，該方法包含提供纖維基質(zhì)和將具有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土添加到該基質(zhì)中。
用砑光機砑光是一種眾所周知的方法，其中采用使涂料紙一次或多次在砑光機的軋輥或滾筒之間通過的方法從而改善了紙的平滑度和光澤并降低了體積。通常，使用涂有彈性物質(zhì)的滾筒，從而產(chǎn)生高固體顆粒組合物的壓制品?？梢允┘犹岣叩臏囟取Ｍㄟ^軋輥的次數(shù)可達5次或以上。
用這種方法涂敷和砑光之后的紙可能具有的總重為每單位面積30g.m-2～70g.m-2，例如49g.m-2～65g.m-2，或進一步為35g.m-2～48g.m-2。最后的涂層具有的重量為每單位面積3g.m-2～20g.m-2，例如5g.m-2～13g.m-2。這一類涂料可以涂敷在紙的二面。涂料紙可以是LWC或ULWC紙。紙的光澤可大于45TAPPL(紙漿與造紙工業(yè)技術(shù)協(xié)會)單位，和在1兆帕壓力下，每張紙涂層的Parker Print Surf值可小于1μm。
涂料紙表面的光澤可借助于TAPP1標(biāo)準(zhǔn)480-65中制定的試驗測定。測出從紙面以某一角度反射的光的強度并與標(biāo)準(zhǔn)已知光澤值相對照。入射光束和反射光束二者都與紙面法線成75角。所得結(jié)果以TAPP1光澤單位來表達。在一種實施方案中，顏料產(chǎn)品的光澤可大于50TAPP1光澤單位，在某些情況中大于55TAPP1光澤單位。
Parker Print Surf試驗提供了紙表面平滑度的量度，和包含測出在壓力作用下空氣透過夾緊的涂料紙試件的速度，試件在已知標(biāo)準(zhǔn)作用力作用下，被夾緊在上夾板和下夾板之間，上夾板上裝有排放壓縮空氣的排氣管，下夾板的上表面覆蓋著一塊或者是柔軟的或者是堅硬的參考支承材料，根據(jù)試驗中的紙的性質(zhì)確定。根據(jù)空氣排出速度，可以計算出紙表面和參考材料之間的平均立方根間隙，用μm表示。間隙值較小表示試驗中的紙的表面平滑度較高。
當(dāng)涂料組合物中的粘結(jié)劑包含淀粉時能提供改進作用。但是，在使用其它熟知的非淀粉粘結(jié)劑的場合(在有或沒有淀粉存在的情況下)也能獲得改進。在每種情況下，粘合劑或粘結(jié)劑都可形成固體顆粒含量為4重量％～30重量％的組合物，例如8重量％～20重量％，舉例來說，組合物中的固體顆粒含量為8重量％～15重量％。使用的量將取決于組合物和粘合劑的類型，粘合劑本身可以引入一種或多種配料。
本發(fā)明的顆粒狀高嶺土可以與其它顏料，填料和補充劑相混合，從而制得由混合物的各組分所形成的多種性能的混合料。添加的顏料，填料，或補充計物質(zhì)可以包含一種或多種含水高嶺土，煅燒型高嶺土，聚結(jié)型高嶺土，碳酸鈣(磨碎的或沉淀的)滑石粉，石膏，或其它已知的白色顆粒礦物或顏料物質(zhì)。
本發(fā)明的紙用涂料或紙用填料，除上面所述的高嶺土之外，通常還包括用來生產(chǎn)紙用涂料和紙用填料的物質(zhì)。具體而言，這組合物將包括粘結(jié)劑和顏料，典型地，TiO2。本發(fā)明的填料和涂料可非必須地包括其它添加劑，包括但不限于，分散劑，交聯(lián)劑，水助留劑，粘度改進劑或增稠劑，潤滑或砑光助劑，防沫劑/消泡劑，光澤—油墨保持劑，干或濕抗擦改進劑或抗磨劑，干或濕抗撕(Pick)改進劑，光學(xué)增光劑或熒光增白劑，染劑，殺菌滅藻劑，勻染或均染劑，抗油脂或抗油添加劑，抗水添加劑和/或不溶粘劑。
任何本技術(shù)領(lǐng)域公認(rèn)的粘結(jié)劑均可用于本發(fā)明。典型的粘結(jié)劑包括，但不限于，取自從已知植物源獲得的天然淀粉引出的粘合劑，舉例來說，小麥，玉米，土豆或木薯淀粉；合成粘結(jié)劑，包括苯乙烯丁二稀，丙稀酸膠乳，醋酸乙烯酯膠乳，或苯乙烯丙稀酸；酪蛋白；聚乙烯醇；聚乙酸乙烯酯；或其混合物。
紙用涂料具有的粘結(jié)劑含量有很大的不同，這取決于和涂料紙產(chǎn)品一起應(yīng)用的印刷類型。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說根據(jù)要求的最終產(chǎn)品很易于確定恰當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑含量。對粘結(jié)劑含量進行控制，以便使紙表面能吸收油墨而不會中斷。紙用涂料的膠乳粘結(jié)劑含量范圍通常為約3％～約30％。在本發(fā)明的一種實施方案中，粘結(jié)劑在紙用涂料中的含量約為3％～約10％。在本發(fā)明的另一個實施方案中，粘結(jié)劑在涂料中的含量約為10重量％～約30重量％。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種利用具有文中所述特性的粗組分高嶺土制造隔離涂料的方法。隔離涂料在賦予紙以抗?jié)?，抗?jié)裾魵?，抗油酯，抗油，抗氣等方面是有用的?br> 當(dāng)制造隔離涂料時，粘結(jié)劑在組成中的含量可能非常高，大約為40％～50％。粘結(jié)劑與可能的最無光澤的紙板相結(jié)合，能導(dǎo)致具有良好的隔離特性的涂層。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種隔離涂料組合物，它包含一種漿料，這種漿料含有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土。漿料中的固體顆粒含量范圍約為45％～約70％。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種改善紙的隔離性能的方法，該方法包括利用紙用涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)，該涂料組合物包含一種具有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種填料，這填料包含一種具有形狀因子至少約為70∶1或文中所述任何形狀因子值的高嶺土。
本發(fā)明的另一方面是要提供一種漿料，這漿料包含一種具有形狀因子大于70∶1的高嶺土和一種穩(wěn)定劑。在一種實施方案中，高嶺土可能具有的形狀因子至少約為80∶1，或文中所述任何形狀因子值。
已知本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的許多穩(wěn)定劑可用于上述漿料。在一種實施方案中，穩(wěn)定劑包含羧甲基纖維素。在另一個實施方案中，穩(wěn)定劑可能包含蒙脫石粘土。在另外的又一實施方案中，穩(wěn)定劑可能包含膨潤土。在另外還有一實施方案中，穩(wěn)定劑可能包含鋰蒙脫石。
在一種實施方案中，穩(wěn)定劑在漿料中的含量范圍為每噸干高嶺土約含4磅到每噸干高嶺土約含10磅。
在一種實施方案中，漿料含有的固體顆粒含量大于約45％，例如固體顆粒含量范圍約為50％～約60％。
分散劑可選自本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的任何可用于紙用涂料或紙用填料組合物的分散劑。合適的分散劑對于本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員來講是顯而易見的。分散劑可選自聚電解質(zhì)類例如聚丙稀酸酯類和包含聚丙稀酸酯類的共聚合物類，，尤其是丙稀酸酯鹽類(例如非必須地含有基團II金屬鹽的鈉和鋁)，六偏磷酸鈉，非離子多元醇，多磷酸，縮聚磷酸鈉，非離子表面活性劑，烷醇胺和通常用于起本功能的其它試劑。
本發(fā)明的高嶺土可以用作本發(fā)明的紙用涂料和紙用填料中的底色顏料。另一方面，上面所述的超扁平型高嶺土可以和另外的顏料相結(jié)合。用于本發(fā)明的組合物中的輔助顏料可選自本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的任何顏料。顏料可選自其它高嶺土，煅燒型高嶺土，天然或沉積碳酸鈣，二氧化鈦，硫酸鈣，白色顏料，滑石粉，或其它塑性顏料。按照本發(fā)明的一種實施方案，顏料可能是TiO2。在本發(fā)明的標(biāo)準(zhǔn)組合物中，TiO2含量范圍為0～30份，例如5～20份或10～20份。
如果交聯(lián)劑用于供本發(fā)明使用的涂料或顏料組合物中，交聯(lián)劑的含量通常多達5重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的交聯(lián)劑均可使用。合適的交聯(lián)劑包括但不限于乙二醛，三聚氰胺一甲醛樹脂，碳酸銨鋯和其混合物。
如果水助留劑用于供本發(fā)明使用的涂料或顏料組合物中，水助留劑含量通常多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的水助留劑均可使用。合適的水助留劑包括但不限于羧甲基纖維素鈉，羧乙基纖維素，PVA(聚乙酸乙烯酯)，淀粉，蛋白質(zhì)，聚丙稀酸酯，樹膠，海藻膠質(zhì)，聚丙稀酰胺膨潤土和其它用于這種用途的市場上買得到的銷售產(chǎn)品。
如果粘度改進劑或增稠劑用于本發(fā)明的涂料或顏料組合物中，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的增稠劑或粘度改進劑均可使用。合適的粘度改進劑或增稠劑包括但不限于聚丙稀酸酯，乳液共聚物，二氰基胺，三元醇，聚氧化乙烯醚，尿素，硫酸鹽化蓖麻油，聚乙稀吡咯烷酮，蒙脫石，CMC(羧甲基纖維素)，HEC(羧基乙基纖維素)和其混合物。
如果潤滑/砑光助劑用于本發(fā)明的涂料或填料組合物中，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的潤滑或砑光助劑均可使用。合適的潤滑或砑光助劑包括但不限于硬脂酸鈣，硬脂酸胺，硬脂酸鋅，蠟乳劑，蠟，烷基稀酮二聚體，二醇，和其混合物。
如果防沫劑或消泡劑用于本發(fā)明的涂料或填料組合物中，通常其含量多達1重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的防沫劑或消泡劑均可使用。合適的防沫劑或消泡劑包括但不限于以下物質(zhì)表面活性劑，磷酸三丁酯，脂肪聚氧化乙烯酯加脂肪醇，脂肪酸皂，硅氧烷乳劑和包含各種組合物的其它硅氧烷，蠟，和礦物油中含的無機顆粒等以上物質(zhì)之混合物，乳化烴和其它市場上有銷售的用于本用途的化合物之混合物。
如果干或濕抗撕(Pick)改進劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的干或濕抗撕改進劑均可使用。合適的干或濕抗撕改進劑包括但不限于蜜胺樹脂，聚乙烯乳劑，脲醛，三聚氰胺一甲醛，聚酰胺，硬酯酸鈣，苯乙烯一順丁稀二酸酐，和其混合物。
如果干或濕抗擦改進劑和抗磨劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的干或濕防磨改進和耐磨劑均可使用。合適的干或濕防磨改進和耐磨劑包括但不限于乙二醛基樹脂，氧化聚乙烯，蜜胺樹脂，脲醛，三聚氰胺一甲醛，聚乙烯蠟，硬酯酸鈣和其混合物。
如果光澤——油墨——保持劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的光澤——油墨——保持劑均可使用。合適的光澤——油墨——保持劑包括但不限于氧化聚乙烯，聚乙烯乳劑，蠟，酪蛋白，瓜爾豆膠，CMC，HMC，硬酯酸鈣，硬酯酸鋁，藻酸鈉和其混合物。
如果光學(xué)增光劑(OBA)和熒光增白劑(FWA)用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達1重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的光學(xué)增光劑(OBA)和熒光增白劑(FWA)均可使用。合適的光學(xué)增光劑(OBA)和熒光增白劑(FWA)包括但不限于芪衍生物。
如果染劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達0.5重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的染劑均可使用。
如果殺菌滅藻/防腐劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達1重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的殺菌滅藻/防腐劑均可使用。合適的殺菌滅藻/防腐劑包括但不限于偏硼酸鹽，十二烷基磺酸鈉，硫氰酸鹽，有機硫，苯甲酸鈉，和市場上銷售的用作本用途的其它化合物，例如由卡爾根(Calgon)公司銷售的殺菌滅藻聚合物系列產(chǎn)品。
如果勻染劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的勻染劑均可使用。合適的勻染劑包括但不限于非離子多元醇，聚乙烯乳劑，脂肪酸，酯和醇的衍生物，硬脂酸鈣和市場上有銷售的用作本用途的其它化合物。
如果抗油脂和抗油添加劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的耐潤滑脂和耐油添加劑均可使用。合適的耐潤滑脂和耐油添加劑包括但不限于氧化聚乙烯，膠乳，SMA(苯乙烯一順丁稀二酸酐)聚酰胺，蠟，海藻膠質(zhì)，蛋白質(zhì)，CMC，HMC和其混合物。
如果抗水添加劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的耐水性添加劑均可使用。合適的耐水性添加劑包括但不限于氧化聚乙烯，銅樹脂陰離子膠乳，聚氨基甲酸酯，SMA，乙二醛，蜜胺樹脂，尿醛，三聚氰胺一甲醛，聚酰胺，乙二醛類，硬脂酸鹽和市場上買得到的用作本用途的其它物質(zhì)。
如果不溶粘劑用于本發(fā)明的涂料和填料組合物，通常其含量多達2重量％。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的不溶粘劑均可使用。
被填充或被涂敷的基質(zhì)可選自任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的纖維基質(zhì)，用于本發(fā)明的基質(zhì)包括木質(zhì)和非木質(zhì)基質(zhì)二種。本發(fā)明的典型基質(zhì)是紙。
本發(fā)明可用于生產(chǎn)所有品級的紙，從超輕質(zhì)涂料紙到涂料或填料紙板。
輕質(zhì)涂料紙，或LWC紙通常在紙的二面被涂敷到約5g.m-2～約13g.m-2的重量，而涂料紙每單位面積的總重通常在約49g.m-2～約65g.m-2范圍內(nèi)。
LWC紙通常用作印刷雜志，目錄表和廣告材料。涂料紙要求滿足一些表面光澤和平滑度標(biāo)準(zhǔn)。舉例來說，通常要求紙具有的光澤值至少約為32和直到約60TAPP1單位和Parker Print Surf值范圍約為0.5～約1.6μm。
超輕質(zhì)涂料紙，或ULWC紙，有時另稱輕輕質(zhì)涂料紙，或LLWC紙，這種紙用于目錄表和用于刊載廣告和通過郵件郵寄廣告材料，以降低郵資。紙每一面上的涂料重量范圍通常約為2g.m-2～約7g.m-2，而涂料紙每單位面積的總重范圍通常約為25g.m-2～約48g.m-2。
涂料紙和其它紙板的制造方法被廣泛宣傳并是眾所周知的。舉例來說，可參閱1994年5月的紙漿和紙國際，P.18及以下?？梢栽诩埌宄尚螜C上涂敷紙板，亦即“在機”涂敷，或者可以在涂敷機上涂敷紙板，亦即“離機涂敷”。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的涂敷方法均可用來生產(chǎn)本發(fā)明的涂料紙板。按照一種實施方案，通過涂敷器將涂料涂敷到紙板上，而測量裝置保證涂料組合物以恰當(dāng)?shù)牧窟M行涂敷。當(dāng)涂敷器涂敷的涂料組合物過量時，測量裝置是涂層器的下游。另一方面，利用測量裝置，例如薄膜壓力計，可以給予涂敷器精確量的涂料組合物。在涂敷紙板時，紙板可由支承輥支承，或可僅靠承受的張力。
可以供本發(fā)明使用的已知涂敷器的實施例包括但不限于空氣刮板式涂敷器，葉片式涂敷器，棒式涂敷器，桿式涂敷器，多頭涂敷器，滾筒式涂敷器，滾筒/葉片涂敷器，箱式涂敷器，液力涂敷系統(tǒng)，可逆式滾筒涂敷器，抗壓式涂敷器和幕簾式涂敷器。
本發(fā)明可用來生產(chǎn)供印刷用的涂料紙。任何本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公認(rèn)的印刷方法均可和本發(fā)明的涂料紙一起使用。合適的印刷技術(shù)對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。本發(fā)明采用的印刷技術(shù)包括但不限于輪轉(zhuǎn)凹板印刷術(shù)，膠版印刷術(shù)，或曲面印刷術(shù)。輪轉(zhuǎn)凹板印刷術(shù)包括采用雕刻或蝕刻用圓筒作為圖象載體。圖象區(qū)被蝕刻或雕刻，在非圖象區(qū)下面呈極小的凹孔形式。圓筒浸入油墨中，過量的油墨被葉片刮去。當(dāng)基質(zhì)接觸印刷用圓筒時，油墨轉(zhuǎn)移，形成圖象。膠版印刷術(shù)是一種間接印刷術(shù)，其中首先將壓力板上的油墨圖象轉(zhuǎn)移到橡皮覆蓋層上，橡皮覆蓋層本身又將油墨印到壓力紙板上。
本發(fā)明將通過以下實施例得到進一步闡明，這些實施例規(guī)定為純粹是本發(fā)明的典型實施例。
實施例實施例1本實施例闡明一種精制高嶺土的方法，以生產(chǎn)出高形狀因子的高嶺土，亦即，形狀因子大于或等于70，或者用作干高嶺土或者用作高嶺土漿料，通過加入額外的水和羧甲基纖維素(一種增稠劑)能穩(wěn)定上述漿料?！胺€(wěn)定漿料”指的是，在長時間內(nèi)，高嶺土不會明顯地從溶液中沉淀出來?？梢灶A(yù)期添加額外的水已能形成較小的穩(wěn)定漿料。通過加入CMC(羧甲基纖維素)增稠劑，在降低漿料固體顆粒的同時，形成了穩(wěn)定漿料。實施穩(wěn)定的方法如下1，用水將該產(chǎn)品與少量的分散劑例如35/65Mill Chem進行再攪拌，這35/65Mill Chem是無水碳酸鈉和聚丙稀酸酯的混合物，2，加入大約8磅/噸的CMC以增稠和使穩(wěn)定。
3，加入殺菌滅藻劑以防止與CMC發(fā)生細(xì)菌性交互影響。
圖1是制造高形狀因子的高嶺土的方法的生產(chǎn)流程簡圖。將佐治亞產(chǎn)天然粗高嶺土用水進行攪拌，除砂，并經(jīng)受磁力分離處理。在用砂進行了首次碾碎研磨步驟之后，產(chǎn)品被分級，將粗組分和細(xì)組分分離。粗組分經(jīng)受第二次碾碎研磨步驟，接著進行浸出和過濾。干高嶺土可通過在噴射干燥器中干燥的辦法制得，反之可制得高嶺土漿料，例如進一步包含CMC，殺菌滅藻劑和分散劑的漿料。

*(60％固體顆粒)**2磅/噸連二硫酸鈉。
實施例2圖2是用于制備高形狀因子高嶺土方法的生產(chǎn)流程圖，將佐治亞天然高嶺土用水進行攪拌和除砂步驟，隨后進行磁力分離和首次碾碎研磨步驟。然后產(chǎn)品被分級，使粗組分經(jīng)受第二次碾碎研磨步驟，接著再次進行分級，以獲取一種70％顆粒具有的esd小于2μm的產(chǎn)品。接著對產(chǎn)品進行浸出和過濾處理，隨后形成或者是干高嶺土產(chǎn)品或者是漿料。

*(60％固體顆粒)**2磅/噸連二硫酸鈉。
實施例3本實施例提供對佐治亞天然高嶺土用水進行攪拌和除砂的另一種方法，如生產(chǎn)流程圖3所示。在選擇性絮凝后，使高嶺土經(jīng)受磁力分離處理。從粒徑分級離心分離機獲取的粗組分，在首次碾碎研磨步驟之前，，將其添加到高嶺土中。在粒徑分級之后，使粗組分經(jīng)受第二次碾碎研磨步驟，隨后進行浸出和過濾處理，從而生產(chǎn)出高形狀因子的產(chǎn)品。

*(60％固體顆粒)**5磅/噸連二硫酸鈉實施例4圖4是闡明利用按實施例1的方法制備的粗組分高嶺土制造隔離涂層顏料的方法的生產(chǎn)流程圖，其中隔離涂料包含具有形狀因子至少約90∶1的高嶺土。5加侖的超扁平型粗組分高嶺土可按照本發(fā)明前面所述實施方案之一獲得。漿料被調(diào)整到固體顆粒含量為35％。加入1磅/噸C-211，如果有必要可以加入更多的。使這一批料經(jīng)受砂研磨，以便將使具有粒徑小于2μm的顆粒的百分率增加24％～26％。使用3600mL砂和1800mL的粘土滑泥。在最終的漿料中，至少55％的固體顆粒具有小于2μm的粒徑漿料在325篩孔號篩子上過篩并利用硫酸將其絮凝到pH＝3。在經(jīng)過濾之后，用水將濾餅與SAPA(一種35％的聚丙稀酸鈉和65％的無水碳酸鈉的混合物)再次進行攪拌至pH＝6.5。有些重經(jīng)攪拌的濾餅被噴射干燥并將其重新加到滑泥中，以便制造出一種具有固體顆粒含量為58％～60％的漿料，但這漿料可以非必須固體顆粒低至50％或甚至45％。下表提供了最終產(chǎn)品的粒徑分布和形狀因子值。

高嶺土試樣A--C被用作潤滑脂和油的隔離特性試驗。試樣A和B是已知高嶺土產(chǎn)品，而試樣C是按照實施例1的方法制備的高嶺土產(chǎn)品。隔離涂料利用這些高嶺土產(chǎn)品按本實施例所述制得。

利用圓筒式實驗室涂敷器將隔離涂料涂敷到60g/m2的無纖維基紙板上。這涂料包含高嶺土，碳酸鈣，膠乳，硬脂酸鈣，和粘度改進劑。在上表中可以找得高嶺土的物理特性。隔離涂料在同一紙試樣上進行了二次涂敷。涂料紙試樣在實驗室用砑光機上進行精磨。
根據(jù)TAPP1程序T559pm-96應(yīng)用3M成套器具試驗法和根據(jù)TAPP1程序T509cm-85抗油和抗油脂性(OGR)對砑光紙試樣進行評價。應(yīng)用這些試驗方法時，應(yīng)用3M成套器具，較高的值是良好的，當(dāng)作抗油和抗油脂性試驗時，較低的值是良好的。
3M成套器具試驗被發(fā)展來確定含氟化學(xué)處理紙的效率。該試驗包括使這紙浸于一系列的溶液中，這溶液含有蓖麻子油，庚烷，和甲苯。在這成套器具試驗中有12份不同含量的溶液。當(dāng)成套器具含量增加時，溶劑的比例較大。
OGR試驗包括使涂料紙試樣浸于合適的油或含有化合物的油中長達設(shè)定的時間。對滲透過涂料紙試樣并被吸收在底層吸油紙上的油的量進行量化測定。從OGR獲得的試驗值表示被油覆蓋的吸油紙的百分率。所以要優(yōu)選較低的值。OGR值3和更小表示是十分令人滿意的產(chǎn)品。

從上表可知，本發(fā)明的試樣與現(xiàn)有技術(shù)的高嶺土相比具有較強的隔離特性。可以認(rèn)為上述結(jié)果是由于本發(fā)明的高嶺土具有高的形狀因子和大的板橫斷面造成的。
實施例5實施例5闡明了應(yīng)用本發(fā)明的高嶺土組合物作為紙用涂料的組分。紙用涂料的組成由在100份顏料基礎(chǔ)上加上14份道(Dow)692膠乳粘結(jié)劑，4份普魯科特(Procote)蛋白質(zhì)粘結(jié)劑，1.1份迪斯貝克斯(Dispex)聚丙稀酸酯分散劑，按下表中所指出的值加入的TiO2和高嶺土構(gòu)成。

高嶺土特性示于下表中

利用線繞園棒將這些組成引到基本原料上。涂敷在纖維基質(zhì)上的涂料重量達到15克/米2(gsm)。涂層經(jīng)空氣自然干燥，光亮度和光澤利用TAPPI標(biāo)準(zhǔn)方法測定。所得結(jié)果列于下表中

本發(fā)明的試樣在可接受的TiO2含量下顯示出改進的光亮度，在較低的TiO2含量下顯示出可比較的光亮度。參閱圖5，該圖繪出了上面所述的光亮度結(jié)果與TiO2含量的關(guān)系。本發(fā)明的有涂層的紙具有高的光亮度，顯著地高于沒有涂敷的紙的光亮度。
因此，本發(fā)明的高嶺土組合物在要求高的不透明度，光亮度或散射的場合中是有效的，例如在褐色紙板涂敷應(yīng)用中并可起到降低其中所要求的TiO2的數(shù)量的作用。再者，雖然本實施例闡明了應(yīng)用本發(fā)明的高嶺土用作紙用涂料，但這組合物也能用來涂敷需要高的光亮度或不透明度的其它的基質(zhì)。
實施例6為了試驗應(yīng)用本發(fā)明的高嶺土用作填料，手抄紙用未漂白的天然的未經(jīng)精制的牛皮紙制備。雖然本實施例與用作紙用填料有關(guān)，可以預(yù)料，本發(fā)明的高嶺土也能作為高的不透明度的填料用于塑料和類似的材料。
手抄紙利用TAPPI紙板模在pH為4.5的條件下制成。紙板是利用未漂白的硬木牛皮紙在改良型長網(wǎng)造紙機上制成。這些狀態(tài)在下表中論及。

手抄紙在空氣中自然干燥，并對無填料的紙板，利用市場上買得到的現(xiàn)有技術(shù)的顏料ASTRAPLATE(可從伊梅雷斯(Imerys)公司購得)制得的紙板，以及利用上述實施例5中的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土2確定的組合物制成的二組試樣，對它們的一系列性能進行了測定。Astraplate和發(fā)明產(chǎn)品2試樣包括每噸2磅的助留劑，這助留劑可以是本技術(shù)領(lǐng)域中的一般技術(shù)人員隨手可買得的任一種助留劑。


實施例7填料紙采用被打漿到400加拿大標(biāo)準(zhǔn)打漿度(CSF)的漂白的硬木軟木混合物，助留劑和實施例5的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土2制成。使pH保持為5.0。制成手抄紙并使其作空氣自然干燥。測出一系列的性能。


正如從上表中所見，本發(fā)明的顏料的光散射(1900～2000cm2/g)，能很好地與利用煅燒型粘土所達到的光散射2500和標(biāo)準(zhǔn)填料粘土所達到的光散射1100相匹敵。
實施例8在本實施例中，使一系列的粗組分，亦即“b-組分”粘土經(jīng)受碾碎研磨，以確定哪些粘土?xí)纬筛咝螤钜蜃友a充劑而又保持粒徑不變。對所得物質(zhì)的性能進行評定以確定哪些物質(zhì)在高PVC油漆組成中提供高的不透明度和低的光澤。
利用細(xì)粒(20～40磅)鈣鉛碳硅石研磨介質(zhì)對四種物質(zhì)進行了鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨實驗(1)發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3(見0欄)，它具有粗粒，扁平特征；(2)來自伯德離心機的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4，它具有粗粒，扁平特征(見0欄)；(3)佐治亞州產(chǎn)粘土(DBK110 Contour 100，伊梅雷斯(Imerys)公司)，一種Dry Branch產(chǎn)粘土；和(4)細(xì)粒徑粘土(K20，伊梅雷斯(Imerys)公司)，一種早已被加工成細(xì)粒徑的Kaopaque 20產(chǎn)品。磨碎的粘土的物理特性示于下表


*陡度根據(jù)d30/d70*100求得。陡度增加表示PSD較窄。
S.F.＝形狀因子S.A.＝表面面積


*陡度根據(jù)d30/d70*100求得。陡度增加表示PSD較窄。
S.F.＝形狀因子.S.A.＝表面面積其它性能流變學(xué)在所有情況下，鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨對流變學(xué)有小的但明顯的影響。當(dāng)研磨能量輸入增加時，布氏和羅氏(Rotothinner)二種粘度都有增加，而高的切變(圓錐和平板)粘度不變。
抗擦和抗污斑性正如所預(yù)料的，抗擦和抗污斑性隨不透明度的增加而變差。
顏色磨碎的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3具有良好的色彩，勝于現(xiàn)有的細(xì)粒徑粘土產(chǎn)品。通過對磨碎粘土漂白，還有進一步改進的可能。
結(jié)論經(jīng)輕度的鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3能提供含有高形狀因子的粗粒粘土的產(chǎn)品，從而產(chǎn)生出光澤和顯著改進的不透明度相結(jié)合的結(jié)果。這些結(jié)果反映了小批量物質(zhì)的性能。磨碎得更甚的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3可能具有高形狀因子的細(xì)粒粘土，從而產(chǎn)生大的不透明度改進，但以增加光澤為代價。這一類產(chǎn)品可以替代組成中的煅燒型粘土，此處高抗擦性被認(rèn)為是不重要的。
不透明度和光澤圖6表示在高級PVC組成中磨碎粘土的不透明度和光澤。這粘土是經(jīng)細(xì)粒鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨制成。研磨能量由圖上每個點的大小表明。圖上標(biāo)明了提供作比較的某些標(biāo)準(zhǔn)粘土(蘇普里米(Supreme)和格洛馬克思(Glomax)LL*，它們?nèi)际且撩防姿?Imerys)公司的粘土產(chǎn)品)。
發(fā)明產(chǎn)品高嶺土350kwh/t磨碎的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3的次品產(chǎn)生了明顯的不透明度高和光澤低相結(jié)合的結(jié)果。
100kwh/t磨碎的發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3在產(chǎn)生高光澤的同時不透明度也高。
其它原料發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4具有差的色彩，其不透明度相當(dāng)大的部分是由于被吸收而不是光散射。它們還被研磨成比發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3更細(xì)的粒徑，從而導(dǎo)致有較高的光澤。
通過用鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨細(xì)粒徑粘土原料的方法使不透明度增加1.5單位是能達到的。采用磨碎的佐治亞產(chǎn)粘土能得到類似的不透明度。對于這些物質(zhì)，任何不透明度的增加總是伴隨著光澤的增加，這是由于粒徑下降引起的。
美國產(chǎn)的各種粘土的化學(xué)和礦物學(xué)分析列于下表。
用于實施例8的化學(xué)和礦物學(xué)分析。


圖7是d50與形狀因子的關(guān)系曲線圖。對于這四種原料的每一種，用鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨會導(dǎo)致粘土的形狀因子增加，平均粒徑下降。從圖7可見，發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3和發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4產(chǎn)生最大的形狀因子。發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4具有顏色欠佳的缺點和ISO光亮度為75.7。
實施例9應(yīng)用普通的高PVC油漆組成對實施例8的磨碎產(chǎn)品進行了一系列的油漆試驗，作為示例列于下表


不透明度，光澤，抗污斑性，BS擦損量和抗泥裂性它們的值表明在下表。
作為補充劑的經(jīng)鈣鉛碳硅石介質(zhì)研磨的美國產(chǎn)粘土的組成


*1.K.4＝發(fā)明產(chǎn)品高嶺土4**G.F.C＝佐治亞產(chǎn)粘土BS摩擦損失量，100次循環(huán)，7天


1.K.3＝發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3*F.P.S.C.＝細(xì)粒徑粘土在所有情況下，利用鈣鉛碳硅石介質(zhì)進行研磨對流變學(xué)有小的但明顯的影響。當(dāng)研磨能量增加時，布氏和羅氏二種粘度也增加，而高的切變(圓錐和平板)粘度則不變。
當(dāng)光亮度增加時，抗擦和抗污斑性變差。
發(fā)明產(chǎn)品高嶺土3有上佳的色彩，比起現(xiàn)有細(xì)粒徑粘土產(chǎn)品要更好些。
實施例10圖8是一種用來將二種粗組分結(jié)合，隨后進行浸出和過濾，并加入穩(wěn)定劑，從而制造出一種穩(wěn)定的高固體顆粒的漿料的方法的生產(chǎn)流程簡圖，其中的穩(wěn)定劑例如羧甲基纖維素或一種蒙脫石粘土(亦即，膨潤土，鋰蒙脫石，蒙脫石，等)。為了舉例說明這方法，將實施例9的發(fā)明產(chǎn)品用水與65/35SAPA(蘇打灰分/聚丙稀酸鈉)分散劑進行攪拌使pH達6.5，提取二份容量大小為手提式桶(tote size)的試樣(～250～300加侖)。這二桶產(chǎn)品試樣各自用殺菌滅藻劑(1磅/公噸干的普魯克爾(Proxel)進行處理，然后再用8磅/公噸干的羧甲基纖維素PE-30EX進行處理。試樣1中的固體顆粒的最終含量是52％和試樣2中的固體顆粒的最終含量是49.6％。利用2號測量桿在20rpm下測量試樣1和2的初始赫氏粘度和分別測得為30cps和18cps。在4400rpm，pH7.2下測得的試樣1的初始赫氏粘度為8.5達因，在pH7.0下測得的試樣2的初始赫氏粘度為5.0達因。
其次，測量漿料穩(wěn)定持續(xù)時間并將結(jié)果示于下表中。將每份1品脫的試樣放在一邊，讓其澄清一段要求的時間，在此之后，利用“T”桿在1/2rpm下測量每一份試樣的頂部和底部的布氏粘度。如果漿料不穩(wěn)定，可以預(yù)計，所測粘度在整個時間內(nèi)上升到最大值約400,000。

在28天的試驗周期束時，每份1品脫的試樣都將經(jīng)受傾倒試驗，讓其傾倒并使其倒出需時1分鐘?？梢钥吹皆诖藭r間內(nèi)大約93.4％的試樣1和94.9％的試樣2從容器中倒出，這說明了試樣的連續(xù)流動性。對每個整桶(～250～300加侖)試樣1和試樣2進行的類似試驗結(jié)果獲得分別為99.7％和99.2％的灌注率。正如傾倒試驗結(jié)果和上表可見，CMC穩(wěn)定漿料基本上是穩(wěn)定的，從利用CMC的方法制得的制品導(dǎo)致漿料中固體顆粒有效下降這一事實看，這種穩(wěn)定是意想白不到的。通常這種方法應(yīng)該對于具有以下固體顆粒含量的漿料來說是有效的，例如含量范圍大于約45％，在約45％～約60％之間或甚至含量范圍為約50～約60％。
除非另有所指，在說明書和權(quán)利要求書中所使用的所有表示配料用量的數(shù)字，反應(yīng)條件，等等均被理解為在一切情況下都用術(shù)語“大約”來修正。因此，除非指出有相反的意思，在說明書和附后的權(quán)利要求書中提及的數(shù)值參數(shù)均是近似值，它們可以改變，取決于探索利用本發(fā)明獲取所要求的性能。
根據(jù)本說明書所考慮的，本發(fā)明的其它實施方案對于本技術(shù)領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說將是顯而易見的。根據(jù)文中說明書所考慮的和本發(fā)明公開的實踐，本發(fā)明的其它實施方案對于本技術(shù)領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說將是顯而易見的。意圖是將說明書和實施例認(rèn)為只是示范性的，而本發(fā)明的真正的精神實質(zhì)由下面的權(quán)利要求書表明。
權(quán)利要求
1.一種包含形狀因子至少為約70∶1的高嶺土的組合物。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
3.權(quán)利要求1的組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
4.權(quán)利要求1的組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
5.一種涂料組合物，它包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土；粘結(jié)劑；和非必須的分散劑。
6.權(quán)利要求5的組合物，它進一步包含一種添加的顏料。
7.權(quán)利要求6的組合物，其中添加的顏料是TiO2。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所述組合物具有的高嶺土與TiO2之比小于約85∶15重量份。
9.一種包含形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的填料。
10.權(quán)利要求9的填料，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
11.權(quán)利要求9的填料，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
12.權(quán)利要求9的填料，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
13.一種制造帶涂料的紙的方法，該方法包括將包含一種填料的紙用涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)，這種填料包含具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土。
14.權(quán)利要求13的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
15.權(quán)利要求13的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
16.權(quán)利要求13的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
17.一種制造帶填料的紙的方法，該方法包括提供纖維基質(zhì)；將具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土添加到所述基質(zhì)中。
18.權(quán)利要求17的方法，它進一步包含添加一種助留劑。
19.權(quán)利要求17的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
20.權(quán)利要求17的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
21.權(quán)利要求17的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
22.一種帶涂料的紙，它包括纖維基質(zhì)；和涂在所述基質(zhì)上的包括具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的涂料。
23.權(quán)利要求22的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
24.權(quán)利要求22的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
25.權(quán)利要求22的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
26.一種改進紙的隔離性能的方法，該方法包括利用包括具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土的涂料組合物涂敷纖維基質(zhì)。
27.權(quán)利要求26的組合物，其中所述涂料進一步包括一種粘結(jié)劑。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述粘結(jié)劑是膠乳粘結(jié)劑。
29.權(quán)利要求27的方法，其中所述粘結(jié)劑的用量范圍約為40重量％～約50重量％。
30.權(quán)利要求26的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1。
31.權(quán)利要求26的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1。
32.權(quán)利要求26的方法，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1。
33.一種精制高嶺土的方法，該方法包括提供高嶺土漿料；碾碎研磨高嶺土漿料；采用離心分離法從漿料中提取粗粒徑組分；和碾碎研磨粗粒徑組分，從而形成具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土產(chǎn)品。
34.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土漿料包含純天然的高嶺土或是純天然的和從離心機引出的粗粒徑組分的混合物。
35.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子范圍約為70∶1～約140∶1。
36.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子范圍約為80∶1～約100∶1。
37.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土漿料在碾碎研磨之前進行了預(yù)選。
38.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土漿料在碾碎研磨之前進行了除砂。
39.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土漿料包括用水?dāng)嚢琛啊饬炼阮A(yù)選的漿料。
40.權(quán)利要求33的方法，其中提取的粗粒徑組分包含的高嶺土顆粒中80～95重量％的顆粒具有的等效球體直徑，esd小于2μm。
41.權(quán)利要求33的方法，其中經(jīng)碾碎研磨粗粒徑組分而獲得的高嶺土產(chǎn)品包含的顆粒具有的esd范圍為0.2μm～1.7μm.。
42.權(quán)利要求33的方法，其中經(jīng)碾碎研磨粗粒徑組分而獲得的高嶺土產(chǎn)品包含的顆粒具有的形狀因子值范圍為80∶1～110∶1.。
43.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為80∶1。
44.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為90∶1。
45.權(quán)利要求33的方法，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為100∶1。
46.一種用于油漆的包含高嶺土的補充劑，該補充劑采用如下方法制備，這方法包括提供高嶺土漿料，該漿料包含純天然高嶺土或者是純天然的和從離心機引出的粗粒徑組分的混合物；碾碎研磨高嶺土漿料；用離心分離方法從漿料中提取粗粒徑組分；和碾碎研磨粗粒徑組分，從而生產(chǎn)出具有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土產(chǎn)品。
47.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的d50范圍為0.1μm～～2.0μm。
48.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的d50范圍為0.5μm～1.5μm。
49.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子范圍約為80∶1～約100∶1
50.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為80∶1
51.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為90∶1
52.權(quán)利要求46的補充劑，其中高嶺土產(chǎn)品具有的形狀因子至少約為100∶1
53.一種隔離涂料組合物，它包含一種漿料，這種漿料含有形狀因子至少約為70∶1的高嶺土，漿料中的固體顆粒含量范圍約為45％～約70％。
54.權(quán)利要求53的隔離涂料組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為80∶1
55.權(quán)利要求53的隔離涂料組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為90∶1
56.權(quán)利要求53的隔離涂料組合物，其中高嶺土具有的形狀因子至少約為100∶1
57.一種漿料，這漿料包含一種具有形狀因子大于70∶1的高嶺土和一種穩(wěn)定劑。
58.權(quán)利要求57的漿料，其中所述穩(wěn)定劑包括羧甲基纖維素。
59.權(quán)利要求57的漿料，其中所述穩(wěn)定劑包含一種蒙脫石粘土。
60.權(quán)利要求57的漿料，其中所述穩(wěn)定劑包括膨潤土。
61.權(quán)利要求57的漿料，其中所述穩(wěn)定劑包括鋰蒙脫石。
62.權(quán)利要求57的漿料，其中所述穩(wěn)定劑在漿料中的含量范圍為每噸干高嶺土約含4磅到每噸干高嶺土約含10磅。
63.權(quán)利要求57的漿料，其中所述漿料含有的固體顆粒含量大于約45％。
64.權(quán)利要求57的漿料，其中所述漿料含有的固體顆粒含量范圍約為50％～約60％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含水高嶺土產(chǎn)品，例如，當(dāng)用于紙產(chǎn)品的生產(chǎn)時，它具有改進的光學(xué)性能。本發(fā)明包括一種改進的紙用隔離涂料和一種制造涂料紙的方法。本發(fā)明還包括一種改進生產(chǎn)填料紙和涂料紙產(chǎn)品的方法。本發(fā)明使用一種包含高嶺土的組合物，該高嶺土具有的形狀因子至少約為70∶1，例如至少約為80∶1或至少約為100∶1。
文檔編號C09D7/12GK1592770SQ02817561
公開日2005年3月9日 申請日期2002年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月7日
發(fā)明者P·J·E·喬內(nèi)斯, R·J·普魯特, M·J·加斯卡, B·M·比里莫里亞, J·原, D·O·庫明格斯, R·維斯利 申請人:英默里斯顏料公司