层离的高岭土颜料,其制备和应用制造技术

一种薄片状颗粒形式的新型层离高岭土颜料，所说的颜料是用高岭土堆垛制造的，基本由薄片状颗粒组成，其中，至少８５％的颗粒小于２微米，ｅ．ｓ．ｄ．，５０重量％的颗粒在０．６５微米～１．２０微米范围内，２５重量％或更少的颗粒小于０．５微米，１０重量％或更少的颗粒小于０．３微米，５重量％或更少的颗粒小于０．２微米，所说的颗粒的ＢＥＴ表面积在７～１２ｍ↑［２］／ｇ范围内，用水银孔度仪测得的表面积与用ＢＥＴ测得的表面积之比在０．６～０．９５的范围内，所说的颜料的层离指数在２０～４５的范围内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
,其制备和应用的制作方法这是1995年2月7日提出的USSN 08/384973的部分续继。本专利技术涉及纸张涂层填充颜料，这种涂料由控制了尺寸和形状的新型机械层离的高岭土颗粒组成。与精细造纸中的传统高岭土颗粒相比，所说的颜料提供了改进的不透明性。众所周知，造纸工业所用的颜料的颗粒尺寸对功能性质有很大的影响。很久以来就已经认识到，在高岭土质粘土填充颜料的情况下，粘土中小于2微米(e.s.d.)的颗粒含量越大，纸张的不透明度越小。通过下列事实已经解释了这一现象，即小于2微米的高岭土颗粒与大于2微米的颗粒的晶体形貌不同。2微米的颗粒尺寸是一个近似的临界点，低于2微米的天然出产的高岭土颗粒可能以薄的单个晶体薄片存在。高于这个临界点，高岭土颗粒以结合的薄片叠加的聚集体存在(所谓“叠层”或“堆垛”)，或者在某些情况下，以长的、虫状的薄片聚集体存在，这使得高岭土更整体化，从而产生更好的不透明性。用作颜料级高岭土源的传统高岭土质粘土原料在除去砂子和粗的杂质后，通常含有约40wt％～60重量％的小于2微米的颗粒。原料的高岭土部分在颗粒分布在一定范围的尺寸和形状内的意义上来说是多分散的。因此，一种高岭土原料不会含有单一尺寸的颗粒，例如所有的颗粒都是2微米。一般来说，除砂的高岭土原料的颗粒尺寸范围为亚微米到20微米或更大。这样的除砂粘土太粗而不能用于精细造纸。传统实践是从较细的粘土颗粒中预先除去大于2微米的颗粒。这是通过使所说的原料粘土形成分散的水基浆料，借助于筛选除去粗大的杂质，然后使所说的粘土水力分级除去要求的大于2微米部分的粘土颗粒完成的。所说的分级通常是通过在工业操作中用离心法进行的。离心得到的产物是一种比原始粘土有更大百分数的较细颗粒的悬浮液。在漂白(以及其它可能的选矿过程)后，所说的细粒级可以以纸张涂层颜料出售。在控制离心过程以便生产出至少90重量％的颗粒小于2微米的细尺寸粒级时，所得的颜料称为No.1级粘土。No.2级粘土中约80重量％的颗粒小于2微米。No.3级较粗，即约70重量％的颗粒小于2微米。No.1级比No.2级中小于2微米的薄片含量更高。在用原料生产这些细级别粘土时，从离心机中出来的底流是粗颗粒尺寸粒级的粘土。一般来说，底流含有20重量％～40重量％的小于2微米的颗粒。因此，底流主要由高岭土叠层或堆垛组成。高岭土质粘土原料的粗尺寸粒级，用注册商标NOKARB提供的商品示例表示，在有限的范围内用作填料。通常把一部分，甚至全部粗颗粒粒级的堆垛打开，因为对这种粗颗粒粒级的粘土的需求有限。近年来，一些粗颗粒尺寸粒级的高岭土原料已经用作生产机械中的喂料。很久以来已经认识到，在工业化矿产工业中，存在于许多高岭土原料的粗颗粒尺寸粒级中的高岭土堆垛的机械层离在填料应用中提供了具有改善了不透明性的高岭土填料产品。例如，见Gunn等人的U.S.3,171,718。造纸工业中用作填料的市售层离的No.2级以注册商标NUFIL和NUFIL90在市场上提供。在进行层离过程中，用砂、塑料球或玻璃微珠等研磨介质搅拌高岭土原料的粗颗粒尺寸粒级的悬浮液，直至喂料粘土中的堆垛解理并产生层离的颗粒。在高压下挤压粘土糊团时可以得到类似的结果(“superstrusion”)。在高岭土堆垛层离后，可以把粘土悬浮液分级。回收含有人工生产的尺寸为2微米或更细的薄片的细颗粒尺寸粒级。所说的细颗粒尺寸粒级用作纸张涂层颜料。高岭土的颗粒尺寸通常通过使用Stoke′s Law的沉降法把沉降速度转变为颗粒尺寸分布，假定高岭土颗粒为球形颗粒。因此，使用传统的术语“当量球直径(e.s.d.)”来标定颗粒尺寸。众所周知，在具有高的宽高比，如机械层离的薄片颗粒的情况下，用当量球直径表示颗粒尺寸是不准确的。已经认识到机械层离或未层离的高岭土颗粒的较窄颗粒尺寸分布能在填料应用中提供改进的不透明性。当用于制造轮转凹版印刷用的轻量涂层纸时，上述颜料为好有利(参见U.S.4948664，Brociner等人)。层离后除去超细高岭土颗粒如小于约0.3微米e.s.d.的颗粒已为众人所知。与超细颗粒未除去时相比，这将有助于获得具有窄的颗粒尺寸分布的层离颜料。上述U.S.4948664表明，在需要极窄颗粒尺寸分布的情况下，在层离后要进行粗分级和除去二次细颗粒的步骤。专利权人在层离前未除去一次细颗粒。其举例的实施例表明，在层离过程中产生了相当数量的二次细颗粒，而这些细颗粒需在后续步骤中除去。在Bundy等人U.S.4943324中，除去细颗粒被称为“脱细”(defining)。在这些专利中，在层离步骤之后，一般要进行脱细步骤。有时除去细颗粒也被称为“除矿泥”。用Engelhard Corporation提供的NUCLAY(或NUFIL)高岭土示例表示的典型的工业中，约80重量％小于2微米(e.s.d.)。因此，这样的工业层离的高岭土的颗粒尺寸分布是No.2未层离涂层用粘土的颗粒尺寸分布典型。共同授权Willis等人的U.S.5,169,443参考了约90重量％的颗粒小于2微米的一些层离的高岭土，类似于No.1涂层粘土。表面积是一个与颗粒尺寸相关的性质，虽然表面积本身并不直接与颗粒尺寸有关。表面积用每克物料的面积的平方米表示，通常通过用氮气作吸附剂的BET法测量。水银孔度仪也可以用来测量表面积。No.1粘土，通常有大量的细颗粒，比No.2粘土有更高的表面积，因为细颗粒比粗颗粒有更高的表面积。用表面积作为评价层离的高岭土出现于上述的Willis等人的U.S.5,169,443中。本专利技术的填料颜料用于制造各种级别的纸张。但是其突出的性能在填充那些称为“精细的”或“不含木材的”级别的纸张中是特别值得注意的。精细的纸张是指一类白色的、未涂层的打印纸和书写纸，其配料中含有不超过25％的机械纸浆。大多数配料是不含木材的。特定级别的纸张是胶版纸；便笺纸，信封，票据纸，帐簿纸，油印纸，复印纸和各种书籍原料。化学处理用于制造这种级别纸张的纸浆以得到比用研磨的木质纸浆制备的新闻印刷纸等纸张更高的白度和强度。一般来说，不含木材的纸张比研磨木材纸张的白度高20～25个百分点。但是由于不含木材的纸张的较高白度，其不透明性比研磨木材纸张低许多。根据预定的用途，在36～180磅/3,300平方英尺的广泛的定重范围内制造精细纸张。而且，未涂层的精细纸张，如Xerox纸，与用研磨木材纸浆制造的纸张相比，得到明显更好的可打印性，因为这样的纸张更结实，在基础材料上有较小的吸墨能力。通常用煅烧高岭土颜料和氧化钛等昂贵的颜料增加精细充填纸张的不透明性。本专利技术的颜料用来补充这些更昂贵的颜料，从而降低颜料成本。从这方面来说，应该注意的是未加填料的不含木材的纸张是昂贵的。本专利技术的颜料将取代纤维，从而除了节省了由于补充煅烧高岭土和氧化钛等昂贵的颜料的费用以外，还节省了造纸厂的费用。本专利技术的一个方面来自下面的发现，即生产没有一次和二次细粉的非常平的高岭土颗粒具有意想不到的利益。这样生产的颜料在用作充填用途的纸张性能填料的高岭土时，与用No.1、No.2和层离的标准高岭土颜料得到的结果相比，产生了优良的光学性能。由于本专利技术的层离产品一般约85～90重量％小于2微米，它们可以分类为No.1高岭土质粘土颜料；但是，其表面积本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：S·比尔，S·尼麦，M·J·维利斯，J·P·伯伯里克，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：