使用具有低堆积密度的粘土的涂料制造技术

公开了使用改性粘土的纸和纸板，所述改性粘土的特征在于小于60的平均形状因子、大于48%的沉积物空隙体积并含有少于30质量%的直径小于1微米的粒子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有低堆积密度的粘土的涂料优先权本申请要求2018年1月11日提交的U.S.Ser.No.62/616,094的优先权，其整个内容经此引用并入本文。领域本专利申请涉及用于纸和纸板的涂料，其包含改性以表现出低堆积密度的粘土。背景粘土之类的颜料用于许多产品，包括涂料和漆。在某些用途中，使用表现出低堆积密度或高散堆体积（bulkvolume）的颜料是有益的。建筑、工业和纸板涂料以及漆常用于遮盖粗糙或表面缺陷。提高颜料的堆积体积（packingvolume）提高使用其的涂料或漆的每单位重量的体积。这带来更高的覆盖度和更好的遮盖性能。这有许多实例。一个实例是Fugitt等人的美国专利8,142,887，其描述了使用高形状因子颜料提高纸板涂料中的颜料的堆积体积的方法。高岭土（从这一点出发被称为“粘土”）是用于许多工业用途的常见廉价颜料。粘土是从地下开采的天然存在的片状矿物，并经过加工以制造多种多样的产品。所有这些产品以宽范围的粒度和粒子形状为特征。概述在一个实施方案中，所公开的涂料组合物包括高岭土颜料，其含有低细粒含量——规定为如通过Sedigraph粒度分析仪测得少于30质量%的粒子具有小于1微米的等效球直径，并具有如通过大于48%的沉积物空隙体积测得的低堆积密度。在进一步实施方案中，公开了一种涂布纸板，其中将涂料组合物施加到纸板基底上。所述组合物可作为单涂层或作为底涂层施加，在所述底涂层上施加顶涂层。还公开了一种形成涂布纸板的方法。附图简述图1是显示通过第一种测量方法（Sedigraph）记录的累计质量百分比vs.粒径的四种标准粘土的曲线图；图2是显示通过第二种测量方法（Digisizer）记录的累计质量百分比vs.粒径的相同粘土的曲线图；图3是显示通过第一种测量方法记录的累计质量百分比vs.粒径的改性后粘土的曲线图；图4是显示通过第二种测量方法记录的累计质量百分比vs.粒径的改性后粘土的曲线图；图5是显示通过第一种测量方法（Sedigraph）记录的粒径的频率分布的标准粘土的曲线图；图6是显示通过第二种测量方法（Digisizer）记录的频率分布vs.粒径的标准粘土的曲线图；图7是显示通过第一种测量方法记录的频率分布vs.粒径的改性粘土的曲线图；图8是显示通过第二种测量方法记录的累计质量百分比vs.粒径的改性粘土的曲线图；图9是比较四种标准粘土和它们的改性对应物(counterpart)的沉积物空隙体积的条形图；图10是四种粘土的曲线图，其显示沉积物空隙体积vs.标准粘土的量；图11是四种粘土的曲线图，其显示沉积物空隙体积vs.低于1微米直径的粒子的量；图12是四种粘土的特定一种的曲线图，其显示该特定粘土的标准和改性形式的混合物的累计质量百分比vs.粒径；图13是标准和改性粘土的共混物的沉积物空隙体积vs.改变的粗碳酸钙量的曲线图；图14是改性粘土的曲线图，其显示形状因子vs.累计质量百分比；图15是施加到全漂白硫酸盐浆(solidbleachedsulfate)（SBS）纸板上的改性粘土的ParkerPrintSurf平滑度(PPS)vs.低涂层重量的曲线图；图16是施加到再生纸板上的改性粘土的PPS平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图17是施加到全未漂白硫酸盐浆(solidunbleachedsulfate)（SUS）纸板上的改性粘土的PPS平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图18是施加到全漂白硫酸盐浆（SBS）纸板上的改性粘土的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图19是施加到再生纸板上的改性粘土的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图20是施加到全未漂白硫酸盐浆（SUS）纸板上的改性粘土的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图21是使用膜计量施胶压榨机（filmmeteringsizepress）施加到全漂白硫酸盐浆（SBS）纸板上的改性粘土的PPS平滑度vs.低涂层重量的曲线图；图22是施加的底涂层的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图，其比较改性粘土与未改性粘土；图23是施加在图22的底涂层上的顶涂层的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图，其比较改性粘土与未改性粘土；和图24是具有回归到2.0lb的顶涂层值的施加在图22的底涂层上的顶涂层的Sheffield平滑度vs.低涂层重量的曲线图，其比较改性粘土与未改性粘土。详述颜料材料，如粘土，包括高岭土，通常可通过粒度分布表征。粒度分布通常在决定颜料对各种用途的有用性方面起到重要作用。宽粒度分布可能倾向于更密堆积并提供在某些用途中可能有利的更致密结构。较窄粒度分布或具有片状形状的粒子可能倾向于更松散堆积并提供在另一些用途中可能有利的较不致密结构。图1提供四种市售高岭土的累计质量分布vs粒径的图示。选择这些特定粘土以代表市售粘土的范围，并据报道具有明显小于60的形状因子（下面进一步描述形状因子）。这四种粘土各自代表可获自多个供应商的一类粘土。这些粘土之间的一个关键区别是作为累计质量曲线上的50%处的直径测得的平均粒度。所有四种颜料含有类似大小的粒子，但由于存在的粒度的不同比例，具有大约0.25µ至2µ的平均粒度。这些粘土是：·#1粘土（来自Kamin的HYDRAFINE®）#1是相对较细的粘土，但仍具有较大粒子。#1粘土通常具有大约85%低于1微米的粒子，和95%<2微米。·#2粘土（来自Thiele的KAOBRITE®）#2粘土较粗并具有大约75%粒子<1微米和85%<2微米。·分层粘土（来自Imerys的ASTRA-PLATE®）-分层粘土据报道具有比标准粘土高的形状因子。粗略而言，它们具有大约30的报道形状因子，而标准粘土具有大约15的形状因子。分层粘土具有类似于#2粘土的粒度分布。·粗分层粘土（来自BASF的Nusurf）-这是具有大约30的形状因子的较粗颜料。其具有大约35%粒子<1微米和50%<2微米。在本说明书中，上述四种粘土被称为“标准”粘土，意味着它们尚未通过下述改性改变。如本文所用，颜料的“粒度”是指可使用粒度分析仪测得的颜料的等效球直径的分布，无论粒子是球形（或近球形）还是非球形。图1中所示的累计粒度分布数据使用可购自MicromeriticsInstrumentCorporationofNorcross,Georgia的SEDIGRAPH®5120粒度分析仪收集。这一仪器基于沉降速率测量粒度分布（斯托克斯定律）并作为比给定等效球直径细的累计质量百分比报道分布。对于前三种粘土，0.2微米以下的粒子（该数据的下限）构成粘土的20-40%；对于最后一种粘土，构成粘土的大约10%。对于前三种粘土，基本没有8微米以上的粒子，对于粗分层粘土，基本没有大约15微米以上的粒子。使用另一测量粒径的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种涂料组合物，其包含：/n一定量的粘土粒子，其具有低于60的平均形状因子、大于48%的沉积物空隙体积，且通过Sedigraph测得，少于30质量%的粒子在尺寸上小于1微米。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180111 US 62/6160941.一种涂料组合物，其包含：
一定量的粘土粒子，其具有低于60的平均形状因子、大于48%的沉积物空隙体积，且通过Sedigraph测得，少于30质量%的粒子在尺寸上小于1微米。


2.权利要求1的涂料组合物，其中沉积物空隙体积大于50%。


3.权利要求1的涂料组合物，其中沉积物空隙体积大于52%。


4.权利要求1的涂料组合物，其中沉积物空隙体积大于55%。


5.前述权利要求任一项的涂料组合物，其中通过Sedigraph测得，少于25质量%的粒子在尺寸上小于1微米。


6.前述权利要求任一项的涂料组合物，其中通过Sedigraph测得，少于20质量%的粒子在尺寸上小于1微米。


7.前述权利要求任一项的涂料组合物，其中通过Sedigraph测得，少于18质量%的粒子在尺寸上小于1微米。


8.前述权利要求任一项的涂料组合物，其进一步包含粗重质碳酸钙和粘合剂。


9.权利要求8的涂料组合物，其中所述粘合剂包括苯乙烯丙烯酸系胶乳。


10.前述权利要求任一项的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含大约50至60份粘土粒子和大约40至50份粗重质碳酸钙。

【专利技术属性】
技术研发人员：G·P·福吉特，S·G·布什豪斯，S·E·金瑟，
申请(专利权)人：维实洛克MWV有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US