(57)【要約】  本願においては、含水カオリン粘土製品の製造方法が開示される。前記方法は、（ｉ）粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、精製された粗粒のカオリン粘土を製造すること、および／または第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、精製された微細な含水カオリン粘土を製造すること、（ｉｉ）前記精製された粗粒のカオリン粘土、前記精製された微細な含水カオリン粘土、またはそれらの配合物を遠心分離して、含水カオリン流をもたらすこと、および（ｉｉｉ）前記含水カオリン流を精製して、含水カオリン粘土製品を製造することを含み得る。含水カオリン流の精製前に、前記含水カオリン流を離層された粗粒のカオリン粘土と配合することができる。含水カオリン粘土製品は、含水カオリン製品の質量の０．２％以下の全アルカリ含有率を有し得る。前記含水カオリン粘土製品を含む、コージエライトセラミック、産業用コーティング、塗料、接着剤、インクおよびフィラーを含む組成物も本願内に記載される。
2019518692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超微細な含水カオリン粘土の製造方法であって、
（ｉ）  白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を有する精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造すること、および／または、第一のアルカリ含有率を有する第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも９０質量％の粒子が直径１μｍ以下を有する粒子を有する精製された微細な含水カオリン粘土を製造すること、
ここで、前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製は選択凝集を含み、前記第一のアルカリ含有率よりも低い第二のアルカリ含有率を有する精製された微細な含水カオリン粘土をもたらす、
（ｉｉ）  前記精製された白い粗粒のカオリン粘土、前記精製された微細な含水カオリン粘土、または前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土との配合物を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすこと、
ここで、前記超微細な含水カオリン流は、少なくとも７０質量％が直径０．３μｍ以下を有し且つ微結晶の平均サイズが４００Å以下である粒子を含む、
および
（ｉｉｉ）  前記超微細な含水カオリン流を、凝集、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを使用して精製して、超微細な含水カオリン粘土にすること、
ここで、前記超微細な含水カオリン粘土は、前記超微細な含水カオリン粘土の０．２質量％以下の全アルカリ含有率を有する、
を含む、前記方法。
【請求項２】
（ｉ）が、前記白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造することを含み、且つ（ｉｉ）が、前記精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
（ｉ）が、前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、精製された微細な含水カオリン粘土を製造することを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
（ｉｉ）が、前記精製された微細な含水カオリン粘土を遠心分離することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
超微細な含水カオリン粘土の製造方法であって、
（ａ）  白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を有する精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造すること、
（ｂ）  第一のアルカリ含有率を有する第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも９０質量％の粒子が直径１μｍ以下を有する粒子を有する精製された微細な含水カオリン粘土を製造すること、
ここで、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製は選択凝集を含み、前記第一のアルカリ含有率よりも低い第二のアルカリ含有率を有する精製された微細な含水カオリン粘土をもたらす、
（ｃ）  前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土とを、質量比９５：５〜５：９５で配合して、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ未満を有する配合物を製造すること、
（ｄ）  前記配合物を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすこと、および
（ｅ）  前記超微細な含水カオリン流を精製して、超微細な含水カオリン粘土にすること、
ここで、精製は、凝集、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを含み、且つ、前記超微細な含水カオリン粘土は、前記超微細な含水カオリン粘土の０．２質量％以下の全アルカリ含有率を有する、
を含む、前記方法。
【請求項６】
前記超微細な含水カオリン流は、少なくとも７０質量％の粒子が直径０．３μｍ以下を有する粒子を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記超微細な含水カオリン流は、微結晶の平均サイズ４００Å以下を有する粒子を含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記配合物は、９０〜９８質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含む、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記配合物は、少なくとも９８質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含む、請求項５から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記配合物は、微結晶の平均サイズ３００Å〜６００Åを示す、請求項５から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土との配合が、前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土とを質量比５０：５０〜９０：１０で配合することを含む、請求項５から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土との配合が、前記精製された白い粗粒のカオリン粘土と前記精製された微細な含水カオリン粘土とを質量比６０：４０〜７０：３０で配合することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記超微細な含水カオリン流を精製する前に、前記超微細な含水カオリン流と、精製され離層された粗粒のカオリン粘土とを配合することをさらに含み、ここで、前記精製され離層された粗粒のカオリン粘土は、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を有する、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記超微細な含水カオリン流と前記精製され離層された粗粒のカオリン粘土との間の質量比は５：９５〜９５：５である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記精製された白い粗粒のカオリン粘土は、微結晶の平均サイズ６００Å〜９５０Åを示す、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記精製された微細な含水カオリン粘土は、微結晶の平均サイズ２００Å〜４５０Åを示す、請求項１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記超微細な含水カオリン粘土は、前記超微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．１５質量％以下の全アルカリ含有率を有する、請求項１から１６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記超微細な含水カオリン粘土は、前記超微細な含水カオリン粘土の総質量に対して、酸化ナトリウム含有率０．０５質量％以下、および酸化カリウム含有率０．１０質量％以下を有する、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製が、さらにオゾン処理を含む、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記超微細な含水カオリン流中の粒子は、微結晶の平均サイズ２００Å〜４００Åを示す、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記精製された白い粗粒のカオリン粘土が、前記精製された白い粗粒のカオリン粘土の質量に対して０．３質量％〜０．５質量％の酸化鉄含有率を有する、請求項１から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土が、前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して０．２質量％を上回る第一のアルカリ含有率を有する、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
コージエライトセラミックの製造方法であって、
（ａ）  請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法によって製造された超微細な含水カオリン粘土を含む前駆体のコージエライトバッチ組成物を調製すること、
（ｂ）  前記前駆体のコージエライトバッチ組成物をグリーン体へと押出すこと、および
（ｃ）  前記グリーン体を焼結して、コージエライトセラミックを得ること、
を含む、前記方法。
【請求項２４】
前記前駆体のコージエライトバッチ組成物が、１０〜３０質量％の前記超微細な含水カオリン粘土を含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記前駆体のコージエライトバッチ組成物がさらに、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ、結合剤、潤滑剤またはそれらの組み合わせを含む、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
請求項２３から２５までのいずれか１項に記載の方法により製造されたコージエライトセラミック。
【請求項２７】
前記コージエライトセラミックが、熱膨張率（２５℃〜８００℃）１．２５×１０-6／℃以下を示す、請求項２６に記載のコージエライトセラミック。
【請求項２８】
前記コージエライトセラミックが、熱膨張率（２５℃〜８００℃）１．２５×１０-7／℃以下を示す、請求項２７に記載のコージエライトセラミック。
【請求項２９】
前記コージエライトセラミックがハニカム構造を有する、請求項２６から２８までのいずれか１項に記載のコージエライトセラミック。
【請求項３０】
請求項２６から２９までのいずれか１項に記載のコージエライトセラミックを含む基材。
【請求項３１】
前記基材が、自動車触媒基材またはディーゼル微粒子フィルタである、請求項３０に記載の基材。
【請求項３２】
請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法により製造された超微細な含水カオリン粘土を含む組成物。
【請求項３３】
前記組成物が、コーティング、塗料、インク、接着剤またはフィラーである、請求項３２に記載の組成物。
【請求項３４】
前記組成物が塗料である、請求項３２または３３に記載の組成物。
【請求項３５】
前記塗料が、高光沢塗料、半光沢塗料、エッグシェル塗料または艶無し塗料から選択される、請求項３４に記載の組成物。
【請求項３６】
粘土中の少なくとも７０質量％の粒子が直径０．３μｍ以下を有し且つ微結晶の平均サイズ３００Å以下を有する、精製された含水カオリン粘土を含むカオリン粘土であって、ここで、前記カオリン粘土が前記カオリン粘土の総質量に対して０．２質量％以下の全アルカリ含有率を有する、前記カオリン粘土。
【請求項３７】
前記カオリン粘土が、有機酸不含であるか、または痕跡量の有機酸を含む、請求項３６に記載のカオリン粘土。
【請求項３８】
前記精製された含水カオリン粘土が、精製された白い粗粒のカオリン粘土と精製された微細な含水カオリン粘土との、質量比５：９５〜９５：５での配合物である、請求項３６または３７に記載のカオリン粘土。
【請求項３９】
前記質量比が、５０：５０〜９０：１０である、請求項３８に記載のカオリン粘土。
【請求項４０】
前記質量比が、６０：４０〜７０：３０である、請求項３９に記載のカオリン粘土。
【請求項４１】
離層された粗粒のカオリン粘土をさらに含む、請求項３８から４０までのいずれか１項に記載のカオリン粘土。
【請求項４２】
前記カオリン粘土が、前記カオリン粘土の総質量に対して、酸化ナトリウム含有率０．０５質量％以下、および酸化カリウム含有率０．１０質量％以下を有する、請求項３６から４１までのいずれか１項に記載のカオリン粘土。
【請求項４３】
前記粘土中の少なくとも７５質量％の粒子が、直径２μｍ以下を有する、請求項３６から４２までのいずれか１項に記載のカオリン粘土。
【請求項４４】
前記粘土中の少なくとも９２質量％の粒子が、直径２μｍ以下を有する、請求項３６から４３までのいずれか１項に記載のカオリン粘土。
【請求項４５】
含水カオリン顔料の製造方法であって、
（ｉ）  白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも５５質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を有する精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造すること、
（ｉｉ）  前記精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離して、粗粒の含水カオリン流をもたらすこと、
ここで、前記粗粒の含水カオリン流は、少なくとも７５質量％の粒子が直径２μｍ未満を有する粒子を含む、および
（ｉｉｉ）  前記粗粒の含水カオリン流を磁気分離、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを使用して精製して粗粒の含水カオリン粘土にすること、
ここで、前記粗粒の含水カオリン粘土は少なくとも８９．５のＧＥＢを有し且つ少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ未満を有する、
を含む、前記方法。
【請求項４６】
前記粗粒の含水カオリン流の精製が、前記粗粒の含水カオリン流を、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸４ナトリウム、ソーダ灰、カセイアルカリ、アンモニアおよびそれらの混合物から選択される分散剤の存在下で再分散させることを含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記含水カオリン粘土が、少なくとも９８質量％の粒子が直径５μｍ未満を有し、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ未満を有し且つ平均粒子サイズ０．６μｍ以下を有する粒子を含む、請求項４５または４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記含水カオリン粘土は、５０ｐｐｍ以下の＋３２５メッシュの残分を含む、請求項４５から４７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４９】
前記含水カオリン粘土は、表面積１５ｍ2／ｇ以下を有する、請求項４５から４８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５０】
前記粗粒の含水カオリン流を、５質量％以上の微細な含水カオリン粘土と配合した後、漂白または噴霧乾燥させて、前記粗粒の含水カオリン粘土中で、９７〜９９質量％が２μｍ未満の粒子サイズを有する目標の粒子サイズおよび少なくとも８９．５のＧＥＢ白色度を達成する、請求項４５から４９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５１】
請求項４５から５０までのいずれか１項に記載の方法により製造された含水カオリン粘土を含む組成物。
【請求項５２】
前記組成物が、コーティング、塗料、インク、接着剤またはフィラーである、請求項５１に記載の組成物。
【請求項５３】
前記組成物が塗料である、請求項５１または５２に記載の組成物。
【請求項５４】
前記塗料が、高光沢塗料、半光沢塗料、エッグシェル塗料または艶無し塗料から選択される、請求項５３に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は概して、含水カオリン粘土、特に、組成物、例えば産業用のコーティング、塗料、インク、フィルム、接着剤およびセラミックハニカム製品中で使用するために配合された含水カオリン粘土に関する。
【背景技術】
【０００２】
カオリンは自然には含水形態で生じ、ヒドロキシル官能性を有する結晶構造として存在する。しかしながらカオリンの鉱床は堆積物であるために、不純物で汚染されていることが多く、それによりその白色度および価値が損なわれる。この理由および他の理由から、カオリン産業における多くの注意および研究は、カオリンを精製することおよび主な不純物を除去することに焦点が合わせられてきた。
【０００３】
含水カオリンは、鉱物成分、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属酸化物を含有することがある。さらに、アルカリに基づく分散剤は、場合により、粗製カオリンの一次分散段階の間に、引き続く物理的な分離を援助して最終的なカオリン製品の特性を強化するために使用される。アルカリ金属酸化物は、限定されずに、酸化ナトリウム（Ｎａ2Ｏ）および酸化カリウム（Ｋ2Ｏ）を含む。カオリンは、該カオリンの総質量に対して、２質量％以上、例えば少なくとも５質量％のアルカリおよびアルカリ土類金属酸化物含有率を有し得る。しかしながら、それらの水準のアルカリおよびアルカリ土類金属酸化物は、いくつかの用途、例えば触媒コンバータにおいて使用される触媒基材の場合に有害な作用を有することがあり、その際、過剰なアルカリ金属の汚染は、ＮＯ2吸着サイトの数の減少、熱膨張率の増加（触媒コンバータがセラミックである場合）、または一般にセラミックの構造的な特性の脆弱化の少なくとも１つを引き起こしかねない。さらには、触媒コンバータにおいて触媒基材が有効に機能する能力は、触媒基材の粒子サイズに部分的に依存することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
当該技術分野において、より微細且つ急峻な粒子サイズ分布と、有用な性能特性との両方を兼ね備える含水カオリン製品、および様々な用途における性能を改善するためのその製造方法について、現在進行中の未解決のニーズがある。含水カオリン製品から誘導される改善された材料、例えば触媒用セラミック用途のための基材についてのニーズもある。本願内で開示される材料および方法は、それらのニーズおよび他のニーズに取り組んでいる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の要約
本願においては、含水カオリン粘土製品の製造方法が開示される。前記方法は、（ａ）白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、第一の配合成分として精製された白い粗粒のカオリン粘土を形成することを含み得る。前記の白い粗粒のカオリン粘土を、白亜紀の白い粗粒の粗製カオリン粘土から誘導できる。そのような白亜紀の粗粒の白い粗製物は、中央ジョージアのカオリン鉱床中で見つけることができる。白い粗粒の粗製カオリン粘土の精製は、遠心分離および磁気分離を含み得る。精製された白い粗粒のカオリン粘土は、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、精製された白い粗粒のカオリン粘土は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を使用して測定した際に微結晶の平均サイズ６００Å〜９５０Åを示すことができる。精製された白い粗粒のカオリン粘土の酸化鉄含有率は、白い粗粒のカオリン粘土の質量に対して０．３質量％〜０．５質量％であり得る。いくつかの実施態様において、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土を離層することを含み得る。
【０００６】
前記含水カオリン粘土製品の製造方法は、（ｂ）第一のアルカリ含有率を有する第三紀(tertiary)の微細な粗製カオリン粘土を精製して、第二の配合成分として精製された微細な含水カオリン粘土を製造することを含み得る。前記アルカリ含有率は、酸化ナトリウムおよび酸化カリウムの総量に基づく。第一のアルカリ含有率（つまり、第三紀の微細な粗製カオリン粘土のアルカリ含有率）は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して０．２質量％を上回り得る。前記第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製は、第一のアルカリ含有率より低い第二のアルカリ含有率を有する微細な含水カオリン粘土をもたらすために、選択凝集を含み得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製はさらに、オゾン処理を含み得る。精製された微細な含水カオリン粘土は、少なくとも９０質量％、または少なくとも９５質量％の粒子が直径１μｍ以下を有する粒子を含み得る。精製された微細な含水カオリン粘土は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）を使用して測定した際に微結晶の平均サイズ２００Å〜４５０Åを示し得る。
【０００７】
前記含水カオリン粘土製品の製造方法は、（ｃ）精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土とを配合して、配合物を形成することを含み得る。精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土とを、質量比９５：５〜５：９５、例えば５０：５０〜９０：１０、または６０：４０〜７０：３０で配合することができる。いくつかの実施態様において、前記配合物は、少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。例えば、前記配合物は、少なくとも９０質量％、少なくとも９８質量％、または９０〜９８質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。前記配合物の微結晶の平均サイズは３００Å〜６００Åであってよい。いくつかの実施態様において、前記方法は、（ｃ）精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土とを配合して、配合物を形成する段階を含まない。
【０００８】
含水カオリン粘土製品の製造方法は、（ｄ）超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。超微細な含水カオリン流は、少なくとも７０質量％が直径０．３μｍ以下を有する粒子を含み得る。超微細な含水カオリン流内の粒子の微結晶の平均サイズは、２００Å〜４００Åであってよい。いくつかの実施態様において、超微細な含水カオリン流をもたらすことは、段階（ａ）からの精製された白い粗粒のカオリン粘土、段階（ｂ）からの精製された微細な含水カオリン粘土、段階（ｃ）からの配合物、またはそれらの組み合わせを遠心分離することを含み得る。例えば、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。他の例において、前記方法は、精製された微細な含水カオリン粘土を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。さらに他の例において、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土と精製された微細な含水カオリン粘土との配合物を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。
【０００９】
含水カオリン粘土製品の製造方法はさらに、（ｅ）超微細な含水カオリン流を精製して超微細な含水カオリン粘土にすることを含み得る。超微細な含水カオリン流の精製は、凝集（例えば酸およびミョウバンを使用）、漂白、ろ過、再分散（例えばアンモニアに基づく分散剤を使用）、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを含み得る。含水カオリン粘土製品は、含水カオリン製品の質量の０．２％以下の全アルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン製品の総質量に対して０．１５質量％以下の全アルカリ含有率を有し得る。含水カオリン粘土製品の酸化ナトリウム含有率は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．０５質量％以下であることができ、且つ、酸化カリウム含有率は、０．１０質量％以下であることができる。含水カオリン粘土製品は、有機材料不含であるか、または痕跡量の有機材料を含み得る。
【００１０】
いくつかの実施態様において、超微細な含水カオリン流の精製前に、超微細な含水カオリン流をさらに、精製され離層された粗粒のカオリン粘土と配合することができる。前記方法は、白亜紀の白い離層された粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、第三の成分として、精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土を形成することを含み得る。粗粒の白い粗製カオリン粘土の精製は、例えば媒体粉砕機、例えばＮｅｔｚｓｃｈミルを使用した遠心分離および離層を含み得る。精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土は、少なくとも７５質量％、または少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土は、微結晶の平均サイズ６００Å〜９５０Åを示すことができる。精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土の酸化鉄含有率は、精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土の質量に対して０．３質量％〜０．５質量％であり得る。超微細な含水カオリン流と精製され離層された粗粒のカオリン粘土とを、９５：５〜５：９５の質量比で配合できる。
【００１１】
本願内で記載されるとおり、いくつかの実施態様において、前記方法は、（ｃ）精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土とを配合する段階を含まない。それらの実施態様において、含水カオリン粘土製品を、粗粒の含水カオリン粘土のみ、または微細な含水カオリン粘土のみから誘導できる。
【００１２】
含水カオリン粘土製品が粗粒の含水カオリン粘土のみから誘導される場合、前記方法は、（ｉ）白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、少なくとも５５質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を有する精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造すること、（ｉｉ）精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離して、少なくとも７５質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する粒子を含む粗粒の含水カオリン流をもたらすこと、および（ｉｉｉ）粗粒の含水カオリン流を磁気分離、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを使用して精製して、少なくとも８９のＧＥＢを有し且つ少なくとも８０質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する含水カオリン粘土にすることを含む。粗粒の含水カオリン流の精製は、分散剤の存在下で粗粒の含水カオリン粒を再分散させることを含み得る。分散剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸４ナトリウム、ソーダ灰、カセイアルカリ、アンモニアおよびそれらの混合物から選択することができる。
【００１３】
いくつかの実施態様において、粗粒の含水カオリン流の粒子サイズを、５質量％以上の微細なカオリン粘土（例えば、選択凝集またはオゾン工程によって加工されたもの）を配合することによって調節した後、漂白または噴霧乾燥して、最終製品において９７〜９９質量％が目標の粒子サイズである２μｍ未満の粒子サイズを有し且つ少なくとも８９．５のＧＥＢ白色度を達成できる。
【００１４】
得られる含水カオリン粘土は、少なくとも９８質量％の粒子が直径５μｍ未満を有し、少なくとも８４質量％の粒子が直径２μｍ未満を有し、少なくとも４１質量％の粒子が直径０．５μｍ未満を有し、且つ少なくとも２３質量％の粒子が直径０．３μｍ未満を有する粒子を含み得る。いくつかの例において、含水カオリン粘土は、５０ｐｐｍ以下の＋３２５メッシュの残分を含む。いくつかの例において、含水カオリン粘土は、表面積１５ｍ2／ｇ以下を有する。本願内に記載される方法から製造されるカオリン粘土も開示される。いくつかの実施態様において、カオリン粘土は、精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土との、質量比５：９５〜９５：５での配合物を含むことができ、ここで、前記配合物は配合物中の粒子の少なくとも７０質量％が直径０．３μｍ以下および微結晶の平均サイズ３００Å以下を有する粒子を含み、前記カオリン粘土はカオリン粘土の総質量に対して０．２質量％以下の全アルカリ含有率を有し、且つ、前記カオリン粘土はカオリン粘土の総質量に対して０．２質量％以下の有機酸含有率を有する。
【００１５】
前記含水カオリン粘土製品を含む組成物、および前記組成物の製造方法も本願内で記載される。例えば、含水カオリン粘土を含む組成物は、プラスチック、接着剤、紙、例えば感熱紙、フィラー、セラミックまたはコーティング（例えば産業用コーティング、塗料およびインク）を含む。いくつかの例において、前記組成物は塗料、例えば高光沢塗料、半光沢塗料または艶無し塗料であることができる。
【００１６】
いくつかの実施態様において、前記組成物はコージエライトセラミックであることができる。コージエライトセラミックを超微細カオリン粘土から製造する方法が本願内に記載される。前記方法は、本願内で記載されるように製造された超微細な含水カオリン粘土を含む前駆体のコージエライトバッチ組成物を調製することを含み得る。前駆体のコージエライトバッチ組成物はさらに、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ、結合剤、潤滑剤またはそれらの組み合わせを含み得る。超微細な含水カオリン粘土の量は、前駆体のコージエライトバッチ組成物の１０質量％〜３０質量％であってよい。前駆体のコージエライトバッチ組成物をグリーン体へと押出し、次いで焼結して、コージエライトセラミックを得ることができる。
【００１７】
本願内に記載される方法から形成されたコージエライトセラミックは、ハニカム構造を有することができる。前記コージエライトセラミックは、熱膨張率（２５℃〜８００℃）１．２５×１０-6／℃以下を示すことができる。
【００１８】
本願内で記載されるコージエライトセラミックを含む基材も開示される。前記基材は自動車触媒基材またはディーゼル微粒子フィルタであることができる。
【００１９】
添付の図面は、本明細書の一部として組み込まれ且つ本明細書の一部を構成し、本開示のいくつかの実施態様を説明し、記載と共に本開示の原理を説明するために役立つ。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本願内に記載される超微細な含水カオリン粘土を製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は、本願内に記載される配合されたカオリン粘土を製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、配合されたカオリン粘土（緑の線）と対照（赤い線）との熱膨張率を比較する線グラフである。
【図４】図４は、配合されたカオリン粘土（赤の線）と対照（緑の線）との％での相対的な熱膨張率を比較する線グラフである。
【図５】図５は、例３内に記載される粗粒の含水カオリン粘土を製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図６】図６は、例４内に記載される微細な含水カオリン粘土を製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、例５内に記載される超微細な含水カオリン粘土を製造するための例示的な方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、超微細顔料を有する高光沢塗料組成物の様々な光学特性を比較する棒グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
詳細な説明
本願内で使用される用語「含む(comprising)」およびその変化形は、用語「含む(including)」およびその変化形と同義的に使用されており、且つ、開放型の、限定されない用語である。用語「含む(comprising)」および「含む(including)」は、本願内で様々な実施態様を記載するために使用されているのだが、用語「本質的に〜からなる」および「からなる」は、「含む(comprising)」および「含む(including)」の代わりに使用されてより特定の実施態様を提供することがあり、且つ、それも開示されている。この開示および付属の特許請求の範囲内で使用される際、単数形は、特段記載されない限り、複数の指示対象を含む。本願内のパーセントの範囲および他の範囲の開示は、その範囲の端点およびその範囲内でもたらされる任意の整数の開示を含む。
【００２２】
超微細な含水カオリン粘土を含む組成物が本願内で開示される。一般に、超微細な含水カオリン粘土の特性は、属性、例えば個々の粒子およびそれらの凝集物の粒子サイズ、形状および組織に依存する。いくつかの態様において、超微細な含水カオリン粘土は、精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土との配合物を含み得る。超微細な含水カオリン粘土の製造方法および使用方法も本願内で開示される。
【００２３】
粗粒カオリン粘土
精製された白い粗粒のカオリン粘土（精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土を含む）を、白い粗粒のカオリン粗製物、例えば白い板状の粗粒のカオリン粘土から、本願内で記載される方法を使用して誘導できる。「精製された白い粗粒のカオリン粘土」との用語は、本願内で「白い粗粒のカオリン粘土」とも称され、且つ、「精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土」との用語は、本願内で「白い離層された粗粒のカオリン粘土」とも称される。「精製された白い粗粒のカオリン粘土」は、「精製された白い粗粒のカオリン粘土」が離層されていても離層されていなくてもよいのに対し、「精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土」は離層されているという点で、「精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土」とは異なる。従って、「精製された白い粗粒のカオリン粘土」との記載は、「精製された白い離層された粗粒のカオリン粘土」にも関する。
【００２４】
いくつかの場合において、精製された白い粗粒のカオリン粘土を、白亜紀の白い粗粒のカオリン粗製物から誘導できる。白い粗粒のカオリン粗製物は、当業者に公知の物理的特性を有する。例えば、白カオリンは堆積物由来、つまり、水の下に堆積され、大きな花崗岩地域から輸送されたものである。それらの花崗岩は、風化によって分解され、それらの花崗岩の一部であった長石がカオリンへと変化された。白カオリンは長石の分解生成物なので、通常は、カオリン以外の粒子、例えば石英、パイライト、硫黄、長石、マイカ、酸化鉄、酸化チタン、アルカリおよびアルカリ土類金属酸化物、他の酸化物および成分、およびカオリンではない粘土、例えばベントナイトおよびアタパルジャイトを伴う。
【００２５】
白い粗粒のカオリン粗製物の、カオリンではないものの含有率は、白い粗粒のカオリン粗製物の総質量に対して質量パーセントとして測定できる。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粗製物は、白い粗粒のカオリン粗製物の２５質量％以下、２０質量％以下、１５質量％以下、１２質量％以下、１０質量％以下、９質量％以下、８質量％以下、７質量％以下、６質量％以下、または５質量％以下のカオリンではない粒子を含む。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粗製物は、白い粗粒のカオリン粗製物の５質量％以上、６質量％以上、７質量％以上、８質量％以上、９質量％以上、１０質量％以上、１２質量％以上、１５質量％以上または２０質量％以上のカオリンではない粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粗製物は、白い粗粒のカオリン粗製物の１〜２５質量％のカオリンではない粒子を含む。
【００２６】
いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粗製物を、中央ジョージア地域のカオリン粘土鉱床から採掘できる。
【００２７】
本願内で記載されるとおり、白い粗粒のカオリン粘土を、本願内に記載される方法の任意の１つを使用して白い粗粒のカオリン粗製物から誘導できる。白い粗粒のカオリン粗製物から得られる白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の５質量％以下、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下または１質量％以下のカオリンではない粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の０．５質量％以上、１質量％以上、１．５質量％以上、２質量％以上、２．５質量％以上、３質量％以上、３．５質量％以上、４質量％以上または４．５質量％以上のカオリンではない粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、白い離層された粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の０．５質量％〜５質量％、０．５質量％〜４質量％、０．５質量％〜３質量％、０．５質量％〜２質量％、または０．５質量％〜１質量％のカオリンではない粒子を含み得る。
【００２８】
白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して１質量％以下のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．７５質量％以下、０．５質量％以下、０．４質量％以下、０．３質量％以下または０．２質量％以下のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．２質量％〜０．７５質量％、または０．３質量％〜０．５質量％のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して２質量％以下のＴｉＯ2含有率を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して１．５質量％以下、１質量％以下、０．５質量％以下のＴｉＯ2含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．５質量％〜１質量％、または０．３質量％〜１質量％のＴｉＯ2含有率を有し得る。白い粗粒のカオリン粘土の含分は、Ｘ線蛍光分光法によって測定できる。
【００２９】
白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．５質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．４質量％以下、０．３質量％以下、０．２５質量％以下、０．２質量％以下、０．１質量％以下または０．０５質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．０５質量％〜０．５質量％、または０．０５質量％〜０．２質量％のアルカリ含有率を有し得る。
【００３０】
白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．５質量％以下のＫ2Ｏ含有率を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．４質量％以下、０．３質量％以下、０．２５質量％以下、０．２質量％以下または０．１質量％以下のＫ2Ｏ含有率を有し得る。白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．３質量％以下のＮａ2Ｏ含有率を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、白い粗粒のカオリン粘土の総質量に対して０．２５質量％以下、０．２質量％以下、０．１５質量％以下、または０．１質量％以下のＮａ2Ｏ含有率を有し得る。
【００３１】
白い粗粒のカオリン粘土は、多峰性の粒子サイズ分布を有し得る。例えば、白い粗粒のカオリン粘土は、９８質量％以下が粒径１０μｍ以下を有し、９０質量％以下が粒径５μｍ以下を有し、７５質量％以下が粒径２μｍ以下を有し、６０質量％以下が粒径１μｍ以下を有し、且つ／または４０質量％以下が粒径０．５μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、約７５質量％〜約８０質量％が約２μｍ未満の粒径を有する粒子を含有する。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土は、少なくとも約８０質量％が約２μｍ以下の粒径を有する粒子を含有する。カオリン粘土の粒子サイズは、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  Ｍｏｄｅｌ  ５１００器具を使用して、完全に分散した条件且つ標準的な水性媒体、例えば水中で測定できる。粒子サイズを、質量パーセントに基づく球相当径（ｅ．ｓ．ｄ）として報告できる。白い粗粒のカオリン粘土の表面積は、１２ｍ2／ｇ以上、例えば１５ｍ2／ｇ以上または１８ｍ2／ｇ以上であってよい。
【００３２】
白い粗粒のカオリン粘土の微結晶サイズは、５００Å以上であってよい。例えば、白い粗粒のカオリン粘土の微結晶サイズは、５５０Å以上、６００Å以上、６５０Å以上、７００Å以上、７５０Å以上、８００Å以上、８５０Å以上または９００Å以上であってよい。白い粗粒のカオリン粘土の微結晶サイズは、９５０Å以下であってよい。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土の微結晶サイズは、９００Å以下、８５０Å以下、８００Å以下、７５０Å以下、７００Å以下、６５０Å以下、６００Å以下または５５０Å以下であってよい。いくつかの態様において、白い粗粒のカオリン粘土の微結晶サイズは、６００Å〜９５０Å、例えば６００Å〜８５０Å、６００Å〜７５０Å、または６００Å〜７００Åであってよい。カオリン粘土の微結晶サイズを、Ｘ線回折測定によって測定できる。
【００３３】
微細なカオリン粘土
精製された微細な含水カオリン粘土を、本願内に記載される方法を使用して、第三紀の微細な粗製カオリン粘土から誘導できる。精製された微細な含水カオリン粘土を、本願において、微細な含水カオリン粘土とも称する。第三紀の微細な粗製カオリン粘土を、第三紀の粗製物鉱床から採掘できる。カオリン粗製物は、それらが形成された年代を反映する物理的特性を有する。第三紀の粗製物は典型的には、他の年代に堆積された粘土より微細なサイズであり、異なる微量元素のプロファイル、例えばより高いＦｅ2Ｏ3含有率を有し、且つ、より高い密度を有する。第三紀の鉱床に基づく粘土は、典型的には白亜紀の粘土（元々、６５００万〜１３６００万年前に堆積）を含み、それは３７００万〜５３００万年前に侵食され且つ再堆積された。それらの微細に散在するカオリン粗製物は、カオリンの形成時代および不純物の種類および水準に依存して、灰色、クリーム色、白、茶色、赤またはピンクにわたる色を伴い得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、中央ジョージア、東ジョージアまたはそれらの組み合わせから採掘された粘土を含み得る。
【００３４】
第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の１５質量％以下のカオリンではない粒子を含み得る。例えば、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の１２質量％以下、１０質量％以下、９質量％以下、８質量％以下、７質量％以下、６質量％以下または５質量％以下のカオリンではない粒子を含み得る。第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の３質量％以上のカオリンではない粒子を含み得る。例えば、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の４質量％以上、５質量％以上、６質量％以上、７質量％以上、８質量％以上、９質量％以上、１０質量％以上、１２質量％以上または１５質量％以上のカオリンではない粒子を含み得る。第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の１〜１５質量％のカオリンではない粒子を含み得る。
【００３５】
第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して０．１質量％以上のアルカリ含有率を有し得る。例えば、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、０．５質量％以上、０．７質量％以上、１質量％以上または１．５質量％以上のアルカリ含有率を有し得る。第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して２質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。例えば、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して１．５質量％以下、１質量％以下、例えば０．７質量％以下、０．５質量％以下、０．４質量％以下または０．３質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して０．１質量％〜２質量％のアルカリ含有率を有し得る。
【００３６】
いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して１質量％以下、例えば０．５質量％以下、０．２５質量％以下、０．１５質量％以下または０．１０質量％以下のＫ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して１質量％以下、例えば０．５質量％以下、０．２質量％以下または０．１５質量％以下のＮａ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して１．５質量％以下、例えば０．８質量％以下のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、第三紀の微細な粗製カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土の総質量に対して３．５質量％以下、例えば１．７質量％以下のＴｉＯ2含有率を有し得る。
【００３７】
本願内で記載されるとおり、微細な含水カオリン粘土を、第三紀の微細な粗製カオリン粘土から誘導できる。例えば、第三紀の微細な粗製カオリン粘土から誘導された微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して５質量％以下、４質量％以下、３質量％以下、２質量％以下または１質量％以下のカオリンではない粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して、０．５質量％以上、１質量％以上、１．５質量％以上、２質量％以上、２．５質量％以上、３質量％以上、３．５質量％以上、４質量％以上、４．５質量％以上または５質量％以上のカオリンではない粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．５質量％〜５質量％、０．５質量％〜４質量％、０．５質量％〜３質量％、０．５質量％〜２質量％、または１質量％〜５質量％のカオリンではない粒子を含み得る。
【００３８】
第三紀の微細な粗製カオリン粘土を、選択凝集に供して、それによりアルカリ含有率を第一のアルカリ含有率から第二のアルカリ含有率へと低下させることができる。例えば、第二のアルカリ含有率は、第一のアルカリ含有率の１０質量％以下、２０質量％以下、３０質量％以下、４０質量％以下、５０質量％以下、６０質量％以下、６５質量％以下、７０質量％以下または７５質量％以下であってよい。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土中のアルカリ含有率（第二のアルカリ含有率）は、現在の精製された含水カオリン粘土に比して４０％以下であってよい。例えば、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して１質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．７質量％以下、０．６質量％以下、０．５質量％以下、０．３質量％以下、０．２質量％以下、０．１５質量％以下または０．１質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．１質量％以上のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．１５質量％以上、０．２質量％以上、０．４質量％以上または０．５質量％以上のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．０５質量％〜０．１５質量％のアルカリ含有率を有し得る。
【００３９】
微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して１質量％以下のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。例えば、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土成分の総質量に対して０．７質量％以下、０．５質量％以下、０．４質量％以下、０．３質量％以下、０．２５質量％以下、０．２質量％以下または０．１５質量％以下のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土成分の総質量に対して０．１質量％以上、例えば０．２質量％以上、０．３質量％以上、０．４質量％以上、０．５質量％以上、０．７質量％以上または１質量％以上のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．１０質量％〜０．２５質量％のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。
【００４０】
いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．５質量％以下、例えば０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下、０．１０質量％以下または０．０５質量％以下のＫ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して０．３質量％以下、例えば０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下、０．１０質量％以下、０．０５質量％以下または０．０３質量％以下のＮａ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して１質量％以下、例えば０．７質量％以下、または０．５質量％以下のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、微細な含水カオリン粘土の総質量に対して２質量％以下、例えば１．５質量％以下、１質量％以下または０．５質量％以下のＴｉＯ2含有率を有し得る。
【００４１】
微細な含水カオリン粘土成分は、多峰性の粒子サイズ分布を有し得る。微細な含水カオリン粘土は、少なくとも約９７質量％が粒径約２μｍ以下を有し、少なくとも約９０質量％の粒子が直径１μｍ以下を有し、少なくとも約８９質量％の粒子が直径０．５μｍ以下を有し、且つ／または少なくとも約６７％の粒子が直径０．３μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、少なくとも約９９質量％が粒径約２μｍ以下を有し、少なくとも約９５質量％の粒子が直径１μｍ以下を有し、少なくとも約８５質量％の粒子が直径０．５μｍ以下を有し、且つ／または少なくとも約７０％の粒子が直径０．３μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土は、少なくとも約９０質量％の粒子が直径１μｍ以下を有する粒子を含み得る。微細な含水カオリン粘土の表面積は、１８ｍ2／ｇ以上、例えば２０ｍ2／ｇ以上、２２ｍ2／ｇ以上または２４ｍ2／ｇ以上であってよい。
【００４２】
微細な含水カオリン粘土の微結晶サイズは、２００Å以上、例えば２５０Å以上、３００Å以上、３５０Å以上または４００Å以上であってよい。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土の微結晶サイズは、４５０Å以下、４００Å以下、または３５０Å以下であってよい。いくつかの実施態様において、微細な含水カオリン粘土粒子の微結晶のサイズは、２００Å〜４５０Å、２５０Å〜４５０Å、３００Å〜４５０Å、３００Å〜４２５Å、または３２５Å〜４５０Åであってよい。
【００４３】
配合物および含水カオリン粘土製品
本願内で記載されるとおり、含水カオリン粘土製品は、白い粗粒のカオリン粘土のみ、微細な含水カオリン粘土のみ、または白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との配合物を含み得る。前記配合物は、少なくとも８０質量％が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。例えば、前記配合物は、少なくとも９０質量％、少なくとも９３質量％、少なくとも９６質量％、または少なくとも９８質量％が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、前記配合物は、８０質量％〜９８質量％、９０質量％〜９８％質量％、または９３質量％〜９４質量％が直径２μｍ以下を有する粒子を含み得る。配合されたカオリン粘土の不純物プロファイルは、０．１質量％以下のＮａ2Ｏ、０．２５質量％以下のＫ2Ｏ、１．５質量％以下のＴｉＯ2、１質量％以下のＦｅ2Ｏ3、０．１質量％以下のＣａＯ、０．１質量％以下のＰ2Ｏ5を含み得る。
【００４４】
含水カオリン粘土製品が配合物を含む場合、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の質量比は変化し得る。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の質量比は５：９５〜９５：５であってよい。例えば、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の質量比は、１０：９０以上、１０：８０以上、１０：７０以上、１０：６０以上、１０：５０以上、１０：４０以上、１０：３０以上、１０：２０以上、１０：１０以上、２０：１０以上、３０：１０以上、４０：１０以上、５０：１０以上、６０：１０以上、７０：１０以上、８０：１０以上または９０：１０以上であってよい。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の質量比は、９０：１０以下、８０：１０以下、７０：１０以下、６０：１０以下、５０：１０以下、４０：１０以下、３０：１０以下、２０：１０以下、１：１以下、１０：２０以下、１０：３０以下、１０：４０以下、１０：５０以下、１０：６０以下、１０：７０以下、１０：８０以下、または１０：９０以下であってよい。いくつかの実施態様において、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の質量比は５０：５０〜９０：１０、６０：４０〜７０：３０、または７０：３０〜８０：２０であってよい。特定の場合において、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との間の比は、少なくとも９３質量％の粒子が直径２μｍ以下を有する配合物が得られるような量であってよい。
【００４５】
粗粒のカオリン成分対微細なカオリン成分の質量比の正確な選択は、最終製品中で求められている組成に依存し（つまり、カオリン配合物の正確な比は、他の原料およびコージエライトの製造において使用されるバッチを含む正確な量に依存する）、且つ最終製品の所望の特性（例えば改善された熱膨張率、改善された寸法精度、低減されたクラック形成傾向、全体的な多孔性および孔径）に依存する。例えば、微細なカオリン粘土は、コージエライト形成配合物の押出の間に小板の配向を和らげる機能に役立つことができる。しかしながら、離層されていない粗粒成分が使用される場合、微細な成分の、粗粒成分に対する比を減少させて、離層されていない（あまり板状ではない）粗粒成分の使用について補償することができる。当業者は、過度の実験を行うことなく、コージエライトの製造において使用される他の原料に依存して、必要とされる粗粒のカオリン成分対微細なカオリン成分の比を知ることができる。
【００４６】
配合されたカオリン粘土粒子の微結晶の平均サイズは、３００Å以上、３５０Å以上、４００Å以上、４５０Å以上、５００Å以上または５５０Å以上であってよい。いくつかの実施態様において、配合されたカオリン粘土粒子の微結晶の平均サイズは、６００Å以下、５５０Å以下、５００Å以下、４５０Å以下、４００Å以下または３５０Å以下であってよい。いくつかの場合において、配合されたカオリン粘土粒子の微結晶の平均サイズは、３００Å〜６００Å、４００Å〜６００Å、または５００Å〜６００Åあってよい。
【００４７】
含水カオリン粘土製品（粗粒のカオリンのみ、微細なカオリンのみ、または粗粒のカオリンと微細なカオリンとの配合物に由来するものを含む）は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．２質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．１８質量％以下、０．１５質量％以下、０．１３質量％以下、０．１０質量％以下、０．０８質量％以下または０．０５質量％以下のアルカリ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン製品の総質量に対して０．０５質量％〜０．２質量％のアルカリ含有率を有し得る。
【００４８】
含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して１質量％以下のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。例えば、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．７質量％以下、０．５質量％以下、０．４質量％以下、０．３質量％以下または０．２質量％以下のＮａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、ＭｇＯおよびＣａＯの合計の含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．３質量％以下、例えば０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下または０．１０質量％以下のＫ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して０．３質量％以下、例えば０．２５質量％以下、０．２０質量％以下、０．１５質量％以下、０．１０質量％以下、０．０５質量％以下、０．０３質量％以下、０．０２質量％以下、または０．０１質量％以下のＮａ2Ｏ含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して１質量％以下、例えば０．７質量％以下、または０．５質量％以下のＦｅ2Ｏ3含有率を有し得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、含水カオリン粘土製品の総質量に対して２質量％以下、例えば１．５質量％以下、１質量％以下または０．５質量％以下のＴｉＯ2含有率を有し得る。
【００４９】
含水カオリン粘土製品は、有機物不含であるか、または痕跡量水準の有機材料を含有し得る。
【００５０】
含水カオリン粘土製品は、少なくとも９９質量％が直径２μｍ以下を有し、少なくとも９６質量％の粒子が直径１μｍ以下を有し、少なくとも８９質量％の粒子が直径０．５μｍ以下を有し、且つ／または少なくとも７０％の粒子が直径０．３μｍ以下を有する粒子を含み得る。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品は、より粗大な粒子サイズを有し得る。例えば、含水カオリン粘土製品が粗粒のカオリン粘土のみから製造される場合、その含水カオリン粘土製品は、少なくとも９８質量％の粒子が直径５μｍ未満を有し、少なくとも８４％質量％の粒子が直径２μｍ未満を有し、少なくとも４１質量％の粒子が直径０．５μｍ未満を有し、且つ少なくとも２３％の粒子が直径０．３μｍ未満を有する粒子を含み得る。
【００５１】
いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土の表面積は、少なくとも１５ｍ2／ｇ、少なくとも１６ｍ2／ｇ、少なくとも１７ｍ2／ｇ、少なくとも１８ｍ2／ｇ、少なくとも２０ｍ2／ｇ、少なくとも２２ｍ2／ｇまたは少なくとも２４ｍ2／ｇであってよい。
【００５２】
含水カオリン粘土製品の＋３２５メッシュの残留物含有率は、５０ｐｐｍ以下、４５ｐｐｍ以下、４０ｐｐｍ以下、３８ｐｐｍ以下または３５ｐｐｍ以下であってよい。
【００５３】
含水カオリン粘土製品の微結晶サイズは、２００Å以上、例えば２５０Å以上、３００Å以上、３５０Å以上であってよい。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品の微結晶サイズは、４００Å以下、３５０Å以下、３００Å以下、または２５０Å以下であってよい。いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品の微結晶サイズは、２００Å〜４００Å、２００Å〜３７５Å、または２００Å〜３５０Åであってよい。
【００５４】
製造方法
含水カオリン粘土製品の製造方法をここに開示する。開示される方法は、含水カオリン粘土の効率的な製造を可能にする。本願内で記載されるとおり、含水カオリン粘土を、白い粗粒のカオリン粘土のみ、微細な含水カオリン粘土のみ、または白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との配合物から製造できる。配合物が使用される場合、粗粒のカオリン成分と微細なカオリン成分との配合を、カオリン粘土の採掘および加工の間の任意の点で行うことができる。例えば、噴霧乾燥前、または噴霧乾燥後に、粗粒のカオリン成分と微細なカオリン成分とを配合できる。正味の結果が、この文献内で概説される特性を有する配合物を製造できる２種のカオリン成分の添加である限り、粗粒のカオリン成分および微細なカオリン成分を、個々の成分としてコージエライト原料バッチに添加してもよい。カオリン試料の配合前に、前記方法は、白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、白い粗粒のカオリン粘土を製造すること、および／または第一のアルカリ含有率を有する第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、微細な含水カオリン粘土を製造することを含み得る。
【００５５】
カオリン粗製物（粗粒のカオリン粗製物および／または微細なカオリン粗製物）の精製は、任意の適した方式での混練(blunging)、デグリッティング(degritting)、浮選、オゾン処理、遠心分離、選択凝集、磁気分離および精錬の１つまたはそれより多くを含んで、含水カオリン粘土をもたらすことができる。
【００５６】
いくつかの実施態様において、カオリン粗製物のスラリーを、カオリン粗製物と水、および任意に分散剤とを合わせることによって形成できる。分散剤をスラリーに添加して、さらなる流動性をもたらし、引き続く（デグリッティングを含む）工程を容易にすることができる。分散剤は有機分散剤または無機分散剤であってよい。適した無機の分散剤は、リン酸塩およびケイ酸塩を含む。リン酸塩の例は、無機のポリリン酸塩およびピロリン酸塩（実際にはポリリン酸塩の一種である）、ヘキサメタリン酸ナトリウム（ＳＨＭＰ）、トリポリリン酸ナトリウム（ＳＴＰＰ）、ピロリン酸四ナトリウム（ＴＳＰＰ）、およびケイ酸ナトリウムを含む。適した有機分散剤は、アンモニアに基づく分散剤、スルホネート分散剤、カルボン酸分散剤、およびポリマー分散剤（例えばポリアクリレート分散剤）、並びにカオリン顔料の加工において通常用いられる他の有機分散剤を含み得る。有機分散剤の例は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、およびそれらの混合物を含み得る。いくつかの例において、分散剤は、ケイ酸ナトリウムとポリアクリル酸ナトリウム分散剤の組み合わせを含み得る。スラリー中で使用される分散剤の量は、カオリン粗製物の質量に対して０．０１〜１質量％であってよい。カオリン粗製物を、固形分水準５０％以上、例えば５５％以上または６０％以上で、４Ｌのセルを備えたラボ用のワーリングブレンダー(Waring blended)を使用して混練することができる。混練段階の間、カオリンスラリーのｐＨを、８．５〜１０．５、例えば８．５〜９．５、または１０．０〜１０．５に調節できる。前記のｐＨを、ソーダ灰、カセイアルカリまたはアンモニアの１つまたはそれより多くを使用して調節できる。
【００５７】
カオリン粗製物の精製方法は、スラリーのデグリッティングを含むことができる。デグリッティングを、任意の公知の方式において、ふるい、砂箱、重力沈降またはハイドロサイクロンの１つまたはそれより多くを使用して実施できる。湿式または乾式のいずれかのデグリッティングを用いることができる。いくつかの実施態様において、デグリッティングを、カオリン粗製物と水とを合わせて、スラリー化された混合物を、ふるい、例えば３２５メッシュのふるいまたは２００メッシュのふるいに通すことによって行うことができる。得られるデグリッティングされたカオリン粗製物は、通常、スライム（０．３μｍより微細）から約１５μｍにわたる広い範囲のサイズを有するカオリン粒子で主に構成され得る。
【００５８】
デグリッティング後、得られるデグリッティングされたカオリンを浮選、選択凝集、および／または磁気分離に供することができる。浮選、選択凝集、および／または磁気分離は、カオリン粗製物のチタニア含有率を１．５質量％未満に低減し、且つ／または酸化鉄含有率を１．５質量％未満に低減するために役立つ。いくつかの実施態様において、選択凝集は、チタニア含有率を０．７質量％以下、０．５質量％以下、または０．４質量％以下に低減し、且つ／または酸化鉄含有率を１．２５質量％以下、１質量％以下、または０．７５質量％以下に低減できる。選択凝集は、カオリンのアルカリ含有率を上記のように低減できる。いくつかの実施態様において、選択凝集は、アルカリ含有率をカオリン粘土の０．２質量％以下、０．１５質量％以下または０．１質量％以下に低減できる。磁気分離は、カオリン粘土の酸化鉄を低減できる。いくつかの実施態様において、磁気分離は、カオリン粘土の酸化鉄含有率を０．７５質量％未満に低減できる。
【００５９】
選択凝集を任意の慣例的な方式で行ってよい。選択凝集において、装填された無機または有機の分子を使用して鉱物を鉱物種の相違に基づき互いに選択的に凝集させる。いくつかの実施態様において、凝集用ポリマーは１０００００Ｄａを上回る分子量を有する高分子量のアニオン性ポリマーを含み得る。高分子量のアニオン性ポリマーを、アニオン性ポリアクリルアミド、アクリレートアクリルアミドコポリマー、アクリル酸アクリルアミドコポリマーおよびそれらの組み合わせから選択できる。選択凝集工程は、灰色の粗製物のみ、または様々な色のカオリン粘土の粗製配合物を加工して、高級な白色カオリン製品を得るものである。
【００６０】
前記方法はさらに、カオリン懸濁液を調質した後、そこに凝集用ポリマーを添加することを含み得る。調質段階は、選択凝集段階の間にカオリン粘土中の不純物（例えばチタニアまたは鉄を含有する不純物）上へのポリマーの吸着（高分子量のアニオン性ポリマー）を容易にするための様々な調質用化学物質を添加することを含み得る。カオリン懸濁液は固形分４０％〜５０％に調質され得る。他の適した調質段階は、カオリン懸濁液を少なくとも３０分間エージングしてカオリン懸濁液のｐＨを調節した後、その懸濁液をエージングして、分散された水性懸濁液をもたらした後にナトリウム塩をカオリン懸濁液に添加するか、またはエージングの間に機械的にカオリン懸濁液を撹拌することを含み得る。
【００６１】
いくつかの実施態様において、少量の低分子量ポリアクリル酸ナトリウム分散剤を他の調質用化学物質（例えばオレイン酸および塩化カルシウム）と組み合わせてカオリン懸濁液に添加することによって、カオリン懸濁液を調質できる。その量の調質用化学物質およびポリアクリル酸ナトリウム分散剤は、選択凝集工程の間のカオリンの回収を改善できる。特に、適切な量の調質化学物質およびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の場合、７０質量％または７５質量％もの高さのカオリン回収率で選択凝集から回収できる一方で、９０を上回るＧＥＢの、微細な粘土流の漂白された最終製品の白色度が保持される。
【００６２】
浮選を、湿式浮選、ウルトラ浮選、フロス浮選またはＴＲＥＰ浮選（チタニア除去および抽出工程）を含む任意の慣例的な方式で実施できる。浮選の一般的な方法は、Ｍａｔｈｕｒ，  Ｓ．，“Ｋａｏｌｉｎ  Ｆｌｏｔａｔｉｏｎ”，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２５６，  ｐｐ．１５３−１５８，  ２００２内に記載されており、これに関して参照をもって本願内に含まれるものとする。
【００６３】
浮選、選択凝集および／または磁気分離する前にカオリンを遠心分離し、引き続く遠心分離作業が所望の粒子サイズ分布をもたらすように粒子サイズ分布を調節できる。理論に束縛されることを望むものではないが、遠心分離の使用はいくつかの不純物、例えば着色不純物の除去をもたらし、ひいては粘土の白色度を高めると考えられる。遠心分離を単独の段階または多段階で実施できる。いくつかの実施態様において、前記方法は高速遠心分離処理を含むことができ、その際、遠心分離は１０００超〜１００００の「ｇ」の力で稼働できる。例えば、高速遠心分離処理を、２０００〜７５００、または２５００〜５０００の「ｇ」の力で稼働できる。本願内で記載される方法において使用できる遠心分離の例は、バードソリッドボウル機、高速遠心分離機、水平三相遠心分離機、およびその種のものを含み得る。
【００６４】
加工中のカオリンを、任意にオゾン処理に供するか、または過酸化水素もしくは次亜塩素酸ナトリウムで処理してよい。オゾン処理は、オゾンを使用して成分、例えば、存在し得る有機の変色物を漂白することを含む。オゾンは、変色する有機物の実質的な部分を除去するために役立つだけでなく、有機添加剤、例えば分散剤またはポリマーの酸化分子を（もしそのような化合物が存在する場合は）破壊または解体するためにも役立つ。しかしながら、オゾンは、無機の分散剤にいかなる著しい影響も及ぼさない。オゾン、過酸化水素または次亜塩素酸ナトリウムを、粗製カオリンに関連するかまたは粘土加工段階の間に導入される有機の不純物を除去するために使用できる。
【００６５】
オゾンは、高水準の灰色粒子を含む粗製物を加工する際に有効であり得る。例えば、オゾンを使用して、８０質量％以上までの灰色の粗製物（例えば９０質量％以上、または１００質量％までが灰色の粗製物）を加工し、さらに不純物を除去し、且つ最終カオリン製品の物理的特性（例えば白色度）を強化できる。デグリッティング直後、または物理的な選鉱段階、例えば選択凝集または磁気分離の後にオゾンを適用してよい。
【００６６】
オゾン処理を、適した用量水準、例えばカオリン１トンあたり０．１〜２０ポンド（０．０４５〜９．０７２ｋｇ）のオゾンで行うことができる。いくつかの実施態様において、オゾン処理を、カオリン１トンあたり０．５〜１０ポンド（０．２２７〜４．５３６ｋｇ）のオゾンの用量水準で行うことができる。オゾンを、スラリーを上向きに通過できる泡の流れとして適用することができる。これは、バッチ工程または連続工程であってよく、その際、オゾンの泡はパイプまたは他の導管、例えば混合および充填カラム中のスラリーの流れに対して向流で通過する。
【００６７】
デグリッティング、浮選、オゾン処理、遠心分離、選択凝集および磁気分離の１つまたはそれより多くから得られるカオリンをさらに精製できる。例えば、カオリンを、凝集、漂白、ろ過、再分散、乾燥、配合、および微粉砕の少なくとも１つを含む方法を使用してさらに精製して、含水カオリン製品をもたらすことができる。凝集は、同種の鉱物から１つの種の鉱物を分離することを含み、例えば、超微細カオリン粒子を微細または粗粒のカオリン粒子から分離する。凝集を、無機材料、例えば酸を使用して行うことができる。いくつかの実施態様において、硫酸をミョウバンと組み合わせて凝集のために使用できる。
【００６８】
本願内で記載される方法は、カオリン粒子の漂白を含み得る。一般に、漂白はカオリンの白色度を高めることを含む。漂白は、カオリンを、適した量のハイドロサルファイト（亜ジチオン酸）塩、過マンガン酸カリウム、酸素ガス、重クロム酸アルカリ、塩素酸アルカリ、亜塩素酸アルカリ、過硫酸アンモニウム、可溶性ペルオキシド、例えば過酸化ナトリウムおよび過酸化水素、または次亜塩素酸ナトリウムの１つ以上と接触させることを含み得る。いくつかの実施態様において、本願内で記載される方法は、漂白を含まない。
【００６９】
ろ過を用いてカオリン試料の固体含有率を（例えば５５％以上まで）高め、且つ／または２μｍより大きな粒子を実質的に除去できる。場合によっては、固体含有率を高めることが、引き続く噴霧乾燥作業の効率を改善する。ろ過を、回転円筒真空フィルタを使用して行うことができる。
【００７０】
ろ過から得られたろ過ケークを、ｐＨ約７．０で、適した分散剤を用いて再分散させることができる。いくつかの実施態様において、分散剤は、本願内で記載される分散剤の任意の１つ、例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラピロリン酸ナトリウム、ソーダ灰、カセイアルカリ、アンモニアまたはそれらの混合物を含み得る。
【００７１】
カオリンの乾燥、例えば噴霧乾燥を実施して、カオリンの湿分水準を低減できる。カオリンの乾燥は、引き続くカオリンの微粉砕を容易にすることができる。カオリンを噴霧乾燥、フラッシュ乾燥、回転乾燥、またはそれらの組み合わせによって乾燥させることができる。いくつかの実施態様において、乾燥後にカオリンは１．５質量％未満、１質量％未満、または０．５質量％未満の湿分水準を有し得る。
【００７２】
本願内で記載される方法は、カオリン粒子の微粉砕を含み得る。いくつかの実施態様において、カオリンを少なくとも１回微粉砕してよい。微粉砕は、存在し得る任意の集塊物を解体できる。そのような集塊物は、乾燥の間に生じることがあり、遠心分離および他の工程の作用によって達成される粒子サイズを変える。
【００７３】
いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品の製造方法は、白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、白い粗粒のカオリン粘土を製造することを含み得る。白い粗粒の粗製カオリン粘土の精製は、白い粗粒の粗製カオリン粘土のデグリッティング、浮選、オゾン処理、遠心分離、媒体粉砕、および／または磁気分離の１つまたはそれより多くを含んで、白い粗粒のカオリン粘土を製造できる。いくつかの実施態様において、含水カオリン製品の製造方法は、白い粗粒の粗製カオリン粘土を精製して、白い離層された粗粒のカオリン粘土を製造することを含み得る。例えば、粗粒のカオリン粘土を、精製後に、離層工程に供することができる。ガラスビーズ、シリカ砂、スチレンまたは高密度または低密度のセラミックビーズを、離層のための粉砕媒体として使用できる。
【００７４】
いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品の製造方法は、第一のアルカリ含有率を有する第三紀の微細な粗製カオリン粘土を精製して、微細な含水カオリン粘土を製造することを含み得る。第三紀の微細な粗製カオリン粘土の精製は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土のデグリッティング、浮選、選択凝集、および／またはオゾン処理の１つまたはそれより多くを含んで、微細な含水カオリン粘土を製造できる。微細な含水カオリン粘土は、第三紀の微細な粗製カオリン粘土のアルカリ含有率よりも低いアルカリ含有率を有し得る。
【００７５】
前記方法は、白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土とを適した質量比、例えば９５：５〜５：９５で配合して、配合物を製造することを含み得る。白い粗粒のカオリン粘土と微細な含水カオリン粘土との配物は、少なくとも８０質量％が直径２μｍ以下、および微結晶の平均サイズ５５０Å以下、例えば５３０Å以下または５１０Å以下を有する粒子を有し得る。
【００７６】
遠心分離を使用して、超微細な含水カオリン流をもたらすことができる。いくつかの場合において、超微細な含水カオリン流をもたらすことは、精製された白い粗粒のカオリン粘土、精製された微細な含水カオリン粘土、それらの配合物、またはそれらの組み合わせを遠心分離することを含み得る。例えば、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。他の例において、前記方法は、精製された微細な含水カオリン粘土を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。さらに他の例において、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土との配合物を遠心分離して、超微細な含水カオリン流をもたらすことを含み得る。超微細な含水カオリン流は、少なくとも７０質量％が直径０．３μｍ以下、および微結晶の平均サイズ４００Å以下、例えば３８０Å以下、または３５０Å以下、または２５０Å以下を有する粒子を含み得る。
【００７７】
いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品の製造方法は、超微細な含水カオリン流を精製して超微細な含水カオリン粘土にすることを含み得る。超微細含水カオリン流の精製は、凝集、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせの１つまたはそれより多くを含み得る。
【００７８】
超微細含水カオリン流の精製前に、本願内で記載される方法は、超微細な含水カオリン流を離層された粗粒のカオリン粘土と配合することを含み得る。
【００７９】
いくつかの実施態様において、前記方法は、精製された白い粗粒のカオリン粘土と、精製された微細な含水カオリン粘土とを配合する段階を含まない。例えば、含水カオリン粘土製品を、粗粒の含水カオリン流のみから、微細な含水カオリン流のみから、または離層された粗粒のカオリン粘土と組み合わせて、誘導できる。
【００８０】
含水カオリン製品が粗粒の含水カオリン流のみから誘導される場合、前記方法は、白い粗粒の粗製カオリン粘土の精製を含んで、本願内で記載される粒子を有する精製された白い粗粒のカオリン粘土を製造できる。白い粗粒の粗製カオリン粘土の精製は、白い粗粒の粗製カオリン粘土の混練および／またはデグリッティングの１つまたはそれより多くを含んで、白い粗粒のカオリン粘土を製造できる。前記方法はさらに、精製された白い粗粒のカオリン粘土を遠心分離して、本願内に記載される粗粒の含水カオリン流をもたらすことを含み得る。最後に、前記方法は、粗粒の含水カオリン流を、磁気分離、漂白、ろ過、再分散、噴霧乾燥、微粉砕またはそれらの組み合わせを使用して含水カオリン粘土製品へと精製することを含み得る。いくつかの例において、粗粒の含水カオリン流の粒子サイズを、５質量％以上の微細なカオリン粘土（例えば、選択凝集またはオゾン工程によって加工されたもの）を配合することによって調節した後、漂白または噴霧乾燥して、最終製品において９７〜９９質量％が目標の粒子サイズである２μｍ未満の粒子サイズを有し且つ少なくとも８９．５のＧＥＢ白色度を達成できる。
【００８１】
本願において開発されるカオリン粘土製品は、セラミックハニカム用に製造されるコージエライト体の熱膨張および収縮特性の調節を助ける。
【００８２】
コージエライトセラミックおよびコージエライトセラミックの製造方法も開示される。前記方法は、本願内で記載される超微細な含水カオリン粘土を含む前駆体のコージエライトバッチ組成物を調製することを含み得る。前駆体のコージエライトバッチ組成物をさらに、材料、例えばタルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、シリカ、結合剤、潤滑剤またはそれらの組み合わせと混合できる。前記方法は、前駆体のコージエライトバッチ組成物をグリーン体へと押出すことを含み得る。前記方法はさらに、グリーン体を焼結して、コージエライトセラミックを得ることを含み得る。
【００８３】
いくつかの実施態様において、前駆体のコージエライトバッチ組成物は１０質量％〜３０質量％、または１５質量％〜２５質量％の超微細な含水カオリン粘土を含む。
【００８４】
いくつかの実施態様において、前記コージエライトセラミックは、熱膨張率（２５℃〜８００℃）１．２５×１０-6／℃以下、または１．２０×１０-6／℃以下を示すことができる。例えば、ハニカム構造におけるコージエライトセラミックは、熱膨張率（２５℃〜８００℃）１．２５×１０-7／℃以下、または１．２０×１０-7／℃以下を有し得る。
【００８５】
使用方法
本願内で開示される含水カオリンを、カオリンが使用され得る任意の用途において使用することもできる。例えば、含水カオリン粘土製品を、コージエライト組成物中で有利に用いることができる。本願内で記載される含水カオリン粘土製品を、熱特性が強化されたコージエライトセラミックハニカムの焼結における原料成分として使用できる。本願内で記載されるとおり、含水カオリン粘土製品は、白い粗粒の含水カオリン粘土および微細な含水カオリン粘土を含み得る。それら２つの材料の組み合わせは、最終製品中でのコージエライトの結晶配向の程度を操作するための機構を作り出すことによって、コージエライトハニカムの熱機械的特性を強化すると予測される。
【００８６】
理論に束縛されることを望むものではないが、微細な粘土をより大きな離層された粘土と組み合わせて使用することは、複数の利点を有することがある。微細な粘土を使用して、押出の間の離層されたカオリンおよびタルクの配向を和らげ、低い熱膨張率を維持するように配向したコージエライトの結晶構造をもたらす一方で、セラミックハニカムの軸方向および横切る方向における熱膨張率の異方性の程度を最小化することがある。これは、典型的には標準の触媒コンバータまたはろ過動作の間に観察される温度変化に関連するマイクロクラック形成の程度を減少することがある。微細な粒子サイズの粘土は、グリーン体内で粒子の充填の改善も可能にする。より微細な含水粘土は、焼結された粘土では不可能な他のより大きな原料結晶の間の空隙を充填し得る。グリーン体内での粒子の充填の改善により、グリーン強度が高められ、基材の乾燥および焼成前の製品の変形をなくし得る。
【００８７】
グリーン体内でコージエライト前駆体がより均質な分布を有することが望ましく、そのことは、微細な含水カオリン成分の添加によって潜在的に可能にし得る。均質性の増加により、前駆体のコージエライトへの変換率の改善が可能になり、セラミック全体の熱膨張率を増加させかねない結晶構造内での不純物相の形成を制限し得る。より微細な含水粘土に関連して増加した表面積および低下した結晶性は、より低い反応温度を有することもあり、そのことにより、コージエライトへの全体的な変換率に影響を及ぼすことなく基材の温度または焼成時間を減少させることが可能となる。このことが、製品の製造に関連するエネルギーのコストを低減し得る。
【００８８】
本願内で記載されるコージエライトセラミックを含む基材も開示される。前記基材は自動車触媒基材またはディーゼル微粒子フィルタを含み得る。
【００８９】
含水カオリン粘土製品を、例えばコーティングにおける他の組成物中で使用することもできる。コーティング組成物を、産業用コーティング（例えば自動車用コーティングおよび建築用コーティング）、インク、フィルム、接着剤および塗料を含むいくつかの用途のために使用できる。いくつかの実施態様において、コーティングを塗料組成物、例えば高光沢塗料、半光沢塗料または艶消し塗料中で使用できる。
【００９０】
いくつかの実施態様において、含水カオリン粘土製品を、接着剤中で使用できる。含水カオリン粘土製品を、プラスチック、紙、例えば感熱紙として、またはフィラーとして使用することもできる。本願内で開示されるカオリン粘土製品の製造方法は、本願内に記載される全ての工程段階を含まなくてもよいことに留意すべきである。例えば、カオリン粘土製品を、遠心分離段階から生成された粗粒の部分から製造できる。特に、遠心分離段階から生成された粗粒の部分を、追加的な加工を介して、例えば磁気分離、引き続く離層を使用してさらに加工して、タイヤまたはゴム用途およびその種のものにおけるフィラー／エクステンダーとして使用される広範な高アスペクト比の製品を得ることができる。
【００９１】
限定されない例として、本開示の特定の実施態様の例を以下に示す。
【実施例】
【００９２】
以下の例は、本願内で特許請求される組成物および／または方法をどのように行い且つ評価するのかについての完全な開示および説明を当業者に提供するために示され、純粋に説明のためであることが意図され、且つ、本開示の範囲を限定することは意図されていない。特段記載されない限り、部は質量部であり、温度は℃であるかまたは周囲温度であり、且つ圧力は大気圧または大気圧付近である。
【００９３】
例１：  微細な粒子サイズのカオリン流の製造
例１は、超微細な粒子サイズのカオリン流を得るための粗粒および微細な粗製物の製造方法を概説する。粗粒のカオリン粘土は、中央ジョージアの鉱床中に見出される白い粘土を含み得る。微細な粘土は、中央ジョージアから採掘された第三紀のカオリン、または東ジョージア地域から採掘された第三紀のカオリンを含み得る。微細に散在するカオリン粗製物は、カオリンの形成時代および不純物の種類および水準に依存して、灰色、クリーム色、白、茶色、赤、ピンク色にわたる色のものであってよい。
【００９４】
この例においては、中央ジョージアからの粗粒の白い組成物を、４Ｌのセルを備えたラボ用のワーリングブレンダーを使用して固形分６０％で混練した。ケイ酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の組み合わせを粗粒の白い粗製試料中に組み込んだ。混練の間、粘土スラリーのｐＨをソーダ灰で調節して目標水準の９．０にした。その粘土スリップを次に２００メッシュのふるいを使用して固形分４０％でデグリッティングし、次いで遠心分離して、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  Ｍｏｄｅｌ  ５１００（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製）によって測定された際に７６質量％の粒子が直径２μｍ未満を示す目標の粒子サイズが得られた。遠心分離された粘土（微細部分）を次に、２段階で磁気分離に供して、チタニア・鉄を含む不純物を除去した。
【００９５】
中央ジョージア鉱山からの灰色、茶色、赤およびピンク色の微細な粘土の混合物を、４Ｌのセルを備えたラボ用のワーリングブレンダーを使用して固形分６０％で混練した。この例において、灰色の粗製物の量は４０％に保持された。ケイ酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の組み合わせを微細な粘土粗製物中で使用した。混練の間、粘土スラリーのｐＨをソーダ灰で調節して目標水準の１０．０にした。次いで、粘土スリップを２００メッシュのふるいを使用して固形分４５％でデグリッティングし、次に選択凝集して、選鉱された微細なカオリン流が得られ、２段階の磁気分離工程から得られた上述の粗粒の流と配合した。選択凝集段階前に、粘土スリップを固形分４０〜５０％で、様々な調質用化学物質を使用して調質し、選択凝集段階の間のチタニア・鉄を含む不純物上へのポリマーの吸着を容易にした（高分子量のアニオン性ポリアクリルアミド）。選択分離容器への供給物の固形分を２０％に調節して、ポリマーで補助しながら凝集相を沈殿させて、変色した不純物をカオリン粘土から効率的に除去した。沈殿速度は１インチ（２．５４ｃｍ）あたり７．５分に保持した。沈殿が完了した後、選鉱されたカオリン粘土が上方から得られる一方で、白い凝集された変色した不純物が選択凝集装置の底部から除去された。カオリン粘土を次に、オゾンに供して、残留ポリマーを除去し、また、カオリン粘土と関連する有機化合物を排除した。
【００９６】
選鉱された粗粒のカオリン粘土流および微細なカオリン粘土流を次に配合して、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによって測定する際に９３質量％の粒子が２μｍ未満である目標粒子サイズにした。この例においては、７５％の微細な流と２５％の粗粒の流との配合物が、遠心分離機の供給物のための目標粒子サイズをもたらした。この配合物を次に、高速遠心分離に供して（ＡｌｐｈａＬａｖａｌのディスクノズル遠心分離機を模倣）、粒子の最低７０質量％が直径０．３μｍ以下である微細な流のカオリン粘土が得られた。遠心分離機の粘土を次に、硫酸およびミョウバンを用いてフロック処理し(flocked)、ろ過し、ポリアクリル酸アンモニウム分散剤を用いて再分散させた。図１に示されるフローチャートは、カオリン微細流の製造方法を概説する。表１は、上述の例から得られた最終的なカオリン微細流の物理的特性を示す。対照および例示的な微細流におけるＸＲＦの結果を表２に示す。
【００９７】
従来の方法を使用して対照を製造した。従来の方法においては、粗製のカオリンをケイ酸ナトリウム／ミョウバンおよびソーダ灰分散剤の存在下で分散させて、分散液を製造した。その分散液を次にハイドロサイクロン処理し、篩別し、遠心分離によりサイズ分級した。遠心分離された粘土を次に、浮選に供して、チタニア・鉄を含む不純物を除去した。浮選段階の間、様々な有機および無機の化学物質を使用して浮選を促進する。浮選段階において使用される主な有機化学物質は、トールオイル脂肪酸およびヒドロキサメートである。浮選から得られる改良されたカオリン粘土を次に、オゾンに供して、有機物に基づく化学物質を含む有機成分およびカオリン自体中の有機物を除去した。オゾン処理された粘土を次に、ＡｌｐｈａＬａｖａｌディスクスタック遠心分離機を使用して遠心分離し、対象のカオリン粘土のために望ましい粒子サイズが得られた。遠心分離機の粘土を酸性ｐＨ（〜３）で、ミョウバンおよび硫酸を使用して漂白した。フロック処理工程に続き、真空ろ過を適用して水、可溶性塩およびカオリン粒子からの鉄を除去した。また、ろ過は、ろ過ケークにおける固形分を６０％にまで高めた。ろ過された粘土を、ポリアクリル酸アンモニウムを使用して分散させた。分散剤は、次の噴霧乾燥のための流動性をもたらす。粘土を次に最終的な用途のために噴霧乾燥／微粉砕した。
【表１】
2019518692.tif 000003
【００９８】
【表２】
2019518692.tif 000004
【００９９】
表２に示されるとおり、両方の一価（Ｎａ+、Ｋ+）アルカリ、二価のカチオン（Ｍｇ2+、Ｃａ2+）およびリンの水準は、対照の微細流に比して、例示的な微細流中では低い。カチオン性のアルカリ種およびアニオン種は、セラミックハニカムの熱特性（熱膨張係数および熱安定性を含む）に不利であることがある。従って、より低い値のアルカリ種およびアニオン種は、製造されるセラミックハニカム体のより良好な熱特性と言い換えることができる。
【０１００】
例２：  微細な粒子サイズのカオリン流の製造
離層されたおよび微細な粒子サイズのカオリン流の配合物を図２に示すとおりに製造した。対照の試料を上記の例に記載したように製造した。粗粒の離層された流は、中央ジョージア地域の２つの異なる源の粗粒の粘土から得られた。微細な粘土は、中央ジョージア地域から採掘された第三紀のカオリンからなった。表３は、例２から得られた最終的なカオリン微細流の物理的特性を示す。対照および例示的な微細流におけるＸＲＦの結果を表４に示す。
【０１０１】
図３および４は、配合されたカオリン粘土および対照を含むセラミックディスクの熱膨張率の比較である。配合されたカオリン粘土を含むセラミックディスクは、同一の材料を含むセラミックハニカムの熱膨張率よりも１０倍小さい熱膨張率を有することが予測され得る。
【表３】
2019518692.tif 000005
【０１０２】
【表４】
2019518692.tif 000006
【０１０３】
カオリン製品における残留有機物分析
質量分析法を使用して、セラミック基材について、対照の含水カオリン製品および本発明の微細な含水カオリン製品において有機物分析を行った。製造された２つ（対照および本発明の製品）の試料を、Ｐｈｅｎｏｍｅｎｅｘ  ＺＢ−５ＭＳｉカラムにおいて、１マイクロリットル容積のスプリットレス式の注入を用いて直接的に分析した。質量分析は、有機物の水準に関する限りは、試験された２つの試料のクロマトグラムにおいて顕著な相違はないことを示した。実際に、分析結果によれば、本発明の微細なカオリン製品は、より清浄な誘導抽出物をもたらした。従って、新たに開発された方法が、セラミック基材について同様の微細なカオリン製品をもたらし得ることが、質量分析法により確認される。
【０１０４】
例３：  粗粒のカオリン顔料の製造
例３は、粗粒のカオリン粗製物からの粗い粒子サイズのカオリン製品の製造方法を概説する（図５にも描く）。この例において使用される粗粒のカオリン粗製物は典型的には、中央ジョージアのカオリン鉱床中で見つけられる白い色であり得る。
【０１０５】
この例において、粗粒の白い粗製物（ＢＡＳＦの中央ジョージア鉱床から得られた）を、固形分６０質量％で、ケイ酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の存在下で、４Ｌのセルを備えたラボ用ワーリングブレンダーを使用して混練して、粘土スラリーを製造した。混練段階の間に、ソーダ灰を使用して粘土スラリーのｐＨを８．５〜９．０に調節して、粘土スリップを製造した。その粘土スリップを次に２００メッシュのふるいを使用して固形分４０％でデグリッティングし、次いで、遠心分離して、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  Ｍｏｄｅｌ  ５１００によって測定された際に７５〜８０質量％の範囲で２μｍ未満の粒子サイズを有する目標の粒子サイズが得られた。遠心分離された生成物（微細部分）を次に、磁気分離に供して、チタニア・鉄を含む不純物を除去した。遠心分離段階から生成された粗粒の部分を、追加的な加工を介して、例えば磁気分離、引き続く離層を使用してさらに加工して、タイヤ／ゴム用途などにおけるフィラー／エクステンダーとして使用される広範な高アスペクト比の製品を得ることができることが注記されるべきである。
【０１０６】
微細な部分の磁気分離から得られた生成物を次に、硫酸およびミョウバンを用いてフロック処理し、次いでろ過した。ろ過ケークを、固形分約６０％で、適切な分散剤を用いてｐＨ約７．０で再分散させて、解凝集された粘土スラリーが得られた。有用な分散剤は、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸４ナトリウム、ソーダ灰、カセイアルカリ、アンモニアおよびそれらの配合物を含む。生じる分散されたカオリンスラリーを次に噴霧乾燥して、粗粒のカオリン顔料が得られた。そのような粗粒のカオリン顔料は、数ある産業用途のコーティング、塗料、接着剤、インクおよび感熱紙からの多くの用途を有する。
【０１０７】
図５は粗粒のカオリン顔料を製造するための工程のフローシートであり、表５に本発明の粗粒のカオリン製品の物理的特性を要約する。表５に示されるとおり、８９．９のＧＥＢを有し且つ８４質量％の粒子が２μｍ未満の粒子サイズを有する最終製品が得られた。粗粒のカオリン顔料の粒子サイズを、還元性の漂白または噴霧乾燥前に選択凝集およびオゾンによって処理された５％以上の微細な含水カオリン粘土を添加することによって調節して、目標の粒子サイズおよび少なくともＧＥＢ８９．５の白色度を粗粒カオリン製品上で達成できることが注記されるべきである。
【０１０８】
表５には、比較のため、ＢＡＳＦの製造設備から得られた対照の顔料（市販品）の物理的特性が含まれる。対照の顔料を浮選および他の加工段階によって加工する。
【０１０９】
粗粒のカオリン製品を、７６％のＰＶＣ（顔料体積濃度）を有する艶無し塗料として配合した。塗料の塗布試験結果を表６に要約する。表６に示されるとおり、粗粒顔料は、対照の粗粒顔料に比して、艶無し配合物中で同様の光学的特性（隠ぺい率、反射率、白度(whiteness)、光沢および着色力）をもたらす。
【表５】
2019518692.tif 000007
【０１１０】
【表６】
2019518692.tif 000008
【０１１１】
例４：  微細な粒子サイズのカオリンの製造
例４は、図６の工程フローシートに示されるとおり、粗粒および微細な粗製物からの微細な粒子サイズのカオリン顔料の製造を記載する。
【０１１２】
概論：  この例においては、８０〜８２％が２μｍ未満の粒子サイズである加工された粗粒のカオリン粘土流を、９５〜９６％が２μｍ未満の粒子サイズである加工された微細なカオリン流と、約２０／８０から３０／７０までの配合比で配合して、９０〜９４％が２μｍ未満の粒子サイズを有する最終的な本発明の微細な粘土顔料が得られた。ここで、粗粒および微細な粒子サイズの流の配合を、工程中の任意の点、つまり、加工された流の物理的な分離段階の後、還元性漂白工程の間もしくはその後、またはろ過の後／噴霧乾燥の前で用いて、最終的な本発明の微細なカオリン顔料が得られることに言及する価値がある。
【０１１３】
この例において使用された粗粒のカオリン粘土は典型的には、中央ジョージア鉱床中で見出されるような白い色であり得る一方で、微細な粘土は、中央ジョージアから採掘された第三紀のカオリンまたは東ジョージア地域から採掘された第三紀のカオリンからなる。それらの微細に散在するカオリン粗製物は、カオリンの形成時代および不純物の種類および水準に依存して、灰色、クリーム色、赤、ピンク、茶色にわたる色を伴って、鉱床中で見つけることができる。記載された方法は、様々な色および不純物を有するそのようなカオリン粗製物を加工および改良するための汎用性がある。この開示の一部として、高水準の灰色の粗製物の加工においてオゾンが効果的であることが判明している。特に、８０％まで、またはそれより多くの灰色粗製物（例えば１００％の灰色粗製物）を、微細な粘土流内で加工して、最終的な微細なカオリン顔料を得ることができる。粗粒の粗製プロセス流と微細な粗製プロセス流との両方にオゾンを適用して、不純物をさらに除去し且つ最終的なカオリン製品の特性（例えば白色度）を高めることができる。オゾンをデグリッティング直後、または物理的な選鉱段階、例えば選択凝集または磁気分離の後に適用できる。
【０１１４】
微細なカオリン製品の製造：  この例においては、中央ジョージアの鉱床からの粗粒の白い粗製物を、固形分６０質量％で、４Ｌのセルを備えたラボ用のワーリングブレンダーを使用して、ケイ酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の存在下で混練して、粘土スラリーを製造した。混練段階の間、ソーダ灰を用いて粘土スラリーのｐＨを目標水準の８．５〜９．０に調節して、粘土スリップを製造した。その粘土スリップを次に、固形分４０質量％で２００メッシュのふるいを使用してデグリッティングし、次いで遠心分離して、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  Ｍｏｄｅｌ  ５１００によって測定された際に７５〜８０質量％が２μｍ未満の粒子サイズを有する目標の粒子サイズが得られた。遠心分離された生成物（微細部分）を次に、磁気分離に供して、チタニア・鉄を含む不純物を除去した。
【０１１５】
微細な粗製物のために、中央ジョージア鉱山からの灰色、クリーム色、茶色、赤およびピンク色の微細な粘土の混合物を、固形分６０質量％で、４Ｌのセルを備えたラボ用のワーリングブレンダーを使用して、ケイ酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム分散剤の存在下で混練して、粘土スラリーを製造した。混練段階の間に、ソーダ灰を用いて粘土スラリーのｐＨを目標水準の１０．０〜１０．５に調節して、粘土スリップを製造した。その粘土スリップを次に、固形分４５質量％で、２００メッシュのふるいを使用してデグリッティングし、次いで選択凝集を行って、選鉱された微細なカオリン流が得られた。微細な粗製物を単独で加工して、高級な白色カオリン製品を得ることもできるし、先述のとおり、それらの粗製物は様々な色のカオリン粘土の配合物であってもよいことが注記されるべきである。
【０１１６】
選択凝集前に、デグリッティングされた粘土スリップを固形分４０〜５０質量％で調質し、選択凝集段階の間のチタニア・鉄を含む不純物上へのポリマーの吸着を容易にした（高分子量のアニオン性ポリアクリルアミド）。調質段階の間、少量の低分子量のポリアクリル酸ナトリウム分散剤を、他の調質用化学物質（オレイン酸および塩化カルシウム）と一緒にカオリン粘土に添加して、変色したチタニア・鉄を含む不純物を粘土粒子から除去することを強化するとともに、選択凝集工程の間のカオリンの回収率を改善した。
【０１１７】
選択分離容器への供給固形分を次に、２０％に調節して、ポリマーで補助しながら凝集相を沈殿させて、変色した不純物をカオリン粘土から効率的に除去した。沈殿速度は１インチあたり７．５分に保持した。沈殿が完了した後、選鉱されたカオリン生成物が上方から得られる一方で、白い凝集された変色した不純物は選択凝集装置の底部から除去された。カオリン生成物を次にオゾンに供して、残留ポリマーを除去し、また、カオリン粘土と関連する有機化合物を排除した。この例においては、意外なことに、適切な量の調質用化学物質およびポリアクリル酸ナトリウム分散剤を使用することにより、選択凝集からの７０質量％または７５質量％までもの高さのカオリン回収率を達成できる一方で、９０ＧＥＢを上回る、微細粘土流の最終的な漂白された製品の白色度が保持されることが判明した。
【０１１８】
選鉱された粗粒および微細なカオリン生成物流を次に配合して、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによって測定する際に９０〜９４質量％の粒子が２μｍ未満である目標粒子サイズにした。この例においては、７５質量％の微細な流および２５質量％の粗粒の流の配合物が、目標の粒子サイズをもたらした。この配合された生成物を次に、硫酸およびミョウバンを用いて、ｐＨ２．８〜３．０でフロック処理し、ハイドロサルファイトナトリウムで漂白し、ろ過し／濯いで、適切な分散剤を用いて再分散させた。再分散されたろ過生成物を次に、噴霧乾燥させ、得られる噴霧乾燥生成物を０．０２”のふるいを備えたマイクロ微粉砕機を使用して微粉砕し、最終的な微粉砕された製品が得られた。
【０１１９】
カオリン製品の最終的な用途に依存して、広範な分散剤、例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸４ナトリウム、ソーダ灰、カセイアルカリ、アンモニアおよびそれらの配合物を、ろ過後(post filter)の分散剤として、微細なカオリン顔料を製造するための噴霧乾燥前に使用できる。場合により、微粉砕段階を除外し、且つ噴霧乾燥された顔料をこの例において得られたようなビードの形態で使用できる。
【０１２０】
表７に、例４から得られた微細カオリン顔料の物理的特性を要約する。この表には、比較のため、ＢＡＳＦの製造設備から得られた対照の顔料（市販品）の物理的特性が含まれる。対照の顔料を浮選および他の加工段階によって加工する。表７に示されるとおり、微細カオリン顔料の物理的特性は、対照の顔料に比して同様であるか、または改善されている。
【０１２１】
前記の微細カオリン顔料を、高光沢塗料、エッグシェル塗料、および艶無し塗料として調合した。塗料の塗布試験結果を表８〜１０に要約する。表８〜１０に示されるとおり、微細顔料は、対照の微細顔料に比して、同様の光学的特性をもたらす。
【表７】
2019518692.tif 000009
【０１２２】
【表８】
2019518692.tif 000010
【０１２３】
【表９】
2019518692.tif 000011
【０１２４】
【表１０】
2019518692.tif 000012
【０１２５】
例５：  超微細な粒子サイズのカオリン顔料の製造
例５は、粗粒および微細な粗製物からの超微細な粒子サイズのカオリン顔料の製造方法を記載する（図７に示される工程フローシート）。微細な流および粗粒の流は（配合前に）例４に記載されるように得られた。微細な流および粗粒の流を配合し、公称９３〜９４質量％が２μｍ未満の粒子サイズを有する、つまり、粗粒のカオリン流と微細なカオリン流とを質量比２５／７５で合わせた。一般に、微細な流と粗粒の流とを配合して、８０〜９６質量％が２μｍ未満である公称粒子サイズにすることができる。その配合物を次に、ディスクノズル遠心分離機（ＡｌｐｈａＬａｖａｌ）を使用して遠心分離して、少なくとも７０質量％が０．３μｍ未満の粒子サイズを有する超微細な流が得られた。
【０１２６】
少なくとも７０質量％が０．３μｍよりも微細な粒子サイズであるＡｌｐｈａＬａｖａｌ遠心分離機から得られた超微細な流を、硫酸およびミョウバンを用いて、ｐＨ２．８〜２．９でフロック処理し、次に、ハイドロサルファイトナトリウムを用いて漂白し、ろ過し／濯ぎ、分散剤を使用して（例４に記載したとおり）ｐＨ＝約７．５（典型的なｐＨ範囲は６．０〜８．０であってよい）で再分散させた。再分散されたろ過生成物を次に、噴霧乾燥させ、得られる噴霧乾燥生成物を０．０２”のふるいを備えたマイクロ微粉砕機を使用して微粉砕し、最終的な微粉砕された製品が得られた。いくつかの用途においては、噴霧乾燥された超微細な顔料を、この形態で、微粉砕は行わずに使用することもある。
【０１２７】
本発明の超微細カオリン顔料の物理的特性を表１１に要約する。この表には、対照の超微細顔料の物理的特性が含まれる。この表に示されるとおり、本発明の超微細粘土顔料の物理的特性は、対照の顔料に比して同様であり、本発明の微細顔料の白色度値は対照の顔料よりもいくぶん高い。
【０１２８】
表１１は、上述の例から得られた本発明の超微細カオリン顔料の物理的特性を示す。この表には、比較のため、ＢＡＳＦの製造設備から得られた対照の顔料（市販品）の物理的特性が含まれる。対照の顔料を浮選および他の加工段階によって加工する。表１１に示されるとおり、超微細カオリン顔料の物理的特性は、対照の顔料に比して同様であるか、または改善されていた。
【０１２９】
前記の超微細カオリン顔料を、高光沢塗料および半光沢塗料として調合した。塗料の塗布試験結果を表１２および１３に要約する。表１２および１３に示されるとおり、超微細顔料は、対照の超微細顔料に比して、同様の光学的特性をもたらす。
【表１１】
2019518692.tif 000013
【０１３０】
【表１２】
2019518692.tif 000014
【０１３１】
【表１３】
2019518692.tif 000015
【０１３２】
添付の特許請求の範囲の組成物および方法は、本願内に記載される特定の組成物および方法による範囲に限定されず、本願内に記載される特定の組成物および方法は特許請求の範囲のいくつかの態様の説明として意図されており、且つ、機能的に等価である全ての組成物および方法が、特許請求の範囲内であることが意図されている。本願内に示され且つ記載されたものの他に、組成物および方法の様々な変更物が、添付の特許請求の範囲内であることが意図されている。さらには、本願内で開示された一定の代表的な材料および方法段階のみが特に記載されている一方で、材料および方法段階の他の組み合わせも、特に述べられていなくても、添付の特許請求の範囲内であることが意図されている。従って、段階、要素、成分または構成要素の組み合わせは、本願内で明確に言及されていていることもあるが、しかし、段階、要素、成分または構成要素の他の組み合わせが、明示的に述べられていなくても含まれる。
【図１】
2019518692.tif 000016
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019518692.tif 000022
【図８】
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【国際調査報告】
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