(57)【要約】本発明は、炭酸カルシウムまたはカオリンなどの無機粒子状物質を、水性懸濁液中において粉砕する方法を提供する。この方法は、好ましくは、固形分濃度約50重量％未満で行われ、水性懸濁液は、無機粒子状物質に対して準有効な量の分散剤を含有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性懸濁液中の無機粒子状物質の粉砕方法であって、前記水性懸濁液は、無機粒子状物質に対して準有効量の分散剤を含有する粉砕方法。
【請求項２】
無機粒子状物質が炭酸カルシウムである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
無機粒子状物質が含水カンダイトクレイである、請求項１記載の方法。
【請求項４】
含水カンダイトクレイがカオリンである、請求項３記載の方法。
【請求項５】
水性懸濁液が、約50重量％までの無機粒子状物質を含有する、請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
水性懸濁液が、無機粒子状物質の乾重量に対して約0.25重量％までの分散剤を含有する、請求項１から５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
水性懸濁液が、無機粒子状物質の乾重量に対して約0.15重量％までの分散剤を含有する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
水性懸濁液が、無機粒子状物質の乾重量に対して約0.1重量％までの分散剤を含有する、請求項６記載の方法。
【請求項９】
水性懸濁液が、無機粒子状物質の乾重量に対して約0.05重量％未満の分散剤を含有する、請求項６記載の方法。
【請求項１０】
分散剤がポリアクリレートを含有する、請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
分散剤がポリメタホスファートを含有する、請求項１から９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
ポリメタホスファートが、ヘキサメタリン酸ナトリウムまたはメタリン酸四ナトリウムである、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
粉砕後に、水性懸濁液に更なる量の分散剤を添加する、請求項１から１２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１４】
粉砕後に、水性懸濁液から所定量の水が除かれる、請求項１から１３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１５】
粉砕後に、水性懸濁液の固形分濃度が調整され、約50重量％より高い固形分濃度で無機粒子状物質および分散剤を含有する水性懸濁液が作製される、請求項１から１４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１６】
無機粒子状物質の粉砕を、無機粒子状物質の粒径分布の鋭さを、約35より大きい鋭さ係数まで増加させるような粉砕条件で行う、請求項１から１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
粉砕条件が、無機粒子状物質の粒径分布の鋭さを、約40より大きい鋭さ係数まで増加させるようなものである、請求項記載１６記載の方法。
【請求項１８】
粉砕条件が、無機粒子状物質の粒径分布の鋭さを、約45より大きい鋭さ係数まで増加させるようなものである、請求項記載１６記載の方法。
【請求項１９】
水性懸濁液中の無機粒子状物質を粉砕して、粒子サイズが低減した、かつ、粒径分布の鋭さが増加した無機粒子状物質を得る、請求項１から１８のいずれか１つに記載の方法であって、該水性懸濁液が無機粒子状物質に対して準有効量の分散剤を含有する方法。
【請求項２０】
粉砕後に水性懸濁液を脱水し、固形分の含有量を、約50重量％より高い無機粒子状物質濃度まで増加させる、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
作製した粉砕無機粒子状物質が、処理後に乾燥される、請求項１から２０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２２】
作製した粉砕無機粒子状物質が、コーティング剤もしくは充填剤として紙もしくは紙パルプに添加される、または、紙を得るためにその後加工される組成物に添加される、請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２３】
作製した粉砕無機粒子状物質が、ポリマーもしくはゴム、または、ポリマーもしくはゴムを得るためにその後加工される組成物に添加される、請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
ポリマーがプラスチック物質である、請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
作製したポリマーがフィルム状に形成される、請求項２３記載の方法。
【請求項２６】
作製した粉砕無機粒子状物質が、ペンキ、または、ペンキを得るためにその後加工される組成物に添加される、請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
作製した粉砕無機粒子状物質が、シーラントもしくはマスチック、または、シーラントもしくはマスチックを得るためにその後加工される組成物に添加される、請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
作製した粉砕無機粒子状物質が、セラミック、または、セラミックを得るためにその後加工される組成物に添加される、請求項１から２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２９】
粉砕無機粒子状物質に対して準有効量の分散剤を含有する、該無機粒子状物質の水性懸濁液。
【請求項３０】
請求項１から２０のいずれか１つに記載の方法によって調製される、請求項２９記載の水性懸濁液。
【請求項３１】
粉砕無機粒子状物質に対して分散剤として有効な量の分散剤を含有する、無機粒子状物質の水性懸濁液であって、請求項１から１８のいずれか１つに記載の方法、および、粉砕後に、水性懸濁液に所定量の分散剤が添加されることを含む方法によって調製される水性懸濁液。
【請求項３２】
無機粒子状物質に対する所定量の分散剤を含有する、乾燥粉砕無機粒子状物質であって、該無機粒子状物質が、請求項２９から３１のいずれか１つに記載の水性懸濁液の乾燥残留物である、乾燥粉砕無機粒子状物質。
【請求項３３】
請求項２２記載の方法によって調製される、紙または紙パルプ。
【請求項３４】
請求項２３から２５のいずれか１つに記載の方法によって調製される、ポリマーまたはゴム。
【請求項３５】
請求項２６記載の方法によって調製されるペンキ。
【請求項３６】
請求項２７記載の方法によって調製される、シーラントまたはマスチック。
【請求項３７】
請求項２８に記載の方法によって調製されるセラミック。
【請求項３８】
固形分濃度の低い無機粒子状物質の水性懸濁液における、腐食抑制剤としての、無機粒子状物質に対して準有効な量の分散剤の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無機粒子状物質の水性懸濁液を粉砕する方法および該方法によって得られる生成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ土類金属（例えばカルシウム）炭酸塩またはカオリンなどの無機粒子状物質を含有する水性懸濁液は、数多くの用途に幅広く利用されている。これらの例として、製紙もしくは紙加工に使用可能な、顔料もしくは充填剤を含有する組成物の生産、および、ペンキ、プラスチックなどに使用する充填組成物の生産が挙げられる。
無機粒子状物質の既知の粒径分布(psd)は、一般に、当技術分野においてよく知られた方法によって使用目的によって決まる。一般に、要求される粒径分布は、無機粒子状物質を水性懸濁液中で粉砕する等の方法で得られる。該懸濁液は、高い（例えば約50重量％より高い）または低い（例えば約50重量％より低い）濃度の無機粒子固形分を含有し得る。
【０００３】
水性懸濁液が含有する固形分濃度が高い場合は、有効量の分散用または解膠用試薬（分散剤）を用いて、無機粒子状物質を分散させる必要がある。高濃度固形分の粉砕は、一般に、比較的高い割合の超微粒子（例えば球相当径が約0.25μm未満のもの）を生成する。懸濁液の粘度を許容されるほどに低く保つためには、比較的多量の汎用分散剤、または少量の特定の（従って比較的高価な）分散剤を使用する必要がある。
水性懸濁液が含有する固形分濃度が低い場合は、分散剤の使用を避けることが可能である。これにより、費用効率性よく懸濁液の脱水を行うことが可能となるが、後に懸濁液中に分散剤を混合するときに問題に遭遇する可能性がある。
多くの場合、大部分の粒子のサイズが狭い範囲内にあるという意味で、”鋭い”粒径分布をもつ生産物を生産することが望ましい。ここで使用するように、”鋭い(steep)”粒径分布とは、鋭さ係数が約35より大きい、より詳しくは約40より大きいことを意味し、ここで、鋭さ係数は、d70球相当径（70重量％の粒子がより微細であるときの径）に対するd30球相当径（30重量％の粒子がより微細であるときの径）の比率に100を掛けた値と定義される。
【０００４】
望まれるこの鋭さを得るために、固形分の濃度が低い状態で水性懸濁液の粉砕を行って超微粒子の生成を最小限に抑えるのが、現在行われている方法である。また、いかなる分散剤も添加せずに粉砕の工程を行うことで凝集または凝塊した状態を保ち、それによって、その後の凝縮脱水を容易にすることも望ましい。いくつかのケースでは、有効量の特定の分散剤を、脱水した、固形分濃度の比較的高い懸濁液に添加して、凝集を最小限に抑え、その工程における取り扱いを可能にする粘度をもたらす。脱水の工程で取り除いた水を循環させて新鮮な供給を希釈するのもまた現在行われている方法である。しかしながら、数多くの問題が生じ得る。たとえば、システムの配管および装置からの腐食生成物（例えば鉄系の腐食生成物）に起因して、白色度(brightness)を著しく失う（退色する）可能性がある。一般に、白色度の値は約２−３ISO単位低く減少し、黄色度の値は約１−２ISO単位高くなる。循環された水は比較的多く空気を含んだ状態になるため、この退色はおそらく低濃度固形分での方法において顕著に表れる。さらには、高濃度固形分の段階においては、有効量の分散剤を加えることが困難となり得る。加えて、特定の分散剤を使用することで、ポリアクリレートなどの通常の分散剤を含有する物質との混合において均一混合しない物質となり得る。
本発明は、少なくとも上記問題点の克服に向けていくらかでも前進すること、または、少なくとも別の有効な、無機粒子状物質の水性懸濁液の粉砕方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の簡単な説明
本発明は、ごく少量の分散剤を含有する水性懸濁液の中で無機粒子状物質の粉砕を行うことで、上記問題点を軽減し得るという発見に基づく。
本発明の第１の態様によれば、水性懸濁液中の無機粒子状物質を粉砕する方法を提供し、ここで、前記水性懸濁液は、無機粒子状物質に対して準有効(sub-effective)量の分散剤を含有する。”準有効”という言葉は、分散剤はある程度の量存在するが、その量は粒子状無機物質の解膠を引き起こすには十分ではなく、従って懸濁液の凝集特性は、いかなる分散剤も全く存在しない場合にみられるものと実質的に同じであることを意味する。そのような量の分散剤は、典型的に、無機粒子の乾燥重量を基準として、最高で約0.25重量％まで、例えば約0.15重量％まで、例えば約0.1重量％までであり得る。
【０００６】
本発明の第２の態様によれば、粒子状無機物質の水性懸濁液を粉砕して、粒子サイズが減少した、および、粒径分布の鋭さが増加した粒子状無機物質を得る方法を提供し、ここで、該粉砕は、無機粒子状物質に対して準有効量の分散剤が存在する水性懸濁液の中で行われる。
該方法は、例えば、固形分濃度の低い懸濁液の無機粒子状物質（例えば懸濁液の総重量に対して、無機粒子固形分の量が約50重量％より少ない）の粉砕に使用し得る。
該方法は、好ましくはさらに、無機粒子状物質の粒径分布の鋭さを、鋭さ係数約35より大きく、より詳しくは約40より大きく、例えば約45より大きくまで増加させるような粉砕条件において無機粒子状物質を粉砕することを含む。
該方法は、好ましくはさらに、水性懸濁液を脱水して、その固形分濃度を高めること、より好ましくは、懸濁液の総重量に対して、無機粒子状物質の含有濃度を約50重量％より高くまで上げることを含む。
【０００７】
本発明の第３の態様によれば、無機粒子状物質に対して準有効量の分散剤を含有する、粉砕粒子状無機物質の水性懸濁液を提供する。該水性懸濁液は、本発明の第１または第２の態様の粉砕方法によって適切に調製される。該粒子状無機物質は、好ましくは約35より大きい、より詳しくは約40より大きい、例えば、約45より大きい鋭さ係数を持つ。該分散剤は、好ましくは乾燥無機粒子の重量に対して、最高で約0.25重量％まで、例えば約0.15重量％まで、例えば約0.1重量％までの量で、水性懸濁液中に存在し得る。該水性懸濁液の固形分濃度は高くても低くてもよい。
本発明の第４の態様によれば、無機粒子状物質に対して分散剤として有効な量の分散剤を含有する、粉砕無機粒子状物質の水性懸濁液を提供し、ここで、この水性懸濁液とは、本発明の第１または第２の態様の方法に従って調製され、かつ、粉砕後に、所定量の分散剤を水性懸濁液に添加することを含む場合のものである。
【０００８】
本発明の第５の態様によれば、無機粒子状物質に対する所定量の分散剤を含有する乾燥粉砕無機粒子状物質を提供し、ここで、該物質は本発明の第３または第４態様の水性懸濁液の乾燥残留物である。
本発明の第６の態様によれば、固形分濃度の低い無機粒子状物質の水性懸濁液における、腐食抑制剤としての準有効量の分散剤の使用を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明の詳細な説明
無機粒子状物質
無機粒子状物質としては、例えば、炭酸カルシウムなどのアルカリ土類金属炭酸塩、カオリンもしくはボールクレイなどの含水カンダイト(kandite)クレイ、メタカオリンもしくは完全に焼成したカオリンなどの無水（焼成）カンダイトクレイ、珪灰石、ボーキサイト、タルク、マイカ、二酸化チタン、二酸化珪素、または炭素が挙げられる。
本発明に使用されるのに好ましい無機粒子状物質は炭酸カルシウムである。
粉砕後の無機粒子状物質の粒径分布(psd)は、好ましくは、例えば、炭酸カルシウム粒子の少なくとも約80重量％が球相当径２μm未満であり、粒子の少なくとも約50重量％が球相当径１μm未満であり、粒子の少なくとも約20重量％が球相当径0.5μm未満であり、そして、粒子の約20重量％未満が球相当径0.25μm未満であるようなものである。例えば、粒子の少なくとも約92重量％が球相当径２μm未満であり得、粒子の少なくとも約70重量％が球相当径１μm未満であり得、粒子の少なくとも約30重量％が球相当径0.5μm未満であり得、そして、粒子の約15重量％未満が球相当径0.25μm未満であり得る。該粒子は、好ましくは炭酸カルシウムであり得る。粉砕後の粒子状炭酸カルシウムの球相当径の平均値(d50値)は、好ましくは、約0.4から約1.2μmの範囲内、例えば約0.4から約1.0μmの範囲内にある。
【００１０】
本明細書において参照する、無機粒子状物質の球相当径の平均値(d50値)およびその他の粒子サイズ特性は、水性媒体に完全に分散した状態の粒子状物質の沈降を、マイクロメリティクス社製セディグラフ(Sedigragh)5100ユニットを使用して測定したものである。球相当径の平均値d50とは、この方法で決定した粒径分布において、50重量％の粒子が、該d50の値より小さい球相当径を持つときの値をいう。
【００１１】
分散剤
分散剤は、（本発明に使用される量よりも多い、十分な量を作用させた場合には、）無機物質の粒子に作用して、粒子の凝集や凝塊形成を、通常の加工の要求に従って望まれる程度にまで、阻止または効果的に抑制する能力をもつ化学添加剤である。一方、本発明で使用する濃度においては、分散剤はこのような効果は示さないが、従来技術に関して指摘されていた問題点（特に以下の１つもしくはそれ以上：粒子状物質の退色の軽減、高濃度固形分の段階における有効量の分散剤の導入性の向上、ポリアクリレートなどの通常の分散剤を含む粒子状物質との混合物における均一混合性の向上）の軽減の助ける、有用かつ予期しない結果をもたらす。
分散剤は、例えば、無機粒子状物質の加工および粉砕に一般に使用される従来からの分散剤物質から選択し得る。そのような分散剤は当業者によってよく認識されている。それらは一般に、アニオン種を供給する能力をもつ水溶性の塩であり、その有効量のアニオン種は、無機粒子の表面に吸着し得、それによって粒子の凝集を阻害する。溶媒和しない塩は例えばナトリウムなどのアルカリ金属カチオンを含む。溶媒和は、いくつかのケースでは、水性懸濁液を弱アルカリ性にすることによって促進される。適切な分散剤の例として、水溶性の縮合リン酸塩（例えばメタリン酸四ナトリウムやいわゆる”ヘキサメタリン酸ナトリウム”（グラハム塩）などのポリメタリン酸塩（ナトリウム塩の一般式(NaPO3)x））；ポリケイ酸の水溶性の塩；高分子電解質；アクリル酸もしくはメタクリル酸の、ホモポリマーもしくは共重合体の塩、または、他のアクリル酸の誘導体のポリマーの塩であって、好ましくは約20,000未満の重量平均分子量を持つものが挙げられる。ヘキサメタリン酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム（後者は好ましくは重量平均分子量約1,500から約10,000の範囲にあるもの）が特に好ましい。
【００１２】
水性懸濁液
本発明の方法は、好ましくは最高で35重量％まで、典型的には20-30重量％程度の無機粒子状物質を含有する水性懸濁液で行われる。
この方法で使用する分散剤の量は、好ましくは、乾燥無機粒子の重量に対して約0.25重量％未満、より好ましくは0.15重量％未満、典型的には約0.1重量％未満である。しかしながら、適確な量は、当業者が容易に変更して、本発明の提供する効果を得られる。
水性懸濁液は、従来からの混合技術によって適切に調製され、そして、当業者がよく理解しているように、任意で、付加的な組成物を含有してもよい。
【００１３】
粉砕方法
粉砕は、従来からの方法で適切に行う。粉砕は、粒子粉砕媒体の存在下における磨砕の工程であってもよいし、または自生粉砕工程、すなわち粉砕媒体の存在しない状態で行うものであってもよい。
存在する場合、粒子粉砕媒体は天然または合成物質であってもよい。粉砕媒体は、例えば、あらゆる硬い鉱物の球、ビーズもしくはペレット、セラミックもしくは金属の物質などを含み；そのような物質として、例えば、アルミナ、ジルコニア、ジルコニウム、ケイ酸塩、ケイ酸アルミニウム、または、約1300℃から約1800℃の範囲内の温度でカオリナイト質粘土を焼成して生成される、ムライトを豊富に含む物質が挙げられる。代わりに、適切な粒子サイズの自然の砂の粒子を使用してもよい。
【００１４】
一般に、本発明に使用するために選択される粉砕媒体の種類および粒子サイズは、例えば、粉砕する無機物質の供給懸濁液の粒子サイズおよび化学組成などの性質に依存し得る。好ましくは、粒子粉砕媒体は、約0.1mmから約6.0mmの範囲内、より好ましくは約0.2mmから約4.0mmの範囲内にある平均直径を持つ粒子を含む。１種類または複数の種類の粉砕媒体は、投入量の約40容量％から約70容量％、より好ましくは、投入量の約50容量％から約60容量％の量で存在し得る。
粉砕は１またはそれより多い工程で行ってもよい。例えば、供給懸濁液を第１の磨耗粉砕機で部分的に粉砕し、次いで、部分的に粉砕した無機粒子状物質の懸濁液を第２の磨耗粉砕機に供給してさらに粉砕し、その後、粉砕した物質の懸濁液を、１またはそれより多い後続の磨耗粉砕機に供給してもよい。
粉砕の工程は、例えば、比較的低い温度、例えば約30℃未満、で行ってもよい。低目の温度は、鉄系の腐食生成物が水性懸濁液に混入した結果としておこる白色無機粒子の退色の、阻止または抑制を助けると考えられている。
【００１５】
粉砕を行った後は、懸濁液を脱水して固形分濃度の高い懸濁液にしてあらゆる粉砕媒体を除き得る。その後、粉砕した物質を乾燥させてもよい。
前記脱水によって形成した高濃度固形分の懸濁液は、70重量％程度の固形分濃度を持ち得、そして、例えば上記の分散用試薬の１つなどの分散用試薬を使用して形成し得る。使用する分散用試薬は、粉砕の工程で使用したものと同じでもよいし、そうでなくてもよい。しかしながら、粉砕後の工程で使用する分散用試薬については、高濃度固形分の懸濁液の中の粒子状無機物質の凝集を抑制することが求められ、従って、分散剤として有効な量、典型的には乾燥無機粒子に対して少なくとも約0.3重量％、より好ましくは少なくとも約0.4重量％、例えば、少なくとも約0.5重量％、の量で存在する必要がある。
本発明の範囲を限定するものではないが、本発明に従って使用されるごく少量の分散剤は、無機粒子状物質を”プレコート”するのに十分な量であり、高濃度固形分スラリーを作製するために後に加えられるより大きな量の分散剤の、より均等な分布が可能になると理論づけられている。さらには、使用した少量の分散剤は、粉砕の工程において腐食抑制剤として働くと考えられる。
【００１６】
粉砕した粒子状物質の利用
本発明の方法によって得られる粉砕粒子状物質は、当業者に容易に理解できるように、幅広い様々な用途における利用が可能である。通常、無機粒子状物質は、コーティング剤もしくは充填剤、または、コーティング剤もしくは充填剤の組成物の一部として存在する。該用途としては、例えば、紙（この言葉の意味する範囲は、紙、カード、ボード、カードボード等のすべての形態、例えば、限定するものでなく、印刷用紙および筆記用紙）；ポリマーおよびゴム（例えばプラスチック（フィルムの形態であってもよい））；ペンキ；シーラントおよびマスチック；セラミック；並びに上記のいずれかを得るためにその後加工される組成物、の調製が挙げられる。
以下、本発明を、実施例および添付の図面を参照してより詳しく説明するが、限定をするものではない。
【実施例】
【００１７】
実施例１
この実験では、ヘキサメタリン酸ナトリウム分散剤の、様々な不十分(starvation)量（ごく低い）での添加による、粉砕した炭酸カルシウムのスラリー特性への効果を測定した。
低濃度固形分（25重量％）において、250kWh/tでの実験室用のスラリーのサンドグラインド粉砕によって、粗い炭酸カルシウムの供給から粉砕炭酸カルシウムを調製した。乾燥炭酸カルシウムに対して、それぞれ0.1、0.2、および0.3重量％の分散剤を含有する、サンドグラインド粉砕した物質の３つのバッチを調製した。次いで、３つのバッチを、250psiの低圧ピストン圧縮によって脱水し、ケーキを得た。ケーキの透水性および抵抗は、下に説明するテスト方法によって、各ケースにおいて圧縮を行う間に測定した。次いで、３つのケーキをそれぞれ２つのサンプルに分け、そして、ケーキのサンプルを、0.5％および0.6％の部分的に中和したポリアクリル酸ナトリウム分散用試薬（60％中和）を用いて懸濁（スラリー化(slurry makedown)）し、72-73重量％の固形分を含有する高濃度固形分スラリーを得た。次いで、T（スラリー化後の時間）=０、１、24、および168時間において、ブルックフィールド社製粘度計で100rpmにおけるスラリー粘度(Brookfield viscosities)を測定した。さらに、各サンプルの粒径分布、d50、および分布の鋭さを圧縮後に測定した。
（１から６の番号を付した）６つのサンプル、および対応するコントロール（分散剤不使用）の結果を下の表１に示す。
【００１８】
表１
1 "0.1％カルゴン/0.5％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
2 "0.1％カルゴン/0.6％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
3 "0.2％カルゴン/0.5％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
4 "0.2％カルゴン/0.6％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
5 "0.3％カルゴン/0.5％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
6 "0.3％カルゴン/0.6％部分的中和ポリアクリレート分散剤"
2005539124.tif 000002
2005539124.tif 000003
【００１９】
透水性試験方法
フィルターケーキの透水性を一般的なテスト方法によって測定し、ここで、表１において、透水性は、１平方インチあたり力１ポンド（6.895kPa）の圧力差において、面積１平方インチ（１平方インチ＝6.451 x 10-4 平方メートル）および厚さ１インチ（１インチ＝2.54cm）のケーキを、15℃の水が１時間あたりに透過する立方インチ（１立方インチ＝1.638 x 10-5 立方メートル）の量に相当する数字として表す。
抵抗試験方法
フィルターケーキ抵抗（α）を一般的な試験方法によって測定し、表１において、蓄積したケーキにおける圧力損失の慣習的な関数として、１平方フィートあたりのポンドの力（１平方フィートあたり１ポンドの力＝47.90Pa）で表す。
【００２０】
考察および結果
サンプル１、２、３、および４は、脱水において最もよい透水性/抵抗を示し、これは、粉砕の工程における、0.2％を超える量の分散剤の添加は、生成物の脱水特性に悪影響を及ぼすことを示唆する。高い透水性によってより速いろ過速度が得られることに留意すべきである。
サンプル１、３、および５は、最も少ない構造形成を示し、これは、スラリー化工程における0.5％の部分的中和分散剤の添加量が最適であることを示唆する。
本データは、粉砕前における分散剤の最適添加量は、0.1-0.2％の分散剤であり、粉砕後の最適添加量は、0.5％の60％部分的中和分散剤であることを示唆する。
【００２１】
実施例２
この実験において、分散剤、ヘキサメタリン酸ナトリウム(NaHex)、ポリアクリル酸ナトリウムDP2695（Ciba Chemicalsより購入可能）およびそれらの組み合わせ、の様々な不十分量の（ごく少ない）粉砕前添加による、粉砕した炭酸カルシウムのスラリー特性に対する効果を測定した。
この方法は、基本的に実施例１について上で説明した通りであるが、図面の図１から３に示すように様々な分散剤を使用し、そして、添加した分散剤の総量は0.6％に相当する。
【００２２】
考察および結果
スラリー化後に得られた72％固形分のスラリーの、T=0およびT=24時間における100rpmブルックフィールド粘度測定の結果を、図１および図２に示す。25重量％固形分における、低圧ピストン圧縮によるケーキ透水性測定の結果を、図３に示す。
図１の結果は、0.1％および0.15％ポリアクリル酸ナトリウムの粉砕前添加は、良好なT=0粘度をもたらしたことを示す。しかしながら、不十分量の分散剤添加で処理したスラリーはすべてコントロールよりも良好であった。ポリアクリル酸ナトリウムおよびヘキサメタリン酸ナトリウムの合計量の粉砕前添加、並びに0.15％ポリアクリル酸ナトリウムの粉砕前添加は、最も良好なT=0粘度の結果を示した。
図２の結果は、0.15％BTC2の粉砕前添加が、コントロールよりも良好なT=24時間粘度をもたらしたことを示す。BTC2およびヘキサメタリン酸ナトリウムの合計量の粉砕前添加、並びに0.15％ポリアクリル酸ナトリウムの粉砕前添加は、最も良好なT=24時間粘度の結果を示した。
図３の結果は、すべてのサンプルがコントロールよりも高い透水性を示したことを示す。0.1％ポリアクリル酸ナトリウムの粉砕前添加、並びに、ヘキサメタリン酸ナトリウムおよび0.1％ポリアクリル酸ナトリウムの合計量の粉砕前添加が、最も良好な透水性の結果を示した。
【００２３】
実施例３
本実験において、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加することによる、粉砕した炭酸カルシウムのスラリーの白色度(brightness)に対する影響を測定した。
実験手順
粉砕した炭酸カルシウムの２つのサンプル、ＡおよびＢを使用し、それぞれの粒径分布は以下のようであった：Ａ−99重量％が2μm未満、90重量％が1μm未満、70重量％が0.5μm未満、35重量％が0.25μm未満；Ｂ−95重量％が2μm未満、75重量％が1μm未満、40重量％が0.5μm未満、15重量％が0.25μm未満。各炭酸塩サンプルを２つの部分に分割し、そして各部分を希釈して、炭酸塩ＡおよびＢの、約30重量％および約20重量％の固形分を含有する懸濁液（スラリー）を準備した。各懸濁液のサンプルに200ppmの粉末化した鉄を添加し、そしてそれらのサンプルの一部に、0.1％ヘキサメタリン酸ナトリウムを加えた（表２参照）。一部のスラリーのサンプルに、温度22℃および50℃において、サンプルあたり約10 リットル/分の酸素を30分間加えた。続く処理として、サンプルを塩化カルシウムで凝集させ、ろ過し、そして乾燥させて白色度を測定した。処理直後（T=0時間）および１週間後（T=168時間）に、白色度および黄色度(yellowness)をISOの方法によって測定した。結果を下の表２に示す。表２−１はT=0時間における結果を示し、表２−２はT=168時間における結果を示す。
【００２４】
【表１−１】
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【００２５】
【表１−２】
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【００２６】
考察および結果
結果は、最初の粉末化した鉄の添加は、白色度(brightness)を約１ISO単位減少させることを示す。黄色度の値は大きな影響を受けていない。ISOテスト方法のL(明度(whiteness))、A(青/緑)、およびB(黄/橙)の値は、青/緑から黄へのわずかなシフトを示す。22℃における酸素の作用は、物質Ａについて白色度を約0.3-0.5単位低くした。サンプルＢについては変化がなかった。50℃においては、物質ＡおよびＢの双方について、白色度および黄色度の双方が大きく影響を受けた。白色度の値は約1.5-2.5単位減少し、一方、黄色度の値は約１単位上昇した。LABの値は青/緑から赤/黄へのシフトを示す。
酸素を加える前の、0.1％ヘキサメタリン酸ナトリウムの添加は、50℃で調製したサンプルの白色度に大きな影響があった。ヘキサメタリン酸ナトリウムを添加せずに調製した物質の結果と比較して、白色度は約２単位高く、それに対応して黄色度の係数は低い。
これらの結果は、何も添加しない場合は腐食がスラリーの白色度に影響したであろうところ、ヘキサメタリン酸ナトリウムの添加がその腐食を抑制した可能性を示唆する。50℃で調製したサンプルが、22℃で調製した物質よりもはるかに低い白色度を持つという結果から、温度は着色した物質の形成に多大な影響を及ぼすとみられる。１週間（T=168時間）おいたサンプルも同様の傾向を示し、これは、温度が、（この短期間の）時間よりも、より大きな影響を及ぼすことを示唆する。ヘキサメタリン酸ナトリウムで処理したサンプルは、処理していない物質と似通った白色度/黄色度の値を示している。
上の記載は、限定することなしに、本発明を大まかに説明する。当業者によって直ちに理解されるような本発明の変形、改良は、出願および特許の権利範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例２の実験の分散剤を使用して、T=0で得られたスラリー粘度を示す。
【図２】実施例２の実験の分散剤を使用して、T=24時間で得られたスラリー粘度を示す。
【図３】実施例２の実験の分散剤を使用して得られたスラリーの、低圧ピストン圧縮脱水における透水性を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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