(57)【要約】  平均形状係数が６０未満であり、沈降物空隙率が４８％を超え、直径が１ミクロン未満の粒子を３０質量％未満含有することを特徴とする改質クレイを使用した、紙及び板紙用コーティングが開示される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均形状係数が６０未満であり、沈降物空隙率が４８％を超え、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、３０質量％未満の粒子の粒径が１ミクロン未満であるクレイ粒子を含む、コーティング組成物。
【請求項２】
沈降物空隙率が５０％を超える、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項３】
沈降物空隙率が５２％を超える、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項４】
沈降物空隙率が５５％を超える、請求項１に記載のコーティング組成物。
【請求項５】
Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、２５質量％未満の粒子の粒径が１ミクロン未満である、請求項１から４のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項６】
Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、２０質量％未満の粒子の粒径が１ミクロン未満である、請求項１から５のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項７】
Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、１８質量％未満の粒子の粒径が１ミクロン未満である、請求項１から６のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項８】
粗粒重質炭酸カルシウム及びバインダーを更に含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項９】
前記バインダーがスチレンアクリルラテックスを含む、請求項８に記載のコーティング組成物。
【請求項１０】
およそ５０〜６０部のクレイ粒子及びおよそ４０〜５０部の粗粒重質炭酸カルシウムを含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１１】
およそ２０部のバインダーを含む、請求項１０に記載のコーティング組成物。
【請求項１２】
バインダーを更に含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
【請求項１３】
前記バインダーが、スチレンアクリルラテックス及びエチル化デンプンのうちの少なくとも１種を含む、請求項１２に記載のコーティング組成物。
【請求項１４】
第１の表面を有する板紙基材と、
前記板紙基材の第１の表面上に第１のコーティングを形成するために第１の表面に塗布した請求項１から１３のいずれか一項に記載のコーティング組成物と、
を含む、コート板紙。
【請求項１５】
前記第１のコーティングが約１．５〜約３ｌｂ／３０００ｆｔ２のコート質量を有する、請求項１４に記載のコート板紙。
【請求項１６】
前記第１のコーティングの上に塗布した第２のコーティングを更に含む、請求項１４又は１５に記載のコート板紙。
【請求項１７】
前記第２のコーティングが、クレイ、粗粒重質炭酸カルシウム及びバインダーを含む、請求項１６に記載のコート板紙。
【請求項１８】
前記第２のコーティングのコート質量が約１．６〜約２．２ｌｂ／３０００ｆｔ２である、請求項１６又は１７に記載のコート板紙。
【請求項１９】
前記板紙基材が、固体漂白硫酸塩板紙、固体未漂白硫酸塩板紙、及び再生板紙から選択される、請求項１４から１８のいずれか一項に記載のコート板紙。
【請求項２０】
第１の表面を有する板紙基材からコート板紙を形成する方法であって、
請求項１から１３のいずれか一項に記載のコーティング組成物を板紙基材の第１の表面に塗布する工程を含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権
本出願は、２０１８年１月１１日に出願した米国出願第６２／６１６，０９４号の優先権を主張するものであり、その内容全体を参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
本特許出願は、低充填密度を呈するように改質されたクレイを組み込んだ、紙及び板紙用のコーティングに関する。
【背景技術】
【０００３】
クレイ等の顔料は、コーティング及び塗料を含む多くの製品に使用されている。ある特定の用途においては、低充填密度又は高バルク体積を呈する顔料を使用することが有益である。建築用、工業用及び板紙用のコーティング及び塗料は、粗さや表面の欠陥を隠すために使用されることが多い。顔料の充填体積を増加させると、それを使用するコーティング又は塗料の質量当たりの体積が増加する。これにより、被覆度が上昇し、覆隠性能が向上する。こうした例は多数存在する。一例は、Ｆｕｇｉｔｔらによる米国特許第８，１４２，８８７号であり、高形状係数顔料を使用して板紙コーティングの顔料の充填体積を増加させる方法を記載している。カオリンクレイ（これ以降、「クレイ」と呼ぶ）は、多くの工業用途で使用される一般的な安価な顔料である。クレイは、天然に存在する板状の鉱物であり、地中から採掘され、多種多様な製品を製造するために加工される。これらの製品は全て、広い範囲の粒径及び粒子形状が特徴である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８，１４２，８８７号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｐａｂｓｔら、Ｐａｒｔ．  Ｐａｒｔ．  Ｓｙｓｔ．  Ｃｈａｒａｃｔ．  ２４（２００７）４５８〜４６３頁）
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、開示されるコーティング組成物は、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ粒径分析器による測定で、１ミクロン未満の球相当径を有する３０質量％未満の粒子によって定義される低度の微細粒子を含有するカオリン顔料を含み、カオリン顔料は、沈降物空隙率による測定で、４８％を超える低充填密度を有する。
【０００７】
更なる実施形態において、コーティング組成物が板紙基材に塗布されているコート板紙が開示される。組成物は、単一のコーティングとして塗布しても、トップコートが塗布されるベースコートとして塗布してもよい。コート板紙を形成する方法も開示される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】４種の標準クレイについての、第１の測定方法（Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ）により記録された累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図２】同じクレイについての、第２の測定方法（Ｄｉｇｉｓｉｚｅｒ）により記録された累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図３】改質後のクレイについての、第１の測定方法により記録された累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図４】改質後のクレイについての、第２の測定方法により記録された累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図５】標準クレイについての、第１の測定方法（Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ）により記録された粒子直径の度数分布を示すグラフである。
【図６】標準クレイについての、第２の測定方法（Ｄｉｇｉｓｉｚｅｒ）により記録された度数分布対粒子直径を示すグラフである。
【図７】改質クレイについての、第１の測定方法により記録された度数分布対粒子直径を示すグラフである。
【図８】改質クレイについての、第２の測定方法により記録された累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図９】４種の標準クレイとその改質された対応物の沈降物空隙率を比較する棒グラフである。
【図１０】４種のクレイについての、沈降物空隙率対標準クレイの量を示すグラフである。
【図１１】４種のクレイについての、沈降物空隙率対直径１ミクロン未満の粒子の量を示すグラフである。
【図１２】４種のクレイのうちの特定の１種についての、特定のクレイの標準型と改質型との混合物についての累積質量パーセント対粒子直径を示すグラフである。
【図１３】異なる量の粗粒炭酸カルシウムを含む標準クレイと改質クレイとのブレンドについての沈降物空隙率のグラフである。
【図１４】改質クレイについての、形状係数対累積質量パーセントを示すグラフである。
【図１５】固体（ｓｏｌｉｄ）漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙に塗布した改質クレイのパーカープリントサーフ平滑度（ＰＰＳ）対低コート質量のグラフである。
【図１６】再生板紙に塗布した改質クレイのＰＰＳ平滑度対低コート質量のグラフである。
【図１７】固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙に塗布した改質クレイのＰＰＳ平滑度対低コート質量のグラフである。
【図１８】固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙に塗布した改質クレイのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフである。
【図１９】再生板紙に塗布した改質クレイのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフである。
【図２０】固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙に塗布した改質クレイのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフである。
【図２１】フィルムメタリングサイズプレスを用いて固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙に塗布した改質クレイのＰＰＳ平滑度対低コート質量のグラフである。
【図２２】塗布したベースコートのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフであり、改質クレイと未改質クレイとを比較している。
【図２３】改質クレイと未改質クレイとを比較する、図２２のベースコート上に塗布したトップコートのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフである。
【図２４】改質クレイと未改質クレイとを比較する、図２２のベースコートの上にトップコート値を２．０ｌｂに後退させて塗布したトップコートのシェフィールド平滑度対低コート質量のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
クレイ等の顔料材料は、カオリンクレイを含め、通常は粒径の分布によって特徴付けることができる。粒径分布は多くの場合、顔料の様々な用途への有用性の判定において重要な役割を果たす。粒径分布が広いと、より密に充填しやすく、ある特定の用途には有利となり得るより密度の高い構造を提供できる。粒径分布が狭いほど、又は板状の形状の粒子ほど、より粗に充填しやすく、他の用途には有利となり得るより密度の低い構造を提供できる。
【００１０】
図１は、４種の市販のカオリンクレイについての累積質量分布対粒子直径のグラフ表示を提供する。これらの特定のクレイは、市販のクレイの幅広さを示すために選択されたものであり、形状係数が６０より遙かに低いと報告されている（形状係数は、以下に更に説明する）。４種のクレイのそれぞれは、複数の供給業者から入手可能なクレイのクラスを代表するものである。これらのクレイ間の１つの重要な差異は、累積質量曲線上の５０％での直径として測定される平均粒径である。４種の顔料はいずれも、同様の粒径の粒子を含有するが、存在する粒径の比率が異なるため、平均粒径は約０．２５μ〜２μの範囲である。クレイは、次の通りである：
・＃１クレイ（Ｋａｍｉｎ社製ＨＹＤＲＡＦＩＮＥ（登録商標））  ＃１は、比較的微細なクレイであるが、より大きな粒子も有する。＃１クレイは一般に、粒子の約８５％が１ミクロン未満、９５％が２ミクロン未満である。
・＃２クレイ（Ｔｈｉｅｌｅ社製ＫＡＯＢＲＩＴＥ（登録商標））  ＃２クレイは、より粗粒であり、粒子の約７５％が１ミクロン未満、８５％が２ミクロン未満である。
・層間剥離クレイ（Ｉｍｅｒｙｓ社製ＡＳＴＲＡ−ＰＬＡＴＥ（登録商標））−層間剥離クレイは、標準クレイより形状係数が高いと報告されている。大まかに言って、層間剥離クレイの報告された形状係数は約３０である一方、標準クレイは形状係数が約１５である。層間剥離クレイは、粒径分布が＃２クレイと同様である。
・粗粒層間剥離クレイ（ＢＡＳＦ社製Ｎｕｓｕｒｆ）−これは、形状係数が約３０のより粗粒の顔料である。粒子の約３５％が１ミクロン未満、５０％が２ミクロン未満である。
【００１１】
本明細書において、上記の４種のクレイを「標準」クレイと呼び、以下に説明する改質によって改変されていないことを意味する。本明細書において使用する場合、顔料の「粒径」は、顔料の球相当径の分布を指し、それは、粒子が球形（又はほぼ球形）であるか非球形であるかに関わらず、粒径分析器を用いて測定できるものである。図１に提示する累積粒径分布データは、Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，  ＧｅｏｒｇｉａのＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社が市販するＳＥＤＩＧＲＡＰＨ（登録商標）５１２０粒径分析器を用いて収集したものである。この装置は、沈殿速度（ストークスの法則）に基づき粒径分布を測定し、所定の球相当径よりも微細な累積質量パーセントとして分布を報告する。最初の３種のクレイの場合、０．２ミクロン（データの下端）未満の粒子がクレイの２０〜４０％を占め；最後のクレイの場合、クレイの約１０％を占めている。最初の３種のクレイの場合、本質的に８ミクロンを超える粒子は存在せず、粗粒層間剥離クレイの場合、本質的に約１５ミクロンを超える粒子は存在しない。
【００１２】
粒子直径を測定するもう１つの方法を用い、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ社が製造したＤＩＧＩＳＩＺＥＲ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔによって取得した図２のデータを生成した。この方法は、レーザー光散乱技術を用いて粒子の閉塞面積を測定する。この方法は、幾分類似した結果が得られることがあるが、沈殿速度には依存しない。Ｄｉｇｉｓｉｚｅｒ（図２）の光散乱の結果は、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ（図１）の粒子沈殿データによって示されるよりも一般に大きな粒子を示す。
【００１３】
これらの標準クレイは、市販のクレイであり、したがって既に微細化及び加工に付されている。粗クレイを微細化して市販品にする際の１つの一般的な工程は、遠心分離である。遠心分離は、重力効果を大幅に増加させて、粒径に基づき粒子を分別する。このプロセスは多くの場合、同じ粗クレイ源を用いて複数の製品を製造するために用いられる。次に、同じく重力を用いて粒径によって粒子を分離する実験室技法を用い、クレイを「改質」した。動的遠心分離に代えて、静的プロセスを用いた。クレイを水中で固形分１０質量％に希釈し、２４時間沈殿させた。２４時間後、液体部分を注ぎ取り、容器の底に沈降物を残した。この沈降物は、粒径分布の粗粒部分を含有していたが、最も微細な粒子は、液体中に浮遊したままであった。沈降物を再懸濁させて分散させ、本明細書では改質クレイとして記載される。先に列挙した４種の「標準」クレイのそれぞれを、この方法を用いて改質し、累積粒径分布を図３（Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ法）及び図４（Ｄｉｇｉｓｉｚｅｒ法）に示す。図３及び図４の累積粒径分布は、極めて単峰性の分布に特徴的なややＳ字状の曲線（とりわけ図３）を示している。１ミクロン未満の粒子の百分率が大幅に低下し、これらの微粒子は、沈殿工程からの上澄み中に除去されている。
【００１４】
図１〜図４の累積粒径分布は、図５〜図８の対応する度数分布と比較することができる。図５〜図６に見られるように、「標準」クレイは一般に多峰性分布を有する一方、図７〜図８に見られるように、「改質」クレイは、より一様な分布を有し、とりわけ図７では、４種の改質クレイのそれぞれについてのＳｅｄｉｇｒａｐｈデータが単峰性のほぼ正規（ガウス）度数分布を呈している。市販のクレイは、意図的に広い粒径分布で製造されており、それにより、クレイは良好な流体流動特性及びより低い粘度が得られる。
【００１５】
例１からのクレイのオリジナルの型と改質型に対して試験を行い、沈降物空隙率による測定での充填密度を求めた。沈降物空隙率は、沈降物空隙率パーセントとして報告され、次のように測定される：クレイを水で固形分５０質量％に希釈する。結果として得られたスラリーのサンプル７０ｇを、Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社のａｃｃｕＳｐｉｎ  ４００遠心分離器を用いて８０００ｇで９０分間遠心分離する。上澄み水を注ぎ取って計量すると、沈降物中の空隙によって保持されている水の質量がわかる。クレイの質量も既知である。水の密度とクレイ粒子の密度から、空隙のパーセント体積が計算できる。
【００１６】
一表現では、沈降物空隙率は、下記の工程を用いて測定される：（１）クレイを水に分散させ、固形分５０質量％でスラリーを形成する；（２）スラリーのサンプル７０ｇを８０００ｇで９０分間遠心分離する；（３）沈殿したクレイから上澄み水を注ぎ取り、上澄み水Ｘを計量する；（４）沈殿したクレイ中の残存水の質量をＹ＝７０／２−Ｘ（ｇ）として決定する；（５）残存水の体積をＶｗ＝Ｙ／１ｇ／ｃｃとして決定する；（６）クレイの体積Ｖｃを７０／２／Ｚとして決定し、式中、Ｚは、ｇ／ｃｃ単位のクレイの既知の密度である；（７）空隙率パーセントをＶｗ／（Ｖｗ＋Ｖｃ）×１００％として決定する。
【００１７】
図９は、改質クレイについての沈降物空隙率の著しい増加を示す棒グラフである。標準クレイの沈降物空隙率は、約４０〜４７％の範囲であるが、改質クレイの沈降物空隙率は、大幅に増加しており、５１〜５７％の範囲である。
【００１８】
図１０は、グラフの左側（全て改質クレイ＝標準クレイなし）からグラフの右側（全て標準クレイ＝改質クレイなし）に至るまで、各標準クレイとそのそれぞれの改質クレイとの混合物についての沈降物空隙率を示す。これは、標準クレイからの微粒子の逐次的除去を再現している。沈降物空隙率は、混合物中の改質クレイのパーセントのやや滑らかで単調な関数である。
【００１９】
図１１では、図１０のデータが、異なるｘ軸、即ち、直径１ミクロン未満の粒子に対応するクレイ質量のパーセントで再プロットされている。これは、微粒子のレベルと顔料充填との間の明確な関係を示している。クレイ中の小さな粒子が少ないほど、沈降物空隙率は高くなる。この図は、平均粒径及び粒径分布が異なっていても、４種の顔料の性能が非常に類似していることも示している。
【００２０】
図１２は、図１０及び図１１に示すブレンドから得られた粒径分布の一例である。＃１クレイの標準型と改質型との様々な混合物について、累積粒径分布の計算されたＳｅｄｉｇｒａｐｈデータを示している。これらの分布は、標準クレイ及び改質＃１クレイの測定値からの分布値を均等に平均化することによって計算されたものである。標準クレイについてのデータは図１から取得し、改質クレイについてのデータは図３から取得した。＃２クレイ、層間剥離クレイ及び粗粒層間剥離クレイについても、同様の曲線が生成された。
【００２１】
改質クレイは、他の顔料と併用することができる。標準クレイと改質クレイの両方を、Ｏｍｙａ社製粗粒重質炭酸カルシウムであるＨＹＤＲＯＣＡＲＢ（登録商標）６０とブレンドした。図１３は、ブレンドの沈降物空隙率を示す。曲線は、重質炭酸カルシウムとブレンドした場合でも、改質クレイは標準クレイよりも高い沈降物空隙率が得られることを明確に示している。標準クレイと改質クレイとの最大差は、炭酸塩レベルが２０〜３０％の場合に示されているが、明確な違いは、炭酸塩が６０％と炭酸塩レベルが高い場合に見られる。
【００２２】
クレイを特徴付けるもう１つの方法は、形状係数によるものである。クレイは、板状の形状を有する。形状係数は、板の直径の板の厚さに対する比である。形状係数を特徴付ける幾つかの方法が存在する。ここで使用する方法は、Ｐａｂｓｔら（Ｐａｒｔ．  Ｐａｒｔ．  Ｓｙｓｔ．  Ｃｈａｒａｃｔ．  ２４（２００７）４５８〜４６３頁）によって公開されている。形状係数値等の単一の数字で改質クレイ特徴付けるのは、有用となり得る。Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ（ＤＳ）及びＤｉｇｉｓｉｚｅｒ（ＤＤ）からの直径値が、Ｐａｂｓｔらが概説しているように、形状係数又はアスペクト比を計算するために使用される。
形状係数＝３／２π（ＤＤ／ＤＳ）２
【００２３】
計算には、各測定方法からの特定の直径値が必要である。ここでは、いずれのクレイにも、多くの異なる粒径の粒子が存在するため、標準クレイの多峰性粒径分布から代表的粒径を選択することは、恣意的であるように思われる。更に、形状係数は、任意所定のクレイの粒径範囲に亘って変化するものと認識されている。しかし、改質クレイの一般的に単峰性のデータは、論理的な単一点の代表的直径を提供する。例えば、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ及びＤｉｇｉｓｉｚｅｒデータは、累積分布の中央（中間）径、又は度数分布のモード（最大）径が一致する場合がある。
【００２４】
中央径及びモード径に基づく結果を、Ｔａｂｌｅ  １（表１）のデータの最初の２列に示す。これらの方法はいずれも有効であると考えられるが、表が示すように、２つの方法は、全く異なる値を与える場合がある。
【００２５】
【表１】
2021510391.tif 000003
【００２６】
【表２】
2021510391.tif 000004
【００２７】
【表３】
2021510391.tif 000005
【００２８】
【表４】
2021510391.tif 000006
【００２９】
【表５】
2021510391.tif 000007
【００３０】
改質＃１及び＃２クレイについての形状係数値は、これらの材料に対して一般的に許容されている値の１５より大きい。しかし、全てが、典型的には高度板状クレイの下限閾値形状係数とみなされる値の７０を大きく下回っている。
【００３１】
形状係数を測定するための上記の２つの方法は異なる値を与えるため、ここでは、粒径分布全体の平均を表す第３の方法を使用した。累積粒径分布から５％の増分で粒径値を取得することにより、粒径分布に対応する形状係数分布を計算した。粒子直径の範囲全体に亘って形状係数を更に調査するため、累積粒径分布全体に亘り５％増分でＳｅｄｉｇｒａｐｈ及びＤｉｇｉｓｉｚｅｒの直径測定値から形状係数を計算した。これにより、粒径の全範囲について形状係数の分布が生成された。４種の改質クレイのそれぞれについてのデータを、表２〜表５に示す。これらの分布を図１４にグラフ表示する。グラフは、形状係数が均一ではなく、粒径に応じて大きく変化することを示している。このため、各顔料をその平均形状係数によって特徴付けることを選択する。これは、表１〜表４の形状係数値の算術平均として計算する。改質クレイについての平均形状係数は、粗粒層間剥離クレイの３３．５から＃１クレイの５３．７の範囲であり、全てが高度板状クレイの下限閾値である値の７０を大きく下回っている。
【００３２】
したがって、新規な改質クレイは、形状係数が６０未満であり、一般に沈降物空隙率が約４８を超え、１ミクロン未満の微粒子の割合が約３０％以下であることがわかる。改質クレイは、単独でも、他のクレイとの混合物でも、有益な効果を提供し得る。改質クレイは、紙コーティング、特にベースコーティング；塗料、及び他の工業材料において有用となり得る。
【００３３】
改質クレイの微粒子含有量は、比較的低くてもよい。一表現では、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、最大約３０質量パーセントのクレイ粒子が１ミクロン未満の粒径を有していてもよい。別の表現では、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、最大約２５質量パーセントのクレイ粒子が１ミクロン未満の粒径を有していてもよい。別の表現では、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈによる測定で、最大約２０質量パーセントのクレイ粒子が１ミクロン未満の粒径を有していてもよい。
【００３４】
改質クレイの沈降物空隙率は、比較的高くてもよい。沈降物空隙率は一般に、約４８〜６０％；又は約５０〜６０％、若しくは約５２〜６０％、若しくは約５５〜６０％の範囲である。
【００３５】
改質クレイの平均形状係数は、６０未満となる。
【００３６】
クレイ以外の顔料を同様の方法で改質してもよい。他の顔料の例としては、沈降炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、及びタルクが挙げられるが、これに限定されない。
【００３７】
上記の改質クレイ、及びそれらの原料である標準クレイを、固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙、固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙、及び再生板紙を含む様々な基材にスリップコーティングした。次いで、コーティングした板紙上でパーカープリントサーフ平滑度及びシェフィールド平滑度を測定した。
【００３８】
一連のベースコート配合物を３種の異なる板紙基材に塗布した。基材は、１１ｐｔ、３８ｌｂ／１０００ｆｔ２の固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙；１８ｐｔ、５９ｌｂ／１０００ｆｔ２の固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙；及び１８ｐｔ、７１ｌｂ／１０００ｆｔ２の再生板紙であった。コーティングは、６０部のクレイ、４０部のＨＹＤＲＯＣＡＲＢ（登録商標）６０（粗粒重質炭酸カルシウム）、及び２０部のバインダーとしてのＡＣＲＯＮＡＬ（登録商標）Ｓ５０４（スチレンアクリルラテックス）を用いて配合した。各コーティングを、ベントブレードコーターを用い、各基材の幅１ｆｔの巻取紙に１０００ｆｐｍで塗布した。ブレードの圧力を変えることにより、一連のコート質量を得た。通常の使用では、これらのベースコートは第２のコーティングが上に塗布されるが、この実験は、ベースコートのみをコーティングした板紙の平滑度を比較した。標準的な技法を用いてパーカープリントサーフ平滑度及びシェフィールド平滑度を測定した。結果を図１５〜図２０に示し、以下に説明する。
【００３９】
別の実験では、一連のサイズプレス配合物を、フィルム−メタリングサイズプレスを用い、１１ｐｔ、３８ｌｂ／１０００ｆｔ２のサイズ処理をしていない固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）基材に４００ｆｐｍで塗布した。配合物は、１００部のクレイ、及び２５部のバインダーとしてのＥｔｈｙｌｅｘ（商標）２０１５（エチル化デンプン）を用いて製造した。改質及び未改質のＫａｏｂｒｉｔｅ（商標）及びＡｓｔｒａｐｌａｔｅ（商標）を比較した。一定の範囲の塗布質量が得られた。平滑度の結果を図２１に示す。
【００４０】
別の実験では、２種のベースコートを１４ｐｔ、１４０ｌｂ／３０００ｆｔ２の固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）基材に塗布した。ベースコートは、５０部の改質又は未改質の層間剥離クレイ（Ｋａｍｉｎ社製Ｈｙｄｒａｐｒｉｎｔ）、５０部の粗粒重質炭酸カルシウム（Ｏｍｙａ社製Ｈｙｄｒｏｃａｒｂ  ６０）、及び２０部のバインダーとしてのスチレンアクリルラテックス（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ  Ｓ５０４）を用いて製造した。各コーティングを、ベントブレードコーターを用い、幅１ｆｔの巻取紙に１０００ｆｐｍで塗布した。次いで、この巻取紙を４００ｆｐｍで再度コーターに通し、同じくベントブレードコーターを用い、トップコーティングを塗布した。トップコーティングは、３０部の＃１クレイ、Ｔｈｉｅｌｅ社製Ｋａｏｆｉｎｅ、及び微細重質炭酸カルシウム、７０部のＯｍｙａ社製Ｈｙｄｒｏｃａｒｂ  ９０を、１２部のバインダーとしてのスチレンアクリルラテックス（ＢＡＳＦ社製Ａｃｒｏｎａｌ  Ｓ５０４）と共に含有していた。
【００４１】
ベースコート及びトップコート後の平滑度データを、表６及び表７に示す。図２２は、ベースコート後の板紙についてのＰＰＳ平滑度を示す。改質層間剥離クレイでは、粗さの２０〜２５％低下が得られた。図２３は、一連のトップコート質量をベースコート質量のそれぞれに塗布した場合の平滑度の結果を示す。ベースコート中の改質クレイの利点が、トップコーティング後も依然として存在することが明らかである。図２４は、図２３と同じデータを示しているが、トップコート質量を２．０に後退させたトップコート値を使用したことのみが異なる。これは、図２２のベースコート後の結果に非常に類似しており、粗さの２５〜３０％低下を示している。
【００４２】
【表６】
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【００４３】
【表７】
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【００４４】
プリントサーフ平滑度
初期ＰＰＳが７．７２ミクロンのコーティングしていないＳＢＳ板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、２〜３ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図１５は、結果として得られたコート板紙のパーカープリントサーフ平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、６．１前後のＰＰＳが得られた一方、改質＃２クレイでは、ＰＰＳが４．４前後に著しく改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、５．８前後のＰＰＳが得られた一方、改質層間剥離クレイでは、ＰＰＳが４．５前後に著しく改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、５．３前後のＰＰＳが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、ＰＰＳが３．９前後に著しく改善した。全てのクレイの場合に、コート質量を２〜３ｌｂの狭い範囲で変化させても、結果として得られるＰＰＳにはほとんど影響がなかった。
【００４５】
初期ＰＰＳが７．３６ミクロンのコーティングしていない再生板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、１．５〜２．５ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図１６は、結果として得られたコート再生板紙のパーカープリントサーフ平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、５〜５．５のＰＰＳが得られた一方、改質＃２クレイでは、ＰＰＳが４．７前後に著しく改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、４．３〜５のＰＰＳが得られた一方、改質層間剥離クレイでは、ＰＰＳが４．５〜４．９前後にわずかに改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、４．７〜５．４のＰＰＳが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、４／６前後のＰＰＳが得られた。一般に、コート質量を２〜３ｌｂの狭い範囲で増加させると、ＰＰＳが多少改善した。
【００４６】
初期ＰＰＳが５．５４ミクロンのコーティングしていない固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、１．５〜２．５ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図１７は、結果として得られたコートＳＵＳ板紙のパーカープリントサーフ平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、３．４〜３．７のＰＰＳが得られ；改質＃２クレイでは、ＰＰＳが約０．３改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、３．３〜３．７のＰＰＳが得られ、改質層間剥離クレイでは、ＰＰＳが約０．３改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、３．９〜４．２のＰＰＳが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、ＰＰＳが約０．４改善した。一般に、コート質量を１．５〜２．５ｌｂの狭い範囲で増加させると、ＰＰＳがわずかに改善した。
【００４７】
シェフィールド平滑度
初期シェフィールド平滑度（ＳＲ）が２２９のコーティングしていないＳＢＳ板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、２〜３ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図１８は、結果として得られたコート板紙のシェフィールド平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、１１０前後のＳＲが得られた一方、改質＃２クレイでは、ＳＲが９０前後に改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、１１０前後のＳＲが得られた一方、改質層間剥離クレイでは、ＳＲが９０前後に改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、１００〜１３０のＳＲが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、ＳＲが８０〜１００前後に改善した。全てのクレイの場合に、コート質量を２〜３ｌｂの狭い範囲で増加させると、シェフィールドは、標準クレイでは増加（悪化）する傾向があり、改質型では減少（向上）する傾向があった。
【００４８】
初期ＳＲが３２８のコーティングしていない再生板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、１．５〜２．５ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図１９は、結果として得られたコート再生板紙のシェフィールド平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、２６０〜２９０のＳＲが得られた一方、改質＃２クレイでは、ＳＲが２２０〜２４０前後に改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、２８０〜３００のＳＲが得られた一方、改質層間剥離クレイでは、ＳＲが２５０前後に改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、３００前後のＳＲが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、２７０〜２８０前後のＳＲが得られた。通常、２〜３ｌｂの狭い範囲でコート質量を増加させると、ＳＲはやや改善した。
【００４９】
初期のＳＲが１５７のコーティングしていない固体未漂白硫酸塩（ＳＵＳ）板紙を、様々なクレイのドローダウン塗布により、１．５〜２．５ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図２０は、結果として得られたコートＳＵＳ板紙のシェフィールド平滑度を示す。＃２クレイ（丸データ点）を用いたコーティングでは、７０〜９０のＳＲが得られ；改質＃２クレイでは、ＳＲが約２０単位改善した。層間剥離クレイ（三角）を用いたコーティングでは、７０〜９０のＳＲが得られ、改質層間剥離クレイでは、ＳＲが約１５単位改善した。粗粒層間剥離クレイ（四角）を用いたコーティングでは、９０〜１００のＳＲが得られた一方、改質粗粒層間剥離クレイでは、ＳＲが約１０〜２０改善された。一般に、コート質量を１．５〜２．５ｌｂの狭い範囲で増加させると、ＳＲがわずかに改善した。
【００５０】
ドローダウン試験に加え、数個のサンプルを、サイズプレスでクレイを塗布することにより処理した。サイズ処理をしていない固体漂白硫酸塩（ＳＢＳ）板紙を、様々なクレイのサイズプレス塗布により、１〜２．５ｌｂ／３０００ｆｔ２でコーティングした。図２１は、結果として得られたサイズ処理済ＳＢＳ板紙のパーカープリントサーフ平滑度（ＰＰＳ）を示す。標準＃２クレイ（黒丸）又は標準層間剥離クレイ（黒三角）を用いたコーティングでは、８．８〜９．２ミクロンのＰＰＳ値が得られ；改質クレイでは、８〜８．８のＰＰＳ値が得られた。一般に、１．５〜２．５ｌｂの狭い範囲でコート質量を増加させると、ＰＰＳがわずかに向上した。
【００５１】
したがって、コーティング試験は、改質クレイがほぼ普遍的に標準クレイよりも優れている、即ち、所与のコート質量でより平滑な板紙を提供したことを示している。
【００５２】
様々な実施形態を示し説明したが、本明細書を読めば、当業者は変形例を思いつくこともあり得る。本特許出願は、そうした変形例を含み、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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