(57)【要約】本発明は、著しく狭い粒径分布を有する焼成カオリンに関する。前記焼成カオリンは、式【数２１】2006524175.tif 000033の粒径分布を有することができる。前記焼成カオリンは、式【数２２】2006524175.tif 000034の粒径分布を有する含水カオリンから調製することができる。前記焼成カオリンは、紙または板紙の塗料およびコーティング組成物のような多くの応用に使用することができ、もっと一般的には、本発明の生成物は、焼成カオリンが使用されるところではどこでも使用され得る。
2006524175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成カオリンからなる組成物であって、前記焼成カオリンが、式：
【数１】
2006524175.tif 000024
の粒径分布を有し、さらに焼成カオリンが、少なくとも約１μｍ〜約３μｍの範囲の中央粒径を有し、前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％未満またはそれに等しいことを特徴とする組成物。
【請求項２】
前記焼成カオリンが、式：
【数２】
2006524175.tif 000025
の粒径分布を有する含水カオリンから製造される請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記含水カオリンが少なくとも約０．５μｍ〜約２μｍの範囲の中央粒径を有する請求項２に記載の組成物。
【請求項４】
前記含水カオリンが、少なくとも約１０の形状係数を有する請求項２に記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計量が、前記組成物の全重量に対して約０．５重量％未満またはそれに等しい請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物が、少なくとも約１００％の吸油度を有する請求項１に記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物が、少なくとも約１１０％の吸油度を有する請求項６に記載の組成物。
【請求項８】
前記焼成カオリンが、ムライトからなる請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約２重量％の量で前記組成物中に存在する請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約５重量％の量で前記組成物中に存在する請求項９に記載の組成物。
【請求項１１】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約８重量％の量で前記組成物中に存在する請求項１０に記載の組成物。
【請求項１２】
前記焼成カオリンがメタカオリンからなる請求項１に記載の前記組成物。
【請求項１３】
請求項１に記載の組成物からなる塗料。
【請求項１４】
請求項１に記載の組成物からなるポリマー。
【請求項１５】
請求項１に記載の組成物からなるケーブル被覆材。
【請求項１６】
請求項１に記載の組成物からなるゴム。
【請求項１７】
請求項１に記載の組成物からなるセラミック用供給原料。
【請求項１８】
請求項１７に記載の供給原料から得られる触媒支持用セラミック。
【請求項１９】
請求項１７に記載の供給原料から得られるセラミックを含む触媒。
【請求項２０】
請求項１に記載の触媒クラッキング用組成物。
【請求項２１】
請求項１に記載の焼成カオリンからなる紙コーティング組成物。
【請求項２２】
繊維質基材をスラリーで被覆することからなり、前記スラリーが請求項１に記載の組成物からなることを特徴とする被覆紙の製造方法。
【請求項２３】
（ａ）式：
【数３】
2006524175.tif 000026
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに充分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること、
（ｃ）式：
【数４】
2006524175.tif 000027
の粒径分布を有する焼成カオリンからなる組成物を形成すること
からなることを特徴とする焼成カオリンの調製方法。
【請求項２４】
（ａ）における前記含水カオリンが、少なくとも約０．５μｍ〜約２μｍの範囲の中央粒径を有する請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
（ｃ）における前記焼成カオリンからなる組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％未満またはそれに等しい請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記含水カオリンが、（ｂ）の前に少なくとも１つの選鉱プロセスにかけられる請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
少なくとも１つの選鉱プロセスが、フロス浮選、磁気的分離、選択的凝集および浸出から選択される請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
（ｂ）における前記加熱が、含水カオリンを完全に脱ヒドロキシル化するのに充分な時間で起こる請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
（ｂ）における前記加熱が、瞬間焼成を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
（ｃ）における前記組成物が、完全焼成カオリンからなる請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記完全焼成カオリンが、ムライトからなる請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約２重量％の量で前記組成物中に存在する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約５重量％の量で前記組成物中に存在する請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記ムライトが、前記組成物の全重量に対して少なくとも約８重量％の量で前記組成物中に存在する請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
（ｃ）における前記組成物が、メタカオリンからなる請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
（ｃ）における前記焼成カオリンからなる前記組成物が、少なくとも約１μｍ〜約３μｍの範囲の中央粒径を有する請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
式：
【数５】
2006524175.tif 000028
の粒径分布を有する焼成カオリンからなり、さらにブラジルのＲｉｏ  Ｃａｐｉｍ地域から得られる含水カオリンから形成されることを特徴とする組成物。
【請求項３８】
前記含水カオリンが、少なくとも約０．５μｍ〜約２μｍの範囲の中央粒径を有する請求項３７に記載の組成物。
【請求項３９】
（ａ）式：
【数６】
2006524175.tif 000029
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること
からなり、前記含水カオリンが、ブラジルのＲｉｏ  Ｃａｐｉｍ地域から得られるものであることを特徴とする焼成カオリンの調製方法。
【請求項４０】
前記含水カオリンが、少なくとも約０．５μｍ〜約２μｍの範囲の中央粒径を有する請求項３９に記載の組成物。
【請求項４１】
式：
【数７】
2006524175.tif 000030
の粒径分布を有する焼成カオリンからなる組成物であって、さらに前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％未満またはそれに等しく、さらに前記焼成カオリンは、含水カオリンから形成され、前記焼成カオリンは、限定工程なしで精製されることを特徴とする組成物。
【請求項４２】
（ａ）式：
【数８】
2006524175.tif 000031
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること、
（ｃ）焼成カオリンを含む組成物を形成すること
からなり、前記組成物は、限定工程なしで精製されることを特徴とする焼成カオリンの調製方法。
【請求項４３】
（ａ）における前記含水カオリンが、少なくとも約１０の形状係数を有する請求項４２に記載の組成物。
【請求項４４】
焼成カオリンを含む組成物であって、前記焼成カオリンが式：
【数９】
2006524175.tif 000032
の粒径分布を有し、さらに前記組成物は、少なくとも約１μｍの中央粒径を有し、かつ少なくとも約１００％の吸油度を有することを特徴とする組成物。
【請求項４５】
前記組成物が少なくとも約１１０％の吸油度を有する請求項４４に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれている２００３年３月１９日に出願された発明の名称「著しく狭い粒径分布の焼成カオリン」の米国仮出願第６０／４５５，５７１号の特典を請求する。
【０００２】
本発明は、狭い粒径分布を有する焼成カオリンを含む組成物に関する。この組成物は、例えば塗料、プラスチック、ポリマー、製紙、およびコーティング組成物中の充填剤または増量剤のような多くの用途を有することができる。さらに一般的には、本発明の生成物は、焼成カオリンが使用されるところではどこでも使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
粒子状カオリンは、水を含む形で天然に産出し、ヒドロキシ官能基を有する結晶構造として存在する。粒子状カオリンは、熱的プロセスによって焼成された形に変換され得る。そのようなプロセスは、粒子状カオリンの脱ヒドロキシル化を引き起こす。焼成中に、含水カオリンは、結晶形から非晶質形へ変換する。さらに、焼成中に、典型的に凝集が起こる。
【０００４】
焼成カオリンは、顔料の不透明度を改良するために使用することができ、塗料、プラスチック、ゴム、シーラント中の顔料として、およびセラミック、セメント質製品およびその他の応用組成物の原材料として広範囲の使用が見出されている。例えば、焼成カオリンは、塗料およびコーティング中のつや消し剤として使用することができる。焼成カオリンは、最終の乾燥された塗料フィルムの表面の光沢および光輝を調節するのを助けることができる。光学的な塗料フィルム特性に関しては、焼成カオリンは不透明度、白色度、およびその他の望ましい特性を付与することができる。焼成カオリンは、白色度または不透明度の最小限の減少で、二酸化チタンおよびその他のもっと高価な顔料を部分的に置き換えることによって、増量剤としての役目を果たす。
【０００５】
一般的に、含水および焼成のカオリン顔料の両方の特性は、いくつかの顔料に関係する属性、例えば個々の粒子およびその凝集塊の粒径（粒径分布、またはＰＳＤによって表現される）、形状およびテクスチャーに依存する。典型的な焼成カオリンは、著しく広範な粒径分布を有する。これらのカオリンは、焼成カオリンのそれよりさらに広範な粒径分布を有する含水供給原料から調製される。
【特許文献１】ＷＯ９９／２４３６０
【特許文献２】米国特許第６，１３６，０８６号
【特許文献３】米国特許第３，４５０，２５７号
【特許文献４】米国特許第４，２２７，９２０号
【特許文献５】米国特許第５，６８５，９００号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば塗料の不透明度、白色度、および光沢／光輝の調節のようないくつかの改良される物理的特性の少なくとも１つを与えることができる顔料への必要性が残存している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の１つの態様は、焼成カオリンからなる組成物であって、前記焼成カオリンが、式：
【数１０】
2006524175.tif 000003
の粒径分布を有し、さらに焼成カオリンが、少なくとも約１〜約３μｍの範囲の中央（ｍｅｄｉａｎ）粒径を有し、前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％未満またはそれに等しいことを特徴とする組成物を提供する。
【０００８】
本発明のもう１つの態様は、
（ａ）式：
【数１１】
2006524175.tif 000004
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること、
（ｃ）式：
【数１２】
2006524175.tif 000005
の粒径分布を有する焼成カオリンからなる組成物を形成することからなることを特徴とする、焼成カオリンの調製方法を提供する。
【０００９】
本発明のもう１つの態様は、焼成カオリンからなる組成物であって、前記焼成カオリンが式：
【数１３】
2006524175.tif 000006
の粒径分布を有し、さらにブラジルのＲｉｏ  Ｃａｐｉｍ地域から得られる含水カオリンから形成されることを特徴とする組成物を提供する。
【００１０】
本発明のもう１つの態様は、
（ａ）式：
【数１４】
2006524175.tif 000007
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、および
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること
からなり、前記含水カオリンが、ブラジルのＲｉｏ  Ｃａｐｉｍ地域から得られるものであることを特徴とする、焼成カオリンの調製方法を提供する。
【００１１】
本発明のもう１つの態様は、焼成カオリンからなる組成物であって、前記焼成カオリンが式：
【数１５】
2006524175.tif 000008
の粒径分布を有し、さらに前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％未満またはそれに等しく、さらに焼成カオリンは、含水カオリンから形成され、前記焼成カオリンは、限定工程（defining step）なしで精製されることを特徴とする前記組成物を提供する。
【００１２】
本発明のもう１つの態様は、
（ａ）式：
【数１６】
2006524175.tif 000009
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること、および
（ｃ）焼成カオリンからなる組成物を形成することからなり、前記組成物は、限定工程なしで精製されることを特徴とする、焼成カオリンの調製方法を提供する。
【００１３】
本発明のもう１つの態様は、焼成カオリンからなる組成物であって、前記焼成カオリンが式：
【数１７】
2006524175.tif 000010
の粒径分布を有し、さらに前記組成物は、少なくとも約１μｍの中央粒径を有し、かつ、少なくとも約１００％の吸油度を有することを特徴とする組成物を提供する。
【００１４】
一般的に、カオリンは、コーティングに対して充填剤として、および不透明度を加えるためにコーティングにおいて使用される。塗料フィルムの不透明度は、光が２つ以上の異なる材料を通して移動する場合、特にその異なる材料が、著しく異なる屈折率を有する場合に起こる光散乱に関係する。カオリンからなる組成物において、光は、カオリン粒子および空洞または空隙の両方によって散乱させることができる。したがって、顔料および空洞または空隙の両方によって光散乱を最大化させるマトリックス中にカオリン粒子および空洞または空隙の配列を実現することが望まれる。
【００１５】
非常に狭い粒径分布を有する焼成カオリンが、マトリックス中にカオリン粒子および空洞または空隙の最適の配列をもたらすことができ、光散乱が改良され、それにより不透明度が改良されるということは、予期しない発見である。
【００１６】
粒子物質の粒径分布（ｐｓｄ）は、しばしば「勾配因子（ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ  ｆａｃｔｅｒ）」によって特徴付けられる。勾配スチープネス（ｓｔｅｅｐｎｅｓｓ）は、ｙ軸上の粒子の累積重量パーセントに対して粒子直径がｘ軸にプロットされているｐｓｄ曲線の傾斜から誘導される。広い粒子分布は、低い勾配値を有するが、狭い粒径分布は、高い勾配因子を伴う。
【００１７】
本発明の１つの態様は、狭い粒径分布、すなわち、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  ５１００によって決定される（２）粒子の２０％未満の累積質量（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ  ｍａｓｓ）における粒径に対する（１）粒子の８０％未満の累積質量における粒径の比率によって測定される高い勾配因子を有する焼成カオリンに関する。特に、粒径分布は、式：
【数１８】
2006524175.tif 000011
によって特徴付けられる。
【００１８】
この比率はまた、８０／２０相対粒径比率（ＲＰＲ）と称される。
【００１９】
本出願で言及される粒径およびその他の粒径特性は、例えばＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって供給されるＳＥＤＩＧＲＡＰＨ  ５１００装置を使用して水性媒体中の完全に分散された状態での粒子物質の沈降法による既知の方法で測定される。所定の粒子のサイズは、分散体を通して沈殿する同等の直径の球体の直径、すなわち同等球体直径またはｅｓｄの点から表される。実施例を含む本明細書中で測定され、報告されている全ての粒子データは、標準温度３４．９℃で水中において行われた測定により、既知の方法で採取されたものである。本明細書中に表された全てのパーセントおよび量は、重量基準である。本明細書に表された全ての量、パーセントおよび範囲は、近似値である。
【００２０】
１つの態様において、焼成カオリン組成物は、少なくとも約１μｍのＳｅｄｉｇｒａｐｈ  ５１００による中央粒径を有する。もう１つの態様においては、焼成カオリン組成物は、少なくとも約１〜約３μｍの範囲の中央粒径を有している。
【００２１】
本明細書に使用される「焼成カオリン」は、熱的な方法によって相応の（天然に産出する）含水カオリンから脱ヒドロキシル化された形に変換されたカオリンをいう。焼成は、その他の特性の中でカオリン構造を結晶形から非晶質形に変化させる。焼成は、例えば５００℃〜１２００℃の範囲の温度、例えば８００℃〜１２００℃の範囲の温度で、いずれかの既知の方法で、きめの粗いまたは細かな含水カオリンを加熱処理することによって実行される。
【００２２】
含水カオリンが結晶形において変化を受ける程度は、含水カオリンが受ける熱の量に依存する。最初に、含水カオリンの脱ヒドロキシル化は、熱にさらされたときに起こり得る。最高約８５０〜９００℃より低い温度では、生成物は、メタカオリンと通常称されている生成した非晶質形構造を有していて、実質的に脱ヒドロキシル化されていると考えられる。しばしば、この温度での焼成は、「部分焼成」と称され、また生成物は、「部分焼成カオリン」と称することができる。約９００〜９５０℃より高い温度へのさらなる加熱は、例えば高密度化のようなさらなる構造変化を生じ得る。これらのさらに高い温度での焼成は、「完全焼成」と通常称され、生成物は、「完全焼成カオリン」と通常称される。
【００２３】
さらなる焼成は、ムライトの形成を引き起こし得る。本発明による組成物の全重量に対して約２〜約３重量％の範囲のムライト濃度は、例えばセラミック触媒基材、例えばコーディエライト基材のようないくつかの最終用途の応用に有用であり得る。その他の態様において、ムライトは、前記組成物の全重量に対して約２％より大きい、約５％より大きい、または約８％より大きい範囲の量で前記組成物中に存在することもあり得、それらもまた、いくつかの最終用途の応用に有用であり得る。
【００２４】
したがって、本明細書で使用される「焼成」は、部分（メタ）および／または完全および／または瞬間焼成を含むいかなる程度の焼成も包含し得る。
【００２５】
効果的な焼成方法は、ソーク焼成（ｓｏａｋ  ｃａｌｃｉｎｉｎｇ）および／または瞬間焼成を含むが、それらに限定されない。ソーク焼成においては、含水カオリンが、カオリンを脱ヒドロキシル化するのに充分な時間（例えば少なくとも１分〜５時間以上）、本明細書に記載されたように５００℃〜１２００℃の範囲の温度、例えば８００℃〜１２００℃、８５０〜９００℃または９００〜９５０℃の温度で熱処理される。瞬間焼成においては、含水カオリンが、１秒未満、典型的には０．５秒未満の時間、急速に加熱される。
【００２６】
含水カオリンの焼成を実行するのに使用される炉、キルンまたはその他の加熱装置は、いずれかの知られている種類のものであり得る。ソーク焼成を行うために適当な、知られている装置は、高温オーブンおよび回転および垂直キルンを含む。瞬間焼成を実行するための知られている装置は、ドーナツ形の流動加熱装置、例えばその開示が、本明細書に参照により組み込まれているＷＯ９９／２４３６０に記載されているものを含む。
【００２７】
狭い粒径分布を有する焼成カオリンが、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属化合物を有する含水カオリンによって製造され得ることが以前に提案されている。これらの金属化合物は、含水カオリンに天然に存在し得るか、「フラクシング（ｆｌｕｘｉｎｇ）」（参照、例えば米国特許第６，１３６，０８６号）と称されるプロセスを促進するために焼成前に含水カオリンに加えられ得る。フラクシングは、強力で、永久的なカオリンの結合を引き起こすために、例えばアルカリおよびアルカリ土類金属化合物のような融剤（ｆｌｕｘｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）を加えることを含む。しかしながら、フラクシングプロセスの結果として、アルカリ金属またはアルカリ土類金属が焼成カオリン生成物の中に残存し、いくつかの応用において有害な不純物として作用し得る。
【００２８】
したがって、本発明のもう１つの態様は、狭い粒径分布を有し、アルカリおよびアルカリ土類金属化合物を実質的に含まない焼成カオリン組成物を提供する。本発明は、焼成前のアルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物の添加を避け、高純度の焼成カオリン生成物を生成する。ある態様においては、「アルカリ金属またはアルカリ土類金属化合物を実質的に含まない」ことは、前記組成物の重量に対して約１重量％未満の量で存在するアルカリおよびアルカリ土類金属を有する、すなわち前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約１．０重量％以下の焼成カオリンを指す。もう１つの態様では、前記組成物中に存在するアルカリおよびアルカリ土類金属の合計が、前記組成物の全重量に対して約０．７５重量％以下、例えば約０．６％以下、０．５％以下、または０．２５重量％以下である。
【００２９】
またある態様において、焼成カオリンは、最適の吸油特性を有する。吸油度は、顔料１００ｇによって吸収される油のグラム数（単位ｇ／ｇ、％として示される）を称し、顔料の総多孔度の指標である。吸油度は、粒子構造および粒径に依存する。吸収度が高くなると、不透明度は増す。１つの態様においては、焼成カオリンの吸油度は、少なくとも約１００％、例えば少なくとも約１１０％である。
【００３０】
本発明のもう１つの態様は、狭い粒径分布を有する焼成カオリンの調製方法を提供する。この方法は、
（ａ）式：
【数１９】
2006524175.tif 000012
の粒径分布を有する含水カオリンを供給すること、および
（ｂ）前記含水カオリンを少なくとも部分的に脱ヒドロキシル化するのに十分な時間、約５００℃〜約１２００℃の範囲の少なくとも１つの温度に含水カオリンを加熱すること
からなる。
【００３１】
（ａ）における比率は、また８０／４０相対粒径比（ＲＰＲ）と称される。したがって、（ａ）において、含水カオリンは、比較的に狭いｐｓｄを有するように選択される。ある態様においては、（ａ）における含水カオリンは、少なくとも約０．５〜約２μｍの範囲内の中央粒径を有する。（ａ）におけるカオリンは、市販のものを購入することができる。代わりに、（ａ）における含水カオリンは、天然に産出するカオリンの精製、例えば遠心分離および／または限定（ｄｅｆｉｎｉｎｇ）によって得ることができる。例示的な天然に産出するカオリンは、米国、例えばジョージア州、ブラジル、例えばＲｉｏ  Ｃａｐｉｍ地域、オーストラリアおよび英国から得られるものである。
【００３２】
１つの態様においては、含水カオリンは、少なくとも約１０の形状係数（Ｓｈａｐｅ  ｆａｃｔｏｒ）、例えば少なくとも約２０の形状係数を有する板状である。
【００３３】
（ｂ）の前に、カオリンは、望ましくない不純物を除去するために１つまたは複数のよく知られている選鉱工程にかけることができる。例えば、カオリン粘土の水性分散体を泡浮選処理にかけて、泡沫中にチタンを含有する不純物を除去することができる。さらに具体的な例においては、そのスラリーは、浮遊槽中で生成される空気の泡を被覆するためにオレイン酸で調節することができる。チタニア鉱物は、空気の泡に付着し、カオリンスラリーから浮き出てくる。そのような浮選プロセスは、参照により本明細書に組み込まれているＣｕｎｄｙへの米国特許第３，４５０，２５７号に記載されている。このプロセスは、カオリン顔料に改良された明度、すなわち約０．１〜約３ユニットの範囲の明度の増加を生じさせる。
【００３４】
その代わりに、または加えて、カオリンは、（ｂ）の前に分散体として高強度磁気分離機を通して鉄を含む不純物を除去することができる。標準の高強度湿潤磁気分離機が使用され得る。このプロセスもまた、例えば約０．１〜約３．０ユニットの範囲の明度の増加をもたらすことができる。
【００３５】
また場合により、カオリンは、（ｂ）の前に、カオリン粘土が分散体に残っている間に不純物が分散体から凝集される選択的凝集プロセスにかけることができる。１つの例においては、百万を超える分子量または約１０００万〜約１５００万の範囲の分子量を有する高分子量の陰イオン性ポリマーが使用され得る。前記陰イオン性ポリマーは、ポリアクリルアミドのコポリマーまたは両性高分子電解質であり得る。精製された粘土スラリーは、オゾン化され、浸出され（漂白され）、および／またはろ過され得る。その後、粘土は酸凝集され、乾燥され、またはメイクダウン（ｍａｋｅｄｏｗｎ）タンクに再分散され、交互にスプレー乾燥される。特定の選択的な凝集プロセスの詳細は、ＣｈａｐｍａｎおよびＡｎｄｅｒｓｏｎへの米国特許第４，２２７，９２０号、オゾン処理を含むＹｕａｎらへの米国特許第５，６８５，９００号に見出すことができる。
【００３６】
（ｂ）における含水カオリンの加熱は、前に論じられた焼成プロセスのいずれかを指す。少なくとも１つの温度に加熱することは、含水カオリンを１つの温度のみで、２つ以上の異なる温度で、または温度の範囲にわたって含水カオリンを加熱することを含む。加熱は、加熱の時間および温度に依存して、含水カオリンが部分的にまたは完全に焼成する間、行うことができる。例えば、１つの態様において、（ｂ）における加熱は、含水カオリンを部分的に焼成するのに充分な時間行われる。もう１つの態様において、（ｂ）における加熱は含水カオリンを完全に焼成するのに充分な時間行われる。
【００３７】
本発明の焼成カオリン組成物は、増加された不透明度、白色度または光輝／光沢の調節が望まれる様々な応用に使用することができる。例えば、本発明の焼成カオリン生成物は、これらの特性のいずれか１つが望まれるコーティング組成物に使用することができる。本発明の生成物はまた、例えば充填されたプラスチック、ゴム、シーラントおよびケーブルの製造のようなカオリンが使用されるところではどこでも有用であり、または、セラミック製品、セメント質製品、および紙製品および紙コーティングの製造に使用され得る。
【００３８】
本発明は、超軽量の被覆された紙から、被覆されまたは充填された板紙までの全てのグレードの紙の製造に使用することができる。紙および板紙の製品は、最終的な紙または板紙の明度および不透明度を改良することができるコーティングを含むことができる。
【００３９】
本発明の生成物は、また、増量剤として役立ち得、不透明度または色合いの強さの容認できない損失なしで高価な二酸化チタン顔料の部分的な置換を可能にする。増量剤物質は、紙、ポリマー、塗料などに使用され、または紙、板紙、プラスチック、書類などのコーティングのためのコーティング顔料またはカラー成分として使用される。
【００４０】
したがって、本発明の１つの態様は、被覆紙または被覆板紙の製造方法を提供する。この方法は、繊維質基材を式：
【数２０】
2006524175.tif 000013
の粒径分布を有する焼成カオリンで被覆することを含む。
【００４１】
本発明の他の態様は、上記の粒径分布を有する焼成カオリンからなる、紙または板紙のコーティングまたは塗料を含む。
【００４２】
焼成カオリンおよび任意に本明細書に記載されている増粘剤、分散剤、および殺生物剤の少なくとも１つの成分を含む塗料組成物は、追加的にポリマーバインダー、一次的顔料、例えば二酸化チタン、二次的顔料、例えば炭酸カルシウム、シリカ、かすみ石せん長岩、長石、ドロマイト、珪藻土、およびフラックス焼成珪藻土から選択される少なくとも１つの追加成分を含むことができる。そのような塗料組成物の水系に関しては、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）およびアクリルのような水分散可能なバインダーが使用され得る。本発明の塗料組成物は、また、以下のものに限定されないが、界面活性剤、増粘剤、消泡剤、湿潤剤、分散剤、溶剤および合体剤を含むその他の従来の添加剤を含むことができる。
【００４３】
本発明による紙コーティングは、上記の焼成カオリンに加えて、紙コーティングおよび紙充填剤の製造に一般的に使用される材料を含むことができる。その組成物は、バインダーおよび例えばＴｉＯ２のような顔料を含むことができる。本発明によるコーティングは、以下のものに限定されないが、任意に、分散剤、架橋剤、水分保持助剤、粘度変性剤または増粘剤、潤滑助剤またはカレンダー助剤、制泡剤／消泡剤、グロスインク・ホールドアウト（ｇｌｏｓｓ−ｉｎｋ  ｈｏｌｄ−ｏｕｔ）添加剤、乾燥または湿潤摩擦改良添加剤または耐摩耗性添加剤、乾燥または湿潤ピック（ｐｉｃｋ）改良添加剤、光学的光沢剤または蛍光増白剤、染料、殺生物剤、レベリングまたは平滑助剤、耐グリースまたは耐油添加剤、耐水添加剤、および／または不溶化剤を含むその他の添加剤を含むことができる。
【００４４】
いずれの技術分野でも認知されているバインダーも本発明に使用することができる。例示的なバインダーは、以下のものに限定されないが、知られている植物供給源、例えば小麦、とうもろこし、じゃがいも、またはタピオカから得られる天然澱粉に由来する接着剤、およびスチレンブタジエン、アクリルラテックス、酢酸ビニルラテックスまたはスチレンアクリル、カゼイン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、またはそれらの混合物を含む合成バインダーを含む。
【００４５】
紙コーティングは、被覆された紙製品と共に使用される印刷のタイプに依存する非常に異なるバインダーの量を有する。所望の最終製品に基づく適当なバインダーの量は、当業者にとって容易に明らかであろう。バインダーの量は、分裂することなく表面にインクを受容させるために調節される。紙コーティングのためのラテックスバインダーの量は、一般的に約３〜約３０％の範囲である。本発明による１つの態様において、バインダーは、約３〜約１０％の範囲の量で紙コーティング中に存在する。本発明による１つの態様においては、バインダーは、約１０〜約３０重量％の範囲の量でコーティング中に存在する。
【００４６】
もう１つの態様において、本発明は、本明細書に記載された焼成カオリン組成物からなるポリマーを提供する。もう１つの態様において、本発明は、本明細書に記載された焼成カオリン組成物からなるワイヤーまたはケーブルのためのポリマー被覆材を含む。もう１つの態様において、本発明は、本明細書に記載された焼成カオリン組成物からなるゴム組成物を含む。
【００４７】
本発明のもう１つの態様は、例えば自動車触媒コンバーターのような触媒応用または触媒クラッキング応用における使用のための狭いｐｓｄを有する焼成カオリンを提供する。自動車触媒コンバーターにおいて、焼成カオリンは、例えば白金またはパラジウムのような金属触媒の薄い層の支持構造体として使用することができる。したがって、本発明の１つの態様は、上記の焼成カオリンからなる自動車触媒支持体のための組成物を提供する。焼成カオリンは、また、触媒としてまたは触媒と結合して触媒クラッキングの応用のためのゼオライトの製造に使用されてきた。したがって、本発明のもう１つの態様は、上記の焼成カオリンからなる触媒クラッキングのための組成物を提供する。
【００４８】
１つの態様において、本発明は、本明細書に記載された焼成カオリンからなるセラミックのための供給原料を供給する。セラミックは、例えば触媒コンバーターに使用される触媒のような触媒を支持するために使用され得る。もう１つの態様では、セラミックは触媒を含む。
【００４９】
本発明は、純粋に本発明の例示であることを意図された次の非限定的な実施例によってさらに明らかにされるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
〔実施例〕
これらの実施例において、粒径は、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  ５１００によって測定された。
【実施例１】
【００５１】
焼成された含水カオリンの粒径分布は、後記の表Ｉに示されてる。この実施例において、含水カオリンＡおよびＢから調製された焼成カオリンの粒径分布が、従来の焼成カオリンのそれと比較された。含水カオリンＡおよびＢは、得られた８０／４０相対粒径比率（ＲＰＲ）が３．５未満であるような狭い粒径分布を有するように選択された。これに対し、従来の焼成カオリンのための供給原料の８０／４０ＲＰＲは、６．０で、その値は３．５より相当高かった。
【００５２】
含水カオリンＡおよびＢおよび市販の焼成カオリンのための供給原料が、完全に焼成されるまで１０５０℃で焼成された。また表Ｉは、得られた焼成カオリンの粒径分布を表にしたものである。従来の焼成カオリンの８０／２０ＲＰＲは、３．０よりかなり高いところにある。これに対して、本発明の焼成カオリンＡおよびＢは、それぞれ８０／２０ＲＰＲが２．９および２．４を有する狭い粒径分布を与えた。
【表１】
2006524175.tif 000014
【実施例２】
【００５３】
この実施例は、アルカリおよびアルカリ土類金属化合物を含有する含水カオリンから調製された焼成カオリンの粒径分布が、実施例１からの本発明の焼成カオリンＡおよびＢと比較された。表ＩＩは、実施例１のサンプルＡおよびＢおよびこの実施例のアルカリ金属含有カオリンの含水および焼成カオリンの粒径分布を表にしたものである。
【表２】
2006524175.tif 000015
【００５４】
アルカリ金属含有含水サンプルは、３．５より少し上の８０／４０ＲＰＲを有していた。しかしながら、含水カオリンを１０５０℃で完全に焼成しても、８０／２０ＲＰＲは３．０より下に下落しなかった。これに対し、本発明の焼成カオリンＡおよびＢサンプルは、出発の含水カオリンにアルカリ金属不純物を加える工程を必要とせずに、８０／２０ＲＰＲが３より低いことによって証明されるように、非常に狭い粒径分布を達成した。したがって、得られた焼成カオリン生成物は、フラックシング（ｆｌｕｘｉｎｇ）によって得られるものより、高い純度を有していた。表ＩＩＩには、本発明の焼成カオリンＡおよび焼成カオリンＢの焼成カオリン生成物、さらにフラックシングで調製した焼成カオリンに存在する金属不純物の量を表にしてある。
【表３】
2006524175.tif 000016
【００５５】
本発明の焼成カオリンＡおよび焼成カオリンＢは、アルカリおよびアルカリ土類金属の不純物を合計量で０．５５％未満含有していた。これに対し、アルカリ金属含有焼成生成物は、アルカリおよびアルカリ土類金属の不純物を少なくとも２．１％含有していた。
【実施例３】
【００５６】
実施例１の焼成カオリン生成物の物理的特性は、次の表ＩＶに示される。
【表４】
2006524175.tif 000017
【００５７】
吸油度は、Ｓｐａｔｕｌａ  Ｒｕｂ−ｏｕｔ  Ｏｉｌ  Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ（ＡＳＴＭ  Ｄ−２８１）によって測定された。本発明の焼成カオリンＡおよび焼成カオリンＢ顔料の吸油度は、市販の顔料よりも高かった。
【００５８】
本発明の焼成カオリンＡおよびＢサンプルおよび市販の焼成カオリンを含む４４％ＰＶＣ（顔料容量濃度）の配合物が、表Ｖの配合に示されるように調製された。
【表５】
2006524175.tif 000018
【００５９】
表ＶＩは、４４％ＰＶＣ配合物の塗料フィルム特性をまとめたものである。
【表６】
2006524175.tif 000019
【００６０】
光沢および光輝は、Ｈｕｎｔｅｒ  Ｐｒｏ−３  Ｇｌｏｓｓ  Ｍｅｔｅｒを使用して知られている方法で測定された。ＡＳＴＭ−Ｅ−３１３白色および黄色は、Ｈｕｎｔｅｒ  Ｕｌｔｒａｓｃａｎ  ＸＥ装置を使用してなされた白色度および白色に近い不透明のフィルムコーティングの黄色度の標準の測定値である。コンポーネントａ、ｂおよびＬは、Ｈｕｎｔｅｒ  Ｕｌｔｒａｓｃａｎ  ＸＥ装置で測定されたカラースペーススケール（ｃｏｌｏｒ  ｓｐａｃｅ  ｓｃａｌｅ）でのカラー成分値である。「＋ａ」は、赤色の色合いの尺度、「−ａ」は、緑色の色合いの尺度、「＋ｂ」は、黄色の色合いの尺度、「−ｂ」は、青色の色合いの尺度、「Ｌ」は、白色度の尺度である。
【００６１】
本発明の顔料から調製された配合物から得られた塗料フィルムは、市販の含水カオリンから調製された顔料に匹敵する光沢およびそれに匹敵する光輝を与えることが表ＶＩから理解され得る。さらに、本発明の組成物は、改良された白色度、明度およびコントラスト比を示した。
【００６２】
色づけされたフィルムが、塗料１００ガロンにフタロブルー分散体１１ポンドの当量を加えることによって４４％ＰＶＣから製造された。表ＶＩＩは、４４％ＰＶＣ配合物からの色づけされた塗料フィルムの特性をまとめた。
【表７】
2006524175.tif 000020
【００６３】
パラメーターΔＥは色合いの強さの尺度であり、式：ΔＥ＝（ΔＬ２＋Δａ２＋Δｂ２）１／２によって与えられる。再び、本発明の組成物は優れた全体的な色合いの強さを示した。
【００６４】
表ＶＩＩＩの配合に示されるように、本発明の焼成カオリンＡおよびＢサンプルおよび市販の焼成カオリンを含む６５％ＰＶＣ配合物が調製された。
【表８】
2006524175.tif 000021
【００６５】
表ＩＸに６５％ＰＶＣ配合物の塗料フィルム特性をまとめた。
【表９】
2006524175.tif 000022
【００６６】
本発明の組成物を使用して製造された塗料フィルムは、市販の焼成カオリンから調製された塗料と比較して、それに匹敵する光沢および光輝を示し、それより優れた白色度および明度の特性を示した。
【００６７】
表Ｘに６５％ＰＶＣ配合物からの色づけされたフィルムの特性がまとめた。
【表１０】
2006524175.tif 000023
【００６８】
再び、本発明の組成物は、市販の従来の焼成された生成物に比較して、６５％ＰＶＣ塗料において優れた色合いの強さの特性を示した。
【００６９】
別段の記載がない限り、本明細書および特許請求の範囲に使用される成分の量、反応条件などを表現する全ての数字は、全ての場合において「約」という用語によって修飾されるものとして理解されるべきである。したがって、反対のことが示されない限り、以下の明細書および付属の特許請求の範囲に記述された数字のパラメーターは、本発明によって得ようとする所望の特性に依存して変化し得る概略値である。
【国際調査報告】
2006524175.tif 000035
2006524175.tif 000036
2006524175.tif 000037
2006524175.tif 000038