(57)【要約】  水性媒体中に粒状鉱物を分散させための、無機分散剤及び有機分散剤の使用であって、例えば、脱水工程前に、無機分散剤を使用して粒状鉱物を分散させ、脱水工程後に、有機分散剤を使用して粒状鉱物を分散させる使用、ならびに前記使用の生成物及び中間生成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性媒体中に粒状鉱物を分散させるための、無機分散剤及び有機分散剤の使用であって、脱水工程前に、無機分散剤を使用して第１の水性媒体中に粒状鉱物を分散させ、脱水工程後に、有機分散剤を使用して第２の水性媒体中に粒状鉱物を分散させ、無機分散剤が有効量で使用されることを特徴とする使用。
【請求項２】
無機分散剤が、第１の水性媒体中で粒状鉱物を粉砕する前及び／又はその間に、粒状鉱物及び／又は第１の水性媒体と合わされる、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
有機分散剤を使用して、水性媒体中に粒状鉱物を再分散させる、請求項１又は２に記載の使用。
【請求項４】
粒状鉱物及び無機分散剤を含む組成物の輸送後に、有機分散剤を使用して、第２の水性媒体中に粒状鉱物を分散させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
【請求項５】
無機分散剤が、粒状鉱物の約０．２質量％以上、例えば粒状鉱物の約０．３質量％以上の量で使用される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の使用。
【請求項６】
無機分散剤が、縮合リン酸塩などのリン酸塩である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の使用。
【請求項７】
無機分散剤が、ヘキサメタリン酸塩である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の使用。
【請求項８】
有機分散剤が、アクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーを含み、例えば、有機分散剤がポリアクリレート塩であるか、又は有機分散剤がアルカノールアミンを含み、例えば、有機分散剤が２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の使用。
【請求項９】
無機分散剤及び／又は有機分散剤が、ナトリウム塩である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１０】
粒状鉱物が、炭酸カルシウム（例えば重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）又は粒状炭酸カルシウム（ＰＣＣ））などの無機粒状鉱物である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１１】
粒状鉱物が、約２０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量で、第１の水性媒体中に分散されており、例えば、粒状鉱物が、約２０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量で第１の水性媒体中で粉砕される、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１２】
無機分散剤が、粒状鉱物の約０．２質量％超〜約２質量％、例えば約０．３質量％〜約２質量％、例えば約０．４質量％〜約１．５質量％の範囲の量で使用される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１３】
第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、脱水されて、約７０質量％以上、例えば約７０質量％以上〜約１００質量％、例えば約７０質量％以上〜約９０質量％、例えば約７０質量％以上〜約８０質量％の固体含有量を有する鉱物組成物を形成する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１４】
有機分散剤が、粒状鉱物の約０．２質量％〜約２質量％の範囲の量で使用される、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１５】
第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、約２０質量％〜約９０質量％、例えば約６０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量を有する、請求項１〜１４まいずれか１項に記載の使用。
【請求項１６】
第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１７】
第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１８】
第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の使用。
【請求項１９】
第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の使用。
【請求項２０】
第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液の粒子サイズ分布が、脱水工程前の粒状鉱物の粒子サイズ分布と実質的に同じである、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の使用。
【請求項２１】
鉱物組成物を分散させる方法であって、有機分散剤の存在下で鉱物組成物及び水性媒体を合わせる工程を含み、鉱物組成物が、粒状鉱物及び有効量の無機分散剤を含みかつ約５０質量％以上の固体含有量を有する、方法。
【請求項２２】
鉱物組成物が、水性媒体中で再分散される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
無機分散剤が、縮合リン酸塩などのリン酸塩である、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
無機分散剤が、ヘキサメタリン酸塩である、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
有機分散剤が、アクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーであるか、又は有機分散剤がアルカノールアミンである、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
有機分散剤が、ポリアクリレートの塩である、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
無機分散剤及び／又は有機分散剤が、ナトリウム塩である、請求項２１〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
粒状鉱物が、炭酸カルシウム（例えば重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）又は粒状炭酸カルシウム（ＰＣＣ））などの無機粒状鉱物である、請求項２１〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
無機分散剤の存在下で、第１の水性媒体中に粒状鉱物を分散させて（例えば、粉砕する）、鉱物組成物を形成させる工程を含む、請求項２１〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
鉱物組成物が、約７０質量％以上〜約１００質量％、例えば約７０質量％以上〜約９０質量％、例えば約７０質量％以上〜約８０質量％の範囲の固体含有量を有するよう、鉱物組成物を脱水する工程を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
鉱物組成物が、脱水前に、約２０質量％〜約９０質量％、例えば約４０質量％〜約６０質量％の範囲の固体含有量を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
鉱物組成物が、無機分散剤を、粒状鉱物の約０．２質量％以上、例えば約０．３質量％以上、例えば約０．２質量％〜約２質量％の量で含む、請求項２１〜３１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３３】
有機分散剤が、粒状鉱物の約０．２質量％〜約２質量％の範囲の量で使用される、請求項２１〜３２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３４】
分散鉱物組成物（すなわち、有機分散剤を使用して分散されている）が、約３０質量％〜約９０質量％、例えば約６０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量を有する、請求項２１〜３３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有する、請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
分散鉱物組成物（すなわち、有機分散剤を使用して分散されている組成物）が、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項２１〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
分散鉱物組成物（すなわち、有機分散剤を使用して分散されている組成物）が、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する、請求項２１〜３７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３９】
鉱物組成物の粒子サイズ分布が、分散鉱物組成物（すなわち、有機分散剤を使用して分散されている組成物）の粒子サイズ分布と実質的に同じである、請求項２１〜３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
鉱物組成物が、有機分散剤を含まない、請求項２１〜３９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
鉱物組成物が、カルシウムイオン含有及び／又は炭酸イオン含有化合物を含まない、請求項２１〜４０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４２】
粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物であって、有効量の無機分散剤を含み、約５０質量％以上の固体含有量を有し、かつ有機分散剤を含まない、鉱物組成物。
【請求項４３】
粒状鉱物の質量基準で、約０．２％以上、例えば約０．３％以上の無機分散剤を含む、請求項４２に記載の鉱物組成物。
【請求項４４】
鉱物組成物が、粒状鉱物自体以外のカルシウムイオン含有及び／又は炭酸イオン含有化合物を含まない、請求項４２又は４３に記載の鉱物組成物。
【請求項４５】
無機分散剤が、縮合リン酸塩などのリン酸塩である、請求項４２〜４４のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項４６】
無機分散剤が、ヘキサメタリン酸塩である、請求項４２〜４５のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項４７】
無機分散剤が、ナトリウム塩である、請求項４２〜４６のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項４８】
粒状鉱物が、炭酸カルシウム（例えば重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）又は沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ））などの無機粒状鉱物である、請求項４２〜４７のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項４９】
鉱物組成物が、約７０質量％以上〜約１００質量％、例えば約７０質量％以上〜約９０質量％、例えば約７０質量％以上〜約８０質量％の固体含有量を有する、請求項４２〜４８のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項５０】
鉱物組成物が、粒状鉱物の質量基準で、約０．２％〜約２％、例えば約０．３％〜約２％の無機分散剤を含む、請求項４２〜４９のいずれか１項に記載の鉱物組成物。
【請求項５１】
水性媒体中に粒状鉱物を分散させる方法であって、有効量の無機分散剤の存在下で、粒状鉱物と水性媒体とを合わせて、約７０質量％以上の固体含有量を有する鉱物組成物を形成する工程を含み、鉱物組成物が有機分散剤を含まない、方法。
【請求項５２】
組成物が、粒状鉱物自体以外のカルシウムイオン含有又は炭酸イオン含有化合物を含まない、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
無機分散剤が、縮合リン酸塩などのリン酸塩である、請求項５１又は５２に記載の方法。
【請求項５４】
無機分散剤が、ヘキサメタリン酸塩である、請求項５２又は５３に記載の方法。
【請求項５５】
無機分散剤が、ナトリウム塩である、請求項５２〜５４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５６】
粒状鉱物が、炭酸カルシウム（例えば重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）又は沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ））などの無機粒状鉱物である、請求項５２〜５５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５７】
鉱物組成物が、約７０質量％以上〜約１００質量％、例えば約７０質量％以上〜約９０質量％、例えば約７０質量％以上〜約８０質量％の固体含有量を有する、請求項５２〜５６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５８】
鉱物組成物が、粒状鉱物の質量基準で、約０．２％〜約２％、例えば約０．３％以上〜約２％の無機分散剤を含む、請求項５２〜５７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５９】
前記請求項のいずれか１項に記載の方法により製造される、鉱物組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、粒状鉱物を含む組成物、例えば水性媒体中の粒状鉱物の分散液を調製するための無機分散剤及び有機分散剤の使用に関する。本発明はまた、粒状鉱物、ならびに無機分散剤及び／又は有機分散剤を含む生成物及び中間生成物に関する。本発明はさらに、これらの粒状鉱物組成物の様々な使用、及びこれらの粒状鉱物組成物を含む生成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
粒状鉱物は、幅広い用途で使用される。例えば、粒状鉱物は、接着剤、シーラント、ガラス、セラミックス、フィルム、ゴム、絵の具、紙、インク及びプラスチックなどの多数の物質中で、フィラー又は増量剤として使用することができる。粒状鉱物は、色調、不透明性、光沢、レオロジー、硬度、耐薬品性、耐熱性及び熱伝導率などの有利な特性をもたらすことができる。粒状鉱物はまた、組成物中の別の構成成分の量を低下させるため、例えば、組成物の毒性及び／又は費用を低下させるために使用することもできる。
粒状鉱物は、保管、販売、及び乾燥鉱物として又は水性懸濁液の形態で（すなわち、粒状鉱物スラリーとして）輸送されることが多い。組成物は、輸送される水の量を減量することによって輸送費用をできるだけ下げるため、できる限り高い固体含有量を持たせることが一般に有利である。しかし、固体含有量がより高いと、水性懸濁液の安定性の低下を引き起こす恐れがある（例えば、輸送又は保管の間などの時間の初期時点における沈殿を引き起こす）。不安定な、又は沈殿した生成物は、完全に又は容易に再分散化又は安定化することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１の態様では、水性媒体中に粒状鉱物を分散させるための、無機分散剤及び有機分散剤の使用が提供される。
ある特定の実施形態では、無機分散剤を使用して、第１の水性媒体中に粒状鉱物を分散させ、次に、得られた分散液を脱水し、次に、有機分散剤を使用して、第２の水性媒体中に粒状鉱物を分散させる。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、有効量で使用する。したがって、本発明のさらなる態様では、水性媒体中に粒状鉱物を分散させるための、無機分散剤及び有機分散剤の使用であって、脱水工程前に、無機分散剤を使用して第１の水性媒体中に粒状鉱物を分散させ、脱水工程後に、有機分散剤を使用して第２の水性媒体中に粒状鉱物を分散させ、無機分散剤を有効量で使用する、無機分散剤及び有機分散剤の使用に関する。
【０００４】
ある特定の実施形態では、有機分散剤を使用して、水性媒体中に粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物を分散させる。ある特定の実施形態では、鉱物組成物は、有効量の無機分散剤を含む。ある特定の実施形態では、鉱物組成物は、約５０質量％以上の固体含有量を有する。したがって、本発明のさらなる態様では、鉱物組成物を分散させる方法であって、有機分散剤の存在下で鉱物組成物及び水性媒体を合わせる工程を含み、鉱物組成物が、粒状鉱物及び有効量の無機分散剤を含みかつ約５０質量％以上の固体含有量を有する、方法が提供される。
本発明の一態様では、本発明の任意の態様又は実施形態の方法によって製造される粒状鉱物組成物が提供される。
したがって、本発明のさらなる態様では、粒状鉱物、無機分散剤及び有機分散剤を含む鉱物組成物が提供される。
本発明の一態様では、本発明の任意の態様又は実施形態の方法の中間体として製造される粒状鉱物組成物が提供される。
したがって、本発明のさらなる態様では、粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物であって、有効量の無機分散剤を含み、約５０質量％以上の固体含有量を有し、かつ有機分散剤を含まない、鉱物組成物が提供される。本発明のさらなる態様では、本鉱物組成物を製造する方法が提供される。したがって、本発明のさらなる態様では、水性媒体中に粒状鉱物を分散させる方法であって、有効量の無機分散剤の存在下で粒状鉱物と水性媒体とを合わせて、約５０質量％以上の固体含有量を有する鉱物組成物を形成する工程を含み、鉱物組成物が有機分散剤を含まない、方法が提供される。
【０００５】
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、無機分散剤を、第１の水性媒体中で粒状鉱物を粉砕する前又はその間に、粒状鉱物及び／又は水性媒体（例えば、第１の水性媒体）と合わせる。本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、有機分散剤を使用して、水性媒体中に粒状鉱物を再分散させる。本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物及び無機分散剤を含む組成物の輸送後に、有機分散剤を使用して、水性媒体中（例えば、第２の水性媒体）に粒状鉱物を分散させる。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物の約０．２質量％以上の量で、無機分散剤が使用される／存在する。ある特定の実施形態では、粒状鉱物の約０．３質量％以上の量で無機分散剤が使用される／存在する。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．２質量％以上〜約２質量％の範囲の量で使用される／存在する。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．３質量％以上〜約２質量％の範囲の量で使用される／存在する。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．４質量％以上〜約１．５質量％の範囲の量で、使用される／存在する。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、無機分散剤はリン酸塩である。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、縮合リン酸塩である。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、ヘキサメタリン酸塩である。ある特定の実施形態では、無機分散剤は、ナトリウム塩である。
【０００６】
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、有機分散剤は、アクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマー、例えばアクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーの塩を含むか、又はこれらである。ある特定の実施形態では、有機分散剤は、ポリアクリレート塩である。ある特定の実施形態では、有機分散剤は、ナトリウム塩である。本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、有機分散剤は、アルカノールアミンを含むか、又はアルカノールアミンである。ある特定の実施形態では、有機分散剤は、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールを含むか、又は２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールである。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物の約０．２質量％〜約２質量％の範囲の量で、有機分散剤が使用される／存在する。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物は炭酸カルシウムである。ある特定の実施形態では、粒状鉱物は、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）である。ある特定の実施形態では、粒状鉱物は、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）である。
【０００７】
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物は、約２０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量で、第１の水性媒体中に分散している。ある特定の実施形態では、粒状鉱物は、約２０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量で、第１の水性媒体中で粉砕される。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、有機分散剤を添加する前の、粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物は、約５０質量％以上、又は約６０質量％以上、又は約７０質量％以上の固体含有量を有する。ある特定の実施形態では、有機分散剤を添加する前の、粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物は、約５０質量％以上〜１００質量％、又は約６０質量％以上〜１００質量％、又は約７０質量％以上〜１００質量％、又は約７０質量％以上〜約９０質量％、又は約７０質量％以上〜約８０質量％の範囲の固体含有量を有する。ある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液が脱水されて、脱水前の組成物の固体含有量を超える固体含有量を有する鉱物組成物が形成される、例えば、約５０質量％以上の固体含有量を有する鉱物組成物が形成される。ある特定の実施形態では、分散液は脱水されて、約６０質量％以上又は約７０質量％以上の固体含有量を有する組成物が形成される。ある特定の実施形態では、分散液は脱水されて、約５０質量％以上〜１００質量％、又は約６０質量％以上〜１００質量％、又は約７０質量％以上〜約１００質量％、例えば約７０質量％以上〜約９０質量％、例えば約７０質量％以上〜約８０質量％の範囲の固体含有量を有する組成物が形成される。ある特定の実施形態では、鉱物組成物は、脱水前に、約３０質量％〜約７０質量％、又は約４０質量％〜約６０質量％の範囲の固体含有量を有することができる。
【０００８】
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、粒状鉱物、無機分散剤及び有機分散剤を含む組成物（例えば、脱水工程後の第２の水性媒体中に分散している組成物）は、約２０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量を有する。ある特定の実施形態では、本組成物は、約６０質量％〜約９０質量％の範囲の固体含有量を有する。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製直後に、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製の１時間後に、約６００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有する。
【０００９】
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製直後に、約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製直後に、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製の１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。ある特定の実施形態では、第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、調製の１時間後に、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有する。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液の粒子サイズ分布は、脱水工程前の粒状鉱物の粒子サイズ分布と実質的に同じである。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、有機分散剤を含まない。
本発明の任意の態様のある特定の実施形態では、第１の水性媒体中の粒状鉱物の分散液、及び／又は第２の水性媒体中の粒状鉱物の分散液は、粒状鉱物自体以外のカルシウムイオン及び／又は炭酸イオン含有化合物を含まない。
任意の特定の１つ又は複数の、本発明の明記されている態様に関連して提示されている詳細、例及び優先性は、本発明のすべての態様に等しく適用される。本明細書において特に示さない限り、又は特に文脈により明らかに矛盾しない限り、本明細書に記載されている実施形態、例及び優先性の任意の組合せが、その可能な変形のすべてにおいて、本発明により包含されている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
粒状鉱物を分散させるための使用
水性媒体中に粒状鉱物を分散させるための、無機分散剤及び有機分散剤の使用が、本明細書において提供される。本明細書に記載されている実施形態及びそれらの組合せはすべて、本発明のすべての態様に等しく適用可能である。
例えば、これらの使用は、粒状鉱物と無機分散剤を合わせることを含むことができる。これらの使用は、例えば、有機分散剤と、粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物とを合わせることをさらに含むことができる。これらの使用は、例えば、水性媒体をこれらの鉱物組成物のいずれかと合わせることを含むことができる。
無機分散剤は、脱水工程前に、水性媒体（例えば、第１の水性媒体）中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。
【００１１】
無機分散剤は、例えば、水性媒体中に粒状鉱物を粉砕する前及び／又はその間に、水性媒体（例えば、第１の水性媒体）中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。代替として又はさらに、無機分散剤は、粒状鉱物を粉砕した後、例えば水性媒体中で粒状鉱物を粉砕した後に、水性媒体（例えば、第１の水性媒体）中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。
有機分散剤は、水性媒体中に粒状鉱物を粉砕する前及び／又はその間に（例えば、無機分散剤と一緒に）、水性媒体中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。代替として又はさらに、有機分散剤は、粒状鉱物を粉砕した後、例えば水性媒体中で粒状鉱物を粉砕した後に、水性媒体（例えば、第１の水性媒体）中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。
粒状鉱物及び無機分散剤を含む鉱物組成物は、例えば、有機分散剤の添加前に、脱水、及び／又は粉砕、及び／又は磨砕してもよい。無機分散剤及び／又は有機分散剤は、例えば、脱水工程後に、水性媒体（例えば、第２の水性媒体）中に粒状鉱物を分散させるために使用することができる。有機分散剤は、無機分散剤を使用して粒状鉱物を分散させた後、粒状鉱物を分散させるために使用することができる。有機分散剤は、例えば、水性媒体中に粒状鉱物を再分散させるために使用することができる。有機分散剤は、例えば、粒状鉱物自体のままで、又は本明細書に記載されているものなどの他のいかなる粒状鉱物とも組み合わせて、粒状鉱物を分散させるために使用することができる。
【００１２】
第１及び第２の水性媒体は、同一でもよく、又は異なっていてもよい。第１及び／又は第２の水性媒体は、例えば、水とすることができる。ある特定の実施形態では、第１及び第２の水性媒体は同じである。例えば、第１及び第２の水性媒体のどちらも水とすることができる。
例えば、無機分散剤を使用して、脱水工程前に、水性媒体中に粒状鉱物を分散させることができ（例えば、粒状鉱物の粉砕前又はその間に）、有機分散剤を使用して、その脱水工程後に水性媒体中に粒状鉱物を分散させる。有機分散剤は、例えば、水性媒体中に粒状鉱物を再分散させるために使用することができる。
無機分散剤及び有機分散剤は、当業者に公知の任意の方法で粒状鉱物と合わせることができる。例えば、無機分散剤及び／又は有機分散剤を使用して、水性媒体中で粒状鉱物（及び分散剤）を混合することによって、粒状鉱物を分散させることができる。例えば、無機分散剤及び／又は有機分散剤を使用して、水性媒体中で粒状鉱物を磨砕（粒子を脱凝集するため）及び／又は粉砕（粒子のサイズを縮小するため）する間に、粒状鉱物を分散させてもよい。
【００１３】
無機分散剤及び有機分散剤の添加は、例えば、同じ場所で行うことができる。例えば、無機分散剤は、粒状鉱物と合わされてもよく、得られた鉱物組成物は、有機分散剤を脱水された鉱物組成物と合わせる前に、脱水されて、比較的高い固体含有量で保管することができる。例えば、無機分散剤及び有機分散剤は、粒状鉱物と合わされてもよく、得られた鉱物組成物は、鉱物組成物を輸送する前に、脱水されて、比較的高い固体含有量で保管することができる。代替として、無機分散剤及び有機分散剤の添加は、別の場所で行うことができる。例えば、無機分散剤は、得られた鉱物組成物が１つの場所で脱水され得る時に、粒状鉱物と合わされてもよく、有機分散剤は、第２の場所で、脱水された鉱物組成物と合わされてもよい。これにより、例えば、鉱物組成物を比較的高い固体含有量で輸送することが可能となり得る。例えば、脱水された鉱物組成物は販売されて、顧客に配達され得、この顧客は有機分散剤を使用して鉱物組成物を分散させることができる。
任意選択の脱水工程により、例えば、脱水された鉱物組成物は、比較的高い固体含有量で保管及び／又は輸送することが可能になり得る。任意選択の脱水工程は、例えば、１つ又は複数の機械的脱水（例えば、圧縮、遠心分離及び／又はろ過の使用）又は熱脱水によって実施することができる。
【００１４】
脱水された鉱物組成物は、脱水前の組成物の固体含有量を超える固体含有量を有することができる。脱水された鉱物組成物は、約５０質量％以上の固体含有量を有することができる。例えば、脱水された鉱物組成物は、約６０質量％以上又は約７０質量％以上の固体含有量を有することができる。例えば、脱水された鉱物組成物は、約５０質量％以上〜１００質量％、又は約５０質量％以上〜約９０質量％、又は約６０質量％以上〜１００質量％、又は約６０質量％以上〜約９０質量％、又は約７０質量％以上〜約１００質量％、又は約７０質量％以上〜約９０質量％の固体含有量を有することができる。例えば、脱水された鉱物組成物は、約７５質量％以上、例えば約８０質量％以上、例えば約８５質量％以上、例えば約９０質量％以上、例えば約９５質量％以上の固体含有量を有することができる。例えば、脱水された鉱物組成物は、約７０質量％以上〜約９５質量％以下、例えば約７５質量％以上〜約９０質量％以下、例えば約８０質量％以上〜約９０質量％以下の範囲の固体含有量を有することができる。
【００１５】
いかなる任意選択の脱水工程（例えば、有機分散剤が導入される前の）の前に形成される鉱物組成物は、例えば、約２０質量％〜約９０質量％又は約２０質量％〜約８０質量％の範囲の固体含有量を有することができる。例えば、鉱物組成物は、有機分散剤を導入する前及びいかなる任意選択の脱水工程前に、約３０質量％〜約７０質量％、例えば約３５質量％〜約７０質量％、例えば約４０質量％〜約６０質量％の範囲の固体含有量を有することができる。例えば、本鉱物組成物は、粉砕中及び／又は粉砕後に、上記の範囲のいずれか１つの範囲内の固体含有量を有することができる。
無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物（例えば、これは、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む分散液の後に形成される）は、例えば、約２０質量％〜約９０質量％、例えば約３０質量％〜約９０質量％、例えば約４０質量％〜約９０質量％、例えば約５０質量％〜約９０質量％、例えば約６０質量％〜約９０質量％、例えば約６０質量％〜約８５質量％、例えば約６０質量％〜約８０質量％、例えば約６５質量％〜約８０質量％、例えば約７０質量％〜約８０質量％の範囲の固体含有量を有することができる。
【００１６】
有機分散剤が導入される前（例えば、無機分散剤を含む分散液の後であるが、有機分散剤を含む分散液の前）、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、加工するため（例えば、粉砕するため、及び／又は輸送するため、及び／又は顧客現場で使用するため）に許容可能な粘度を最初に有することができるが、この粘度は、経時的に、例えば約１時間、又は約２時間、又は約６時間、又は約１２時間、又は約２４時間後に、徐々に向上することがある。例えば、有機分散剤が導入される前（例えば、無機分散剤を含む分散液の後であるが、有機分散剤を含む分散液の前）、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、約１５００ｍＰａ．秒以下、例えば約１０００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を最初に有することができるが、この粘度は、経時的に、例えば約１時間、又は約２時間、又は約６時間、又は約１２時間、又は約２４時間後に、徐々に向上することがある。例えば、ブルックフィールド粘度は、約１０００ｍＰａ．秒超、例えば約１５００ｍＰａ．秒超まで、経時的に徐々に向上することがある。
有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、例えば、調製直後に約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に、約１４００ｍＰａ．秒以下、又は約１３００ｍＰａ．秒以下、又は約１２００ｍＰａ．秒以下、又は約１１００ｍＰａ．秒以下、又は約１０００ｍＰａ．秒以下、又は約９００ｍＰａ．秒以下、又は約８００ｍＰａ．秒以下、又は約７００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、例えば、調製直後に約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、調製直後に約５５０ｍＰａ．秒以下、例えば約５００ｍＰａ．秒以下、例えば約４５０ｍＰａ．秒以下、例えば約４００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、０ｍＰａ．秒〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約１０ｍＰａ．秒〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約５０ｍＰａ．秒〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約１００ｍＰａ．秒〜約６００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。
【００１７】
有機分散剤が導入される前（例えば、無機分散剤を含む分散液の後であるが、有機分散剤を含む分散液の前）、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、例えば、調製の少なくとも１時間後に、約１０００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、約１２００以上又は１２５０ｍＰａ．秒、例えば約１３００ｍＰａ．秒以上、例えば約１３５０ｍＰａ．秒以上、例えば約１４００ｍＰａ．秒以上、例えば約１５００ｍＰａ．秒以上、例えば約１６００ｍＰａ．秒以上、例えば約１７００ｍＰａ．秒以上のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、有機分散剤が導入される前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、約１０００ｍＰａ．秒〜約２５００ｍＰａ．秒、例えば約１３００ｍＰａ．秒〜約２２００ｍＰａ．秒、例えば約１４００ｍＰａ．秒〜約２０００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。本鉱物組成物は、例えば、調製の約２時間、又は約３時間、又は約４時間、又は約５時間、又は約６時間、又は約７時間、又は約８時間、又は約１２時間、又は約１６時間、又は約２０時間、又は約２４時間、又は約３６時間、又は約４８時間後に上記の範囲のいずれかの範囲内のブルックフィールド粘度を有することができる。
【００１８】
無機分散剤と有機分散剤を組み合わせると、例えば、鉱物組成物は、比較的高い固体含有量及びさらなる加工のための許容可能な粘度のどちらも有することが可能となり得る。無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物（例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む分散液の後に形成される）は、例えば、数時間又は数日又は数週間にわたって安定な、加工するのに許容可能な粘度を有することができる。無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、本明細書に記載されている通り、例えば約７０質量％以上の固体含有量を有することができる。
【００１９】
無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、例えば、調製直後に約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に、約１４００ｍＰａ．秒以下、又は約１３００ｍＰａ．秒以下、又は約１２００ｍＰａ．秒以下、又は約１１００ｍＰａ．秒以下、又は約１０００ｍＰａ．秒以下、又は約９００ｍＰａ．秒以下、又は約８００ｍＰａ．秒以下、又は約７００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に約５５０ｍＰａ．秒以下、例えば約５００ｍＰａ．秒以下、例えば約４５０ｍＰａ．秒以下、例えば約４００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に、０〜約１５００ｍＰａ．秒又は０〜約１２００ｍＰａ．秒又は０〜約１０００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製直後に、０〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約１０〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約５０〜約５５０ｍＰａ．秒、例えば約１００〜約５００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。
【００２０】
無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、例えば、調製の少なくとも１時間後に、約１５００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、約１４００ｍＰａ．秒以下、又は約１３００ｍＰａ．秒以下、又は約１２００ｍＰａ．秒以下、又は約１１００ｍＰａ．秒以下、又は約１０００ｍＰａ．秒以下、又は約９００ｍＰａ．秒以下、又は約８００ｍＰａ．秒以下、又は約７００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、約６００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、約５００ｍＰａ．秒以下、例えば約５００ｍＰａ．秒以下、例えば約４５０ｍＰａ．秒以下、例えば約４００ｍＰａ．秒以下のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、０〜約１５００ｍＰａ．秒又は０〜約１２００ｍＰａ．秒又は０〜約１０００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。例えば、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の少なくとも１時間後に、０〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約１０〜約６００ｍＰａ．秒、例えば約５０〜約５５０ｍＰａ．秒、例えば約１００〜約５００ｍＰａ．秒の範囲のブルックフィールド粘度を有することができる。無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、調製の、最大約２時間、又は最大約３時間、又は最大約４時間、又は最大約５時間、又は最大約６時間、又は最大約７時間、又は最大約８時間、又は最大約１２時間、又は最大約１６時間、又は最大約２０時間、又は最大約２４時間、又は最大約３６時間、又は最大約４８時間、又は最大約３日間、又は最大約４日間、又は最大約５日間、又は最大約６日間、又は最大約７日間、又は最大約８日間、又は最大約９日間、又は最大約１０日間、又は最大約１１日間、又は最大約１２日間、又は最大約１３日間、又は最大約１４日間後に、上記の範囲のいずれかの範囲内のブルックフィールド粘度を有することができる。
【００２１】
特に明記しない限り、粘度は、ブルックフィールドＲ．Ｖ．粘度計、又はスピンドルを含めた他の類似機器を使用して測定される。約２００ｍｌの試料が容器内で測定される。この試料の温度は２２℃に調節される。清浄な乾燥スピンドルを、容器内の中央位にくるよう試料に浸ける。速度は、１０ｒｐｍに設定し、粘度計の電源を入れる。次に、速度を１００ｒｐｍまで向上し、スピンドルを６０秒±２秒間、回転させる。次に、粘度計の読取値を書き留める。
【００２２】
水性懸濁液中で供給することが可能ないかなる粒状鉱物（無機粒状鉱物）も、本発明の実施形態において使用することができる。好適な粒状鉱物は、以下の１つ又は複数：アルカリ土類金属炭酸塩（例えば、ドロマイト、すなわちＣａＭｇ（ＣＯ3）2）、金属硫酸塩（例えば、石膏）、メタケイ酸塩、金属酸化物（例えば、酸化鉄、クロミア、三酸化アンチモン又はシリカ）、金属水酸化物、ウォラストナイト、ボーキサイト、タルク（例えば、フレンチチョーク）、雲母、酸化亜鉛（例えば、亜鉛白又はチャイニーズホワイト（Ｃｈｉｎｅｓｅ  ｗｈｉｔｅ））、二酸化チタン（例えば、鋭錐石又は金紅石）、硫化亜鉛、炭酸カルシウム（例えば、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）（例えば、石灰岩、大理石及び／又はチョークから得られたもの）又は表面修飾炭酸カルシウム）、硫酸バリウム（例えば、重晶石、沈降硫酸バリウム又はプロセスホワイト（ｐｒｏｃｅｓｓ  ｗｈｉｔｅ））、アルミナ水和物（例えば、アルミナ三水和物、ライトアルミナ（ｌｉｇｈｔ  ａｌｕｍｉｎａ）水和物、レイクホワイト（ｌａｋｅ  ｗｈｉｔｅ）又はトランスペアレントホワイト（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｗｈｉｔｅ））、クレイ（例えば、カオリン、焼成カオリン、チャイナクレイ又はベントナイト）、ゼオライト及びそれらの組合せから選択することができる。物質は、列挙されている物質のいずれか１つ又は複数から選択することができる。粒状鉱物は、列挙されている物質の任意の組合せのブレンドを含んでもよい。例えば、粒状鉱物は、炭酸カルシウムとすることができる。例えば、無機粒状鉱物は、沈降炭酸カルシウムとすることができる。これ以降、本発明の実施形態は、炭酸カルシウムに関して議論される傾向となることがある。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００２３】
本発明の実施形態において使用される無機粒状鉱物が、天然源から得られる場合、一部の鉱物不純物が、粉砕物質に必然的に混入していることがある。例えば、天然炭酸カルシウムは、他の鉱物と会合して生じる。しかし、一般に、本発明の実施形態において使用される無機粒状鉱物は、５質量％未満、好ましくは１質量％未満の他の鉱物不純物を含有するであろう。
炭酸カルシウムは、本発明の実施形態に関連する使用に特に好適である。炭酸カルシウムの例には、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、ドロマイト及び表面修飾炭酸カルシウムが含まれる。
本発明の実施形態において使用される粒状炭酸カルシウムは、粉砕により天然源から得ることができるか、又は沈殿（ＰＣＣ）によって合成的に調製することができるか、又は天然に由来する粉砕物質及び合成沈降物質からなる２種の組合せ、すなわち混合物とすることができる。ＰＣＣも粉砕されていてもよい。
【００２４】
重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）は、通常、チョーク、大理石又は石灰岩などの鉱物源を粉砕することにより得られ、その後に、所望の程度の微細度を有する生成物を得るため、粒子サイズの分級工程が行われてもよい。粒状固体物質は、自然発生的に、すなわち固体物質自体の粒子間の摩耗によって、又は代替として、粉砕される炭酸カルシウムとは異なる物質の粒子を含む粒状粉砕媒体の存在下で、粉砕され得る。
炭酸カルシウムの湿式粉砕は、炭酸カルシウムの水性懸濁液の形成を含み、炭酸カルシウムは、次に、好適な分散剤の存在下で、粉砕されてもよい。炭酸カルシウムの湿式粉砕に関するさらなる情報に関しては、例えば、ＥＰ−Ａ−６１４９４８（その内容の全体が参照により本明細書に組み込まれている）を参照することができる。
【００２５】
ＰＣＣは、本発明の実施形態において、粒状炭酸カルシウム源として使用することができ、当分野において利用可能な既知の方法のいずれかにより生成することができる。その内容が参照により本明細書に組み込まれている、ＴＡＰＰＩモノグラフのシリーズNo 30, "Paper Coating Pigments", pages 34-35頁は、製紙業界において使用するために、製品の調製に使用するのに好適であるが、本発明の実施形態に関連して使用することもできる沈降炭酸カルシウムを調製するための、３種の主要な商業的方法を記載している。３種の方法すべてにおいて、石灰岩はまず焼成されて、生石灰を生成し、次に、生石灰を水中で消和すると、水酸化カルシウム又は石灰乳が得られる。第１の方法では、石灰乳は直接二酸化炭素ガスにより炭酸化される。この方法は、副生物が形成しないという利点を有しており、炭酸カルシウム生成物の特性及び純度を制御するのが比較的、容易である。第２の方法では、石灰乳をソーダ灰に接触させて、二重分解により、炭酸カルシウムの沈殿物及び水酸化ナトリウムの溶液が生成する。この水酸化ナトリウムは、この方法が商業的に魅力的なものにする場合、炭酸カルシウムから実質的に完全に分離されるべきである。第３の主要な商業的方法では、石灰乳はまず、塩化アンモニウムに接触させて、塩化カルシウム溶液及びアンモニアガスを得る。次に、この塩化カルシウム溶液をソーダ灰に接触させて、二重分解により、沈降炭酸カルシウム、及び水酸化ナトリウムの溶液が生成する。あるいは、ＰＣＣは、石膏（硫酸カルシウム）を炭酸アンモニウム又は炭酸水素アンモニウムと反応させることにより、製造することができる。あるいは、ＰＣＣは、塩化カルシウムを炭酸ナトリウム又は炭酸アンモニウムと反応させることにより、製造することができる。
【００２６】
ＰＣＣを製造する方法は、非常に純粋な炭酸カルシウムの結晶及び水となる。この結晶は、使用される特定の反応方法に応じて、様々な異なる形状及びサイズで生成され得る。ＰＣＣ結晶の３種の主要な形態は、アラゴナイト、菱面体及び偏三角面体であり、それらはすべて、それらの混合物を含めて、本発明の実施形態において使用するのに好適である。
無機分散剤及び有機分散剤の使用により、例えば、粒状鉱物粒子の凝結を防止又は低減することができる。したがって、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、有機分散剤が取り込まれる前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物として、実質的に同じ粒子サイズ分布を有することができる。実質的に同じ粒子サイズ分布とは、例えば、約３質量％を超えて異なることがない、ある粒子サイズ未満の粒子の質量％であることを意味することができる。例えば、有機分散剤が取り込まれる前、及びいかなる任意選択の脱水工程前に形成される鉱物組成物が、２μｍより小さな粒子を７０質量％有する場合、無機分散剤と有機分散剤の両方を含む鉱物組成物は、２μｍより小さな粒子を６７〜７３質量％有することができる。例えば、ある粒子サイズ未満の粒子の質量％は、約２質量％を超えて、又は約１質量％を超えて異なることはない。
【００２７】
粒状鉱物（いずれの場合でも、例えば、有機分散剤を含む分散液前及び後の両方である）は、例えば、約４０％〜約１００％の粒子が２μｍより小さくなるような粒子サイズ分布を有することができる。例えば、約４５％〜約１００％、例えば約５０％〜約９９％、例えば約５０％〜約９８％、例えば約５０％〜約９７％、例えば約５０％〜約９５％、例えば約５５％〜約９２％、例えば約５５％〜約９０％、例えば約６０％〜約８５％の粒子が、２μｍより小さくなり得る。
粒状鉱物（いずれの場合でも、例えば、有機分散剤を含む分散液前及び後の両方である）は、例えば、約１０％〜約８０％の粒子が１μｍより小さくなるような粒子サイズ分布を有することができる。例えば、約１５％〜約７５％、例えば約２０％〜約７０％、例えば約２５％〜約６５％、例えば約３０％〜約６０％の粒子が、１μｍより小さくなり得る。
粒状鉱物（いずれの場合でも、例えば、有機分散剤を含む分散液前及び後の両方である）は、例えば、約１％〜約６０％の粒子が０．５μｍより小さくなるような粒子サイズ分布を有することができる。例えば、約２％〜約５５％、例えば約５％〜約５０％、例えば約１０％〜約４５％の粒子が、０．５μｍより小さくなり得る。
【００２８】
特に明記されていない限り、無機粒状鉱物に関して本明細書に言及されている粒子サイズの特性は、本明細書において「Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ  ５１００  ｕｎｉｔ」と称される、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｎｏｒｃｒｏｓｓ、Ｇｅｏｒｇｉａ、米国（電話番号：＋１７７０６６２３６２０；ｗｅｂ−ｓｉｔｅ：ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ．ｃｏｍ））によって供給されている、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈ５１００機器を使用して、水性媒体中に完全に分散されている状態にある、粒状充填剤又は物質を沈殿させることによる、周知の方法で測定される通りである。このような機器は、「球相当径」（ｅ．ｓ．ｄ）と当分野において称されるサイズが、所与のｅ．ｓ．ｄ．値未満を有する粒子の累積質量百分率の測定及びプロットを与える。この方法で、そのｄ50値未満の球相当径を有する粒子が５０質量％存在する、粒子のｅ．ｓ．ｄである、平均粒子サイズｄ50が決定される値である。ｄ98、ｄ90又はｄ10値未満の球相当径を有する、粒子がそれぞれ９８質量％、９０質量％及び１０質量％存在する、粒子のｅ．ｓ．ｄのｄ98、ｄ90及びｄ10は、この方法で決定される値である。
【００２９】
無機分散剤は、例えば、リン酸塩とすることができる。例えば、無機分散剤は、ポリケイ酸塩又はその組合せの水溶性塩である、縮合リン酸塩（２つ以上のオルトリン酸分子が、１つの分子に縮合した場合に形成される）とすることができる。例えば、無機分散剤は、ピロリン酸、ポリリン酸（例えば、トリポリリン酸、テトラポリリン酸、ペンタリン酸、ヘキサリン酸）、ポリメタリン酸（例えば、トリメタリン酸、テトラメタリン酸、ペンタリン酸（ｐｅｎｔａｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ  ａｃｉｄ）、ヘキサメタリン酸）、リン酸無水物及びそれらの組合せの塩とすることができる。例えば、無機分散剤は、ヘキサメタリン酸塩とすることができる。無機分散剤は、例えば、アルカリ金属塩とすることができる。例えば、無機分散剤は、ナトリウム塩とすることができる。これ以降、本発明の実施形態は、ヘキサメタリン酸ナトリウムに関して議論する傾向となることがある。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００３０】
無機分散剤は、鉱物組成物中に、有効量で使用することができる／存在することができる。これは、分散剤が、粒状鉱物のデフロキュレーションを生じさせるのに十分な、有限量で存在していることを意味する。これは、懸濁液のフロキュレーション特性は、いかなる分散剤の非存在下でも観察されるものとは異なることを意味する。分散剤の有効量は、分散剤を粒状鉱物に添加して、ブルックフィールドによってこの粒状鉱物物質の粘度を測定して、最小粘度を決定することにより、決定することができる。粘度は、混合後、１００ｒｐｍで１０秒間、ブルックフィールドスピンドル＃３を使用して測定する。スラリーは、２２℃である。粒状鉱物の粘度は、粘度がさらに低下することがなくなるまで、分散剤の用量を増量して決定される。最低粘度をもたらす最少用量が、最適用量である。例えば、放物線の曲線に類似しているものが得られるはずであり（ｙ軸に粘度、ｘ軸に用量を用いる）、この場合、最適用量がまだ添加されていないので、粘度は最初、下方向に傾き、次に、例えば、過剰の分散剤に由来する塩のために、最適用量後に増加する。放物線の曲線が観察されない場合、この投与量曲線は範囲を広げるべきである（例えば、この曲線が、ただ上に向かう場合、より少ない量の分散剤を試験すべきである）。分散剤の「有効量」は、最適用量＋／−３０％（例えば、最適用量が２質量％である場合、分散剤の「有効量」は１．４質量％〜２．６質量％である）である。
【００３１】
無機分散剤は、例えば、粒状鉱物の約０．２質量％以上〜約２質量％の範囲の量で、使用され得る／存在し得る。例えば、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．２５質量％以上〜約２質量％、例えば約０．３質量％以上〜約２質量％、例えば約０．４質量％以上〜約２質量％、例えば約０．５質量％以上〜約２質量％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。例えば、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．２５質量％以上〜約１．５質量％、例えば約０．３質量％以上〜約１．５質量％、例えば約０．４質量％以上〜約１．５質量％、例えば約０．５質量％以上〜約１．５質量％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。例えば、無機分散剤は、粒状鉱物の約０．２５質量％以上〜約１質量％、例えば約０．３質量％以上〜約１質量％、例えば約０．４質量％以上〜約１質量％、例えば約０．５質量％以上〜約１質量％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。これらの範囲のいずれの１つも、無機分散剤の「有効量」と考えることができる。
有機分散剤は、アクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーを含むことができる、あるいはこれらとすることができる。例えば、有機分散剤は、アクリル酸及び／もしくはメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーの塩とすることができる。例えば、有機分散剤は、ポリアクリレート塩とすることができる。有機分散剤は、アルカリ金属塩とすることができる。例えば、有機分散剤は、ナトリウム塩とすることができる。有機分散剤は、例えば、アルカノールアミンとすることができる。例えば、有機分散剤は、メタノールアミン、エタノールアミン、プロパノールアミン、ブタノールアミン、ペンタノールアミン、ヘキサノールアミン、ヘプタノールアミン、オクタノールアミン又はそれらの組合せとすることができる。例えば、有機分散剤は、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール（ＡＭＰ）とすることができる。これ以降、本発明の実施形態は、ポリアクリル酸ナトリウム又は２−アミノ−２−メチル−１−プロパノールに関して議論する傾向となることがある。しかし、本発明は、このような実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００３２】
有機分散剤は、鉱物組成物中に、有効量で使用することができる／存在することができる。これは、分散剤が、粒状鉱物のデフロキュレーションを生じさせるのに十分な量で存在していることを意味する。これは、懸濁液のフロキュレーション特性は、いかなる分散剤の非存在下でも観察されるものとは異なることを意味する。これは、無機分散剤に関連して、上記の通りによって決定することができる。有機分散剤は、例えば、粒状鉱物の約０．２質量％以上〜約２質量％の範囲の量で、使用され得る／存在し得る。例えば、有機分散剤は、約０．２５％以上〜約２％、例えば約０．３％以上〜約２％、例えば約０．４％以上〜約２％、例えば約０．５％以上〜約２％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。例えば、有機分散剤は、約０．２５％以上〜約１．５％、例えば約０．３％以上〜約１．５％、例えば約０．４％以上〜約１．５％、例えば約０．５％以上〜約１．５％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。例えば、有機分散剤は、約０．２５％以上〜約１％、例えば約０．３％以上〜約１％、例えば約０．４％以上〜約１％、例えば約０．５％以上〜約１％の範囲の量で使用され得る／存在し得る。これらの範囲のいずれの１つも、有機分散剤の「有効量」と考えることができる。
【００３３】
組成物
本明細書に記載されている方法／使用によって製造される組成物及び中間組成物が、本明細書においてやはり提供される。これらの組成物は、それらの組合せのすべて含む、本明細書に記載されている実施形態のいずれかによることができる。
例えば、有機分散剤の取り込み前及び脱水工程の後に形成される鉱物組成物は、粒状鉱物、無機分散剤及び水性媒体を含むことができる。この鉱物組成物は、例えば、約５０質量％以上、又は約６０質量％以上、又は約７０質量％以上の固体含有量を有することができる。ある特定の実施形態では、本組成物は、乾燥鉱物形態にあり、これらの構成成分から本質的になる、又はこれらの構成成分からなることができる。ある特定の実施形態では、本組成物は、乾燥鉱物形態にあってもよく、１００質量％の固体であってもよい。この鉱物組成物は、例えば、有機分散剤を実質的に含まなくてもよい。例えば、この鉱物組成物は、粒状鉱物の質量に対して、約０．２％以下の有機分散剤を含むことができる。例えば、この鉱物組成物は、有機分散剤を実質的に含まなくてもよい。この鉱物組成物は、例えば、有効量の無機分散剤を含むことができる。例えば、この鉱物組成物は、粒状鉱物の総質量に対して、約０．２％以上又は約０．３％以上の無機分散剤を含むことができる。
【００３４】
例えば、無機分散剤及び有機分散剤の取り込み後に形成される鉱物組成物は、粒状鉱物、無機分散剤及び有機分散剤を含むことができる。ある特定の実施形態では、本組成物は、乾燥鉱物形態にあり、これらの構成成分から本質的になる、又はこれらの構成成分からなることができる。ある特定の実施形態では、本組成物は、乾燥鉱物形態にあってもよく、１００質量％の固体であってもよい。ある特定の実施形態では、本組成物は、水性スラリーとすることができ、水性媒体をさらに含んでもよい。この鉱物組成物は、例えば、有効量の無機分散剤を含むことができる。例えば、この鉱物組成物は、粒状鉱物の総質量に対して、約０．２％以上又は約０．３％以上の無機分散剤を含むことができる。この鉱物組成物は、例えば、有効量の有機分散剤を含むことができる。例えば、この鉱物組成物は、粒状鉱物の総質量に対して、約０．２％以上又は約０．３％以上の有機分散剤を含むことができる。
【００３５】
本明細書に記載されている方法／使用により製造される鉱物組成物、及び／又は本明細書に記載されている方法／使用のいずれかの中間体として製造される鉱物組成物は、粒状鉱物自体以外の、カルシウムイオン含有及び／又は炭酸イオン含有化合物を不含とすることができる。例えば、本明細書に記載されている方法／使用により製造される鉱物組成物、及び／又は本明細書に記載されている方法／使用のいずれかの中間体として製造される鉱物組成物は、水酸化カルシウム、塩化カルシウム、炭酸ナトリウム及びそれらのいずれの組合せも不含とすることができる。したがって、カルシウムイオン含有及び／又は炭酸イオン含有化合物の除外は、粒状鉱物炭酸カルシウムを本組成物中に存在しているものから除かない。
【００３６】
水性懸濁液は、場合によって他の添加剤をさらに含んでもよい。例えば、水性懸濁液は、水性懸濁液のｐＨに影響を及ぼす１種もしくは複数のさらなる任意選択の添加剤、１種もしくは複数の増粘剤、及び／又は１種もしくは複数の沈殿防止剤をさらに含んでもよい。
無機分散剤及び有機分散剤を含む鉱物組成物は、当業者に公知のいずれの用途においても使用することができる。例えば、鉱物組成物は、接着剤、シーラント、ガラス、セラミックス、フィルム、ゴム、絵の具、紙、インク及びプラスチックなどの多数の物質中に、フィラー又は増量剤として使用することができる。
【実施例】
【００３７】
重質炭酸カルシウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム及び水を含む組成物を、実験室用の小ポットグラインダー中で製造した。これらの組成物は、約５０％の媒体体積濃度（通常、５０％と６０％の間）、約５０質量％超の固体含有量、約１．５質量％のヘキサメタリン酸ナトリウムの用量（１％を最初に添加し、さらに、終始０．５％刻みで加えた）及び粒子の約９０質量％が２μｍ未満となるような目標粒子サイズ分布で製造された。この組成物を８０℃でオーブン乾燥し、水分含量を０にした。
次に、この組成物を５３μｍ未満まで磨砕し、水及びポリアクリル酸ナトリウムと一緒に、粉砕ミキサー（ｍａｋｅ  ｄｏｗｎ  ｍｉｘｅｒ）中で小さくした。これらの組成物は、約７９％の目標固形分及び約０．８５％の用量のポリアクリル酸ナトリウムで製造した。この組成物を、小さくした最後の時点で、７８質量％まで希釈した。
ポリアクリル酸ナトリウムを使用した場合、乾燥して小さくした後の、鉱物組成物の粒子サイズ分布に変化がなかったことが分かった。最終鉱物組成物の粘度は、約３８０ｍＰａ．秒であった。
【国際調査報告】
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