(57)【要約】  アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の、紙製品の填料としての使用並びにアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の調製方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含む組成物であって、前記組成物の固形分が、
少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩、及び
少なくとも約2wt%のフィロシリケート
を含む、前記組成物。
【請求項２】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1記載の組成物。
【請求項３】
前記組成物の固形分が約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項1又は2記載の組成物。
【請求項４】
前記組成物の固形分が少なくとも約3wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜3のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５】
前記組成物の固形分が約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜4のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1〜5のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７】
前記組成物の固形分が少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び少なくとも約5wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜6のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物の固形分が約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜8のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０】
前記組成物の固形分が少なくとも約50wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1〜9のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１】
前記組成物の固形分が約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1〜10のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２】
前記組成物の固形分が少なくとも約10wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜11のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１３】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜12のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１４】
前記組成物の固形分が約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項1〜13のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１５】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートを含む、請求項1〜14のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１６】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が炭酸カルシウムである、請求項1〜15のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１７】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が粉砕炭酸カルシウム(GCC)である、請求項1〜16のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１８】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が大理石である、請求項1〜17のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１９】
前記フィロシリケートがカオリンである、請求項1〜18のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２０】
前記フィロシリケートがタルクである、請求項1〜19のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２１】
前記フィロシリケートがカオリンとタルクの組み合わせである、請求項1〜20のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２２】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約30wt%のカオリンを含む、請求項1〜21のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２３】
前記組成物の固形分が約2wt%から約21wt%未満のタルクを含む、請求項1〜22のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２４】
前記組成物の固形分が約3wt%〜約15wt%のタルクを含む、請求項1〜23のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２５】
アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項1〜24のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２６】
フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項1〜25のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２７】
アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約80wt%〜約100wt%が約5μmより小さい、請求項1〜26のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２８】
フィロシリケート粒子の約20wt%〜約100wt%が約5μmより小さい、請求項1〜27のいずれか1項記載の組成物。
【請求項２９】
アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約4wt%〜約35wt%が約0.5μmより小さい、請求項1〜28のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３０】
フィロシリケート粒子の約0wt%〜約55wt%が約0.5μmより小さい、請求項1〜29のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３１】
前記フィロシリケートがカオリンを含み、カオリン粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項1〜30のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３２】
前記フィロシリケートがタルクを含み、タルク粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい、請求項1〜31のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３３】
前記組成物が、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.3%未満の分散剤を含む、請求項1〜32のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３４】
前記組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さい、請求項1〜33のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３５】
前記組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さい、請求項1〜34のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３６】
前記組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きい、請求項1〜35のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３７】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項1〜36のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約10%低い摩耗能を示す、請求項1〜36のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３８】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項1〜37のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約20%低い摩耗能を示す、請求項1〜37のいずれか1項記載の組成物。
【請求項３９】
前記組成物が約85〜約95の白色度を有する、請求項1〜38のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４０】
前記組成物が約88〜約95の白色度を有する、請求項1〜39のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４１】
前記組成物が水性懸濁液である、請求項1〜40のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４２】
前記組成物が乾燥鉱物ブレンドである、請求項1〜41のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４３】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含む組成物であって、前記組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さく、前記組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さく、前記組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きい、前記組成物。
【請求項４４】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が炭酸カルシウムである、請求項43記載の組成物。
【請求項４５】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が粉砕炭酸カルシウム(GCC)である、請求項43又は44記載の組成物。
【請求項４６】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が大理石である、請求項43〜45のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４７】
前記フィロシリケートがカオリンである、請求項43〜46のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４８】
前記フィロシリケートがタルクである、請求項43〜47のいずれか1項記載の組成物。
【請求項４９】
前記フィロシリケートがカオリンとタルクの組み合わせである、請求項43〜48のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５０】
前記組成物の固形分が少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜49のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５１】
前記組成物の固形分が少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜50のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５２】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜51のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５３】
前記組成物の固形分が約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜52のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５４】
前記組成物の固形分が少なくとも約3wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜53のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５５】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜54のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５６】
前記組成物の固形分が約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜55のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５７】
前記組成物の固形分が少なくとも約5wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜56のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５８】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜57のいずれか1項記載の組成物。
【請求項５９】
前記組成物の固形分が約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜58のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６０】
前記組成物の固形分が少なくとも約50wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜59のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６１】
前記組成物の固形分が約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜60のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６２】
前記組成物の固形分が少なくとも約10wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜61のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６３】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜62のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６４】
前記組成物の固形分が約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項43〜63のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６５】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートを含む、請求項43〜64のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６６】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約30wt%のカオリンを含む、請求項43〜65のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６７】
前記組成物の固形分が約2wt%から約21wt%未満のタルクを含む、請求項43〜66のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６８】
前記組成物の固形分が約3wt%〜約15wt%のタルクを含む、請求項43〜67のいずれか1項記載の組成物。
【請求項６９】
アルカリ土類金属粒子の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項43〜68のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７０】
フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項43〜69のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７１】
アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約80〜約100が約5μmより小さい、請求項43〜70のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７２】
フィロシリケート粒子の約20〜約100が約5μmより小さい、請求項43〜71のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７３】
アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約4〜約35が約0.5μmより小さい、請求項43〜72のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７４】
フィロシリケート粒子の約0〜約55が約0.5μmより小さい、請求項43〜73のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７５】
前記フィロシリケートがカオリンであり、カオリン粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項43〜74のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７６】
フィロシリケートがタルクであり、タルク粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい、請求項43〜75のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７７】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項43〜76のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約10%低い摩耗能を示す、請求項43〜76のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７８】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項43〜77のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約20%低い摩耗能を示す、請求項43〜77のいずれか1項記載の組成物。
【請求項７９】
前記組成物が約85〜約95の白色度を有する、請求項43〜78のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８０】
前記組成物が約88〜約95の白色度を有する、請求項43〜79のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８１】
前記組成物が水性懸濁液である、請求項43〜80のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８２】
前記組成物が乾燥鉱物ブレンドである、請求項43〜81のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８３】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含む組成物であって、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さく、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、前記組成物。
【請求項８４】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が炭酸カルシウムである、請求項83記載の組成物。
【請求項８５】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が粉砕炭酸カルシウム(GCC)である、請求項83又は84記載の組成物。
【請求項８６】
前記アルカリ土類金属炭酸塩が大理石である、請求項83〜85のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８７】
前記フィロシリケートがカオリンである、請求項83〜86のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８８】
前記フィロシリケートがタルクである、請求項83〜87のいずれか1項記載の組成物。
【請求項８９】
前記フィロシリケートがカオリンとタルクの組み合わせである、請求項83〜88のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９０】
前記組成物の固形分が少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜89のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９１】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜90のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９２】
前記組成物の固形分が少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜91のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９３】
前記組成物の固形分が約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜92のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９４】
前記組成物の固形分が少なくとも約3wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜93のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９５】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜94のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９６】
前記組成物の固形分が約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜95のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９７】
前記組成物の固形分が少なくとも約5wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜96のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９８】
前記組成物の固形分が約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜97のいずれか1項記載の組成物。
【請求項９９】
前記組成物の固形分が約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜98のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１００】
前記組成物の固形分が少なくとも約50wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜99のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０１】
前記組成物の固形分が約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜100のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０２】
前記組成物の固形分が少なくとも約10wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜101のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０３】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜102のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０４】
前記組成物の固形分が約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む、請求項83〜103のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０５】
前記組成物の固形分が約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートを含む、請求項83〜104のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０６】
前記組成物が約10wt%〜約30wt%のカオリンを含む、請求項83〜105のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０７】
前記組成物が約2wt%から約21wt%未満のタルクを含む、請求項83〜106のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０８】
前記組成物が約3wt%〜約15wt%のタルクを含む、請求項83〜107のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１０９】
前記アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約80wt%〜約100wt%が約5μmより小さい、請求項83〜108のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１０】
前記フィロシリケート粒子の約20wt%〜約100wt%が約5μmより小さい、請求項83〜109のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１１】
前記アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約4wt%〜約35wt%が約0.5μmより小さい、請求項83〜110のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１２】
前記フィロシリケート粒子の約0wt%〜約55wt%が約0.5μmより小さい、請求項83〜111のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１３】
前記フィロシリケートがカオリンであり、カオリン粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さい、請求項83〜112のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１４】
前記フィロシリケートがタルクであり、タルク粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい、請求項83〜113のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１５】
前記組成物が、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.3%未満の分散剤を含む、請求項83〜114のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１６】
前記組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さい、請求項83〜115のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１７】
前記組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さい、請求項83〜116のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１８】
前記組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きい、請求項83〜117のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１１９】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項83〜118のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約10%低い摩耗能を示す、請求項83〜118のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２０】
前記組成物が、前記フィロシリケートを含まない、請求項83〜119のいずれか1項に記載の対応組成物に比べて、少なくとも約20%低い摩耗能を示す、請求項83〜119のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２１】
前記組成物が約85〜約95の白色度を有する、請求項83〜120のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２２】
前記組成物が約88〜約95の白色度を有する、請求項83〜121のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２３】
前記組成物が水性懸濁液である、請求項83〜122のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２４】
前記組成物が乾燥鉱物ブレンドである、請求項83〜123のいずれか1項記載の組成物。
【請求項１２５】
請求項1〜124のいずれか1項記載の組成物の、紙製品の填料としての使用。
【請求項１２６】
請求項1〜124のいずれか1項記載の組成物を含む製紙組成物。
【請求項１２７】
前記製紙組成物が繊維状パルプを含み、かつ1種以上の歩留り向上剤、1種以上のサイズ剤、1種以上の染料、1種以上の蛍光増白剤及び1種以上の紙力増強剤から選択される1種以上の添加剤をさらに含んでもよい、請求項126に記載の製紙組成物。
【請求項１２８】
請求項126又は127記載の製紙組成物から調製された紙製品。
【請求項１２９】
填料を含む紙製品であって、前記填料が、請求項1〜124のいずれか1項記載の組成物を含む、前記紙製品。
【請求項１３０】
請求項1〜124のいずれか1項記載の組成物の調製方法であって、下記工程：
アルカリ土類金属炭酸塩をフィロシリケートと組み合わせる工程
を含む方法。
【請求項１３１】
紙製品の製造方法であって、下記工程：
請求項1〜124のいずれか1項記載の組成物を、紙製品の製造に適した繊維状パルプと組み合わせて、製紙組成物を形成する工程；及び
前記製紙組成物から紙製品を形成する工程
を含む方法。
【請求項１３２】
前記繊維状パルプがセルロースを含む、請求項131記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物に関する。本発明はさらに、紙製品の填料としてのこれらの組成物の使用に関する。そのようなものとして、本発明は、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる製紙組成物、及びこの製紙組成物から調製された紙製品にも関する。本発明は、紙製品の製造方法にも関する。加えて、本発明は、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
1種以上の無機粒子材料を含む組成物は、いくつもの用途で広く使用されている。これらは、例えば、接着剤、シーラント、ガラス、セラミック、ゴム、塗料、紙及びプラスチック等の多くの材料に填料又は増量剤として含められる。無機粒子材料の存在は、色、不透明度、白色度、光沢、レオロジー、硬度、耐薬品性、耐熱性又は熱伝導度等の有利な特性をもたらし得る。
例えば、無機粒子材料を含む組成物は製紙業で使用可能である。紙製品では、該組成物を典型的に填料として用いて、例えば、紙製品の他のより高価な成分の一部を置き換えることができる。紙製品の物理的、機械的及び／又は光学特性を改変する目的で填料を添加することもある。添加する填料の量は、最終紙製品の物理的、機械的及び／又は光学的要件に対してバランスが取れていなければならない。例えば、添加する填料の量は、不透明度、白色度及び／又は黄色度(例えば最終紙製品の黄色度指数((b*(CIE))に影響を与えることがある。
製紙業における無機粒子材料を含む組成物の使用は、製紙方法に影響を及ぼすこともある。例えば、無機粒子材料の使用は、製紙機の摩耗の一因となり得る。例えば、無機粒子材料の使用は、製紙機のウェットエンドでワイヤー及びフェルトの摩耗、ドクターブレードの摩耗(例えばプレス部で)、ポンプの内部摩耗、及び変換操作におけるスリッターナイフの摩耗を引き起こすことがある。望ましい特性(例えば不透明度、白色度及び／又は黄色度)を有する紙製品を得ることと、製紙機の摩耗を低減又は最小限にすることとのバランスを取ることは困難である。
【０００３】
従って、製紙業での使用に適した、無機粒子材料を含む代替及び／又は改善された組成物を提供することが望ましい。例えば、無機粒子材料を含む他の組成物に比べて摩耗が改善された(すなわち低減した)ことを示す、無機粒子材料を含む組成物を提供することが望ましい。これとは別に又はこれに加えて、好ましい光学特性、例えば好ましい不透明度、白色度及び／又は黄色度(例えば黄色度指数(b*(CIE))を有する、無機粒子材料を含む組成物を提供することが望ましい。組成物の光学特性を少なくとも維持することが望ましく、或いは組成物の光学特性を改善することが望ましい。例えば、無機粒子材料を含む他の組成物に比べて増加した不透明度及び／又は白色度及び／又は低下した黄色度を示す、無機粒子材料を含む組成物を提供することが望ましい。特に、最終紙製品の光学特性を少なくとも維持しながら製紙機の摩耗を低減する、製紙業及び／又は紙塗工に適した組成物を提供することが望ましい。これらの望ましい特性の1つ以上を有し得る組成物の提供により、代替又は改善された製紙組成物及び／又は紙製品の製造が可能となり得る。
【発明の概要】
【０００４】
本発明の第1態様により、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物であって、組成物の固形分が少なくとも約45%のアルカリ土類金属炭酸塩及び少なくとも約2%のフィロシリケートを含む、組成物を提供する。
本発明の第2態様により、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物であって、組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さく、組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さく、組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きい、組成物を提供する。
本発明の第3態様により、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物であって、アルカリ土類金属炭酸塩の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さく、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約30wt%が約2μmより小さい、組成物を提供する。
本発明の第4態様により、本発明の第1、第2又は第3態様の組成物の、紙製品の填料としての使用を提供する。
本発明の第5態様により、本発明の第1、第2又は第3態様の組成物を含んでなる製紙組成物を提供する。
本発明の第6態様により、本発明の第5態様の製紙組成物から調製された紙製品を提供する。
本発明の第7態様により、填料を含む紙製品であって、填料が、本発明の第1、第2又は第3態様の組成物を含む、紙製品を提供する。
本発明の第8態様により、本発明の第1、第2又は第3態様の組成物の調製方法であって、アルカリ土類金属炭酸塩とフィロシリケートを組み合わせる工程を含む、方法を提供する。
本発明の第9態様により、紙製品の製造方法であって、本発明の第1、第2又は第3態様の組成物を、紙製品の製造に適した繊維状パルプと組み合わせて製紙組成物を形成する工程、及びこの製紙組成物から紙製品を形成する工程を含む、方法を提供する。
【０００５】
本発明の第2又は第3態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約50wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。
本発明の第2又は第3態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含む。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約3wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約5wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約10wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートを含む。
【０００６】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は炭酸カルシウム、例えば粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は大理石である。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、フィロシリケートはカオリンである。本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、フィロシリケートはタルクである。特定実施形態では、フィロシリケートはカオリンとタルクの組み合わせ又はブレンドである。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約30wt%のカオリンを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約2wt%から約21wt%未満のタルクを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約3wt%〜約15wt%のタルクを含む。
【０００７】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約80wt%〜約100wt%が約5μmより小さい。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約4wt%〜約35wt%が約0.5μmより小さい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約20wt%〜約100wt%が約5μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート塩粒子の約0wt%〜約55wt%が約0.5μmより小さい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、フィロシリケートはカオリンを含み、カオリン粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケートはタルクを含み、タルク粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい。
【０００８】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物は、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.3%未満の分散剤を含む。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が2μmより小さい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が0.5μmより小さい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きい。
【０００９】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物は、フィロシリケートを含まない対応組成物に比べて少なくとも約10%低い摩耗能を示す。特定実施形態では、組成物は、フィロシリケートを含まない対応組成物に比べて少なくとも約20%低い摩耗能を示す。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は約85〜約95の白色度を有する。特定実施形態では、組成物は約88〜約95の白色度を有する。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物は水性懸濁液である。特定実施形態では、組成物は乾燥鉱物ブレンドである。
本発明の第5態様の特定実施形態では、製紙組成物は繊維状パルプを含み、任意に、1種以上の歩留り向上剤、1種以上のサイズ剤、1種以上の染料、1種以上の蛍光増白剤及び1種以上の紙力増強剤から選択される1種以上の添加剤をさらに含んでよい。
本発明の第9態様の特定実施形態では、繊維状パルプはセルロースを含む。
本発明の上記態様のいずれかの特定の1つ以上に関して提供する詳細、実施例及び優先傾向は、本発明の全ての態様に等しく当てはまる。本発明の全ての可能な変形形態における本明細書に記載の実施形態、実施例及び優先傾向のいずれの組み合わせも、本明細書で特に指定のない限り、又は文脈により明らかに矛盾しない限り、本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】異なる量のタルク又はカオリンを含む、異なるタイプの粉砕炭酸カルシウムの組成物の摩耗能を示す。
【図２】異なる量のタルク又はカオリンを含む、炭酸カルシウムの組成物の摩耗能を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明の特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物を提供する。これは、不透明度、白色度及び黄色度等の光学特性を維持又は改善しながら低摩耗を示すという点で有利である。本発明の他の実施形態では、例えば、製紙機の摩耗を低減し得る、改善された製紙方法を提供する。本発明のさらに他の実施形態では、代替製紙方法を提供する。
本発明の特定実施形態によれば、驚くべきことに、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる組成物へのフィロシリケートの添加によって、フィロシリケートを含まない、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる組成物に比べて低減した摩耗を示す組成物がもたらされることが分かった。本発明の特定実施形態では、驚くべきことに、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる組成物へのフィロシリケートの添加によって、フィロシリケートを含まない、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる組成物と実質的に同様、少なくとも同程度又はより良い光学特性、例えば不透明度、白色度又は黄色度を有する組成物がもたらされることが分かった。本発明の特定実施形態では、本明細書に記載の組成物を製紙業に用いて、製紙機の摩耗を低減しながら望ましい光学特性(例えば維持又は改善された光学特性)を有する紙製品を得る。
【００１２】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物
本明細書では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含み、或いは本質的にそれらから成り、或いはそれらから成る組成物を提供する。
アルカリ土類金属炭酸塩、フィロシリケート又はその組み合わせのいずれをも本明細書では無機粒子状材料と呼ぶことができる。
特定態様では、本発明の組成物はアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含み、組成物の固形分は少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含む。
組成物の固形分中のアルカリ土類金属炭酸塩の質量%は、乾量基準で該材料中のアルカリ土類金属炭酸塩の質量百分率である。同様に、組成物の固形分中のフィロシリケートの質量%は、乾量基準で該材料中のフィロシリケートの質量百分率である。
他の態様では、本発明の組成物はアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含み、組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さく、組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さく、組成物中の粒子の約20w%までが約10μmより大きい。
組成物中の約2μmより小さい粒子の質量%は、組成物中に存在する粒子の総質量中の約2μmより小さい粒子の質量百分率である。同様に、組成物中の約10μmより大きい粒子の質量%は、組成物中に存在する粒子の総質量中の約10μmより大きい粒子の質量百分率である。
他の態様では、本発明の組成物はアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含み、アルカリ土類金属炭酸塩の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さく、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。
約2μmより小さいアルカリ土類金属炭酸塩粒子の質量%は、組成物中のアルカリ土類金属炭酸塩粒子の総質量中の約2μmより小さいアルカリ土類金属炭酸塩粒子の質量百分率である。同様に、約2μmより小さいフィロシリケート粒子の質量%は、組成物中のフィロシリケートの総質量中の約2μmより小さいフィロシリケート粒子の質量百分率である。
【００１３】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は水性懸濁液である。特定実施形態では、水性懸濁液の固形分は、組成物の約20質量%〜約75質量%である。例えば、組成物の固形分は約30質量%〜約65質量%、例えば約40質量%〜約60質量%であり得る。水性懸濁液の固形分は、水性懸濁液を乾燥させて含有水分をゼロにした後に残存する材料の質量百分率である。
本発明のいずれかの態様の他の実施形態では、組成物は乾燥鉱物ブレンドである。
特定実施形態では、組成物は、最初は水性懸濁液の形態であり、この水性懸濁液を処理して少なくとも一部又は実質的に全ての水を除去して部分的に乾燥したか又は本質的に完全に乾燥した製品を形成することができる。例えば、水性懸濁液から、水性懸濁液中の少なくとも約10体積%の水、例えば、水性懸濁液中の少なくとも約20体積%、又は少なくとも約30体積%、又は少なくとも約40体積%、又は少なくとも約50体積%、又は少なくとも約60体積%、又は少なくとも約70体積%、又は少なくとも約80体積%、又は少なくとも約90体積%、又は少なくとも約100体積%の水を除去することができる。例えば、プレスの有無にかかわらず、重力若しくは吸引補助排水、又は蒸発、又は濾過、又はこれらの技術の組み合わせによってといったいずれの適切な技術を用いても水性懸濁液から水を除去することができる。部分的に乾燥したか又は本質的に完全に乾燥した製品は、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートの粒子材料と、乾燥前に水性懸濁液に添加した可能性があるいずれの他の任意の添加剤とをも含むであろう。部分的に乾燥したか又は本質的に完全に乾燥した製品を販売するために貯蔵又は包装することができる。部分的に乾燥したか又は本質的に完全に乾燥した製品を場合により再水和させ、本明細書に記載の製紙組成物及び他の紙製品に組み入れることができる。
【００１４】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物の固形分はアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成る。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートから本質的に成るか又はそれらから成り得る。
【００１５】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物の固形分は炭酸カルシウム及びタルクから本質的に成るか又はそれらから成る。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約98wt%の炭酸カルシウム及び約2wt%〜約55wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約70wt%〜約98wt%の炭酸カルシウム及び約2wt%〜約30wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約80wt%〜約98wt%の炭酸カルシウム及び約2wt%〜約20wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約85wt%〜約98wt%の炭酸カルシウム及び約2wt%〜約15wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約80wt%〜約97wt%の炭酸カルシウム及び約3wt%〜約20wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り、例えば、組成物の固形分は約85wt%〜約97wt%の炭酸カルシウム及び約3wt%〜約15wt%のタルクから本質的に成るか又はそれらから成り得る。
【００１６】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物の固形分は炭酸カルシウム及びカオリンから本質的に成るか又はそれらから成る。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約98wt%の炭酸カルシウム及び約2wt%〜約55wt%のカオリンから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約50wt%〜約90wt%の炭酸カルシウム及び約10wt%〜約50wt%のカオリンから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約60wt%〜約90wt%の炭酸カルシウム及び約10wt%〜約40wt%のカオリンから本質的に成るか又はそれらから成り得る。例えば、組成物の固形分は約70wt%〜約90wt%の炭酸カルシウム及び約10wt%〜約30wt%のカオリンから本質的に成るか又はそれらから成り得る。
【００１７】
本発明のいずれかの態様の他の実施形態では、組成物の固形分はアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物はさらに他の固体、例えば他の無機粒子状材料を含み得る。例えば、組成物はさらに、製紙組成物の填料としての使用に適している1種以上の他の無機粒子状材料を含み得る。
特定実施形態では、組成物中に存在するアルカリ土類金属炭酸塩、フィロシリケート又はいずれかの他の無機粒子状材料を天然源から得るときには、いくらかの鉱物不純物が不可避的に基底材料に混入することがあり得る。例えば、天然の炭酸カルシウムは他の鉱物を伴って存在する。しかしながら、一般的に、本発明の特定実施形態に用いる無機粒子状材料、例えばアルカリ土類金属炭酸塩及び／又はフィロシリケートは、当該特定無機粒子状材料の総乾燥質量に基づいて約5質量%未満、例えば約1質量%未満の他の鉱物不純物を含有し得る。例えば、炭酸カルシウムは、組成物中の炭酸カルシウムの総乾燥質量に基づいて約5質量%未満、例えば約1質量%未満の他の鉱物不純物を含有し得る。
【００１８】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.3%未満の分散剤を含む。例えば、組成物は、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.2%未満の分散剤、例えば約0.2%未満の分散剤を含み得る。例えば、組成物は分散剤を含まなくてよい。
特定実施形態では、固形分は40wt%以上であり、組成物は、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の総質量に基づいて約0.3%未満の分散剤を含む。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は、組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%が約2μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、粒子の約50wt%〜約80wt%、例えば約55wt%〜約75wt%、例えば約60wt%〜約70wt%が約2μmより小さくてよい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は、組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、粒子の約17wt%〜約30wt%、例えば約17wt%〜約25wt%、例えば約17wt%〜約23wt%が約0.5μmより小さくてよい。例えば、粒子の約20wt%〜約30wt%、例えば約20wt%〜約25wt%が約0.5μmより小さくてよい。
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は、組成物中の粒子の約20wt%までが約10μmより大きくなるような粒径分布を有する。例えば、粒子の約1wt%〜約20wt%、例えば約1wt%〜約15wt%、例えば約1wt%〜約10wt%、例えば約1wt%〜約5wt%が約10μmより大きくてよい。例えば、粒子の約2wt%〜約20wt%、例えば約2wt%〜約15wt%、例えば約2wt%〜約10wt%、例えば約2wt%〜約5wt%が約10μmより大きくてよい。例えば、粒子の約5wt%〜約20wt%、例えば約5wt%〜約15wt%、例えば約5wt%〜約10wt%が約10μmより大きくてよい。
【００１９】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は、フィロシリケートを含まない、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる対応組成物に比べて少なくとも約10%低い摩耗能を示す。例えば、組成物は、フィロシリケートを含まない、アルカリ土類金属炭酸塩を含んでなる対応組成物に比べて少なくとも約20%低い摩耗能、例えば少なくとも約30%低い摩耗能、例えば少なくとも約40%低い摩耗能、例えば少なくとも約50%低い摩耗能、例えば少なくとも約60%低い摩耗能、例えば少なくとも約70%低い摩耗能を示し得る。
特に指定のない限り、1枚の布を用意し、この布上に希釈鉱物スラリーを連続的に塗布しながら前記布に対してローラーを回転させることによって摩耗能を測定する。鉱物スラリーは、鉱物材料の摩耗能に応じて異なる固形分を有し得る。例えば、高摩耗材料に関してはより低い%の固体を含むスラリーを使用し、一方で低摩耗材料に関してはより高い%の固体を含むスラリーを使用し得る。参照コントロール材料を含むスラリーと比較して設定時間にわたる布の平均減量によって摩耗能を定量化する。
【００２０】
本発明のいずれかの態様の特定実施形態では、組成物は約85〜約95の白色度を有する。例えば、組成物は約88〜約95、例えば約90〜約95の白色度を有し得る。
特に指定のない限り、本明細書で言及する白色度は、ISO白色度である。ISO白色度は、457nmで測定したときに完全拡散反射面によって反射された光と比べた物体によって反射された光の百分率である。Datacolor Elrepho 450X分光光度計を使用してよい。
例えばImerys粉砕機を用いて乾燥材料を微粉砕して乾燥材料を完全に分散させてからそれを圧縮して粉末平板を形成することによって試験面を作製する。
この平板の反射率値を457nmで測定する。採用した一次標準は、ドイツ物理工学研究所(Physikalisch-Technische Bundesanstalt (P.T.B.) Germany)が供給及び較正したISOレベル2反射率標準であった。作業標準、この場合はセラミックタイルを用いて、以前にレベル2標準に対して較正された白色度測定値に合わせて光度計を較正した。
【００２１】
アルカリ土類金属炭酸塩
本発明の特定実施形態に用いるアルカリ土類金属炭酸塩は、周期表の第II族に属するいずれの金属の炭酸塩、例えばベリリウム、マグネシウム、カルシウム及びストロンチウムの炭酸塩からも選択可能である。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は炭酸カルシウム、例えば粉砕炭酸カルシウム(GCC)又は沈降炭酸カルシウム(PCC)である。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は炭酸マグネシウムである。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は炭酸カルシウムマグネシウム、例えばドロマイト(CaMg(C03)2)である。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、天然源、例えば石灰石、チョーク、大理石、トラバーチン及び石灰華から得られる。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は大理石である。アルカリ土類金属炭酸塩は、上掲材料のいずれか1種以上から選択可能である。アルカリ土類金属炭酸塩は上掲材料のいずれかのブレンドを含んでよい。例えば、アルカリ土類金属炭酸塩は、炭酸カルシウムと炭酸マグネシウムのブレンドを含んでよい。例えば、アルカリ土類金属炭酸塩は、炭酸カルシウムと炭酸カルシウムマグネシウムのブレンドを含んでよい。例えば、2種以上の粒子状アルカリ土類金属炭酸塩の混合物を一緒に粉砕(すなわち、共粉砕)してよい。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩をフィロシリケートと共粉砕してよい。例えば、粉砕炭酸カルシウム(GCC)をカオリン及び／又はタルクと共粉砕してよい。例えば、大理石をカオリン及び／又はタルクと共粉砕してよい。以降、本発明の特定実施形態を炭酸カルシウムに関して論じる傾向があるかもしれない。しかしながら、本発明を該実施形態に限定するものと解釈すべきでない。
【００２２】
炭酸カルシウムは本発明の特定実施形態に関連して使用するのに特に適している。炭酸カルシウムの例には粉砕炭酸カルシウム(GCC)及び沈降炭酸カルシウム(PCC)がある。
本発明の特定実施形態で用いる炭酸カルシウムは粉砕によって天然源から得られ、又は沈降によって合成的に調製可能であり(PCC)、或いはこの2つの組み合わせ、すなわち、天然由来粉砕材料と合成沈降材料の混合物であってよい。PCCを粉砕してもよい。
粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、典型的にチョーク、大理石又は石灰石等の鉱物源を粉砕することによって得られ、その後に所望の粉末度を有する製品を得るため、粒径分類工程が続くことがある。沈降固体材料は、自原的に、すなわち固体材料自体の粒子間の摩擦によって、或いは、粉砕すべき炭酸カルシウムとは異なる材料の粒子を含む粒子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伴い、次に、任意に適切な分散剤の存在下で、炭酸カルシウムが粉砕され得る。炭酸カルシウムの湿式粉砕に関するさらなる情報については、例えば、EP-A-614948(参照することによりその内容全体を援用する)を参照されたい。
【００２３】
PCCは、本発明の特定実施形態の粒子状炭酸カルシウム源として使用可能であり、当該分野で利用可能な公知方法のいずれによっても製造可能である。TAPPIモノグラフシリーズ第30号「紙塗工顔料」、34〜35ページには、製紙業で用いる製品の調製に使用するのに適しているが、本発明の特定実施形態と関連して使用することもできる沈降炭酸カルシウムの3つの主な商業的調製方法が記載されている。3つの全ての方法では、石灰石をまず最初にか焼して生石灰とし、この生石灰を次に水中で消和して水酸化カルシウム又は石灰乳を得る。第1の方法では、石灰乳を二酸化炭素ガスで直接炭酸塩化する。この方法は、副生物が形成されないという利点を有し、炭酸カルシウム製品の特性及び純度の制御が比較的容易である。第2の方法では、石灰乳をソーダ灰と接触させ、複分解によって、炭酸カルシウムの沈殿物と水酸化ナトリウム溶液とを生じさせる。この方法を商業上魅力的にすべき場合には、水酸化ナトリウムを実質的に完全に炭酸カルシウムから分離しなければならない。第3の主要商業的方法では、石灰乳をまず最初に塩化アンモニウムと接触させて塩化カルシウム溶液とアンモニアガスを得る。次に塩化カルシウム溶液をソーダ灰と接触させ、複分解によって、沈降炭酸カルシウムと塩化ナトリウム溶液とを生じさせる。
PCCの製造方法によって非常に純粋な炭酸カルシウム結晶と水がもたらされる。使用する特定の反応プロセスに応じて、種々の異なる形状とサイズの結晶を生成することができる。PCC結晶の3つの主要形態はアラゴナイト、菱面体及び犬牙状(scalenohedral)であり、これらは全て、その混合物を含め、本発明の特定実施形態での使用に適している。
【００２４】
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。例えば、組成物の固形分は約45wt%〜約98wt%のアルカリ土類金属炭酸塩、例えば約45wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩、例えば約45wt%〜約95wt%のアルカリ土類金属炭酸塩、例えば約45wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約50wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。例えば、組成物の固形分は約50wt%〜約98wt%、例えば約50wt%〜約97wt%、例えば約50wt%〜約95wt%、例えば約50wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約60wt%〜約98wt%、例えば約60wt%〜約97wt%、例えば約60wt%〜約95wt%、例えば約60wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約70wt%〜約98wt%、例えば約70wt%〜約97wt%、例えば約70wt%〜約95wt%、例えば約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約70wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約80wt%〜約98wt%、例えば約80wt%〜約97wt%、例えば約80wt%〜約95wt%、例えば約80wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約85wt%〜約98wt%、例えば約85wt%〜約97wt%、例えば約85wt%〜約95wt%、例えば約85wt%〜約90wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約85wt%〜約97wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約50wt%〜約85wt%、例えば約55wt%〜約80wt%、例えば約60wt%〜約75wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を含み得る。
【００２５】
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、粒子の約25wt%〜約90wt%が約2μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。特定実施形態では、アルカリ土類金属粒子の約35wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。アルカリ土類金属炭酸塩粒子の例えば約45wt%〜約90wt%、例えば約50wt%〜約90wt%、例えば約55wt%〜約90wt%、例えば約60wt%〜約90wt%、例えば約65wt%〜約90wt%、例えば約70wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約35wt%〜約80wt%、例えば約40wt%〜約80wt%、例えば約45wt%〜約80wt%が約2μmより小さい。例えば、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約45wt%〜約75wt%、例えば約45wt%〜約70wt%、例えば約50wt%〜約70wt%が約2μmより小さくてよい。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、粒子の約80wt%〜約100wt%が約5μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。特定実施形態では、粒子の約81wt%〜約99wt%、例えば約81wt%〜約98wt%、例えば約81wt%〜約97wt%が約5μmより小さい。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、粒子の約4wt%〜約35wt%が約0.5μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。特定実施形態では、粒子の約6wt%〜約30wt%、例えば約6wt%〜約28wt%、例えば約8wt%〜約25wt%が約0.5μmより小さい。
【００２６】
特に指定のない限り、無機粒子材料に関して本明細書で言及する粒径特性は、Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, USA(電話番号：+17706623620；ウェブサイト：www.micromeritics.com)が供給するSedigraph 5100マシン（本明細書では「Micromeritics Sedigraph 5100ユニット」と称する）を用いて、水性媒体中に完全に分散した状態の粒子填料又は材料の沈降によって周知の様式で測定されるとおりである。該マシンによって測定が行なわれ、所与の、当該分野では「等価球径(equivalent spherical diameter)」(e.s.d)と称するサイズ値未満のe.s.dを有する粒子の累積質量百分率のプロットが与えられる。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は分散剤を含み得る。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、乾燥アルカリ土類金属炭酸塩の質量に基づいて、約0.3%未満の分散剤、例えば約0.2%未満の分散剤、例えば約0.1%未満の分散剤を含み得る。特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は分散剤を含まない。
【００２７】
フィロシリケート
本発明の特定態様に用いるフィロシリケートは、カオリン、タルク及びマイカから選択可能である。一実施形態では、単一の粒子状フィロシリケート鉱物を用いて粉砕材料を生成する。例えば、単一の粒子状フィロシリケート鉱物はカオリンであってよく、或いは単一の粒子状フィロシリケート鉱物はタルクであってよい。別の実施形態では、2種以上のフィロシリケートの組み合わせを使用してよく、例えばカオリンとタルクの組み合わせを使用し得る。例えば、2種以上の粒子状フィロシリケート鉱物の混合物を一緒に粉砕(すなわち、共粉砕)し得る。例えば、カオリンとタルクを共粉砕して、本明細書に開示する組成物に使用するためのフィロシリケート混合物を得ることができる。例えば、カオリン及び／又はタルクを、本発明に用いるアルカリ土類金属炭酸塩材料と一緒に共粉砕することができる。例えば、カオリン及び／又はタルクを粉砕炭酸カルシウム(GCC)と共粉砕することができる。例えば、カオリン及び／又はタルクを大理石と共粉砕することができる。以下、本発明の特定実施形態をカオリン又はタルクに関して論じる傾向があるかもしれない。しかしながら、本発明を該実施形態に限定するものと解釈すべきでない。
【００２８】
カオリン粘土は、本発明での使用に特に適している。カオリン粘土は加工又は未加工形で使用可能である。本発明に用いるカオリン粘土は、天然源、すなわち生の天然カオリン粘土鉱物由来の加工材料であり得る。加工カオリン粘土は典型的に少なくとも約50質量%のカオリナイト(Al2Si2O5(OH)4)を含有し得る。例えば、最も一般的な加工カオリン粘土は、約75質量%超えのカオリナイトを含有し、約90質量%超え、場合によっては約95質量%超えのカオリナイトを含有し得る。
本発明に用いるカオリン粘土は、当業者に周知の1つ以上の他のプロセスによって、例えば公知の精製又は選鉱工程によって生の天然カオリン粘土鉱物から調製可能である。
例えば、粘土鉱物を次亜硫酸ナトリウム等の還元型漂白剤で漂白することができる。次亜硫酸ナトリウムを使用する場合、次亜硫酸ナトリウム漂白工程後に、漂白された粘土鉱物を任意に脱水させ、任意に洗浄し、再び任意に脱水させてよい。
粘土鉱物は、当該分野で周知の例えば凝集、浮選又は磁気分離技術で処理して不純物を除去可能である。或いは粘土鉱物は、固体の形態で又は水性懸濁液として未処理であってもよい。
【００２９】
本発明に用いる粒子状カオリン粘土の調製方法には、1種以上の細分化工程、例えば粉砕又は製粉を含めてもよい。粗いカオリンの軽い細分化を利用してカオリンの適切な層剥離(delamination)をもたらす。この細分化は、プラスチック(例えばナイロン)のビーズ若しくは顆粒、砂若しくはセラミック粉砕又は製粉助剤を使用することができる。周知手順を用いて粗いカオリンを精製して不純物を除去し、物理的特性を改善することができる。公知の粒径分類手順、例えば、ふるい分け及び遠心分離(又は両方)によりカオリン粘土を処理して所望の粒径分布を有する粒子を得ることができる。
タルクも本発明での使用に特に適している。タルクは、天然タルク粒子状物質若しくは合成タルク粒子状物質又は天然タルク粒子状物質と合成タルク粒子状物質の混合物を含み、包含し、これらから本質的に成り、或いはこれらから成り得る。
本明細書で使用する場合、用語「天然タルク」は天然源、すなわち、天然タルク堆積物由来のタルクを意味する。天然タルクは、薄層の積み重ねとして配列された式Si4Mg3O10(OH)2の水和ケイ酸マグネシウム、若しくは鉱物緑泥石(水和ケイ酸マグネシウムアルミニウム)、又は両者の混合物のいずれかであってよく、任意に他の鉱物、例えばドロマイトを伴ってよい。天然タルクは、タルク結晶で構成された岩石として存在する。
本明細書で使用する場合、用語「合成タルク」は、人造の合成方法を利用して合成されたタルクをを意味する。
【００３０】
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の固形分は少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約2wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約2wt%〜約45wt%、例えば約2wt%〜約40wt%、例えば約2wt%〜約30wt%、例えば約2wt%〜約20wt%、例えば約2wt%〜約15wt%のフィロシリケートを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約3wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約3wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約3wt%〜約45wt%、例えば約3wt%〜約40wt%、例えば約3wt%〜約30wt%、例えば約3wt%〜約20wt%含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約3wt%〜約15wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約5wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約5wt%〜約55wt%のフィロシリケートを含み得る。例えば、組成物の固形分は約5wt%〜約45wt%、例えば約5wt%〜約40wt%、例えば約5wt%〜約30wt%、例えば約5wt%〜約20wt%、例えば約5wt%〜約15wt%のフィロシリケートを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は少なくとも約10wt%のフィロシリケートを含む。例えば、組成物の固形分は約10wt%〜約50wt%のフィロシリケートを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約30wt%、例えば約10wt%〜約25wt%のフィロシリケートを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約30wt%のフィロシリケートを含む。
【００３１】
特定実施形態では、組成物の固形分は約2wt%〜約55wt%のカオリン、例えば約2wt%〜約50wt%、例えば約2wt%〜約40wt%、例えば約2wt%〜約30wt%のカオリンを含む。例えば、組成物の固形分は約5wt%〜約55wt%のカオリン、例えば約5wt%〜約50wt%、例えば約5wt%〜約40wt%、例えば約5wt%〜約35wt%、例えば約5wt%〜約30wt%のカオリンを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約50wt%のカオリン、例えば約10wt%〜約40wt%のカオリンを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約10wt%〜約30wt%のカオリンを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約20wt%〜約55wt%、例えば約30wt%〜約55wt%、例えば約30wt%〜約55wt%のカオリンを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約45wt%〜約55wt%のカオリンを含み得る。
特定実施形態では、組成物の固形分は約2wt%〜約55wt%のタルクを含む。例えば組成物の固形分は約2wt%〜約50wt%、例えば約2wt%〜約40wt%、例えば約2wt%〜約30wt%のタルク、例えば約2wt%〜約20wt%、例えば約2wt%〜約15wt%のタルクを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約3wt%〜約55wt%、例えば約3wt%〜約50wt%、例えば約3wt%〜約40wt%、例えば約3wt%〜約30wt%、例えば約3wt%〜約20wt%のタルクを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約3wt%〜約15wt%のタルクを含む。特定実施形態では、組成物の固形分は約5wt%〜約55wt%のタルクを含む。例えば、組成物の固形分は約5wt%〜約50wt%、例えば約5wt%〜約40wt%、例えば約5wt%〜約30wt%、例えば約5wt%〜約20wt%、例えば約5wt%〜約15wt%のタルクを含み得る。例えば、組成物の固形分は約10wt%〜約50wt%、例えば約10wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約30wt%、例えば約10wt%〜約20wt%のタルクを含み得る。特定実施形態では、組成物の固形分は約2wt%から、例えば約2wt%から、例えば 約5wt%から約25wt%未満、例えば約23wt%未満、例えば約21wt%未満、例えば約20wt%未満のタルクを含み得る。
【００３２】
特定実施形態では、フィロシリケートは、粒子の約5wt%〜約90wt%が約2μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。例えばフィロシリケート粒子の約5wt%〜約80wt%、例えば約5wt%〜約70wt%、例えば約5wt%〜約60wt%、例えば約5wt%〜約50wt%、例えば約5wt%〜約40wt%、例えば約5wt%〜約30wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい。特定実施形態ではフィロシリケート粒子の約8wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。例えば、フィロシリケート粒子の約8wt%〜約80wt%、例えば約8wt%〜約70wt%、例えば約8wt%〜約60wt%、例えば約8wt%〜約50wt%、例えば約8wt%〜約40wt%、例えば約8wt%〜約30wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約8wt%〜約40wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約15wt%〜約90wt%、例えば約20wt%〜約90wt%、例えば約30wt%〜約90wt%、例えば約40wt%〜約90wt%、例えば約50wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約20wt%〜約80wt%、例えば約30wt%〜約80wt%、例えば約40wt%〜約80wt%、例えば約50wt%〜約80wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケート粒子の約20wt%〜約70wt%、例えば約30wt%〜約70wt%、例えば約40wt%〜約70wt%、例えば約50wt%〜約70wt%が約2μmより小さい。
【００３３】
特定実施形態では、フィロシリケートは、粒子の約20wt%〜約100wt%が約5μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。特定実施形態では、粒子の約20wt%〜約90wt%、例えば約20wt%〜約80wt%、例えば約20wt%〜約70wt%が約5μmより小さい。
特定実施形態では、組成物はタルクを含み、タルクは、タルク粒子の約20wt%〜約80wt%が約5μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、タルク粒子の約20wt%〜約70wt%、例えば約30wt%〜約70wt%、例えば約40wt%〜約70wt%が約5μmより小さい。
特定実施形態では、組成物はカオリンを含み、カオリンは、カオリン粒子の約70wt%〜約100wt%が約5μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、カオリン粒子の約80wt%〜約100wt%が約5μmより小さい。例えば、カオリン粒子の約81wt%〜約99wt%、例えば約81wt%〜約98wt%、例えば約81wt%〜約97wt%が約5μmより小さい。
特定実施形態では、フィロシリケートは、粒子の約0wt%〜約55wt%が約0.5μmより小さくなるような粒径分布を有し得る。特定実施形態では、粒子の約0wt%〜約20wt%、例えば約0wt%〜約10wt%が約0.5μmより小さい。特定実施形態では粒子の約5wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さい。
特定実施形態では、組成物はタルクを含み、タルクは、タルク粒子の約0wt%〜約20wt%が約0.5μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、タルク粒子の約0wt%〜約15wt%、例えば約0wt%〜約10wt%が約0.5μmより小さくてよい。例えば、粒子の約2wt%〜約20wt%、例えば約2wt%〜約10wt%が約0.5μmより小さくてよい。
【００３４】
特定実施形態では、組成物はカオリンを含み、カオリンは、カオリン粒子の約5wt%〜約40wt%が約0.5μmより小さくなるような粒径分布を有する。例えば、カオリン粒子の約10wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約30wt%が約0.5μmより小さくてよい。例えば、カオリン粒子の約10wt%〜約25wt%、例えば約15wt%〜約25wt%が約0.5μmより小さくてよい。
特定実施形態では、フィロシリケートはカオリンであり、カオリン粒子の約10wt%〜約90wt%、例えば約20wt%〜約90wt%が約2μmより小さい。例えば、カオリン粒子の約30wt%〜約90wt%が約2μmより小さくてよい。例えば、カオリン粒子の約40wt%〜約90wt%、例えば約45wt%〜約90wt%、例えば約55wt%〜約90wt%が約2μmより小さくてよい。特定実施形態では、カオリン粒子の約20wt%〜約80wt%、例えば約30wt%〜約80wt%、例えば約40wt%〜約80wt%、例えば約50wt%〜約80wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、カオリン粒子の約20wt%〜約70wt%、例えば約30wt%〜約70wt%、例えば約40wt%〜約70wt%、例えば約50wt%〜約70wt%が約2μmより小さい。
特定実施形態では、フィロシリケートはタルクであり、タルク粒子の約5wt%〜約60wt%、例えば約5wt%〜約50wt%、例えば約5wt%〜約40wt%、例えば約5wt%〜約30wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケートはタルクであり、タルク粒子の約5wt%〜約40wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、フィロシリケートはタルクであり、タルク粒子の約8wt%〜約60wt%、例えば約8wt%〜約50wt%、例えば約8wt%〜約50wt%、例えば約8wt%〜約40wt%、例えば約8wt%〜約30wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、タルク粒子の約8wt%〜約40wt%が約2μmより小さい。特定実施形態では、タルク粒子の約10wt%〜50wt%、例えば約10wt%〜約40wt%、例えば約10wt%〜約35wt%、例えば約15wt%〜約30wt%、例えば約20wt%〜約30wt%が約2μmより小さくてよい。
【００３５】
さらなる添加剤
組成物は、さらなる添加剤を含んでよい。特に、組成物が水性懸濁液の形態であるときには、組成物はさらなる添加剤を含んでよい。例えば、組成物は、1種以上の分散剤、1種以上の殺生物剤、1種以上の懸濁助剤、1種以上の増粘剤、1種以上の沈降防止剤、1種以上の塩又は1種以上の他の添加剤から選択されるさらなる添加剤をさらに含んでよい。
例えば、1種以上の分散剤は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、無水マレイン酸、イソクロトン酸、アコニット酸(cis又はtrans)、メサコン酸、シナピン酸、ウンデシレン酸、アンゲリカ酸、カネル酸、ヒドロキシアクリル酸、アクロレイン、アクリルアミド、アクリロニトリル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、ビニルピロリドン、ビニルカプロラクタム、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ジイソブチレン、酢酸ビニル、スチレン、[α]-メチルスチレン、メチルビニルケトン、アクリル酸及びメタクリル酸のエステル並びにこれらの混合物から成る群より選択されるモノマー及び／又はコモノマーから作製可能である。分散剤は、例えば、ポリアクリル酸及び／又はポリメタクリル酸であってよい。
【００３６】
例えば、1種以上の殺生物剤は、アルデヒド放出性殺生物剤、アルデヒドベース殺生物剤、フェノール系殺生物剤、イソチアゾリン殺生物剤、又はこれらのいずれかの混合物から選択可能である。殺生物剤は、下記化合物：ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、スクシンアルデヒド、グルタルアルデヒド、2-プロペナール、フタルジアルデヒド及びこれらの混合物の1種以上から選択可能であり、特定実施形態ではホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、ベンジルアルコールモノ(ポリ)-ヘミホルマール、エチレングリコールヘミホルマール(EGHF)、[1,2-エタンジイルビス(オキシ)]-ビス-メタノール、テトラヒドロ-1,3,4,6-テトラキス(ヒドロキシルメチル)イミダゾ[4,5-d]イミダゾール-2,5(1H,3H)-ジオン(一般的にテトラメチロールアセチレン二尿素TMADとも呼ばれる)、オルトフェニルフェノール(OPP)、2-メチル-4-イソチアゾリン-3-オン(MIT)、5-クロロ-2-メチル-2H-イソチアゾリン-3-オン(CIT)、1,2-ベンゾイソチアゾリン-3-オン(BIT)、又はこれらの混合物の1種以上から選択可能である。
例えば、増粘剤は、ポリウレタン、アクリル酸ポリマー、ラテックス、スチレン、ブタジエン、ポリビニルアルコール、セルロース、セルロース由来高分子、糖類及び有機シリコーンから選択可能である。
【００３７】
紙製品の填料としての組成物の使用
本明細書では紙製品の填料としての本明細書に開示する組成物のいずれかの使用を提供する。さらに本明細書では本明細書に開示する組成物のいずれかを含んでなる製紙組成物を提供する。本明細書では前記製紙組成物から調製された紙製品をも提供する。さらに、填料を含む紙製品であって、填料が本明細書に開示する組成物のいずれかを含む紙製品を提供する。
本明細書に開示する組成物には、本発明の第1、第2及び第3態様のみならず、これらの態様の全ての可能な変形形態におけるこれらの実施形態のいずれかの組み合わせを含め、本明細書に開示する態様のいずれも含まれる。
本明細書に開示するアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物は製紙組成物に組み入れ可能であり、この製紙組成物を用いて今度は紙製品を調製することができる。本発明との関係で使用する紙製品という用語は、紙の全ての形態を意味するものと理解すべきであり、例えば白板紙及びライナーボード、段ボール、板紙、コートボール紙等のボール紙が含まれる。本、雑誌、新聞等及び事務用紙に適した紙を含め、本明細書に開示する組成物を用いて製造できる多くのタイプの塗工又は非塗工紙がある。必要に応じて紙をカレンダー処理又はスーパーカレンダー処理してよく；例えばグラビア印刷及びオフセット印刷用のスーパーカレンダー処理した雑誌用紙を本方法により製造可能である。軽量塗工(light weight coating)(LWC)、中量塗工(medium weight coating)(MWC)又は機械仕上げ顔料着色(machine finished pigmentisation)(MFP)に適した紙を本方法により製造することもできる。食品の包装等に適したバリア特性のある塗工紙及びボール紙を本方法により製造することもできる。
【００３８】
典型的な製紙方法では、技術上周知のいずれの適切な化学的若しくは機械的処理、又はその組み合わせによっても繊維状パルプが調製される。特定実施形態では、繊維状パルプはセルロースを含む(すなわち繊維状パルプはセルロース含有パルプである)。セルロース含有パルプは、木、草(例えば、サトウキビ、竹)又はぼろ切れ(例えば、繊維くず、綿、麻又は亜麻)等のいずれの適切なソース由来であってもよい。パルプを当業者に周知の方法に従って漂白してもよく、本発明での使用に適した当該方法は容易に明らかになるであろう。漂白したセルロースパルプを叩解し、若しくは精製し、又は両方行なって所定ろ水度にすることができる(カナダ標準ろ水度(CSF)としてcm3で報告されている)。次に漂白及び叩解されたパルプから適切な紙原料を調製することができる。
【００３９】
製紙組成物は典型的に、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物に加えて、紙原料及び技術上周知の他の通常の添加剤を含む。本発明の製紙組成物は、製紙組成物の総乾物含量に基づいて、約45質量%までの、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物由来の無機粒子材料を含み得る。例えば、製紙組成物は、製紙組成物の総乾物含量に基づいて、約1質量%〜約45質量%の、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物由来の無機粒子材料を含み得る。例えば、製紙組成物は、製紙組成物の総乾物含量に基づいて、約5wt%〜約45wt%、例えば約10wt%〜約45wt%、例えば約20wt%〜約45wt%、例えば約30wt%〜約45wt%の、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物由来の無機粒子材料を含み得る。製紙組成物は、製紙組成物の乾燥質量に基づいて、約0.1〜2質量%の範囲の量で、歩留り向上剤、例えば非イオン性、カチオン性若しくはアニオン性歩留り向上剤又は微粒子歩留り向上系を含有してもよい。製紙組成物はサイズ剤を含有してもよく、それは例えば、長鎖アルキルケテンダイマー、ワックスエマルション又はコハク酸誘導体であってよい。製紙組成物は、染料及び／又は蛍光増白剤を含有してもよい。製紙組成物は、例えば、デンプン又はエピクロロヒドリンコポリマー等の乾燥及び湿潤紙力増強剤を含んでもよい。
【００４０】
さらに本明細書では、紙製品の製造方法であって、本明細書に開示する(アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる)組成物のいずれかを、紙製品の製造に適した繊維状パルプと組み合わせて及び／又はブレンドして製紙組成物を形成する工程、及びこの製紙組成物から紙製品を形成する工程を含む方法を提供する。
特定実施形態では、繊維状パルプはセルロースを含む。特定実施形態では、繊維状パルプは、セルロースを含む繊維状基材を乾燥した状態、例えば、乾燥損紙又は紙屑の形態でグラインダー容器に直接添加することによって、グラインダー容器又はホモジナイザー内で形成可能である。その結果、グラインダー容器又はホモジナイザーの水性環境によってパルプの形成が促進される。粉砕工程は適宜連続様式で行なうことができる。粉砕工程は、例えば粒子状粉砕媒体の存在下での摩擦粉砕プロセスであってよく、或いは自原的粉砕プロセス、すなわち、粉砕媒体の非存在下でのプロセスであってよい。粉砕媒体とは、繊維状基材と共粉砕される媒体を意味する。
製紙組成物からの紙製品の形成に必要な工程は、当該分野で慣用的かつ周知であり、一般的に、製造する紙のタイプに応じて、目標とする坪量(basis weight)を有する紙シートの形成を含む。
特定実施形態では、紙製品の製造方法は、紙を塗工及び／又はカレンダー処理する工程をさらに含む。特定実施形態では、紙の製造方法は、紙製品塗工組成物で紙製品を塗工する工程をさらに含む。紙製品塗工組成物は、本明細書に開示するアルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなるいずれの組成物を含んでもよい。
【００４１】
特定実施形態では、本明細書に開示する組成物又は製紙組成物を用いる紙製品の製造方法は、本明細書に開示する組成物又は製紙組成物を使用しない紙製品の製造方法に比べて製紙機の摩耗を低減することになる。特定実施形態では、紙製品の好ましい光学特性、例えば好ましい不透明度、白色度及び／又は黄色度が維持されるか又は有意には低減しない。特定実施形態では、紙製品は、改善された光学特性、例えば改善された不透明度、白色度及び／又は黄色度を有する。
特定実施形態では、本明細書に開示する組成物及び製紙組成物を用いて調製された紙製品は、紙製品が特定の目的に適するような望ましい範囲内にある光学特性、例えば不透明度、白色度及び／又は黄色度を示す。特定実施形態では、本明細書に開示する組成物を用いて調製された紙製品は、他の従来の紙製品、例えばアルカリ土類金属炭酸塩を含むが、フィロシリケートを含まない対応填料組成物を用いて調製された紙製品に比べて改善された光学特性、例えば不透明度、白色度及び／又は黄色度を示す。特定実施形態では、これらの望ましい及び／又は改善された特性を達成しながら、製紙機の摩耗を低減又は最小限にすることができる。
【００４２】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の他の使用
本明細書に記載の組成物は、他の用途にも適し得る。特に、本明細書に記載の組成物は、低摩耗能を示す無機粒子材料を含んでなる組成物の使用が望ましい他の用途にも適し得る。これとは別に又はこれに加えて、本明細書に記載の組成物は、本明細書に開示する組成物の光学特性、例えば不透明度、白色度及び／又は黄色度を有する無機粒子材料を含んでなる組成物の使用が望ましい他の用途にも適し得る。
例えば、本明細書に開示する組成物は、コーティング(例えば接着剤コーティング、光学コーティング、感光性コーティング及び保護コーティング)、接着剤、シーラント、ガラス、セラミック、ゴム、プラスチック、塗料及びインク等の他の材料に用いるのに適し得る。例えば、本明細書に開示する組成物は、紙塗工組成物に用いるのに適し得る。例えば、本明細書に開示する組成物をこれらの材料の填料として使用するか又はこれらの材料中に広げることができる。
【００４３】
アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを含んでなる組成物の製造方法
本明細書では、本明細書に開示するいずれかの組成物の製造方法であって、アルカリ土類金属炭酸塩及びフィロシリケートを組み合わせる工程又はブレンドする工程を含む方法を提供する。
特定実施形態では、方法は、アルカリ土類金属炭酸塩をフィロシリケートと組み合わせる工程を含み、ここで、組成物の固形分は少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩及び少なくとも約2wt%のフィロシリケートを含む。一実施形態では、方法は、少なくとも約45wt%のアルカリ土類金属炭酸塩を少なくとも約2wt%のフィロシリケートと組み合わせる工程を含む。
特定実施形態では、方法は、アルカリ土類金属炭酸塩をフィロシリケートと組み合わせる工程を含み、ここで、組成物中の粒子の約45wt%〜約85wt%は約2μmより小さく、組成物中の粒子の約15wt%〜約30wt%は約0.5μmより小さく、組成物中の粒子の約20wt%までは約10μmより大きい。
特定実施形態では、方法は、アルカリ土類金属炭酸塩をフィロシリケートと組み合わせる工程を含み、ここで、アルカリ土類金属炭酸塩粒子の約35wt%〜約90wt%は約2μmより小さく、フィロシリケート粒子の約5wt%〜約90wt%は約2μmより小さい。
【００４４】
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、約25wt%〜約75wt%、例えば約35wt%〜約75wt%の範囲であり得る固形分を有する水性スラリーで供給される。アルカリ土類金属炭酸塩の水性スラリーは0.3wt%以下の分散剤を含んでよい。
特定実施形態では、フィロシリケートは、約0wt%〜約25wt%の範囲であり得る含水量を有するフィルターケークとして供給される。フィロシリケートフィルターケークは分散剤を含まなくてよい。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩は、25wt%〜75wt%の範囲であり得る固形分を有する水性スラリーで供給され、0.3wt%以下の分散剤を含み、同時にフィロシリケートは、0wt%〜25wt%の範囲であり得る含水量を有するフィルターケークとして供給され、分散剤を含まない。
【００４５】
例えば、商業的に入手可能な合成媒体、水及び商業的に入手可能な有機分散剤、例えばポリアクリル酸ナトリウムの存在下で撹拌媒体ミルを用いて、アルカリ土類金属炭酸塩又はフィロシリケートの粒径を縮小することができる。混合又はブレンディングによって、アルカリ土類金属炭酸塩又はフィロシリケートを組み合わせることができる。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩スラリーをフィロシリケートスラリーと混合又はブレンドする。
特定実施形態では、フィロシリケートをアルカリ土類金属炭酸塩の中に沈ませる。特定実施形態では、フィロシリケートをアルカリ土類金属炭酸塩スラリーの中に沈ませる。特定実施形態では、如何なる追加の分散剤をも添加せずにフィロシリケートをアルカリ土類金属炭酸塩の中に沈ませる。特定実施形態では、フィロシリケートをアルカリ土類金属炭酸塩の中に沈ませることによって、任意に追加の分散剤なしで、組成物の安定性の改善を可能にする。例えば、組成物は、別の方法で調製された組成物に比べて沈降が少ないか又は沈降することなく、より高量の固体を有し得る。
特定実施形態では、アルカリ土類金属炭酸塩又はフィロシリケートを用いて、当業者に知られるいずれの方法によっても水性懸濁液を調製することができる。例えば、無機粒子材料を水及びいずれかの追加の任意の添加剤、例えば分散剤、増粘剤、殺生物剤及び沈降防止剤等と共に撹拌媒体ミルに添加することができる。ミルの中身を高速で所定長さの時間撹拌して、目標とする粒径分布を得ることができる。結果として生じる鉱物懸濁液は、ふるいを用いて媒体から分離可能である。
以下、単に例として、かつ限定ではなく、図面及び実施例を参照して本発明の特定の実施形態について述べる。
【実施例】
【００４６】
下表1に示す粉砕炭酸カルシウム、カオリン及びタルクのサンプルは商業的供給源から得た。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
粉砕炭酸カルシウム(GCC)と、カオリン又はタルクのどちらかとを含む組成物は、所要比の各成分のスラリーをブレンドすることにより調製した。
次に、これらの組成物の摩耗能及び白色度は、本発明の詳細な説明で上述した方法により測定した。
実施例1
下表2に開示する組成物の白色度及び粒径分布を測定した。
【００４９】
【表２】
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【００５０】
驚くべきことに、粉砕炭酸カルシウム(GCC)と、タルク又はカオリンのどちらかとを含む組成物の白色度は、粉砕炭酸カルシウムのみと比べてそれほど変わらなかった。
実施例2
粉砕炭酸カルシウム(GCC)と、異なる量のタルク又はカオリンとを含む組成物を、上述したように調製した。これらの組成物の摩耗能を測定した。結果を図1及び図2に示す。
驚くべきことに、粉砕炭酸カルシウムにタルク又はカオリンを添加すると、組成物の摩耗能が低下することが分かった。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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