CN1008373B

CN1008373B - 用阳离子聚合物处理高岭土制备高膨化颜料

Info

Publication number: CN1008373B
Application number: CN86105012A
Authority: CN
Inventors: 理查德·J·普拉特; 理查德·A·斯利彼蒂斯; 萨德·厄米; 麦凯尔·J·威利斯
Original assignee: Engelhard Corp
Current assignee: BASF Catalysts LLC
Priority date: 1986-05-12
Filing date: 1986-08-15
Publication date: 1990-06-13
Also published as: US4738726A; EP0245553A3; FI91177C; DE3689655T2; FI862632A0; DE3689655D1; JPS62267371A; CN86105012A; CA1285677C; AU584713B2; KR870011208A; AU5892586A; ES8801693A1; EP0245553A2; KR940005836B1; FI91177B; ES557317A0; ATE101632T1; ES556670A0; FI862632A

Abstract

用少而有效量的水溶性阳离子聚电解质絮凝剂在水存在下与高岭土原料混合来制备高膨化高岭土颜料。脱水后可以使所得的聚电解质处理的高岭土产品分散或用于制备含水涂料的高固体高岭土—水泥浆，其中含水涂料适用于制造轻涂布印刷纸，或者把这种涂料用作纸幅的填料。

Description

本发明涉及高岭土颜料的生产，特别涉及到用于印刷纸的新型高膨化高岭土颜料。

细分而精制的高岭土被广泛用作颜料，使印刷纸具有光滑的白色不透明表面层。高岭土以含水“涂料”使用，该涂料中含有高岭土颜料、高岭土分散剂、适当的粘合剂（如聚合乳胶、淀粉或其混合物）和其他少量添加剂。目前。涂料是在高机速下施用，由此需要使用高固含量的涂料。高固体含量涂料的配方要求高固含量的高岭土-水悬浮液或“泥浆”最初必须呈流体状态。之后将这些悬浮液与粘合剂的分散液或粘合剂的悬浮液混合在一起以制成涂料。水合（未煅烧的）高岭土的高固含量高岭土-水悬浮液一般含有65%以上的高岭土固体（干高岭土与水的重量比为65/35）。典型的固体含量约为70%。为了使体系具有流动性，可把分散（散凝）剂，常用的缩聚磷酸钠盐或聚丙烯酸钠，加入于高固含量的悬浮液中，因为该悬浮体中没有分散剂就不能流动。

在流变性能和涂布纸原料性能上，必须满足高岭土颜料对其的一定要求。高岭土涂布颜料的高固含量悬浮液的粘度必须足够低，使其易于搅拌和泵送。与粘合剂混合后，所得的涂料也必须具有适宜的粘度，以便于处理和施用到纸张上。另外，非常希望获得具有良好的不透明度、光泽度、亮度和印刷性能的经过压光的涂布纸。

在生产工艺中，通常将高岭土颜料和价格较高的具有更高不透明度的颜料（如下TiO₂）混合使用来提高涂料的不透明性或复盖能力。造纸工业一直在寻求一种新的高岭土颜料，该颜料在保持光泽度和印刷性能的情况下，而且最好能不和其他更贵的颜料混合使用，赋予涂布纸以更好的不透明性能。

高膨化高岭土颜料使较低涂布量的涂布纸保持或改进了不透明性、光泽度和印刷性能，由此降低了用于涂料的颜料成本。膨化颜料是能在低涂布量下提供具有高不透明性能涂层的颜料。一般来说，膨化性是通过向颜料结构中引入孔隙来获得的，这种颜料结构有助于提高光的散射力。高岭土控制煅烧产生一种膨化高岭土颜料。在U.S.Patent Nos.4，075，030;U.S.4，076，548和U.S.4，078，941中叙述了，在无机酸絮凝剂（如硫酸）和选择性地添加的柠檬酸或云母或其两者存在下，使超细高岭土颗粒与低分子量的聚胺絮凝剂（如乙二胺或六亚甲基二胺）或与长碳链胺或某些季铵盐（如“ditallowimethyl”氯化铵）进行“选择性絮凝”，来提高水合高岭土的不透明性能。据说这种选择絮凝处理使高岭土中产生孔隙形成低密度。高膨化颜料，当其用作涂料颜料时可提高途布纸的不透明性。这些专利既没有公开是否使用聚合物，也没有关于分散膨化高岭土以制备具有商业使用上可接受的流变性的高岭土泥浆的能力的内容。

我们意识到使膨化颜料用于造纸工业的尝试连同其他问题都受到这种颜料的较差流变性能的妨碍。一般，造纸厂都试图使用能够形成高固含量高岭土-水泥浆的高岭土涂布颜料，这种泥浆用Brookfield粘度下粘度时，具有1000厘泊以下;最好为500厘泊以下的低剪切粘度。这些泥浆的高剪切粘度应该使这些泥浆不比使用“A”型转子在16×10⁵达因-厘米下测定的具有500转/分，最好是800转/分的Hercules终点粘度的泥浆更粘。本专业的熟练技术人员知道在使用Hercules粘度计测定1100转/分或更高转数的终点时，终点粘度以1100转/分下的达因-厘米单位记录;表观粘度随着达因-厘米数值的增加而增加。通常使用缩写术语“达因”。从而，“2达因”的高岭土泥浆就没有“9达因”高岭土泥浆粘。如以下使用的表达式500转/分或更高，或800转/分或更高，包括更低的粘度以致于终点测量是在1100转/分下进行，数值以达因记录。

从经济上考虑，精制高岭土颜料的生产通常在流态散凝的含水泥浆状态下对天然高岭土进行筛分和提纯，在絮凝状态下进行漂白，把絮凝的高岭土进行过滤除去液态水，然后分散絮凝的高岭土制备成高固含量的泥浆，它可以以这种状态出售，或通常在喷雾干燥器中干燥，提供一种能够与水混合形成分散的流体悬浮液的干精制颜料。后一种状态的高岭土通常属于“预分散”等级即使它是干的，而且直到与水混合前处于非分散状态的。在用高岭土制造膨化颜料中所遇到的另一个问题是要形成在生成的各阶段和最终使用期间永久保持的膨化结构，并且还能够被分散成具有令人满意的流变性的高固含量高岭土-水泥浆。当采用如上所述的一般湿法生产方法，即通过在过滤之前加入膨化剂来生产膨化结构时，在滤饼制成流体泥浆时这种膨化结构必须仍存在于含有膨化集合物的滤饼中。表达式“made down”和“make down”是工业上常用的，是指分散的颜料-水泥浆的制备。在某些情况下，必须对滤饼进行机械处理以使低剪切粘度降低到适用的数值。这种膨化结构必须足够坚固以使其在这种期间幸免于机械力的破坏。膨化颜料必须在剪切力的影响下足够稳定，以使其在泵送高固体含量高岭土水泥浆时所遇到的高剪切速度下，保持其膨化结构。此外，膨化结构必须能够在用标准生产设备将散凝高岭土泥浆制成涂料时保持不变。还有，这种膨化结构必须继续存在于涂布和继之的压光过程。通过化学处理含结晶水高岭土获得的膨化结构的脆性限制了它们在工业上的应用。至今用于造纸工业的商品膨化高岭土是通过煅烧细粒含结晶水的高岭土制备的。在这种煅烧“产生”的膨化结构，能永久地保持于生产，输送和使用过程。一般，膨化结构耐久性的判断准则是提高的不透明性（光散射）的保持能力。

本发明使用水溶性阳离子聚电解质来生产具有独特的综合理想性能的膨化含结晶水高岭土颜料。这种阳离子聚电解质为高电荷密度，并且具有絮凝高岭土-水泥浆的能力。阳离子聚电解质絮凝剂过去用于净化各种悬浮液，如含有悬浮细固体颗粒的河水、城市废水和污水。这种絮凝剂的效率通常通过测量絮凝净化高岭土悬浮液的能力来评价。并且知道含有某些阳离子聚电解质的各种聚合物能够提高高岭土悬浮液的过滤速度。但是，在造纸工业上，使用聚合物助滤剂来改进过滤性能，可能对用来作高性能颜料的高岭土的流变性产生负作用。另外，当用聚合物作助滤剂时，滤饼的固体含量常常被减少。由此增加了干燥成本。这就会使由于增加过滤速度的经济效益受到影响。尽我们所知，致力于生产高性能颜料和填料的高岭土工业的大多数工厂都没有利用聚合物助滤剂来生产高岭土颜料。

本发明的首要目的在于提供新的相当廉价的高岭土颜料，该颜料具有稳定的膨化结构，并且还能与水混合形成高岭土-水泥浆和具有适用的低和高剪切粘度的涂料。这种新的膨化颜料当以低涂布量涂到纸上时，所得的涂布印刷纸具有优良的印刷性能，尤其是采用轮转凹版印刷和胶版印刷方法时，呈现优良的不透明性能，适当的白度和光泽度。

本发明的另一个目的在于提供一种高岭土颜料，该种高岭土颜料易于制备，并且在基本没有削弱高岭土的其他理想性能的条件下，提高了颜料涂层的印刷适性（采用胶版和凹版印刷方法）。

按照本发明可以达到以上和其他目的，其中膨化高岭土颜料是在水存在下将细的高岭土与少而有效量的水溶性阳离子聚电解质絮凝剂混合制成，这种絮凝剂最好是高分子量的二烯丙基铵聚合物的盐，其中的铵基或者被具有1-18碳原子的烷基部分取代，或者被其全部取代。这种聚电解质最好在高岭土悬浮液过滤和冲洗之前加入。所得到的滤饼用热水冲洗更好。

本发明的特征是所使用的阳离子聚电解质的量必须足以稠化和絮凝高岭土含水泥浆，然而除控制聚电解质的加入量之外，还必须严格控制分散剂的使用量使得膨化颜料能被散凝（分解）形成固体含量为60%或更高的高岭土-水悬浮液，这种悬浮液具有令人满意的高和低剪切粘度，并且还具有比在制造颜料中使用的高岭土更高的不透明性能。

在本发明的情况下，必须注意控制各生产步骤和严格选择原料高岭土的粒度以及各种试剂，聚电解质和分散剂的量。因此，本发明的颜料不能简单地通过使用任何数量的能絮凝高岭土悬浮液和提高其过滤速度的聚电解质来生产。如果聚电解质的加入量根据最大过滤速度来选择，也可能提高不透明性能，但是，尽管除有限的特殊需要外，这种颜料将是无用的，因为这种颜料不能与水混合形成普通造纸厂能用的具有足够高的固体含量的泥浆，或者即使能用，这种高岭土-水泥浆的流度性将不令人满意。而且，为了保证其光学性能不被降低，本发明的高岭土颜料应该制成固体含量为60%或60%以上但低于70%的散凝高岭土-水泥浆。

附图是本发明颜料的显微照片。这种颜料为在临界点干燥器内干燥的泥浆，干燥以后，按SEM方法在30300倍放大率下获得一部分显微照片。照片中的线条代表1微米。

已经明确的是，用于生产本发明颜料的高岭土粒度分布曲线的形成对用聚电解质处理的高岭土矿物的最终涂布性质是有影响的。由此，发现具有下列粒度分布特性的高岭土能提供最佳流变性和涂布性能：中值粒度为0.55微米，粒度分布为约88±2%的粒子具有约小于2微米的相当球形直径以及小于0.3微米的相当球形直径的粒子不多于约25%（重量），最好不多于约20%（重量）。如果粒度太粗，尽管不透明性将会大于用聚电解质处理前的高岭土，但光泽度和不透明度将会受到损害。如果超细颗粒的量，即0.3微米或更细的颗粒的量太大，这种颜料在使用中的流度性可能受到限制。

为了获得最终形成膨化结构的高岭土的理想粒度分布，一般必须对原高岭土进行一次或多次粒度分级。一般来说，这个过程包括再研磨、接着差重分离或离心沉淀来回收理想粒度的组分，例如，小于2微米的粒子重量为90%并且不含有过量超细颗粒的组分。这种组分的超细粒子含量和中值（重量）粒度视原高岭土粒度分布而变化。为了成功地进行这些操作，高岭土在水中必需以分散颗粒状态存在而不是以絮凝物存在，以致于使其能够被准确地分成不同的粒度范围。为此，用能使所有粒子带上负电荷的散凝剂（分散剂）处理这种高岭土颗粒，使这些颗粒悬浮于水中时，能相互排斥。在这一阶段所用的高岭土分散剂一般是指“初级”分散剂。用于散凝先期处理的高岭土悬浮液的分散剂（例如加到滤饼中的分散剂）被称为“第二级”分散剂或散凝剂。在本发明的实践中，用于初级分散的适用分散剂是常规分散剂，它们包括水溶性的如焦磷酸盐这样的缩聚磷酸盐（例如，焦磷酸四钠盐（TSPP），水溶液聚硅酸盐（例如，硅酸钠）或水溶性有机聚合分散剂，例如，分子量在500～10000左右的聚丙烯酸盐或聚甲基异丁烯酸盐。所用分散剂的量一般为干粘土重的0.025～0.2%（重量）范围内。一般，粒度分级是用固体含量约20～40%的散凝含水悬浮液进行。其他固体含量的悬浮液也可以用来进行这种分级。用阳离子聚电解质处理的高岭土的中值粒度，用Micromeretics公司提供的SEDIGRAPH粒度分析仪测定的，相当球形直径（e.s.d.）应该在0.4～0.7微米之间，最好为0.5～0.6微米。约80～95%（重量）的颗粒应该小于2微米（e.s.d.），0.3微米（e.s.d.）以下的细粒的含量一般应该小于35%（重量），小于25%（重量）更好，不大于20%（重量）最好。当然0.3微米或更细的高岭土颗粒的粒度测量的复验性有限。由此，当使用SEDIGRAPH分析仪时，由另一个操作者或采用不同的SEDIGRAPH分析仪时，重量百分数可能有±5%的变化。最好是中值粒度为0.6±0.05微米（e.s.d.），小于2微米（e.s.d.）的颗粒含量在80～95%（重量）之间，而小于0.30微米（e.s.d.）的颗粒约小于20%（重量）。经验表明当其中加有聚电解质的高岭土含有过量的超细颗粒（0.3微米或更细的颗粒）时，Brookfield粒度可能高于含有少量超细颗粒粘土制备的膨化颜料的粘度，而Hercules粘度则低于用含有更小量超细颗粒制备的膨化颜料的粘度。由于原高岭土中所含的小于0.3微米的颗粒超过所要求的含量时，产品的低剪切粘度过高，导致一次试验的失败。高岭土各组分的混合可能是有利的，或有必要与一些原高岭土混合以提供具有理想粒度分布的高岭土原料。

应严格控制所用的聚电解质的量以足以提高高岭土的不透明性，并使得形成的膨化（聚集体）结构中聚集体足够坚固，能在制造和最终使用期间经受住机械力的作用，而且还要严格控制其用量以保证产品可以形成固体含量为60%或更高的高岭土-水泥浆，这种泥浆具有令人满意的流变性。

用于处理高岭土的阳离子聚电解质盐的量可以随包括聚电解质电荷密度的聚电解质的性质、高岭土的粒度分布和加有聚电解质高岭土泥浆的固体含量的不同而变化。对具有中值粒度约为0.5～0.6微米、0.3微米以下的颗粒小于20%的高岭土使用目前最好的二甲基二烯丙基铵盐聚电解质，向预先散凝的具有约20～40%（重量）高岭土固体的悬浮液中加入聚电解质，适用量在约0.03～0.15%（以无水高岭土重量计）之间，最好约为0.07～0.1%（重量）。当使用不足量的聚电解质时，对涂布纸的不透明性和印刷性的作用可能达不到要求。另一方面，过量的聚电解质将会降低高岭土的其他性能，尤其是流变性。

将水溶性的聚电解质加到泥浆中作为稀释水溶液（例如浓度为1/4-2%（重量）的聚电解质溶液），通过搅拌使其在泥浆中获得良好的分布。可以采用室温。而将高岭土泥浆、聚电解质溶液，或两者都加热到约150～180°F可能是有利的。所使用的阳离子聚电解质絮凝剂具有密集电荷中心，因此，它代表高电荷密度物质。因此，与高岭土物质反应非常迅速，并在相当短的时间内此反应似乎就完成了。而我们不希望受任何特殊反应机理的限制，我们相信如H⁺、Na⁺和Ca⁺⁺这样的高岭土矿物阳离子被阳离子聚电解质的正电聚合物部分在原始矿物上电荷位置处所取代，这取代减少了粘土颗粒上的负电荷，又通过相互吸引起聚结。聚合物链末端附近的电荷中心与附近的颗粒反应或桥接，直到可接近的高岭土阳离子交换中心或聚合物电荷中心消失。这种桥接增强了颗粒之间的键合，由此提供了特别抗剪切的、膨化粘土矿物组合物。在使用二甲基二烯丙基氯化铵的情况下，在滤液中存在氯离子可能是表明按离子交换机理高岭土颗粒和季盐聚合物之间发生的反应至少是一级的。所加的聚电解质的量小于在高岭土颗粒表面上提供单层的计算值。

水溶性阳离子聚电解质絮凝剂在先有文献中已众所周知，并且许多已用于提高高岭土泥浆的过滤速度，例如参见，U.S.Patent4，174，279。阳离子聚电解质絮凝剂的特征是具有高密度的正电荷。（正电荷密度是通过每个分子的正电荷总数除以其分子量来计算的）。一般聚电解质絮凝剂的高电荷密度超过1×10^-3，并且这种物质不含有象羧基或羰基这样的负电荷基团。除烷基二烯丙基季铵盐之外，其他季铵阳离子絮凝剂也可通过脂肪族仲胺与表氯醇共聚而成参见U.S.Patent4，174，279。其他水溶性阳离子聚电解质为聚季铵聚醚盐，该聚合物在聚合物骨架中含有季氮，聚合链通过任何基团延伸。它们是用含有侧羟基和双官能反应链延伸剂的水溶性聚季铵盐制备的;这种聚电解质是通过用环氧囟代烷烃处理N，N，N^（1），N^（1）四烷基-羟基-亚烷基二胺和象二囟代烷烃或二囟代醚这样的有机二囟化物来制备的。这种聚电解质和它们在絮凝高岭土中的应用公开于U.S.Patent3，663，461中。其他水溶性阳离子聚电解质絮凝剂为聚胺。聚胺絮凝剂一般是以各种商标供应的，供应者没有提供其化学结构和分子量。

我们发现在市场上能买到的估计分子量在50000～250000之间的商标为Polymer 261LV的二甲基二烯丙基氯化季铵聚合物特别适用于本发明的实践并经FDA批准（Code 176-170）可用于含水和脂肪食物。以前建议用于膨化高岭土的许多试剂都没有FDA的批准。但是，本发明并不限于Polymer 261LV，由于其他阳离子絮凝剂也能提供同样的作用，即使得不到最好的结果。

对高岭土作了一定实验工作，这种高岭土使用0.08%的Calgon 261LV聚合物（由上述供应者提供的分子量在50000～250000之间的二甲基二烯丙基氯化铵）产生理想的结果，实验表明，用下列商标的水溶性阳离子絮凝剂将会得到相似的结果，使用量如下所示（以100%活性重量为基础）：NALCOLYTE^R7107（0.25%），NALCLEAR^R7122（1.00%），NALCOLYTE^R8102（0.50%），NALCOLYTE^R8101（1.0%），NALCOLYTE^R8100（1.0%）。从供应者处得到的资料表明这些聚电解质为：

NALCOLEAR 7122-低分子量氨甲基化的聚丙烯酰季胺的水油乳液。

NALCOLYTE 8101-中等分子量的氯化聚季胺水溶液。

NALCOLYTE 7107-低分子量的聚胺水溶液。

NALCOLYTE 8100-中等分子量的季聚胺水溶液。

最好的二烯丙基聚合物的准确结构式还没有完全描绘出。我们相信下叙的两个环状结构能够代表其结构。

其中：R和R₁是选自氢或1～18碳原子的烷基，n表示重复单位，A^- 为象Cl^-之类的阴离子。优选化合物为二甲基二烯丙基季胺盐聚合物，该聚合物含有1～4碳原子的烷基R和R₁，最好是甲基，n为5～1000之间的整数。这种聚电解质是已知的絮凝剂。例如，U.S.Patent 3，994，806和U.S.Patent 4，450，092公开了将二甲基二烯丙基氯化氨盐聚合物与铝和铁盐或聚丙烯酰胺结合用来聚结污水中细粒固体。尽管性能会受到影响，但是我们应明白以其他阴离子代替氯离子结合也是可能的。这种其他阴离子的例子有乙酸根、硫酸根、硝酸根和氢氧根。

当把聚电解质加到PH值为6～9的散凝的粘土悬浮液中时，达到了令人满意的结果。加入聚电解质之后，由于絮凝作用这种悬浮液基本被稠化。然后将得到的稠化体系酸化，典型的PH值为5以下，一般PH值为3～4，并且用普通高岭土漂白剂进行漂白（如连二亚硫酸钠之类的连二亚硫酸盐），然后至少部分脱去自由水，并使回收的膨化高岭土呈一种状态使其能够被冲洗除去絮凝的粘土悬浮液中的离子。通常脱水是在过滤机上进行，例如转筒真空过滤机。

漂白剂通常为还原剂，该还原剂使形成颜色的三价铁离子（Fe³⁺）组分还原成分更易溶于水，而且更易除去的二价铁离子（Fe²⁺）。适用的漂白剂包括水溶性连二亚硫酸盐和氢硼化物，它们加于高岭土矿物泥浆的量一般在1～15磅/吨干高岭土的范围内，最好约2～6磅/吨干高岭土之间。即使不进行漂白，为了提高过滤性，在过滤之前，要把用聚合物处理过的高岭土泥浆进行酸化。

通过过滤使高岭土悬浮液脱水成为固体含量约50～60%（重量）的湿滤饼。然后冲洗这种滤饼除去可溶性物质，继之向滤饼中加入象焦磷酸四钠之类的第二级分散剂使其流化，其加入量为高岭土固体的约0.01～1.0%（重量），而约0.05～0.15%（重量）更好。最好使用聚丙烯酸盐来流化这种滤饼，尽管它与缩聚磷酸盐的混合物或缩聚磷酸盐单独都可以使用。PH值通常保持在6.0～7.5之间。

在颜料的生产过程中，聚电解质的存在显著地提高了用常规过滤设备（如滚筒真空过滤机）获得的脱水速度。因此，降低了过滤成本，增加的过滤速度部分地补偿了阳离子聚电解质的花费。应该注意的是在本发明的实施中，使用的聚电解质量不是选择于取得最大沉降或过滤速度下，因为本发明的实际中，这种膨化结构加入适量的散凝剂之后，必须能形成具有实用粘度的高岭土-水体系。在某些情况下，在生产过程必须对滤饼中的膨化高岭土进行机械加工，这时为了获得所要求的低粘度向其中加入散凝剂。滤饼的固体含量随着使用的设备和采用的真空度而变化。固体含量也会随粘土的粒度性质而变化。一般来说，聚电解质絮凝剂的加入通常会减少这种滤饼的固体含量。用水冲洗这种滤饼除去可溶性物质。我们已经发现使用热水是有利的，例如使用温度高于100°F而低于其沸点的水。热水冲洗导致产品具有比用室温水冲洗时获得的更低Brookfield粘度。热水冲洗的使用降低了滤饼中盐的含量。例如，在120～140°F下冲洗所产生的滤饼的电阻率约为13000～50000欧姆-厘米。而以相似量使用未加热水冲洗所产生的滤饼都只有约6000欧姆-厘米的电阻率。我们还发现了通过向常规冲洗的（冷水）滤饼中加入分散剂制成的泥浆应该用喷雾干燥，并且老化这种泥浆的时间不应超过一两天，因为老化对喷雾干燥颜料的高和低剪切粘度有负作用。当采用热水冲洗时，泥浆可以老化更长的时间，例如两周或更长的时间，而无损于颜料的流变性。使用热冲洗的颜料可以以泥浆状态进行运输，不需要中间干燥步骤。这有着显著的经济效益。

在某些情况下，必须增加这种滤饼的固体含量使产品的Brookfield粘度实现理想的降低，尤其是当搅拌期间的输入功低时。例如，关于生产一种滤饼的固体含量为55%的膨化高岭土，为了粘度得到理想高岭土降低，在机械加工前先于喷雾干燥加入高岭土使固体含量达到59%是有效的。

脱水和冲洗后的滤饼可以通过加入散凝剂使其流化，并使其可以如所述以泥浆状态运输。另外，这种滤饼在加入散凝剂流化后，喷雾干燥生产出无尘状态的干燥的所谓“预分散”产品。虽然我们的膨化高岭土含水悬浮液含有加入的散凝剂以增加流动性，这些悬浮液不是正其处于散凝的或分散条件下，因为仍保持着膨化、絮凝结构。因而，这种凝浆可以称为“部分散凝”的泥浆或悬浮液。

使冲洗后滤饼流化用的散凝（分散）剂的用量一般小于通常使用第二级分散剂的量。从而，第二级分散剂一般用于高岭土涂料的量约在干高岭土重量的0.3～0.5%范围内，发现远大于0.2%的分散剂用量使本发明的低粘度的膨化高岭土泥浆转变为具有高粘度的泥浆。加入分散剂以后，这种滤饼在控制下搅拌成再分散的高岭土颗粒。

经膨化的用聚电解质处理所得到的高岭土产品，加入高岭土散凝剂之后，在水中形成高固含量（至少60%高岭土固体）悬浮液。然后这种悬浮形成适用于纸张上的含水涂料。另一方面，这种膨化产品可以用作纸幅的填料。

本发明的膨化的高岭土颜料特别适用于制备涂布低定量印刷纸，尤其是杂志纸用的涂料，以获得具有优良不透明性和印刷性的涂布纸。低定量涂布印刷纸的涂布量通常在3～7磅/3000英尺²范围内。其印刷性和不透明性一般至少等于（通常高于）商业上用分层高岭土和煅烧的高岭土混合涂料所获得的印刷性和不透明性。

本发明典型颜料具有以下性质：

G.B.亮度% 至少85

+325目残留物，百分重量比小于0.001

粒度

2微米以下，% 至少80

平均粒度，微米 0.6～0.8

散射系数，米²/克

在457纳米时至少0.15

在577纳米时至少0.11

含固量62%泥浆的Brookfield粘度，厘泊

在20转/分低于1000厘泊，低于500厘泊更好，

最好低于300厘泊。

在100转/分不大于20转/分下的粘度

Hercules终点，“A”型转子一般800转/分以上，500转/分

更好，

粘度（转/分//达因-厘米×10⁵），最好在1100转/分下不大于

16×10⁵达因。

我们相信本发明的膨化高岭土颜料具有足够的剪切稳定性，使其能经受住如上所述的使用常规商业生产设备时的生产和加工条件，并在造纸工业上的高速涂布机上使用时也是足够稳定的。

在涂料的制备中，在散凝高岭土泥浆中加入常用的粘结剂或其混合物。例如，有效的涂料混合物是由每100份重量的用聚电解质处理的高岭土与约5～20份重量的粘结剂充分混合制成的。这种涂料，当用于涂布低定量印刷纸时，能得到一种具有优良不透明性、光泽度和印刷性的产品。

这里使用的术语“粘结剂”指的是那些用于连接纸和颜料的物质，这些物质有助于使颜料颗粒结合在一起，同时也有助于使涂料粘合到纸表面上。这种物质包括，例如酪蛋白、大豆蛋白、淀粉（糊精、氧化淀粉，酶转化淀粉、羟基化淀粉）、动物胶、聚乙烯醇、橡胶乳、丁苯共聚胶乳和如由丙烯酸和醋酸乙烯产生的合成的聚合树脂乳剂。当粘合剂中含有一种在膨化颜料存在下喷射蒸煮的淀粉时，为了避免特别粘的、难以使用的涂料的产生，可能最好把在膨化颜料的制备过程中加了聚电解质的高岭土泥浆进行加热。建议温度控制在约150～200°F之间。使用约180°F的温度加热是成功的。但是，在制备过程中使用加热可能会降低颜料的散射能力。

按本发明制备的涂料可以用常规方法施用到纸上。

在说明书和权利要求中提到的粒度都是用SEDIGRAPH^R5000粒度分析器测定的，并以重量百分数为基础的相当球形直径（e.s.d.）记录。

在实施例中，实验结果是按下列TAPPI（美国制浆造纸技术协会（Technical Association of the Pulp and Paper Industry）方法对纸张进行测定而得的。

75°光泽度-TAPPI Standard T480 ts-65。数值代表纸张表面上涂层的平滑度或光滑度。

B& L不透明度-TAPPI Standard T425-M-60

G.E.亮度-TAPPI Standard T452-M-58

另外，颜料的光散射和光泽度是在某些情况下测定的。测定的方法是将高岭土悬浮液涂在黑玻璃板上，涂布量为7.0～14.0克/米²（以干高岭土表示）。在空气中干燥后，用Elrepho反射仪测定在波长457纳米和577纳米时的涂层反射率。将反射率的值用Kubelka-Munk公式转换成光散射值（米²/克）。这种光散射值是高岭土的不透明性的量度，因为较高值表示光被反射和散射回来而不是通过涂层。光的散射值越高，高岭土的不透明性也越高。反射率是在两个不同波下测得的波长457纳长相当于在TAPPI亮度测量中使用的波长，波长577纳米相当于测量不透明度使用的波长。

在制备测定高剪切（Hercules）粘度和低剪切（Brookfield）粘度的泥浆时，可采用Engelhard公司的PL-1方法。Brookfield粘度是采用TAPPI T648om-81方法，用＃1或＃2轴转速为20转/分下测定的;在某些情况下Brookfield粘度是用＃3轴在转速为100转/分下测定的。所有的泥浆都是按Engelhard公司的PL-3方法加入最佳量的散剂配成的。下面是PL-1和PL-3方法的叙述。

PL-1是在高剪切条件下制备含固量为70%的含水高岭土的标准实验室方法。利用这种方法并调节水的需要量也可以使含水高岭土制备成其它固体含量，如将分层的高岭土制成68%含固量的泥浆。

设备和材料

分析天平

用于称量的铝盒

热通风烘箱

实验天平，精确度为±0.1克

Waring Blendor^R混合器（皮带由3/4HP马达驱动，配有提供10500转/分的转速）。

1000毫升和600毫升不破碎烧杯

500克绝干高岭土

214克去离子水

分散剂（视需要），即焦磷酸四钠（TSPP）或有机分散剂如Colloids 211

70%含固量的高岭土泥浆的制备方法

A.70%含固量高岭土泥浆的配方

去离子水 214.0克

矿物（绝干） 500.0克

总计 714.0克

B.测定矿物水分的方法是在烘箱内使3克试样在220°F下干燥30分钟，在干燥器内冷却15分钟进行再称量。

C.将214克蒸馏水放入Waring混合器中（从214克中减去高岭土中的水分）。如果要使用分散剂，将其加入水中，在混合器中混合30秒种。

D.称取相当于绝干500克的高岭土放在已知重量的烧杯中，将这500克高岭土用小勺加入水中。在向水中加入每勺高岭土后，轻推马达上的开关，使一会“停”一会儿“开”以分散加入水中的高岭土。高岭土混入水中期间不允许马达达到满速。只有在所有高岭土都加入水中之后才允许混合器以满速运行。对高岭土/水泥浆（特别在分层的高岭土情况下）的过大的附加剪切将影响对给定试样的流变性测量的复验性。

E.当所有高岭土加入到水中之后，用平勺把混合器边缘上的高岭土刮进泥浆中，使这种泥浆充分搅拌60秒钟。

F.将泥浆移入一个已知重量的600毫升不破碎烧杯中，严密地盖好盖子防止水的蒸发。（铝箔提供了一种良好的“压盖”材料）。

G.把高岭土泥浆冷却到80°F，然后测定其最终固体含量。固体含量应该在±0.2%之内，或者需要调节。如果百分固体含量太高，可以通过加水进行调节。但是，如果百分固体含量太低时，该泥浆必须废弃，需要重新制备。

H.泥浆的流变性应按标准方法测量和记录。

测定最大泥浆含固量的方法

最大泥浆含固量取决于最佳的分散作用。因此，为了达到最大含固量需要进行大量研究，预先了解特殊颜料对最佳分散剂的要求。在进行步骤之前按照后述的PL-3方法测定最佳分散剂的用量。

A.按照步骤C至G所述的方法，利用预先决定的最佳分散剂用量制备一种70%含固量泥浆（在最佳分散剂用量下对某些高岭土，可能有必要开始用稍低固体量制备出一种可流动的混合物）。

B.加入补充量的高岭土，直到用混合器制成非流动的混合物。

C.以步骤B中加入的补充高岭土重量的0.3%，加入补充量的干分散剂，如TSPP，混合5秒钟。

D.加入补充分散剂后，这种泥浆应该是能流动的。重复步骤B和C直到加入分散剂后泥浆不再具有流动性。

E.这时的固体含量被认为是这种高岭土的最大能操作含固量。

这种方法决定了获得高岭土最小粘度的分散剂的量。

按PL-3方法测定最佳分散作用，其步骤包括把少量的分散剂加入到泥浆中，混合，然后测定其Hercules粘度和Brookfield粘度。粘度增加（变坏）前的分散剂用量是分散剂最佳用量。对于Hercules粘度的最佳分散剂用量可能不同于对于Brookfield粘度的最佳分散剂量，因而在最佳分散剂用量上必须标明是Hercules还是Brookfield粘度。

设备

改良的Waring混合器（皮带内3/4 PH马达驱动，带有提供10500转/分的皮带轮）

Hercules粘度计

Brookfield粘度计

Talboy变速搅拌器

恒温水浴

实验天平（0-10克）

去离子水

颜料（500克绝干的或250克煅烧高岭土）

分散剂（无机的或有机的）

电热通风烘箱（150±3℃）

方法

A.用PL-1方法（上述）制备含水高岭土。对预分散高岭土不加分散剂，对粉化高岭土加入最小量的分散剂（约0.2%）。

B.在烘箱中干燥部分试样，测定百分固体含量。对于含水高岭土的固体含量应为70±0.2%，层高岭土应为68±0.2%，煅烧高岭土应为50±0.2%和所需要的其它固体含量。

C.测定试样的Brookfield粘度和Hercules粘度。

D.用Talboy搅拌器混合试样时，加入0.05%（以颜料重量计）的分散剂，然后继续搅拌5分钟。

E.测定Brookfield粘度和Hercules粘度。

F.重复进行步骤D和E，直到其粘度增加（变坏）。

G.分散剂最佳用量是在粘度增加或没有粘度变化之前，所加入的分散剂的量。固体含量、分散剂用量和Brookfield粘度和Hercules粘度都是在最佳粘度下记录的。

在此记录的Hercules粘度值是用型号为ET-24-6，Hercules Hi-Lo剪切粘度计测量的。这种仪器装有一个盛样品液体的杯子，并装有一系列提供各种剪切速度条件的转子和弹簧片。一个Hercules粘度计上装有“A”转子，并使其以100000达因-厘米/厘米进行操作，产生对高岭土水泥浆1100转/分的转速;另一种粘度计以400000达因厘米/厘米进行操作，产生4400转/分的转速来测量涂料粘度。

下面为“A”和“E”转子的详细说明

转转子转子杯-转子 S值最大剪切剪切速度

子高度半径间距速度4400rpm 因数

（因数×rpm＝剪切速度）

A 5.0cm 1.95cm 0.05cm 0.00020 18196 秒.升 4.14

E 5.0cm 1.98cm 0.02cm 0.00008 45900 秒.升 10.42

TAPPI方法T648om-81对用测定高剪粘度的方法作了进一步描述。通常高岭土水的高剪切粘度以在1100转/分的转子转速下的转力矩达因-厘米×10⁵来表示或者从获得最大转力矩16×10⁵达因-厘米时的转子转速来记录。类似地，涂料的粘度或者在4400转/分的转速下的转力矩达因-厘米×10⁵来记录或者获得最大转力矩64×10⁵达因-厘米时的转子转速表示。

以如下方法操作粘度计：

1.将方格纸和笔安放在记录盘上（将笔放在方格纸的原点上）。

2.从80°F的水浴巾取出杯子和转子，并使其干燥。

3.向杯中倒入28±2毫升的待试验液体，然后将其放置于粘度计上。注射管用来随时充满杯子。

4.安装转子，以反时针方向用手拧紧，然后将它浸入盛液体的杯中到其规定位置。这时液体应上升到转子的顶部。如果没有升到顶部，必须加入更多液体直到使转子浸没。

5.开动粘度计马达（在粘度计的前面左下方）。

6.按下控制板上的“AUTO”开关。这时笔就会前进画出剪切速度对剪切力（转力矩）关系的曲线。如果粘度计达到它的最大转速设定点时，全将自动反回到其初始点。但是如果在达到最大转速之前，笔超出了最大允许转力矩之外时，粘度计将自动停止，必须用摇把将记录筒转回原位置。

精确度以在1100转/分时读取的达因-厘米×10⁵和在16×10⁵达因-厘米时读取的转速（转/分）表示，因为这些都关系着产品的价值。两种不同粘度的三次操作精确度的95%可靠程度如下：

平均精确度

在1100转/分下，4.4达因-厘米×10⁵16.8%

在16×10⁵达因-厘米下，500转/分 21.4%

在用所谓的75°Gloss Ink Holdort Test，测量印刷性能中，所使用的方法叙述于由Otto P.Berberich著的出版物TESTING PRINTABILITY OF PAPER AND BOARD WITH INK-Ⅲ，Norembr 1957 IPI。这种方法给出了有关使用网版印刷板，对凸版校样印刷的适印性能的结果。

K&N着墨性能实验要求向涂布纸上施用过量的高浓度的颜料印刷油墨，除去过量的油后并确定图象与基质的对比程度。

在测定用涂料涂布纸的印刷性能中，使用Helio测试法，这种方法广泛地用凹版印刷法测定印刷性能。在测定中，涂布纸用一种凹版滚筒进行印刷，该凹版滚筒上具有盛油墨的空腔，空腔直径从滚筒的一端到另一端逐渐减小。因此，在这种试验印刷纸上-端有大点而在另一端有小点，从大点一端开始计数遗漏的点数，印刷质量以从印刷开始到第20个遗漏点的距离（毫米）记录。对于给定的涂布量，这个距离（毫米）越长，涂布纸的印刷性能就越好。

实施例描述了用实验室方法和中间实验方法制实验颜料泥浆和对比颜料泥浆的结果。在实验室方法中，采用Waring Blendor型号31 BL46搅拌机，该搅拌机上安装有40盎司的混合罐和盖以及Variac供电调节器。将一定量的分散剂（典型情况是干颜料重的0.25%的Colloid211或0.25%的TSPP）溶于水中，所需水重的提供使300克颜料成为62.0～62.5%含固量泥浆计算出来。将300克颜料以缓和的速度逐渐加入。当全部颜料加入后，使混合机在50伏电压运行一分钟。在中间试验厂中是用Cowles搅拌机进行的（容器直径10英寸，叶轮直径4英寸，叶轮速度3300转/分，线速度3455英尺/分）。如实验室方法将分散剂加入水中，接着向水中加入颜料，以低速使其混合。搅拌机在3300转/分下运行5分钟。

实施例Ⅰ

用Georgia高岭土的散凝含水悬浮液试样制备本实施例所用的高岭土颜料。散凝剂为硅酸钠。固体含量约35%。散凝含水悬浮液中高岭土的粒度分布为直径小于2.0微米的颗粒为55～60%，中值粒径为1.3～1.6微米，直径小于0.3微米的粒为10～11%。将这种悬浮液用水稀释至固体含量在15～20%之间。通过重力沉降法使稀释的悬浮液分级，使其产生含有中值直径（C.S.d）为0.70微米（粗）、0.62微米（中等）和0.55微米（细）颗粒的液体层。分离的悬浮液的PH值为8～10。用10%的硫酸水溶液使PH值降低至7.0。将市场上供应的二甲基二烯丙基氯化季胺聚合物（ploymer 261 LV）的浓缩物稀释至含1%固体，然后在搅拌下，在5～10分钟内使其加入到分离的悬浮液各组分中，并将各组分的PH值用硫酸调节到2.5。将“细”组分用0.07%和0.09%聚合物处理，以及“粗”组分用0.07%聚合物处理。这种百分数是干聚合物对干高岭土的百分比。将处理的悬浮液用连二亚硫酸钠进行漂白，加入比例为每吨干高岭土加入10磅连二亚硫酸钠。静置30分钟后，将漂白后的组分进行真空过滤，然后用冷水冲洗滤饼，直到测定的滤液电阻率为5000欧姆-厘米。

然后用一平勺把焦磷酸四钠揉入滤饼中，使冲洗后的滤饼被散凝。磷酸盐的用量为0.1%（对干高岭土重量）。继续揉和，直到湿滤饼变成能倾注状态，这时将其倒入Waring Blenelor混合机中。然后在此混合机中通过搅拌使滤饼形成能流动的悬浮液。所得到的高岭土悬浮液具有55～62%的固体含量。

将这种流体状高岭土悬浮液经喷雾干燥，把100份的处理高岭土与7份煮过的羟乙基化淀粉（Penford Gum280，30%固体）和4份丁苯胶乳（Dow Latex620，50%固体）混合制成涂料（56%含固量）。以上的所有数量都是以干组分表示的。用涂布机将涂料涂到24磅低定量原纸网面上，该涂布机安有气刀涂布装置，可使涂布量控制在3～6磅/3000英尺²令范围内。纸张在相对温度50%和72°F下进行调理，用两种不同的实验压光设备进行压光：设备A，2压区在140°F和250磅/英寸;设备B，3压区在140°F和500磅/英寸。

用TAPPI方法测定压光后纸张的不透明度和光泽度。按照TAPPI Standard T425-M-60方法测定其不透明度，按照TAPPI Standard T480 ts-65方法测定其光泽度。不透明度和光泽度以百分数来记录，百分数越高，不透明度和光泽度就越好。

不透明度、光泽度和印刷性的测量结果归纳于下表Ⅰ中。表Ⅰ是在三种不同涂布量测量结果的线性回归值基础上，计算出相当于5磅/令涂布量的各项数据。

为了比较起见，制备一种对比涂料，其中所用的颜料由90份的LIT ECOTE^R高岭土和10份ANSILEX^R高岭土组成。LITECOTE^R是一种商品分层颜料，其中值直径为0.70微米（e.s.d.）。ANSILEX是一种商品煅烧颜料，其中值直径为0.80微米（e.s.d.）。这种涂料的固体含量为57%。涂布和实验的方法与实施例Ⅰ中用于其它颜料的方法相同。

表Ⅰ

用含有聚合物处理的高岭土的颜料涂布纸的性能

高聚压光设备A 压光设备B

岭合纸的不光泽度 Helio 纸的不光泽度 Helio

土物透明度（%）印刷性透明度（%）印刷性

粒浓（%）（mm）（%）（mm）

度度（%）

细 0.07 88.3 49.1 63 87.1 49.3 87

细 0.09 88.4 46.8 63 86.8 47.7 96

粗 0.07 87.8 40.3 63 86.9 43.1 96

对比 - 87.4 48.0 55 86.0 47.8 83

表Ⅰ中的数据表明实验颜料的适用性能和不透明性都优于对比颜料（LITECOTE/ANSILEX），而一般生产纸的光泽度与对比光泽度相近。这些数据还表示了，粗高岭土往往会降低光泽度，而保持印刷性。

这些数据还表示了，当聚合物261 LV的用量增加到0.09%时，趋向于保持膨化作用。但是，用这种浓度的聚合物处理的高岭土制备的高岭土泥浆和涂料往往会出现粘度反作用的增加。

实施例Ⅱ

A部分

为进一步对比，曾试图采用市场有售的又利于絮凝水中悬浮物的某种胺、胺盐、季胺盐和阳离子聚合物等来使“细”粒度（0.55微米）的高岭土膨化。按实施例Ⅰ中所述的方法，以包括聚合物261 LV在内的各种絮凝剂反复地制备膨化高岭土。通过加入约0.07%（以干高岭土重为基准）的絮凝剂后，含25%高岭土固体的高岭土悬浮液的稠化度的增加来评估膨化作用。如果加入一种絮凝剂后，没有观察到悬浮液稠化，则评估其膨化作用为“零”。如果产生了微小奶油状稠性;这种絮凝剂的膨化作用为“轻微”。如果在倾倒这种分散液时，也看到悬浮液稠化，那么这种的膨化作用为“较大”。对Polymer 261 LV所能引起的膨化作用被评为“很大”，这是因为它几乎使泥浆固化，而不能倾倒。

对各种絮凝剂膨化作用的比较研究。结果列入表Ⅱ。

表Ⅱ

商品/代号品名膨化率

Calgon/261 LV 聚季氯化铵很大

Betz/1190 聚季铵盐轻微

Nalco/8674 聚季铵盐零

American Cyanamid 轻微

/S-5622 阳离子聚合物轻微

/S-5623 阳离子聚合物轻微

有关化学品/C-315 阳离子聚合物轻微

有关化学品/C-305P 阳离子聚合物轻微

Betz/1180 聚胺盐零

Betz/1185 聚胺盐零

Betz/1175 聚氨基酰胺零

Nalco/7607 聚胺环氧氯丙烷较大＊

（Polyamine-epichloro-hydrine）

＊当浓度增加到0.14%和0.21%时，其作用也不接近使用Calgon 261 LV的膨化效果。

表Ⅱ的数据说明，在所列出的物质中，聚二甲基二烯丙基氯化铵在上述实验的计算浓度下，对高岭土分散液的膨化作用是独一无二的。

B部分

进一步实验测定了各种市售阳离子聚合物作为絮凝剂或凝结剂絮凝高岭土悬浮液，并能够生产形成约含62%固体的具有令人满意的高岭土和低剪切流变性高岭土一水悬浮液的不透明涂料的能力。

实验所用的高岭土产于美国佐治亚洲中部，选择这种高岭土矿对于本发明加入0.08%的Calgon 261 LV聚合物来说，具有理想粒度分布。该高岭土的粒度分布为小于2微米的颗粒为90±2%（重量），小于0.57±0.03微米的为50%（重量）以及小于0.3微米的不大于20%（重量）。这种高岭土可用来生产固体含量为20%泥浆，并含有作为散凝剂的硅酸钠和碳酸钠的混合物。其PH值约为7。在此实验中所用的阳离子聚电解质，除Calgon 261 LV之外，还有如下注册商标的产物：NALCOLYTE7107、NALCOLYTE8102、NALCOLYTE8100、NALCOLYTE8101和NALCLEAR7122。

沉淀实验是这样进行的：将部分含固量为20%的泥浆放入量筒中，加入足够的水使其稀释成含固量为10%的泥浆。形成100毫升稀释泥浆（10克干高岭土/100毫克稀释泥浆）。封盖住量筒筒口，迅速反复倒置数次使其内容物混合。经过一段时间，通过观察每种悬浮液的沉淀性能，来研究膨化絮凝）悬浮液所得到的各种处理效果。将沉淀26小时后的结果概述如下：当加入给出定量的那些阳离子聚合物时，表现出的沉淀性能与加入0.08%的Calgon 261 LV时的效果相似。从1小时到26小时的所有时间内，用这些试剂处理的泥浆所表现出的沉淀性能相似或稍好于用Calgon 261 LV用量为0.08%时测定的结果。

聚合物用量（重量）＊上层液体厚度（毫米）上层液体澄清度

7107 0.25% 30 透明

7122 1.00% 32 透明

8100 1.00% 29 透明

8101 1.00% 29 透明

8102 0.5% 30 透明

Calgon 261 LV 0.08% 29 透明

＊以下干高岭土重量为基准。

根据上述结果，这些涂料的测定数值决定了不透明作用（光散射）和分散到水中形成含固量约为62%的液体泥浆的能力。当不能形成含固量为62%的泥浆时。分散泥浆的流变性是在更低的固体浓度下测定的。这些实验中所用的高岭土样品是从同一矿源中获得的高岭土，并经上述相同方法处理过而生产出来的粒度分布相同分级高岭土。这种涂料的制备是通过向PH为7的含固量为20%的高岭土泥浆中加入聚电解质，用硫酸使其酸化到PH等于3，然后以每吨干高岭土加入8磅K-Brite牌的连二亚硫酸钠使其漂白，老化30分钟接着进行过滤，然后用冷水冲洗滤饼。把滤饼在烘箱中干燥后进行粉化，向各种颜料中加入0.025%（以干高岭土重为基准）的Colloid C-211聚丙烯酸钠分散剂，使其在Waring Blendor搅拌机内混合，并在50伏电压下搅拌一分钟，使其分散成含固量为62%的悬浮液。如果有必要，再加入一些聚电解质，直到在20转/分的转速下Brofield粘度最小为止。实验结果如下：

各种阳离子聚电解质对膨化高岭土的光学性和流变性的影响

泥浆的黑色玻璃板

性能和组成的散射面

m²/g

PH 粘度 Hercules

聚合物固体含量 Brookfield 终奌 457 577

（%）（%）粘度（厘泊）粘度（厘泊）粘度纳米纳米

20转/分 100转/分

0 ＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊ 0.128 0.093

Calgon216 62.5 7.2 50 60 560/16 0.153 0.127

LV，0.08%

Nalcolyte 62.2 7.2 50 59 1100/12 0.150 0.102

7107，0.25%

Nalcolyte 62.0 7.2 75 87 410/16 0.178 0.134

8101，1.0%

Nalcolyte 62.2 8.0 100 103 655/16 0.185 0.136

8100，1.0%

Nalcolyte 61.1 7.0 55 80 500/16 0.189 0.138

8102，0.5%

＊＊未测定。

当用ASP^R100份含水高岭土样品进行相同实验时，所得结果基本相似;但是，在457纳米和577纳米处的散射值较低。这种高岭土的粒度分布是小于2微米的颗粒为92%（重量），小于0.4微米的为50%，小于0.3微米的为35%（重量）。

实施例Ⅲ

为进一步对比起见，除将Calgon Polymer 261 LV混合于涂料之前，不采用该聚合物处理高岭土外，重复进行实施例Ⅰ中的制法。本实验中所用的高岭土为实施例Ⅰ中的“细”高岭土。向这种涂料中加入Polymer 261 LV，其加入量为混合于涂料中的未处理高岭土重量的0.07%。按照实施例Ⅰ的方法，将这种对比涂料涂于原纸上，并用设备A压光，该纸相对于前边实施例Ⅰ中所述的相同的方法用0.07%聚合物处理的高岭土涂布制成的。这种压光纸的光泽度降低了3单位，不透明度降低了0.6单位，由此表明用这种方法使Polymer 261 LV混合于涂料中是不能产生理想的改进效果的。

实施例Ⅳ

按照实施例Ⅰ中的方法制备含有细、中、粗不同粒度的高岭土，并用0.07%（重量）的Polymer 261 LV（以高岭土固体重量为基准）处理滤饼。在焦磷酸四钠存在下，把这种滤饼放在Waring Blendor搅拌机中混合形成悬浮液，加入的焦磷酸四钠的量足以使其在低的或高的剪切条件下，一分钟内即可形成液体分散液。低的剪切条件是通过使控制混合物输入的功率变阻器调定为40伏来获得的，高的剪切条件是使变阻器调定的值为100伏。在高的和低的剪切条件下制得的高岭土悬浮液的Brofield粘度和Hercules（高剪切）粘度，光散射和光泽度等值列于表Ⅲ中。我们相信，那些未经测定的分散剂加入量不是最佳用量。

同样按实施例Ⅰ的方法把聚合物处理的高岭土（“细”、“中”、“粗”粒度）悬浮液，取100份并与7份羟乙基化淀粉和4份丁苯胶乳（在低和高剪切条件下）混合制成涂料。涂料配方中所用的组分的量都是以干涂料重为基准。同实施例Ⅰ的方法制备对比涂料，含有聚合物的高岭土悬浮液涂料的Broofield粘度和Hercules粘度，光散射和光泽度列入表Ⅲ。

表Ⅲ

用Polymer 261 LV处理的高岭土、水悬浮液的流变性、光散射和光泽度

高岭剪切固体粘度

土粒作用含量 Broofield Hercules＊光泽度黑色玻璃板

度（%）粘度粘度（%）涂层光散射

（20转/分）（转/分） S457 S577

厘泊厘泊 m²/g m²/g

细低 61.8 488 165 60 0.186 0.130

细高 61.7 88 473 62 0.178 0.127

中低 61.4 188 283 58 0.182 0.128

粗低 61.8 225 - 51 0.160 0.115

＊Hercules粘度计的转速是在16达固一厘米×10⁵条件下，用A型转子测定的。

表Ⅳ

涂料的流变性、光散射和光泽度

高岭剪切固体粘度

土粒作用含量 Broofield Hercules＊光泽度黑色玻璃板

度（%）粘度粘度（%）涂层光散射

（20转/分）＊＊达固一 S457 S577

厘泊厘米×10⁵m²/g m²/g

细低 57.6 8450 56 34 0.182 0.142

细高 57.7 8200 54 36 0.182 0.143

中低 57.2 5200 48 24 0.172 0.136

粗低 57.7 6850 - 19 0.139 0.110

对比 - 57.9 2475 44 - 0.130 0.100

＊LITECOTE/ANSILEX

＊＊在4400转/分下，用E型转子。

从表Ⅲ和表Ⅳ中的数据看出，无论其粒度粗细如何，本发明的膨化高岭土具有良好的Broofield粘度和Hercules粘度，同时，在高剪切条件下的Brookfield粘度低于低剪切条件下的Brookfield粘度。这表明剪切作用降低了用二烃基二烯丙基季铵盐聚合物处理的高岭土泥浆的粘度。

表Ⅲ和表Ⅳ中的光散射和光泽度数值则表明于高剪切并没有破坏其膨化结构，而且在高剪切条件下分散时，用Polymer 261 LV处理的高岭土颗粒的性质与在低剪切条件下分散的用Polymer 261 LV处理的高岭土的性质相比较只有极小的改变，这由S457和S577相应的光散射和光泽度的数值几乎没有变化可以证实。

实施例Ⅴ

按照实施例Ⅳ的方法，在高的和低的剪切条件下用一种高岭土泥浆制备涂料，该泥浆是以0.07%的Polymer 261 LV处理的0.55微米和0.62微米粒级的高岭土泥浆。将这种涂料涂到原纸上，其涂层重量为5磅/3300英尺·令。被涂布的纸是在温度140°F和线压500磅/英寸下分阶段地进行压光。这些阶段设计成不同的“压区”，（1、2、3压区）。无论是经压光纸还是未经压光过的纸不透明度，均按TAPPI T425-M-60的规定方法测定，而测定其光泽度采用TAPPI T480ts-65规定进行。关于LITECOTE/ANSILEX对比涂料的制备和试验可参照上面实施例进行。

纸的不透明度和光泽度的实验结果记录于表Ⅴ。如同表Ⅰ中数据一样，表Ⅴ中的数据是从测定三种不同涂布重量下的数值计算出涂布重量为5磅/令下的线性回归值。

表Ⅴ

剪切条件对用Polymer 261 LV处理的高岭土制备的涂料的涂布纸的性能的影响

（1）OP.＝不透明度

（2）Gl.＝光泽度

（3）对比＝LITECOTE/ANSILEX（90/10混合）

表Ⅴ中的数据表明剪切条件对用Polymer 261 LV处理高岭土制成的涂料的性能没有明显影响。且不管分散、剪切条件如何，在超级压光条件下，仍保持了因聚合物处理高岭土而得到的改进的不透性和光泽度。应当注意到当高岭土原料较粗时，经过超级压光的纸，其透明度和光泽度通常会降低。

实施例Ⅵ

按照实施例Ⅰ中的方法制成的一种滤饼，该滤饼含有用0.07%（重量）（以高岭土固体重为基准）的Polymer 261 LV处理的细高岭土颗粒（0.55微米）。采用剪切条件使这种滤饼在Waring Blendor搅拌机中混合并搅拌1分钟，制成悬浮液（55%）把这种用Polymer 261LV处理的高岭土悬浮液加入到磨木浆中，制出含有4.57～14.28%净矿物含量（NMC）的手抄纸，其中磨木浆的加拿大标准游离度是125毫升、纸浆浓度约为2.7%（重量）。这种纸浆/高岭土的混合物先在实验室里的纤维解离机中混合，直到获得均相悬浮液为止，并使纸浆浓度稀释到0.25%。采用M/K Systems公司的小型抄纸机，在35磅/3300平方英尺的抄网（52.1克/平方米）上，将纸浆/高岭土悬浮液制成手抄纸。为了保证有足够的高岭土助留，向网前箱中的浆料中加入商标为ACCURAC 620的阳离子聚丙烯酰胺作为助留剂，加入量为0.5磅/吨纤维。

将手抄纸在小型抄纸机上压榨和干燥后，至少在温度为73°F，相对温度为50%条件下处理24小时。然后测定其亮度和不透明度。

将在73°F，50%相对温度下经24小时处理过的手抄纸，以线压力100磅/英寸经两压区（B）进行压光。

为对比起见，重复以上方法采用无填料，制备对比低。为进一步对比，使用未处理的高岭土（HT高岭土），重复以上方法制备对比纸B，其中所用的高岭土具有约0.7微米的中值粒度，小于2微米的约占80%。使定量调至为52.1克/平方米，将亮度和不透明度结果归纳于表Ⅵ中。

表Ⅵ

以Polymer 261LV处理高岭土加填后低的性质

膨化 NMC 未压光压光

颜料亮度（%）不透明度亮度（%）不透明度

（%）（%）

4.57 67.1 86.1 67.1 86.4

8.21 67.7 87.4 67.4 87.6

11.42 68.3 88.3 67.8 88.5

14.28 68.4 89.3 67.8 88.8

无填料（对比纸A）

0.00 65.5 83.0 66.4 85.5

未处理的HT高岭土（对比纸B）

4.09 66.2 85.1 66.2 85.7

7.26 57.6 86.1 67.3 86.3

9.58 67.4 87.1 67.1 87.0

11.49 67.0 87.6 67.0 88.1

表Ⅵ中的数据表明用Polymer 261LV处理的高岭土作为填料可生产出来亮度较高的纸具有较高的不透明度，在大多数情况下，该纸经过超级压光，并不会使纸的这些性质遭受损失。

实施例Ⅶ

实验测定是在生产供胶版印刷的轻量涂料纸中，论证本发明膨化涂料的实用性。该膨化涂料基本如实施例Ⅰ所述的方法，以佐治亚州（Georgia）高岭土样品来制备的。高岭土的粒度分布为小于2微米的约占85%（重量），小于0.3微米的约22%（重量）。中值粒度约为0.6微米。Calgon 261LV聚合物的加入量为0.07%（重量），以高岭土重为基准。加入聚合物后，通过加酸使悬浮液絮凝，接着使其漂泊，脱水和干燥。将得到的样品在0.1%（重量）（以干高岭土重量为基准）的焦磷酸四钠存在下。采用低剪切条件制成固体含量为62.5%的泥浆。采用常规方法，按所列顺序加入下列组分制备涂料：

重量份数（以绝干重为基准）

100.0 颜料

8.0 煮过的Penfond Gum 280 淀粉

8.0 Dow 640 A胶乳

0.8 Sunrez 666

0.5 Nopcote C-104

用氢氧化铵溶液把涂料的PH调整到8.0。通过Keegan槽式刮刀涂布机将涂料涂于24磅的胶印原机上，同时以改变刮刀的压力来调节网面的涂料量。试验前，将涂布纸用设备B压光机，在2压区、250磅/英寸和140°F下进行压光。然后，按标准方法测定光学性和印刷性能。

为了对比，使用商标LVHT的高岭土和50/50（重量）的LVHT和LITECOTE高岭土混合物，按通常方法制成对比涂料。我认为这些高岭土能够代表生产胶版涂料纸所用的高岭土颜料。

表Ⅶ总结了通过实验含有实验膨化颜料的涂料的流变性以及含有对比高岭土涂料的流变性的结果。

表Ⅶ总结了涂料纸的光学性和印刷性能。

表Ⅶ

涂料的流变性

涂料流变性 LVHT 50LVHT 实验颜料

50LITECOTE

固体含量（%） 57.1 57.2 57.2

PH值 8.0

Brookfield 粘度 2500 3350 8250

4号中心轴

20转/分，80°F

HEP＊“E” 19 22 33

（达因一厘米×10⁵）

400000达因Springs

E-转子，最大转速4400转/分

＊Hercules“终点”

表Ⅷ

涂布纸的光学和印刷性能

涂料 LVHT 50LVHT 实验颜料

50LITECOTE

涂布量＃/3000平方英尺 4.0 4.5 4.0

压光性

75Deg.纸的

光泽度（%） 47.4 49.1 46.5

Elrepho 亮度（%） 69.4 69.9 69.6

不透明度（%） 84.1 84.5 85.1

经压光后纸的性能

Sheffield平滑度 16 11 23

Sheffield透气度 49 44 206

（3盘式）

印刷性能

K&N着墨性变化 19.6 19.4 28.8

IGT掉毛试验 19 18 17

（Dry Pick vvp）

W/＃24油

75Deg.印刷

光泽度（%） 77.8 78.5 68.9

光学密度 1.60 1.60 1.55

透印 76.1 76.6 76.1

油墨转移（mg） 36.9 32.6 40.2

RI透印性

湿粘附性（1） 3 3 10

（1）此数值越低表明湿粘附性越好。

表Ⅶ中所列粘度的数据表明实验颜料具有较高的粘度。

表Ⅷ中的数据表明实验颜料的膨化效果，通过它们良好不透明性，透气度、K&N着墨性和透印性得到了证实。

实施例Ⅷ

下面的实验表明，当加入有效量的聚合物时，通常是怎样测定粘度增加。实验结果还证实Calgon 261 LV聚合物对含水高岭土高固体分散液的絮凝作用。在该实验中所用高岭土是代号为ULTRAGLOSS 90 1/2 高岭土，这种高岭土为预分散的、超细高岭土，其中小于2微米的颗粒为98%（重量），细于1微米的为90%（重量），中值粒度约为0.3微米。这种高岭土被制成含有约0.35%（重量）的焦磷酸四钠的喷雾干燥产品，其中的焦磷酸四钠是在喷雾干燥之前加入泥浆中的。加入Calgon 261 LV聚合物使散凝的高岭土（700克高岭土）悬浮液增加到65%固体含量。这一固体浓度有利于观察填加的聚合物的稠化作用。在每次加入后测定其Broofield粘度（20转/分）直至加到所需总量0.07%（干聚合物重量）为止，以干高岭土重为基准。最初加入聚合物时粘度稍有降低，但是，当加入约60%的有效量时，对生产细高岭土膨化产品所需的聚合物而言，粘度开始增加，并且继续增长到将全部0.07%的聚合物加完。所得的数据列于表Ⅸ中。

表Ⅸ

加入Calgon 261 LV聚合物对高固体散凝高岭土悬浮液粘度的影响

加入总体积（1%的聚合物261LV溶液） Broofield粘度（厘泊）

0 180

10 164

20 152

30 186

40 272

50＊ 400

＊最终固体含量＝59%。

实施例Ⅸ

下面是本发明用于生产规模的一个实施例。

将从washington county，Georgia，的矿床采掘的高纯度原高岭土，即的North Jenkins原矿，进行研磨，然后使其和具有Na₂O/SiO₂重量比约为3/1的硅酸钠和碳酸钠一起分散于水中。将这种悬浮液放入离心式分离机中分出小于2微米的颗粒为87%（重量）的悬浮液，该悬浮液内颗粒的中值粒度为0.59±0.03微米;小于0.3微米的颗粒的为17%（重量）。固体含量约为20%，pH约为7。将上述悬浮液通过一个高强磁力分离机的磁铁进行纯化。向得到的纯化高岭土悬浮液中加入0.08%（以干高岭土重为基准）的Calgon 261 LV聚合物。这种聚电解质以浓度约2%（重量）的水溶液形式加入。同时加入硫酸调整pH到约4～4.5，并加入6磅/吨高岭土的连二亚硫酸钠（Na₂S₂O₄）作为漂白剂。再用回转式真空过滤机过滤泥浆，生产出含有55～60%固体的滤饼。用冷水充分冲洗滤饼，加入0.10%（以干高岭土重为基准）的焦磷酸四钠使其分散，接着进行搅拌，通过加入氢氧化钠使流化滤饼的pH值调整到6.5～7.0。然后将这种悬浮液进行喷雾干燥。

使用这种原矿，理想性能为：

G.E.亮度（%） 86.5～87.0

+325目残留物（%） 0.001

散射系数 m²/g

457纳米 0.160

577纳米 0.120～0.140

以上所列的实验颜料的散射值比标准1级常用含水涂料高岭土的散射值大两倍。当将这种实验颜料用于涂布量为3～6磅/3300平方英尺的胶印纸涂料配方中，作为唯一的颜料，其散射值可与用含有5份（重量）TiO₂或10份（重量）煅烧高岭土涂料相似，所得的纸的不透明度接近。另外，这种更大覆盖力可使得涂布胶版印刷纸的亮度能与用具有更亮度的高岭土涂布获得亮度相媲美。而本发明颜料可能具有比上述涂料更高的亮度值，该亮度是通过向高岭土原料中加入聚电解质使其具有更高亮度和/或通过浮选或其它方法除去着色杂质后而产生的。采用这种和类似粒度的原高岭土制得的本发明颜料的分散高岭土-水泥浆的粘度是介于造纸涂料用的标准分层高岭土和细粒煅烧高岭土的粘度之间。下面以它们的典型性质来简要地进行说明。

ANSILEX 本发明 NUCLAY HTNo2

煅烧高岭土产品分层高岭土涂层高岭土

固体含量（%） 50 62.3 67.8 69.9

pH 6.4 6.8 6.7 6.3

Brookfield

粘度（厘泊）

20rpm转/分 30 210 320 205

100rpm转/分 50 165 290 145

Hercules

终点粘度 840/16.0 1100/9.9 340/16.0 1100/4.3

“A”转子，27℃

我们发现该涂料的制备最好是在最大固体含量的62～63%的条件下进行分散。如果固体含量更高也可能分散，但比较困难，或许还会产生高 Brookfield粘度。

本发明所得的喷雾干燥颜料的流变性、光散射和光泽度将随分散液的固体含量、加入的分散剂和种类，还有pH值的变化而变化，喷雾干燥前后，制备这种颜料泥浆所用输入功的大小也会影响其性能。这些影响可由本实施例中用0.08% Calgon26 LV制备的颜料的实验数据所表示。该颜料的制备是通过上述实验方法进行的。

固 Waring Colloid 211 粘度散射率

体搅拌机浓度（%） 20转/分 Hercules＊＊ m²/g

含速度＊ Brookfield 粘度 S457 S577

量粘度

62 50V 0.025 100 1100/3.7 0.174 0.126

62 110V 0.025 90 1100/2.0 0.162 0.114

64 50V 0.025 140 780/16 0.175 0.129

64 110V 0.025 150 1100/6.1 0.160 0.112

66 50V 0.025 230 450/16 0.172 0.125

66 110V 0.025 320 535/16 0.164 0.117

TSPP%

62 50V 0.020 4 50 1080/16 0.187 0.138

64 50V 0.020 4 95 520/16 0.182 0.132

＊型号31BL46，输入功率调节器上电压调定。

＊＊A-转子，27℃rpm/达因-厘米×10⁵。

实施例Ⅹ

本实施例中所用的高岭土颜料是采用实验室设备，用研磨过的，预分级的Georgia高岭土的散凝合水悬浮液制成的。这种研磨原高岭土是取自Scott mine，Washington County，Georgia。这些研磨高岭土具有如下粒度分布：小于5微米的占82%;小于2微米的占68%;小于1微米的占52%;小于0.95微米（中值粒度重）的占50%;小于0.50微米的占25%;小于0.3微米的占4%。作为标准的研磨高岭土为约35%固体，并含有硅酸钠作为凝剂。用通常方法在离心式分离机中使上述悬浮液分成三种粒度的组分：小于2微米的占79%;小于2微米的占83%;小于2微米的占90%。小于2微米的占83%组分的粒度分布为小于0.6微米的占50%和小于0.3微米的占18%。将各组分的pH值用硫酸调整到4.5，采用连二亚硫酸钠漂白，其中连二亚硫酸钠的加入量为4磅/吨干高岭土。将Calgon Polymer 261 LV浓缩物稀释1%浓度，适当搅拌在5～10分钟内加入到每份悬浮液中。每份悬浮液皆用聚电解质处理，聚电解质的加入量分别为0.08%，0.12%和0.15%（均以干聚合物与干高岭土之比计算）。在所有情况下，悬浮液的稠化往往超过加进的酸和漂白剂的絮凝。处理过的泥浆，表现出具有“奶状的”稠度。静置30分钟后，对每种漂白的和处理的组分进行真空过滤，并用冷水冲洗所得滤饼，直到测定滤液至少具有5000欧姆-厘米的电阻率为止。

将九种冲洗过的滤饼，每种取出一部分用0.025%（以干高岭土重为准）的焦磷酸四钠，或用用0.025%（以干高岭土重为基准）的聚丙烯酸钠，Colloid 211，进行散凝，散凝剂的加入方式是在一个电动叶片式搅拌机的搅拌下，以40%的散凝剂溶液加入到滤饼中，继续进行搅拌直到这种湿滤饼变得可倾倒时为止。用常规的方法，将这种流化的高岭土悬浮液进行喷雾干燥。干燥的颜料用Waring Blendor搅拌机（Modcl 31 BL46）混合再分散在水中。所用的方法是将分散剂溶于水中，然后逐渐向水中加入颜料，同时使混拌机以适当的速度运转。当加入全部颜料后，使混合机继续在50伏下运行一分钟，所得的高岭土悬浮液具有约62%的固体量。

使用Brookfield粘度计在20rpm转/分下和Hercules粘度计（“A”转子）分别测定喷雾干燥高岭土的粘度。通过黑色玻璃板的方法在457纳米和577纳米光波条件下试验它们的光散射率。其结果记于表Ⅹ。

表Ⅹ中的数据表示加入0.03%的季铵聚电解质时导致颜料具有比加入更高量的季铵聚电解质时还要低些的不透明性。但加入量为0.15%或0.13%时，散射作用比较低加入量时更好，而低剪切和/或高剪切条件却达到高于所需要的值。一般来说，综合考虑所测定的光散射率和流变性的最佳方案为加入0.06%～0.08%的聚电解质。表Ⅹ中的数据还似乎表明，光散射受到高岭土粒度的影响。

实施例Ⅺ

对实施例Ⅹ中制备的一些实验颜料进行了深入一步的测定。采用小于2微米的占90%的高岭土并用同样方法来制得另一种样品（样品4），除在喷雾干燥前加入0.08%的Calgon 261 LV外，因此样品2和样品4是由相同的高岭土，相同量的聚电解质而制成的，但是在样品2中聚电解质是在过滤前加入的，而样品4中的聚电解质是在过滤后加入的。测定的样品如下：

样品号 Calgon 261 LV（%）原料中小于2微米的高岭土（%）

1 0.08% 80

2 0.08% 90

3 0.15% 83

4 0.08% 90

将实验颜料制成62.0%固体泥浆，并通过加入适量的Colloid 211使其获得最小的Brookfield粘度。这些泥浆是在Waring Blendor搅拌机中40伏电压下混合一分钟制成。用上述方法测定其Brookfield粘度和Hercules粘度。

轮转凹版印刷纸的涂料配方如下：

颜料 100

Penford Gum淀粉胶 7

Dow Latex 620A 4

Nopcote C-104 0.5

将涂料制成近似57%固体。用氢氧化铵将每种涂料的pH值调整到8.0。再以标准实验室方法测定其Brookfield粘度和Hercules粘度。必须将含有用填加0.15%的Calgon 261 LV制备的颜料的涂料稀释到含有56%固体物，因为57%固体物的涂料的Brookfield粘度太高。

在Keegan槽式刮刀涂布机上把每种填料按三种不同的涂布量，分别涂在St.Regis轮转凹印原纸上。在所有含实验颜料的涂料应用期间观察这种涂料的脱水特征，严格要求涂料含有0.15% Calgon 261 LV。涂料纸在转筒干燥器上干燥，并在72°F和相对湿度50%下处理一个晚上。然后称纸重，测定涂布量。

当达到所需涂布量时，在140°F和50磅/英寸下把纸通过两压区压光。将压光的纸在72°F和相对湿度50%条件下处理一夜，然后测定其光泽度、Elrepho亮度（爱利夫光电分射计），不透明度和耐光照性（Heliotost）。

比较每种颜料的高岭土-水悬浮液的流变性，所得结果列于表Ⅺ。加入0.15% Calgon 261 LV颜料的泥浆具有较差的高剪切流变性这可能是由于在制备过程中，对该处理量剪切力不足所致。当涂料在含固量为57%时具有较高的Brookfield粘度。若将其稀释剂56%固体时仍然有高Brookfield粘度。以下是测定涂有实验颜料和对比颜料压光纸的光学性。对比颜料由90% Litecote和10% Ansilex的混合物组成。在全涂布重量范围内用细原料制成的两种样品，其光泽度大于或等于对比样品的光泽度。用较粗原料制成的颜料具有比对比颜料更低的光泽度。在低涂布量的范围内，实验颜料的Elrepho亮度大于或等于对比颜料的亮度。在全涂布量范围内，实验颜料的轮转凹印的适印性和不透明度好于或等于对比颜料的性能。

我们发现用细高岭土原料和0.08%聚电解质制备的样品2具有比对比样品更大的光泽度、不透明度和耐光照性（Heliotest）。涂布纸的Elrepho亮度，在涂布量为3.9磅/3300平方英尺和6.1磅/3300平方英尺的时候，大于或等于对比涂布纸的亮度，而在5磅/3300平方英尺时，又小于对比值。从研究中得出这种颜料的所有性能都优于其它实验样品或一般等于对比样品的性能。在过滤后或喷雾干燥之前加入聚电解质的样品4，其性能全都低于样品2。

实施例Ⅻ

将用0.08%的Calgon 261 LV聚合物（实施例Ⅹ）处理的两种高岭土样品于最佳条件（用0.025% Colloid 211分散的）下，在水中制成固体含量为62.2%和64.2%的泥浆。把样品放于100°F的振动水浴中，振动频率较低，约为100圈/分，幅高约7厘米。从一开始和每隔一周都测定其粘度和黑色玻璃板的散射率。发现在高温下会增加光散射，而且随着储存时间的延长高剪切的粘度也增加。这种泥浆还倾向于稠化，但它们能用刮勺混合利于加工和测定稠度。此外，还发现用热水（120～140°F）冲洗滤饼能消除泥浆在储存期间变稠的倾向。

按本发明进行膨化以后，测定高岭土的粒度分布曲线变化的试验。这些试验没得到确定的结果。本专业的熟练技术人员知道高岭土的粒度分布曲线是通过散凝的含水悬浮液试验才能得到的。本发明制备的膨化高岭土散凝含水悬浮液所用的剪切速度强烈地影响着膨化高岭土的粒度分布。而且，使用SEDIGAPH分析仪时，使待测定的散凝高岭土悬浮液稀释，并在声浴中经振动处理。可想象出这种处理通过破坏聚集体，能够改变膨化高岭土的粒度分布。一般来说，这种试验表明了本发明的膨化高岭土产品至少在细粒范围内产生的膨化高岭土产品更粗。例如，一般表现为细于0.3微米的颗粒有50%（重量）的减少。粘度分布小于0.3微米的约为20%（重量）的原料高岭土通常生产出一种膨化产品，该产品在低剪切速度剪切时（Waring搅拌机，调定电压为40伏），似乎是细于0.3微米的约10～11%（重量）。大于0.3微米颗粒的粒度分布的变化一般小于SEDIGRAPH仪器的精度限度。

当本发明的特定组分如上定义时，许多其它变量都可能引入，并以任何方式影响、提高或在其它方面改进本发明体系。例如，本发明的用聚电解质处理的高岭土可以与其它具有特殊和独特性能的高岭土混合生产颜料。这种颜料的例子有高光泽度高岭土或层状高岭土。这些规定包括于此。

尽管在本申请中表示了一些改变，但是对于本专业技术人员在阅读本申请书的基础上还能作出许多改进和衍生结果。例如，聚电解质可以在酸性pH下加入到未漂白的高岭土中，酸性pH值是在还原漂白中所要求的。加入连二亚硫酸盐和硫酸漂白剂后，可以在散凝剂存在或不存在的条件下使滤饼再浆化，等等。此外，叙述了使用二烯丙基均聚物。本专业的熟练技术人员会认识到在聚合反应中通过引入其它单体可以改良聚合物，以便改良乙烯丙基铵聚合物的盐。

Claims

1、一种新型的不透明颜料组合物，其中包括用少量阳离子聚电解质絮凝剂絮凝的水合高岭土颗粒，上述颜料具有至少85%的G.E.亮度，在457钠米和577钠米处的散射值高于不加入上述聚电解质的高岭土的散射值，上述颜料能形成具有适用的低的和高的剪切粘度的62%固体液态泥浆。

2、如权利要求1所述的颜料，其中含固量为62%的泥浆的Hercules终点粘度在16×10⁵达因-厘米的条件下，用“A”型转子测量为500转/分以上。当在20转/分下测量时，Brookfield粘度在1000厘泊以下。

3、如权利要求1所述的颜料，其中上述的含固量为62%的泥浆具有800转/分或更高的Hercnles终点粘度。

4、如权利要求3所述的颜料，其中当在20转/分下测定时，上述的62%固体泥浆具有500厘米以下的Brookfield粘度。

5、如权利要求1所述的颜料，该颜料中还含有少量的散凝剂。

6、如权利要求1所述的颜料，其中上述的聚电解质为季铵盐聚合物。

7、如权利要求1所述的颜料，其中上述的聚电解质为二烯丙基铵盐聚合物。

8、如权利要求1或4所述的颜料，其中上述聚电解质为具有分子量在1×10⁴～1×10⁶之间的二甲基二烯丙基铵盐聚合物。

9、如权利要求1或4所述的颜料，其中上述聚电解质为具有分子量在50000～250000之间的二甲基二烯丙基铵盐聚合物。

10、如权利要求1或4所述的颜料，其中上述聚电解质为聚胺。

11、一种适用于涂布纸或加填纸的膨化颜料的制备方法，该方法包括制备高岭土颗粒的液态含水悬浮液，向其中加入水溶性阳离子聚电解质絮凝剂并且至少使上述悬浮液部分脱水回收得到的膨化高岭土，上述阳离子聚电解质的量足以使上述的液态悬浮液充分稠化和絮凝，并产生一种具有改进不透明性作用的颜料。但是要限制上述阳离子聚电解质的加入量，使得上述膨化高岭土能够形成具有适用的低和高剪切粘度的62%固体液态含水泥浆。

12、如权利要求11所述的方法，其中在20转/分下测定时，上述62%固体含水泥浆具有低于1000厘泊的Brookfield粘度，当用“A”型转子测定时，在16×10⁵达因-厘米的条件下Hercules终点粘度为500转/分以上。

13、如权利要求11所述的方法，其中上述聚电解质为季铵聚合物。

14、如权利要求11所述的方法，其中上述聚电解质为二烯丙基铵盐聚合物。

15、如权利要求14所述的方法，其中上述聚电解质的分子量在50000～250000范围之内。

16、如权利要求11所述的方法，其中上述聚电解质是分子量在50000～250000之间的聚二甲基二烯丙基氯化铵。

17、如权利要求11所述的方法，其中上述聚电解质为聚胺。

18、如权利要求11所述的方法，其中当加入上述聚电解质时，或者上述聚电解质是热的，或者上述液态含水悬浮液是热的。

19、如权利要求11所述的方法，其中上述聚电解质的加入量在约0.03%～0.15%（以高岭土重为基准）范围内。

20、如权利要求11所述的方法，其中包括以下步骤：酸化所得到的絮凝高岭土悬浮液;用连二亚硫酸盐漂白上述悬浮液中的高岭土;过滤上述酸化的悬浮液以回收膨化高岭土;冲洗过滤的高岭土和向回收的高岭土中加入少量的散凝剂来制备液态膨化高岭土悬浮液。

21、如权利要求20所述的方法，其中是用热水冲洗过滤的高岭土。

22、如权利要求21所述的方法，其中上述液态膨化高岭土悬浮液具有60%～65%的固体量，并以上述状态运输。

23、如权利要求20所述的方法，其中上述液态膨化高岭土悬浮液具有55～60%的固体含量，使上述悬浮液喷雾干燥生产一种能在62%或更高的固体含量下分散于水中的颜料。

24、如权利要求20所述的方法，其中使上述液态膨化高岭土悬浮液喷雾干燥，不使用其老化。

25、如权利要求20所述的方法，其中上述聚电解质为季铵盐聚合物。

26、如权利要求20所述的方法，其中上述聚电解质为二烯丙基铵盐聚合物。

27、如权利要求20所述的方法，其中上述聚电解质为二烯丙基铵盐聚合物，其中氨基或者被具有1～18碳原子的烷基部分取代或者被具有1～18碳原子的烷基全部取代。

28、如权利要求20所述的方法，其中上述的聚电解质为聚二甲基二烯丙基氯化铵。

29、如权利要求28所述的方法，其中上述聚电解质的分子量在50000～250000范围内。

30、如权利要求20所述的方法，其中将上述聚电解质加入到高岭土悬浮液中，其加入浓度在约0.03%～约0.15%（重量）范围内，以高岭土重为基准，这种被处理高岭土含有不到35%（重量）的小于0.3微米的颗粒和80～95%（重量）的细于2微米的颗粒。

31、如权利要求30所述的方法，其中上述高岭土含有20%（重量）或更少的细于0.3微米的颗粒和85～90%（重量）的细于2微米的颗粒。

32、如权利要求20所述的方法，其中上述聚电解质为聚胺。

33、如权利要求20所述的方法，其中加有上述聚电解质的高岭土悬浮液，在加入上述聚电解质之前应呈散凝悬浮液状态。

34、一种适用于涂布印刷纸的膨化高岭土颜料的制备方法其中颜料能被分散在水中形成具有高的和低的剪切粘度的高固体高岭土-水悬浮液。该方法包括制备高岭土的散凝含水悬浮液，所用的高岭土中细于0.3微米的不大于20%（重量），其中值粒度约为0.5～0.6微米;细于2微米的颗粒为80～95%（重量），向其中加入0.06～1.0%（重量）的水溶性阳离子聚电解质，由此稠化和絮凝上述悬浮液，将上述悬浮液酸化到pH值约2.5～4.0，并向酸化的悬浮液中加入连二亚硫酸钠米漂白上述高岭土，过滤这种悬浮液来回收漂白的膨化高岭土产品，用热水冲洗所得到的滤饼，并向得到的膨化高岭土产品中加入少量的散凝剂，即干高岭土重的小于0.3%（重量），来制备液态散凝泥浆，加入一定量的上述聚电解质和上述散凝剂使上述涂料能够形成一种62%固体的含水泥浆，该种泥浆用“A”型转子测量时，在16×10⁵达因-厘米条件下，Hercules终点粘度为800转/分或更高，当在20转/分下测量时，Broodfield粘度低于500厘泊。

35、如权利要求34所述的方法，其中上述聚电解质为聚二甲基二烯丙基氯化铵，并以聚丙烯酸钠作为散凝剂。

36、如权利要求34所述的方法，其中上述膨化高岭土的液体泥浆被喷雾干燥，并以干颜料回收。

37、如权利要求34所述的方法，其中回收上述液体泥浆并以此状态供应。

38、一种用如权利要求11、34、36或37所述方法制备的松厚粘土颜料。

39、一种适用于涂布纸的涂料组合物，其中包括散凝高岭土含水悬浮液和高岭土的粘合剂，用少量而有效的水溶性阳离子聚电解质絮凝剂处理高岭土制备膨化产品，然后用少量的散凝剂散凝这种产品制备60%固体或更高的泥浆。

40、如权利要求39所述的涂料组合物，其中上述聚电解质为二烯丙基铵盐聚合物，其中的氨基或者部分或者全部被1～18碳原子的烷基所取代。

41、如权利要求39所述的涂料组合物，其中上述聚电解质为具有分子量50000～250000的聚二甲基二烯丙基氯化铵。

42、如权利要求39所述的组合物，其中用约0.03%至约0.15%的聚电解质（以干高岭土重为基础）处理高岭土，并且所处理的高岭土含有不到25%（重量）的细于0.3微米的颗粒和80～95%（重量）的细于2微米的颗粒。

43、如权利要求39所述的组合物，其中用小于0.1%（重量）的聚电解质（以干高岭土重为基准）处理高岭土，所处理的高岭土含有不到20%（重量）的细于0.3微米的颗粒，85～90%（重量）的细于2微米的颗粒，并且具有约0.5～0.6微米的重量中值粒度。

44、如权利要求39所述的组合物，其中的粘合剂为苯乙烯-丁二烯共聚物和淀粉的混合物。

45、一种涂有如权利要求39所述组合物的纸幅。

46、一种涂有如权利要求39所述组合物和凹版印刷或胶版印刷的纸幅。