JPH05508606A

JPH05508606A - 高不透明性の分級されたカオリン生成物及びその製造方法

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Publication number: JPH05508606A
Application number: JP91510180A
Authority: JP
Inventors: マシューズ，キルト　エル．; ミラー，ベルナルド　エー．
Original assignee: ジョージア　カオリン　カンパニー　インコーポレーテッド
Priority date: 1990-05-09
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1993-12-02
Also published as: ATE170208T1; EP0456363B1; US5168083A; DE69130032D1; WO1991017128A1; AU7622491A; AU642244B2; EP0456363A3; DE69130032T2; EP0456363A2; BR9101878A

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】゛　の　たカ第１ン　の　告する。

プロセスの間に除去する。次いで一般に約３０ｆｔＩ％の凝集したクレーを回転減圧フィルタ上での脱水等により濾過して固体レベルを約６０重量％にする。次いでそれを約７０重量％の固体スラリとして固体化する場合には、このフィルタケーキを追加の乾燥クレーと乾燥又は再分散させる。更に高い輝度の生成物つまり９０を越す輝度指数を有する生成物を製造するには、浮遊選鉱や磁気分離を通してカオリンクレーを更に処理することにより前記カオリンクレーから不純物を除去することができる０表面剥離生成物を製造するには、当初の遠心分離からの粗い部分をサンドグラインダ中で砕きカオリン中に通常見られるプレート片のスタックを剪断し、これにより２ミクロン未満の等価球状直径を有する個々の粒子を製造する。

カオリンクレー顔料は紙被覆材又は紙充填材として製紙で好適に使用されるためにある種の流動学的及び光学的特性を有しなければならないことは従来技術で良好に認識されている。カオリンクレー顔料は、典型的に約５０から約７０重量％のクレー固体含有量を有するが、依然として効果的で経済的な吸入及び排出、他の充填材又は被覆材成分との混合と紙への適用を許容するために十分低い粘度を示す高固体懸濁物として利用されなければならない。更にカオリン顔料がある種の光学的性質つまり高譚度、高光沢度及び高不透明性を示すことが最も重要である。

カオリン顔料の光学的性質に対する粒径分布の影響は従来技術で長く認識されてきた６例えば共同で譲渡された米国特許２，９９２．９３６号でローランドは、次の粒径分布（等価球状直径、ｅ、ｓ、ｄ、として）を有するカオリンクレー生成物は紙被覆用クレーとして使用されたときに改良された輝度、光沢度及び不透明性を示すことを一貫して開示している。

５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９９〜１００重量％４ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９８〜１００重量％１．７ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が８Ｂ〜１００重量％１．５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が８５〜９７重量％１．０ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が７０〜８４重量％０．５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が２５〜３７重量％０．３ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が１０〜１５重量％ローランドは更に、第１にカオリンクレースラリの粗い物質を除去し、次いでこの粗い物質が除去された２１重量％の固体含有量のカオリンクレースラリを１分間４００ｃｃで６３００回転／分のシャープレス遠心分離機を通し、次いでオーバーフローした流出物を同じ速度及び回転数で再遠心分離することにより前記制御された粒径を存するカオリン生成物が製造されることを開示している。最後のオーバーフローした流出物は粗い物質が除去されたクレースラリの細かいエンドを取り去るカットを示し、粗い物質が除去されたクレースラリの２２重量％に達する。この２２％の細かいカットを除去した後に残る粗い物質が除去されたクレースラリ、つンディらにより次のような粒子分布を有していると提示されている。

５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９９重量％３ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９７重量％２ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９０．５重量％１ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が６５．５重量％０．５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が３１．５重量％０．３ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が１２．５重量％０．１７ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が５．５重量％このような化学的に凝集されたカオリン被覆顔料は、例えば米国特許４，０７５，０３０号、４．０７６、５４８号又は４，０７８，９４１号に開示されているように、例えばクエン酸とともにあるいはなしに、そして必要に応じてサイズが１５０メツシュ未満の細か（１雲母の存在下で、エチレンジアミンやヘキサメチレンジアミンである多官能性アミン、長い炭素鎖のアミンのような低分子量有機凝集剤（１，０００，０００未満）を添加して粗カオリンクレーを選択的に凝集することにより製造することができる。

制御された少量のカチオン性高分子電解賞型凝集剤例えば４級アンモニウムポリマー塩又はジアリールアンモニウムポリマー塩と凝集した含水カオリンクレーの粒子から実質的に成る紙充填材又は被覆材として好適に使用できる不透明イヒ顔料組成物が米国特許４，７３８，７２６号に開示されている。凝集の前に３５重量％未満力（０，３ミクロンより細かいつまりコロイド状である粒径分布を有するように粗カオリンクレーは選択される。

発μＦηｌ！本発明のプロセスは、比較的狭い粒径分布、低コロイド粒子含有量及びｇ当たり約３０平方メートル未満の平均粒子表面積を有する高不透明性の分級されたカオリンクレー生成物の製造方法を提供する０本発明の方法によると、水性のカオリンクレースラリは制御された遠心分離により分級されてその中のコロイド粒子のかなりの部分が除去され、これにより懸濁状態のカオリン粒子の粒径分布を狭くし、これによりカオリンクレー懸濁物の不透明性が改良される。

遠心分離を受けさせる前に水性のカオリンクレースラリを準備し、第１シこ水性のカオリンクレー懸濁物を分散させ、次いで分散した懸濁物をスクラブグラインディングを受けさせカオリンクレー粒子を表面剥離することなく凝結物を粉砕して個々のカオリンクレー粒子中に入れることにより遠心分離を通して達成される分級プロセスを改良する０次いで機械的に分散されたカオリンクレー懸濁物濁物を、最も都合良いのがヘキサメタ燐酸ナトリウムである化学的な分散剤を添加することによりその最適レベルに分散させる。水性のカオリンクレー懸濁物の分散の後に、希釈水を水性のカオリンクレー懸濁物に加えて混合し遠心分離前にその固体含有量を少なくとも１８重量％未満の固体量好ましくは約５から約１５重量％のレベルに減少させる。更に引き続く分級プロセスを、低固体分水性カオリンクレー懸濁物を予熱して少なくとも１００°Ｆ好ましくは１００”Ｆと１２５° Ｆの間に予熱することにより改良してもよい。

凹面Ω固単ム説朋第１図は、本発明のプロセスの好ましい態様を例示するプロセスフローダイアグラムである。

第２図は、アンダーフローリサイクルが装着された１対の遠心分離機を使用する本発明による水性カオリンクレー懸濁物を分級する方法を例示する概略ダイアグラムである。

第３図は、アンダーフローリサイクルが装着された単一の遠心分離機を使用する本発明による水性カオリンクレー懸濁物を分級する方法を例示する概略ダイアグラムである。

−しい　の−　な第１図を参照すると、第１図にはカオリンクレーを低固体、最適には分散された水性カオリン分散物を制御された遠心分離を受けさせて、約３０ｒｒｆ／ｇ未満の平均粒子表面積を有するカオリン粒子のアンダーフロースラリを生成する本発明のプロセスの好ましい！！様を例示するプロセスダイアダラムが概略的に示されている。

ここで参照される全ての表面積は、アメリカン・セラミ・ノクス・ソサイアテイ・ブレティン第４６巻５８７〜５９２頁（１９６７年）に記載された「メチレンブルー吸着によるによるカチオン交換能の決定コという題の記事中でＭ、Ｊ、メビンス及びり、Ｊ、ワイントリットにより概説された標準メチレンブルースポットテストを僅かに修正したバージランにより決定した。この操作によると、制御された遠心分離を通して分級された後に生成するアンダーフローカオリンスラリをスプレー乾燥しかつ粉砕して調製した粉末化カオリンクレーの１ｇのサンプルを１００ミリリンドルのビーカー中で秤量した。次いで０．５ミリリツトルずつ増やしたメチレンブルーのストック溶液を加えながら、ｌＯミリリットルの脱イオン水を加えビーカー中の水性クレー懸濁物をマグネティックスターラと撹拌棒を使用して連続的に攪拌した。メチレンブルーのそれぞれの添加から約１分後にビーカーから１滴の液体をガラス棒で取り出しワットマン＃５０の濾紙片上に付着させた。濾紙上に形成された着色固体を囲む青いリングとして染料が最初に現れたときにメチレンブルーの添加を停止し、前記青いリングは吸収されていない染料を示す０次いで最初に青いリングが現れてから更に２分間ｊＱ濁物を混合し懸濁物中のクレー固体による染料の最大吸着を確保した０次いで更に水滴をビーカーから取り出し濾紙上に位置させた。青いリングが再度現れるとテストは完了したと考える。現れないとメチレンブルーストックの添加を０．５ミリリンドルずつ増やして安定な青いリングが得られるまで継続した。

安定な青いリングが生成した後に、次の式を使用してカオリン粒子の平均表面積を決定した。

ここで■、−添加したメチレンブルー溶液のミリリフドル数（ｓ＋ｅｑ／ｍｌ） □−溶液ミリリソトル当たりのメチレンブルーのミリ当量ｇｏｃ−クレーサンプルの乾燥重量（ダラム）第１図に例示した本発明の好ましい態様では、処理される粗カオリンクレー１１は商業的に入手できる混練装置１０中で通常の方法で水及び分散剤と混練し、典型的には約２０％から約７０重量％の範囲の固体含有量を有する粗カオリンクレー１３の水性スラリを生成する。この水性粗カオリンクレー１３は次に通常の手法で粗い物質が除去され４４ミクロンの（つまり＋３２５メツシユ）の等価球状直径（ｅ、ｓ。

ｄ、　）を超える実質的に全ての粒子を除去する。都合の良いことに粗カオリンスラリ中の粗い物質の除去は、第１に粗カオリンスラリをサンドボックスのようなスクリーン装置１２を通過させてスラリ中の最も粗い物質１７を除去し、次いでスクリーンされたカオリンクレースラリ１５をバード遠心分離機１４で分別してそれから約５ミクロンｅ、ｓ、ｄ、より大きい粒子から成る粗い部分１７を分離することにより行われ、前記粗い部分は廃棄する。この廃棄される粗い部分１７は典型的には当初の粗クレーの約５０％を構成する。粗い物質が除去されたクレースラリの回収された部分１９は次いで通常の磁気分離機１６を通過してその中の鉄不純物の殆どの部分を除去し比較的鉄含有量の低い粗い物質が除去されかつ更に処理されるクレースラリ２１を生成する。

本発明によると、前記水性カオリンクレースラリ２１は更に、第１にカオリンクレースラリをスクラブグラインディングして該カオリンクレーを機械的に分散させ、凝集していないカオリンクレー粒子の水性懸濁物を提供して処理されることにより本発明の分級されたクレー生成物が製造される。次いで化学的分散剤をこ確保し、その後希釈水を最適分散の水性カオリンクレー懸濁物に添加して懸濁物の固体含有量を約１８！量％未溝の量まで減少させる。この低固体含有量の最適分散した水性カオリンクレー懸濁物を遠心分離してカオリンクレー懸濁物を、遠心分離機に供給される最適分散した懸濁物中のコロイド粒径物質をかなりの量含有するオーバーフロースラリ及び遠心分離機に供給される最適分散した懸濁物に対して実質的に減少したコロイド粒径物質を含みかつメチレンブルースポットテスト操作により測定された約３０ｒｒｆ／ｇ未満の平均粒径表面積を有するアンダーフロースラリに分別する。

前記水性カオリンクレー懸濁物２１の機械的分散はスクラブグラインディングにより、つまり前記水性カオリンクレー懸濁物２１をそこで該水性カオリンクレー懸濁物２１がグラインディング媒体、典型的には＋３２５メツシユ（つまり約４４ミクロンの直径より大きい）の砂の存在下に攪拌される湿潤媒体グラインダ２０により都合良く行われる。水性カオリンクレー粒子は前記湿潤媒体グラインダ２ｏ中でクレー粒子の凝集物を個々の粒子に分解するには十分で個々の粒子を形成するクレーのプレート片を分離するには不十分なスクラブ作用を受ける。つまり前記スクラブグラインディングは個々の粒子にカオリン粒子を表面剥離するために必要なエネルギーを与えない。

スクリーン装置２２を通して通常の方法でスクリーニングを行って全てのグラインディング媒体を除去した後、化学的分散剤５をこの機械的に分散した凝集せず表面剥離していないカオリンクレー粒子の水性懸濁物２３中に混合し、水性カオリンクレー懸濁物２３をその最適分散レベルまで更に分散させる。水性カオリンクレー懸濁物のブルックフィールド粘度がその最小値に達したときに最適の分散が達成される。好適な分散を確保するために、化学的分散剤を、水性カオリンクレー懸濁物のブルックフィールド粘度がその最小値に達するような量だけ、水性カオナトリウムの量は典型的には乾燥クレーの１トン当たりへキサメタ燐酸ナトリウ段３０に直接通しても良いが、好ましくはまず水性カオリンクレー懸濁物２５を加熱媒体例えば熱水と直接熱交換関係にある熱交換器２８を通して前記カオリンクレー懸濁物２５を遠心分離の前に少なくとも約１００″Ｆ　（３７，８° Ｃ）に予熱する。カオリンクレー懸濁物の予熱は遠心分離の間により明瞭な分離を行い、これによりより分級された生成物を生成することが見出された。遠心分離手段３０へ供給される懸濁物が冷たくなるほど、任意の与えられた分級レベルの遠心分離手段３０からのアンダーフロー生成懸濁物中に存在する微細物が多くなる。遠心分離手段３０への供物２５は遠心分離の前に約１００”Ｆから約１２５　”　Ｆ　（３７，８°Ｃから５１．７’Ｃ）に予熱さ水性カオリンクレー供給懸濁物２５より良好な不透明性能力を示す水性カオリン粒子の３５重量％の乾燥クレーがオーバーフローとともに除去されたことを意味して実際には低固体水性カオリンクレー懸濁物２５の遠心分離は、比較的狭い粒子分布を有しかつ既述したメチレンブルースポットテスト操作により測定された約３０ｒｄ／ｇ未満の平均粒子表面積を示すカオリンクレー粒子の懸濁物３５がアンダーフロー生成物として調製されるように制御される。リサイクルによるオーバーフロー懸濁物３３中の固体レベルを約１０重量％未満の固体に制御することにより、クリーチアスのカオリンクレー用の約１５％から約５０１１％の範囲の分級レベルの所望の不透明性を有する分級生成物を一貫して製造することが可能になった。このような分級された生成物は次のような粒径分布を都合良く有する。

５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が９９〜１００重量％２ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が８７〜９３重量％１ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が６５〜７５重量％０．５ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が２０〜３５重量％０．３ミクロン未満のｅ、ｓ、ｄ、が５〜１５重量％されてそのｐＨを２．５と３．０の間のレベルに減少させ、かつ例えば亜チオン酸すたスプレー乾燥された生成物は約６５重量％の固体レベルで所望の被覆クレー生成物を製造する。

しかし遠心分離ステップからのアンダーフロー水性カオリンクレー懸濁物３５が紙充填の用途に使用されるとすると、前記アンダーフロー水性カオリンクレー懸濁物３５は再度まず水で希釈して固体含有量を約１５％から約２５重量％にされ、しかし浸出の前でかつ処理懸濁物のｐＨを２．５と３．０の間のレベルに調節する前に、アミンで、典型的には乾燥クレー１トン当たり約０．５から約２．５ポンドのへキサメチレンジアミンの処理レベルのへキサメチレンジアミンで処理し、次いで被覆クレー生成物の製造に関して既に述べたように浸出及び皿の他の処理の後に、好ましくは典型的には乾燥クレー１トン当たり約ｌＯから約２０ボンドのミ！ウバンの割合でアミン処理された！Ａ濁物へ硫酸アルミニウム（ミＪウバン）を加える。

第２図を参照すると、調製された水性カオリンクレー供給懸ＦＢ物２５を１対の遠心分離手段３０ａ及び３０ｂを通すことにより本発明に従って遠心分離を実行する一態様が概略的に示されている。都合の良いことに遠心分離手段３０ａ及び３０ｂは、内部リサイクル用に装着されたディスク−ノズルタイプを含んで成っている。このような内部リサイクルディスク−ノズルタイプの遠心分離機はニューシャーシー州のフォルト・リーのアルプアーラベル社及び二ニー・シャーシー州のスタンいコロイド状固体含有量のより固体の多いスラリを含んで成るアンダーフロー懸たアンダーフロースラリ２７を通す前に、希釈水２９の添加によりその固体含有量をたアンダーフロースラリ２７は更にオーバーフロー懸Ｓ物３３ｂとアンダーフロー懸濁生成物３５に分別される。前記オーバーフロー！Ａ濁物３３ｂはより細かいカオリン粒子の低固体スラリを含んで成り第１の遠心分離手段３０ａの遠心分離で生成したアンダーフロースラリ２７中に残るコロイド状物質のかなりの部分を含んでいる。

前記アンダーフロー懸濁物３５は更に減少したコロイド状物質含有量の固体のより多いスラリを含んで成る。第２の遠心分離手段３０ｂからのアンダーフロー懸濁物濁物３５は、第１の遠心分離手段３０ａからのアンダーフロースラリ２７のコロイド含有量より幾分小さく遠心分離手段３０ａに供給された当初の低面体水性カオリンクレー供給！！！漫物２５中のコロイド含有量より遥に小さいコロイド含有量を育している。

第２の遠心分離手段３０ｂからのアンダーフローカオリン懸濁物３５は所望の生成物として集められ、前述した通り意図する用途に応じて更に処理される。遠心分離手段３０ａ及び３０ｂで行われる分別プロセスを制御するには、オーバーフロー懸濁物３３ａ及び３３ｂ中の固体レベルを固体が約１０重量％未満となるように制御する。

第３図を参照すると、調製された水性カオリンクレー供給！ｆＡ、ｇ物を内部リサイクルディスク−ノズル型の遠心分ｌＩ！機を都合良く含んで成る単一の遠心分離手段３０ｃを通すことにより本発明による遠心分離を行う他の態様が概略的に示されている。このような内部リサイクルディスク−ノズル型の遠心分離機は、コネチヵット州スタンフォードのトルーオリバー・インコーホレーテッド及び二ニーシャーシー州のフォルト・リーのアルファ・ラバル・インコーホレーテッドから商業的に入手できる。

第３図に示したように、低固体含有量の水性カオリンクレー供給懸濁物２５は内部リサイクル遠心分離手段３０ｃに供給され、そこでより細かいカオリン粒子の低固体スラリを含んで成りかつ供給！＠濁初物２５中当初から含まれるコロイド状物質のかなりの部分を含むオーバーフロー＠濁物３３と、より粗いカットを含んで成りかつ減少したレベルのコロイド粒径勧賞を含むアンダーフロー懸濁物３５に分別され、前記減少したレベルは供給！ｇ濁初物２５中コロイド状固体含有量より実質的に小さい、内部リサイクルディスク−ノズル型の遠心分離手段３０ｃからのアンダーフロー水性カオリンクレー懸濁物３５は所望の生成物として集められ、前述した通りその意図する用途に応じて更に処理される。

このような内部リサイクルディスク−ノズル型の遠心分離機では遠心分離手段から排出されるアンダーフロー懸濁物の選択的に制御された部分は遠心分離手段を通して内部的にリサイクルされて戻される。内部リサイクルとは、アンダーフロー懸濁物のリサイクルされる部分が初期分別用に遠心分離機に供給されている供給懸濁物とは混合されず、むしろ遠心分離機に別個に戻して供給されかつ供給懸濁物から分離されて遠心分離手段を通して内部に向がい、これによりそれが供給懸濁物とともに分別を受けるのではなく、それを通して新たに形成されたアンダー７０−！！ｉ！濁物とそれと混合されたリサイクルされたアンダーフロースラリが遠心分離手段中の分離チャンバから排出されるノズル経路の直ぐ上流で供給懸濁物の分別で生成するアンダーフロースラリと混合されることを意味する。内部リサイクルは、アンダーフロー懸濁物のリサイクルされる部分が遠心分離手段の上流で供給懸濁物と混合されてそれを混合しかつ遠心分離手段を通過するときに更に分別を受ける外部再循環とは区別されるべきである。

再度述べると、オーバーフロースラリ中の固体含有量を固体が約１０重量％未満のレベルとなるまで制御することにより、本発明に従って遠心分離用に調製された低固体水性カオリン懸濁物の遠心分離を一貫制御して比較的狭い粒径分布を有する分級された生成物を製造することができることが見出された０本発明で行われるような遠心分離プロセスの制御では、平均粒子表面積が前述のメチレンブルースポットテストにより周期的なインターバルで測定することにより追跡され、アンダーフロー懸濁生成物がメチレンブルースポットテストにより決定されるように約３０ｒｒｒ／　ｇ未満の平均粒径を有することが確保される。測定された平均粒径表面積が３０％／ｇを超えると、それはアンダーフロースラリ中のコロイド状固体の含有量が所望レベルを超えて増加していることの表示であり、遠心分離手段を通して内部リサイクルされるアンダーフローの量を増加することが必要で、これは次いでオーバーフロースラリ中を増加させ、これが除去される微細物の量を増加させ最終的に遠心分離手段から排出されるアンダーフロー懸濁物中の微細物の量を減少させる。アンダーフロー懸濁物中の微細物の量が減少するにつれ、ＩＴｒ／ｇで表される平均粒径も減少しこれによりアンダーフロー懸濁物を所望範囲に戻す。

表面積が３０ｒｔＫ／ｇを超えると前記生成物を含む充填されたシートの不透明性は市販の充填材で形成されたシートの不透明性に対して改良されないことが見出された。

改良された不透明性のカオリン生成物を製造する本発明の方法の効果を引き続〈実施例を押して例示する。

提示される実施例では、全ての不透明性値はハンドシート充填材含有量が１０％である実施例■から■までのそれぞれの分級された生成物を充填材として組み入れたハンドシートで得た。不透明性測定はＴＡＰＰＩ標準テスト法を使泪して得た。引き続〈実施例の分級された生成物のそれぞれと連係した不透明性測定はニューシャーシー州ユニオンのジョーシア・カオリン・カンパニー・インコーホレーテッドで製造された商業的に入手できる高性能表面剥離充填カオリンクレーであるアストラーフィルを組み入れたハンドシートについて測定された不透明性と比較し、不透明性の改良つまり各分級生成物用のアストラーフィルと連係した分級に対しての増加ポイントを決定した。

実施例Ｊ粗白亜紀カオリンクレーを水中で混練して水性カオリン懸濁物を形成し、該懸濁物中の粗い物質を除去し、磁気分離しかつ前述の通りスクラブグラインディングにより機械的に分散させた０次いでこの水性カオリン懸濁物をヘキサメタ燐酸ナトリウム溶液の添加により最適分散し、固体が２６重量％である固体含有量の分散した水性カオリン懸濁物を形成した０次いで分散した水性カオリン懸濁物を２６重量％の固体含有量で（つまり希釈なしに）遠心分離して３８．９％の分級レベルでつまり供給懸濁物中のカオリンクレーの３８．９乾燥重量％が遠心分離の間に除去されるレベルで前記分散した水性カオリン供給懸濁物を分級した。第１に供給懸濁物を内部リサイクルディスク−ノズル遠心分離機を通過させて前記供給懸濁物をより細かいカットを含んで成るオーバーフロー分とより粗いカットを含んで成るアンダーフロー分を分別することにより２ステツプで遠心分離を行った。前記オーバーフロー分を再度遠心分離し、この第１の遠心分層からのオーバーフロー懸濁物をより細かいカットを含んで成るオーバーフロー懸濁物とより粗いカットを含んで成るアンダーフロー懸濁物に分別した。当初の供給ｉｉ初物中クレーの３８．９重量％（乾燥クレーベース）を含んだ第２の遠心分離ステップからのオーバーフロー懸濁物は廃棄した。第１及び第２の遠心分離ステップからのアンダーフローを集め合わせて所望の分級生成物とした。合わせた分級アンダーフロー懸濁物を次いで乾燥クレー１トン当たりＨＭＤＡ４ボンドの処理レベルでヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤＡ）で処理し、硫酸の添加により酸でフロック化し、乾燥クレー１トン当たりミョウバン１４ボンドの処理レベルで硫酸アルミニウムで処理し、濾過し、洗浄しかつ前述した通りスプレー乾燥及び再混合によりｖ′Ｊ６５重量％の固体含有量にスラリ化し、分級されたカオリンクレー充填生成物を生成した。この実施例Ｉの充填生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により＋０．１ポイントに決定された。

大施例工粗白亜紀カオリンクレーを水中で混練して水性カオリン懸濁物を形成し、該懸濁物中の粗い物質を除去し、磁気分離しかつ前述の通りスクラブグラインディングにより機械的に分散させた。次いでこの水性カオリン懸濁物をヘキサメタ燐酸ナトリウムの添加により最適分散し、固体が２５．６重蓋％である固体含有量の分散した水性カオリン懸濁物を形成した０次いで分散した水性カオリン懸濁物を５．６重量％の固体含有量で（つまり希釈なしに）遠心分離して３１．８％の分級レベルで前記分散した水性カオリン供給懸濁物を分級した。遠心分離を第２図に例示した手法で２ステンブで行った。つまり第１に供給懸濁物を内部リサイクルディスク−ノズル遠心分離機を通過させて前記供給懸濁物をより細かいカットを含んで成るオーバーフロー分とより粗いカントを含んで成るアンダーフロー分に分別した。

次いでオーバーフロー懸濁物を廃棄しアンダーフロー懸濁物を再度遠心分離してこの第１の遠心分離からのアンダーフロー懸ｉ！！ｉＩ物を廃棄されたより細かいカットを含んで成るオーバーフロー分と所望の分級生成物として集められたより粗いカットを含んで成るアンダーフロー分に分別した。第１及び第２の遠心分離ステップからの廃棄されたオーバーフロー懸濁物を合わせるとそこに当初の供給懸濁物中のクレーの３１，８重量％（乾燥クレーベース）が含まれていた。第２の遠心分離からの分級されたアンダーフロー懸Ｓ物を浸出し、濾過し、洗浄しかつ前述した逼りスプレー乾燥及び再混合によりスラリ化し、分級されたカオリンクレー生成物を生成した。該カオリンクレー生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により＋１．４ポイントに決定された。

χ施倒ｌ粗白亜紀カオリンクレーを水中で混練して水性カオリン懸濁物を形成し、該懸濁物中の粗い物質を除去し、磁気分離しかつ前述の通りスクラブグラインディングにより機械的に分散させた。次いでこの水性カオリン懸濁物をヘキサメタ燐酸ナトリウムの添加により最適分散し、固体が２７，２重量％である固体含有量の分散した水性カオリン懸濁物を形成した０次いで分散した水性カオリン懸ｉｆｉ物を２７．２重量％の固体含有量で（つまり希釈なしに）遠心分離して３８．２％の分級レベルで前記分散した水性カオリン供給！！！濁物を分級した。内部リサイクルディスク−ノズル型遠心分Ｍ機を使用して前記供給懸濁物をより細かいカットを含んで成るオーバーフロー分とより粗いカットを含んで成るアンダーフロー分に分別する遠心分離を第３図に例示した手法で単一ステップで行った０次いでオーバーフロー懸濁物を廃棄し、分級されたアンダーフロー懸濁物を浸出し、濾過し、洗浄しかつ前述した通りスプレー乾燥及び再混合によりスラリ化し、分級されたカオリンクレー生成物を生成した。該カオリンクレー生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により÷０．３ポイントに決定された。

実施例Ｎ実施例■の第２の遠心分離ステップからの分級されたアンダーフロー懸濁物の一部を乾燥クレー１トン当たりＨＭＤＡ４ポンドの処理レベルでｆ（ＭＤＡで処理し、硫酸の添加により酸でフロック化してｐＨを２．６と２．８の間にし、浸出し、乾燥クレー１トン当たりミョウバン１４ポンドの処理レベルで硫酸アルミニウムで処理し、濾過し、洗浄しかつ前述した通りスプレー乾燥及び再混合により約６５重量％の固体含有量にスラリ化し、分級されたカオリンクレー充填生成物を生成した。この実施例四の充填生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により＋１．３ポイントに決定された。

実施例■ 粗白亜紀カオリンクレー懸濁物を準備し、２ステップ遠心分離で分級し、本発明に従って両遠心分離ステップ前に分散した水性カオリン＠濁物をそれに水を加えることにより固体含有量が７．１重量％になるよう希釈したこと以外は実施例■ に述べたように処理されたアンダーフロー懸濁物を生成した。この希釈された水性カオリン懸濁物を３９．７％の分級レベルで分級した。この実施例■の充填生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により＋１．８ポイントに決定された。

実施例■ 粗白亜紀カオリンクレー懸濁物を準備し、２ステップ遠心分離で分級し、本発明に従って両遠心分離ステップ前に分散した水性カオリン＠濁物をそれに水を加えることにより固体含有量が８．０重量％になるよう希釈したこと以外は実施例■ に述べたように処理されたアンダーフロー懸濁物を生成した。この希釈された水性カオリン懸濁物を３６．８％の分級レベルで分級した。この実施例■の充填生成物により示される不透明性の改良は上述の操作により＋１．８ポイントに決定された。

実施例■ 粗白亜紀カオリンクレー懸濁物を準備し、２ステップ遠心分離で分級し、そして水性カオリン＠濁物を遠心分離の前にスクラブグラインディングにより機械的に分級せずに十分な量のへキサメタ燐酸ナトリウムの添加による化学的分散のみを行い上述の最適分散を確保したこと以外は実施例■に述べたように処理されたアンダーフロー懸濁物を生成した。この水性カオリン懸濁物を３８．０％の分級レベルで分級した。この実施例■の充填生成物により示された不透明性の改良は上述の操作により÷０．７ポイントに決定された。

実施例■ 粗白亜紀カオリンクレーを水中で混練して水性カオリン懸濁物を形成し、該懸濁物中の粗い物質を除去し、磁気分離しかつ前述の通りスクラブグラインディングにより機械的に分散させた。次いでこの水性カオリン懸濁物をヘキサメタ燐酸ナトリウムの添加により最適分散し、固体が２７．２重量％である固体含有量の分散した水性カオリン懸濁物を形成した。この分散した水性カオリン懸濁物をそこに水を添加して本発明に従って固体含有１１４．３重量％まで希釈し、次いで１４．３％の固体レベルで遠心分離してこの分散した水性カオリン供給懸濁物を３４．０％の分級レベルで分級した。第３図に例示した手法で内部リサイクル型ディスク−ノズル遠心分離機を使用して単一ステップで遠心分離を行った。より細かいカットを含んで成り３４重量％（乾燥クレーベース）の供給懸濁物のカオリン含有量を遠心分だ。この実施例■の充填生成物により示された不透明性の改良は上述の操作によにしてから水性カオリンクレーを機械的に分散させることにより製造される生成物により示された。

似下余白）友−ｍ−１表■に提示された不透明性改良の比較も、アンダーフロー懸濁物つまり第１の遠心分離ステップからの粗いカットに第２の遠心分離表ステップを受けさせカリ両遠心分離ステップからのオーバーフロー＠濁物がある本発明（実施例■及び■）の２ステツププロセスによる分級が、同じ分級レベルで分級されているが、米国特許２．９９２．９３６号で述べられているようなオーバーフロー！ｆＡｆ！ｉＩ物つまり第１の遠心分離ステップからのより細かいカットに第２の遠心分離ステップを受けさせかつ第１及び第２の両遠心分離ステップからのアンダーフロー懸濁物を合わせて分級生成物を与える実施例１で例示したように典型的な従来技術の２ステップ遠心分離により分級された生成物と比較した場合にかなり大きな不透明性の改良を示す分級生成物を与えることを確認する。

実施例■ 粗白亜紀カオリンクレー懸濁物を実施例■で概説した通りに準備し、供給固体レベル１５重量％及び分散レベル３５％で第３図に例示した手法で内部リサイクル型ディスク−ノズル遠心分＊＊を使用して単一段遠心分離を通して分級した。より粗いカットを含んで成るアンダーフロー懸濁物を集め、２個の部分に分け、その１個をヘキサメチレンジアミン及び硫酸アルミニウムで処理し更に実施例■で述べたヨウに処理し、一方他の部分はへキサメチレンジアミンでもａアルミニウムでも処理せず単に酸性化して固め、浸出し、濾過しかつ再スラリ化した。

１００重量部のサンプル生成物、１２重量部のラテックスバインダ、６重量部のスターチバインダ及び１重量部のステアリン酸カルシウムを混合することにより配合紙被覆組成として使用されたときの実施例■で提示された生成した処理され及び処理されていない生成物である。比較の目的で、ＮＩＩＬ１被覆クレー及び随１高輝度カオリンを使用してこの配合の被覆組成物も準備した。各被覆配合物を次いで７．１ボンド／３３００平方フイートの被覆量で４７ボンド／３３００平方フイートのベースストック紙に塗布した。次いでこの被覆されたシートを１４０１及び２００ボンド／平方インチの圧力で２ニツプで圧延した後に、不透明性、輝度、低光沢及び印刷光沢の測定を標準ＴＡＰＰＩ法に従って行い、その測定を表２に示した。

実施例■の分級されたカオリン生成物の処理及び未処理物を使用して調製された紙被覆物の不透明性、輝度、低光沢及び印刷光沢を標準Ｎ１１ｌ被覆クレー又は麹１高輝度クレーを使用して調製した紙被覆物との比較は、本発明に従って低固体レベルで分級されて調製されるだけでなく、分級の前にスクラブグラインディングにより水性カオリンクレーを前記懸濁物を化学的に分散する前に機械的に分散してカオリン凝集物を破砕して分級前に粘度を最小とすることにより調製される分散されたカオリンクレーは引き続（表面処理を行っても行わなくても被覆クレーとして卓越した性能を示すことを明瞭に確認する。

砧ＦＩＧ、２！−−約比較的狭い粒径分布、低コロイド粒子含有量及び約３０ｒｒｆ／ｇ未満の平均粒子表面積を有する高不透明性の分級されたカオリンクレー生成物が、制御された遠心分離によりその中のかなりの部分のコロイド粒子を除去する水性カオリンクレースラリの分級により調製される。遠心分離を受けさせる前に、第１に前記水性カオリンクレー懸濁物（２１）をスクラブグラインディングして（２１）カオリンクレー粒子の実質的な表面剥離なしに凝集物を個々のカオリンクレー粒子に破砕することによる遠心分離で達成される分級プロセスを改良するために水性カオリンクレースラリを調製する０次いで機械的に分散されたカオリンクレー＠濁物（２３）をヘキサメタ燐酸ナトリウムであることが最も有利である化学的分散剤（５）の添加により最適レベルに分散し、遠心分離（３０）の前に希釈水（７）を水性カオリンクレー懸濁物中に混合してその固体含有量を固体が約１踵量ｒｒｒ／ｇ未満のレベル好ましくは約５％から約１５重量％に減少させる。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成４年１１月９日

Claims

【特許請求の範囲】

１．ａ．カオリンクレーを水中に機械的に分散させて実質的に凝集していないカオリン粒子の水性カオリン懸濁物を形成し、ｂ．ステップ（ａ）で生成した前記水性カオリン懸濁物と、最適分散し凝集していない水性カオリン懸濁物の形成を確保するために必要な量だけ添加される化学的分散剤を混合し、ｃ．最適分散した水性カオリン懸濁物の固体含有量が約１８重量％未満の固体に減少するために十分な量の希釈水を最適分散した水性カオリン懸濁物に添加し、ｄ．低固体含有量の最適分散した水性カオリン懸濁物を遠心分離して該水性カオリン懸濁物を、その中にコロイド粒径物質のかなりの部分を含むオーバーフロースラリとその中にコロイド粒径物質の比較的少ない部分を含むアンダーフロースラリに分別し、ｅ．遠心分離ステップを制御してメチレンブルースポットテストで測定される約３０ｍ２／ｇ未満の平均粒子表面積を有するカオリン粒子のアンダーフロースラリを生成し、ｆ．該アンダーフロースラリを集める、各ステップを含んで成る比較的狭い粒径分布と低含有量のコロイド粒子を有する高不透明性のカオリン生成物の製造方法。
２．遠心分離を受けている低固体含有量の水性懸濁物を少なくとも約１００°Ｆの温度に維持することを更に含んで成る請求項１に記載の方法。
３．遠心分離を受けている低固体含有量の水性懸濁物を約１００°Ｆから約１２５°Ｆの範囲の温度に維持することを更に含んで成る請求項２に記載の方法。
４．オーバーフロースラリの粒子含有量を約１０重量％未満の固体レベルに制御することを更に含んで成る請求項１に記載の方法。
５．オーバーフロースラリの粒子含有量を約５％から約１０重量％の範囲の固体レベルに制御することを更に含んで成る請求項４に記載の方法。
６．前記アンダーフロースラリを水溶性アミン及び硫酸アルミニウムで処理することを更に含んで成る請求項４に記載の方法。
７．前記アンダーフロースラリを水溶性アミン及び硫酸アルミニウムで処理するステップが、ａ．前記アンダーフローカオリンスラリ中にヘキサメチレンジアミンを混合し、ｂ．そこに酸を添加することにより前記混合物のｐＨを約２．６から約２．８の範囲のレベルに調節し、ｃ．前記酸性化された混合物中のカオリン粒子に浸出処理を受けさせ、かつ、ｄ．前記酸性化された混合物中に硫酸アルミニウムを混合する、各ステップを含んで成る請求項６に記載の方法。
８．乾燥クレー１トン当たり約０．５から約２．５ポンドの範囲の量のヘキサメチレンジアミンが前記アンダーフローカオリンスラリ中に混合される請求項７に記載の方法。
９．乾燥クレー１トン当たり約１０から約２０ポンドの範囲の量の硫酸アルミニウムが前記酸性化された混合物中に混合される請求項７に記載の方法。
１０．請求項１の方法に従って製造された分級されたカオリン被覆クレー生成物。
１１．請求項７の方法に従って製造された分級されたカオリン充填クレー生成物。
１２．メチレンブルースポットテスト操作により測定される平均粒子表面積が３０ｍ２／ｇ未満であるカオリン粒子の分級された水性スラリを含んで成る高不透明性のカオリンクレー生成物。
１３．その中のカオリン粒子の約１５重量％未満が０．３ミクロン等価球状直径未満の粒径を有している請求項１２に記載の高不透明性のカオリンクレー生成物。
１４．カオリン粒子の９９から１００重量％が５ミクロン等価球状直径未満であり、前記カオリン粒子の８７から９３重量％が２ミクロン等価球状直径未満であり、前記カオリン粒子の６５から７５重量％が１ミクロン等価球状直径未満であり、前記カオリン粒子の２０から３５重量％が０．５ミクロン等価球状直径未満であり、前記カオリン粒子の５から１５量量％が０．３ミクロン等価球状直径未満である前記カオリン粒子の水性スラリを更に含んで成る請求項１２に記載の高不透明性のカオリンクレー生成物。