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KR20070051343A - 초미립 수화 카올린 안료, 이의 제조 방법, 및 광택 페인트제형에서 이의 사용 방법 - Google Patents

초미립 수화 카올린 안료, 이의 제조 방법, 및 광택 페인트제형에서 이의 사용 방법 Download PDF

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KR20070051343A
KR20070051343A KR1020077006648A KR20077006648A KR20070051343A KR 20070051343 A KR20070051343 A KR 20070051343A KR 1020077006648 A KR1020077006648 A KR 1020077006648A KR 20077006648 A KR20077006648 A KR 20077006648A KR 20070051343 A KR20070051343 A KR 20070051343A
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micrometers
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나빈 파텔
샤라드 매튜르
애쇼크 코카니
케네스 더블유. 폴마르
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엥겔하드 코포레이션
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Abstract

초미립 수화 카올린을 제조하기 위해서 카올린을 처리하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 조 카올린을 부유선광하고 그 후 카올린을 원심분리하여 미립 스트림을 제공하고 정련함으로써 회색 조 카올린을 처리하는 것을 포함한다. 또한 초미립 수화 카올린 및 초미립 수화 카올린을 함유하는 페인트 조성물을 제조하기 위한 회색 조 카올린의 자동 처리를 위한 시스템을 개시한다.
초미립 수화 카올린, 잔사제거, 부유선광, 원심분리, 티타니아 함량, 산화철 함량, 페인트 비히클, 페인트 조성물

Description

초미립 수화 카올린 안료, 이의 제조 방법, 및 광택 페인트 제형에서 이의 사용 방법 {ULTRAFINE HYDROUS KAOLIN PIGMENTS, METHODS OF MAKING THE PIGMENTS, AND METHODS OF USING THE PIGMENTS IN GLOSS PAINT FORMULATIONS}
본 발명은 일반적으로 초미립 카올린 안료, 회색 조 카올린으로부터 초미립 카올린 안료의 제조, 및 페인트 조성물에서 초미립 카올린 안료의 용도에 관한 것이다.
카올린은 알루미늄 함유 광물 (예컨대 장석)의 풍화로 형성된 미세한 통상 백색의 클레이이고 주로 카올리나이트로 이루어진다. 카올리나이트는 일반적으로 하나 이상의 화학식 Al4Si4O10(OH)8; Al2O3·2SiO2·2H2O; 및/또는 Al2Si2O5(OH)4로 나타낸다. 카올린은 현재 채굴되는 많은 산업용 광물 중 하나이다. 카올린 광산을 조지아주 (미국), 이집트, 브라질, 영국, 퀸즐랜드 (호주), 한국, 중국, 및 우크라이나에서 발견된다.
일반적으로, 상이한 국가, 및 심지어 동일한 국가 내 상이한 광상으로부터의 카올린은 다수의 카올리나이트 특성의 편차로 인해 많은 점이 다르다. 이러한 특성의 예는 결정도, 조립도(coarseness), 명도(brightness), 기타 화합물, 예컨대 티타니아 및 산화철의 함량, 입자 크기, 입자 형태, 크기 및/또는 형태 분포를 포함한다. 특성의 편차는 생성된 카올린 생성물의 성능에서 차이를 초래한다. 예를 들어, 결정도는 생성된 생성물의 명도, 백색도, 불투명도, 광택도, 및 점도에 영향을 준다. 불투명도 및 광택도는 적용 성능 파라미터이고 다른 열거된 파라미터는 안료 속성 파라미터를 의미한다. 입자 크기, 형태, 및 분포는 생성된 생성물의 평활도, 광학적 특성, 및 유동성에 영향을 준다. 평활도 및 광학적 특성은 적용 성능 파라미터이고 유동성은 안료 속성 파라미터이다.
카올린 기재 제품은 페인트, 종이 코팅물, 농업용 조성물, 유리섬유 제품, 중합체 및 고무 조성물, 세라믹 용품, 촉매 지지체, 의약, 화장품, 전기 성분, 접착제, 여과 조제 등을 비롯한 많은 용품에 사용된다. 구별되는 특성을 갖는 특정 등급의 카올린은 선택된 용품에서 이상적으로 적합하다. 따라서, 생성된 카올린 등급의 품질을 최적화하기 위해, 특히 조 카올린은 구체적으로 목적하는 등급의 카올린을 생성하는 처리를 받는다.
페인트 산업은 용제형 및 에멀젼형의 소비자 지향 제품을 공급한다. 용제 또는 소위 ＂유성＂ 페인트는 제형화하기 쉽지만 소비자가 사용하기 곤란한 비교적 단순한 계이다. 유성 페인트는 바인더 (수지의 오일), 용제 (희석제), 건조제 및 안료를 함유한다. 알키드 페인트는 가장 일반적인 종류의 유성 페인트이고, 따라서 많은 유성 페인트는 일반적으로 알키드 페인트라 칭한다. 알키드는 단지 통상적으로 바인더로서 사용되는 식물성 오일을 함유하는 합성 수지의 명칭이다. 에멀젼 또는 소위 ＂라텍스＂ 페인트는 1종 이상의 유형의 안료에 더하여 라텍스 계면 활성제, 보호 콜로이드, 유화제 및 물을 함유하는 복잡한 혼합물이다. 2차 세계대전 후 도입된 이래로, 라텍스 페인트는 실질적으로 시장성을 얻었다. 라텍스 페인트는 현재 시판되는 내장용 및 외장용 페인트의 주류이다.
내장용 및 외장용 페인트는 일반적으로 유사한 제형을 갖는다. 그러나, 중요한 차이점은 외장용 등급 페인트가 내장용 페인트보다 상대적으로 바인더 및 기본(prime) 안료를 더 함유하고 증량(extender) 안료를 덜 함유하는 것이다. 이는 페인트 막의 완전성 및 전체 내구성이 내장용 페인트보다 외장용 페인트에서 보다 중요하기 때문이다. 따라서, 외장용 페인트를 위해 개선된 안료 및 증량 안료가 필요하다.
발명의 개요
하기는 본 발명의 일부 측면을 기본적으로 이해시키기 위해 단순화된 본 발명의 개요를 나타낸다. 이 개요는 본 발명의 전체가 아니며, 본 발명의 핵심 또는 중요 요소를 구분하거나 본 발명의 범위를 지정하려는 의도는 아니다. 오히려, 이 개요의 유일한 목적은 이후의 상세한 설명의 서론으로서 단순화된 형태로 본 발명의 일부 개념을 제시하는 것이다.
본 발명은 높은 표면적, 미세한 입자 크기 분포, 낮은 오일 흡수, 및 높은 GE 명도 값 중 하나 이상을 갖는 초미립 카올린 안료를 제공한다. 조 카올린 출발 물질에 대해 선택적 응집이 수행되지 않기 때문에 초미립 카올린 안료를 제조할 때 낭비가 완화된다. 또한, 초미립 카올린 안료를 제조하는 동안 부산물로 생성된 미사용 조립 안료는 종이 코팅에 유리하게 사용될 수 있다. 초미립 카올린 안료의 높은 표면적, 미세한 입자 크기 분포, 낮은 오일 흡수, 및 높은 GE 명도 값으로 인해, 상기 안료는 페인트 제형, 특히 광택 페인트 조성물에 이상적으로 적합하다.
본 발명의 일 양태는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 다른 양태는 상기 목적 및 관련 목적의 달성에 관한 것이며,
본 발명은 이후에 충분히 기재되고 특히 청구 범위에서 나타낸 특징을 포함한다. 하기 기재 및 첨부 도면은 본 발명의 일부 예시적인 양태 및 실시를 상세하게 나타낸다. 하지만, 이는 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 다양한 방식 중 소수만 나타낼 뿐이다. 본 발명의 다른 목적, 장점 및 신규한 특징은 도면과 함께 고려된 하기 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 카올린을 처리하는 시스템 및 방법의 일 양태의 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따라 카올린의 자동화 처리를 위한 시스템의 다른 양태의 개략도이다.
본 발명의 방법은 회색 조 카올린으로부터 초미립 수화 카올린의 효율적인 제조를 가능하게 한다. 초미립 수화 카올린은 페인트 조성물에서 유리하게 사용된다. 또한 본 발명의 방법은 초미립 카올린의 제조 부산물로서 종이에 적용하기 위한 조립도 조절된 카올린의 제조를 가능하게 한다. 초미립 카올린 안료는 낮은 오일 흡수도, 높은 명도, 높은 표면적, 96 중량％ 이상의 입자가 약 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 97 중량％ 이상의 입자가 약 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 것을 특징으로 한다. 조립도 조절된 카올린 안료는 낮은 표면적, 80 중량％ 이상의 입자가 약 2 마이크로미터 이하의 크기, 및 좁은 입자 크기 분포를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 방법은 순차적 방식으로 회색 조 카올린을 부유선광(floatation)하고 그 후 고속 원심분리하여 초미립 카올린을 생성하는 것을 포함한다. 부유선광 전에 잔사제거(degritting)가 임의로 수행될 수 있고, 부유선광 후 및 고속 원심분리 전에 오존처리가 임의로 수행될 수 있다. 일 실시양태에서, 회색 조 카올린 또는 잔사제거된 회색 조 카올린을 선택적인 응집처리를 하지 않는다. 두 순차적 작업 전, 동안 및/또는 후에 다른 작업 (예컨대 잔사제거 및/또는 오존처리 및/또는 정련)이 임의로 수행될 수 있지만, ＂순차적＂은 부유선광 및 원심분리가 열거된 순서로 수행됨을 의미한다.
본 발명의 방법으로 처리될 수 있는 조 카올린은 극대량의 회색 또는 경질 카올린, 임의로 소량의 미세한 백색 카올린, 및 임의로 미량의 비-카올린 입자를 함유한다. 일반적으로, 회색 카올린은 높은 철 함량을 갖는다. 비-카올린 입자는 티타니아, 석영, 다양한 철분함유 광물, 운모, 및 비-카올린계 클레이, 예컨대 벤토나이트 및 아타풀가이트를 포함한다. ＂극대량＂은 75 중량％ 이상을 포함하고, ＂소량＂은 50 중량％ 미만을 포함하고, ＂미량＂은 10 중량％ 미만을 포함한다. 다른 실시양태에서, 조 카올린은 약 80 중량％ 이상의 회색 또는 경질 카올린 및 약 20 중량％ 미만의 미세한 백색 카올린을 함유한다. 또 다른 실시양태에서, 조 카올린은 약 90 중량％ 이상의 회색 또는 경질 카올린 및 약 10 중량％ 미만의 미세한 백색 카올린을 함유한다.
조 카올린은, 약 70 중량％ 이상이 약 2 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖고, 약 30 중량％ 이상이 약 0.3 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖고, 티타니아 함량이 약 1 중량％ 내지 약 3 중량％이고, 표면적이 약 18 ㎡/g 이상인 입자를 함유한다. 다른 실시양태에서, 조 카올린은 약 80 중량％ 이상이 약 2 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖고, 약 35 중량％ 이상이 약 0.3 마이크로미터 이하의 입자 크기를 갖고, 티타니아 함량이 약 1.5 중량％ 내지 약 2.5 중량％이고, 표면적이 약 20 ㎡/g 이상인 입자를 함유한다.
조 카올린을 처리하기 전에, 조 카올린을 물, 및 임의로 분산제와 조합함으로써 슬러리를 형성할 수 있다. 본 발명의 일 장점은 수화 카올린의 초미세 스트림을 고속 원심분리를 통해 조립 카올린으로부터 분리하기 전에 분산제가 필요하지 않을 수 있다는 것이다. 따라서, 일 실시양태에서, 수화 카올린의 초미세 스트림이 고속 원심분리를 통해 조립 카올린으로부터 분리될 때까지 분산제를 사용하지 않는다.
분산제는 유기 분산제 또는 무기 분산제일 수 있다. 무기 분산제는 통상적으로 포스페이트 염을 포함한다. 포스페이트 염의 예는 무기 폴리포스페이트 및 피로포스페이트 (실질적으로 폴리포스페이트의 형태임), 예컨대 나트륨 헥사메타포스페이트 (SHMP), 나트륨 트리폴리포스페이트 (STPP) 및 테트라나트륨 피로포스페이트 (TSPP)를 포함한다.
유기 분산제는 통상적으로 암모니아 기재 분산제, 술포네이트 분산제, 카르복실산 분산제, 및 중합체성 분산제, 예컨대 폴리아크릴레이트 분산제, 뿐만 아니라 카올린 안료 처리에서 통상적으로 사용되는 다른 유기 분산제를 포함한다.
조 카올린은 임의로 잔사제거된다. 조 카올린은 잔사를 함유할 수 있는 광석으로서 발생하며, 잔사는 상대적으로 큰 입자를 구성한다. 잔사는 바람직하지 않고 따라서 제거된다. 생성된 잔사제거된 조 카올린은 통상적으로 (0.3 마이크로미터 보다 미세한) 슬라임으로부터 약 15 마이크로미터 이하까지의 넓은 크기 범위를 갖는 카올린 입자로 주로 이루어진다.
잔사제거는 체, 샌드박스, 중력 침강, 또는 히드로사이클론(hydrocyclone) 중 하나 이상을 사용하여 임의의 통상의 방법으로 수행된다. 습식 또는 건식 잔사제거가 모두 사용될 수 있다. 예를 들어, 잔사제거는 조 카올린을 물과 조합하고 슬러리화된 혼합물을 체, 예컨대 325 메시 체 또는 200 메시 체에 통과시켜 수행될 수 있다. 또한, 잔사제거 공정을 촉진할 추가 유동성을 제공하도록 클레이 분산제를 슬러리에 임의로 첨가한다. 클레이 분산제의 예는 암모니아 기재 분산제, 포스페이트 기재 분산제, 술포네이트 분산제, 카르복실산 분산제, 및 중합체성 분산제, 예컨대 폴리아크릴레이트 분산제, 뿐만 아니라 카올린 안료 처리에서 사용되는 다른 유기 분산제를 포함한다. 슬러리 중 사용된 분산제의 양은 조 카올린의 중량을 기준으로 통상적으로 약 0.01％ 내지 약 1％이다.
조 카올린을 잔사제거한 후, 생성된 잔사제거된 조 카올린을 부유선광한다. 부유선광은 티타니아 함량을 약 1 중량％ 미만으로 감소시키고/감소시키거나 산화철 함량을 약 1.5 중량％ 미만으로 감소시키는 역할을 한다. 다른 실시양태에서, 부유선광은 티타니아 함량을 약 0.7 중량％ 미만으로 감소시키고/감소시키거나 산화철 함량을 약 1.25 중량％ 미만으로 감소시킨다. 또 다른 실시양태에서, 부유선광은 티타니아 함량을 약 0.5 중량％ 미만으로 감소시키고/감소시키거나 산화철 함량을 약 1 중량％ 미만으로 감소시킨다. 추가의 또 다른 실시양태에서, 부유선광은 티타니아 함량을 약 0.4 중량％ 미만으로 감소시키고/감소시키거나 산화철 함량을 약 0.75 중량％ 미만으로 감소시킨다. 잔사제거된 조 카올린을 부유선광 전에 원심분리하여 후속의 고속 원심분리 작업이 추가 원심분리 작업이 필요없는 목적하는 조립 입자 크기 분포를 생성하도록 입자 크기 분포를 제어할 수 있다.
부유선광은 습식 부유선광, 초부유선광(ultraflotation), 포말(froth) 부유선광, TREP 부유선광 (티타니아 제거 및 추출 공정) 등을 비롯한 임의의 통상의 방식으로 수행된다. 부유선광의 일반적인 방법은 본원에 참고로 도입된 문헌 [Mathur, S., ＂Kaolin Flotation＂, Journal of Colloid and Interface Science, 256, pp. 153-158, 2002]에 기재되어 있다. 초부유선광은 불순한 클레이의 슬러리로부터 티타니아를 제거하기 위해 지방산 및 선택된 부유선광 오일을 갖는 입상 시약을 사용하는 것을 포함한다. 초부유선광의 일 특징은 정제된 카올린이 묽은 슬러리로서 회수되고 이어서 탈수된다는 것이다. 포말 부유선광은 광물종의 차이를 기초로 슬러리 내 특정 광물 입자를 다른 입자로부터 분리함으로써 수행한다. 처리는 일반적으로 부유선광될 광물 입자에 선택적으로 부착되는 시약 첨가에 의존하며, 이로써 시약이 부착된 입자는 다른 입자보다 기포에 대한 친화도가 보다 커서 포말로서 제거될 수 있다. TREP 부유선광은 수집기, 예컨대 지방산 수집기, 톨유 수집기, 또는 히드록사메이트 수집기, 및 금속 염을 사용하는 고출력 밀에서 카올린을 조절하는 것을 포함한다. 이어서 분산제, 예컨대 아크릴레이트 염 분산제를 첨가한다. 또한, 명도를 개선하기 위해 자기력에 의한 분리 또는 선택적 응집이 단독 또는 부유선광과 함께 임의로 사용될 수 있다.
부유선광은 임의의 적합한 고체 함량, pH, 및 온도에서 잔사제거된 조 카올린 및 물의 슬러리를 사용하여 수행될 수 있다. 일 실시양태에서, 부유선광 동안 하기 파라미터 중 하나 이상이 충족된다: 고체 함량은 약 10％ 내지 약 50％이고 pH는 약 5 내지 약 11이고, 온도는 약 10℃ 내지 약 90℃이다. 다른 실시양태에서, 부유선광 동안 하기 파라미터 중 하나 이상이 충족된다: 고체 함량은 약 20％ 내지 약 40％이고, pH는 약 6 내지 약 10이고, 온도는 약 2O℃ 내지 약 60℃이다.
본 발명의 방법에서, 조 카올린에 이산(discrete) 입자 크기/입자 크기 분포를 제공하기 위해 조 카올린의 선택적 응집이 필요한 것은 아니다. 선택적 응집에서, 하전된 무기 또는 유기 분자를 사용하여 광물종의 차이를 기초로 광물을 서로 선택적으로 응집시킨다. 일부 경우에 조 카올린의 선택적 응집은 생성된 카올린 안료 명도 및/또는 점도에 불리한 영향을 줄 수 있다. 일 실시양태에서, 본 발명의 방법은 조 카올린의 선택적 응집을 포함하지 않는다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 방법은 고속 원심분리 (하기 참조) 후까지 조 카올린의 선택적 응집을 포함하지 않는다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 방법은 조 카올린의 탈층을 포함하지 않는다.
부유선광 후, 처리된 카올린은 임의로 오존처리된다. 오존처리는 존재할 수 있는 성분, 예컨대 유기 변색제를 표백하기 위해 오존을 사용하는 산화성 표백을 포함한다. 오존은 변색시키는 유기 분산제가 존재하는 경우 상기 분산제의 실질적인 부분을 파괴할 뿐만 아니라, 또한 상기 분산제를 산화시킴으로서 파괴하는 작용을 한다. 그러나, 오존은 무기 분산제를 파괴하지는 않는다.
오존처리는 임의의 적합한 방법으로 수행된다. 예를 들어, 오존처리는 카올린 톤 당 약 0.1 내지 약 20 파운드의 오존 투입량으로 수행될 수 있다. 다른 실시양태에서, 오존처리는 카올린 톤 당 약 0.5 내지 약 10 파운드의 오존 투입량으로 수행된다. 오존은 슬러리를 통해 상향할 수 있는 기포의 스트림으로서 적용될 수 있다. 이는 회분식 공정, 또는 오존 기포가 파이프 또는 다른 관, 예컨대 혼합 및 패킹 컬럼 내 슬러리의 흐름에 대해 역류하는 연속식 공정일 수 있다.
오존처리 후, 오존처리된 카올린을 임의로 탈층시킬 수 있다. 탈층은 습식 밀링, 슬러리 밀링, 습식 그라인딩 등을 포함할 수 있다. 이러한 탈층 공정은 그라인딩 매질 및 물의 사용을 수반한다. 카올린은 그라인딩 매질 및 물과 조합되어 슬러리를 형성하고, 예컨대 탈층 설비를 통한 펌핑에 의해 운반된다. 통상적으로, 탈층 동안 슬러리 중 카올린 고체는 약 5 중량％ 내지 약 50 중량％이다.
오존처리 후, 임의로 오존처리된 카올린을 2개의 흐름으로 분리하기 위해 고속 원심분리가 사용될 수 있다. 고속 원심분리가 부유선광 후에 수행되는 것이 중요하다. 원심분리는 카올린을 (약 70 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖는) 조립 스트림 및 (약 80 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖는) 미립 스트림으로 분리한다. 다른 실시양태에서, 조립 스트림은 약 80 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖고 미립 스트림은 약 85 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 조립 스트림은 약 90 중량％의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖고 미립 스트림은 약 90 중량％의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖는다.
이론에 얽매일 생각은 없지만, 초미립 입자 크기 분포를 생성하도록 고속 원심분리를 사용하는 것은 또한 착색 불순물의 제거 및 따라서 약 91 GEB 초과로 생성물의 명도의 증가를 초래하는 것으로 여겨진다.
본원에서 언급된 모든 입자 크기는 마이크로메레틱스 인코포레이티드사(Micromeretics, Inc.)의 세디그래프(SEDIGRAPH®) 5100 분석기 분석법을 사용한 통상의 침강법으로 측정될 수 있다. 마이크로미터의 크기는 ＂e.s.d.＂ (등가 구형 직경)로 기록된다. 입자는 분산제를 써서 물 중에 슬러리화되고, 느슨한 응집체를 분산시키기 위해 교반하면서 검출기를 통해 펌핑된다.
원심분리는 1회 이상 수행될 수 있지만, 적어도 1회의 원심분리 처리는 고속 원심분리 처리이다. 고속 원심분리 처리에서 원심분리기는 약 1,000 초과에서 약 10,000까지의 ＂g＂력으로 작동될 수 있다. 다른 실시양태, 고속 원심분리 처리에서 원심분리기는 약 2,000 내지 약 7,500의 ＂g＂력으로 작동될 수 있다. 또 다른 실시양태, 고속 원심분리 처리에서 원심분리기는 약 2,500 내지 약 5,000의 ＂g＂력으로 작동될 수 있다. 원심분리기의 예는 버드(Bird) 고체 보울 기계, 고속 원심분리기, 수평 3상 원심분리기 등을 포함한다.
그 후 미립 스트림은 응집, 표백, 여과, 건조, 블렌딩, 및 분쇄 중 하나 이상을 포함할 수 있는 정련을 받아 초미립 카올린을 생성할 수 있다. 응집은 동종 광물로부터 일종 광물의 분리, 예를 들어 미세 또는 조립 카올린 입자로부터 초미립 카올린 입자의 분리를 포함한다. 응집은 이온성 물질, 예컨대 산을 사용하여 수행된다. 황산이 값싸고 널리 입수가능한 산이다.
일반적으로, 표백은 카올린의 명도를 증가시키는 것을 포함한다. 표백은 조립 카올린 스트림을 적정량의 1종 이상의 아황산 (차아황산) 염, 과망간산칼륨, 산소 가스, 중크롬산알칼리, 크롬산알칼리, 염소산알칼리, 과황산암모늄 및 가용성 과산화물, 예컨대 과산화나트륨 및 수소, 차아염소산나트륨 등과 접촉시키는 것을 포함한다.
고체 함량을 증가시키거나 (예를 들어 약 55％ 이상으로 고체 함량을 증가시키거나) 2 마이크로미터 초과의 입자를 실질적으로 제거하기 위해 여과를 사용할 수 있다. 일부 경우에 고체 함량의 증가는 이후의 분무 건조 작업의 효율성을 개선시킨다. 여과는 임의의 적합한 방법으로 수행될 수 있으며, 통상적으로 회전 드럼 진공 필터를 사용하여 수행된다.
카올린의 건조, 예컨대 분무건조를 수행하여 카올린의 수분 함량을 감소시킨다. 카올린의 건조는 임의적 후속 분쇄 작업을 용이하게 할 수 있다. 카올린은 임의의 적합한 기술로 건조된다. 카올린 건조의 예는 분무 건조, 플래시 건조, 회전 건조, 또는 다른 응집 기술을 포함한다. 상기 건조 기술은 클레이 산업에 공지되어 있다. 일 실시양태에서, 건조 후 초미립 카올린은 약 1.5 중량％ 미만의 수분 함량을 갖는다. 다른 실시양태에서, 건조 후 초미립 카올린은 약 1 중량％ 미만의 수분 함량을 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 건조 후 초미립 카올린은 약 0.5 중량％ 미만의 수분 함량을 갖는다.
블렌딩은 최종 사용자 또는 이후의 사용자가 필요한 특성을 갖는 혼합물에 도달하기 위해 카올린을 다른 미립자 물질, 예컨대 카올린, 티타니아, 다른 클레이, 탄산칼슘, 소성 카올린 등의 상이한 배치와 조합하는 것을 포함한다.
분쇄는 임의의 적합한 방법으로 수행될 수 있다. 일 실시양태에서, 초미립 카올린은 1회 이상 분쇄된다. 다른 실시양태에서, 초미립 카올린은 2회 이상의 독립된 작업으로 분쇄된다 (2회 분쇄). 분쇄는 존재할 수 있는 임의의 응집체를 파괴할 수 있다. 이러한 응집체는 건조 동안 형성될 수 있고, 고속 원심분리 및 다른 공정 작업에 의해 달성된 입자 크기를 변화시킨다.
초미립 카올린 안료 생성물은 다수의 바람직한 특성을 갖는다. 예를 들어, 초미립 카올린 안료 생성물은 약 97 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 96 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 89 중량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 67％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 23 ㎡/g 이상의 표면적, 약 0.75 중량％ 이하의 티타니아, 약 1.5 중량％ 이하의 산화철, 또는 약 91 이상의 명도를 갖는다. 다른 실시양태에서, 초미립 카올린 안료 생성물은 약 98 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 97 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 90 중량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 70％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 25 ㎡/g 이상의 표면적, 약 0.5 중량％ 이하의 티타니아, 약 1.25 중량％ 이하의 산화철, 또는 약 92 초과의 명도를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 초미립 카올린 안료 생성물은 약 99 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 98 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 92 중량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 72％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 26 ㎡/g 이상의 표면적, 약 0.4 중량％ 이하의 티타니아, 약 1 중량％ 이하의 산화철, 또는 약 93 초과의 명도를 갖는다.
표면적은 N2를 흡착체로서 사용하는 당업계의 BET 방법으로 측정되었다. 표면적은 별법으로 카올린 100 그램 당 흡수된 오일의 그램을 측정하는 ASTM D-1483-84를 기초로 한 가드너 콜맨 오일 흡수 시험(Gardner Coleman Oil Absorption Test)을 사용하여 측정된다. 명도 측정은 TAPPI 표준법, T524를 사용하여 수행되고, ＂GE 명도＂ 또는 ＂GEB 값＂으로서 기록된다.
그 후 조립 스트림은 표백, 여과, 벌크화, 분무 건조, 및 블렌딩 중 하나 이상을 포함할 수 있는 정련을 받는다. 블렌딩은 최종 사용자 또는 이후의 사용자가 필요한 특성을 갖는 혼합물에 도달하기 위해 조립 카올린을 다른 미립자 물질, 예컨대 카올린, 티타니아, 다른 클레이, 탄산칼슘, 소성 카올린 등의 상이한 배치와 조합하는 것을 포함한다.
조립 카올린 안료 생성물은 특히 종이 코팅에 유용한 다수의 바람직한 특성을 갖는다. 예를 들어, 조립 카올린 안료 생성물은 약 95 중량％ 이상의 입자가 5 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 80 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 20 중량％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 14 내지 약 20 ㎡/g의 표면적, 약 1 중량％ 이하의 티타니아, 약 1.5 중량％ 이하의 산화철, 또는 약 85 이상의 명도를 갖는다. 다른 실시양태에서, 조립 카올린 안료 생성물은 약 96 중량％ 이상의 입자가 5 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 90 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 25 중량％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖거나, 약 15 내지 약 19 ㎡/g의 표면적, 약 0.75 중량％ 이하의 티타니아, 약 1.25 중량％ 이하의 산화철, 또는 약 87.5 이상의 명도를 갖는다.
일반적으로, 1종 이상의 통상의 클레이 처리 단계, 예컨대 파쇄, 그라인딩, 세분화, 탈층, 자기력에 의한 분리, 응집/여과, 열처리 등이 본 발명의 방법 전 또는 후에 사용될 수 있다.
파쇄는 카올린 암석을 자갈 (즉, 약 10 ㎝ 미만의 직경을 갖는 카올린 암석)으로 감소시킨다. 그라인딩은 조 카올린을 처리하여 목적하는 입자 크기 분포를 달성하는 것을 포함한다. 그라인딩은 건식 밀링, 건식 볼 밀링, 건식 그라인딩 등에 의해 수행될 수 있다.
카올린은 자연적으로 분리되는 판상 카올린 입자뿐만 아니라 카올린 소판(platelet)의 스택을 포함하는＂북레트(booklet)＂를 함유한다. 이들 스택은 약 2 마이크로미터 이상의 크기를 갖는 입자로 응집되어 있다. 상기 북레트의 탈층은 카올린 소판을 추가로 부수지않고 북레트를 구성하는 카올린 소판을 분열시키기에 충분한 정도의 충격 에너지를 제공하는 것을 포함한다. 탈층은 습식 밀링, 슬러리 밀링, 습식 그라인딩 등을 포함할 수 있다. 이러한 임의적 탈층 공정은 그라인딩 매질 및 물의 사용을 수반한다. 카올린은 그라인딩 매질 및 물과 조합되어 슬러리를 형성하고 예컨대 탈층 설비를 통해 펌핑에 의해 운반된다. 통상적으로, 탈층 동안 슬러리 중 카올린 고체는 약 5 중량％ 내지 약 50 중량％이다.
카올린은 임의로 1회 이상의 열처리를 받을 수 있다. 카올린이 가열되는 경우, 시차 열 분석법 (DTA)을 비롯한 다양한 방법으로 측정될 수 있는 일련의 특성 변화가 진행된다. 열처리가 사용되어 열처리의 온도/기간에 따라 메타카올린, 부분 소성 카올린, 및 소성 카올린 중 하나 이상을 형성할 수 있다. 열처리는 불활성 분위기, 산화 분위기, 및 환원 분위기 중 어느 하나 하에서 수행된다.
예를 들어, 약 450℃에서 약 650℃까지 충분한 시간 동안 가열한 후, 카올린은 강한 흡열 탈수 반응하여 메타카올린으로서 공지된 물질로 전환된다. 클레이 중 알루미나는 강한 미네랄 산 중에서 사실상 완전 가용성이기 때문에 메타카올린 상태는 산 용해도 시험에 의해 편리하게 확인된다.
소성은 수화 카올린의 결정도를 파괴하여 카올린을 실질적으로 무정형으로 만든다. 소성은 약 700℃ 내지 약 1200℃ 범위의 온도에서 충분한 시간 동안 가열한 후에 발생한다. 시판 수직 및 수평 회전 소성기가 메타카올린, 부분 소성 카올린, 및/또는 소성 카올린을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 목적하지 않은 멀라이트 (3Al2O3·SiO2)를 형성할 매우 높은 온도에서의 소성을 피하기 위해 공정은 조절된다.
도 1은 다양한 양태의 초미립 카올린 처리법 (100)의 고수준 다이어그램을 나타낸다. 단계 (102)에서, 적어도 대다수의 회색 카올린을 함유하는 조 카올린은 임의로 잔사제거되어 상대적으로 큰 입자를 회색 조 카올린으로부터 제거한다. 상대적으로 큰 입자가 회색 조 카올린으로부터 제거된 후, 단계 (104)는 잔사제거된 카올린 중의 티타니아 및/또는 산화철 중 적어도 하나의 양을 감소시키는 부유선광을 수반한다. 단계 (106)은 카올린을 임의로 오존처리하는 것을 포함한다. 오존처리 후, 단계 (108)은 고속에서 카올린을 원심분리하고 이로써 카올린을 2개의 상이한 등급/스트림으로 분리하는 것을 포함한다. 단계 (108)에 의해 생성된 조립 스트림은 추가 처리, 예컨대 정련되고 그 후 종이에 적용된다 (110). 단계 (112)에서, 단계 (108)로부터의 미립 스트림은 정련, 예컨대 응집, 표백, 여과, 및 분무 건조를 받아 초미립 카올린 스트림을 생성한다. 초미립 카올린은 임의로 분쇄되어 (116) 초미립 카올린 안료 (116)을 생성한다.
도 2는 회색 조 카올린을 초미립 카올린으로 처리하는 시스템 (200)을 나타낸다. 시스템 (200)은 조 카올린을 잔사제거하기 위한 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및 고속 원심분리 시스템 (208) 중 하나 이상을 포함하고, 이중 하나 이상이 시험기 (210) 및 프로세서 제어기 (212)에 연결된다. 잔사제거 시스템 (202)는 조 카올린으로부터 큰 잔사를 제거함으로써 회색 조 카올린을 처리하고, 부유선광 시스템 (204)는 잔사제거된 카올린의 티타니아 및/또는 산화철 함량을 감소시키고, 오존처리 시스템 (206)은 카올린 공정 스트림 내 종들을 산화시키고, 고속 원심분리 시스템 (208)은 2개의 서로 다른 카올린 스트림 (미립 및 조립)으로 분리한다. 시험기 (210)은 처리되는 카올린과 관련된 하나 이상의 파라미터 (예컨대 입자 크기 분포, 표면적, 명도, 백색도, 조립도, ％ 수분 함량, 특정 화합물 예컨대 티타니아 등의 ％ 함량) 또는 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및 고속 원심분리 시스템 (208) 중 어느 하나와 관련된 임의의 파라미터 (예컨대 입자 크기 및/또는 고속 원심분리 시스템 (208)의 ＂g＂력)를 측정하는 임의의 장치일 수 있다.
잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및 고속 원심분리 시스템 (208) 중 어느 하나가 작동되는 동안, 시험기 (210)은 처리되는 카올린을 시험한다. 예를 들어, 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 또는 오존처리 시스템 (206)이 작동되는 동안, 카올린 샘플을 취해서 시험하여 파라미터, 예컨대 입자 크기 분포를 결정할 수 있다. 시험기 (210)은 시험으로 발생된 데이터를 시험기 (210)으로부터 카올린 파라미터 데이터를 수신하는 프로세서 제어기 (212)로 송신한다. 별법으로, 시험기 (210)은 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및 고속 원심분리 시스템 (208)의 파라미터를 측정하여 파라미터와 관련된 데이터를 프로세서 제어기로 송신할 수 있다.
프로세서 제어기 (212)는 이러한 데이터를 분석하고, 분석을 기초로 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및 고속 원심분리 시스템 (208) 중 임의의 것에 신호를 송신하여 공정을 계속하거나, 공정을 변경하거나, 또는 공정을 중단시킨다. 이러한 분석을 용이하게 하기 위해, 데이터 저장소 또는 메모리 (214)가 프로세서 제어기 (212)와 연결되어 프로세서 제어기 (212)가 시험기 (210)에 의해 송신된 데이터를 저장된 데이터와 비교할 수 있다. 프로세서 제어기 (212)는 시험기 (210)에 신호를 송신하여 시험을 수행할 수 있다. 프로세서 제어기 (212)가 공정을 변경할 수 있는 방법의 예는 고속 원심분리 시스템 (208)에서 ＂g＂력을 감소 또는 증가시키는 것; 부유선광 시스템 (204)에서 온도를 하강 또는 상승시키는 것; 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 오존처리 시스템 (206), 및/또는 원심분리 시스템 (208) 중 임의의 것에 필요한 일/에너지를 감소 또는 증가시키는 것; 잔사제거 시스템 (202), 부유선광 시스템 (204), 또는 오존처리 시스템 (206) 중 임의의 것을 계속 작동시키거나 또는 중단시켜서 목적하는 특정 입자 크기 분포를 달성하는 것 등을 포함한다. 결과적으로, 시스템 (200)은 실시간 분석 및 실시간 피드백을 제공하여 존재하는 요구에 즉각적으로 부응하도록 카올린 처리를 실시간으로 변경할 수 있다.
또한 본 발명은 다량의 페인트 비히클 및 소량의 본원에 기재된 초미립 수화 카올린을 함유하는 페인트 조성물에 관한 것이다. 다량은 50％ 이상 (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)을 포함하고 소량은 50％ 미만 (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)을 포함한다. 페인트 비히클은 라텍스 페인트 비히클, 유성 페인트 비히클, 알키드 페인트 비히클, 아크릴 페인트 비히클, 스티렌 페인트 비히클, 및/또는 에폭시 페인트 비히클 중 어느 하나일 수 있다. 페인트 비히클은 페인트 막을 형성하기에 적합한 성분을 함유한다. 본원에 기재된 초미립 수화 카올린은 흔히 안료 증량제 또는 안료로서 기능한다.
페인트 조성물은 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 성분은 조합되고 혼합될 수 있다. 성분은 한번에 또는 순차적으로 조합될 수 있다.
일 실시양태에서, 본 발명의 페인트 조성물은 50％ 내지 약 99.99％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 페인트 비히클 및 약 0.01％ 내지 약 49％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 초미립 수화 카올린을 함유한다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 페인트 조성물은 약 60％ 내지 약 99.9％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 페인트 비히클 및 약 0.1％ 내지 약 40％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 초미립 수화 카올린을 함유한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 페인트 조성물은 약 70％ 내지 약 99％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 페인트 비히클 및 약 1％ 내지 약 30％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 초미립 수화 카올린을 함유한다.
일 실시양태에서, 페인트 조성물 중 안료로서 티타니아와 함께 본원에 기재된 초미립 수화 카올린은 안료 증량제로서 사용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 본 발명의 페인트 조성물은 50％ 내지 약 99.9％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 페인트 비히클, 약 0.1％ 내지 약 40％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 티타니아, 및 약 0.1％ 내지 약 40％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 초미립 수화 카올린을 함유한다. 또 다른 실시양태에서, 본 발명의 페인트 조성물은 약 60％ 내지 약 98％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 페인트 비히클, 약 1％ 내지 약 30％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 티타니아, 및 약 1％ 내지 약 30％ (건조 페인트 막의 부피 퍼센트)의 초미립 수화 카올린을 함유한다. 또 다른 실시양태에서, 페인트 조성물 중 안료로서의 티타니아와 함께 또는 티타니아 없이 다른 안료 증량제, 예컨대 클레이, 탄산염, 탈크, 및 실리카 중 하나 이상과 함께 본원에 기재된 초미립 수화 카올린은 안료 증량제로서 사용될 수 있다.
페인트 제형에서 일 파라미터는 안료 부피 농도 (이하에서 PVC로 칭함)이다. 페인트 특성은 일반적으로 중량 효과보다 부피에 의해 좌우되기 때문에 PVC는 페인트 제형의 설계에서 조절 인자이다. 하기 식은 건조된 페인트 막의 부피 퍼센트로서 PVC를 정의한다.
％ PVC = 100 × V 안료 / V 전체
상기 식에서, V안료는 건조된 페인트 막 중 안료 및 다른 비-휘발물의 부피이고 V전체는 V안료 더하기 페인트 비히클/수지의 부피이다. 임계 안료 부피 농도 (이하에서 CPVC로 칭함)는 안료에 대한 바인더의 부족으로 인해 건조 페인트 막에서 공기 계면이 생성될 때의 PVC로 정의된다. 많은 페인트 부피 특성이 CPVC에서 급격히 변한다는 것은 잘 알려져 있다. 통상적으로, PVC와 CPVC 사이의 관계는 비선형적이다. 많은 예에서, 상이한 페인트는 동등한 환산 안료 부피 농도 (이후에서 RPVC로 칭함)를 기준으로 적절히 비교된다. RPVC는 하기 식으로 정의된다.
RPVC = PVC / CPVC
일반적으로 외장용 또는 내장용인 광택 등급 페인트는 약 1 미만의 RPVC를 갖는다.
CPVC는 안료 입자가 ＂흡수＂하는 바인더의 양에 반비례한다. 안료 또는 증량제의 흡수성을 측정하는 일 기술은 소정 중량의 안료와 페이스트를 형성하는데 필요한 아마인유의 양을 측정하는 것이다. 이는 오일 흡수로서 언급될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 ＂오일 흡수＂는 ASTM D 281에 기재된 방법을 참고한다. 일반적으로, 동등량의 높은 오일 흡수 증량 안료를 낮은 오일 흡수 증량 안료로 치환하는 것은 페인트의 CPVC의 감소를 초래한다. 이는 외장용 제형에 사용될 수 있는 PVC의 범위뿐만 아니라 사용될 수 있는 증량 안료의 양을 제한한다.
임계 미만의 PVC를 갖는 페인트, 예컨대 반- 및 고광택 페인트는 건조막 중 포획된 공기가 없다. 전체 고체 표면은 바인더에 의해 습윤되고 불투명도는 안료 및 안료 증량제 입자 만으로 수득된다. 임의의 주어진 입자 농도에서, 안료 및 안료 증량제 입자를 빛에 최대한 표면 노출시킴으로써 불투명도가 개선되거나 최적화된다. 본 발명의 초미립 수화 카올린을 안료와 유사한 입자 크기를 갖는 안료 증량제로서 사용하여 안료 입자의 바람직한 간격을 조장하고, 안료 입자의 응집을 예방하고, 빛에 대한 최대한의 노출을 확보한다.
CPVC 이상에서, 페인트는 무광택(matte)인 것으로 간주된다. 무광택도는 85 도 광택도, 또는 통상 광휘도(sheen)로서 공지된 것으로 측정된다. CPVC 미만에서, 페인트는 광택성이고 반광택 또는 고광택인 것으로 간주된다. 광택도는 통상적으로 60 도 또는 20 도 각도에서 측정된다.
본 발명의 초미립 수화 카올린의 구조 (PSD, 표면적)는 광택 유지 및 효과적인 안료 간격을 조장한다. 일 실시양태에서, 본 발명의 초미립 수화 카올린은 티타니아와 유사한 크기를 가지며 바람직하게 분산된 티타니아 입자/응집체 사이에 잘 맞는다. 즉, 초미립 수화 카올린 증량제는 일반적으로 안료 증량제, 구체적으로 TiO2 안료 스페이서로서 작용하여, TiO2와 같은 안료 표면의 빛에 대한 노출을 최대화시켜 보다 높은 불투명도를 초래한다.
고광택 및 반광택 등급 페인트는 현저한 광학적 특성으로 인해 기본 안료로서 종종 사용되는 이산화티탄과 기본 안료 및 증량 안료의 혼합물을 함유한다. 라텍스 및 알키드 페인트에 통상적으로 가장 통용되는 증량 안료는 수화 카올린 및 보다 미세한 등급의 탄산칼슘 및 탈크이다. 에멀젼 페인트 중 바인더는 분자량이 약 10,000 내지 약 1,000,000인 필름 형성 중합체의 소구체 (통상적으로 약 0.1 내지 약 1.0 마이크로미터의 직경)로 이루어진다. 내구성, 광택도, 및 유리 전이 온도 등과 같은 특성의 변화를 위해서 라텍스 입자 크기 및 조성은 변화된다. 현재, 아크릴 및 비닐-아크릴 수지가 라텍스 페인트에 사용되는 바인더의 주류이다.
통상적으로, 페인트 산업에서 초미립 카올린 안료의 표면적 증가는 낮은 PVC에서 및 CPVC 이하에서 페인트의 광택 성능에 악영향을 주는 것으로 여겨진다. 그러나, 본 발명자들은 높은 표면적 초미립 수화 카올린 안료가 상업적으로 입수가능한 임의의 다른 수화 카올린 안료와 동등하거나 보다 우수한 광택 성능을 제공할 수 있음을 예기치않게 발견하였다.
상기 발견의 배후 추론은 하기와 같다. 카올린 산업에서 90 내지 91 GEB를 갖는 유광 카올린 기재 제품은 통상적으로 예컨대 이스트 조지아사(East Georgia)의 3차 조 카올린을 사용하고 선택적 응집 선광 처리하여 제조된다. 1종의 유광 카올린 제품, 제이. 엠. 후버 코포레이션사(J. M. Huber Corporation)로부터 입수가능한 폴리글로스(Polygloss®) 90은 이러한 공정을 통해 제조되는 것으로 여겨지며, 다수의 페인트 및 공업용 코팅물 응용에서 입수가능한 시판 안료 중에서 가장 높은 광택도를 제공한다. 본 발명의 초미립 카올린은 폴리글로스® 90보다 미세한 PSD 및 높은 표면적을 갖고 페인트 막의 은폐력을 희생시키지 않으면서 높은 광택도를 예기치않게 유발한다.
하기 실시예는 본 발명의 예시이다. 하기 실시예 및 명세서 및 청구 범위의 다른 곳에서 달리 지시하지 않는 한, 모든 부 및 퍼센트는 중량 퍼센트이고, 모든 온도는 섭씨 온도이며, 압력은 대기압 또는 근처이다.
실시예 1
하기 표 1에 본 발명의 성공적인 실행을 촉진하는 회색 조 카올린의 전형적인 특성을 나타내었다. 또한 실시예 2 및 3에서 본 발명을 예시하기 위해 사용된 특수 회색 조 카올린 (실시예 1)의 특성을 열거하였다.
Figure 112007023010906-PCT00001
실시예 2
실시예 1로부터의 조 카올린을 잔사제거, 초부유선광, 오존처리, 및 고속 원심분리기 분리하여 미립 스트림 및 조립 스트림를 생성하였다. TiO2 함량을 0.7％ 미만으로 감소시키도록 부유선광이 수행되었다. 18 내지 22％가 0.3 ㎛ 미만의 입자 크기이고 통상적으로 74 내지 78％가 2 ㎛ 미만의 입자 크기를 생성하도록 하는 조건 하에서 원심분리가 수행되었다. 90％가 2 ㎛ 미만인 입자를 회수하기 위해서 조립 스트림은 추가로 제2 원심분리되었다. 제2 원심분리한 조립 스트림 및 제1 원심분리한 미립 스트림의 특성을 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112007023010906-PCT00002
실시예 3
상기 표 2의 초미립자를 황산을 사용하여 응집시키고, 표백하고, 여과하였다. 여과 케이크를 소다회/폴리아크릴레이트/포스페이트의 특정 블렌드로 분산시키고, 분무 건조하였다. 분무 건조된 생성물을 6.5의 헤그만(Hegman) 그라인드로 분쇄하였다. 본 발명의 초미립 생성물 (UF I)의 특성을 시판 폴리글로스® 90 카올린 안료의 비교예와 함께 하기 표 3에 나타내었다. 또한, 선택적 응집 공정을 사용하여 제조된 엥겔하드 코포레이션사(Engelhard Corporation)의 아스프 수퍼파인(ASP® Superfine) 수화 알루미노실리케이트를 포함시켰다.
Figure 112007023010906-PCT00003
실시예 4
실시예 4는 용제형 중성 베이스 투명 알키드 페인트 제형을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 광택 페인트 적용에서 시험되었다. 실시예 4 내지 9의 페인트 제형은 100 갤런 부피 및 100 갤런 당 원료 물질의 양 (파운드)을 기준으로 한다. 용제형 페인트에서 UF I가 폴리글로스® 90에 비해 더 미세한 입자 크기 및 표면적에도 불구하고 광택에 대한 역영향은 없었다.
Figure 112007023010906-PCT00004
Figure 112007023010906-PCT00005
실시예 5
실시예 5는 내장용 반광택 라텍스 페인트 제형을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 다른 광택 페인트 적용에서 시험되었다. 라텍스 페인트에서 폴리글로스® 90에 비해 UF I을 사용할 경우 광택도에서 유의한 개선이 있었다.
Figure 112007023010906-PCT00006
Figure 112007023010906-PCT00007
실시예 6
실시예 6은 감수성 고광택 알키드 에나멜 페인트 제형을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 고광택 페인트 적용에서 시험되었다. 감수성 알키드 고광택 에나멜 페인트에서, 폴리글로스® 90에 비해 20 도 광택도 값에서 유의한 개선이 있었다.
Figure 112007023010906-PCT00008
Figure 112007023010906-PCT00009
실시예 7
실시예 7은 내장용/외장용 광택 페인트 제형물을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 다른 고광택 페인트 적용에서 시험되었다. 스티렌 아크릴 고광택 수성 페인트에서, UF I는 폴리글로스® 90에 비해 보다 높은 20 및 60도 광택도 값을 나타내었다.
Figure 112007023010906-PCT00010
Figure 112007023010906-PCT00011
실시예 8
실시예 8은 백색 광택 에나멜 페인트 제형을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 다른 고광택 페인트 적용에서 시험되었다. 다른 스티렌 아크릴 에나멜 페인트에서, 페인트의 PVC를 동일하게 유지함으로써 10％ TiO2가 UF I의 부피량으로 증량되었다. UF I는 TiO2 100％의 페인트에 비해 유사한 불투명도 및 광택도 성능을 의외로 나타내었다. 또한 UF I은 페인트에서 폴리글로스® 90보다 높은 광택도를 나타내었다.
Figure 112007023010906-PCT00012
Figure 112007023010906-PCT00013
실시예 9
실시예 9는 2성분 수성 에폭시 코팅 제형을 예시한다. 실시예 3에 따라 제조된 UF I가 다른 고광택 페인트 적용에서 시험되었다. 고광택 수성 에폭시 페인트 제형에서, 폴리글로스® 90과 비교시 UF I을 사용할 경우 20도 광택도에서 개선이 있었다.
Figure 112007023010906-PCT00014
Figure 112007023010906-PCT00015
본 발명은 특정 실시양태에 관하여 설명되었지만, 본 명세서의 숙독시 이의 다양한 변형이 당업자에게 명백함을 이해해야 한다. 따라서, 본원에 개시된 본 발명은 첨부된 청구 범위의 범위 내에 속하는 이러한 변형을 포괄하는 것을 의도함을 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. 다량의 회색 카올린을 포함하는 조 카올린을 부유선광하여 감소된 티타니아 함량을 갖는 카올린을 제공하는 단계,
    감소된 티타니아 함량을 갖는 카올린을 고속 원심분리하여 약 70 중량％ 이상이 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 카올린을 포함하는 조립 스트림 및 약 80 중량％ 이상이 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖는 카올린을 포함하는 미립 스트림를 제공하는 단계, 및
    미립 스트림를 초미립 카올린 안료로 정련하는 단계
    를 순차적으로 포함하는, 카올린 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 고속 원심분리가 약 1,000 내지 약 10,000의＂g＂력을 사용하는 것을 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 조 카올린이 약 75 중량％ 이상의 회색 카올린을 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 부유선광이 카올린의 티타니아 함량을 약 1 중량％ 미만으로 감소시키는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 부유선광이 포말 부유선광, 초부유선광(ultraflotation), 및 TREP 부유선광 중 하나를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 조 카올린을 부유선광하기 전에 잔사제거(degritting)하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  7. 약 97 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 96 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 89 중량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 67％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 입자의 표면적이 약 23 ㎡/g 이상이고, 입자의 명도(brightness)가 약 92 이상인 초미립 수화 카올린.
  8. 제7항에 있어서, 약 98 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 97 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 90 중량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 70％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 입자의 표면적이 약 25 ㎡/g 이상이고, 입자의 명도가 92 초과인 초미립 수화 카올린.
  9. 제7항에 있어서, 약 99 중량％ 이상의 입자가 2 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 98 중량％ 이상의 입자가 1 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 92 중 량％ 이상의 입자가 0.5 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 약 72％ 이상의 입자가 0.3 마이크로미터 이하의 크기를 갖고, 입자의 표면적이 약 26 ㎡/g 이상이고, 입자의 티타니아 함량이 약 0.4 중량％ 이하이고, 입자의 산화철 함량이 약 1 중량％ 이하이고, 입자의 명도가 93 초과인 초미립 수화 카올린.
  10. 다량의 페인트 비히클, 및
    소량의 제7항의 초미립 수화 카올린
    을 포함하는 페인트 조성물.
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