專利名稱：：用于制備紙品的含有高嶺土和二氧化鈦的顏料混合物的制作方法用于制備紙品的含有高呤土和二氧化鈦的顏料混合物本專利申請要求2005年1月14日提交的待決美國序列號為60/644386申請的優(yōu)先權，其全部并入本文。
技術領域：
該主題技術主要涉及顏料、裝飾紙、包含該裝飾紙的制品、以及制備和使用該裝飾紙的方法。特別地，該主題技術涉及具有由脫水高冷土(dehydroxylatedkaolin)和高折射率顏料的加熱混合物構成的獨特不透明填料的裝飾紙。
背景技術：
：一些被歸類為裝飾紙的紙品被用于制作裝飾層壓材料。裝飾層壓材料的頂部紙層在用樹脂浸透(或浸漬)之前或之后可被印有或可不被印有裝飾圖案，和然后在升髙的壓力和溫度下層壓到包括從紙品到復合材料和木材在內的多種基材上。裝飾層壓材料通常被用于模仿木材紋理和其他圖案以及被用在地板、家具等的加工中。一種產品實例被稱為防火板Formica。在所述制品中，被浸透的裝飾紙(頂層)必須具有足夠的不透明性(遮蓋力)以覆蓋和隱藏下面的深色基材從而使得所述深色基材不影響印刷圖案的美觀。不過，由于采用折射率與所述紙纖維相似的材料浸透所述裝飾紙，因此除非包含具有較高折射率的填料例如二氧化鈦，否則該浸透紙是透明的。高折射率填料價格昂貴，因此使用較便宜的填料以補充所述二氧化鈦的量.這些填料可以包括高嶺土填料、特殊的滑石和煨燒高嶺土。市售可得的煅燒高嶺土的黑玻璃散射系數(shù)在457nm處為0.284m2/g。并且由于待層壓的大量裝飾紙^L用在白色或米色層壓材料中，因此高亮度和高白度也是需要的。關于EXCALIBER⑧高不透明高嶺土基顏料的TheEngelhard產品手冊(2002年出版)教導了具有83%或更低的GE亮度的所述制品可以被用于不要求高亮度的紙品應用中。例如它已被用在輕質涂布紙(LWC)和裝飾層壓材料中。國際公開號為WO00/32700的申請教導了一種90%偏高嶺土和10%銳鈥型二氧化鈥(KRONOSInc.的Kronos1000)的加熱混合物，其可以被用作填料和涂層顏料.該加熱混合物的被報道的GE亮度為85.2。國際^>開號為WO00/32700的申請教導了90%含水高嶺土(hydrouskaolin)和10%金紅石型二氧化鈦(DuPont的RCSVANTAGE)的加熱混合物的顏料，其可以被用作填料和涂層顏料。如下面的配方A所示，89.5%含水高呤土和10.5%金紅石型二氧化鈥的加熱混合物具有81.3%或的GE亮度和11.60的Hunter黃色指數(shù)。雖然我們理解與配方A混合物相似的混合物已經被用于出售的裝飾紙中，這種混合物在裝飾紙的白色等級方面是不合需要的，因為它^it成低亮度、不良的白度和黃色外觀。發(fā)明簡述下面給出本發(fā)明的簡單概要，從而提供對本發(fā)明的一些方面的基^US解。該簡述并不是4^發(fā)明的詳盡綜述。它既不試圖確iM^發(fā)明的主要或關鍵要素，也不試圖刻劃本發(fā)明的范圍.而該發(fā)明簡述的唯一作用在于以簡化形式介紹4^發(fā)明的一些概念作為后面更詳細描述的前序。我們已發(fā)現(xiàn)了一種包含脫水高呤土和高折射率顏料的加熱混合物。當該脫水高嶺土為偏高嶺土時，所述加熱混合物具有高于86%的GE亮度和小于11的Hunter黃色指數(shù)。本發(fā)明的顏料可以被用于裝飾紙的生產中，以允許紙品生產商用較便宜的填料代替一定比例較昂貴的填料如二氧化鈦等，并仍然保持昂貴填料通常提供的有利光學性質。具有與二氧化^M目比較低的折射率的本發(fā)明顏料可以替換高達約60%的所述二氧化鈥，同時保持通常與二氧化鈦的較高折射率關聯(lián)的不透明度、亮度和白度。本發(fā)明顏料的一個方面涉及包含纖維和高性能顏料體系的裝飾紙，所述高性能顏料體系包含規(guī)定量的金紅石型或銳鈦型二氧化鈦和規(guī)定量的含有脫水高嶺土和高折射率顏料的加熱混合物，該高性能顏料體系提供遮蓋其上層壓裝飾紙的襯底所需的不透明性。本發(fā)明的另一方面涉及包含具有其獨特的高性能顏料體系的裝飾紙、襯底基材和樹脂的裝飾層壓材料。本發(fā)明的另一方面涉及制備和使用該裝飾紙的方法、制備和使用該裝飾層壓材料的方法、以及改善高呤土基填料的遮蓋力的方法。為了實現(xiàn)前述及相關目的，本發(fā)明包含下文詳細描述的和在權利要求中特別指出的特征。下面的描述詳細闡明了本發(fā)明的某些直觀方面和本發(fā)明的實施方式。不過，這些指示了可應用本發(fā)明原理的不同方式中的一小部分。本發(fā)明的其他目的、優(yōu)點和新穎特征將從下面的詳細描述中變得清楚。詳細描述加熱'混合物本文使用的術語"加熱混合物"是指首先將高嶺土和高折射率顏料混合在一起和然后加熱該混合物。術語"高折射率顏料"是指任何具有高于約1.8的折射率的顏料，并選自銳鈥型二氧化鈥、氧4fc鋅和鋅鋇白.高嶺土是一種由鋁礦(即長石)經風化形成的精細的通常為白色的粘土，并主要由高嶺石組成。高嶺石通常由化學式Al4Si4O10(OH)8、A1203'2Si02'2H20和/或Al2Si2Os(OH)4中的一個或多個表示。在Georgia(美國)、埃及、巴西、英國、昆士蘭(澳大利亞)、朝鮮、烏克蘭、和中國發(fā)現(xiàn)了儲量。本發(fā)明的含水高呤土是經選礦的粗制高呤土。本發(fā)明的市售可得的含水高嶺土的實例包括可從新澤西伊澤林的EngelhardCorporation獲得的商品名為y^戶⑧、r丄r/L46X055卯、！7丄77L4^HJT五卯@、M/iL4GXOSS窗、^T7L4COr」^等等的那些。含水高嶺土的折射率為約1.56-1.58。本發(fā)明的含水高嶺土具有約70或更高的GE亮度。在另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高嶺土具有約80或更高的GE亮度。在另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高嶺土具有約88或更高的GE亮度。在再另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高嶺土具有約卯或更高的GE亮度。本發(fā)明的含水高嶺土具有其中至少約90重量。/。的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高嶺土具有其中至少約90重量％的顆粒的粒徑為約1微米或更^氐的粒度分布。在另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高嶺土具有其中至少約80重量％的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，本發(fā)明的含水高呤土具有其中至少約70重量％的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。所述加熱混合物包含約54重量％約99重量％的脫水高峰土和約1重量％約46重量％的高折射率顏料(以干重計)。所述加熱混合物包含約67重量％~約99重量V。的脫水高嶺土和約1重量％~約33重量°/。的高折射率顏料(以干重計)，所述加熱混合物包含約72重量％~約98重量％的脫水高嶺土和約2重量％~約28重量％的高折射率顏料(以干重計)。所述加熱混合物包含約77重量％~約95重量％的脫水高呤土和約5重量％~約23重量％的高折射率顏料(以干重計).可以進行含水高呤土和所述高折射率顏料的濕混或干混。為了促進制備所述加熱混合物，可以將含水高嶺土漿料與所述高折射率顏料漿料合并和混合，或簡單地可以制M水高嶺土和高折射率顏料的漿料.然后將所述漿料噴霧干燥以使得游離濕分降低到低于約2重量％，或甚至低于約1重量％。然后將所述物料粉碎以分解和降低所述經噴霧干燥的聚集體的尺寸。加熱涉及對所述物料組合施加約76ox:約u5ox:的溫度約io秒~約20小時。在這些條件下的加熱產生偏高嶺土、完全煅燒高嶺土或它們的混合物。在另一個實施方式中，將所述物料組合加熱至約815匸~約1090"€的溫度約1分鐘約10小時。在另一個實施方式中，將所述物料組合加熱至約840TC約1070n的溫度約10分鐘~約5小時。超過11501C的溫度會導致本申請不希望的低亮度、高黃色指數(shù)和/9p磨組分(abrasivecomponent)的形成。加熱所述高嶺土產生脫水高嶺土。另外i人為用于所述加熱過程中的溫度可改變所述高嶺土的晶體結構和導致所述金屬氧化物與被改變的高嶺土聚集。加熱后，將所述混合物粉碎以分解較大聚集體和/或降低所述粒度分布。所述加熱混合物具有其中至少約80重量％的顆粒的粒徑為約10微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述加熱混合物具有其中至少約80重量％的顆粒的粒徑為約5微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所^熱混合物具有其中至少約60重量％的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述加熱混合物具有其中至少約70重量％的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述加熱混合物具有其中至少約80重量％的顆粒的粒徑為約2微米或更低的粒度分布。在一個優(yōu)選實施方式中，所#熱混合物具有其中至少約80重量％~約90重量％的顆粒粒徑為約2微米或更低和小于約5重量％的顆粒粒徑為約0.2微米的粒度分布。高性能顏料體系本文4吏用的術語"高性能顏料體系"是指通常用于該應用場合的約40重量％約99重量。/。的二氧4t鈥和約1重量％約60重量％的加熱混合物。在用樹脂將裝飾紙浸透和將其在壓力和溫度下層壓到另一基材或許多基材上之后，高性能顏料體系必須保持裝飾紙中的不透明性、亮度、和白度。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系包含約70重量％約98重量％的至少一種金紅石型二氧化鈥和銳鈥型二氧化鈦和約2重量％~約30重量％的本發(fā)明顏料。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系包含約70重量％~95重量％的至少一種金紅石型二氧化鈦和銳鈥型二氧化鈦和約5重量％~約重量30%的本發(fā)明顏料。所述高性能顏料體系包含1)至少一種金紅石型二氧化鈦和銳鈥型二氧化鈦，和2)本發(fā)明的顏料。由于金紅石型和銳鈥型二氧化鈦相對昂貴，與單獨使用相同重量的二氧化鈥相比，組合本發(fā)明的不透明組分明顯更加便宜。所述高性能顏料體系可以任選地包含改善或有助于該高性能顏料體系的不透明性質的其他組分。給定無機顏料物質對不透明性的貢獻依賴于其^t光和吸收光的能力。無機顏料物質的光a能力通常與兩種顆粒特性相關；即折射率和粒徑(特別是粒度分布)。例如，緞燒高冷土具有約1.65的折射率。金紅石型二氧化鈦具有約2.7的折射率，因此具有在這些化合物中最佳的遮蓋力。金紅石型二氧化鈦是熱力學上最穩(wěn)定的二氧化鈦，并具有優(yōu)異的耐風化/磨損性能，這些特別適合用于裝飾紙和裝飾層壓材料領域.所述高性能顏料體系的金紅石型二氣化鈦通常具有其中至少約100重量％的顆粒為約5微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系的金紅石型二氧化鈦具有其中至少約95重量％的顆粒為約1微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系的金紅石型二氧化鈥具有其中至少約90重量％的顆粒為約0.5微米或更低的粒度分布。金^J5型二氧化鈦可從很多來源市售獲得.金紅石型二氧化鈦可以具有或可以不具有在其表面上的二氧化硅和/或氧化鋁處理或涂層。在一個實施方式中，所述金紅石型二氧化鈦在其表面上包含二氧化硅涂層，其中該二氧化硅涂層小于所述金紅石型二氧化鈥的約20重量％。在另一個實施方式中，所述金紅石型二氧化鈥在其表面上包含二氧化硅涂層，其中該二氧化硅涂層小于所述金紅石型二氧化鈦的約10重量％。銳鈥型二氧化鈦具有約2.55的折射率。所述高性能顏料體系的銳鈥型二氧化鈦通常具有其中至少約90重量％的顆粒為約5微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系的銳鈥型二氧化鈦具有其中至少約卯重量％的顆粒為約4微米或更低的粒度分布。在另一個實施方式中，所述高性能顏料體系的銳鈥型二氧化鈦具有其中至少約90重量％的顆粒為約3微米或更低的粒度分布。銳鈥型二氧化鈦可從很多來源市售獲得。然后通過將所述加熱混合物與金紅石型二氧化鈥和銳鈥型二氧化鈦中的至少一種合并而形成所述高性能顏料體系。應用本發(fā)明顏料可以有利地用于裝飾紙的制備中。本發(fā)明的裝飾紙包含纖維、高性能顏料體系、以及任選地選自用于調節(jié)顏色的染料組合、用于改善纖維、顏料和染樸床留性的助留劑、和用于改善紙品強度的干和/或濕強度樹脂中的一種或多種。所述裝飾紙層可以用于形成裝飾層壓材料。所述裝飾層壓材料包含可以在用透明樹脂(如脲或三聚氰胺甲醛樹脂、或其他合適的樹脂)浸透裝飾紙之前或之后印制裝飾圖案的裝飾紙、和支持或襯底基材，該基材根據(jù)其組成可以或者可以不使用與所il^飾紙相同或不同的樹脂浸透。本發(fā)明的高性能顏料體系允許裝飾紙生產商使用較少量的較昂貴和較高折射率的二氧化鈦和因此較多量的較低折射率和較便宜的顏料，因此降低成本并保持所有其他紙品性質處于常規(guī)的、所希望的參數(shù)范圍內，二氧化鈦的替換量可以高達約60%,這取決于所生產的裝飾紙的級別(白色對顏色等級，低壓對高壓層壓材料)，考慮到二氧化鈦與本發(fā)明加熱混合物之間的折射率差別這是出人意料的。裝飾紙典型地具有至少兩種功能組分使得所述結構粘著在一起的纖維和用于不透明性和美觀性的高性能顏料體系。所述裝飾紙可以任選地具有一個或多個附加層和/或一種或多種附加組分。在一個實施方式中，所述裝飾紙包含約45重量％~約95重量％的所述纖維和約5重量％約55重量。/。的所述高性能顏料體系。在另一個實施方式中，所述裝飾紙包含約50重量％~約90重量％的所述纖維和約10重量％~約50重量V。的所述高性能顏料體系。在另一個實施方式中，所述裝飾紙包含約55重量％~約85重量%的所述纖維和約15重量％~約45重量％的所述高性能顏料體系。在另一個實施方式中，所述裝飾紙包含約60重量％約85重量％的所述纖維和約15重量％~約40重量％的所述高性能顏料體系。用于裝飾紙層中的紙品通常以巻狀作為連續(xù)片材生產。也就是說，所述裝飾紙呈頁面(page)、巻筒(web)、條狀(ribbon)、狹帶狀(tape)、帶狀(belt)、膜狀、板狀等的形式。片材形式表明所述裝飾紙具有兩個大表面尺寸和相對小的厚JEX寸。所述紙品可以為不透明、透明、半透明、有色和無色(白色)中的任一種。纖維材料的實例包括紙漿、紙纖維、纖維素纖維、漂白硫酸鹽紙漿、漂白亞硫酸鹽紙漿、纖維狀合成材料、和合成聚合物纖維。所述纖維的特性和纖維量對于支持所述高性能顏料體系而言十分重要。在一個實施方式中，所述裝飾紙具有約20g/m2(克每平方米)或更大和約200g/n^或更低的基重(basisweight)。在另一個實施方式中，所述裝飾紙具有約30g/m2或更大和約100g/n^或更低的基重。然后將所述高性能顏料體系和纖維或紙漿合并和加工以形成所述裝飾紙層。所述纖維可以通itit紙廠(如果該廠為集成的)生產或可以從紙漿供應商以片材(千片形式)購買。將所述纖維和顏料(包括所述高性能顏料體系)在混合單元如M紙漿器中混合在一起.所^料可以以干燥狀態(tài)加入到所述纖維/水混合物中，或者可以首先將它們^t到水中和然后加入到所述纖維混合物中，這在液壓紙漿器或相似設備(如打漿機)中進行或者當所述混合物被傳輸?shù)皆旒垯C(如風扇式泵)的過程中的多個位置處進行。在加M料之前或之后，將所述纖維在旋轉盤、或旋轉錐(盤磨機、Jordans等)之間精磨以在纖維上產生對紙品強^作用的細纖維(fibril)。除了顏料之外，所述紙品還包含其他化學品如用于幫助保留所述纖維和顏料的助留劑、用于改善干和濕強度的干和濕強度添加劑等等。將水、纖維、顏料和化學品的該混合物供入流漿箱中并轉移到旋轉絲網(wǎng)上，在那里形成所述紙品和開始除水工藝。通過^f吏用重力與壓力(或真空i殳備)如箔葉、軋棍、真空箱等的組合排出穿過所述絲網(wǎng)(或塑料織物)而除去水。M轉絲網(wǎng)傳輸所述紙品，將其在毛祖之間施壓以除去附加的水分并對該紙漿混合物進行壓縮以幫助產生強度。接著將所述紙品經歷高溫蒸氣輥以使得水分含量減小到工廠規(guī)格(通常為5~10%的濕分)。一旦所述裝飾紙被制成后，其離開造紙廠并可以被輸送到印刷機或直接輸送到層壓機。如果送到印刷機，則印刷機在該紙品上印制圖案(如AJt木材涂裝、人造大理石紋路、花崗巖紋路、或其他Ait^紋路)然后，用透明樹脂浸透任選經印刷的裝飾紙，并將其在升高的溫度和壓力下層壓到襯底基材上以制備裝飾層壓材料。透明樹脂具有足夠的強度以將所述裝飾紙粘合到所述襯底基材上，以及賦予耐久性、抗磨損性、抗刮擦性和耐熱性。透明樹脂的實例包括脲醛、三聚氰胺曱醛、聚酯類、聚氨酯類、聚胺類、聚酰胺類、三聚氰胺類、盼類、聚丙烯耽胺類等。使用任何合適的技術在所述樹脂呈液態(tài)或半液態(tài)形式時將所迷裝飾紙與所述樹脂接觸.接觸的實例包括浸涂、浸漬、噴涂、輥涂、反向輥涂、刮刀涂等。然后將所述裝飾紙與村底或支持1jN"接觸。襯底基材，在被層壓到所述裝飾紙之前，也可以與樹脂接觸，不過該樹脂不必是透明的和/或無色的。所述襯底基材為所得裝飾層壓材料提供強度、體積、形狀、和/或結構.襯底基材的實例包括紙如牛皮紙、碎料板、卡紙板、木材、膠合板、刨花板、干式墻材料等。紙品襯底JjN"典型地具有約10g/m2或更高和約200g/m2或更低的基重。在另一個實施方式中，紙品村底基材典型地具有約25g/m2或更高和約100g/m^或更低的基重，在村底基材為紙品的情況下，典型地使用多個紙層以制備裝飾層壓材料。將所述裝飾紙與所述襯底基材在合適的壓力和合適的溫度下接觸適當時間，例如在印刷機中。在該印刷機中，所述樹脂重新液化、流動、固化和然后將所述組分粘合在一起。在一個實施方式中，將所述裝飾紙與襯底基材在約50~約1，700Psi(磅每平方英寸)的壓力和約40X:約250"的溫度下接觸約20秒約10小時。在另一個實施方式中，將所述裝飾紙與襯底基材在約200~約1，500Psi的壓力和約50t:約200n的溫度下接觸約10分鐘約5小時。本發(fā)明的一個優(yōu)點在于所述高性能顏料體系明顯比單獨使用金紅石型或銳鈥型二氧化鈥便宜。另外，包含所述裝飾紙(其反過來含有所述高性能顏料體系)的裝飾層壓材料具有優(yōu)異的遮蓋性能(能夠遮蓋所述村底基材)、高的耐久性、耐磨損性、耐刮擦性、耐熱性以及令人愉悅的外觀。所述裝飾層壓材料可以包含其他材料和/或層，例如覆蓋片材、阻隔層等等以改善所述性能和/或改進該裝飾層壓材料的制造。所述裝飾層壓材料的裝飾紙層中該制品的獨特性能使得該技術可應用在任何其中使用二氧化鈦的紙品應用場合中，例如在涂布板、非涂布和涂布的不含木材的紙品、涂層或無涂層的有木紙(如LWC)和特種紙品如壁紙和無紡物，測試方法粒度分布--本文涉及的所有粒徑是使用MicromeriticsInstrumentCorporationSEDIGRAPH5100分析儀通過常規(guī)沉降技術測定的。該Sedigraph5100通過使用重力誘導沉降原理測定粒徑?；谇蛐晤w粒的該原理認為當置于具有已知性質的懸浮液中時，較小顆粒以比較大顆粒更慢的i^JL沉降。該分析儀使用顆粒的沉I^1度、液體密度和祐度、和顆粒密度計算顆粒的等效球體直徑，顏料亮度一—該方法描述了制備用于測定GE亮度的顏料板(pigmentplaque)的過程和用于亮度測試的過程。將1英寸高lVs英寸內徑的鋁金屬環(huán)放置在光滑、潔凈并無劃痕的玻璃平板或玻璃鏡面上。用所述干顏料裝填該環(huán)至y2英寸厚。將lVw英寸直徑的圓筒狀黃銅金屬活塞垂直放置在該環(huán)中心上方。在將該環(huán)牢固地保持在所述玻璃面上時，小心地將該活塞輕輕下降l該環(huán)中以避免從該環(huán)吹走精細顏料。持續(xù)壓下所述活塞以產生30磅每平方英寸的壓力。^1^放活塞上的壓力，將其旋轉％轉和然后再次壓下。慢慢釋放壓力并從該環(huán)撤回所述活塞。將在該環(huán)底部形成樣品片(specimenplaque)。將樣品片如制備時那樣放置在原位直到測試亮度時。當準備測試亮度時，通過將其垂直M而將所述環(huán)從玻璃上移開。翻轉該環(huán)并檢查所述片表面以確保其不含表面不規(guī)則處、缺陷或污染。在將其從玻璃表面分離開之后立即測定所述片的亮度。使用裝備有有效波長457nm的濾光器的亮度儀測試樣品片的亮度，并相對于具有100%亮度值的氧化鎂進行校準。本文描述的該測試儀器是TechnidyneCorporation,NewAlbany,IN47150USA制造的BrightimeterModelS4-M。為了測定所述片的亮度，將樣品片的光滑表面的中心放置在該測試儀的孔徑范圍內。記錄該測試儀上顯示的亮度值。小心M該片并旋轉va轉和"所述孔徑范圍內，記錄亮度值.將這兩個亮度值進行平均并記錄到小數(shù)第i位。顏料CIE白度、HunterL、a、b和黃色指數(shù)——該方法描述了制備用于測定CIE白度、Hunter黃色指數(shù)、和HunterL、a、b值的顏料片的過程和用于測試這些性能的方法。將1英寸高13/4英寸內徑的塑料環(huán)居中放置在光滑、潔凈并無劃痕的玻璃板上。用所#料樣品裝填該環(huán)至約1%英寸厚.將1"/16英寸直徑4英寸高的圓筒狀塑料活塞垂直放置在該環(huán)中心上方。在將該環(huán)牢固地保持在所^JL璃面上時，小心地將該活塞輕輕下降以M從該環(huán)吹走所迷干燥樣品。以逐漸增加的壓力持續(xù)壓下所述活塞，直到達到23psi(+/-2psi)并繼續(xù)保持在該壓力下3~5秒。慢慢釋放壓力并從該環(huán)撤回所述活塞。將該環(huán)如制備時那樣放置在原位直到即將測試之前。通過將其垂直提起而將所述環(huán)從玻璃上移開。翻轉該環(huán)并檢查所述片表面以確保其不含表面不規(guī)則處、缺陷或污染。在將其從所述玻璃上分離之后立即測定所需的光學性質。樣品片的白度和顏色通過TechnibriteMicroTB-1C測試儀(TechnidyneCorporation,NewAlbany，IN47150USA制造)測試。該測試儀利用漫射照明幾何學(diffuseilluminationgeometry)。CIE白度、Hunter黃色指數(shù)和HunterL、a、b顏色選自在所述儀器中程序控制的光學M清單。將樣品片的光滑表面的中心放置在測試儀的孔徑范圍內。遵循隨該儀器提供的儀器操作手冊中概括的步驟序列。該儀器以打印輸出形式提供光學性質的瞬時計算。黑玻璃散射在Kaliski，A.，TAPPI，1970年11月第53巻第11期第2077~2084頁的題目為"PerformanceofSomeClaysinStarchContainingPaper-CoatingFilms;PartI.BlackGlassPlatesasModelSubstrates"中有述。一般來說，對于該發(fā)明而言黑玻璃散射通過使用0.25密爾BirdBar在光學平滑的黑玻璃上施加顏料膜進行測定，所i^料膜來自顏料和水的30%固體(以重量計)的混合物。在波長為457nm和577nm處通過具有積分球幾何形狀的反射計如Elrepho反射計測量空氣干燥之后該顏料膜的反射值。使用Kubelka-Munk方程將反射值轉換為光散射系數(shù)(m2/g).光散射系數(shù)表示顏料的不透明性潛力。光散射值越高表明被所i^料膜反射的光越多以及穿過該膜和被所述黑玻璃吸收的光越少。較高值表示較高不透明性和較好的遮蓋力.造紙過程一一將300克干磨桉樹纖維被撕成5~10英寸的小段并在19.7升的去離子水中浸泡1小時。然后使用雙重3片葉輪將所述纖維和水混合。調節(jié)轉速以產生中等尺寸的渦旋.攪拌10分鐘后，將漿料轉移到l乂2磅(lb)的Valley打漿機中(VoithSulzerPapertechnology,Appleton，WI制造)并精制到400ml打漿度(加拿大標準方法)。將1486克的1.5%稠度的精制漿料轉移到3美國加侖塑料桶中并用以形成中等尺寸渦旋的速度旋轉的Cowles型溶解器螺旋槳(dissolverpropeller)攪拌10分鐘。立即加入1.83克NavadinDHF溶液(LanxessDeutshlandGmbh),然后加入29.7克填料顏料。通#入去離子水將該調制料稀釋到1%稠度并再混合1分鐘。之后加入0.24克EKANP422(AkzoNobel，EkaChemicalsAB，SE-44580Bohus，Sweden),將該調制料混合30秒，然后加入1.8克NavadinDHF，并另外攪拌該調制料3分鐘。將該調制料混合物轉移到Formax定量器中，用去離子水將其稀釋到0.5%稠度并用3葉片1V4英寸的螺旋槳攪拌。用去離子水裝填Formax片材模具(12英寸x12英寸)至3/4容量，加入制成80g/m2手工片材所需量的調制料。用帶孔槳狀攪拌器手動混合該調制料，在150目美國標準篩網(wǎng)上通過重力將水^^從配料中排出以形成手工片材。通過經過Formax輥式壓制機壓制該手工片材，之后在Formax鼓式干燥機中干燥。該定量器、片材模具、輥式壓制機、和鼓式千燥機裝置由AdirondackMachineCorporation,Queensbury，NY12804USA提供。當紙張樣品制成后，根據(jù)前面描述的過程測試光學性質。紙張定向亮度測定一一該測試方法描述了用于測試紙張亮度的過程。所述儀器采用45°照明和0?？梢暯嵌取Ｔ摐y試使用的儀器是BrightimeterModelS-4亮度效'J試儀(TechnidyneCorporation，NewAlbany，IN47150USA制造).將紙張在72下和50%的相對濕度下調節(jié)24小時。將測試樣品村墊放置在儀器的樣品孔徑上，當與儀器頂部接觸時，其待測試的一側朝下。該村墊應完全不透明并由所需的多個單獨層組成，從而使得厚度加倍不會改變測量的反射率。將lkg的襯背^^碼放置在該襯墊上。記錄顯示在儀器上的^Jlt率讀數(shù)。將下面的紙張移到襯墊的背面.在每張紙上測定9個不同的位置，等距穿過頂部、中間和底部的3個位置.重復該過程直到測完3張紙。亮度百分比作為算術平均值記錄.該值記錄到小數(shù)第l位，紙張不透明度的測定一一該測試方法測量紙張的不透明度作為背襯黑體反射的光與背襯白體反射的光的比率。該值為對比度或不透明度并定義為單一紙張背襯黑體的漫反射系數(shù)(diffusereflectance)與相同紙張背襯白體的漫反射系數(shù)比值的100倍。使用TedmidyneModelBNL-3Opacimeter測量不透明度.使用的儀器是TechnidyneBNL-3Opacimeter(TechnidyneCorporation,NewAlbany,IN47150USA提供)。將紙張樣品在72"F和50%的相對濕度下調節(jié)24小時。將測試樣品放置在暗度計的孔徑上。用白體作為樣品的背襯，白體附在儀器臂上并按下"白體"開關。100.0的數(shù)字讀數(shù)顯示在該儀器上。在將測試樣品保持在孔徑上完全相同的位置的同時，將黑體放在所述樣品上。以％不透明度記錄數(shù)字讀數(shù)。讀取9個不同的位置，等距穿過每張測試紙的頂部、中間和底部的3個位置。對每種樣品評價3個測試紙張。紙張的毛布面朝向孔徑放不透明百分比作為算術平均值記錄。該值記錄到小數(shù)第l位。紙張漫反射亮度(diffusebrightness)、CIE白度、和顏色性質的測定一一該方法描述了用于測定紙張漫反射亮度、CIE白度、Hunter黃色指數(shù)和L、a、b值的過程。使用TechnibriteMicroTB-1C測試儀(TechnidyneCorporation,NewAlbany,IN47150USA制造)。該測試儀利用漫反射照明幾何學。從所述儀器中程序控制的菜單選擇亮度、CIE白度、Hunter黃色指數(shù)和L、a、b顏色。將紙張樣品在72下和50%的相對濕度下調節(jié)24小時。將測試樣品的村墊放置在所述儀器的樣品孔徑上，當與儀器的孔徑接觸時，其待測試的一側朝上。用彈簧支撐的基座固定所述襯墊。該襯墊應完全不透明。該襯墊中的層IW使得厚度加倍不會改變測量結果。遵循隨該儀器提供的儀器操作手冊中概括的步驟序列以收集測量結果。將下面的紙張樣品移動到襯墊的背面。在每個紙張上測定9個不同的位置，等距穿過頂部、中間和底部的3個位置。重復該過程直到測完3張紙。該儀器提供CIE白度、Hunter黃色指數(shù)和L、a、b光學性質的平均值的瞬時計算結果。裝飾紙的浸透和層壓——通過在40501C下緩慢將550克MaduitMW550樹脂加入到500ml水中以制備三聚氰胺樹脂溶液，從而不產生結塊，混合至透明溶液。然后加入1.8mlHypersalXT7933和2.3mlHardenerMH835。(該溶液必須在配置后4小時內使用)將實驗室制備的紙張剪成測量為15cmx18cm的片(5.9x3.1英寸)。將所述溶液^L/v尺寸能夠使紙張樣品(每次一層)完全浸入所述三聚氰胺溶液中的盤內。將所述紙張浸透45秒從而使其兩側都與所述溶液接觸。將浸透的紙M該浴中移出并通過2個0.8桿(2number0.8rods)以除去過量溶液。將紙張附在敞開框架上并在強制熱風烘箱中干燥3分鐘。該框架是必須的以使紙張在所述干燥工藝中保持其形狀。將浸透的紙張切割成與想要生產的板尺寸相適應的尺寸。(該尺寸并不重要)。將每一浸透紙張的一半放在白色背襯紙上，另一半放在標準黑色背襯紙上。然后將這些紙^t在五個浸透標準棕色紙層上，和一個浸透標準白色層上。于兩個金屬板之間在溫度為150t:和壓力為800N/cm2下將所有這些紙層壓在一起保持2.5分鐘。在將所ii^L分離之前釋放壓力和然后將所述樣品冷卻到約1001C。當紙張被浸透和層壓為板材后，對其測試HunterL、a和b顏色值。浸透和層壓紙的對比度的測定一一該方法描述了用于測定浸透有樹脂并^ti:壓到剛性基材上的裝飾紙的ISO亮度、CIE白度、HunterL，a，b、和對比度。該浸透和層壓紙的光學性質通過ColorTouchSpectrophotometer(TechnidyneCorporation,NewAlbany,IN47150USA制造)進行測試。該分光光度計利用漫反射照明幾何學。從所述儀器的觸摸屏上的菜單選擇ISO亮度、CIE白度、和HunterL、a、b顏色測試.將所述浸透和層壓的樣品放置在所述儀器的孔徑上，當與儀器的孔徑接觸時，其待測試的一側朝上.用彈簧支撐的基座固定所述樣品。遵循隨該儀器操作手冊中概括的步驟序列以得到所選擇的光學性質。對比度通過將背襯黑色的片材的反射率除以背襯白色的片材的反射率而確定。對于這些測試，在C/2。照明和C源條件下獲得反射率值。從被列在所述儀器的觸摸屏上的菜單選擇測試M。將所述浸透和層壓的樣品放置在所述儀器的孔徑上，當與儀器的孔徑接觸時，其待測試的一側朝上。用彈簧支撐的基座固定所述樣品。遵循隨該儀器提供的儀器操作手冊中概括的步驟序列以得到所選擇的光學性質。對于上述光學測試，對每個樣品的3個不同位置進行測試，其分別等距穿過中間。對每個樣品重復該過程。結果作為每個樣品的算術平均值記錄。為了評價紙張對具有不良亮度和顏色的基材遮蓋能力，既以白色作為背景又以黑色作為背景對光學性質進行測試。表3中的結果與100%金紅石型二氧化鈦的對照相比的性質變化作為記錄。使用的公式為(包含試驗顏料的紙張的性質)—(包含100。/。金紅石型二氧化鈦的紙張的性質)。下面的實施例闡明本發(fā)明及其在具有最大需求的白色高壓層壓裝飾紙品中的應用。除非在下面的實施例和說明書及權利要求另外指出，則所有的份數(shù)和百分比都是以重量計，所有的溫度為攝氏度，所有的壓力為大氣壓或接近大氣壓。在下面的測試方法中，儀器用隨該儀器提供的合適標準并根據(jù)制造商的說明校準。發(fā)明實施例1:將^t良好的含水高嶺土漿料與M良好的銳鈦型或金紅石型二氧化鈦漿料混合。配方A是一種市售制品。在配方B、C、D、E和F中，含水高嶺土是EngelhardCorporation的ULTRACOTETM高嶺土。高嶺土的用量及二氧化鈥的類型和用量列在下面的表l中。將所述混合物噴霧干燥至游離濕分為約1%，將其粉碎以分解所述m，在表1列出的溫度下加熱，和進行后粉碎以使得大聚集體分解。在所得到的加熱混合物中的脫水高嶺土為偏高嶺土。對每個得到的顏料如前面所述測定其TAPPI亮度、HunterL、a、b值和Hunter黃色指數(shù)，并記錄在表1中。用作為填料的配方A、C、D、E、F和用于裝飾紙的典型的金紅石型二氧化鈥對照樣制成紙品。紙品性質列在表2中。首先通過4吏用2克紙品在實驗室馬弗爐中于982匸點燃該紙品3小時確定紙品的灰份含量。紙品的凈礦物含量通過從填有顏料的紙張的灰份減去無填料的紙張的灰份并將該結果除以顏料的燃燒因子(ignitionfactor)而確定。顏料的燃燒因子為IOO減去相同顏料的燃燒值損失。紙品的凈礦物含量表示顏料所占的紙張的百分數(shù)。在表2中，凈礦物含量為保留在紙張中的顏料量。對照顏料體系為100%金紅石型二氧化鈦。標記為"Ti02替換"一欄表示由所示配方代替的金紅石型二氧化鈦的量。對照樣A代表市售可得的制品。然后如前所i^J"紙張樣品進行浸透和層壓。測試結果記錄在表3中。<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>配方A和B包含金紅石型二氧化鈦和分別具有標準亮度和高亮度的高嶺土的，并且均未達到所期望的超過89%的亮度，它們具有最差的白度和黃色指數(shù)。為了達到最高的顏料亮度和最佳顏色值，看來需0鈥型二氧化鈦和高亮度高嶺土的組合。這些性質在裝飾紙中是有益的，特別是其中需要高白度和亮度以及高不透明度的白色等級。類似于配方E的本發(fā)明樣品的黑玻璃散射系數(shù)在457nm處為0.360m2/g。i^示相對于前面提及的市售可得的煅燒高呤土有所改進。紙張樣品的光學性質<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>盡管其具有一定程度上出色的不透明性，但是由于對照制品的白度差、黃色高和亮度差，其在裝飾層壓材料中的應用受到限制。表2中的結果顯示由配方C至F制成的那些紙品優(yōu)于配方A制成的對照樣，并且與所述金紅石型對照樣在亮度和顏色性能上相當。這些結果是令人驚訝的，因為金紅石型二氧化鈥對照樣的折射率優(yōu)于配方C至F的。另外重要的是在替換了25%金紅石型二氧化鈥后，配方C至F具有與金紅石型二氧化鈥對照樣等同的光學性質?？紤]到銳鈥型二氧化鈦和其他高嶺土基制品具有比金紅石型二氧化鈥低的折射率，令人驚訝和出乎意料的是甚至當替換25%的金紅石型二氧化鈦時，由本發(fā)明顏料制成的裝飾紙的不透明度仍然與填有100%金紅石型二氧化鈥的裝飾紙的不透明度相當。據(jù)信用于所述加熱工藝的溫度改變了所述粘土的晶體結構并引起金屬氧化物與變化的粘土聚集，使所得制品在光學上比由其名義上的折射率所預料的更為有效。表3浸透和高壓層壓后的紙張樣品的光學性質(相對100°/。TiO2的△變化)<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>(1)表示以黑色為背景的反射率除以白色為背景的反射率-金紅石型值為92%200680002416.0轉溢齒被20/25:K結果顯示配方A的對照樣具有相對于高達25。/。替換率的其他配方和金紅石型對照樣優(yōu)異的對比度。然而，較低亮度和白度及高黃色指數(shù)對包含配方A的紙品的性能具有嚴重的負面影響。配方C至F具有與金紅石型對照樣相同的性能或者與之稍有差別，并為裝飾紙生產商提供了代替較大量的更昂貴的金紅石型二氧化鈦的機會?？紤]到銳鈥型二氧化鈦和其他高嶺土基制品具有比金紅石型二氧化鈦低的折射率，令人驚訝和出乎意料的是即使在被浸透和層壓期間經歷升高的溫度和壓力后，本發(fā)明實施例的光學性質與填有100%金紅石型二氧化鈦的對照樣紙品的相當。甚至對于替換量高達25%的金紅石型二氧化鈥，其性能仍然與對照樣的相當。發(fā)明實施例2:利用前面描述的過程制備另一組填料紙品.這些紙品填有作為配方A、C、D、E、F和金紅石型二氧化鈦對照樣描述的顏料。這些片材具有約80g/m2的基重并包含約40%的總顏料含量。對某些配方(含有較大量銳鈥型二氧化鈦的那些)，被替換的二氧化鈦量高達100%。這些紙被浸透、層壓和測試。結果列在表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>表4中的結果針對的是僅被浸透和層壓的紙。對于配方A(市售制品)，對比度(不透明度)優(yōu)于具有100。/。金紅石型二氧化鈦的對照樣，然而亮度如白度(CIE和L值)和黃色(如高b值顯示出的)那樣較差。配方C至F在亮度和顏色上明顯優(yōu)于配方A。這些結果也證明了可能存在關于鈥替換量的限度。包含最高量的銳鈥型二氧化鈦的配方E和F具有可能的最高替換量。對于具有最困難要求的裝飾紙的高壓層壓(HPL)的白色等級，二氧化鈥替換量可以高達約20%或甚至高達約40%。在米色紙、有色紙、低壓層壓材料中和在要求較低的預浸透紙中，二氧化鈥替換量可以高達約40%或甚至高達約60%。發(fā)明實施例3:4吏用鋅鋇白(ZnS/BaS04)、SachtlebenChemieGmbH的GradeDA和亮度約為83%的標準精細粒徑高嶺土制備加熱混合物樣品。在40%固體下對所述鋅鋇白進行濕球磨約14小時.在適當攪拌下將精細高嶺土作為漿樸艮慢加入到所述鋅鋇白漿料中以保證良好的^t。這兩種顏料的用量使最終的預加熱混合物包含卯％的精細高嶺土和10%的硫鋇白。將該混合物噴霧干燥并通過Fitzmill三次粉碎穿過0.020篩網(wǎng)，然后在馬弗爐中于1090X:加熱1小時。所得的粒徑為卯％<10微米、50%<2微米、和2%<3微米。該樣品被稱為配方G。使用前面描述的過程采用下面的填料制備紙品填料(a)100%的典型地用于裝飾紙的金紅石型二氧化鈦和(b)20%的發(fā)明3的加熱混合物和80%的用于(a)中的二氧化4W"照樣。這些紙的基重為約80g/m2，凈礦物含量為約40%。這些紙在浸透和層壓前后的光學性質分別記錄在表5和6中。表5<formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage26</formula>在浸透和層壓后，表6中的結果顯示了亮度、對比度、和相對黑色和白色的L和a值，其與對照樣相當。然而，相對白色的b值顯示具有配方G的紙品可能具有比白色等級所希望的較少藍色。然而，對于較低要求等級，高達約20V。的替換量是可能的。盡管以一些實施方式解釋了本發(fā)明，然而應認識到閱讀說明書之后其不同的變換方式對于本領域技術人員是顯見的。因此，應認識到在此公開的本發(fā)明應覆蓋所附權利要求書范圍內的這些變換方式。權利要求1、一種加熱混合物，其包含(a)高折射率顏料和(b)脫水高嶺土，其中當所述脫水高嶺土含有偏高嶺土時，所述加熱混合物具有高于約86％的GE亮度和小于約11的Hunter黃色指數(shù)，當所述脫水高嶺土含有完全煅燒高嶺土時，所述加熱混合物具有高于約89％的GE亮度和小于約7的Hunter黃色指數(shù)。2、如權利要求l的加熱混合物，其中所述(a)高折射率顏料為銳鈥型二氧化鈥。3、如權利要求l的加熱混合物，其中所述(b)脫水高嶺土含有所述偏高嶺土。4、如權利要求1的加熱混合物，其中所述(a)高折射率顏料為約1重量％~約46重量％，和所述(b)脫水高呤土為約54重量％約99重量%。5、如權利要求l的加熱混合物，其中所述亮度高于90%。6、一種包含如權利要求1所述的加熱混合物以及金紅石型二氧化鈥和銳鈥型二氧化鈦中的至少一種的顏料體系。7、一種包含約1重量％~約60重量％的如權利要求1所述的加熱混合物以及約40重量％~約99重量％的金紅石型二氧化鈥和銳鈥型二氧化鈥中的至少一種的高性能顏料體系。8、包含纖維和如權利要求1所述的加熱混合物的紙品。9、包含如權利要求8所述的紙品的裝飾紙。10、包含如權利要求9所述的紙品的白色裝飾紙。全文摘要公開了一種包含脫水高嶺土和高折射率顏料的加熱混合物。當該脫水高嶺土為偏高嶺土時，所述加熱混合物具有高于86％的GE亮度和小于約11的Hunter黃色指數(shù)。當所述脫水高嶺土為完全煅燒高嶺土時，所述加熱混合物具有高于約89％的GE亮度。該熱混合物有利地被用于裝飾紙中。還公開了使用和制備該裝飾紙的方法、和包含該裝飾紙的裝飾層壓材料。文檔編號D21H17/00GK101120058SQ200680002416公開日2008年2月6日申請日期2006年1月17日優(yōu)先權日2005年1月14日發(fā)明者A·R·內格爾,I·佩特羅維克,M·F·伊德瓦爾,R·R·布魯貝,S·A·赫德里克申請人:恩格哈德公司