專利名稱:具有受控粒度的霞石正長巖粉末及其新型制備方法
具有受控粒度的霞石正長巖粉末及其新型制備方法[0001]相關(guān)申請的交叉引用[0002]本申請要求2007年7月9日提交的美國臨時申請系列號60/958，757 (UMEE 200090P)的優(yōu)先權(quán)，將該申請引入本申請作為參考。本發(fā)明涉及作為在霞石正長巖工業(yè)中的范疇的微粒霞石正長巖粉末，更具體地，涉及具有受控粒度的新型“超細”霞石正長巖粉末以及這種新型超細霞石正長巖粉末的制備方法。使用該新型超細霞石正長巖粉末的涂料和膜構(gòu)成了本發(fā)明的另一方面。[0003]尤尼明公司(Unimin Corporation,康涅狄格新迦南)是礦物原料霞石正長巖的主要來源，其是由幾種礦物形成的天然巖石，且僅發(fā)現(xiàn)在世界上有限區(qū)域的沉積物中。霞石正長巖工業(yè)已經(jīng)開發(fā)了用于研磨和壓碎原料霞石正長巖巖石，然后將該顆粒狀的霞石正長巖轉(zhuǎn)化為有用的微粒粉末的技術(shù)。因此，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域：
是霞石正長巖工業(yè)和將霞石正長巖礦物轉(zhuǎn)化為商品粉末的可用形式的技術(shù)。在約2001年,尤尼明公司(Unimin Corporation)在充分研究和開發(fā)之后，發(fā)明了超細霞石正長巖粉末，該粉末被認為是可在市場上得到且在經(jīng)濟上可制備的最小霞石正長巖粉末。這是第一種超細霞石正長巖粉末， 且以商標名Minex 10銷售。該粉末具有實質(zhì)上大于15微米的最大顆?；蛭⒘Ａ６菵99。 然而，將其分級為“超細”霞石正長巖粉末，是因為其具有小于約20微米的最大粒度。然而， 在一些情況下，最大粒度是指D95值。Minex 10多年來都是在市場上可得到的最小霞石正長巖粉末。這種“超細”霞石正長巖粉末具有在市場上可得到的最小粒度。在尤尼明公司 (Unimin Corporation)的多年研究和開發(fā)之后,再次使用在其雇員多年工作的非常高成本下獲得的專業(yè)知識和技術(shù)訣竅，發(fā)明了新型超細霞石正長巖粉末。這種新的霞石正長巖粉末具有小于10微米的最大粒度D99，其是當時被認為商業(yè)制備中不能達到的粒度。這種新開發(fā)的超細霞石正長巖粉末實際上具有小于約6微米的最大粒度D99。這種更小粒度的超細霞石正長巖粉末被發(fā)現(xiàn)能夠在某些商品(例如涂料和膜)中產(chǎn)生顯著不同的物理特征和性質(zhì)。因此，給很多成品賦予改進但不同的物理特征和性質(zhì)的最近發(fā)明的霞石正長巖粉末被認為是霞石正長巖粉末的極限，特別是對于涂料和膜而言。這種粉末產(chǎn)生使用天然材料的新領(lǐng)域，這是本發(fā)明所針對的領(lǐng)域。該新霞石正長巖粉末是“超細的”，且具有小于10 微米的最大顆?；蛭⒘Ａ６取Ｊ聦嵣?，該目標粒度D99為約6微米。這種新開發(fā)的超細霞石正長巖粉末現(xiàn)在已經(jīng)以商標名Minex 12引入市場。在Minex 12之前，在市場上可獲得的唯一其他的超細霞石正長巖粉末是以Minex 7或MinexlO銷售的粉末。Minex 7具有約 20微米的最大粒度D99，如在此處所用且在本發(fā)明的領(lǐng)域中所用的該術(shù)語那樣，其是“超細的”。Minex 7,Minex 10和Minex 12被分類為超細霞石正長巖粉末，其都是在市場上可以得到的霞石正長巖粉末，本發(fā)明是對其的改進。[0004]大于“超細”等級的較大霞石正長巖粉末是具有約40微米的最大粒度D99和約 60微米的D99. 9粒度的Minex 4。所有這些在市場上可得到的霞石正長巖粉末都將限定為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)，并構(gòu)成了本發(fā)明所涉及的背景技術(shù)。該領(lǐng)域是作為在霞石正長巖工業(yè)中的技術(shù)領(lǐng)域：
的霞石正長巖粉末。在將具有約6微米的最大粒度D99(小于10微米的粒度D99)的Minex 12作為商品霞石正長巖粉末引入之后，可以確定該極小的超細霞石正長巖粉末為多種商品(包括涂料、膜和油墨，僅舉幾個例子)引入了實質(zhì)性的優(yōu)點。通過使用本發(fā)明也實現(xiàn)了這些相同的性質(zhì)。為使該霞石正長巖粉末領(lǐng)域的背景完整，將2007年5月 11日提交的在先美國專利申請序列號11/803，093 (UMEE 200075)作為“超細”霞石正長巖粉末的多種應(yīng)用的背景信息引入此處，其使本發(fā)明涉及的粉末的分級。本發(fā)明是在霞石正長巖粉末領(lǐng)域中和在是具有通常小于約20微米的最大粒度D99的“超細”霞石正長巖粉末子領(lǐng)域中的改進和實質(zhì)性發(fā)展?？紤]到這一背景，本申請涉及用于制備新型超細霞石正長巖粉末的特定方法，該新穎的粉末用于被發(fā)現(xiàn)由超細霞石正長巖粉末獨特改進的幾種應(yīng)用中，例如作為透明的、紫外固化的、硬的、半透明的和粉末型的涂料的應(yīng)用。本申請公開了新穎的“超細”霞石正長巖粉末、制備該新穎的超細霞石正長巖粉末的新穎方法和使用該新穎的超細霞石正長巖粉末的涂料和膜。[0005]霞石正長巖背景信息[0006]本發(fā)明涉及霞石正長巖粉末領(lǐng)域，然而，在描述構(gòu)成本申請發(fā)明的優(yōu)點之前，如專利技術(shù)證實的對霞石正長巖工業(yè)本身的一般理解將描述以一般霞石正長巖工業(yè)與本發(fā)明的具體領(lǐng)域的差別，該領(lǐng)域是商品級霞石正長巖粉末，且特別是超細霞石正長巖粉末。[0007]顆粒狀的標準磨碎的霞石正長巖很多年來已經(jīng)是商品。事實上，顆粒狀的霞石正長巖粉末廣泛用于制備工業(yè)化合物以及用于在液體涂料、陶瓷、玻璃等中增加改進的性質(zhì)。 為舉例使用標準處理的顆粒霞石正長巖的代表性產(chǎn)品或化合物，通過參考將以下美國專利引入此處。因此，不需要重復(fù)使用現(xiàn)有的霞石正長巖顆粒的一般性質(zhì)和程序。[0008]Koenig2261884用作陶瓷中的熔劑[0009]Lyle2262951玻璃中的顏色組分[0010]Thiess2478645瓷釉[0011]Hummel2871132釉化合物[0012]Huffcut3389002耐熱和腐蝕涂料[0013]Weyand3486706用于研磨劑的粘合劑[0014]Waters3917489陶瓷熔劑[0015]Harris3998624金屬鋁硅酸鹽的來源[0016]Brown4028289無機填料[0017]Chastant4130423用于造渣的天然硅酸鹽[0018]Funk4183760氧化鋁陶瓷[0019]Aishima4242251水合硅酸鋁填料[0020]Seeney4396431無機粘合劑[0021]Drolet4468473SiO2來源[0022]Shoemakei4639576電極涂料[0023]Goguen4640797聚合物填料[0024]Vajs4743625玻璃化材料[0025]Holcombe5066330耐火填料[0026]Kohut5153155非塑性填料[0027]Slagter6，569,923聚合物水泥[0028]White6，790，904液體涂料[0029] 最近建議了標準的磨碎的霞石正長巖的其他應(yīng)用。霞石正長巖的這些更新應(yīng)用的代表性實施例公開于以下美國專利公開文件中[0030]Schneider2002/0137872防刮擦涂料涂料[0031]Zarnoch2002/0173597樹脂粉末中的填料[0032]Fenske2003/0056696用于聚合物水泥的填料[0033]Burnell2003/0085383懸浮填料[0034]Burnell2003/0085384可熱固化的樹脂[0035]White2003/0224174液體涂料中的填料[0036]Schneider2003/0229157防刮擦的粉末涂料[0037]Giles2004/0068048用于橡膠的填料[0038]Finch2005/0059765用于塑料涂料的填料[0039]Adamo2005/0214534用于可固化組合物的補充劑[0040]Duenckel2006/0081371燒結(jié)助劑[0041]Schneider2006/0160930防腐蝕涂料[0042]Dorgan2006/0235113用于聚合物的填料[0043]磨碎的霞石正長巖和較大顆粒的霞石正長巖粉末用作顏料、涂料、塑料和紙中的填料或補充劑。其是所需的材料，因為其基本不包含游離的二氧化硅以及有效用作游離二氧化硅基填料或補充劑。該材料是具有與該游離二氧化硅基填料或補充劑類似的機械特征的無機氧化物，其用作多種工業(yè)的替代品。磨碎的霞石正長巖的這些機械性質(zhì)是通過使用霞石正長巖的微粒顆粒形式實現(xiàn)的，其有時是具有大于約15 60微米粒度的粉末。這些已知的磨碎和粉末狀的霞石正長巖產(chǎn)品對制造設(shè)備具有相當?shù)哪p。因此，該粒狀霞石正長巖具有高的磨損傾向，相當快速地侵蝕用于處理該多種化合物的設(shè)備，甚至包括現(xiàn)有技術(shù)的微粒粉末的化合物。已經(jīng)確定的是，通過降低任何無機氧化物材料(例如霞石正長巖)的微粒粒度，降低了該材料的磨損性質(zhì)。通常提供具有相對小粒度的磨碎的霞石正長巖，其目的是使借助于使用霞石正長巖粉末的該產(chǎn)品能夠有效分散。在幾個專利中討論了將微粒霞石正長巖分散在該載體產(chǎn)品中的優(yōu)點，例如Gundlach 5，380，356 ；Humphrey 5，530，057 ； Hermele 5，686，507 ;Broome6，074，474 ;和 McCrary 公開號 US 2005/0019574。這些代表性的專利公開文件顯示了微粒霞石正長巖，并通過參考作為關(guān)于本發(fā)明的背景信息引入此處。這些公開內(nèi)容描述了提供這種非常微細粒度的無機氧化物用于多種應(yīng)用的優(yōu)點。在美國專利公開2005/00019574中，討論了微晶二氧化硅是塑料中的優(yōu)選填料。因此來自尤尼明公司(Unimin Corporation, New Canaan, Connecticut)的磨碎霞石正長巖提供微細招硅酸鈉鉀形式的微粒二氧化硅缺乏的硅酸鹽。該霞石正長巖的顆粒被磨碎并具有在約2 約60微米范圍內(nèi)的粒度。具有該粒度和寬粒度分布的廣泛使用的商品已經(jīng)作為提供霞石正長巖性質(zhì)的添加劑銷售。[0044]發(fā)明背景[0045]在“超細”霞石正長巖粉末領(lǐng)域，通過控制定義為D99. 9或更通常為D99的最大粒度，已經(jīng)制備了商品級超細粉末，例如Minex 7、Minex 10和Minex 12。這些粉末已經(jīng)用于多系列的產(chǎn)品中，如通過參考引入此處的申請和專利中所述的。構(gòu)成了本發(fā)明最近背景(但不必須是現(xiàn)有技術(shù))的最新超細霞石正長巖粉末是具有小于10微米的最大粒度D99. 9，更具體地小于約6微米的D99的Minex 12。Minex 7,Minex 10和Minex 12是在市場上可得到的且構(gòu)成了本發(fā)明的一般背景的超細霞石正長巖粉末。具有約70微米的最大粒度的工業(yè)級75霞石正長巖粉末和具有約30微米的最大粒度D99和約45微米的D99. 9 的Minex 4。這些粉末在技術(shù)上并不是超細霞石正長巖粉末，而是公眾可獲得的在制備本發(fā)明的新粉末中的用作預(yù)處理霞石正長巖粉末的商品霞石正長巖粉末。在本發(fā)明之前，霞石正長巖粉末用于涂料和膜的應(yīng)用僅包括此處公開的在市場上可獲得的霞石正長巖粉末及該粉末的等價物。該霞石正長巖粉末的說明構(gòu)成了本發(fā)明的一般背景。[0046]定義[0047]霞石正長巖是粉末狀的巖石，其構(gòu)成鋁硅酸鈉鉀形式的微粒二氧化硅缺乏的硅酸鹽。此處所用的最大粒度是定義為D95或D99的目標值，此處所用的最小粒度是定義為Dl 或D5的目標值。該粉末的實際最大粒度實際上被定義為粒度D99，最小值為粒度D1。除非另外指出，術(shù)語“最大”和“最小”微粒或顆粒粒度表示目標值。這是小粉末工業(yè)中通常使用的。霞石正長巖粉末在涂料或膜中的填充量被定義為該填料在接受基體中的重量百分比。[0048]發(fā)明綜述[0049]本發(fā)明涉及用于涂料和膜的硬質(zhì)填料，該填料具有受控的最小粒度(即例如目標 D5粒度)，且是具有受控最大粒度的“超細”霞石正長巖粉末。當將其處理在涂料或膜中時， 對霞石正長巖粉末的最大粒度的控制用于實質(zhì)降低該填料的磨損性質(zhì)。對最小粒度的精確控制用于降低該涂料或膜的光澤度，改進透明度并減少發(fā)黃。本發(fā)明的霞石正長巖粉末具有較低的光澤度或消光光潔度和對處理或應(yīng)用設(shè)備較低的磨損。本發(fā)明的硬質(zhì)填料的性質(zhì)改進了該涂料的硬度和該涂料本身的耐磨損性。這些性質(zhì)是使用本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末的結(jié)果。當用于涂料中時，本發(fā)明的新型粉末降低了光澤度，提高了耐指紋性(特別是在粉末涂料中)，并提高了 60%的光澤度降低。該新粉末降低了光澤度，但保持了透明度。事實上，具有15微米的受控最大粒度和4 7微米的受控最小粒度的粉末的光澤度降低了 50%。[0050]本發(fā)明的新型霞石正長巖粉末具有在最大受控粒度D95和最小受控粒度D5之間變窄的粒度。該范圍通常為10 12微米，但限定為小于約12微米。因此，由于該窄粒度分布，如此處定義和要求保護的本發(fā)明的且由該新穎工藝制備的超細霞石正長巖粉末的粒度分布對該涂料和膜引入了非常特別的特征。事實上，本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末具有受控的最大粒度D95和受控的最小粒度D5，使得該受控的最大粒度和該受控的最小粒度之間的粒度分布通常小于約12微米。該窄范圍的粒度分布為使用本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末作為填料的涂料或膜引入了特別且均勻的物理性質(zhì)。[0051]依照本發(fā)明，提供了具有2 8微米的受控最小粒度D5的“超細”霞石正長巖粉末(D99小于約20微米)，以提供小于約12微米的窄粒度范圍。該窄范圍是由粉末的D99 和Dl或D5粒度確定的。在該替代方式中，該范圍是在D99和D5粒度之間的。該新型窄范圍概念對于這些定義是相同的。本發(fā)明是具有由控制Dl或D5粒度所產(chǎn)生的受控窄粒度分布的“超細”霞石正長巖粉末。[0052]依照本發(fā)明，該“超細”霞石正長巖粉末具有受控最大粒度和受控最小粒度，以為使用本發(fā)明的新型粉末的涂料或膜引入特別的、非常獨特的性質(zhì)。本發(fā)明的主要方面是具有特別控制的最小粒度的“超細”霞石正長巖粉末。為了得到D5 D95和D5 D99之間的窄粒度范圍，通過控制霞石正長巖粉末的最小粒度，得到非常窄的分布范圍，以給涂料和膜賦予獨特且可重復(fù)的物理特征。[0053]對新型超細霞石正長巖粉末的最小顆粒或微粒粒度D5的控制不包括僅除去通常稱作“微?！钡男☆w粒。這種小顆粒具有基本小于約I 2微米的粒度。對最小粒度的控制涉及空氣分級器的主要操作以除去在粒度分布(PSD)的最低端的目標小顆粒。通過分級器的主要功能去除的顆粒具有例如2 8微米的功能粒度。[0054]依照本發(fā)明的另一方面，該超細霞石正長巖粉末不僅包括大于約2微米的受控最小粒度D5，而且包括精確控制的最大粒度D95或D99。通過控制所述“超細”霞石正長巖粉末的較高和較低粒度，產(chǎn)生了前述窄受控粒度范圍。這是與在市場上可得到的“超細”分級或較大粉末的霞石正長巖粉末的顯著區(qū)別。本發(fā)明的另一方面是，所述具有受控最小粒度和/或受控最大粒度的新型霞石正長巖粉末是由具有小于約100微米(事實上在20 150 微米范圍內(nèi))的最大粒度的預(yù)處理的霞石正長巖粉末的原料制備的。因此，本發(fā)明包括對先前經(jīng)過處理的霞石正長巖粉末(通常是可在市場上得到的粉末)進行處理。本發(fā)明的這些通常方面限定了本發(fā)明，如進一步由處理所述新型超細霞石正長巖粉末的獨特方法和如后附權(quán)利要求
中所限定的對該新型粉末本身的其他限定來限定。在一些現(xiàn)有技術(shù)的霞石正長巖粉末中，通過去除這種非常小的顆粒，該最小粒度D5小于約2微米，然而，這些小粒度與最大粒度的結(jié)合不能提供在D5 D95或D99之間的窄粒度分布，這種窄范圍限定了依照本發(fā)明制備的粉末。所述新粉末是“超細的”，且具有大于2微米的受控最小粒度D5，以得到小于約12微米的創(chuàng)造性窄粒度范圍。[0055]依照本發(fā)明的一個方面，提供了由具有小于約100微米的最大粒度D99的預(yù)處理的霞石正長巖粉末原料制備的新型超細霞石正長巖粉末。該原料優(yōu)選是商品級預(yù)處理的霞石正長巖粉末，這樣的粉末是Minex 4、工業(yè)級75或較大的“超細”霞石正長巖粉末，例如 Minex 7和Minex 10。本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末具有小于O. 8wt%的水分含量和窄粒度范圍D5-D99。依照本發(fā)明，所述粒度分布范圍小于約10 12微米，即小于12微米。 因此，所述顆粒分布是非常窄的范圍，以為使用所述新型超細霞石正長巖粉末的涂料和膜提供一致且含義明確的物理特征。依照本發(fā)明的另一方面，該粒度D50是粒度D99的35 55%。對于“超細”粉末，所述窄粒度分布是通過提供大于約2微米的目標值的受控最小粒度而得到的。所述新型霞石正長巖粉末是基本不含水分的，這意味著水分含量小于1.0%， 通常小于O. 8%。在優(yōu)選實施方式中，所述水分含量小于約O. 4%。[0056]過去，霞石正長巖粉末并不是制備具有與受控最大粒度結(jié)合的受控最小粒度，從而制造出構(gòu)成本發(fā)明的所述新型粉末的窄粒度分布。盡管對于“超細”粉末將最小粒度控制到大于2微米的水平是本發(fā)明的第一個新穎性特征，但實際上，第二個且重要的新穎性特征是將最大粒度D99控制到小于約15 20微米的目標值。因此，本發(fā)明的新型“超細” 粉末具有受控的最大粒度和受控的最小粒度，以產(chǎn)生具有非常窄的含義清楚的粒度分布的粉末。術(shù)語“目標值”是依照本發(fā)明的實際應(yīng)用賦予最小粒度和最大粒度的值。精確的最小粒度和最大粒度可能從用于限定本發(fā)明的邊界或范圍的目標值無意地改變。[0057]依照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末是由包括商品霞石正長巖粉末的原料制備的，該原料使用空氣分級器處理的。事實上，所述新型超細霞石正長巖粉末是由多種工藝形成的，一種工藝包括空氣分級，另一種是一系列空氣分級器，再一種是磨機和空氣分級器串聯(lián)構(gòu)成連續(xù)工藝。依照本發(fā)明的一個方面，在用于制備所述新型超細霞石正長巖粉末的一種方法中所用的磨機是使用對向空氣噴射類型的空氣噴射磨機。當在用于制備所述新型超細霞石正長巖粉末的方法中使用一系列空氣分級器時，一種空氣分級器階段去除最大粒度以使該粉末“超細”，另一個空氣分級器階段去除最小粒度以制備具有受控最大值和受控最小值之間非常窄的粒度范圍的“超細”霞石正長巖粉末。[0058]所述新型超細霞石正長巖粉末是在由其將商品級霞石正長巖粉末原料通過一系列空氣分級器階段的連續(xù)工藝或其中將商品級霞石正長巖粉末原料在對向噴射磨機中磨碎然后在內(nèi)部和外部分級的間歇工藝中制備的。用于制備所述新型霞石正長巖粉末的所有這些各種方法都是獨立開發(fā)的發(fā)明，迄今為止都沒有用于制備本發(fā)明的超細霞石正長巖粉末。[0059]依照本發(fā)明的另一主要方面，提供了包括具有在10 20微米范圍內(nèi)的受控最大粒度D99和在約2 7 (或2 8)微米范圍內(nèi)的受控最小粒度D5的超細霞石正長巖粉末的涂料或膜。構(gòu)成本發(fā)明的該方面的涂料或膜中的所述超細霞石正長巖粉末以該涂料或膜重量的5 25%的含量添加到該涂料或膜中。[0060]霞石正長巖粉末是天然形成的巖石，其構(gòu)成了 Na長石、K長石和霞石(NaAlSiO4) 的混合物。其具有低含量的游離二氧化娃。該材料能夠描述為正長巖或正長巖長石。因此， 本發(fā)明可應(yīng)用于霞石正長巖，還可應(yīng)用于其他具有非常低的游離二氧化硅的正長石材料。 霞石正長巖的一般描述適用于理解本發(fā)明，并且用于限定構(gòu)成實施本發(fā)明中所用的材料的霞石正長巖巖石。本發(fā)明包括獨特的“超細”霞石正長巖粉末、新型且新穎的制備所述粉末的方法、這種粉末作為涂料或膜的填料的用途以及使用所述新型粉末的涂料或膜。[0061]本發(fā)明涉及控制霞石正長巖顆粒系統(tǒng)中的粒度分布、粒度最高限和粒度最低限。 盡管在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)進行了努力以制備具有通常減小粒度的霞石正長巖粉末，但是就已知的，技術(shù)人員沒有認識到由霞石正長巖粉末系統(tǒng)中的最高和最低粒度能夠?qū)崿F(xiàn)很多優(yōu)點和物理性質(zhì)。[0062]本發(fā)明提供了具有低磨損性的霞石正長巖粉末系統(tǒng)。該顆粒系統(tǒng)具有8 11微米的D50粒度、2 8微米的D5粒度和15 19微米的D99粒度，顯示出180 200的艾因勒納爾值(Einlehner value)。[0063]本發(fā)明提供了具有低光澤度的霞石正長巖顆粒系統(tǒng)。該顆粒系統(tǒng)具有8 11微米的D50粒度、2 8微米的D5粒度和15 19微米的D99粒度，并且具有小于50的20度光澤度。[0064]本發(fā)明提供了制備具有相對窄的粒度分布的霞石正長巖顆粒的制備方法。該方法包括提供霞石正長巖顆粒的顆粒狀原料。該方法還包括提供磨碎機。而且，該方法另外包括在該磨碎機中處理所述霞石正長巖原料，由此制備具有小于15微米的中間粒度和相對窄的粒度分布的霞石正長巖粉末系統(tǒng)，其中D90粒度和Dl粒度之差小于9微米，或D99到 D5粒度之差小于約12微米。[0065]本發(fā)明還涉及可以通過使用此處描述的霞石正長巖粉末系統(tǒng)制備的多種產(chǎn)品和應(yīng)用。使用和引入此處所述的多種顆粒系統(tǒng)提供了霞石正長巖粉末、正長巖材料或巖石的新策略和應(yīng)用。[0066]本發(fā)明的主要目的是提供用于涂料和膜的填料，所述填料是由具有小于約100微米的最大粒度的預(yù)處理粉末所制成的“超細”霞石正長巖粉末。在所述新型粉末中，將最高或最大微?；蝾w粒粒度控制到給定值，由此降低該填料的磨損性能。還控制最低或最小微粒或顆粒粒度以降低光澤度、改進透明度和減少涂料或膜中的發(fā)黃。所述超細霞石正長巖粉末表現(xiàn)出低的光澤度和消光光潔度以及對處理或應(yīng)用設(shè)備的較少磨損性。由于所述“超細的”粒度、受控的最小和最大粒度以及在受控的最大水平和受控的最小水平之間的非常窄的顆粒分布，依照本發(fā)明的主要目的所制備的所述新型填料的這些性質(zhì)改進了所述涂料的硬度和所述涂料的耐磨損性，并且在該涂料或膜中產(chǎn)生了獨特的性質(zhì)。該粒度分布范圍通常小于約10 12微米。因此，依照本發(fā)明構(gòu)造的新型粉末在添加到涂料和/或膜中時具有獨特和可重復(fù)的物理特征。[0067]本發(fā)明的另一目的是提供具有受控的最大粒度和受控的最小粒度以制造顯著窄的且含義清楚的粒度分布的新型超細霞石正長巖粉末的獨特且新穎的方法。[0068]本發(fā)明的另一目的是提供使用如上所述的新型霞石正長巖粉末的填料，該填料用于涂料和/或膜中以產(chǎn)生具有獨特物理特征的新型涂料或膜。[0069]本發(fā)明的另一目的是提供具有由受控的最大顆?；蛭⒘Ａ６群褪芸氐淖钚☆w?；蛭⒘Ａ６榷x的新型受控粒度分布的新型超細霞石正長巖粉末和使用該新型超細霞石正長巖粉末的涂料或膜。[0070]本發(fā)明的另一目的是提供使用所述新型超細霞石正長巖粉末的涂料或膜，以獲得迄今為止未能達到的物理性質(zhì)，該物理性質(zhì)由于所述新型霞石正長巖粉末的受控粒度是可重復(fù)的。[0071]本發(fā)明的另一目的是提供用于形成上述超細霞石正長巖粉末的方法。典型地，這些粉末的特征在于具有相對小的中間粒徑或粒度和相對窄的粒度分布。[0072]本發(fā)明的另一目的是提供具有相對低磨損度的超細霞石正長巖粉末，由此降低設(shè)備(例如處理設(shè)備或材料處理的材料)的磨損。所述新型霞石正長巖粉末特征為受控的粒度，其獲得小于200,優(yōu)選小于100的艾因勒納爾磨損值(Einlehner Abrasive Value)。[0073]本發(fā)明的另一目的是提供具有受控粒度分布的超細霞石正長巖粉末，其是非常亮的材料，可用于透明涂料中的填料應(yīng)用和/或作為例如聚合物材料的材料中的防堵塞劑。 這種獨特的新型霞石正長巖粉末能夠制成濃縮物，然后分散到涂料或其他基質(zhì)材料中。[0074]本發(fā)明的另一目的是提供具有受控粒度分布的超細霞石正長巖粉末，當該粉末用于紫外、透明或半透明的涂料時，其產(chǎn)生與可競爭的填料相比更優(yōu)越的透明度，能夠以不超過20或25%的裝填量使用，是UV透明的，容易分散到低粘度系統(tǒng)中，并且提高膜的硬度和耐刮擦性。通過將粒度分布控制到低水平，涂料中的這些性能是獨特的，且通過隨后使用本發(fā)明的所述新型且定義清楚的粒度控制的超細霞石正長巖粉末能夠重復(fù)。[0075]本發(fā)明的另一目的是此處所述的超細霞石正長巖粉末，當該粉末用于涂料中時， 保持如較大顆粒的粉末那樣的風(fēng)化耐久性，提高用于廚房和器具應(yīng)用的硬度和抗粘著性， 提供比較大粒度霞石正長巖粉末更高的光澤度，同時保持有益的物理性質(zhì)和體積密度特征。所述新型超細霞石正長巖粉末具有受控的最大粒度以使磨損和設(shè)備磨損最小化，且與昂貴的“納米”填料相比具有更優(yōu)越的成本/性能平衡。本發(fā)明的新型超細霞石正長巖粉末的使用是成本降低的，由于較高裝填量的可能性而增強了所述成本降低。[0076]本發(fā)明的另一目的是提供包含所述新型超細霞石正長巖粉末的涂料，其是透明的、硬質(zhì)的和耐刮擦性的，并且是相對廉價的。這種涂料可通過暴露于紫外輻射而固化(即是可UV固化的)。因此，由于本發(fā)明的受控粒度分布，使用所述新型超細霞石正長巖粉末的涂料容易固化，且可以重復(fù)方式固化。[0077]本發(fā)明的所有這些目的和優(yōu)點和概述已經(jīng)經(jīng)過試驗確定，且經(jīng)過測試以可以描述由所述新型超細霞石正長巖粉末賦予被產(chǎn)品(例如涂料和膜)的物理特征。由于所述超細的霞石正長巖粉末的窄粒度分布，這些性質(zhì)是可重復(fù)的，并且由于這種非常小的霞石正長巖粉末能夠容易地以高含量分散在涂料和膜中，因此其是廉價的。此外，該新型粉末基本沒有游離二氧化硅，這是應(yīng)用該新型“超細”霞石正長巖粉末的另一優(yōu)點。這對于超細霞石正長巖粉末是特別重要的，因為這樣的粉末能夠在隨后的應(yīng)用中變成空氣傳播的。[0078]另一目的是提供用于填料的超細粉末，該填料具有受控的最小和最大粒度且由天然形成的巖石形成。[0079]這些和其他目的和優(yōu)點是本發(fā)明公開內(nèi)容的一部分，且在結(jié)合附圖進行的下面描述中將變得更顯而易見。[0080]附圖簡述[0081]圖I是示意性描述用于制備所述新型超細霞石正長巖粉末的方法的第一優(yōu)選實施方式的流程圖；[0082]圖2是由Minex 4或Minex 7制備所述新型超細霞石正長巖粉末的方法的框圖；[0083]圖3是制備一種型式的本發(fā)明的超細霞石正長巖粉末的方法的框圖，其中原料具有所希望的受控最大粒度；[0084]圖4是示意性描述一種型式的超細霞石正長巖的制備方法的框圖；[0085]圖5是由圖I中示意性描述的裝置進行制備的方法的示意性流程圖；[0086]圖6是幾種超細霞石正長巖粉末樣品(包括依照本發(fā)明的霞石正長巖粉末)的目標粒徑表，該表列出了 Dl D99. 9的粒度分布，其中所述目標值是樣品的D5和D99 ；[0087]圖7是描述圖6的表中所述的樣品的標稱粒度，并且描述了包括本發(fā)明的新型粉末的超細霞石正長巖樣品的目標粒度的圖；[0088]圖8是如圖7和圖6的表中所限定的樣品中那樣沒有受控最小粒度的霞石正長巖顆粒的多種粒度分布的圖；[0089]圖9是具有標稱2微米最小粒度的新粉末的樣品的粒度分布圖；[0090]
圖10是類似于圖9的圖，顯示了具有4 6微米的受控最小粒度的超細霞石正長巖粉末;[0091]圖11是具有幾種已知的和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的涂層的黑色和白色測試板的平均對比率圖；[0092]圖12是具有幾種已知的和本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的粉末涂料的20°光澤度圖；[0093]圖13是用于制備具有本發(fā)明的新型粉末特征的超細霞石正長巖粉末的創(chuàng)造性方法的第二優(yōu)選實施方式的框圖；[0094]圖13A是在實施圖13中描述的方法中所使用的類型的對向空氣噴射磨機的示意圖；[0095]圖14是顯示了用于制備本發(fā)明的超細霞石正長巖粉末的第二優(yōu)選方法的類似圖 13的框圖，其顯示使用了一般干式磨機和另外的工藝以制備Minex 12 ；[0096]圖15是示意性描述制備具有5X15或者6X15的目標粒度的本發(fā)明新型霞石正長巖粉末的另一種方法的框圖；[0097]圖16是類似于圖14的框圖，其描述了用于制備超細霞石正長巖粉末的方法，其中目標粒度為5X15，以及其中通過從具有所需受控最大粒度的原料中僅除去最小粒度來制備該粉末；[0098]圖17是表示通過圖16中所公開的方法制備的超細霞石正長巖粉末的圖；[0099]圖18是類似于圖17的圖，其描述了由使用圖15中示意性描述的方法制備的超細霞石正長巖粉末；[0100]圖19是顯示樣品(9)-(11)的粒度分布曲線的圖；[0101]圖20是目標最大和最小粒度為5X15粉末的超細霞石正長巖粉末的粒度分析表;[0102]圖21是示意性地描述用于實施本發(fā)明的優(yōu)選實施方式(類似圖13的實施方式以及圖I和5中所述的優(yōu)選方法的實際替代方式)的框圖；[0103]圖21A是用于圖21中所示的第二優(yōu)選實施方式的工業(yè)級75粉末的粒度分布曲線.-^4 ，[0104]圖2IB是表示圖2IA中所闡述的粒度分布數(shù)據(jù)的表；[0105]圖22是限定用于實施圖21中所示的第二優(yōu)選實施方式的流化床噴射磨機的操作參數(shù)的表；[0106]圖22A是用于實施圖21中所示的第二優(yōu)選實施方式的磨機和分級器輸出的粒度分布曲線；[0107]圖22B是其最大粒度被控制到15微米的目標粒度的產(chǎn)品的粒度分布曲線(如圖 22A中所示)的表；[0108]圖23是圖22中所公開的類型的表，其描述了圖21中所示的本發(fā)明第二優(yōu)選實施方式中的空氣分級器的操作；[0109]圖23A是由圖21中所公開的方法的空氣分級階段流出的產(chǎn)品的粒度分布曲線，其中所述產(chǎn)品的最小粒度減小到5微米的目標水平；[0110]圖23B是圖23A中所述的粒度分布曲線的表，以定義由圖21中所述的第二優(yōu)選方法所制備的產(chǎn)品；[0111]圖24是由圖20 23B中所定義的方法制備的新型粉末產(chǎn)品的規(guī)格表。[0112]這樣定義附圖之后，下面將描述本發(fā)明的其他特征。[0113]本發(fā)明的優(yōu)點，即具有特定粒度分布的新型“超細”霞石正長巖粉末是除了本發(fā)明的引言部分中所討論的優(yōu)點之外的優(yōu)點，有時候是這些優(yōu)點的重復(fù)。該公開內(nèi)容建立了本發(fā)明的多個方面的優(yōu)點。事實上，將此處描述的霞石正長巖粉末和系統(tǒng)用于某些涂料和其他產(chǎn)品中存在顯著的優(yōu)點。具有小于15微米的粒度的霞石正長巖粉末是已知的，但是如此處所述的控制該粒度分布是未知的。很少知道由新型粒度分布和對本發(fā)明的粒度的控制的產(chǎn)品對性質(zhì)和特征的結(jié)合的巨大影響。在本發(fā)明作出之前，沒有尋求本發(fā)明所述的控制霞石正長巖粉末的粒度的概念，也未認識到其優(yōu)點。[0114]優(yōu)選的顆粒系統(tǒng)[0115]解釋此處描述的某些名稱和術(shù)語是有益的。除非另外指出，粒度是以微米(10-6米)給出的。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，粒度是以直徑表示的。盡管直徑意味著球形或圓形的形狀，但此處所用的術(shù)語直徑也表示并非球形的顆粒的跨距或最大寬度。典型地，記錄了粒度的范圍或粒度分布。例如，對于2 10微米的范圍，典型地使用“2X10”的名稱。而且，如果對于所述范圍沒有給出粒度下限，那么顆粒的集合體被稱作“負”，且記錄粒度的上限。因此，例如，對于具有沒有粒度下限且粒度上限為5微米的顆粒集合體，使用 “負5”或“_5”的名稱。此處使用的其他名稱是“Dn”，其中η是O 100的一些數(shù)值。該數(shù)值表示具有特定最大直徑的顆粒的比例和百分比。例如，在具有O 18微米的目標粒度的顆粒群中，例如，中間最大直徑(D50)可以是2. 5微米，99%的該群中的最大直徑(D99)可以是16微米，1%的該群中的最大直徑(Dl)可以為O. I微米。這些數(shù)值，特別當集體獲得時，提供了關(guān)于該顆粒系統(tǒng)中的粒度“分散”和分布的表示。該分散優(yōu)選為D95 D5，但其能夠是D5 D99和Dl D99。本發(fā)明是小于約12微米的分散，然而使用目標粒度定義該分散。[0116]依照本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)了具有特定粒度分布和特征的某些霞石正長巖顆粒系統(tǒng)。優(yōu)選實施方式的霞石正長巖顆粒系統(tǒng)是2X 10系統(tǒng)、4X 15系統(tǒng)、5X15系統(tǒng)和6X 15系統(tǒng)。這些系統(tǒng)表現(xiàn)出令人驚奇和未曾預(yù)期的有益物理性質(zhì)，包括但不局限于降低的磨損性、降低的光澤度、和增加的硬度和降低的摩擦力、對更高負荷和更好流變能力降低的吸油率。下面列出的表I 4呈現(xiàn)了依照本發(fā)明的各種優(yōu)選實施方式霞石正長巖顆粒系統(tǒng)的典型的、優(yōu)選的和最優(yōu)選的Dl、D50和D99粒度特征值。所有的粒度都以微米給出。[0117]表I. 2X10優(yōu)選實施方式的顆粒系統(tǒng)[0118]
權(quán)利要求
1.一種超細霞石正長巖粉末，其是由最大粒度D99在20 100微米范圍內(nèi)的預(yù)處理的霞石正長巖粉末構(gòu)成的原料制備的，由所述原料制備的所述超細霞石正長巖粉末具有小于0. 8wt%的水分含量、受控最小粒度D5到受控最大粒度D99小于12微米的窄粒度分布、為受控最大粒度D99的35 55%的D50粒度和目標值大于2微米的受控最小粒度D5。
2.權(quán)利要求
I的超細霞石正長巖粉末，具有小于20微米的受控最大粒度D99。
3.權(quán)利要求
2的超細霞石正長巖粉末，其中，所述受控最小粒度D5具有在2 7微米范圍內(nèi)的目標值。
4.權(quán)利要求
I的超細霞石正長巖粉末，其中，所述受控最小粒度D5具有在2 8微米范圍內(nèi)的目標值。
5.權(quán)利要求
2的超細霞石正長巖粉末，其中，所述受控最大粒度D99在6 15微米范圍內(nèi)。
6.權(quán)利要求
I的超細霞石正長巖粉末，是由所述原料使用空氣分級器制備的。
7.權(quán)利要求
6的超細霞石正長巖粉末，是在連續(xù)工藝中使用串聯(lián)操作的磨機和空氣分級器制備的。
8.權(quán)利要求
7的超細霞石正長巖粉末，其中，所述磨機是空氣噴射磨機。
9.權(quán)利要求
2的超細霞石正長巖粉末，是由原料使用空氣分級器制備的。
10.權(quán)利要求
9的超細霞石正長巖粉末，是使用包括空氣分級器的磨機制備的。
11.權(quán)利要求
10的超細霞石正長巖粉末，其中，所述磨機是空氣噴射磨機。
12.權(quán)利要求
I的超細霞石正長巖粉末，其中，D50粒度小于10微米。
13.制備權(quán)利要求
2的超細霞石正長巖粉末的連續(xù)方法，包括在被設(shè)置為削減頂部粒度和底部粒度的一系列空氣分級器階段中處理霞石正長巖粉末原料。
14.制備權(quán)利要求
2的超細霞石正長巖粉末的間歇方法,包括將霞石正長巖粉末原料轉(zhuǎn)化為所述超細霞石正長巖粉末的空氣噴射磨機。
15.用于涂料的填料，包含權(quán)利要求
3的所述超細霞石正長巖粉末。
16.用于涂料的填料，包含權(quán)利要求
2的所述超細霞石正長巖粉末。
17.用于涂料的填料，包含權(quán)利要求
I的所述超細霞石正長巖粉末。
18.—種涂料，包含權(quán)利要求
I所述的超細霞石正長巖粉末，具有在10 20微米范圍內(nèi)的受控最大粒度D99和在2 8微米范圍內(nèi)的受控最小粒度D5。
19.權(quán)利要求
18的涂料，其中，所述霞石正長巖粉末填料在所述涂料中的含量為所述涂料的重量的5 25%。
20.—種由給定的正長巖材料制成的超細粉末，所述給定的正長巖材料是由預(yù)處理的商品級粉末構(gòu)成的原料制備的，是由最大粒度D99小于100微米的所述給定材料形成的，由所述原料制備的所述超細粉末具有小于0. 8wt%的水分含量、小于12微米的窄粒度分布、目標值大于2微米的受控最小粒度D5和在15 20微米范圍內(nèi)的受控最大粒度D95。
21.權(quán)利要求
20的超細粉末，其中，所述最小粒度D5具有在2 8微米范圍內(nèi)的目標值。
22.權(quán)利要求
20的超細粉末，其中，D50粒度小于10微米。
23.一種超細霞石正長巖粉末，其由最大粒度D99在20 100微米范圍內(nèi)的預(yù)處理的霞石正長巖粉末構(gòu)成的原料制備的，由所述原料制備的所述超細霞石正長巖粉末具有小于.0.8wt%的水分含量、受控最小粒度D5到受控最大粒度D99小于12微米的窄粒度分布、在.4 6微米范圍內(nèi)的受控最小粒度D5和6 15微米的受控最大粒度D99。
24.權(quán)利要求
23的超細霞石正長巖粉末，其中，所述受控最小粒度D5為5微米，所述受控最大粒度D99為15微米。
25.權(quán)利要求
24的超細霞石正長巖粉末，是在連續(xù)工藝中使用串聯(lián)操作的磨機和空氣分級器制備的，其中所述分級器控制所述最小粒度。
26.權(quán)利要求
23的超細霞石正長巖粉末，是在連續(xù)工藝中使用串聯(lián)操作的磨機和空氣分級器制備的，其中所述分級器控制所述最小粒度。
27.權(quán)利要求
26的超細霞石正長巖粉末，其中，所述磨機包括空氣分級器以控制所述最大粒度。
28.權(quán)利要求
25的超細霞石正長巖粉末，其中，所述磨機包括空氣分級器以控制所述最大粒度。
29.權(quán)利要求
26的超細霞石正長巖粉末，其中，D50粒度小于10微米。
30.一種超細霞石正長巖粉末，具有2 8微米的受控最小粒度D5，提供受控最小粒度D5到受控最大粒度D99小于12微米的窄粒度分布。
31.權(quán)利要求
30的超細霞石正長巖粉末，其中，所述粉末具有在10 15微米范圍內(nèi)的受控最大粒度D95。
專利摘要
由預(yù)處理的霞石正長巖粉末原料制備的超細霞石正長巖粉末。所述粉末具有小于約20微米的“受控”最大粒度D95或D99以及在2～8微米范圍內(nèi)的“受控”最小粒度D5，并且粒度跨度D5-D95小于約12微米。
文檔編號B02C23/12GKCN101730591 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 200880023935
公開日2013年3月20日 申請日期2008年6月27日
發(fā)明者斯科特·范雷莫泰爾, 羅伯特·拉特克利夫, 伊布齊姆·阿納齊爾, 路易斯·M.·施萊辛格 申請人:尤尼明公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),