[发明专利]用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月13日提交的美国临时申请号61/546 675的权益，其全部内容通过引用并入。

技术领域

本发明涉及用于使用氢氧化钙和二氧化碳作为起始原料来制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法。更具体地，本发明涉及干冰在用于制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法中作为二氧化碳源的用途。本申请还涉及用于实施所述方法的装置以及包含碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的组合物。

背景技术

在乙炔气的生产中，废弃副产物之一为“电石渣(carbide lime)”。加拿大专利号2 213 086和2 296 609以及美国专利号6 310 129(“'129专利”)分别描述了一种用于将未加工的“电石渣”废料转化为可用作热塑性树脂材料中的填料的组合物的方法；它们均通过引用并入本文。所有三个专利包含基本相同的公开，其中'129专利在下文中通常被提及，为三个专利中的代表。如'129专利中所描述的，该方法包含：筛选未加工的电石渣用于破碎，干燥所筛选的电石渣以获得低的水分含量和低于25％的碳酸钙含量，细磨经干燥的材料，将经细磨的颗粒分类以分离具有所需粒径和相应的低比重的颗粒部分。如'129专利中所述的，该方法产生一种经加工的电石渣组合物，所述组合物包含70重量％至80重量％的氢氧化钙和5重量％至25重量％的碳酸钙，其中碳酸钙为氢氧化钙上表面碳化的形式。

自从'129专利中所描述的经加工的电石渣填料组合物出现以来，已经发现该经加工的电石渣组合物的某些优点和缺点。所发现的一个非常重要的有益性质是，当经加工的电石渣组合物用作填料并与树脂混合以生产树脂模塑产品时，该组合物赋予该模塑产品抗菌性能。已知电石渣填料组合物的主成分氢氧化钙具有可以维持长达一百年的抗菌、抗病毒及抗真菌的性能。使用经加工的电石渣填料组合物制成的树脂模塑产品明显受益于氢氧化钙成分，并且基本上是无菌的。该特性使利用经加工的电石渣组合物制成的树脂模塑产品在其中无菌很重要的应用中尤其有用。

利用经处理的电石渣填料组合物制造的聚氯乙烯(PVC)树脂模塑产品被赋予的另一益处是氢氧化钙中和来自PVC燃烧的有毒气体的能力。氢氧化钙有利地与PVC燃烧所产生的有毒氯化物气体反应，生成两种无害物质，即水和盐。一个补充性质是电石渣填料组合物由于其高熔点还是阻燃剂，并且在燃烧后表出“硬炭(hard char)”效应。因此，例如由含有经加工的电石渣填料组合物的树脂制成的电线涂层在遭遇火时不会简单地分解。相反，该覆盖层会在电线上形成硬涂层，由此可能防止进一步的灾害。

如在'129专利中所解释的，已经使用商业的“合成”氢氧化钙作为树脂模塑系统中的填料，或已经研究其作为树脂模塑系统中的填料的用途。该专利中还描述了氢氧化钙作为填料的用途的一些限制和缺点。还已知碳酸钙作为树脂模塑系统中的填料的用途。有许多已知用于生产碳酸钙的工艺，例如在美国专利号6 458 335和6,475,459(“'459专利”)中所描述的，其通过引用并入。例如，'459专利描述了一种用于生产沉淀碳酸钙的工艺，并解释了沉淀碳酸钙的使用在各种工业例如造纸工业、塑料工业和制药工业中的增长。'459专利中所描述的用于制备碳酸钙颗粒的工艺包括：在水的存在下使含有氧化钙的起始原料与碳酸根离子反应以生成碳酸钙，并回收碳酸钙，其特征在于，该形成从氧化钙到碳酸钙来直接实施而没有中间阶段。另外，该工艺是在剧烈搅拌下进行的，使得碳酸钙从氢氧化钙的表面分离。本领域已知的用于制备碳酸钙颗粒的其它方法在'459专利中列出的大量专利申请中进行描述。

碳酸钙没有表现出上述抗菌或阻燃性能，也没有赋予树脂模塑产品上述抗菌或阻燃性能。尚未发现没有碳酸钙表面涂层的未改性氢氧化钙与作为对于用作树脂模塑产品的填料的应用与经涂覆的氢氧化钙一样有用。这明显归因于表面碳酸化提供在氢氧化钙颗粒上提供的保护涂层，所述保护涂层其使得颗粒能够以未改性的氢氧化钙所不能的方式并入到树脂基体中。

通过引用并入本文的美国专利7 883 681号(“'681专利”)公开了碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒作为聚氯乙烯(PVC)树脂模塑产品填充材料的用途。发现这些颗粒结合了容易并入PVC树脂中同时保留氢氧化钙的有利性能、包括抗菌和阻燃性能的碳酸钙的优点。特别地，'681专利公开了一种制备碳酸钙涂覆的氢氧化钙颗粒的方法，所述颗粒含有70重量％至80重量％的氢氧化钙和约5重量％至25重量％的为氢氧化钙颗粒表面上的涂层形式的碳酸钙。