颗粒粘土中的除尘的制作方法

文档序号:17730786发布日期:2019-05-22 02:50阅读:360来源:国知局
本发明大体上涉及一种用于减少用作吸收剂的颗粒粘土中的粉尘的方法,所述颗粒粘土例如用于猫砂箱中的猫砂。虽然膨润土为期望的载体材料,但由于其的小粒径,其具有在处理时产生大量粉尘的缺点。这种粉尘产生问题为已知的,并且先前已经提出了各种解决方案。例如,在us2016/0044891a中提出了向粘土引入结块吸收材料和增粘剂。期望具有可用于此问题的另外解决方案。本发明所解决的问题为找到一种用于减少颗粒粘土,特别是猫砂中粉尘的改进方法。技术实现要素:本发明涉及一种用于减少颗粒粘土中粉尘的方法;所述方法包含使粘土颗粒与聚合物接触,所述聚合物包含至少50重量%的丙烯酸聚合单元并且具有1,000至100,000的mw。具体实施方式除非另外指示,否则所有百分比均为重量百分比(重量%),并且所有温度均以℃为单位。除非另有规定,否则所有操作在室温(20-25℃)下进行。聚合物的重量百分比以干燥聚合物(“聚合物固体”)计。聚合物中聚合的单体单元的重量百分比以干燥聚合物的重量计。(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯分别是指丙烯酸或甲基丙烯酸,或丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。通过凝胶渗透色谱法(gelpermeationchromatography,gpc)使用聚丙烯酸标准物测量重量平均分子量mw,如所属领域中已知。gpc的技术在《现代尺寸排阻色谱(modernsizeexclusionchromatography)》,w.w.yau,j.j.kirkland,d.d.bly;威利跨学科出版社(wiley-interscience),1979和《材料特征和化学分析指南(aguidetomaterialscharacterizationandchemicalanalysis)》,j.p.sibilia;vch,1988,第81到84页中详细论述。本文所报告的分子量以道尔顿为单位。猫砂为吸收性材料,通常呈颗粒形式,用于将家用猫在室内排尿和排便的容器装线。有许多不同类型的猫砂可用,但基本上大多数属于三种不同类别:基于粘土的、基于二氧化硅的和可生物降解的。基于粘土的垫料主要为吸收性粘土材料,通常含有少量石灰石、结晶二氧化硅、四硼酸钠或其组合。蒙脱石族粘土包括各种矿物种蒙脱石(特别是膨润土-蒙脱石粘土)、绿脱石、锂蒙脱石和皂石,所有这些都可以以不同的量存在于粘土矿物中。典型地,基于粘土的垫料包含55-98重量%粘土;优选至少60重量%、优选至少65重量%、优选至少70重量%;优选不超过95重量%、优选不超过90重量%。优选地,粘土主要为膨润土,优选至少50重量%的粘土为膨润土,优选至少75重量%、优选至少90重量%、优选至少95重量%。优选地,垫料还包含5至30重量%的包含钙和/或镁的矿物质;优选至少10重量%、优选至少15重量%;优选不超过25重量%、优选不超过20重量%。优选地,垫料还包含0.5至10重量%二氧化硅,优选0.5至8重量%,优选0.5至6重量%。基于二氧化硅的垫料为大部分结晶二氧化硅。生物可降解的垫料由各种植物资源制成,包括松木丸粒、刨花、木屑、回收报纸、结块锯屑、巴西木薯、玉米、小麦、核桃、大麦、豆渣和干桔皮。优选地,颗粒粘土基本上不含结块剂,例如纤维素、纤维素衍生物(包括羧甲基纤维素和烷基和/或羟烷基纤维素醚)、瓜尔胶、黄原胶、淀粉或聚环氧乙烷。术语基本上不含是指以粘土的总重量计的含有不超过2重量%、优选不超过1重量%、优选不超过0.5重量%、优选不超过0.2重量%、优选不超过0.1重量%,优选0重量%。优选地,颗粒粘土的平均粒径为4目筛尺寸(4760微米)至60目筛尺寸(250微米),优选18目筛尺寸(1000微米)至60目筛尺寸(250微米)。优选地,通过在混合期间将聚合物或聚合物制剂的溶液喷涂到粘土颗粒上,并且然后例如通过皮带或传送带干燥线干燥涂布的粘土颗粒,使聚合物与粘土颗粒接触。本发明中使用的聚合物通常包含成膜或粘合剂聚合物,通常为水性分散体或乳液的形式。适用于本发明的聚合物粘合剂通常具有-41至130℃的玻璃化转变温度tg;优选至少10℃、优选至少30℃、优选至少40℃;优选不超过120℃、优选不超过110℃。如本文所使用,“玻璃化转变温度”或“tg”是指在其下或高于其下玻璃态聚合物将经历聚合物链的链段运动的温度。聚合物的玻璃化转变温度可以通过如下福克斯方程式(foxequation)(《美国物理学会公报(bulletinofamericanphysicssociety)》,1(3),第123页,1956)估计:1/tg=w1/tg,1+w2/tg,2对于包含两种类型的单体的共聚物,w1和w2是指两个单体的重量分率,并且tg,1和tg,2是指由单体制成的两种相应均聚物的玻璃化转变温度。对于含有三种或更多种单体的聚合物,添加另外术语(wn/tg,n)。聚合物的tg还可以通过包括例如差示扫描量热法(dsc)的不同技术测量。聚合物粘合剂优选为衍生自一种或多种烯系不饱和单体,通常为水性分散体的形式的水不溶性乳液聚合物。除丙烯酸外,合适的烯系不饱和单体包括其它烯系不饱和羧酸或磺酸,如甲基丙烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸;羧酸单体的衍生物,例如(c1-c20)(甲基)丙烯酸烷基酯,羧酸酐和(甲基)丙烯酰胺;乙烯基芳族单体,乙烯基烷基单体及其组合。优选的单体包括甲基丙烯酸;乙烯基芳族单体,优选苯乙烯;马来酸酐;2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸;二异丁烯。所用单体的定义:aa丙烯酸或丙烯酸酯maa甲基丙烯酸或甲基丙烯酸酯amps2-丙烯酰氨基-2-甲基丙磺酸sty苯乙烯manh马来酸酐diib二异丁烯ea丙烯酸乙酯malac马来酸tea三乙醇胺shp次磷酸钠ba丙烯酸丁酯amps丙烯酰胺mma甲基丙烯酸甲酯hema甲基丙烯酸羟乙酯丙烯酸单体包括(甲基)丙烯酸、具有c1-c20烷基或羟烷基的(甲基)丙烯酸酯、马来酸、马来酸酐、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、衣康酸和巴豆酸。优选地,聚合物具有至少60重量%的丙烯酸单体的聚合单元,优选至少65重量%、优选至少70重量%、优选至少75重量%、优选至少80重量%、优选至少85重量%、优选至少90重量%、优选至少98重量%。优选地,聚合物包含60至100重量%的选自(甲基)丙烯酸、马来酸酐和马来酸的单体的聚合单元;优选至少60重量%、优选至少70重量%、优选至少80重量%、优选至少90重量%。优选地,聚合物包含60至100重量%的选自丙烯酸、马来酸酐和马来酸的单体的聚合单元;优选至少60重量%、优选至少70重量%、优选至少80重量%、优选至少90重量%。优选地,聚合物包含60至100重量%的丙烯酸聚合单元;优选至少65重量%、优选至少70重量%、优选至少75重量%。优选地,聚合物具有不超过0.5重量%的交联剂(即多烯系不饱和化合物)的聚合单元,优选不超过0.2重量%、优选不超过0.05重量%、优选不超过0.025重量%、优选不超过0.01重量%。优选地,乳液聚合物颗粒的平均粒径为100nm至1,000nm,优选至少150nm、优选至少200nm;优选不大于900nm、优选不大于800nm、优选不大于700nm。优选地,聚合物的mw为至少2,000、优选至少2,500、优选至少3,000、优选至少3,500;优选不大于90,000、优选不大于80,000、优选不大于70,000、优选不大于60,000、优选不大于50,000、优选不大于40,000、优选不大于30,000、优选不大于20,000。优选地,将聚合物添加到包含颗粒粘土的干燥组合物中,所述颗粒粘土的量为粘土的0.1至2重量%;优选至少0.15重量%、优选至少0.2重量%、优选至少0.25重量%;优选不超过1.5重量%、优选不超过1重量%、优选不超过0.5重量%。实例测试方法描述:为了验证我们的发现,我们使用了浊度读数和沉降的粉尘颗粒。利用浊度读数的方法为分析由本发明组合物提供的颗粒抑制,以通过测量水萃取物的浊度来确定颗粒在来自涂布和未涂布的动物垫料的水萃取物中的悬浮。浊度由称为浊度计的仪器测量。浊度计的浊度单位为散射浊度单位(ntu)。高ntu值表明较高的浊度,且较低的ntu值表明较低的浊度。涂布和未涂布动物垫料的水萃取物的浊度由悬浮在水中的颗粒引起。涂布的动物垫料的低ntu值表明从涂布的动物垫料中萃取的颗粒较少,从而表明颗粒粉尘抑制。我们将使用喷涂装置将粉尘抑制剂直接喷涂到猫砂上。因此尽可能均匀地将粉尘抑制剂撒布在动物垫料上以尽可能均匀。然后立即通过将动物垫料倒入适当大小的罐中,并摇动和滚动罐2分钟来混合。然后使动物垫料在室温下干燥。干燥后,将3克动物垫料置于1盎司小瓶中。然后将25毫升去离子水置于1盎司小瓶中,位于3克动物垫料顶部。立即将小瓶快速颠倒15次以混合去离子水和动物垫料。第15次颠倒后立即取出顶部11毫升并置于另一个1盎司小瓶中。立即在浊度计中对1盎司小瓶读数。我们使用afscientificmicro100浊度计进行浊度读数。我们在时间0(初始读数)、1分钟、2分钟、5分钟、1小时和24小时时进行浊度读数。较低的浊度读数表明在去离子水中漂浮的颗粒较少,并且取顶部11毫升使我们仅取最小的颗粒(通常造成粉尘现象)。使用垫料的台式筛选方法:1.在4oz罐中称量10g垫料。2.用测试溶液喷洒。根据需要摇动/搅拌并在环境条件下干燥1小时。3.将3g称重到小瓶中并添加25mldi4.盖上盖子并摇动15次,并立即从顶部吸取11g并置于另一个小瓶中。5.读取ntu与时间的关系。将喷涂的测试溶液的量控制为在猫砂上达到0.5重量%。用于测试的猫砂含有70-90%膨润土、10-25%石灰石、<6%二氧化硅和0.1-1%硼砂。如果ntu大于1100ntu,则报告系统超出范围(or),因为无法获得准确的读数。特别感兴趣的是在测试的前5分钟至1小时内产生的数据,其与颗粒粉尘抑制最佳相关。样品描述表a:以下样品描述表a-f表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表a描述了样品kl-27a至kl-46b的组成、固体百分比和分子量。样品描述表b:以下样品描述表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表b描述了样品ps-15、ps-26、ps-27、ps-33、ps-36和ps-57的组成、固体百分比和分子量。*在所有表中,此行为以下的总量:1%溶剂(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单(2-甲基丙酸酯));1%基于有机硅的消泡剂;和氢氧化钠(10%溶液)来调节粘度。**在所有表中,此行为%添加的水。样品描述表c:以下样品描述表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表c描述了样品ps-59、ps-65、ps-70、ps-138、a-1和a-2的组成、固体百分比和分子量。样品说明表d:以下样品描述表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表d描述了样品a-3、kl-3、kl-4、kl-5、kl-6和kl-7的组成、固体百分比和分子量。样品说明表e:以下样品描述表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表e描述了样品kl-12、kl-13、kl-14、kl-15、kl-16和kl-17的组成、固体百分比和分子量。样品说明表f以下样品描述表示所有测试的样品制剂,其能够抑制动物垫料产生的粉尘。表f描述了样品kl-18、kl-19、kl-20、kl-21、kl-22、kl-24和kl-25的组成、固体百分比和分子量。下面的实例表1-10表示为了清楚起见使用台式筛选方法评估动物垫料的粉尘抑制。清晰度测量可与粉尘抑制相关联。浊度由称为浊度计的仪器测量。浊度计的浊度单位为散射浊度单位(ntu)。高ntu值表明较高的浊度,且较低的ntu值表明较低的浊度。涂布和未涂布动物垫料的水萃取物中的浊度由悬浮在水中的颗粒引起。涂布的动物垫料的低ntu值表明从表现颗粒粉尘抑制的涂布的动物垫料中萃取的颗粒较少。表1具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明ps-26在用于粉尘抑制的此数据集中为最佳的,然后为ps-27、ps-36和ps-32。ps-59的表现比此数据集中的对照差。表1时间对照ps-15ps-26ps-27ps-32ps-36ps-59ps-1381分钟1301174963.977.965.814080.75分钟7178.745.448.768.456.113150.21小时15.721.121.518.219.523.334.816.424小时1.731.390.864.940.680.842.627.27表2具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。测试的动物垫料含有木屑。数据实例在此系列中表明kl-3和kl-4在此用于粉尘抑制数据集中为最佳的。kl-5、kl-6和kl-7的表现与此数据集中的对照相似。表2时间对照kl-3kl-4kl-5kl-6kl-71小时38732637539339138724小时114123130100126102表3具有测试样品制剂的ntu值的重复实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。测试的动物垫料不含木屑。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在本系列中表明kl-3和kl-4仍然为最好的,接着为用于粉尘抑制的数据集中的kl-6。kl-5和kl-7的表现与此数据集中的对照相似。表3:时间对照kl-3kl-4kl-5kl-6kl-71小时64853246868052262224小时212161134196145165表4具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。在倾析去离子水液相之前和倾析去离子水液相之后进行ntu测量。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。粉尘抑制的最佳样品为ps65和ps15,接着为a1和ps33。然后在此数据集中接着为ps-57、ps70、a2和a3。表4时间对照ps15ps33ps57ps65ps70a1a2a3初始3931471982191312321722353211小时597298384416291457337457459初始倾析4872793475544345354875583171小时倾析533356433559473567524593369表5具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例表明在此系列中进一步显示粉尘抑制处理保持在动物垫料的表面上并且仍然具有随时间抑制细颗粒的能力。kl-3和kl-4都能保持其粉尘抑制能力。表5表6具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。用于粉尘抑制的最佳样品为kl-16和kl-24,因为其实际上在浊度读数为5分钟时具有确定值。表6表7具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。用于最佳粉尘抑制的样品为40%固体的kl-35和45%固体的kl-33。在此数据集中5分钟后,几种候选物具有优异的粉尘抑制。表7初始1分钟5分钟1小时24小时对照52882kl-2710%103839779.350%41866.1kl-2810%83831865.353%75239249kl-2910%101811047%79295.9kl-3010%7893805848%595108kl-3110%43568.240%107249495.1kl-3210%101348884.530%78995.2kl-3310%87235068.145%103072629963.2kl-3510%94136168.940%81967849221262.1kl-3710%82533867.550%103736963.1kl-3810%89538163.443%74427676.7kl-3910%76435084.850%86636964.4kl-4050%741124表8具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。用于最佳粉尘抑制的样品为10%和40%固体的kl-44。在此数据集中5分钟后,几种候选物具有优异的粉尘抑制。表8初始1分钟5分钟1小时24小时对照625176kl-3610%42416725%95326162.4kl-4110%33515650%100829086.2kl-4310%77528671.840%85027772.6kl-4410%96664023077.640%100964623278.4kl-4510%90032185.734.41%73624994表9具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。在此数据集中,用于最佳粉尘抑制的样品为kl-34和kl-42。表91小时24小时对照812120kl-3410%36755.948%412103kl-4210%38510137%462125表10具有测试样品制剂的ntu值的实例,这些样品制剂具有抑制动物垫料产生的粉尘的能力。低于对照的ntu值表明粉尘抑制减少,因为当测量ntu时,等分试样中可见较低水平的悬浮颗粒。较短时间段下的较低ntu值为优选的,因为这表明与对照未处理的动物垫料相比加速的粉尘抑制。数据实例在此系列中表明,此系列中的所有样品都比用于粉尘抑制的控制更好地进行。在此数据集中,用于最佳粉尘抑制的样品为kl-46a和kl-46b。表10or=超范围初始1分钟5分钟1小时24小时对照ororor46586.6kl-46aororor38887.9kl-46bororor483124当前第1页12
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