经处理的无机颗粒材料及其制备方法与流程

本公开的实施方式总体上涉及用抗微生物剂对无机颗粒材料的处理，包括这类材料的制备及其用途。

背景技术：

无机颗粒材料早已用包括抗菌剂在内的各种试剂处理过。这样的处理主要在溶液如水溶液中进行，以允许足够的时间用于阳离子交换。然后，溶液法需要从无机颗粒材料中除去随溶液引入的溶剂。特别地，用抗微生物剂处理无机颗粒材料如高岭土通常通过用含有抗微生物剂的溶液浸渍无机颗粒材料来进行。

因此，考虑到无机颗粒材料的基于溶液的处理的低效率、增加的复杂性和增加的成本，有动机发现和开发用于处理无机颗粒材料的其它方法。

技术实现要素：

本公开包括用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法，该方法包括：将包含无机颗粒材料和水的第一进料引入空气吹扫干燥器；将包含抗微生物剂的第二进料引入空气吹扫干燥器；并在第二进料的抗微生物剂存在下使第一进料的无机颗粒材料至少部分干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料，其中至少一部分抗微生物剂交换到无机颗粒材料的表面上和/或表面中。

在本公开的另一方面，无机颗粒材料是颗粒页硅酸盐矿物。

在本发明的另一方面，抗微生物剂可包括选自由银、铜、锌及其组合组成的组的金属或金属盐。

在本公开的另一方面，引入第一进料中的无机颗粒材料为粉末形式，该粉末的激光散射中值粒径d50小于约5微米。

在本公开的另一方面，引入到第一进料中的无机颗粒材料是平均聚集体尺寸为约1cm至约3cm的团块的形式。

在本公开的另一方面，引入第一进料中的无机颗粒材料是平均聚集体尺寸为约50微米至约250微米的的喷雾干燥材料的形式。

本公开的另一方面包括一种用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法，该方法包括：在抗微生物剂的存在下，使平均聚集体尺寸为约1厘米至约3厘米的的无机颗粒材料至少部分粉碎和干燥，并且在小于约25重量％的水存在下形成经处理的无机颗粒材料；其中至少一部分抗微生物剂被交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或孔隙中。

附图说明

附图被并入本说明书中并构成本说明书的一部分，附图图示出本公开的各个示例性方面，并与说明书一同起到解释说明本公开的原理的作用。

图1是根据本公开的实施方式的无机颗粒处理系统的示意图。

图2是根据本公开的实施方式的无机颗粒处理系统的示意图。

具体实施方式

下面更详细地描述本公开的特定方面。如果与通过引用并入的术语和/或定义冲突，则在此提供的术语和定义起控制作用。

在上面的概述和具体实施方式以及下面的权利要求书和附图中，参考了本公开的特定特征(包括方法步骤)。应当理解，本公开包括这些特定特征的所有可能的组合。例如，在特定方面或实施例或特定权利要求的上下文中公开特定特征的情况下，该特征也可以在可能的范围内与本公开的其他特定方面或实施例组合使用，并且附加地或可替换地在本公开的其他特定方面或实施例的上下文中使用，并且通常在本公开中使用。

如本文所使用的，术语“包括”、“包括”或其任何其它变体旨在涵盖非排他性包含，使得包括元素列表的工艺、方法、组合物、制品或设备不仅包括那些要素，而且可以包括未明确列出的或该工艺、方法、组合物、制品或设备固有的其它要素。术语“示例性的”是指“示例性的”而不是“理想的”。

这里使用的单数形式“a”、“an”和“the”包括复数引用，除非上下文另有规定。术语“大约”和“约”指的是与参考数字或值几乎相同。如本文所用，术语“大约”和“约”应理解为包括指定量或值的±5％。

当范围在本文中被用作“(第一数字)至(第二数字)”、“在(第一数字)和(第二数字)之间”、或“(第一数字)-(第二数字)”时，这是指其下限是第一数字并且其上限是第二数字的范围。如本文所使用的，术语“至少”后跟数字表示以该数字开始的范围的开始，该范围可以是具有上限或没有上限的范围，这取决于所定义的可变术语。例如，“至少1”包括1和大于1。

粒径分布(psd)

粉末的粒径由激光衍射确定。平行激光束穿过悬浮在空气中的分散颗粒样品，并且测量散射光强度的角度变化。小颗粒以相对于初始激光束的较大角度散射光，大颗粒以较小角度散射光。然后使用fraunhofer光散射理论分析角度散射强度数据以计算颗粒的尺寸。中值粒径由值d50定义，其中50％(体积计)的颗粒群具有低于d50值的粒度。d50是颗粒的中值平均球形直径。

本公开包括用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法和系统，该方法和系统包括以下、由其组成或基本上由其组合：i)将包含无机颗粒材料和水的第一进料引入空气吹扫干燥器；ii)将包含抗微生物剂的第二进料引入空气吹扫干燥器；和iii)在第二进料的抗微生物剂存在下将第一进料的无机颗粒材料至少部分干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料，其中至少一部分抗微生物剂交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或表面中。第二进料可以是含水料或干料。

根据一个实施方式，引入第一进料中的无机颗粒材料可以是粉末形式，其通过光散射作为干悬浮物的中值粒径(下文称为“d50”)小于约5微米或小于约4微米或小于约3微米，或小于约2微米或小于约1微米。根据该实施方式，在第二进料的抗微生物剂存在下，第一进料的无机颗粒材料的至少部分干燥是在约0.1重量％至约10重量％或约1重量％至约8重量％或约3重量％至约7重量％水的存在下进行的。

根据一个实施方式，引入第一进料中的无机颗粒材料可以是喷雾干燥材料的形式，其平均聚集体尺寸为约50微米至约250微米、或约70微米至约230微米、或约100微米至约200微米。根据该实施方式，在第二进料的抗微生物剂存在下，第一进料的无机颗粒材料的至少部分干燥是在约0.2重量％至约15重量％或约1重量％至约11重量％或约3重量％至约10重量％水的存在下进行的。

根据一个实施方式，引入第一进料中的无机颗粒材料可以是团块(lump)形式，其平均聚集体尺寸为约1cm至约3cm、或约1.2cm至约2.7cm、或约1.5cm至约2.5cm。无机颗粒材料可在空气吹扫干燥器中被至少部分地粉碎，形成d50小于约5微米或小于约4微米或小于约3微米或小于约2微米的粉末形式的经处理无机颗粒材料。根据该实施方式，在第二进料的抗微生物剂存在下，第一进料的无机颗粒材料的至少部分干燥是在约5重量％至约25重量％或约10重量％至约23重量％或约13重量％至约20重量％水的存在下进行的。

根据一个实施方式，第一进料可含有约0.1重量％至约20重量％的水。对于本文所述的粉末形式的无机颗粒材料，第一进料可含有约0.1重量％至约2重量％、或约0.3重量％至约1.5重量％、或约0.5重量％至约1重量％的水。对于本文所述的喷雾干燥材料形式的无机颗粒材料，第一进料可含有约0.1重量％至约5重量％、或约0.2重量％至约3重量％、或约0.3重量％至约2重量％的水。对于本文所述的团块形式的无机颗粒材料，第一进料可含有约5重量％至约20重量％、或约7重量％至约18重量％、或约8重量％至约15重量％的水。

根据一个实施方式，一种用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法包括以下步骤、由其组成或基本由其组成：i)在抗微生物剂存在下，并且在约0.1重量％至约10重量％或约1重量％至约8重量％或约3重量％至约7重量％的水存在下，对激光散射中值粒径d50小于约5微米或小于约4微米或小于约3微米、或小于约2微米或小于约1微米的无机颗粒材料进行至少部分粉碎和干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料；其中至少一部分抗微生物剂被交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或孔隙中。

根据一个实施方式，一种用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法包括以下步骤、由其组成或基本由其组成：i)在抗微生物剂存在下，并且在约0.2重量％至约15重量％或约1重量％至约11重量％或约3至约10重量％的水存在下，对平均聚集体尺寸为约50微米至约250微米、或约70微米至约230微米、或约100微米至约200微米的的无机颗粒材料进行至少部分粉碎和干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料；其中至少一部分抗微生物剂被交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或孔隙中。

根据一个实施方式，用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法包括以下步骤、由其组成或基本由其组成：i)在所述抗微生物剂存在下，并且在小于约25重量％或23重量％或20重量％的水存在下，对平均聚集体尺寸为约1cm至约3cm、或约1.2cm至约2.7cm、或约1.5cm至约2.5cm的的无机颗粒材料进行至少部分粉碎和干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料；其中至少一部分抗微生物剂被交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或孔隙中。

根据一个实施例，第一进料和第二进料可在引入空气吹扫干燥器之前组合。

参照图1，公开了根据本公开的实施例的方法和系统100，其中空气进料102和燃烧器燃料进料104被充入燃烧器106。燃烧气体然后经由气流管线108从燃烧器106传送到空气吹扫干燥器110。无机颗粒材料被引入气流管线108以通过管线112与燃烧气体接触。其后，燃烧气体和无机颗粒材料经由管线108传送到空气吹扫干燥器110。如说明书和实施例中所述，在空气吹扫干燥器110的入口处的管线108中测量传送到空气吹扫干燥器110的燃烧气体和无机颗粒材料的入口温度。抗微生物剂通过管线114引入到空气吹扫干燥器110中，并且经处理的无机颗粒材料与燃烧气体一起通过管线116从空气吹扫干燥器110中除去。如说明书和实施例中所述，在空气吹扫干燥器110出口处的管线116中测量空气吹扫干燥器110的出口温度。燃烧气体通过管线118与经处理的无机颗粒材料分离，经处理的无机颗粒材料通过管线116进入袋式过滤器120进行收集。无机颗粒材料也可以在被干燥的同时在空气吹扫干燥器110中被粉碎。空气吹扫式干燥器110可包括在旋转叶片的尖端处具有小间隙的旋转叶片(未示出)，并且无机颗粒材料的粉碎可通过使高岭土穿过小间隙来实现。

参照图2，公开了根据本公开的实施例的方法和系统200，其中空气进料202和燃烧器燃料进料204被充入燃烧器206。燃烧气体然后经由气流管线208从燃烧器206传送到空气吹扫干燥器210。无机颗粒材料通过管线212引入气流管线208；抗微生物剂通过管线214引入气流管线208。然后，燃烧气体、无机颗粒材料和抗微生物剂经由管线208传送到空气吹扫干燥器210。如说明书和实施例中所述，在空气吹扫式干燥器210的入口处的管线208中测量传送到空气吹扫式干燥器210的燃烧气体、无机颗粒材料和抗微生物剂的入口温度。经处理的无机颗粒材料与燃烧气体一起通过管线216从空气吹扫干燥器210中除去。如说明书和实施例中所述，在空气吹扫干燥器210出口处的管线216中测量空气吹扫干燥器210的出口温度。燃烧气体通过管线218与经处理的无机颗粒材料分离，经处理的无机颗粒材料通过管线216进入袋式过滤器220进行收集。无机颗粒材料也可以在被干燥的同时在空气吹扫干燥器210中被粉碎。空气吹扫式干燥器210可包括在旋转叶片的尖端处具有小间隙的旋转叶片(未示出)，并且可通过使高岭土穿过该小间隙来实现无机颗粒材料的粉碎。

根据本申请中公开的实施方式，无机颗粒材料可以是颗粒页硅酸盐矿物。颗粒页硅酸盐矿物可选自由高岭土、滑石、云母、膨润土及其组合组成的组。

根据本申请中公开的实施方式，抗微生物剂包括选自由银、铜、锌及其组合组成的组的金属或金属盐。抗微生物剂可以包括硝酸银。

根据一个实施方式，经处理的无机颗粒材料可包含小于约2重量％或小于1重量％或小于0.5重量％的水，和至少约10微克/克(μg/g)或至少约100μg/g或至少约0.1重量％或至少约0.5重量％或至少约0.8重量％或至少约1重量％的抗微生物剂。

根据一个实施方式，来自空气吹扫式干燥器的出口温度可以为约50℃到约200℃、或约60℃到约150℃、或约80℃到约130℃。

根据一个实施方式，抗微生物剂可以在粉碎和干燥期间添加到无机颗粒材料中。

实施例

以下实施例旨在说明本发明，但本质上并不限制本发明。应理解，本发明包含与前述说明及以下实施例一致的额外方面及实施方式。

在如下试验中使用具有8.5％水分和d50为1.5μm的高岭土进料，如表1中所述。将高岭土进料与燃烧气体一起以125kg/hr的速率在180℃的入口温度加入到空气吹扫干燥器(atritor细胞研磨机型号cm250)中。然后将硝酸银溶液加入到空气吹扫干燥器中并与高岭土混合。高岭土和溶液在空气吹扫干燥器中在几秒钟内被粉碎(图1中的110和图2中的210)。通过使高岭土通过包含在以约6000rpm的速度旋转的空气吹扫式干燥器内的旋转叶片尖端处的小间隙来完成粉碎。然后收集干燥的处理高岭土，出口温度为90℃。使用xrf-protrace测试最终产物的银含量。通过对200μgag/g高岭土添加不同体积的溶液，制备了三种不同浓度的高岭土：200μgag/g高岭土、500μgag/g高岭土和1000μgag/g高岭土。通过将10g样品置于100ml水中30分钟，过滤，然后用xrf-protrace测量干燥粉末上的银量，误差为±10μg/g，对处理过的高岭土上的银浸出进行测试以确保金属交换到矿物表面上和/或矿物表面中。结果如表1所示。

表1

增加agno3溶液的体积不会影响每次运行的最终含水量(约0.6重量％)，也不会影响银在高岭土中的交换，因为对于200μg/g的浓度情，每分钟注入20ml、40ml和101ml溶液的浓度和浸出相似。

在哑光涂料参比配方中对经处理的高岭土的抗菌效率针对不同水平下的罐内稳定性进行测试。制备七种不同的涂料并测试它们对细菌的稳定性。涂料a-c为对照：a和b含杀生物剂，而c不含任何杀生物剂。涂料d-g含有根据本发明的来自表1的经银处理的高岭土a、c、d、e。

在罐内激发测试之前进行无菌测试，以确保涂料a-g在测试之前没有受到污染。该测试包括将0.1g(等于约0.1ml)涂料a-g置于以下培养基上：

·胰蛋白酶大豆琼脂(tsa)，用于细菌计数(温育：30℃±2℃，5天)

·麦芽提取物+氯霉素琼脂，用于酵母和霉菌计数的选择性培养基(温育：23℃±2℃，5天)。

微生物计数以每克或每毫升产品的“菌落形成单位”(cfu/g或cfu/ml)表示，10cfu/g为检出限。所有样品均低于10cfu/g。

为了测试处理过的高岭土在涂料中的抗菌性能，进行了罐内测试。该试验遵循由国际生物劣化研究组(ibrg)开发的评价水基涂料在潮湿状态下对细菌生长的抗性的方法。对于该试验，样品在试验期间在环境温度下储存。在六(6)周内每周进行五(5)次接种：将1ml接种物加入50g涂料中。接种物由表2中所述的微生物组成。

表2

为了评估每次接种后的污染，将0.1ml量的样品一式三份地在下列培养基上表面铺平板：

·胰蛋白酶大豆琼脂(tsa)，用于细菌计数(温育：30℃±2℃，5-7天)

·麦芽提取物+氯霉素琼脂，用于酵母和霉菌计数的选择性培养基(温育：23℃±2℃，5-7天)。

结果总结在下面的表3中。

表3

1-杀生剂mbs杀生物剂

2-rocima350杀真菌剂

i-5-最优/良好；i-4-中等；i-3–低效

本发明的实施方式可如以下编号段落中所定义：

1.一种用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法，其包括：

i)将包含无机颗粒材料和水的第一进料引入空气吹扫干燥器；

ii)将包含抗微生物剂的第二进料引入所述空气吹扫干燥器；和

iii)在第二进料的抗微生物剂存在下使第一进料的无机颗粒材料至少部分干燥，从而形成经处理的无机颗粒材料，其中至少一部分抗微生物剂交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或表面中。

2.根据段落1所述的方法，其中引入第一进料中的无机颗粒材料为粉末形式，所述粉末的激光散射中值粒径d50小于约5微米。

3.根据段落1所述的方法，其中引入到第一进料中的无机颗粒材料为平均聚集体尺寸为约1cm至约3cm的的团块形式。

4.根据段落1的方法，其中引入到第一进料中的无机颗粒材料是平均聚集体尺寸为约50微米至约250微米的喷雾干燥材料的形式。

5.根据段落2-4中任一项所述的方法，其进一步包括在所述空气吹扫干燥器中在抗微生物剂的存在下使无机颗粒材料至少部分地粉碎，形成粒径d50小于5微米的粉末形式的经处理的无机颗粒材料。

6.根据段落1-5中任一项所述的方法，其中所述无机颗粒材料是颗粒页硅酸盐矿物。

7.根据段落6所述的方法，其中所述颗粒页硅酸盐矿物选自由高岭土、滑石、云母、膨润土及其组合组成的组。

8.根据段落1-7中任一个所述的方法，其中所述抗微生物剂包括选自由银、铜、锌及其组合组成的组的金属或金属盐。

9.根据段落1-8中任一项所述的方法，其中所述抗微生物剂包括硝酸银。

10.根据段落1-9中任一项所述的方法，其中所述第二进料是含水的。

11.根据段落1-9中任一项所述的方法，其中所述第二进料是干料。

12.根据段落1-11中任一个的方法，其中第一进料和第二进料在引入到空气吹扫干燥器之前合并。

13.根据段落1-12中任一项所述的方法，其中所述第一进料含有约0.1重量％至约20重量％的水。

14.根据段落1-13中任一项所述的方法，其中所述经处理的无机颗粒材料包含小于约2重量％或小于1重量％或小于0.5重量％的水，以及至少约10μg/g或至少约100μg/g或至少约0.1重量％或至少约0.5重量％或至少约0.8重量％或至少约1重量％的抗微生物剂。

15.根据段落1-14中任一项所述的方法，其中空气吹扫干燥器的出口温度为约50℃至约200℃。

16.一种用抗微生物剂处理无机颗粒材料的方法，包括：

在抗微生物剂的存在下和在小于约25重量％的水的存在下，将平均聚集体尺寸为约1cm至约3cm的无机颗粒材料至少部分粉碎和干燥，形成经处理的无机颗粒材料；其中至少一部分抗微生物剂被交换到经处理的无机颗粒材料的表面上和/或孔隙中。

17.根据段落16所述的方法，其中在粉碎和干燥期间将抗微生物剂添加到无机颗粒材料中。

18.根据段落16-17中任一项所述的方法，其中经处理的无机颗粒材料在干燥后的出口温度为约50℃至约200℃。

19.根据段落16-18中任一个所述的方法，其中所述无机颗粒材料选自由颗粒页硅酸盐矿物组成的组。

20.根据段落16-19中任一个所述的方法，其中所述颗粒页硅酸盐矿物选自由高岭土、滑石、云母及其组合组成的组。

21.根据段落16-20中任一个所述的方法，其中所述抗微生物剂包括选自由银、铜及其组合组成的组的金属或金属盐。

22.根据段落16-21中任一项所述的方法，其中所述抗微生物剂包括硝酸银。

23.根据段落16-22中任一个所述的方法，其中粉碎和干燥是在约5重量％至约25重量％水的存在下进行的。

24.根据段落16-23中任一项所述的方法，其中经处理的无机颗粒材料包含小于约2重量％或小于1重量％或小于0.5重量％的水，以及至少约10μg/g或至少约100μg/g或至少约0.1重量％或至少约0.5重量％或至少约0.8重量％或至少约1重量％。

说明书和其中的实施例应当被认为仅是示例性的，本发明的真实范围和主旨由所附权利要求书指定。