使用增塑纤维素醚的灰尘抑制剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及灰尘的抑制；更具体地，本发明涉及出乎意料有效的可溶性纤维素醚、 增塑剂和一种或多种表面活性剂的水溶液，并且混合起尘材料（dusting material)和所述 水溶液，由此来降低或消除起尘材料在常规操作期间产生灰尘的能力。
【背景技术】
[0002] 在材料的运输和操作期间的灰尘的产生长久以来被视为经济损失和健康危害。通 常，有四种使用化学溶液阻止灰尘产生的方法。两种是暂时性的：使用泡沫来形成在材料 上的物理屏蔽，其常见于输送带上；或者使用水中的表面活性剂来润湿起尘材料并且通过 多处理位点（point)防止灰尘的产生。只有所述泡沫保持完整或所述材料保持湿润才能 持续这些补救措施。另外两种方法着重于长期的灰尘控制。它们涉及向储料堆或有轨车 (railcar)的表面施加化学粘合剂以形成外壳，从而阻止风化损失，或者用粘合剂处理整个 材料堆，从而使较小的灰尘颗粒粘结成半永久性（on a semi-permanent basis)的较大颗 粒。前一种方法，视所选择的粘合剂而定，可形成保持一整年的外壳。后一种，视所选择的 粘合剂而定，能够在数日至数月的时间内有效地使起尘材料不起尘。本文中，我们介绍的是 对后一种技术的改进。
[0003] 在数十年内，已经有许多组合物被推荐用于解决上述问题。这些中的大多数以 处理煤为中心。早在1931年，Wallace (美国专利1，910, 975号）教导了将吸湿性含糖 材料例如糖蜜应用于阻止在煤中的起尘。更值得注意的是，1940年Work等人（美国专利 2, 250, 287号）认识到："…坚固的、耐磨蚀的涂层…"作为用于煤的防尘试剂是优选的。 尽管先前已经教导了氯化钙和其它吸湿性盐在保持煤的水分方面的用途，但是在1943年， Kleinicke等人（美国专利2, 436, 146号）添加有机凝胶例如淀粉、明胶或琼脂来增强这些 盐的性能。更近一些，Trechock等人（美国专利3, 711，318)教导了使用包括娃酸钠、沥青、 煤焦油和糖蜜的成膜组合物来大幅降低焦炭块（coke briquettes)上小于325目的灰尘的 产生。在1974年，Salyer等人（美国专利3, 954, 662)教导了使用乙烯基酯和不饱和的二羧 酸及酸酐的共聚物和润湿剂来抑制煤上的粉尘。Beck等人（美国专利4, 055, 471号）报道 了在将煤送入炼焦炉之前使用亚硫酸盐废液（木素磺酸盐）来抑制煤上的粉尘。值得注意 的是，大约在同一时间，Callahan等人（美国专利4, 369, 121号）报道了使用水溶性非离子 型纤维素醚在料堆表面上形成堆密封，然而，他既没有教导使用该组合物作为用于处理聚 集物块（the bulk of the aggregate)的防尘剂，也没有教导该组合物包含增塑剂。随后， Shimizu等人（美国专利4, 428, 984号）教导了使用多羟基醇（优选丙三醇）和润湿剂作 为减尘处理。Fenton(美国专利4, 469, 612号）教导了使用聚丙烯酸酯和丙烯酸类的共聚 物作为特别用于源自油页岩的细粒的灰尘聚集剂。Kittle (美国专利4, 561，905号）教导 了使用泡沫化重石油（工艺用油）（process oil)来抑制煤尘。几乎在同一时间，Siddoway 等人（美国专利4, 582, 511号）教导了使用糖或糖蜜作为主要处理（body treatment)来 抑制煤尘。Yan(美国专利4, 462, 196号）的胶凝淀粉应用阐述了又一种可能的用于抑制 煤尘的组合物。Roberts等人（美国专利4. 650, 598号）教导了将少量的聚丙烯酸酯或聚 甲基丙烯酸酯加入水包油乳液中的煤油，以对煤进行灰尘控制。这极其相似于R〇e(美国专 利4, 780, 233号）的教导：使用聚异丁烯来增强水包油乳液中的油用于粉尘控制的有效性。 这两篇已有的专利教导了煤油或矿物基油的应用，并且和Zinkan (美国专利4, 801，635号） 的使用阴离子型和非离子型的水溶性（非纤维素的）聚合物和润湿剂的方法形成对比。回 到石油基组合物，Wajer等人（美国专利5, 192, 337号）教导了使用经矿物油稀释的石油 树脂来减少在煤上的起尘。大致在同一时间，Roe等人（美国专利5, 194, 174号）教导了 将聚乙烯醇与交联剂、润湿剂和增塑剂一起用于灰尘控制。特别值得注意的是Winstanley 等人的工作（美国专利5, 223, 165号），其教导了使用烷基糖苷来控制灰尘。尽管烷基糖苷 是润湿剂且是该专利的焦点，但是其教导组合使用包含纤维素衍生物的亲水性粘合剂和润 湿剂。另外，其没有提到使用增塑剂来增强灰尘抑制。Roe (美国专利5, 271，859号）讨论 了在高温（即大于250° F)下使用非离子型纤维素醚的灰尘控制方法。还有其它关于使 用多种粘合剂以使材料不起尘的专利。包括在该列表中的教导涉及以下应用：阳离子型聚 合物（Roes，美国专利5, 256, 444号）；木素磺酸盐和添加剂（Bennet，美国专利5, 310, 494 号；美国专利5, 578, 239号）；水合的粒状胚乳（Roger等人，美国专利5, 658, 486号）；来 自1，6-己二醇制造的蒸馏底沉积物（McNabb等人，美国专利5, 820, 787号）；以及糖蜜和油 或简单的糖蜜蛋白质（Rahm等人，美国专利6, 086, 647号；Wolff等人，美国专利6, 790, 245 号）。
[0004] 从上述的参考文献中，显而易见的是，有多种选项可用于使材料不起尘。然而，上 述处理中的大多数依赖于强粘合剂来发挥其功能。正如Work等人在1940年所教导的，强 度是必需的，因为这涉及抑制灰尘的基本机理。当组合物将块状材料（bulk material)的 松散颗粒粘合在一起时，灰尘得到抑制。块状材料颗粒之间的键越强，在机械搅动下灰尘从 基体上分离的可能性越小。
[0005] 值得注意的是，该公开内容是Roe(美国专利5, 271，859号）的在250° F以上的 温度下使用水溶性纤维素醚和额外的润湿剂或增塑剂作为灰尘缓和剂的教导。特别地，Roe 所声称的发明具体要求加入增塑剂或润湿剂而不是加入两者。
[0006] 在涂料工业中，水溶性纤维素醚是众所周知的。它们和增塑剂的行为已经被大量 研宄。早在1940年就认识到增塑剂的添加减弱了纤维素醚膜的抗拉强度（Kropscott，美 国专利2,226, 823号）。Oakley (美国专利2, 653, 108号）得到了相似的意思。更近一 些，Part 等人（Park, H. J.，Weller, C. L.，Vergano, P. J.和 Testin, R. F. ;Journal of Food Science, 58, #6, 1993pp 1361-1364)在甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素中使用在其它增塑 剂中的丙二醇和丙三醇（2, 3-羟基-1-丙醇）具体量化了相同的行为。DOW公司网站不仅讨 论了强度、还讨论了膜的韧性和杨氏模量（http://dowwolff. custhelp. com/app/answers/ detail/a_id/2357/ ~/methocel-effect-of-plasticizers-on-film-properties-in-ta blet-coatings)。在各情形中，丙三醇和丙二醇的加入弱化了这些膜。因此，令人惊讶的且 意想不到的结果是向类似于Roe所描述的那些的灰尘控制配方中加入增塑剂会导致强度 提尚。
[0007] 为了解决以上所讨论的问题和其它问题而提供本发明，并且提供这种类型的已有 的灰尘抑制流体所不具备的优点和方面。本发明的特征和优点的全面讨论见于以下的详细 描述，其参照附图进行。
【发明内容】
[0008] 本发明的一方面涉及减少由起尘材料的多个细粒散发气载灰尘（airborne dust) 的方法。该方法包括以下步骤：（1)提供包含水溶性纤维素醚、增塑剂和一种或多种表面活 性剂的混合物的水溶液的源；（2)将所述水溶液施用于包含多个细粒的起尘材料以形成经 处理的起尘材料；和（3)混合所述起尘材料和所述水溶液以使所述水溶液涂覆所述多个细 粒。所述方法还可以包括以下步骤：（1)在施用步骤期间转移所述起尘材料，其中在施用所 述水溶液于所述多个细粒时，将所述起尘材料从第一位置转移至第二位置，和/或（2)在施 用步骤之后，将经处理的起尘材料的多个细粒积聚成起尘材料堆（mass)，其中所述水溶液 基本均匀地分布于整个经处理的起尘材料堆的内部。可同时进行混合步骤和积聚步骤。
[0009] 水溶液可具有以下性质。溶解性纤维素醚可以是非离子型纤维素醚，且增塑剂可 以是丙三醇。非离子型纤维素醚可具有在水中以2. 5%的浓度测得的在3cPs至100