(57)【要約】  本発明は、水酸化カルシウムとドライアイスをおとなしい方法で結合させることによる炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の製造方法に関する。本発明は、さらに、上記方法を実施するための装置、および上記方法の炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の、熱可塑性ポリマーと共に使用する充填剤としての使用にも関する。
2014534153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸カルシウム(CaCO3)でコートした水酸化カルシウム(Ca(OH)2)粒子の製造方法であって、下記の工程：
水酸化カルシウム粒子を反応容器に導入する工程；
水酸化カルシウム粒子を、ドライアイスの形の二酸化炭素と、ドライアイスを前記反応容器に導入し前記二酸化炭素を前記水酸化カルシウム粒子と混合し且つ反応せしめることによって反応させて、炭酸カルシウムコーティングを水酸化カルシウム粒子上に形成させる工程；
を含み、前記水酸化カルシウム粒子対ドライアイスの割合を調整して、約70〜80質量/質量%の水酸化カルシウムと約5〜30質量/質量%の炭酸カルシウム表面コーティングとを含む炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を得ることを特徴とする前記製造方法。
【請求項２】
前記水酸化カルシウム粒子と前記二酸化炭素の混合が、前記粒子の重力沈降による、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記水酸化カルシウム粒子が、約44ミクロンであって粉末形である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ドライアイス対水酸化カルシウムの割合が、水酸化カルシウム１トン当り31.75kg (70ポンド)のドライアイスである、請求項１記載の方法。
【請求項５】
反応器：
水酸化カルシウム粒子用の入口；
ドライアイス用の入口；
反応生成物の比重測定用の密度計；
を含み、前記反応生成物の比重が前記ドライアイスと水酸化カルシウムとの反応によって形成された表面炭酸化の割合の指標を提供すること、それによって系中に導入するドライアイスの量を増減して選定された比重および表面炭酸化割合を有する生成物を得ることを特徴とする炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の製造用装置。
【請求項６】
水酸化カルシウム粒子を反応容器に導入し；水酸化カルシウム粒子を、ドライアイスの形の二酸化炭素と、前記ドライアイスを前記反応容器に導入し前記二酸化炭素を前記水酸化カルシウム粒子と混合し且つ反応せしめることによって反応させて、炭酸カルシウムコーティングを前記水酸化カルシウム粒子上に形成させ；前記水酸化カルシウム粒子対ドライアイスの割合を調整して、約70〜80質量/質量%の水酸化カルシウムと約5〜30質量/質量%の炭酸カルシウム表面コーティングを含む炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を得ることによって製造した炭酸塩でコートした水酸化カルシウム粒子を含む組成物。
【請求項７】
ポリマーと共に充填剤として使用する、請求項６記載の組成物。
【請求項８】
ポリマーが、熱可塑性または熱硬化性である、請求項７記載の使用。
【請求項９】
炭酸カルシウムが、水酸化カルシウムの表面上に均一なコーティングを形成する、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子が、15〜30質量/質量%の炭酸カルシウムコーティングを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子が、20質量/質量%の炭酸カルシウムコーティングを含む、請求項３記載の方法。
【請求項１２】
前記ドライアイスが、およそマイナス12メッシュ〜プラス18メッシュの適切な粒度範囲を有するフレーク形状にある、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
31.75kg (70ポンド)のドライアイスを、上記反応において、水酸化カルシウムの1トン当りで使用する、請求項１記載の方法。
【請求項１４】
前記反応を、バッチで実施する、請求項１記載の方法。
【請求項１５】
前記反応を、連続流中で実施する、請求項１記載の方法。
【請求項１６】
前記密度計が、Ca(OH)2用の前記入口およびドライアイス用の前記入口が特定の比重を有する生成物を得る前記反応容器内の水酸化カルシウム対ドライアイスの比率を提供するように制御するコンピュータと連通している、請求項５記載の装置。
【請求項１７】
前記炭酸塩でコートした水酸化カルシウム粒子生成物の取出し用の出口をさらに含む、請求項５または１６記載の装置。
【請求項１８】
前記Ca(OH)2とドライアイスを前記反応容器に同時に加えて、これら反応成分の重力混合を可能にする、請求項５記載の装置。
【請求項１９】
水酸化カルシウム粒子が、44ミクロンの平均粒度を有し、且つ44ミクロン粒子95%集団からなる粒度分布を有する、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願との相互参照
本出願は、2011年10月13日に出願された米国仮出願第61/546,675号の権利を主張する；この出願の全内容を、参考として合体させる。
【０００２】
発明の分野
本発明は、水酸化カルシウムと二酸化炭素を出発物質として使用しての炭酸カルシウムでコートした(coated)水酸化カルシウム粒子の製造方法に関する。さらに詳細には、本発明は、炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の上記製造方法におけるドライアイスの二酸化炭素源としての使用に関する。本出願は、さらに、上記方法を実施するための装置、および炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を含む組成物にも関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の背景
アセチレンガスの生産においては、廃副生成物の１つは“カーバイド石灰”である。カナダ特許第2,213,086号および第2,296,609号並びに米国特許第6,310,129号(“‘129号特許”) (これらの特許は、参考として本明細書に合体させる)は、各々、生“カーバイド石灰”廃物質を熱可塑性樹脂材料中の充填剤として有用な組成物に転換する方法を記載している。３つの特許は、全て、本質的に同じ開示を含んでおり、以下、‘129号特許を主として参照し、３つ全てを代表する。‘129号特許に開示されているように、上記方法は、上記生カーバイド石灰を微粒化のために篩分けし、篩分けカーバイド石灰を乾燥させて低水分含有成分および25パーセントよりも低い炭酸カルシウム含有成分を得、乾燥材料を微粉砕し、微粉砕粒子を分級して所望の粒度および相応する低めの比重を有する粒状物画分を分離することを含む。‘129号特許に記載されているように、この方法は、70〜85質量パーセントの水酸化カルシウムと5〜25質量パーセントの炭酸カルシウムを含み、炭酸カルシウムが水酸化カルシウム上の表面炭酸化形状である処理カーバイド石灰組成物をもたらす。
【０００４】
‘129号特許に記載された処理カーバイド石灰充填剤組成物の出現以降、該処理カーバイド石灰組成物のある種の利点および欠点が見出されている。見出された１つの極めて顕著で有益な性質は、上記処理カーバイド石灰組成物を充填剤として使用し、樹脂と混合して樹脂成形製品を製造したとき、該組成物が成形製品に殺菌特性を付与することである。水酸化カルシウム、即ち、上記カーバイド石灰充填剤組成物の主構成成分が百年までも持続し得る抗菌、抗ウイルスおよび抗真菌特性を有することは知られている。上記処理カーバイド石灰充填剤組成物を使用して製造した樹脂成形製品は、水酸化カルシウム含有成分からの利益を明らかに享有しており、本質的に殺菌性である。この特性は、上記処理カーバイド石灰組成物でもって製造した樹脂成形製品を殺菌が重要である用途において特に有用にしている。
【０００５】
上記処理カーバイド石灰充填剤組成物でもって製造したポリ塩化ビニル(PVC)樹脂成形製品に付与されたもう１つの利点は、水酸化カルシウムのPVC燃焼からの毒性ガスを中和する能力である。水酸化カルシウムは、PVC燃焼によって生じた毒性塩化物ガスと好ましく反応して、２つの無害物質、即ち、水と塩が生じる。補足的な性質は、上記カーバイド石灰充填剤組成物が、その高融点故の難燃剤でもあり、燃焼後、“硬質炭化物(hard char)”効果を示すことである。結果として、上記処理カーバイド石灰充填剤組成物を含む樹脂から製造した、例えば、電気配線用のコーティングは、火にさらされたとき、簡単には分解しない。むしろ、上記コーティングは、電線上に硬質コーティングを形成し、ひいては、さらなる危険を強力に防止する。
【０００６】
‘129号特許において説明されているように、市販の“合成”水酸化カルシウムが、樹脂成形系における充填剤として使用されている、或いはその使用が検討されている。また、水酸化カルシウムの充填剤としての使用のある種の限界および欠点も、上記特許において説明されている。また、炭酸カルシウムの樹脂成形系における充填剤材料としての使用も知られている。例えば、米国特許第6,458,335号および第6,475,459号(“‘459号特許”)に記載されているように、炭酸カルシウムの製造に関する既知の多くの方法が存在する；これらの米国特許は、参考として本明細書に合体させる。‘459号特許は、例えば、沈降炭酸カルシウムの製造方法を記載しており、沈降炭酸カルシウムの使用は、製紙、プラスチックおよび製薬工業のような各種工業において増大していると説明している。‘459号特許に記載されている炭酸カルシウム粒子の製造方法は、酸化カルシウムを含む出発物質をカルボネートイオンと水の存在下に反応させて炭酸カルシウムを生成させ、炭酸カルシウムを回収することを含み、酸化カルシウムからの炭酸カルシウムへの形成を中間段階なしで直接実施することに特徴を有する。さらに、上記方法は、炭酸カルシウムが水酸化カルシウム表面から脱着してしまうような強力な攪拌下に実施している。炭酸カルシウム粒子の製造に関する当該技術における既知の他の方法は、‘459号特許に列挙されている多くの特許出願に記載されている。
【０００７】
炭酸カルシウムは、樹脂成形製品に対して上記の抗菌または難燃特性を示さないし、また、付与もしない。炭酸カルシウム表面コーティングを有しない未変性水酸化カルシウムは、樹脂成形製品用の充填剤としての用途において、コーティングされた水酸化カルシウムと同様に有用であるとは判明していない。このことは、明らかに、未変性水酸化カルシウムが出來ない形で上記粒子を樹脂マトリックス中に混和させることを可能にする水酸化カルシウム粒子上に保護コーティングを付与する表面炭酸化による。
【０００８】
米国特許第7,883,681号(“‘681号特許”) (該米国特許は参考として本明細書に合体させる)は、炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子のポリ塩化ビニル(PVC)樹脂成形製品中の充填剤材料としての使用を開示している。これらの粒子は、抗菌および難燃特性のような水酸化カルシウムの有利な特性を保持しながらPVC樹脂中に容易に混和する炭酸カルシウムの利点を併せ持つことが判明した。特に、‘681号特許は、70〜80質量％の水酸化カルシウムと該水酸化カルシウム粒子の表面上のコーティングの形の約5〜25質量％の炭酸カルシウムとを含む炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の製造方法を開示している。
【０００９】
‘681号特許は、水酸化カルシウム粒子を空気中に浮遊させる工程；上記の浮遊粒子を二酸化炭素に暴露させることによって炭酸化する工程；および、炭酸化反応を所定時間実施して水酸化カルシウム上に上記の割合で表面炭酸化を生じさせる工程を含む上記炭酸塩でコートした水酸化カルシウム粒子の製造方法を教示している。‘681号特許は、上記二酸化炭素源としての二酸化炭素を含有する空気のようなガスの使用を説明しており、さらに、上記ガスを、上記浮遊水酸化カルシウム粒子を収容している容器中に吹き込んで上記浮遊粒子上に表面炭酸化を生じさせている。この方法は、衝突法である。従って、二酸化炭素の量は、上記二酸化炭素含有ガスへの暴露時間長によって制御している。特定の実施態様においては、‘681号特許は、後で水和して上記水酸化カルシウム粒子を製造する酸化カルシウム粒子を得るのに使用する方法の副生成物としての二酸化炭素を含有する焼成炉の排ガスの使用を教示している。
【００１０】
‘681号特許の方法に関連する１つの論点は、水酸化カルシウム粒子の二酸化炭素暴露量全体に亘っての制御の制約である。結果として、水酸化カルシウム粒子の表面炭酸化量を正確な方法で制御することは困難であり得る；このことは、貧弱な再現性および一貫性のない生成物粒子をもたらし得る。
【００１１】
‘681号特許に記載されている方法に関連するさらなる論点は、水酸化カルシウム粒子を空気中に浮遊させるのに系中で高い速度および乱気条件を必要とすることである。そのような系においては、水酸化カルシウム粒子は、互いに衝突して一様でない形状および粒度を有する粒子をもたらす。さらにまた、浮遊粒子と交差する二酸化炭素流は、表面上に炭酸カルシウムの不均一なコーティングをもたらしてコーティング粒子に１面では円形面を反対面では尾っぽ状を有する“彗星様”形状を与える。さらにまた、‘681号特許に記載されている反応は高圧の乱空気流中で生じ、二酸化炭素ガス衝突は、摩擦細粉化によって粒度低下を引起こす。この方法においては、粒子の縦横比が低下し、個々の粒子の剪断作用は、多くの水酸化カルシウム表面を露出させ得、樹脂中への混和にとって有害であり得る。
【００１２】
‘681号特許に記載されているような焼成過程の副生成物ガスの使用は、該副生成物ガス中の二酸化炭素の正確な量が不明であるので、制御するのが困難であり得る。さらにまた、この方法は、各過程を一緒に連結して並行して且つ極めて接近して実施しなければならないようであり、材料源次第では制約的であり得る。
【発明の概要】
【００１３】
本発明の１つの局面においては、炭酸カルシウム(CaCO3)でコートした水酸化カルシウム(Ca(OH)2)粒子の製造方法であって、下記の工程：
水酸化カルシウム粒子を反応容器に導入する工程；
水酸化カルシウム粒子を、ドライアイスの形の二酸化炭素と、ドライアイスを上記反応容器に導入し上記二酸化炭素を上記水酸化カルシウム粒子と混合し(co-mingling)且つ反応せしめることによって反応させて、炭酸カルシウムコーティングを水酸化カルシウム粒子上に形成させる工程；
を含み、上記水酸化カルシウム粒子対ドライアイスの割合を調整して、約70〜80質量/質量%の水酸化カルシウムと約5〜30質量/質量%の炭酸カルシウム表面コーティングとを含む炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を得ることを特徴とする上記製造方法を提供する。
【００１４】
本発明の１つの実施態様においては、上記水酸化カルシウム粒子と上記二酸化炭素の混合は、上記粒子の重力沈降による。
本発明の１つの実施態様においては、上記水酸化カルシウム粒子は、約44ミクロンである。さらなる実施態様においては、上記水酸化カルシウム粒子は、粉末形である。本発明のもう１つの実施態様においては、上記水酸化カルシウム粒子は、44ミクロン粒子95%集団からなる粒度分布を有する。
さらなる実施態様においては、上記ドライアイス対水酸化カルシウムの割合は、水酸化カルシウム１トン当り31.75kg (70ポンド)である。
【００１５】
本発明のさらなる局面においては、
反応器：
水酸化カルシウム粒子用の入口；
ドライアイス用の入口；
反応生成物の比重測定用の密度計；
を含み、上記反応生成物の比重が上記ドライアイスと水酸化カルシウムとの反応によって形成された表面炭酸化の割合の指標を提供すること、それによって系中に導入するドライアイスの量を増減して選定された比重および表面炭酸化割合を有する生成物を得ることを特徴とする炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の製造用装置を提供する。
【００１６】
本発明のさらなる局面においては、水酸化カルシウム粒子を反応容器に導入し；水酸化カルシウム粒子を、ドライアイスの形の二酸化炭素と、上記ドライアイスを上記反応容器に導入し上記二酸化炭素を上記水酸化カルシウム粒子と混合し且つ反応せしめることによって反応させて、炭酸カルシウムコーティングを上記水酸化カルシウム粒子上に形成させ；上記水酸化カルシウム粒子対ドライアイスの割合を調整して、約70〜80質量/質量%の水酸化カルシウムと約5〜30質量/質量%の炭酸カルシウム表面コーティングを含む炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を得ることによって製造した炭酸化でコートした水酸化カルシウム粒子を含む組成物を提供する。
【００１７】
本発明のさらなる局面においては、ポリマーと共に充填剤として使用するための上述するような組成物を提供する。特定の局面においては、ポリマーが、熱可塑性または熱硬化性である。
本発明の特徴は、添付図面を参照しての以下の詳細な説明においてより一層明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を得るためのCa(OH)2とドライアイス(CO2)の反応用の反応器系の素描である。
【図２Ａ】Ca(OH)2粒子の平均粒度を示すグラフである。
【図２Ｂ】水酸化カルシウム粒子の質量に対するCa(OH)2のCa(CO)3への容量転換百分率を示すグラフである。
【図３Ａ】時間に対するCa(OH)2のCa(CO)3への容量転換百分率を示すグラフである。
【図３Ｂ】粒度に対するCa(OH)2のCa(CO)3への転換を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明の詳細な説明
以下、本発明の各実施態様を、図面を参照して説明する。
本明細書において使用するとき、用語“ドライアイス”とは、室温で昇華して二酸化炭素ガスを発生する固体の二酸化炭素(CO2)を称する。
用語“水酸化カルシウム”と“Ca(OH)2”は、本明細書においては互換的に使用する。同様に、用語“炭酸カルシウム”と“Ca(CO)3”も、本明細書においては互換的に使用する。
本明細書において使用するときの用語“表面コーティング”および“コーティング”は、もう１つの材料の粒子の表面を実質的に被覆している１つの材料の層を称する。
【００２０】
本発明の１つの実施態様においては、水酸化カルシウム粒子をドライアイス(CO2)と結合させて炭酸カルシウム(CaCO3)でコートした水酸化カルシウム(Ca(OH)2)粒子を得る。ドライアイスは、測定比で水酸化カルシウムに加えて70〜80質量/質量%の水酸化カルシウム(コア)と該コア上の5〜30質量/質量%の炭酸カルシウム表面コーティングを含む最終粒子を得る。本発明のさらなる局面においては、上記粒子は、70〜95質量/質量%の水酸化カルシウムを、さらなる実施態様においては70〜85質量/質量%水酸化カルシウムを含む。本発明のさらなる局面においては、上記炭酸カルシウムコーティングは、15〜30質量/質量%である。さらにさらなる実施態様においては、上記炭酸カルシウムコーティングは、20％質量/質量%である。
【００２１】
本発明の１つの実施態様においては、上記水酸化カルシウム粒子の粒度は、およそ44ミクロンである。さらなる実施態様においては、上記粒度は100ミクロン未満であり、さらなる実施態様においては、上記粒度は75ミクロン未満である。さらなる実施態様においては、平均粒度は44ミクロンであり、上記粒子の粒度分布は、工業規格により、44ミクロン粒子95%集団からなる。もう１つの実施態様においては、上記粒度は、メッシュサイズとして表し得る。特定の実施態様においては、上記粒度はマイナス600メッシュであり、さらなる実施態様においては、上記粒度はマイナス325メッシュである。
【００２２】
44ミクロンのCa(OH)2粒子上に20質量%の炭酸カルシウムの表面コーティングを得るに当っては、Ca(OH)2の1トン当り31.75kg (70ポンド)のドライアイスを必要とすることが判明している。
【００２３】
特定の実施態様においては、水酸化カルシウム粒子の粒度は、44ミクロンである。本発明の１つの実施態様においては、44ミクロン乾燥粉末形状の0.0283立方メートル(1立方フィート(cu ft))のCa(OH)2は、18.144kg (40ポンド(lb))の重量を有することが判明した。453.6kg (1ポンド)のドライアイスは、1気圧および21.1℃ (70°F)においての0.248立方メートル(8.75 CuFt)のCO2ガスに等しい。従って、Ca(OH)2のCa(CO)3への20%表面転換には、Ca(OH)2の1トン当り31.75kg (70ポンド)のドライアイスを必要とする。
【００２４】
水酸化カルシウム対二酸化炭素の比を変えて種々の百分率の炭酸化を有する粒子を得ることができる。上記成分比は、粒度および粉末材料の嵩密度ついてのASTM規格により圧縮した乾燥標準立方フィート当りの質量に基づく。昇華した二酸化炭素ガスは、水酸化カルシウム粒子表面上に上記炭酸塩コーティングを発生させる。
【００２５】
本発明のさらなる局面においては、水酸化カルシウム粒子とドライアイス粒子を反応容器に同時に加えて、重力沈降によって混合することを可能にし得る。水酸化カルシウム粒子のさらなる攪拌は必要でないが、上記試薬類のある種の攪拌または混合は可能である。ドライアイスは、室温で昇華して水酸化カルシウム粒子を包み込む；このことが、水酸化カルシウム粒子上に炭酸カルシウムの均一なコーティングをもたらす。水酸化カルシウムの最低限の攪拌は、当初反応に加えたときの粒子の形状および粒度の保持を可能にする。また、出発材料の攪拌を最低限にすることは、形態の変化および表面炭酸化に対する衝撃損傷およびコア水酸化カルシウム材料の早期の剥離または露出の可能性も低める。
【００２６】
特定の実施態様においては、水酸化カルシウム出発材料は、狭い粒度分布を有し且つ球形を有する粒子を含む。従って、この方法によって製造した生成物の炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子も、球形および狭い粒度分布を有する。小粒子のドライアイスが均一な炭酸化層を得るのに最も有効であることが判明している。特定の実施態様においては、ドライアイスは、小フレークまたは粒子の形状にある。例えば、ドライアイス粒子は、約0.425mmの粒度を有する。
【００２７】
さらにまた、おとなしくて(acquiescent)且つ非乱気的な方法での水酸化カルシウムと組合せた二酸化炭素源としてのドライアイスの使用は、粒子外周の周りによりばらつきのない厚さの炭酸カルシウムコーティングをもたらし、二酸化炭素ガスを粒子上への吹付けに由来する“彗星様”影響を最小限にすることが判明している。さらにまた、この反応において上記試薬類を混合するのに必要な最低限の攪拌も、よりばらつきのない厚さのコーティングを粒子毎にもたらしている。また、二酸化炭素源としてのドライアイスの使用は、より滑らかで且つよりばらつきのない生成物粒子形状をもたらすことも判明している。これは、反応速度を容易に制御することができ且つ粒子の衝突を引起す激しい攪拌を回避しているという事実に基づいていると信じている。
【００２８】
本発明のさらなる局面においては、水酸化カルシウムの上記反応は、バッチ反応としてまたは連続流反応として実施し得る。
【００２９】
本発明のさらなる局面においては、上記で説明した方法を実施するための装置を提供する。本発明の１つの実施態様においては、水酸化カルシウム粒子を、ドライアイスと、ドライアイス(CO2)用の入口およびCa(OH)2用の入口を有するサイロ反応器のような反応容器内で結合させる。ドライアイス用に使用する入口は、Ca(OH)2用に使用する入口と同じまたは異なるものであってもよい。本発明の１つの実施態様においては、Ca(OH)2とドライアイスを、上記反応容器に、同じまたは異なる入口のいずれかによって同時に加え、下降気流重力沈降によって混合せしめる。さらなる実施態様においては、上記入口は、入口マニホールドであり得る。上記サイロ反応器は、反応生成物、即ち、炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子の取出し用の出口をさらに含み得る。
【００３０】
図１は、上記装置の特定の実施態様を示す。図１は、水酸化カルシウム粒子搬送用のバラ積み輸送運搬車(１)を示している。水酸化カルシウム粒子の貯蔵用の貯蔵サイロ(２)および水酸化カルシウムを上記輸送運搬車から上記貯蔵サイロに、例えば、空気式荷降ろしによって輸送する手段。さらに、水酸化カルシウムを貯蔵サイロ(２)から反応サイロ(３)に、例えば、空気式機械コンベアによって輸送する手段も設けられている。また、反応サイロ(３)は、二酸化炭素用の入口(１７)、水酸化カルシウム用の入口(１８)および反応生成物の取出し用の出口(１９)も有する。さらに、生成物を搬送生成物サイロ(５)に輸送する手段も設けられている。反応サイロ(３)は、さらに、１個以上のレベル指示器(１０)も有し得る。また、反応サイロ(３)は、エアーフィルターおよび/または温度指示器(１２)も有し得る。反応サイロ(３)は、さらに、振動箱型排出装置(１３)も有し得る。排出反応生成物は、搬送生成物サイロ(５)に移動し得、また、このサイロもエアーフィルターおよび/または温度指示器(１２)を有し得る。
【００３１】
また、図１は、ドライアイスプラント用の液体二酸化炭素を収容する二酸化炭素タンク(４)も示している。ドライアイスプラントは、高圧で貯蔵された二酸化炭素液と、液体二酸化炭素を、例えば、上記液体二酸化炭素をインジェクターまたはスパージャー機構に通して減圧下に反応サイロ(３)内に流すことによってドライアイスに転換する手段を含む。
【００３２】
図１の搬送生成物サイロ(５)は、さらに、１個以上の密度計(９)および温度計(１１)を含む。また、搬送生成物サイロ(５)は、振動箱型排出装置(１３)も有し得る。図１に示しているように、上記搬送生成物サイロは、生成物をバラ積み輸送車(７)または生成物袋詰めライン(６)のいずれかに向けるための二方バルブ型生成物スプールバイパスを有し得る。また、図１は、水酸化カルシウムおよび二酸化炭素の反応サイロ(３)内への流れを制御するための流量制御バルブ(１５)も示している。
図１は、さらに、上記各流れバルブを制御し且つ上記計器および指示器類をモニターするためのプロセス制御手段(８)も示している。
【００３３】
さらなる局面においては、上記装置は、反応混合物中の粒子の比重を測定するのに使用する密度計を含み得る。特定の実施態様においては、商業的に入手可能なThermo Scientific核密度計を使用する。当業者であれば、他の密度計も使用し得ることを理解すべきである。
【００３４】
出発材料水酸化カルシウムの比重を測定することができ、出発材料と生成物の比重間の差を判定し、評価することができる。反応混合物中の粒子の比重に基づき、反応の進行または完結度をモニターすることができる。反応条件は、例えば、ドライアイスをさらに加えて所望の反応度合を達成することによって調整することができる。
【００３５】
反応条件の調整は、操作者の密度測定結果の観測およびプロセス反応パラメーターの調整によって手作業で管理し、最適化することができ、或いは各種反応パラメーターを密度測定結果に基づき調整するようにプログラミングしたコンピュータによって管理し、最適化することができる。本発明のさらなる局面においては、上記コンピュータは、プログラマブル論理制御装置である。
【００３６】
さらに、各種他の計器を反応容器に加えて水分または湿度レベル、温度、圧力等のような反応条件を測定し得ることを理解されたい。これらの測定結果を使用して、時間、温度、および/または試薬割合のような反応条件を調整することができる。これらのプロセス可変値をモニターし、調整して、最終生成物の炭酸塩でコートした水酸化カルシウム粒子の一貫した品質管理を達成することができる。
以下、本発明の実施態様を、具体的な実施例によって説明する。
【実施例１】
【００３７】
水酸化カルシウムとドライアイスとのHobart(登録商標) Mixer内での反応
75ミクロンまたはマイナス200メッシュの水酸化カルシウム粒子を、Hobart(登録商標)粉ミキサーに、前以って粉砕して粒子サイズを低めたドライアイスと一緒に加えた。ドライアイス粒子は、およそマイナス12メッシュ〜プラス18メッシュサイズの粒度範囲を有していた。水酸化カルシウムと二酸化炭素を反応せしめて水酸化カルシウム粒子上に炭酸塩コーティングを生成させた。
【００３８】
下記の表１は、１連の反応1〜8において、水酸化カルシウム出発材料の質量を“投入質量(weight in)”として、生成物の質量を“取出し質量(weight out)”として示している。出発材料から生成物への質量の変化並びに百分率差も示している。反応全てに亘っての出発材料水酸化カルシウムから生成物への平均質量差は、2.08%であった。水酸化カルシウム出発材料は、パトナム(Putnam)のSylvette社(Cameuse社)によって供給され、2.5%未満の水分を有していた。各反応を反応容器の大きさのために複数のバッチに分割した。各バッチを下記の表２に示している；例えば、反応2は、２通りのバッチ2aおよび2bにおいて実施した。
【００３９】
表１
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【００４０】
表２は、各反応の各バッチにおいて使用したCa(OH)2の質量およびドライアイスの質量を示す。
表２
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【００４１】
44ミクロン水酸化カルシウムは、cu ft当りほぼ40ポンド(立方メートル当りほぼ640.8kg)である。上記の複数の反応において測定した2.08%の平均質量増に基づけば、生成物のcu ft当りの平均質量は、cu ft当り40.832ポンド(立方メートル当り654.1kg)である。
(2.08/100)×40 = cu ft当り0.832ポンド(立方メートル当り13.329kg)の増
【００４２】
CaCO3の嵩密度が2.7の比重においてcu ft当り44ポンド(立方メートル当り704.88kg)であれば、その場合、cu ft当り40.832ポンド(立方メートル当り654.1kg)の嵩密度における表面処理Ca(OH)2は、2.505の比重である。
(2.7/44)×40.832 = 2.505の比重
この計算は、炭酸カルシウムコーティングが水酸化カルシウムに対してほぼ所望割合で転換していることを裏付けている。
【００４３】
本発明のさらなる局面においては、充填剤としての上記の方法によって製造した炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を熱可塑性または熱硬化性材料と共に含む組成物を提供する。
本発明の１つの実施態様においては、上記熱可塑性または熱硬化性材料は、１種以上の熱可塑性または熱硬化性ポリマー、熱可塑性または熱硬化性エラストマーおよび熱可塑性または熱硬化性ゴムである。
【００４４】
本発明のさらなる実施態様においては、充填剤としての上記の方法によって製造した炭酸カルシウムでコートした水酸化カルシウム粒子を熱可塑性または熱硬化性材料と共に含む上記組成物は、さらに、１種以上の潤滑剤、安定剤、酸化防止剤、可塑剤、顔料、染料、ブロッキング防止剤、帯電防止剤、難燃剤、衝撃改質剤、カップリング剤、湿潤剤、加工助剤または繊維補強剤を含み得る。
【００４５】
本発明を特定の実施例に関連して説明してきたけれども、本発明は開示した実施例に限定されるものではないことを理解すべきである。逆に、本発明は、上記説明を考慮すれば当業者にとって既知であるような種々の修正および等価の取合せを包含するものとする。特許請求の範囲は、実施例において説明したような実施態様に限定されるべきではなく、全体としての説明に一致した最も広い解釈が与えられるべきである。
【００４６】
本明細書において参照した全ての刊行物、特許および特許出願は、あたかも各個々の刊行物、特許および特許出願がその全体において参考として合体するように具体的に且つ個々に指示されているかのように、参考として本明細書に合体させる。
【符号の説明】
【００４７】
(１)    バラ積み輸送運搬車
(２)    貯蔵サイロ
(３)    反応サイロ
(４)    二酸化炭素タンク
(５)    搬送生成物サイロ
(６)    生成物袋詰めライン
(７)    バラ積み輸送車
(８)    プロセス制御手段
(９)    密度計
(１０)    レベル指示器
(１１)    温度計
(１２)    温度指示器
(１３)    振動箱型排出装置
(１５)    流量制御バルブ
(１７)    二酸化炭素用の入口
(１８)    水酸化カルシウム用の入口
(１９)    反応生成物の取出し用の出口
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【国際調査報告】
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