DE60028728T2

DE60028728T2 - Granulat der 2-hydroxynaphthalen-3-carbonsäure und ein verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE60028728T2
Application number: DE60028728T
Authority: DE
Inventors: Ryuzo Nishinomiya-shi UENO; Masaya Takarazuka-shi KITAYAMA; Nobutaka Ashiya-shi IZUMICHI; Syungo Kawanishi-shi NARA; Masaharu Takarazuka-shi KITTAKA
Original assignee: Ueno Seiyaku Oyo Kenkyujo KK
Current assignee: Ueno Fine Chemicals Industry Ltd
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2020-10-20
Also published as: KR100531592B1; CN1220671C; CA2356928A1; WO2001030737A1; EP1142861A4; TW524797B; CN1341093A; ATE329895T1; EP1142861A1; DE60028728D1; JP3697414B2; EP1142861B1; US6562998B1; KR20010099970A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung stellt ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer erheblich unterdrückten Staubtendenz sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben zur Verfügung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure ist als ein Intermediat für Pigmente oder Farbstoffe von Bedeutung. Im Allgemeinen wird die Verbindung durch Umsetzen von β-Naphthol mit Natriumhydrid, um Natrium-β-naphtholat zu ergeben, Umsetzen der resultierenden Verbindung mit Kohlendioxid unter Druck, um Natrium-2-hydroxynaphthalin-3-carboxylat zu ergeben, und nachfolgend Isolieren der gewünschten Verbindung mittels Säureausfällung, d.h., durch Zugabe einer Mineralsäure zu dem Salz, synthetisiert.
Für eine lange Zeit war die Kolbe-Schmitt-Reaktion, eine Festphasen-Gasphasen-Reaktion, für die Reaktion zwischen Natrium-β-naphtholat und Kohlendioxid eingesetzt worden. Jedoch weist diese Reaktion einige Probleme auf, wie z.B. eine mehr als 50-stündige Langzeitreaktion, wegen hoher thermischer Heterogenität bei der hohen Reaktionstemperatur eine hohe Menge an ungenutztem β-Naphthol und Schwierigkeiten bei der Kontrolle der Reaktion aufgrund der Phasenumwandlung. Eine stabile Ausbeute kann kaum erhalten werden. Zur Lösung dieser Probleme war eine Anzahl an Verfahren, einschließlich eines Verfahrens unter Verwendung eines Reaktionsmediums, vorgeschlagen worden.
Einer der benannten Erfinder hatte ein Verfahren erfunden, das die Stufe des Umsetzens eines flüssigen Gemisches, das aus Leichtöl oder Kerosin, Natrium-β-naphtholat und β-Naphthol bestand, mit Kohlendioxid umfasste (japanische Patentveröffentlichung (KOKOKU) Nr. 53296/1981), und dieses Verfahren ist industriell verwendet worden. Dieses Verfahren kann sukzessiv durchgeführt werden und kann 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer sehr niedrigen Menge an Verunreinigungen und mit hochgradig stabiler Qualität liefern. Gemäß dem Verfahren kann 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit hoher Qualität, beispielsweise mit einem Schmelzpunkt von 220–221°C, einer Reinheit von 99,5% und einem Gehalt an Natrium-β-naphtholat von nur 0,03%, erhalten werden. In dem Verfahren wird 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure aus der Mutterlauge mittels Säureausfällung, Filtration, Zentrifugation und dergleichen isoliert, mit Wasser gewaschen, getrocknet und nachfolgend als ein Intermediat für Pigmente oder Farbstoffe verwendet.
Ein kristallines Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure umfasst üblicherweise sehr feine Partikel und ist daher in hohem Maße staubig. Zusätzlich zu dem Staub ist die Handhabung der Verbindung aufgrund des starken Schleimhaut-reizenden Charakters von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure in hohem Maße eingeschränkt. Wenn 2-Hydroxynaphthalin- 3-carbonsäure beispielsweise als ein Intermediat für ein Pigment oder einen Farbstoff in ein Reaktionsgefäß gegeben wird, fliegen feine Partikel von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure als ein pulverförmiger Staub in der Luft herum. Die in der Luft herumfliegenden feinen Partikel von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure werden kaum präzipitiert. Sie verteilen sich in weitem Umfang, verschmutzen die Umgebung und reizen die Haut und Schleimhäute der Arbeiter, was ihnen Unbehagen bereitet. Um die Probleme hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und Sicherheit in der Zufuhrstufe zu verringern, tragen die Arbeiter staubdichte Brillen und Masken, und an den Reaktor wird in einer anderen Position als der der Zufuhröffnung ein Vakuum und ein Filter angelegt, um die Feinpartikel zu fangen. Jedoch sind diese Maßnahmen nicht genug.
Man glaubt, dass der Grund, warum 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure erheblich staubt, darin liegt, dass die Verbindung aus sehr feinen kristallinen Partikeln besteht und dass die Verbindung in Wasser kaum gelöst wird und daher kaum Feuchtigkeit aufnimmt. Daher agglomerieren oder binden die einzelnen kristallinen Partikel nicht durch Adhäsionswasser aneinander. Als Konsequenz bewegen sich die feinen kristallinen Partikel auf eine externe Beeinflussung individuell.
Wenn feine Partikel der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure des Weiteren in ein Medium gegeben werden, neigen die Partikel zum Agglomerieren, was deren Löslichkeit verringert, was wiederum die Bedienbarkeit verschlechtert.
Zur Unterdrückung des Staubs aus dem Material mit den voranstehend beschriebenen Eigenschaften offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 196841/1983 ein granuliertes Produkt, das durch einen Feuchtextrusions-Granulierungsprozess hergestellt worden ist, das die Stufen des Knetens von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure-Partikeln, die bestimmte Partikeleigenschaften besitzen und von 13 bis 30% Wasser enthaltend, des Granulierens derselben mittels eines Extrusionsgranulators und des Trocknens umfasst. Die auf diese Weise erhaltenen Körnchen bestehen aus kleinen Partikeln, die voneinander mit relativ geringer Bindungskraft angezogen werden und dazu neigen, während des Transports oder Verladens der Körnchen zu zerfallen, was die ursprünglichen kleinen Partikel ergibt, die in hohem Maße staubig sind.
Des Weiteren erfordert der Prozess komplizierte Stufen, wie das Zugeben einer bestimmten Menge an Wasser zu den Trockenpartikeln und das Kontrollieren des Feuchtigkeitsgehalts der Säure-präzipitierten 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure-Partikel durch Zentrifugieren oder dergleichen, und ist daher zur Herstellung im großen Maßstab nicht geeignet.
Auf dem Gebiet der pharmazeutischen Herstellung wird vorgeschlagen, dass ein gutes granuliertes Produkt erhalten werden kann, indem eine Bindemittelkomponente, wie Dextrin, Stärke und Carboxymethylcellulose, zu der Basiskomponente sowie Wasser oder Alkohol zugegeben wird, geknetet wird und granuliert wird. Wenn eine Bindemittelkomponente jedoch während der Herstellung von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure zugegeben wird, kann ein hochreines Produkt nicht erhalten werden, und das Azopigment oder die Polymerformmasse, die mit dem Produkt hergestellt worden sind, können einen unerwünschten Farbton oder verschlechterte Eigenschaften besitzen.
Dementsprechend liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Lösung der vorstehend genannten Probleme und der Bereitstellung eines granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer gut unterdrückten Staubneigung.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer mittleren Partikelgröße gleich oder über 150 μm und einer Härte von 70–3000 g zur Verfügung. Das erfindungsgemäße granulierte Produkt zeigt eine gut unterdrückte Staubneigung und ist daher leicht handzuhaben und beeinträchtigt Umgebung und Menschen nur in geringem Maße. Zusätzlich dazu ist das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure stabil genug, um gegenüber einer ziemlich starken Beeinflussung stand zu halten, so dass es nicht zu den ursprünglichen Feinpartikeln durch bestimmte Beeinflussung abgebaut wird. Daher ist ein Abbau des Produkts während des Transports oder dergleichen gut unterdrückt. Des Weiteren zeigt das erfindungsgemäße granulierte Produkt trotz seiner hohen mittleren Partikelgröße von über 150 μm eine ausgezeichnete Auflösungseigenschaft, die sogar der eines herkömmlichen pulverförmigen Produkts mit einer geringen Partikelgröße (40–70 μm) überlegen ist. Es ist daher als ein Intermediat zur Herstellung von Farbstoffen und Pigmenten brauchbar.
Das erfindungsgemäße granulierte Produkt kann durch ein Verfahren hergestellt werden, das die Stufen des trockenen Komprimierens pulverförmiger 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, was ein komprimiertes Material ergibt, des Pulverisierens und des Klassierens desselben umfasst. Dementsprechend ist das Verfahren zur Herstellung des granulierten Produkts auch im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten.
DEFINITIONEN
Mittlere Partikelgröße
Eine mittlere Partikelgröße stellt den folgendermaßen gemessenen Wert dar:
Ein Probeprodukt wird gewogen und nachfolgend hintereinander mit Sieben mit einer Öffnung von 1180 μm, 500 μm, 297 μm, 180 μm, 106 μm und 74 μm in dieser Reihenfolge gesiebt. Zunächst wird das gewogene Probeprodukt mit dem Sieb mit einer Öffnung von 1180 μm 10 Minuten lang bei 230 UpM gesiebt. Die Menge der Rückstände auf dem Sieb wurde gewogen, und das Gewichtsverhältnis (Gew.-%) zur Ausgangsmenge wird berechnet. Die Probe, die das 1180 μm-Sieb passiert hatte, wurde nachfolgend mit dem Sieb mit einer Öffnung von 500 μm in derselben Art und Weise wie oben gesiebt. Diese Stufen wurden aufeinanderfolgend wiederholt, und in der letzten Stufe wird die Menge des Produkts, das das 74 μm-Sieb passiert hatte, gewogen. Die mittlere Partikelgröße ist der folgendermaßen berechnete Wert: mittlere Partikelgröße (μm) = (1180 × Rest auf dem 1180 μm-Sieb (Gew.-%)/100) + (500 × Rest auf dem 500 μm-Sieb (Gew.-%)/100) + (297 × Rest auf dem 297 μm-Sieb (Gew.-%)/100) + (106 × Rest auf dem 106 μm-Sieb (Gew.-%)/100) + (74 × Rest auf dem 74 μm-Sieb (Gew.-%)/100) + (45 × den 74 μm-Sieb Passiertes (Gew.-%)/100).
Härte
Härte wurde durch das vereinfachte Granulathärte-Messgerät gemessen. Auf die granulierte Probe wird mittels einer konischen Druckstange mit einem Kopf von 1 mmΦ eine Last aufgebracht, und das Gewicht, bei dem die Probe bricht, wird als die Härte der Probe angenommen.
Abbauverhältnis-Test, gemessen durch ein Entstelltestgerät
Der Abbauverhältnis-Test bestimmt die Abbaubarkeit eines granulierten Produkts. 10 g des Probeprodukts werden mit einem 60M-Mesh-Sieb (Sieb mit einer Öffnung von 0,25 mm) 1 Minute lang bei 230 UpM gesiebt. Der Rest auf dem Sieb wird in ein Entstelltestgerät mit einem Innendurchmesser von 27 cm und einer Dicke von 4 cm eingebracht und einer Schlagbeanspruchung für 3 Minuten bei 25 UpM unterzogen. Die auf diese Weise behandelte Probe wird wiederum 1 Minute mit dem 60M-Mesh-Sieb gesiebt. Das Abbauverhältnis (%) wird anhand der Menge des Rests auf dem Sieb vor der Belastungsbeanspruchung (W₁) und derjenigen nach der Belastungsschlagbeanspruchung (W₂) gemäß der folgenden Formel berechnet: Abbauverhältnis (%) = (W1 – W2)/W1 × 100
Schüttwinkel, lockere Schüttdichte und gepackte Schüttdichte wurden mittels Pulvertestgerät (Typ PT-N), Hosokawa micron Co., gemäß den Instruktionen des Herstellers bestimmt.
Schüttwinkel
Die Probe wird auf dem Standardsieb (10 Mesh) geschüttelt, um ein Durchfallen durch einen Trichter zu ermöglichen, und der Schüttwinkel wird durch das Gießverfahren gemessen.
Lockere Schüttdichte
Die Probe wird auf dem Sieb geschüttelt, um das Einfallen in einen Standardbehälter zu ermöglichen, und daraufhin wird der Standardbehälter gewogen, um die lockere Schüttdichte zu bestimmen.
Gepackte Schüttdichte
Die Probe wird in einen Standardbehälter eingefüllt, der Behälter wird aus einer gegebenen Höhe eine gegebene Anzahl an Malen geklopft, und die Schüttdichte der Probe, die durch Klopfbeeinflussung gepackt worden ist, wird bestimmt.
Kompressionsverhältnis
Das Kompressionsverhältnis ist der Wert, der gemäß der folgenden Formel erhalten worden ist: (gepackte Schüttdichte – lockere Schüttdichte)/gepackte Schüttdichte × 100
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die mittlere Partikelgröße des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure gleich oder größer als 150 μm, vorzugsweise 297–2000 μm, stärker bevorzugt 350 bis 1600 μm. In dem Fall, in dem die mittlere Partikelgrö ße kleiner als 150 μm ist, kann ein zufriedenstellendes Unterdrücken des Staubens nicht erzielt werden, und die Körnchen können agglomerieren, wenn sie in einem Medium gelöst werden, was eine schlechte Auflösungsrate ergibt. In dem Fall, in dem die mittlere Partikelgröße über 2000 μm liegt, kann das Produkt eine gut unterdrückte Staubtendenz zeigen, jedoch auch eine geringe Auflösungsrate, was Betriebsprobleme verursachen kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure weniger als 14 Gew.-%, stärker bevorzugt weniger als 6 Gew.-%, an Partikeln enthalten, die das 74 μm-Sieb passieren. Wenn die Zusammensetzung mehr als 14 Gew.-% der kleinen Partikel, die das 74 μm-Sieb passieren, enthält, wird das Produkt aufgrund der Partikel mit geringer Größe beträchtlich stauben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die Härte des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure 70–3000 g, und vorzugsweise 100–1000 g. Wenn die Härte geringer als 70 g ist, kann das granulierte Produkt leicht während des Transports oder dergleichen zu feinen Partikeln abgebaut werden, die ein Stauben verursachen. Wenn die Härte über 3000 g liegt, wird die Bindungskraft zwischen den Partikeln, die das Körnchen bilden, zu groß, als dass es in einem Medium aufgelöst wird, und kann Betriebsprobleme verursachen.
Das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure kann vorzugsweise stabil genug gegenüber einer Stoß- oder Vibrationsbeanspruchung sein, so dass es nicht bei einer bestimmten Beeinflussung zu feinen Partikeln abgebaut wird. Das Abbauverhältnis des Produkts, das durch ein Entstelltestgerät gemessen worden ist und die Maßzahl ist, die die Stoßzähigkeit des Produkts darstellt, kann gleich oder geringer als 3% sein, so dass das Produkt bei Transport und Betrieb leicht handzuhaben ist.
Das erfindungsgemäße granulierte Produkt zeigt eine gute Auflösungsrate. Es ist bekannt gewesen, dass 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, insbesondere solche mit hoher kristalliner Größe, kaum in Wasser oder dergleichen gelöst werden kann, und ihr Einsatz bei der Herstellung von Farbstoffen oder Pigmenten ist daher unbequem. Jedoch zeigt das granulierte Produkt, das durch das nachstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erhalten worden ist, d.h., durch einen Trockenvermahlungs-Granulierungsprozess, eine ausgezeichnete Auflösungseigenschaft gegenüber denjenigen, die durch den herkömmlichen Nassextrusions-Granulierungsprozess erhalten worden sind. Die Auflösungseigenschaft des granulierten Produkts der vorliegenden Erfindung ist sogar gegenüber denen pulverförmiger Produkte mit geringen Partikelgrößen (40–70 μm) überlegen.
Der Mechanismus der ausgezeichneten Auflösungseigenschaften kann folgendermaßen erklärt werden. Wenn das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Medium aufgelöst wird, wird die Bindungsstärke zwischen den Partikeln, die das Körnchen bilden, verringert, und das Medium tritt in die Lücken in dem Partikel ein, die Bindungskraft verschwindet, und daraufhin werden die betreffenden Partikel verteilt. Im Gegensatz dazu werden auf herkömmliche Art und Weise hergestellte 2- Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure-Körnchen, nämlich die unter Verwendung von Wasser als Bindemittelkomponente hergestellten, sogar in dem Medium kaum zu kleineren Partikeln zerteilt. Dies ist der Fall, weil die Bindungsstärke unter den Partikeln sogar in einem Medium aufgrund der hohen Oberflächenspannung des Wassers beibehalten wird und das Medium kaum in die Lücken in den Partikeln eindringen kann. Zusätzlich dazu stellt pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer geringen Partikelgröße eine bestimmte Auflösungseigenschaft dar, jedoch neigt sie dazu, in dem Medium zu agglomerieren, was die Löslichkeit verschlechtert.
Stärker im Detail kann die Auflösungszeit, die durch Auflösen von 10 g des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure gemäß der vorliegenden Erfindung in 104 g 5%igem wässrigen Natriumhydroxid bei Umgebungstemperatur bestimmt worden ist, weniger als 20 Minuten betragen, und für eine leichte Handhabung kann sie weniger als 15 Minuten betragen. Die Auflösungseigenschaft des granulierten Produkts der vorliegenden Erfindung ist gegenüber dem durch das herkömmliche Extrusionsgranulieren hergestellten granulierten Produkt oder dem herkömmlichen pulverförmigen Produkt mit einer geringen Partikelgröße bei weitem überlegen.
Zusätzlich dazu kann der Schüttwinkel des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure 35–45°, vorzugsweise 37–43°, betragen. Dieser Bereich des Schüttwinkels zeigt ein verbessertes Fließverhalten, und daher aufgrund der größeren Partikelgröße des Produkts eine verbesserte Handhabungseigenschaft.
Die lockere Schüttdichte des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure kann 0,6–0,85 g/cm³, vorzugsweise 0,7–0,8 g/cm³, betragen. Die gepackte Schüttdichte kann 0,73–0,88 g/cm³, und vorzugsweise 0,78–0,85 g/cm³ betragen.
Das Kompressionsverhältnis des erfindungsgemäßen granulierten Produkts, das der durch die folgende Formel erhaltene Wert ist: (gepackte Schüttdichte – lockere Schüttdichte)/gepackte Schüttdichte × 100kann gleich oder mehr als 10%, vorzugsweise gleich oder mehr als 7%, betragen. Das Kompressionsverhältnis der herkömmlichen pulverförmigen 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer geringen Partikelgröße besitzt einen so hohen Wert wie 20–50%, was zeigt, dass der Unterschied zwischen der lockeren Schüttdichte und der gepackten Schüttdichte erheblich ist. Dies zeigt, dass, wenn die herkömmliche pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure in einen Standardbehälter gepackt wird, es eine erhebliche Menge an Lufträumen zwischen den Partikeln gibt. Im Gegensatz dazu zeigt das niedrige Kompressionsverhältnis des granulierten Produkts der vorliegenden Erfindung, das so einen niedrigen Wert wie weniger als 10% besitzt, die verbesserte Einfülleigenschaft, d.h., dass sogar ohne klopfende Vibration oder Stoß eingefüllte Produkt enthält nur eine geringe Menge an Lufträumen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure vorzugsweise mit einer Ladung von oder weniger als 0,02 μC/g gela den sein. Aufgrund der geringen Menge an elektrostatischer Aufladung wird ein Anhaften des Produkts am Behälter oder an dem Kunststoffbeutel aufgrund der elektrostatischen Kraft unterdrückt, und daher wird die Bearbeitbarkeit des Produkts verbessert.
Das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure der vorliegenden Erfindung kann durch trockenes Komprimieren pulverförmiger 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, Pulverisieren des komprimierten Materials und Klassieren des pulverisierten Materials hergestellt werden. Das Ausgangsmaterial, 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, kann ein Beliebiges aus den durch ein herkömmliches Verfahren hergestellten sein. Beispielsweise kann 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach der Kolbe-Schmidt-Reaktion, die in der japanischen Patentveröffentlichung (KOKOKU) Nr. 53296/1981 offenbart worden ist, durch Ansäuren eines Alkalimetallsalzes von 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure bei 80–100°C und, wenn es gewünscht ist, Reinigen, hergestellt werden. In diesem Verfahren ist die in der Ansäuerungsstufe verwendete Säure keinen besonderen Beschränkungen unterworfen, und es kann eine anorganische oder eine organische Säure verwendet werden. Beispiele anorganischer Säuren beinhalten binäre Säuren (Wasserstoffsäuren), wie Chlorwasserstoffsäure und Fluorwasserstoffsäure, Oxosäuren, wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure und Perchlorsäure. Beispiele organischer Säuren beinhalten Ameisensäure, Essigsäure und Phenol. Der pH-Wert in der Ansäuerungsstufe kann mittels der voranstehend beschriebenen Säure auf 1–4 eingestellt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die auf diese Weise erhaltene pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure trockenkomprimiert, das komprimierte Material wird nachfolgend pulverisiert und klassiert, was das erfindungsgemäße granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure ergibt.
Im Allgemeinen steht der Begriff "granulieren" oder "Granulierung" für einen Prozess, der ein granuliertes Produkt, das aus Partikeln mit jeweils annähernd gleicher Größe und Form besteht, aus einem Ausgangsmaterial in der Form eines Pulvers, einer Schmelze oder einer wässrigen Lösung liefert. Es gibt viele bekannte Granulierungsprozesse, wie Extrusion, Sprühtrocknen, Malen, Mischen und Wirbelschichtgranulierung. In dem erfindungsgemäßen Prozess wird die pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einem Kompressor trockenkomprimiert, was ein komprimiertes Material ergibt, das komprimierte Material wird nachfolgend pulverisiert und klassiert, was das erfindungsgemäß granulierte Produkt ergibt. Diese Art der Vorgehensweise wird im Allgemeinen als Trockenmahlgranulierung bezeichnet.
Die Trockenkomprimierstufe kann mechanisch unter einem Kompressionsdruck von 0,2–2,0 t/cm (200–2000 kg/cm) durchgeführt werden. Wenn der Kompressionsdruck geringer als 0,2 t/cm (200 kg/cm) ist, wird die Bindungskraft zwischen den Feinpartikeln, die das resultierende Körnchen bilden, schwach, und das Körnchen kann leicht zerteilt werden. Wenn der Druck größer als 2,0 t/cm (2000 kg/cm) ist, wird die Bindungskraft zu stark, und die Auflö sungseigenschaft des Körnchens wird beeinträchtigt. Die in der Trockenkomprimierungsstufe verwendete Walze kann vorzugsweise eine gewellte Walze oder eine glatte Spaltwalze sein.
Das durch mechanische Kompression erhaltene komprimierte Material wird nachfolgend mittels einer Mühle pulverisiert und dann klassiert, was ein granuliertes Produkt mit bestimmten Partikelcharakteristika ergibt. Die in dieser Stufe verwendete Mühle kann beispielsweise eine Walzenmühle, eine Mediummühle, eine Gasstrommühle, eine Scher- und Poliermühle und dergleichen, sein, und vorzugsweise wird eine Hochgeschwindigkeits-Drehstoßmühle vom Hammer-Typ verwendet.
Die pulverisierten Körnchen werden nachfolgend klassiert. Die Klassierstufe kann im Allgemeinen nach einem bekannten Prozess, beispielsweise mittels eines Maschensiebs geeigneter Größe, durchgeführt werden. Die durch die Klassierstufe entfernten kleineren Partikel können in die Komprimierstufe zurückgeführt werden, und die größeren Partikel können in die Pulverisierstufe zurückgeführt werden. Dementsprechend kann der erfindungsgemäße Prozess 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer ausgezeichneten Ausbeute erzeugen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung agglomerieren die Primärpartikel, die das Körnchen bilden, aufgrund des hohen Drucks bei dem Granulierungsprozess derart stark aneinander, dass die Partikel einander durch van der Waals-Kraft und elektrostatische Kraft anziehen. Diese Situation unterscheidet sich von den durch herkömmliche Nassextrusionsgranulierung Erhaltenen, wobei die Primärpartikel, die das Körnchen bilden, aufgrund der Oberflächenspannung der Bindemittelkomponente assoziiert werden. Daher ist das gemäß der vorliegenden Erfindung erhaltene granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure stabil genug, um einer Schlagbeanspruchung stand zu halten, und wird ziemlich leicht in einem Medium gelöst und ist daher ausgezeichnet hinsichtlich Bearbeitbarkeit.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer geringen mittleren Partikelgröße, die als Ausgangsmaterial verwendet wird, eine Beliebige der durch ein herkömmliches Verfahren hergestellten sein und eingesetzt werden, ohne den Wassergehalt einzustellen. Dementsprechend ist die Stufe des Zugebens von Wasser zu dem pulverförmigen Ausgangsmaterial, die für den herkömmlichen Nassextrusions-Granulierungsprozess essentiell war, nicht länger erforderlich, und daher ist der erfindungsgemäße Prozess für eine Produktion in großem Maßstab geeignet. In der vorliegenden Beschreibung steht der Begriff "trockenes Komprimieren" für die Stufe des Komprimierens des Materials ohne Zugabe einer Bindemittelkomponente, wie Wasser, und er bedeutet nicht, dass das Ausgangsmaterial überhaupt kein Wasser enthält. Es ist bevorzugt, dass der Wassergehalt des Ausgangsmaterials, also der pulverförmigen 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, geringer als 12%, vorzugsweise geringer als 6%, ist. Durch das trockene Komprimieren der pulverförmigen 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, die nur eine geringe Menge an Wasser enthält, kann ein granuliertes Produkt mit hoher Schlagzähigkeit und guter Löslichkeit, wie es oben beschrieben ist, erhalten werden.
Das granulierte Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure der vorliegenden Erfindung kann als ein Intermediat zur Herstellung von Pigmenten oder Farbstoffen verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung wird des Weiteren mittels der beigefügten Beispiele erläutert.
Beispiel 1
Pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer niedrigen Partikelgröße (ungefähr 40–70 μm; Wassergehalt: 0,07%), das durch die herkömmliche Kolbe-Schmitt-Reaktion hergestellt worden war, wurde einem mechanischen Komprimieren mit einem einfachen Kompressionsgranulator unter den in Tabelle 1 gezeigten Bedingungen unterzogen, um ein komprimiertes Material (Proben 1-3) zu liefern. Der Kompressionsdruck wurde durch Einstellen der Walzengeschwindigkeit und Zufuhrgeschwindigkeit der pulverförmigen 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure zu den Walzen (eingestellt durch Schneckengeschwindigkeit) über den konstanten Durchmesser der Walzen und den Abstand zwischen den Walzen bestimmt. Das auf diese Weise erhaltene, komprimierte Material wurde nachfolgend mittels einer Hochgeschwindigkeits-Drehstoßmühle vom Hammer-Typ pulverisiert und mit einer Reihe von Maschensieben klassiert, um ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit den in Tabelle 2 gezeigten Partikeleigenschaften (Proben 1-1 bis 1-8, Proben 2-1 bis 2-8 und Proben 3-1 bis 3-8) zu liefern.
Härte, Abbauverhältnis, Auflösungszeit und Staubverteilung der Proben sind in Tabelle 3 gezeigt.
Beispiel 2
Die voranstehend hergestellten Proben wurden wie folgt gemischt, was Proben 1-9 und 2-9 ergab. Die Verhältnisse waren konzipiert, um das tatsächliche Produkt zu imitieren.
Probe 1-9: Nr. 1-2 (8,21%), Nr. 1-3 (13,64%), Nr. 1-4 (13,26%), Nr. 1-5 (42,68%), Nr. 1-6 (22,21%)
Probe 2-9: Nr. 2-2 (12,57%), Nr. 2-3 (14,73%), Nr. 2-4 (15,27%), Nr. 2-5 (39,46%), Nr. 2-6 (17,97%)
Zusätzlich zu dem vorstehend Genannten wurde eine unbehandelte pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure (das Ausgangsmaterial: mittlere Partikelgröße etwa 40–70 μm) einer Beurteilung als Probe 4 unterzogen.
Pulvereigenschaften, Auflösungszeit und Staubverteilung der Proben sind in Tabelle 4 gezeigt.
Die Eigenschaften der Proben wurden folgendermaßen gemäß den obigen DEFINITIONEN beurteilt.
Die Partikelgröße des Produkts wurde durch Sieben der Probe mit den Sieben, wie sie oben beschrieben worden sind, unter Verwendung eines Schüttlers (Iida Seisaku Sho ES-65) und Wiegen der Reste auf den jeweiligen Sieben und dessen, was das letzte Sieb passiert hatte, bestimmt. Die mittlere Partikelgrößen wurden gemäß der unter Definitionen beschriebenen Formel, wie oben angeführt, bestimmt.
Schüttwinkel, Spatelwinkel und Schüttdichte der Proben wurden beurteilt. Die Beurteilung wurde mit einem Pulvertestgerät PT-N-Typ, Hosokawa micron Co. gemäß der vom Hersteller gelieferten Instruktionen durchgeführt. Zusätzlich dazu wurde der Winkel der auf dem Spatel abgeschiedenen Zusammensetzung gemessen, was den Spatelwinkel ergab.
Härte
Die Härte wurde mittels eines vereinfachten Härtemessgeräts (Tsutsui Rikagaku Kikal Co.) wie folgt gemessen. Zunächst wurde bestätigt, dass sich der Zeiger des Härtemessgeräts in der Position 0 befand. Die Probe (d.h., 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure-Körnchen) wurde mit einer Pinzette auf die Probeplatte gelegt, und der Kopf der Druckstange wurde mit dem Zentrum des Probekörnchens in Kontakt gebracht. Dann wurde ein Gewicht durch den Bedienungsgriff des Härtemessgeräts aufgebracht, und der Wert, bei dem das Körnchen gebrochen wurde, wurde aufgezeichnet. Der Wert wurde 10 Mal oder häufiger für jede Probe bestimmt, und der Durchschnitt wurde berechnet.
Die Härte des Probekörnchens mit einer Partikelgröße von weniger als 0,3 mm konnte nicht gemessen werden, weil es schwierig war, die Probe an die korrekte Stelle zu setzen.
Abbauverhältnis
Das Abbauverhältnis wurde mittels eines Entstelltestgeräts (Kayagaki Irika Kogyo Co.) wie folgt bestimmt. 10 g der Probe wurden gewogen und mit einem 60M-Mesh-Sieb (Sieb mit einer Öffnung von 0,25 mm) 1 Minute lang mittels desselben Schüttlers, wie er für die Bestimmung der Partikelgröße verwendet worden war (Iida Seisakusyo, ES-65), gesiebt. Der Rest auf dem Sieb wurde in das Entstelltestgerät mit einem Innendurchmesser von 27 cm und einer Dicke von 4 cm eingegeben und einer Schlagbeanspruchung bei 25 UpM 3 Minuten lang unterzogen. Danach wurden die resultierenden Proben wiederum mit dem 60M-Mesh-Sieb 1 Minute lang gesiebt. Das Abbauverhältnis (%) wurde aus der Menge des Rests auf dem Sieb vor der Schlagbeanspruchung (W₁) und derjenigen nach der Schlagbeanspruchung (W₂) gemäß der folgenden Formel berechnet: Abbauverhältnis (%)= (W1 – W2)/W1 × 100
Die granulierten Produkte mit einer Partikelgröße von weniger als 0,3 mm wurden als bereits Abgebaute qualifiziert und wurden dieser Beurteilung nicht unterzogen.
Auflösungszeit
10 g der granulierten Probe der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure wurden gewogen und zu 104 g 5%igem wässrigen Natriumhydroxid gegeben und gerührt. Die zum vollständigen Auflösen der Probe erforderliche Zeit (visuell kontrolliert) wurde aufgezeichnet.
Beurteilung der Staubverteilung
Ein Staubverteilungs-Testgerät wurde für diese Beurteilung verwendet. 50 g der granulierten Probe ließ man entlang einer Neigung von 60° 50 cm weit hinabgleiten. Als die Zusam mensetzung das Ende der Neigung erreichte, wurden die Höhe und die Distanz gemessen, bei der der Staub flog. Betrug die Distanz mehr als 70 cm und die Höhe mehr als 50 cm, wurden sie als "mehr" qualifiziert.
Vergleichsbeispiel 1 (Nassextrusionsgranulierung)
Dieselbe pulverförmige 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, die in Beispiel 1 verwendet worden war (100 Gewichtsteile), wurde mit 25 Gewichtsteilen Wasser versetzt und zentrifugiert, um den Wassergehalt auf 22% einzustellen. Das Gemisch wurde durch einen Extrusionsgranulator mit Düsen mit einer Öffnung von 1,0 mm granuliert, um ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer mittleren Partikelgröße von 344 μm zu ergeben. Die Partikelcharakteristika des erhaltenen Produkts sind in Tabelle 5 gezeigt und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 2
Ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer mittleren Partikelgröße von 280 μm wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass 25 Gewichtsteile Wasser durch 25 Gewichtsteile 20%igen wässrigen Methanol ersetzt wurden. Die Partikelcharakteristika des erhaltenen Produkts sind in Tabelle 5 gezeigt, und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 3
Ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit einer mittleren Partikelgröße von 340 μm wurde auf dieselbe Art und Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, dass 25 Gewichtsteile Wasser durch 30 Gewichtsteile 20%igen wässrigen Methanol ersetzt wurden. Die Partikelcharakteristika des erhaltenen Körnchens sind in Tabelle 5 gezeigt, und die Beurteilungsergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Die durch trockenes Komprimieren in Beispiel 1 erhaltenen granulierten Produkte mit einer mittleren Partikelgröße von mehr als 150 μm und einer Härte von mehr als 70 g (Nrn. 1-1 bis 1-5, Nrn. 2-1 bis 2-5 und Nrn. 3-1 bis 3-5) zeigten ein Abbauverhältnis von weniger als 3%, was zeigt, dass die Produkte der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Schlagzähigkeit aufwiesen und kaum abgebaut wurden. Die Auflösungszeit von weniger als 15 Minuten zeigte eine gute Bearbeitbarkeit. Des Weiteren betrug die Staubverteilung (Distanz) der Proben weniger als 45 cm, was zeigt, dass die Bearbeitbarkeit der Proben ausgezeichnet war.
Im Gegensatz dazu betrug die Auflösungszeit der Proben mit einer mittleren Partikelgröße von weniger als 150 μm (Nrn. 1-7, 1-8, Nrn. 2-7, 2-8 und Nrn. 3-7 und 3-8) mehr als 20 Minuten, was eine verschlechterte Bearbeitbarkeit zeigt. Des Weiteren betrugen die Staubverteilungsdistanzen derjenigen Produkte mehr als 50 cm, was zeigt, dass die Bearbeitbarkeit des Produkts schlecht war.
Die Proben 1-9 und 2-9 in Beispiel 2 wurden durch Vermischen der Körnchen mit verschiedenen Partikelgrößen hergestellt, um die tatsächlichen Produkte zu imitieren. Sowohl Schüttwinkel als auch Spatelwinkel dieser Proben waren verringert, was zeigt, dass das Fließ verhalten dieser Proben gegenüber den unbehandelten Feinpartikeln (Probe 4) verbessert wurde. Die Kompressionsverhältnisse dieser Proben waren kleiner als 7%, was eine gute Einfüllfähigkeit zeigt. Des Weiteren zeigten die kurze Auflösungszeit und die kleine Staubdispersionsdistanz der Proben, dass die granulierten Produkte ausgezeichnet hinsichtlich Verarbeitbarkeit und Bearbeitbarkeit waren.
In den Vergleichsbeispielen 1–3 wurden die granulierten Produkte der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure durch Extrusionsgranulierung hergestellt. Die Produkte mit einer mittleren Partikelgröße von sogar über 150 μm zeigten eine Härte von weniger als 20 g, was zeigt, dass sie leicht abgebaut wurden. Das Körnchen aus Vergleichsbeispiel 1 wurde abgebaut, wenn es mit einer Pinzette aufgenommen wurde, und daher konnte die Härte des Produkts nicht bestimmt werden. Sämtliche granulierten Produkte der Vergleichsbeispiele zeigten ein Abbauverhältnis von über 10%.
Tabelle 1
Tabelle 3
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure mit erheblich unterdrückter Staubtendenz hergestellt werden.

Claims

Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, dadurch gekennzeichnet, dass es eine mittlere Partikelgröße gleich oder über 150 μm und eine Härte von 70 bis 3000 g besitzt, wobei die Härte durch Aufbringen einer Last auf eine Probe des granulierten Produkts mittels einer konischen Druckstange mit einem Kopf von 1 mm ϕ und Übernehmen des Gewichts, bei dem die Probe gebrochen wird, als die Härte der Probe gemessen wird.
Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Partikel, die ein Sieb mit 74 μm Öffnung passieren, zum Gesamtprodukt gleich oder geringer als 14 Gew.-% ist.
Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abbauverhältnis gleich oder geringer als 3% ist, wobei das Abbauverhältnis durch Sieben einer 10 g-Probe des granulierten Produkts mit einem 60 M-Mesh-Sieb bei 230 UpM für 1 Minute, Einbringen des Rests auf dem Sieb in ein Entstelltestgerät mit einem Innendurchmesser von 27 cm und einer Dicke von 4 cm, Unterwerfen des Rests eine Schlagbeanspruchung bei 25 UpM für 3 Minuten, weiteres Sieben der Probe mit dem 60 M-Mesh-Sieb für 1 Minute und Berechnen des Abbauverhältnisses anhand der Menge des Rests auf dem Sieb vor der Belastungsschlagbeanspruchung (W₁) und der Menge auf dem Sieb nach der Belastungsschlagbeanspruchung (W₂) gemäß der folgenden Formel: Abbauverhältnis (%) = (W1 – W2)/W1 × 100 bestimmt wird.
Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflösungszeit, die durch Auflösen von 10 g des Produkts in 104 g 5%igem wässrigen Natriumhydroxid bei Umgebungstemperatur bestimmt wird, weniger als 20 Minuten beträgt.
Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schüttwinkel 35–45° beträgt, wobei der Schüttwinkel durch Schütteln einer Probe des granulierten Produkts auf einem Standardsieb (10 Mesh), um das Durchfallen durch einen Trichter zu ermöglichen, und Messen des Schüttwinkels mittels des Gießverfahrens gemessen wird.
Granuliertes Produkt der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lockere Schüttdichte 0,6–0,85 g/cm³, die gepackte Schüttdichte 0,73 bis 0,88 g/cm³ und das Kompressionsverhältnis, wie nachstehend berechnet: (gepackte Schüttdichte – lockere Schüttdichte)/gepackte Schüttdichte × 100,gleich oder unter 10% ist.
Verfahren zur Herstellung des granulierten Produkts der 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure nach Anspruch 1, das die Stufen des trockenen Komprimierens von pulverförmiger 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure, was ein komprimiertes Material ergibt, des Pulversierens des komprimierten Materials, was ein Granulat ergibt, und des Klassierens des Granulats umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das trockene Komprimieren bei dem Druck von 200–2000 kg/cm durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Wassergehalt der pulverförmigen 2-Hydroxynaphthalin-3-carbonsäure gleich oder unter 12% ist.