FI94618C - Menetelmä stabiilisuudeltaan parempien natriumperkarbonaattipartikkelien valmistamiseksi - Google Patents

Description

- 94618 5

Menetelmä stabiilosuudeltaan parempien natriumperkarbonaat-tipartikkelien valmistamiseksi - Förfarande för framställ-ning av natriumperkarbonatpartiklar med bättre stabilitet

Keksintö koskee menetelmää sellaisten natriumperkarbonaat-tipartikkelien valmistamiseksi, joiden pinnalla on natriumbikarbonaattia sisältävä kerros. Näitä stabiilisuudeltaan parannettuja natriumperkarbonaattipartikkeleja voidaan eri-10 tyisesti käyttää pesuaineissa.

Natriumperkarbonaatti (SPC) on vesiliukoinen kiteinen perok-siyhdiste, jonka molekyylikaava on 2Na2C03 3Η202. Sen teoreettinen aktiivihappipitoisuus (AO) on 15,28 p-%. Natriumper-15 karbonaatti liukenee suhteellisen helposti veteen, jolloin siitä vapautuu liuokseen natriumkarbonaattia ja vetyperoksidia. Tästä ominaisuudesta johtuen natriumperkarbonaattia onkin laajasti käytetty valkaisevana aineena. Erityisesti se soveltuu tekstiilien valkaisuun ja värillisten likatahrojen 20 poistamiseen tekstiileistä teollisuudessa ja kotitaloudessa.

Toinen yleisesti käytetty valkaisuaine on natriumperboraat-ti. Ympäristösyistä tästä valkaisuaineesta pyritään kuitenkin pois. Perkarbonaatti on ihanteellinen siinä mielessä, 25 että siitä ei jää mitään jäämiä eikä se aiheuta vesistön re-.· hevöityrnistä. Se hajoaa hapeksi, vedeksi ja natriumkarbonaa tiksi. Perkarbonaatti on myös valkaisuteholtaan jonkin verran parempi ja se vaikuttaa nopeammin.

30 Perkarbonaatin ongelmana on kuitenkin se, että vaikka perkarbonaatti on sinänsä pysyvä yhdiste, se pyrkii hajoamaan • pesuaineissa jo varastoitaessa ja kadottaa aktiivisen hap- pensa. Varsinkin jos varastointi tapahtuu lämpimässä ja kosteassa, perkarbonaatti hajoaa yksinään. Toinen perkarbonaa-35 tin ongelma liittyy zeoliittipitoisiin pesuaineihin. Mikäli pesuaine sisältää zeoliittia, suojaamatonta perkarbonaattia ei voida käyttää, koska tällöin perkarbonaatti hajoaa niin nopeasti, että sillä ei ole mitään valkaisuvaikutusta.

2 94618

Perkarbonaatin hajoaminen voidaan estää pinnoittamalla per-karbonaattirae. On aikaisemmin esitetty perkarbonaattikitei-den pinnoittamista esimerkiksi natriumbikarbonaatilla tai jollakin muulla epäorgaanisella pinnoitteella. Tavoitteena 5 oli aikaansaada mahdollisimman paksu bikarbonaattikerros, jotta se mekaanisesti eristää perkarbonaatin muista komponenteista ja ennen kaikkea zeoliiteista.

Kirjallisuudessa on myös esitetty menetelmä, jossa kaupalli-10 sesta perkarbonaatista saadaan kestävä zeoliittipohjaisiin pesuaineisiin siten, että perkarbonaatti seulotaan tietyllä tavalla. Tällöin sille saadaan tietty partikkelikoko sekä tietty muotokerroin.

15 Patenttijulkaisussa EP-0 546 815 AI on esitetty menetelmä, jossa natriumperkarbonaattipartikkelit sumutetaan alkalime-tallisitraatilla. Pintaan saadaan täten pinnoite, joka parantaa natriumperkarbonaatin stabiilisuutta. Ongelmana tämän kaltaisessa pinnoituksessa on se, että pinnoitekerroksen 20 tulee olla riittävän paksu, jotta riittävä tiiviys saavutettaisiin. Sama ongelma esiintyy käytettäessä pinnoitukseen natriumbikarbonaattiliuosta.

Keksinnön tavoitteena on aikaansaada menetelmä natriumper-25 karbonaatin valmistamiseksi siten, että sitä voidaan käyttää jopa zeoliittia sisältävissä pesuaineissa sekä olosuhteissa, joissa se on alttiina ilman kosteudelle. Zeoliitti on hygroskooppinen ja teolliset zeoliitit sisältävät vettä jo lähtiessään. Zeoliitissa oleva vesi on hyvin liikkuvaista ja on 30 jopa mahdollista että zeoliitti vaihtaa vetyperoksidia ja vettä, jolloin osa vedestä poistuu zeoliitista ja vetyperok-* sidia menee sisään. Näin ollen vettä tulee sen verran että perkarbonaatti lähtee hajoamaan hyvinkin nopeasti.

35 Tavoite saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, jolle on pääasiassa tunnusomaista patenttivaatimuksen 1 tunnus-merkkiosassa mainitut seikat.

i 3 94618

Keksinnön edulliset suoritusmuodot ilmenevät patenttivaatimuksista 2-8.

Keksintö koskee myös keksinnön mukaisella menetelmällä val-5 mistettuja natriumperkarbonaattipartikkeleja ja niiden käyttöä pesuaineissa.

Keksintö perustuu siihen, että natriumperkarbonaattipartik-kelit saatetaan kosketukseen C02-kaasun kanssa kosteuden läs-10 näollessa, jolloin natriumperkarbonaattipartikkelien pinnalla tapahtuu reaktio, jossa syntyy natriumbikarbonaattia. Syntyvä natriumbikarbonaattikerros on hyvin ohut mutta.siitä huolimatta hyvin tiivis. Tällöin se muodostaa natriumperkar-bonaattia suojaavan kerroksen.

15

Keksinnön mukainen menetelmä voidaan suorittaa esimerkiksi leijukerroksessa. Ennen varsinaista pinnoitusta natriumper-karbonaattipartikkelien päälle on sumutettu vettä leijuvassa kerroksessa ja samanaikaisesti leijutusilmaan on sekoitettu 20 hiilidioksidia. Tällöin perkarbonaattipartikkelien pinnalle muodostuu hyvin ohut vesifilmi. Natriumperkarbonaattia liukenee veteen ja kaasufaasissa oleva hiilidioksidi neutraloi sen natriumbikarbonaatiksi. Samalla kun vesi kuivuu, jäljelle jää ohut natriumbikarbonaattikerros. Kun tämä kerros kek-25 sinnön mukaisesti syntyy kaasufaasista kosteuden läsnäollessa, niin se peittää kaikki pienetkin epätasaisuudet, kiteiden ulkonemat, jos kiteet ovat kulmikkaita tai kaksostunei-ta. Jokainen kiteen osanen tulee peitettyä. Siten pinnoitteesta saadaan hyvin tiivis.

30

On myös mahdollista menetellä siten, että pinnoitukseen käy-,· tetään bikarbonaattiliuosta siten, että atomisointikaasuna on hiilidioksidi tai jokin kaasu, jossa on runsaasti hiilidioksidia. Tällöin on mahdollista, että samalla kun natrium-35 perkarbonaatin pintaan tulee natriumbikarbonaattia sulautetusta liuosfaasista, sitä myöskin kehittyy natriumperkarbo-naatista hiilidioksidin vaikutuksesta. Tällöin natriumbikar- , 94618 4 bonaattikuoresta tulee aukottomampi, kun sitä syntyy myös sisältäpäin.

Oleellista on se, että ainakin osa syntyneestä natriumbikar-5 bonaatista on synnytetty natriumperkarbonaatin natriumkarbonaatista ja kaasufaasissa olleesta hiilidioksidista. Tällä tavoin on aikaansaatu tiivis ja huokoset täyttävä pinnoite.

Keksinnön mukaisesti on myös mahdollista menetellä siten, 10 että hiilidioksidilla suoritetun käsittelyn jälkeen natrium-perkarbonaattipartikkeleja edelleen pinnoitetaan käyttäen sinänsä tunnettuja pinnoitusmenetelmiä. Eräs tällainen menetelmä käyttää edelleen natriumbikarbonaattia. Jatkopinnoitus voidaan tehdä siten, että atomisointikaasuna on ilma, jolla 15 on sumutettu natriumbikarbonaattiliuosta pinnalle, jolloin se haihtuessaan pinnasta edelleen kasvattaa natriumbikarbo-naattikuorta. Pinnoitukseen voidaan myös käyttää esimerkiksi natriumsulfaattia.

20 Keksinnön mukaisella menetelmällä on pystytty aikaansaamaan tuotetta, jolla on parempi stabiilisuus verrattuna tavanomaisilla menetelmillä pinnoitettuun natriumperkarbonaat-tiin. Näitä kokeita selostetaan seuraavassa.

25 Kokeita tehtiin Aeromatic-laitteella (Aeromatic Strea I).

", Tässä laitteessa leijutusilma syötettiin alhaalta päin. Lei- jutusastian revitetyssä pohjalevyssä oli keskellä reikä, johon sovitettiin kaksifaasi-suutin. Sisemmästä reiästä tulee liuosmuotoinen komponentti ja reiän ympäriltä tulee ha-30 jotusilma. Kokeissa käytettiin hajotusilman tilalla hiilidioksidia ja vesi syötettiin keskellä olevasta reiästä.

ψ * «

Kokeita tehtiin myös siten, että leijupinnoitusta simuloitiin käyttämällä pystysuoran akselin ympäri pyörivää lautas-35 ta. Pinnoitettava natriumperkarbonaatti pantiin tällaiselle lautaselle, jossa oli aura, joka dispergoi rakeita irti toisistaan lautasen pyörimisliikkeen aikana. Tähän vyöhykkeeseen sumutettiin joko vettä tai jotain pinnoitusliuosta.

5 94618

Niissä kokeissa, joissa käytettiin hiilidioksidia, lautasella olevaan natriumperkarbonaattiin lisättiin vesi sulauttamalla. Välittömästi tämän jälkeen tuote siirrettiin labora-torioleijukuivaajaan, jossa leijutusilman joukkoon syötet-5 tiin hiilidioksidia suoraan kaasupullosta. Menettely toistettiin useita kertoja, so. kuivuttuaan pinnoitettava materiaali pantiin takaisin lautaselle ja kostutettiin jne. Tällä tavoin pystyttiin aikaansaamaan rakeen pinnalle pinnoite-kerros. Menettelynä tämä oli huomattavasti hankalampi kuin 10 em. pinnoitus Aeromatic-laitteella. Perkarbonaattirakeiden koko kokeissa oli tyypillisesti vähän alle 1 mm.

Kokeissa pinnoitteen muodostumista seurattiin tuotteen ak-tiivihappipitoisuudella. Aktiivihappi lasketaan tuotteen 15 vetyperoksidin pitoisuudesta. Kun pinnoite muodostuu, aktii-vihappipitoisuus vähenee, so. vetyperoksidia irtoaa pinnoitteen muodostumisen aikana. Usein tuotteessa on 14,1 % aktii-vihappea ilman käsittelyltä. Hiilidioksidipinnoittamisella on päästy tuotteeseen, jossa on 13,8-13,9 %, jopa 13,5 % ak-20 tiivihappea. Siten pinnalle syntyvä kerros on hyvin ohut.

Kuitenkin se on analyyttisesti todettu siten, että tuotteen aktiivihappi on pienentynyt.

Esimerkit 25

Kokeissa 13, 10, 15 ja 12 suoritettiin pinnoitus käyttämällä Aeromatic Strea 1 -laitteistoa. Z:lla merkityissä stabiili-suuskokeissa (taulukko 1) muodostettiin pinnoitetusta nat-riumperkabonaattinäytteestä ja zeoliitista mekaaninen seos 30 painosuhteessa 50/50. Z-kokeiden tarkoituksena oli selvittää zeoliitin vaikutusta pinnoitetun näytteen stabiilisuuteen.

•

Ensimmäisessä vertailukokeessa 13 meneteltiin seuraavasti. Pinnoitetun natriumperkarbonaatin määrä oli 240 g. Pinnoi-35 tusta varten valmistettiin liuos (1440 ml), jossa oli 160 g NaHC03. Liuosta sulautettiin käyttämällä ilmaa. Lopputuotteen aktiivihappi oli 10,52 %.

6 94618

Kokeessa 10 meneteltiin keksinnön mukaisesti seuraavasti. Pinnoitetun natriumperkarbonaatin määrä oli 340 g. Pinnoitusta varten valmistettiin 900 ml liuos, jossa oli 60 g NaHC03. Leijutus suoritettiin ensin C02:lla, jolloin käytet-5 tiin liuosta 270 ml. Loput liuoksesta käytettiin leijuttamalla ilmalla. Lopputuotteen aktiivihappi oli 12,23 %.

Kokeessa 15 meneteltiin keksinnön mukaisesti seuraavasti. Pinnoitetun natriumperkarbonaatin määrä oli 300 g. Pinnoi-10 tukseen käytettiin 100 g Na2S04 ja 375 g H20. Ensimmäiset 70-80 ml pinnoitusliuosta sulautettiin C02-pitoisella ilmalla. Loput sulautettiin käyttämällä ilmaa. Lopputuotteen aktiivihappi oli 10,8 %, josta voidaan laskea, huomioiden pinnoit-tamattoman natriumperkarbonaatin aktiivihappipitoisuus 15 14,1 %, syntyneen pinnoitteen määräksi 23,4 %. Lähtöpunni- tuksista laskettu pinnoitteen teoreettinen määrä on 25 %.

Kokeessa 12 meneteltiin keksinnön mukaisesti seuraavasti. Pinnoitetun natriumperkarbonaatin määrä oli 300 g. Ensin 20 suoritettiin pinnoitus käyttämällä vettä ja C02. Tämän jälkeen pinnoitusta jatkettiin NaHC03-liuoksella (100 g NaHC03, 375 g H20) , jota sulautettiin ilmalla. Lopputuotteen aktiivihappi oli 11,1 %.

25 Kokeissa 30, 40, 43 käytettiin em. pyörivää lautasta, jossa suoritettiin pinnoitus tai kostutus ja pinnoitus. Tämän jälkeen pinnoitettu aine siirrettiin laboratorioleijukuivaa-jaan, jossa kuivauskaasuna käytettiin iloiaa tai hiilidioksidipitoista (12 %) ilmaa. Z:lla merkityissä stabiilisuusko-30 keissa (taulukko 1) muodostettiin pinnoitetusta natriumper-karbonaattinäytteestä ja zeoliitista mekaaninen seos paino-suhteessa 50/50.

Vertailukokeessa 30 pinnoitus suoritettiin 14 % NaHC03-liuok-35 sella. Kokeissa 40 ja 43, jotka edustavat keksinnön mukaista menettelyä, pinnoitus suoritettiin käyttämällä 14 % NaHC03-liuosta ja leijutukseen käytettiin C02-pitoista kaasua. Kokeessa 40 suoritettiin ensin kostutus vedellä, minkä jälkeen 7 94618 näytettä leijutettiin C02-pitoisella kaasulla. Tätä toistettiin 4 kertaa. Tämän jälkeen pinnoitusta jatkettiin 14 % NaHC03-liuoksella ja kuivauksella. Kokeessa 43 meneteltiin muuten samoin mutta toistokertoja oli 6.

5

Stabiilisuus mitattiin seuraavasti. Pinnoitetut tuotteet sekä tuote/zeoliitti-seokset (50/50) säilytettiin avonaisissa astioissa sääkaapissa 190 h 30°C:een lämpötilassa ja 70 % suhteellisessa kosteudessa. Tämän jälkeen niistä analysoi-10 tiin aktiivihappi ja mitattiin näytteisiin kertynyt kosteus punnitsemalla. Näistä laskettiin hajoamis-%, jolla tarkoitetaan hajaantuneen perkarbonaatin määrää. Stabiilisuuskokei-den tulokset on esitetty taulukossa 1. Taulukossa 1 oleva sarake kosteus-% tarkoittaa kosteuden lisäystä kokeen aika-15 na.

Tuloksia tarkasteltaessa on muistettava, että kokeissa käytetyt testausolosuhteet olivat paljon vaativammat kuin suljetuissa säilytysastioissa suoritetut kokeet, joita on esi-20 tetty tekniikan tason julkaisuissa. Taulukon 1 kokeissa kosteus oli siten paljon korkeampi.

Tulosten perusteella on selvästi nähtävissä, että käytettäessä C02-pitöistä kaasua saadaan aikaan pinnoite, jonka vai-25 kutuksesta hajoaminen ja kosteuden absorptio jäävät pienem-! miksi kuin vastaavilla vertailupinnoitteilla. Hyvä tulos saadaan, kun ensimmäisessä vaiheessa suoritetaan pinnoitus vedellä ja C02:lla ja sen jälkeen toisessa vaiheessa esimerkiksi NaHC03-liuoksella tai Na2S04-liuoksella. Näistä natrium-30 sulfaatti on sikäli edullisempi, koska natriumsulfaatilla haihdutettava vesimäärä on selvästi pienempi kuin natriumbi-: . karbonaatilla. Tämä johtuu luonnollisesti natriumsulfaatin paremmasta liukoisuudesta veteen.

β - 94618

Taulukko 1. Stabiilisuuskokeiden tulokset.

Koe Hajoa- Kos- Pinnoitus- Kaasu Laite n:o minen, teus- liuos 5 % % 13 22 3,5 NaHC03 ilma Aeromatic 13+Z 16 1,7 10 10 9,5 3,1 NaHC03 C02 10+Z 21 2,4 15 17 4,0 Na2S04 C02, ilma " 15 15+Z 19 2,0 12 10 2,1 H20, NaHC03 C02 " 12+Z 1,5 0,5 20 30 75 5,3 NaHC03 ilma Lautanen+leijukuiv.

30+Z 68 2,8 40 12 5,0 H20, NaHC03 C02 " 40+Z 35 4,2 25 43 9,0 4,2 H20, NaHC03 C02 " 43+Z 18 2,3

Claims (10)

1. Menetelmä sellaisten natriumperkarbonaattipartikkelien valmistamiseksi, joiden pinnalla on natriumbikarbonaattia sisältävä kerros, tunnettu siitä, että natriumperkarbonaat-5 tipartikkelit saatetaan kosketukseen hiilidioksidin tai runsaasti hiilidioksidia sisältävän kaasun kanssa kosteuden läsnäollessa natriumbikarbonaattia sisältävän kerroksen muodostamiseksi natriumperkarbonaattipartikkelien pinnalle.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitut natriumperkarbonaattipartikkelit, joiden pinnalla on natriumbikarbonaattia sisältävä kerros, edelleen pinnoitetaan pinnoitusaineella pinnoitekerroksen muodostamiseksi mainitun natriumbikarbonaattia sisältävän 15 kerroksen päälle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pinnoitusaine on natriumbikarbonaattia tai nat-riumsulfaattia. 20

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan leijukerrosprosessin avulla, joka käsittää vaiheen, jossa natriumperkarbonaattipar-tikkelien pinnalle sumutetaan leijuvassa kerroksessa vettä 25 käyttäen hiilidioksidia tai runsaasti hiilidioksidia sisäl-• tävää kaasua leijutuskaasuna, jolloin natriumperkarbonaatti- partikkelien pinnalle muodostuu natriumbikarbonaattia sisältävä kerros.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan leijukerrosprosessin avul-:* la, joka käsittää vaiheen, jossa natriumperkarbonaattipar- tikkelien pinnalle sumutetaan leijuvassa kerroksessa vettä sisältävää pinnoitusaineliuosta käyttäen hiilidioksidia tai 35 runsaasti hiilidioksidia sisältävää kaasua leijutuskaasuna, jolloin natriumperkarbonaattipartikkelien pinnalle muodostuu natriumbikarbonaattia sisältävä kerros ja tämän kerroksen päälle pinnoitekerros. 94618

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä toteutetaan leijukerrosprosessin avulla, joka käsittää ensimmäisen vaiheen, jossa natriumperkar-bonaattipartikkelien pinnalle sumutetaan leijuvassa kerrok- 5 sessa vettä tai vettä sisältävää pinnoitusaineliuosta käyttäen hiilidioksidia tai runsaasti hiilidioksidia sisältävää kaasua leijutuskaasuna, ja toisen vaiheen, jossa ensimmäisestä vaiheesta saadun tuotteen pinnalle sumutetaan leijuvassa kerroksessa vettä sisältävää pinnoitusaineliuosta 10 käyttäen hiilidioksidia tai runsaasti hiilidioksidia sisältävää kaasua tai jotakin toista kaasua leijutuskaasuna, jolloin natriumperkarbonaattipartikkelien pinnalle muodostuu natriumbikarbonaattia sisältävä kerros ja tämän kerroksen päälle ainakin yksi pinnoitekerros. 15

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainittu toinen kaasu on ilmaa.

8. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, tun-20 nettu siitä, että mainittu vettä sisältävä pinnoitusaine- liuos on natriumbikarbonaatin tai natriumsulfaatin vesi-liuos.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukaisella menetelmällä 25 valmistetut natriumperkarbonaattipartikkelit.

9 · 94618

10. Patenttivaatimuksen 9 mukaisten natriumperkarbonaatti-partikkelien käyttö pesuaineissa. - 94618