JP2003104722A

JP2003104722A - 耐固結性重曹及びその製造方法

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Publication number: JP2003104722A
Application number: JP2001301651A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kuniyoshi; 実国吉; Hiroyuki Saito; 博行齊藤
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP5114822B2

Abstract

(57)【要約】【課題】固結性を改善した重曹及びその製造方法
を提供する。【解決手段】重曹粒子表面に存在する炭酸ソーダ分の
一部又は全部がセスキ炭酸ソーダ（ＮａＨＣＯ₃・Ｎａ₂
ＣＯ₃・２Ｈ₂０）である重曹であり、このような重曹
は、重曹粒子を相対湿度５０〜９０％、温度２０〜７０
℃で処理することにより、得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、耐固結性重曹及び
その製造方法に関する。詳しくは、高品質で取り扱い性
に優れ、特に過酷な条件下での貯蔵に対しても固結する
ことのない重曹とその製造方法に関するものである。

【０００２】重曹は、医薬品、食品添加物、飼料、焼却
排ガス処理等に幅広く使用されている有用な化合物であ
る。

【０００３】

【従来の技術】重曹は、一般に粉体として取り扱われて
おり、苛性ソーダや炭酸ソーダ等の水溶液に炭酸ガスを
吹き込み、重炭酸化して結晶を析出させ、ろ過、乾燥し
て製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】製造された重曹は、サ
イロに貯蔵され、包装、保管され、出荷・輸送される。
また、製造元、使用先において長期間貯蔵されることも
ある。

【０００５】重曹は粉体であるが故に、その物性として
通常、流動性が高いこと、嵩密度が高いこと、粉立ち性
が小さいこと、そして固結性の小さいことが要求され
る。中でも、固結性の小さいことが物性上極めて重要で
ある。

【０００６】すなわち、貯蔵、輸送中に重曹粒子同志が
固着する、いわゆる固結が起きると、流動性が損なわ
れ、重曹の取り出し、搬送、計量、溶解等の取扱い面で
の作業性が著しく低下し、場合によっては商品価値を失
うという大きな問題が生じる。このため、固結は製造
元、使用先何れにおいても解決すべき重要な課題となっ
ている。

【０００７】重曹が固結する理由は明らかではないが、
重曹表面に存在する物質とその量に関係しているものと
推察される。これは、現象的には、湿度が高く、温度が
高い場合、特に、その変化の大きい梅雨時期に固結が起
こり易いことから伺える。

【０００８】固結を防止する手段としては、重曹粒子間
の接触を小さくすること、例えば、粒度分布をシャープ
にする、造粒等により粒子径を大きくする等の工夫があ
り、ある程度は改善できる。しかし嵩密度が小さくなっ
たり、溶解速度が低下したり、その効果は満足できるも
のではない。

【０００９】また、固結防止剤を添加する方法がある。
具体例として燐酸カルシウムや界面活性剤および疎水性
シリカ等が利用され、大きな効果をあげている。例え
ば、特開平４−１７０３５号公報には疎水性シリカを含
む水難溶性重曹が開示されており、これは耐固結性に秀
れる。

【００１０】しかし、固結防止剤を使用する場合、その
用途は消火剤、ごみ焼却排ガス処理等に限られ、食品添
加物又は医薬品向けには使用できないという問題点があ
る。

【００１１】本発明は、以上のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的は、重曹が持つ化学的性質
を損なうことなく、効果的、効率的に固結性を改善でき
る耐固結性重曹及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するため、先ず重曹粒子の形状、粒径、拉度分
布、嵩密度等の粉体物性について検討した。しかし、こ
れら物理的対策では満足できる効果を得るには至らなか
った。そこで、固結は化学反応が関与すると考え、重曹
表面の解析と固結との関係を検討した。その結果、重曹
粒子表面が特定の化合物すなわちセスキ炭酸ソーダであ
るとき、固結は飛躍的に抑制できることを見いだし、遂
に本発明を完成するに至った。

【００１３】すなわち、本発明は、重曹粒子表面に存在
する炭酸ソーダ分の一部又は全部がセスキ炭酸ソーダで
あることを特徴とする耐固結性重曹および、重曹粒子
を、相対湿度５０〜９０％、かつ、温度２０〜７０℃で
処理することを特徴とする耐固結性重曹の製造方法であ
る。

【００１４】以下、本発明をさらに詳細に説明する。

【００１５】本発明における耐固結性重曹は、粒子表面
に存在する炭酸ソーダ分の一部又は全部がセスキ炭酸ソ
ーダであることを必須とする。

【００１６】ここで重曹とは、重曹粒子１個１個がバラ
バラな状態で存在する、単一結晶でも単一結晶が凝集し
た粒子でも、又、造粒もしくは成形された粒子でも良
い。

【００１７】好ましい粒子形態は、単一結晶又は凝集粒
子、特に好ましくは実質的に単一結晶であり、本発明の
耐固結性の効果が大きく、用途も広く利用価値が高い。
単一結晶の判断は、肉眼でも可能であるが光学顕微鏡で
容易に判断できる。ここで実質的に単一結晶とは、光学
顕微鏡観察で約７０％以上が凝集がなく、単一結晶とみ
なせる粒子である。

【００１８】重曹粒子の平均径は、４０〜５００μｍが
好ましい。平均径が小さいと耐固結性がやや低下する場
合があり、粒子径が大きいと耐固結性の効果は大きいが
溶解性が低下する場合がある。平均径４０〜５００μｍ
の時、耐固結性の効果が大きく、又、溶解性、流動性、
粉立ち性も良好で価値の高い重曹粒子となる。さらに好
ましい平均粒子径は５０〜３００μｍである。この平均
径はレーザー式粒度分布測定機、篩分法等で容易に求め
ることができる。

【００１９】重曹粒子形状も別に制限しない。板状、立
方体状、棒柱状、球状、針状の単一結晶、これら単一結
晶の凝集物、そして成形物いずれでも良い。成形物は通
常、造粒機や成型機により造られるが、不定形、球形、
楕円体、円柱形等がある。単一結晶の場合は板状、立方
体状、棒柱状が好ましく、凝集粒子の場合は球形に近い
形状が好ましい。これらが耐固結性の効果を大きくでき
るだけでなく、溶解性を大きく、粉立ち性を小さくでき
る。更には重曹粒子の短径に対する長径の平均比１〜５
が好ましく、耐固結性、流動性に加え嵩密度も大きくで
きる。特に重曹粒子が実質的に単一結晶で前記短径、長
径の平均比が１〜５の時、効果は大きい。粒子形状や短
径、長径の平均比は光学顕微鏡で判断、測定できる。具
体的には顕微鏡写真を数枚〜十数枚撮影し数十〜数百の
重曹粒子の寸法を計測する。

【００２０】又、本発明の重曹粒子表面には、炭酸ソー
ダが存在し、その一部又は全部がセスキ炭酸ソーダ（Ｎ
ａＨＣＯ₃・Ｎａ₂ＣＯ₃・２Ｈ₂０）である。詳細は後述
するが、この炭酸ソーダ分はメタノールで抽出し、これ
を中和滴定することで求めることができる。この量が
０．０２〜２ｗｔ％の時、耐固結性改善効果が大きく、
又、重曹の化学的性質に変化がなく好ましい。０．０２
ｗｔ％よりも小さいと重曹純度は高いが耐固結性の改善
効果が小さくなる場合がある。又、２ｗｔ％よりも多く
ても耐固結性改善効果の向上はさ程大きくなく、逆に重
曹純度が低下し、アルカリ度の増加等、重曹のもつ化学
的性質がやや異なってくる場合がある。より好ましい濃
度は０．０５〜１ｗｔ％である。

【００２１】セスキ炭酸ソーダ量は、水分気化式カール
フィッシャー法で求めることができる。これは、本発明
者等が開発した方法であり、特願２００１−２０５９７
５号に開示してある。又、濃度が比較的高い場合はＸ線
回折分析でも求めることができる。この炭酸ソーダ分が
重曹粒子表面か又は内部に存在するかの判断は、重曹粒
子全体の炭酸ソーダ分の分析値と表面の値で比較するこ
とにより判断できる。通常、重曹粒子内部は、ほぼ純粋
な重曹である。

【００２２】本発明の耐固結性重曹の製造方法は特に制
限しない。前述した特性を持つ重曹が得られる方法であ
れば、いずれも適用できる。しかし、操作性良く、経済
的に製造できる好ましい方法として、重曹粒子を相対湿
度５０〜９０％、かつ温度２０〜７０℃で処理する方法
を挙げることができる。

【００２３】原料の重曹粒子は特に制限するものではな
く、公知の方法により製造したものでよい。例えば、苛
性ソーダ又は炭酸ソーダの水溶液を炭酸ガスで重炭酸化
して結晶として析出させた重曹スラリーを濾過したケー
ク、又は濾過後、洗浄して得られる湿潤ケーク、及びこ
れらのケークを乾操して水分を蒸発除去した乾燥粉体、
さらには、炭酸ソーダ又はセスキ炭酸ソーダの結晶を水
分の存在下で炭酸ガスと反応させて得た重曹等何れも使
用できる。

【００２４】好ましくは、苛性ソーダ又は炭酸ソーダの
水溶液を炭酸ガスで重炭酸化して重曹結晶を析出させる
方法、重炭酸ソーダの水溶液を冷却したり、塩析して重
曹結晶を析出させる方法である。このような晶析法で
は、より純粋で粒径や形状が制御され、かつ単一結晶で
重曹が得られ易い。

【００２５】重曹粒子の形状、粒径、粒度分布等は特に
限定するものではなく、前述した通りである。重曹粒子
は単一結晶でも凝集粒子でも、又、造粒もしくは成形さ
れた粒子でも良い。しかし前述した理由により、単一結
晶又は凝集粒子、特に単一結晶が好ましい。形状は板
状、立方体状、棒柱状、球状、針状いずれで良い。しか
し前述した理由により、単一結晶の場合は、板状、立方
体状、棒柱状が好ましく、凝集粒子の場合には、球形に
近い形状が好ましい。又、平均径は４０〜５００μｍ、
さらには５０〜３００μｍが前述した理由により好まし
い。このとき、粒径分布は狭い程好ましい。

【００２６】該粒径およぴ粒度分布は、晶析条件でも制
御できるが、スラリーの場合では液体サイクロン等によ
る分級分離、乾燥粉体の場合は風力分級機、振動式節分
機等でも制御できる。

【００２７】また、原料の重曹粒子の段階で篩等を使っ
て粒径を揃えても良く、本発明の処理を実施した後に篩
分等で粒径を揃えても良い。

【００２８】次に重曹粒子表面の炭酸ソーダ分の一部又
は全部をセスキ炭酸ソーダにする方法について述べる。
重曹粒子表面にセスキ炭酸ソーダを存在させる方法は種
々あり、特に限定するものではないが、重曹粒子表面の
重曹及び炭酸ソーダを転化してセスキ炭酸ソーダを生成
させる方法が操作が容易であり、好ましい方法である。
この方法によれば、重曹粒子表面にセスキ炭酸ソーダを
存在させることができ、固結性改善効果もより大きくな
る。

【００２９】具体的な方法としては、重曹粒子を、相対
湿度５０〜９０％、かつ温度２０〜７０℃で処理し、重
曹粒子表面の炭酸ソーダ分の一部又は全部をセスキ炭酸
ソーダに転化する方法である。

【００３０】相対湿度が５０％未満の場合は、重曹及び
炭酸ソーダのセスキ炭酸ソーダへの転化が起り難く、一
方、相対湿度が９０％を超える場合は、重曹自身が吸湿
し、表面が液状化することがあるので、相対湿度として
は５０〜９０％である。

【００３１】また、温度が２０℃未満の場合は、セスキ
炭酸ソーダへの転化速度が極端に遅く、必要以上に時間
がかかり実用的でなくなる。一方、温度が７０℃を超え
る場合は、重曹の炭酸ソーダへの分解が激しくなる。そ
のため、温度としては２０〜７０℃である。尚、ここで
いう温度とは重曹粒子温度、即ち品温を示す。

【００３２】この操作により、重曹粒子表面の炭酸ソー
ダ分を容易に効率よくセスキ炭酸ソーダにすることがで
きる。より好ましい条件は、相対湿度６０〜８０％、温
度３０〜６０℃である。

【００３３】処理装置としては、前記条件を満たすこと
ができるものであれば、特に限定するものでないが、操
作性、生産性、処理条件制御の面から、各種乾燥機が好
適に使用できる。

【００３４】特に相対湿度の制御の面で、例えば、通気
式回転乾操機、通気式円筒型回転乾燥機、流動層乾燥
機、円筒型攪拌乾燥機、溝型攪拌乾操機等を使用するの
がよい。

【００３５】処理時間は、重曹粒子表面の炭酸ソーダ分
の一部又は全部をセスキ炭酸ソーダにするのに必要な時
間であり、操作条件、装置によって異なるが通常３ｍｉ
ｎ〜１０Ｈｒである。この処理は大気下でも窒素ガス下
でも、又炭酸ガスを一部含んだ（１〜３０ｖｏｌ％）空
気、窒素ガスでも良い。処理効果と経済面から大気下が
好ましい。又、処理時、キルンの様に装置の回転や内部
に攪拌機を備え強制流動下で操作する方法が好ましく、
より均一に短時間で処理を終えることができる。処理操
作は、回分式、連続式いずれも適用できる。

【００３６】製造時、複数の重曹粒子が更に凝集するこ
ともある。この場合、そのままでも良いが、適当な粒径
まで、解砕しても良い。解砕時の平均粒径は４０〜５０
０μｍが好ましく、粒度分布は狭いほど好ましい。

【００３７】解砕方法としては、乾燥機中に攪拌羽根や
セラミックボール等を入れても良く、乾燥機を出た後、
衝撃、せん断、圧縮等の方法により解砕してもよい。

【００３８】以上の処理を行うことにより、重曹粒子表
面の炭酸ソーダ分の一部又は全部がセスキ炭酸ソーダに
転化した耐固結性重曹粒子が得られる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。＜重曹粒子中の全炭酸ソーダ含量の定量＞１）ト−タルアルカリ（ＮａＨＣＯ₃＋Ｎａ₂ＣＯ₃）の
定量３００ｍｌ共栓付き三角フラスコに重曹試料１．５ｇ
を正確に秤り取る。

【００４０】メチルオレンジを指示薬として、０．１
Ｎ−ＨＣｌで滴定する。２）炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）の定量３００ｍｌ共栓付き三角フラスコに、１Ｎ−ＮａＯＨ
を正確に２０ｍｌ入れる。

【００４１】重曹試料１．５ｇを正確に秤り取り、フ
ラスコに入れ、５分間加熱する。

【００４２】冷却の後、純水１００ｍｌを加え、次い
で１０％ＢａＣ１₂水溶液５０ｍｌを加えて良く振り混
ぜる。

【００４３】０．１Ｎ−ＨＣｌで、フェノールフタレ
インを指示薬として滴定する。

【００４４】ブランクも合わせて同様に操作する。３）重曹中の全炭酸ソーダ含量の定量１）−２）により求める。＜重曹粒子表面の炭酸ソーダ分の定量＞重曹約１０ｇを
精秤し３００ｍｌ共栓付三角フラスコに採り、脱水メタ
ノール１００ｍｌを加え、５分間激しく振とうした後、
フェノールフタレインを指示薬として、０．１Ｎ−ＨＣ
ｌ（メタノール溶液）で中和滴定を行う。

【００４５】この方法で測定した炭酸ソーダ量を重曹粒
子の表面部分に存在する炭酸ソーダ分とする。＜重曹粒子表面のセスキ炭酸ソーダ量＞水分気化装置付
カールフィッシャー水分測定装置（電量滴定方式）の測
定条件として、温度６０℃、Ｎ₂＝２００ｍｌ／ｍｉｎ
にて重曹中の水分含量を求めると、図１のごとく、ピー
クＡが付着水分、ピークＢが炭酸ソーダ含水塩（Ｎａ₂
ＣＯ₃・Ｈ₂０）、ピークＣがセスキ炭酸ソ−ダ（ＮａＨ
ＣＯ₃・Ｎａ₂ＣＯ₃・２Ｈ₂０）に相当する水分量が分別
定量できる。この時、窒素ガス中の微量水分はベースラ
インの増加分として差し引く。

【００４６】この水分量からセスキ炭酸ソーダ量を求め
た。

【００４７】実施例１炭酸ソーダ含量０．２１ｗｔ％で、すべて炭酸ソーダ無
水塩として存在する平均粒径１００μｍ、短径に対する
長径の平均比２の棒柱状乾燥重曹粒子を０．２ｋｇ／Ｈ
ｒで１５０ｍｍφ×１０００ｍｍＬ、１ｒｐｍの通気回
転乾操機に導入し、強制流動を行いながら逆方向から３
５℃−相対湿度（以下ＲＨと略す）７５％の空気を通気
する処理を行った。その結果、平均粒径１００μｍ、短
径に対する長径の平均比２、棒柱状で炭酸ソーダ分０．
２６ｗｔ％がすべてセスキ炭酸ソーダの重曹粒子が０．
２ｋｇ／Ｈｒで得られた。装置内滞在時間は１０Ｈｒで
あった。

【００４８】この重曹粒子２５ｋｇを紙袋に充填して、
３０℃−ＲＨ８０％と、２０℃−ＲＨ５０％が１日間隔
で変化する雰囲気下にて保管テストを行った結果、３週
間後でも固結はなく、テスト前と同様の物性を示した。

【００４９】比較例１実施例１と同一の乾燥品重曹粒子２５ｋｇ（炭酸ソーダ
含量；０．２１ｗｔ％で、すべて炭酸ソーダ無水塩とし
て存在）をそのまま紙袋に充填して、実施例１と同様の
条件の下で保管テストを行った。３週間後には袋内全体
が固結し一体化しており、流動する部分はなかった。

【００５０】実施例２重曹スラリーを遠心分離機にて脱液して得た湿潤重曹ケ
ークを、流動乾燥機にて強制流動を行いながら回分式で
１２０℃の加熱空気を送り重曹品温４３℃、相対湿度８
２％で６分処理した。

【００５１】得られた重曹粒子は、平均粒径１００μ
ｍ、短径に対する長径の平均比２の棒柱状で表面全炭酸
ソ−ダ含量は０．２８ｗｔ％であり、その内８５％がセ
スキ炭酸ソーダであった。

【００５２】この重曹粒子に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テス卜を行ったが、全く固結はなくテスト
前と同様の物性を示した。

【００５３】比較例２実施例と同じ重曹スラリーを遠心分離機にて脱液して得
た湿潤重曹ケークを、流動乾燥機にて強制流動を行いな
がら回分式で１５０℃の加熱空気を送り、重曹品温４７
℃、相対湿度４１％で処理した。得られた重曹粒子は、
平均粒径１００μｍ、短径に対する長径の平均比２の棒
柱状で表面炭酸ソーダ含量は０．３６ｗｔ％であり、セ
スキ炭酸ソーダはなく、全て炭酸ソーダ無水塩と炭酸ソ
ーダ１水塩であった。

【００５４】この重曹粒子に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テストを行ったところ、袋内全体が固結
し、一体化しており、流動する部分はなかった。

【００５５】比較例３重曹粉末を６５℃−ＲＨ１０％の空気で、１０Ｈｒ加熱
処理した。重曹粒子は、平均粒径１００μｍ、短径に対
する長径の平均比２の棒柱状で表面炭酸ソーダ含量は
１．７ｗｔ％で、全て炭酸ソーダ無水塩であった。

【００５６】この重曹粉末に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テストを行ったところ、全体が固結し、一
体化して流動する部分はなかった。

【００５７】実施例３比較例３の重曹粉末を恒温恒湿機にて３０℃、ＲＨ８０
％で１日晒す処理をした。その結果、重曹粒子は平均粒
径１００μｍ、短径に対する長径の平均比２の棒柱状
で、表面炭酸ソーダの全てがセスキ炭酸ソーダに転化し
た重曹粒子を得た。

【００５８】この重曹粉末に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テストを行ったところ、全く固結はなく、
テスト前と同様の流動性、嵩密度等の物性を示した。

【００５９】実施例４重曹スラリーを遠心分離機にて脱液して得た湿潤重曹ケ
ークを、実施例１と同じ通気式円筒型回転乾操機に回転
速度２０ｒｐｍで強制流動を行いながら、連続式で４ｋ
ｇ／ｈｒでｆｅｅｄし、重曹品温６０℃、乾燥機出口相
対湿度８０％で処理した（滞在時間３０分）。

【００６０】得られた重曹粒子は、平均粒径１５０μ
ｍ、短径に対する長径の平均比１．３の凝集晶で表面炭
酸ソ−ダ含量は０．５１ｗｔ％であり、その内９５％が
セスキ炭酸ソーダであった。

【００６１】この重曹粒子に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テス卜を行ったが、全く固結はなくテスト
前と同様の良好な物性を示した。

【００６２】比較例４重曹スラリーを遠心分離機にて脱液して得た湿潤重曹ケ
ークを、実施例１と同じ通気式円筒型回転乾操機に回転
速度２０ｒｐｍで強制流動を行いながら、連続式で４ｋ
ｇ／ｈｒでｆｅｅｄし、重曹品温７１℃、乾燥機出口相
対湿度４２％で処理した。（滞在時間３０分）得られた
重曹粒子は、平均粒径１５０μｍ、短径に対する長径の
平均比１．３の凝集晶で表面炭酸ソ−ダ含量は１．１ｗ
ｔ％であり、全て炭酸ソーダ無水塩と炭酸ソーダ１水塩
であった。

【００６３】この重曹粒子に対して実施例１と同様の条
件の下で保管テストを行ったところ、袋内全体が固結し
一体化しており、流動する部分はなかった。

【００６４】

【発明の効果】本発明の耐固結性重曹粒子は、耐固結性
に優れており、貯蔵中や輸送・流通過程、さらには使用
先での保管中に固結することがなく、流動性、搬送性、
溶解性及び貯蔵安定性等の作業性、取扱性に優れてい
て、特に過酷な梅雨時期においても同様の優れた特徴を
発現する効果を有するものである。

【００６５】さらに本発明の耐固結性重曹粒子の製造方
法は簡単であり、かつ操作は容易であることから経済
性、運転操作性、運転管理性に優れる効果を有するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、水分気化式カールフイッシャー水分
計を用いた重曹粒子の測定例を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重曹粒子表面に存在する炭酸ソーダ分の
一部又は全部がセスキ炭酸ソーダであることを特徴とす
る耐固結性重曹。
【請求項２】重曹粒子表面に存在する炭酸ソーダ分が
０．０２〜２ｗｔ％である請求項１記載の耐固結性重
曹。
【請求項３】重曹粒子表面に存在する炭酸ソーダ分の
４０％以上がセスキ炭酸ソーダである請求項１又は請求
項２に記載の耐固結性重曹。
【請求項４】重曹粒子の平均径が４０〜５００μｍで
ある請求項１〜３のいずれかに記載の耐固結性重曹。
【請求項５】重曹粒子が実質的に単一結晶で、且つそ
の短径に対する長径の平均比が１〜５である請求項１〜
４のいずれかに記載の耐固結性重曹。
【請求項６】重曹粒子を、相対湿度５０〜９０％、か
つ温度２０〜７０℃で処理することを特徴とする耐固結
性重曹の製造方法。
【請求項７】重曹粒子の処理を大気雰囲気下、かつ強
制流動下で行う請求項６に記載の耐固結性重曹の製造方
法。