JP2008532911A - 天然の層状鉱物からなる粒質材ならびにその製造方法 - Google Patents

Abstract

この発明は、粒質材の製造方法とその方法によって製造された粒質材に関する。この方法においては、１５０ｍ^２／ｇ超の比表面積と、０．４５ｍｌ／ｇ超の細孔容積と；１５ｍｅｑ／１００ｇ超の陽イオン交換能力を有する粘土材料が使用される。

Description

発明の詳細な説明

この発明は、粘土材料を含んだ粒質材ならびにその粒質材の製造方法に関する。

多くの液体状原材料は特定の適用形態のために固形に変換する必要がある。そのため前記液体を適宜な担体材料上に塗付する。例えば非イオン性の界面活性剤等の洗剤原材料が担体と共に粒化され、それを洗剤粉末または錠剤型洗剤等の固形洗剤成形物に付加することができる。粒化に際して洗剤原料の吸収と同じに担体を特定の粒子大に成形する。洗剤の技術分野の他にも、液体状の原材料を固形の形態に変換しさらにさらに別の固形原料と混合して加工する必要がある多くの技術分野が存在する。例えば飼料工業において同様に担体上に塗布され固形の飼料に変換される多数の液体状原料が使用される。液体状原料を直接飼料に付加すると、一般的に凝結が発生する。その飼料はもはや良好な取り扱いが不可能になる。これは例えば担体状に脂肪が塗付される魚用飼料ペレットに該当する。別の適用例は７５％の水性溶液中における塩化コリンの飼料化であり、これは沈澱珪酸塩上に塗付される。液体状の原料が固形の形態に変換されるものであるその他の適用分野は、例えば医薬品用の植物抽出物、あるいは固形形態で耕地に散布される植物防疫剤である。

液体状の原材料を固形の形態に変換する際に、得られた粉末が問題なく配量可能であるように流動性の粘度を有することが重要である。液体状の原材料も貯蔵に際して再び担体から分離しないようにすることが必要である。また、担体材料自体意図されている液体状原材料の用途に対して大抵は不活性であるため、この担体が可能な限り高い吸着性を有する必要がある。吸着容量が過度に低い場合、所与の量の液体状原材料に対する固形粉末の重量ならびに体積が増大する。それによって例えば輸送および貯蔵コストが増大する。

液体状の原材料を吸収するために、従来はその高い吸収可能量のため特に合成珪酸塩が使用されていた。この合成珪酸塩は湿式の方式でアルカリ珪酸塩溶液、特に珪酸ナトリウムから製造される。酸の添加によって非晶質の珪酸塩が沈澱し、これは極めて大きな比表面積ならびに極めて高い吸着可能量を有するものである。濾過、洗浄、および乾燥後に、沈殿生成物は８６ないし８８％のＳｉＯ_２と１０ないし１２％の水から形成されている。その水は、分子構造中ならびに珪酸塩の表面上のいずれにも物理的に結合されている。前記の珪酸塩はさらに変換に際して生じた塩の残留物と少量の酸化金属添加物を含んでいる。沈澱温度、ｐＨ値、電解液濃度、および沈澱時間等の重要な沈澱パラメータを変化させることによって、多様な表面特性を有する珪酸塩を製造することができる。約２５ないし７００ｍ^２／ｇの比表面積の範囲の珪酸塩を製造することができる。

沈殿に際して得られた珪酸塩懸濁液はフィルタプレスに移送され、ここでフィルタケークの固形物含有率は約１５ないし２０％になる。乾燥は多様な方式で実施され、その後にしばしば破砕および目視工程が続く。吸水性および疎水性のいずれの珪酸塩も使用することができるが、疎水性珪酸塩は同時に脱泡剤として作用することができる。

担体材料として主に使用される珪酸塩は、約１ないし１００μｍの平均粒子直径を有することが好適である。殆どの場合、油数値あるいはＤＩＮ５３６０Ｉに従って測定されたフタル酸ジブチル数値（ＤＢＰ数値）によって特徴付けられる大きな比表面積および高い吸着能力を有する沈澱した珪酸塩が好適である。この種の沈澱珪酸塩は、約５０ないし７５重量％の液体状原材料を吸収し、それを圧縮した形態で各適用形態において付加することを可能にすることができる。

珪酸塩とともにその他の担体材料も液体状の原材料の吸収のために使用される。例えば国際公開第９９／３２５９１号パンフレットには、４０ないし８０重量％のゼオライトと２０ないし６０重量％の１つあるいは複数のアルコキシド化されたＣ_８−Ｃ_１８アルコールおよびアルキルポリグリコシドを含んだ粒子状の洗剤あるいは洗浄剤が記載されている。これはゼオライトの量に対して少なくとも２５重量％の１つあるいは複数のフォージャサイト型のゼオライトを含んでいる。

従来粘土材料は例外的にのみ原材料のための担体として機能する粒質材の製造に使用されていた。粘土材料の主要な適用分野は従来脂肪および油を漂白するための漂白土としての使用であった。その際勿論、漂白後に漂白土内に残留する油あるいは脂肪残留分の原因による損失を低減するために使用される漂白土が漂白する脂肪あるいは油に対して可能な限り低い吸収可能量を有するものであることが好適である。さらに、その漂白土は比較的高い酸性度を有しており、すなわちこの種の材料の水中の懸濁液は顕著に酸性側に位置するｐＨ値、すなわち約ｐＨ３未満の値を有する。これらの漂白土は、天然の粘土材料を強酸によって抽出するか、あるいは天然の粘土材料に酸を付着させることによって製造することができる。

独国特許第１９４９５９０号Ｃ２明細書には、少なくとも５０重量％のモンモリロナイトを含んだ粘土を酸で抽出することによって得られる、油性物質の洗浄および／または精製剤が記載されている。そのため粘土と酸が、粘土の重量比１に対して０．３ないし２．５の重量比の酸の割合で混合される。その混合物から小さな固形の粒子が成形され、それが再度高められた温度下において水性の酸によって抽出される。抽出後に生成物は、０．１ないし５ｍｍの粒子直径と少なくとも１２０ｍ^２／ｇの比表面積と少なくとも０．７ｍｌ／ｇの細孔容積を有する。ここでその細孔容積は、酸処理された生成物の見かけの密度の逆数と実際の密度の逆数との間の差に相当する。総細孔容積は０．０２ないし１０μｍの直径を有する小さな細孔によって形成されることが好適である。酸によって処理された粘土材料は、総細孔容積に対して３５ないし７５％の割合で小さな細孔によって形成された細孔容積を有することが好適である。より高い酸によって抽出された粘土材料はより高い割合で小さな細孔を有することを特徴とする。

前述した珪酸塩は極めて高い純度と極めて高い白色度を有している。しかしながらこれは特殊な製造プロセスのため極めて高価である。従って多くの適用分野のためにより低価格で高い液体吸収能力を有する担体材料が求められている。

従って本発明の目的は、大きな量の液体状原材料を吸収することができる粒質材を低価格に製造することを可能にする、粒質材の製造方法を提供することである。

前記の課題は、請求項１の特徴に従った方法によって解決される。従属請求項の対象は、その方法の好適な追加実施形態である。

本発明に係る方法において使用される粘土材料によって多量の液体状原材料が結合され流動性の形態に変換され得ることが判明した。液体の吸収可能量は最大６１重量％となり、それによって殆ど沈澱珪酸塩の値に達する。粘土材料は天然のソースから得ることができ、簡単なケースにおいては石英あるいは長石等の硬質の添加物から解放するかあるいは破砕することが必要となる。従って粘土材料は低コストに準備することができる。例えば油の漂白に使用されるような粘土材料の液体吸収可能量は通常最大で約４０重量％となる。しかしながら特別な粘土材料を選択することによって、著しく高い液体吸収可能量を達成することができる。その理論に限定されるものではないが、発明者等は、本発明に係る方法において使用される粘土材料の高い液体吸収能力が特殊な細孔寸法分布に基づくものであると推測している。従って特殊な粘土材料の使用は、特に高い白色度が重要でない適用分野において、合成沈澱珪酸塩に対する低コストな代替案を成すものである。

具体的には、本発明に係る粒質材の製造方法は、
１５０ｍ^２／ｇ超の比表面積と；
０．４５ｍｌ／ｇ超の細孔容積と；
１５ｍｅｑ／１００ｇ超、特に４０ｍｅｑ／１００ｇ超の陽イオン交換能力、
を有する粘土材料を少なくとも部分的に含んだ固形の粒化混合物を製造し、
前記固形の粒化混合物に液体状の粒化剤を付加し；
前記固形の粒化混合物と液体状の粒化剤の混合物を粒質材に成形する、
ような方式で実施される。

粘土材料の比表面積は１８０ｍ^２／ｇ超、特に２００ｍ^２／ｇ超であることが好適である。

細孔容積はＢＪＨ法によって測定され、１．７ないし３００ｎｍの直径を有する細孔の累積細孔容積に相当する。粘土材料は０．５ｍｌ／ｇ超の細孔容積を有することが好適である。

本発明に係る方法において使用される粘土材料の陽イオン交換能力は、２５ｍｅｑ／１００ｇ超、特に４０ｍｅｑ／１００ｇ超となることが好適である。

固形の粒化混合物は主な成分として上記の物理的パラメータを有する粘土材料を含んでいる。固形の粒化混合物は粘土材料のみから形成することもできる。しかしながら粒化混合物が粘土材料の他に別の固形成分を含むことも可能である。その成分とは、例えば沈澱珪酸塩、シリカゲル、例えばゼオライト等の珪酸アルミニウム、粉末状の珪酸ナトリウム、または例えばベントナイトあるいはカオリン等のその他の粘土材料である。

固形の粒化混合物は粉末形態とされ、その際レーザ粒度測定によって判定した平均粒子寸法（ＤＴ５０）が２ないし１００μｍの領域、特に５ないし８０μｍの領域となることが好適である。本発明に係る粒化混合物から製造された粒質材の良好な硬度と原材料に対する良好な吸収可能量を達成するために、粒化混合物を微細な粉末の形態に製造することが好適である。平均粒子寸法（ＤＴ５０）は７０μｍ未満、特に５０μｍ未満、特に好適には３０μｍ未満に選定される。

粒化混合物は、６３μｍの目幅の篩により最大４％、特に最大２％の乾燥篩残留分を有することが好適である。

粘土材料の水による懸濁液は中性ないし弱アルカリ性のｐＨ値を有することが特に好適である。粘土材料の酸性度はｐＨ６．５ないし９．５、特にｐＨ７ないし９．０、特に好適にはｐＨ７．５ないし８．５の範囲となる。酸性度を測定するための方法は実施例中に記載されている。この粘土材料の中性の性質によって、脆弱な物質を粒質材に加工することもできる。低い酸性度のため酸触媒による分解反応が抑制され、従って粒質材ならびにその中に含まれている原料の寿命が延長される。

固形の粒化混合物に液体状の粒化剤が付加される。これは単純なケースでは水とすることができる。しかしながら、固形の粒化混合物を粒質材に固化することが可能である限りにおいて任意の液体を使用することができる。

この固形の粒化混合物と液体状の粒化剤の混合物が粒質材に成形される。この粒化は一般的な粒化装置によって実施される。その際例えば既知の全ての粒化方式を適用することができる。例えば固形の粒化混合物をドラム内で回転させ、液体状の粒化剤を微細な霧として吹き付けることができる。しかしながら、固形の粒化混合物が混合器内で回転している際に液体状の粒化剤をその上に滴下させることもできる。さらに、粒化混合物と液体状の粒化剤を混合してその後混合器内で回転させ、それによって粒子を形成させることも可能である。

完成した粒質材は、その後湿度を所要の数値に調節するために乾燥させることができる。同様に、適宜な粒子大に調節するために粒質材をさらに破砕および／または篩にかけることができる。

粒質材の粒子の寸法には全く制約はなく、意図している適用形態に従って選定することができる。洗剤としての適用形態に対して、０．２ないし２ｍｍの領域の粒子寸法を有する粒質材を使用することが好適である。飼料添加剤に対しては、大抵微細な粉末あるいは微小粒質材を形成するより小さな粒子寸法が適用される。

無水（完全乾燥）の粘土材料に対して６５重量％超のＳｉＯ_２含有率を有する粘土材料を使用することが好適である。さらに、そのアルミニウム含有率がＡｌ_２Ｏ_３として計算して無水の粘土材料に対して１１重量％未満となる粘土材料が好適である。

粘土材料は１５重量％未満、特に５重量％未満、特に好適には２ないし４重量％の水分含有率を有する。

発明者等は、本発明に係る方法において極めて好適に使用される粘土材料が、例えば自然に存在する相オパールＡ等の非晶質の二酸化珪素と例えば複八面体スメクタイト等の層シリカとの混合物として記述することができると仮定している。複八面体スメクタイトとして、モンモリロナイト、ノントロナイト、あるいはヘクトライトを付着することができる。スメクタイト層は多孔質かつ非晶質のシリカゲル構造内に固定的に付着させることができ、その際これは極めて薄い小板状形態ならびに場合によって完全に離層して存在することができる。このことは、これらの粘土材料において殆ど観察されないあるいは極微弱にしか観察されないＸ線反射を説明するものである。この方法において好適に使用される粘土材料は、実質的にＸ線において非晶質である。層シリカにおいて典型的な反射、例えば２０ないし３０℃における隆起および０６０インディファレンスはそれらの粘土材料において極僅かにしか見られなかった。００Ｌ反射の弱さは特に、層シリカの小板片が略完全に離層して多孔質構造中に存在することを示している。一般的に、層シリカは極僅かの板昌からなる積層体として存在している。付着した層シリカに従って、多孔質の構造はさらに充分な陽イオン交換能力を備えているが、これは通常純粋なスメクタイト独特のものである。

本発明に係る方法において使用される粘土材料は、自然のソースから得られたものとすることが好適である。しかしながら、前述した特性を備えている合成粘土材料を使用することも可能である。この種の粘土材料は例えば水ガラスとベントナイトから製造することができる。本発明に係る方法において使用される粘土材料は、粘土材料を酸抽出することによって得られたものとはしないことが好適である。

特に、好適には極低い結晶性を有するものであってすなわち層シリカの類には該当しない粘土材料が使用される。低い結晶性は例えばＸ線回折法によって判定することができる。ここで特に好適な粘土材料はＸ線において極めて非晶質であり、すなわちこれはＸ線回折図において実質的に全く鋭敏な信号を示さないか、あるいは極僅かな割合の鋭敏な信号しか示さないものである。従ってこれはアタパルジャイトまたはスメクタイト類には属さない。

本発明において使用される粘土材料は、実質的に水に対しては膨潤性を示さないことが好適である。沈降容積は実質的に水中における沈降密度によって判定される。膨潤は極僅かあるいは全く発生しない。それによって沈降容積は時間関数として実質的に一定になる。加えてこれは層シリカのものに比べて著しく小さくなる。カルシウムベントナイトの膨潤容積は一般的に約１０ｍｌ／２ｇ、ナトリウムベントナイトのものは約６０ｍｌ／２ｇとなる。粘土材料は水中において１５ｍｌ／２ｇ未満、特に１０ｍｌ／２ｇ未満、特に好適には８ｍｌ／２ｇ未満の沈降容積を有するものとなる。水中あるいはその他の液体中により長く滞留させても、沈降容積の変化は実質的にあるいは全く見られない。室温中で３日間粘土材料を水中に滞留させた場合の沈降容積が１５ｍｌ／２ｇ、特に１０ｍｌ／２ｇ未満、特に好適には８ｍｌ／２ｇ未満となる。室温としては１５ないし２５℃の範囲、特に２０℃の温度が理解される。ナトリウムベントナイトおよびカリウムベントナイトは、本発明に係る方法において使用される粘土材料に対して水中において極めて高い膨潤容積を示す。

本発明に係る方法において使用される粘土材料は、特定の細孔半径分布を有する。ここで細孔容積は、主に１４ｎｍ超の直径を有する細孔によって形成される。本発明に係る方法において使用される粘土材料は、総細孔容積（後述するように、ＢＪＨ法によって測定して）の少なくとも４０％が１４ｎｍ超の細孔直径を有する細孔から形成されるような細孔半径分布を有することが特に好適である。総細孔容積の５０％超、特に６０％超が１４ｎｍ超の直径を有する細孔から形成されることが好適である。前述したようにこの粘土材料の総細孔容積は０．４５ｍｌ／ｇ超となる。細孔半径分布または総細孔容積は、窒素多孔度測定（ＤＩＮ６６１３１）ならびにＢＪＨ法に従った吸着等温線の評価（下記参照）によって判定される。

前述したように、粒化混合物は前記の粘土材料の他に別の成分、または別の担体材料あるいは粒化補助剤を含むことができる。粘土材料の固形粒化混合物の含有率は少なくとも１０重量％、特に少なくとも２０重量％、より好適には少なくとも４０重量％、特に好適には少なくとも６０重量％となる。本発明に係る方法において使用される粘土材料は比較的低コストに製造することができるため、粒化混合物中における粘土材料の含有率が高いことによってコスト面のメリットが得られる。勿論自然に存在する粘土鉱物は大抵純白ではなく、むしろ例えばこの粘土鉱物を幾らか茶色に変色させるような酸化金属等の不純物を含んでいることが可能である。

例えば洗剤化合物等の特に高い白色度が必要とされる適用形態に対して、粒化混合物は一定割合の珪酸塩を含むことが可能である。珪酸塩は、特に合成によって製造されている場合に純白となり、従って粒質材を白色化するよう作用する。加えて珪酸塩は高い液体吸収能力を備えており、従って製造された粒質材の吸収可能量が低下することはない。

珪酸塩の含有率は任意に選定することができる。粒質材の略白色の外観が必要とされる場合、好適には合成のものである珪酸塩の含有率は、少なくとも２０重量％、特に少なくとも３０重量％、特に好適には少なくとも５０重量％となる。経済性の理由から珪酸塩の含有率は最大でも９０重量％とすることが好適である。

前述したように、単純なケースにおいては液体状粒化剤として水を使用することができる。しかしながら実用上の適用形態においては粒化剤が資源物質を含むことが好適である。その資源物質としては液体状の物質が理解され、それが本発明に係る方法によって固形かつ流動性の形態に変換される。資源物質の選択に際して制約はない。本発明に係る方法は略全ての原料あるいは資源物質の固形化に適している。そのような資源物質は例えば、蟻酸、濃縮脂肪、ゴム添加物、例えばホップ抽出物等の植物抽出物、糖密、香油あるいは香料、植物防疫剤、例えばビタミンＥアセテート等の液体状ビタミン、またはその他の多くの液体状資源物質とすることができる。

前述した物理的特性を有する本発明に従った粘土材料の適用によって、極めて大きな量の液体を含んだ粒質材を得ることができる。液体状の粒化剤中に含まれている資源物質の含有率は、固形の粒化混合物の少なくとも４０重量％、特に少なくとも５０重量％に相当するように選択することが好適である。液体状の粒化剤は、例えばこの液体状の粒化剤の粘性を調整するために、資源物質の他に例えば水あるいはアルコール等の気化可能な液体を補助剤として含むことができる。補助剤として使用された液体は粒化中に例えば熱風の吹き付けによって気化させることができる。

本発明に係る方法は洗剤成分の製造に適用することが極めて好適である。この適用形態において資源物質は界面活性剤に相当するものであることが好適である。その際洗剤の製造において一般的な全ての界面活性剤を使用することができる。例えば陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、またはエトキシ化された脂肪アルコール等の非イオン界面活性剤を使用することができる。この粒質材は洗剤化合物に使用されるため、粒質材の粒子大は０．１ないし５ｍｍ、特に０．２ないし２ｍｍの範囲で選択される。

本発明に係る方法の別の好適な適用分野は飼料成分の製造である。この飼料成分は、大抵例えばペレット等のより大きな断片状の飼料として加工される。良好な追加加工を可能にするため、粒質材の粒子大は洗剤粒質材の場合よりも幾らか小さく選択される。飼料としての適用形態において粒質材は０．５ｍｍ未満、特に０．１ないし０．４ｍｍの範囲の粒子寸法を有することが好適である。粒質材の粒子大は、例えば水または液体状の粒化剤の付加中における適宜なプロセス制御によって調節することができる。粒子大は篩によって調節することもできる。しかしながら、粒子化に際して既に所要の粒子大が得られるように粒化プロセスを制御することが好適である。

粒質材の製造は混合プロセスによって実施される。必要とされる粒質材の特性に従って異なった混合器が使用される。その際粒子化は継続的あるいはバッチ式のいずれによっても実施可能である。粒質材の硬度は、混合プロセスに際して固形の粒化混合物と液体状の粒化剤の混合物に作用する剪断力の強さによって調節することができる。軟質粉末を生成するために、いわゆるドラム混合器、Ｖブレンダ、あるいはタンブラが使用される。より硬質の粒質材は、円錐混合器、鋤刃混合器、あるいは螺旋混合器の使用によって得られる。鋤刃混合器の例として、レッジ（登録商標）ＦＫＭ混合器ならびにドライス・ターボミックスＴＭ混合器が挙げられる。螺旋混合器の例としては、日本国Ｈｏｋｏｓａｗａ社製のＮａｕｔａ（登録商標）混合器が挙げられる。硬質の粒質材は、例えばレッジ（登録商標）ＣＢ混合器、ドライス・コリミクス（登録商標）Ｋ−ＴＴ混合器、バレストラ（登録商標）・ケテミクス（登録商標）装置、ならびにＳｃｈｕｇｉ（登録商標）製粒機によって得られる。これらの混合器は洗剤用の粒質材の製造に使用することが好適である。

しかしながら粒質材は、前述の方法に加えて押出成形ならびにローラ接触とその後に続く粉砕によって製造することもできる。

本発明に係る方法によって得られた粒質材は、高い液体状資源物質の含有率と比較的低い吸着剤あるいは粘土材料含有率を備えている。従って本発明の対象は、
１５０ｍ^２／ｇ超の比表面積と；
０．４５ｍｌ／ｇ超の細孔容積と；
１５ｍｅｑ／１００ｇ超の陽イオン交換能力、
を有する粘土材料を少なくとも含んだ粒質材である。

粘土材料の比表面積は１８０ｍ^２／ｇ超、特に２００ｍ^２／ｇであることが好適である。細孔容積は５０ｍｌ／ｇ超となることが好適である。粘土材料の陽イオン交換能力は２５ｍｅｑ／１００ｇ超、特に４０ｍｅｑ／１００ｇ超であることが好適である。

本発明に係る粒質材は低コストに製造することができ、高い白色度が必要とされない使用分野に特に適している。

粒質材中の粘土材料含有率は２０重量％超、特に３０重量％超であることが好適である。

粒質材は少なくとも１種類の資源物質を含んでいる。資源物質の例は前述した通りである。資源物質の選択には何の制約もない。任意の資源物質を粒質材中に含めることができ、固形かつ流動性の形態に加工することができる。

粒質材中の資源物質の含有率は少なくとも４０重量％、特に少なくとも５０重量％であることが好適である。特に好適な実施形態において資源物質の含有率は最大６１重量％にまでなる。

この粒質材は、洗剤の成分あるいは飼料中への使用に特に適している。従って資源物質は界面活性剤あるいは飼料添加物の一群の中から選択される。適宜な飼料添加物は、例えば脂肪、コリン、ならびにビタミンである。

粒質材が高い白色度を有する必要がある場合、これが一定比率の珪酸塩を含有することが好適である。粒質材中の珪酸塩含有率は少なくとも１０重量％、特に少なくとも２０重量％とすることが好適である。本発明に係る粒質材の流動性を改善するために、これをその後前述した粘土材料と共に粉末化することができる。極めて高い粒質材の白色度が必要とされる場合、例えば沈澱珪酸塩と共に最終的な粉末化を実施することができる。

前述した粘土材料は、高い白色度が求められない限り、その他の粉末化の用途のために使用することもできる。このプロセスにおいて沈澱珪酸塩またはゼオライトを粉末化剤として代替することができる。

本発明の別の観点は、前述した粒質材の資源物質の吸着への適用である。

次に、本発明について例に基づいてさらに詳細に説明する。

試料の特性判定
粒質材の特性判定をするために以下の方法を使用した：

表面積／細孔容積：
比表面積はミクロメトリクス社製のＡＳＡＰ２０１０型全自動窒素多孔度測定装置によってＤＩＮ６６１３１に従って判定した。細孔容積はＤＪＨ法を使用して測定した（Ｅ．Ｐ．バレット氏、Ｌ．Ｇ．ジョイナー氏、Ｐ．Ｐ.ハイエンダ氏等による米国化学会誌第７３版（１９５１年）第３７３号参照）。特定の細孔寸法範囲の細孔容積は、ＢＪＨ法に従った吸着等温線の評価によって得られた細孔容積増分の累積によって判定される。ＢＪＨ法に従った総細孔容積は２ないし１３０ｎｍの直径を有する細孔に関するものである。

水分含有率：
１０５℃における製品の水分含有率はＤＩＮ／ＩＳＯ−７８７／２の方法を使用して判定された。

珪酸塩分析：
（ａ） 試料分解
この分析は生粘土あるいは対応する製品の総分解に関するものである。固形材料を分解した後個別成分を従来の特殊分析方法、例えばＩＣＢによって分析および定量化する。

試料分解のために約１０ｇの検査される試料を微細に破砕し、２ないし３時間乾燥庫内において重量が一定になるまで乾燥させる。約１．４ｇの乾燥した試料を白金るつぼ内に収容し、試料正味重量を０．００１ｇの精度で測定する。その後試料を白金るつぼ内で４ないし６倍の重量の炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムの混合物（１：１）と混合する。混合物を白金るつぼと共にシモン−ミュラー炉内に設置し２ないし３時間８００ないし８５０℃で溶融させる。白金るつぼを溶融物と共に白金プライアを使用して炉から取り出し冷却のために放置する。冷却された溶融物を少量の蒸留水によってカセロール内で洗浄し、慎重に濃塩酸を混合する。ガス発生の終了後に溶液を乾燥するまで気化させる。残留物を２０ｍｌの濃塩酸内に収容し、再度乾燥するまで気化させる。塩酸による気化を再度実施する。残留物を５ないし１０ｍｌの塩酸（１２％）によって湿潤させ、約１００ｍｌの蒸留水を混合して加熱する。溶解しないＳｉＯ_２を濾過し、残留物を３回高温の塩酸（１２％）で洗浄し、その後濾過液に塩化物が無くなるまで温水（蒸留水）で洗浄する。

（ｂ） 珪酸塩測定
ＳｉＯ_２をフィルタと共に灰化して計量する。

（ｃ） アルミニウム、鉄、カルシウム、およびマグネシウムの測定
珪酸塩測定において集積された濾過液を５００ｍｌのメスフラスコ内に移し、指標位置まで蒸留水を追加する。この溶液からＦＡＡＳによってアルミニウム、鉄、カルシウム、およびマグネシウム測定を実施する。

（ｄ） カリウム、ナトリウム、およびリチウムの測定
５００ｍｇの乾燥した試料を白金シャーレ内において０．１ｍｇの精度で計量する。その後その試料を約１ないし２ｍｌの蒸留水で湿潤させ、４滴の濃硫酸を付加する。その後３回、砂浴内において約１０ないし２０ｍｌの濃縮ＨＦ（フッ化水素酸）によって乾燥するまで気化させる。次にＨ_２ＳＯ_４によって湿潤させ、炉板上で乾燥するまで蒸発させる。白金シャーレを短時間焼いた後４０ｍｌの蒸留水と５ｍｌの塩酸（１８％）を付加し、混合物を沸騰させる。得られた溶液を２５０ｍｌのメスフラスコ内に移し、指標位置まで蒸留水を追加する。その溶液からＥＡＳによってナトリウム、カリウム、リチウム含有量を判定する。

強熱減量：
焼き付けて計量した蓋付の磁器るつぼ内で約１ｇの乾燥した試料を０．１ｍｇの精度で計量し、マッフル炉内で２時間焼結する。その後るつぼを乾燥器内で冷却し計量する。

陽イオン交換能力：
陽イオン交換能力を判定するために、５ｇの試料を６３μｍの篩にかけ、検査する粘土材料をその後１１０℃において２時間乾燥させる。その後正確に２ｇの乾燥した材料をエルレンマイアーフラスコ内で計量し、１００ｍｌの２Ｎ ＮＨ_４Ｃｌ溶液を混合する。懸濁液を還流しながら１時間沸騰させる。室温中における１６時間の放置後に薄膜吸込みフィルタを介して濾過し、フィルタケークを極めて非イオン化するまで蒸留水（８００ｍｌ）で洗浄する。洗浄水のＮＨ_４ ^＋イオンの不在性の証明は、ネスラー試薬によって実施することができる。フィルタケークを１１０℃で２時間乾燥させ、粘土材料中のＨＨ_４含有量を製造者（レコ社製のＣＨＮ分析機）の指示に従ってケルダール法によって判定する。測定された粘土材料中に吸収されているＮＨ_４量から陽イオン交換能力を計算する。交換された金属イオンの比率と種類が濾過液中においてＥＣＰ分光分析によって判定される。

Ｘ線回折法：
フィリップス社製のＣＯ陽極を備えた高解像度粉末回折計（Ｘ′−ペルトＭＰＤ（ＰＷ３０４０）によってＸ線画像が作成された。

沈降容積の判定
目盛付けされたメスシリンダに１００ｍｌの蒸留水あるいは１％のソーダと２％のポリリン酸トリナトリウムからなる水性溶液を充填する。２ｇの測定すべき物質を遅速かつそれぞれ０．１ないし０．２ｇに分割して杓子を使って水の表面に付加する。付加した分片が沈降した後次の分片を付加する。前記２ｇの物質を付加しメスシリンダの基底部に沈降した後、シリンダを１時間室温中に放置する。その後メスシリンダの目盛上で膨潤した物質の高さをｍｌ／２ｇの単位で読み取る。沈降容積の測定のために、３日間放置した後堆積物をパラフィルム（登録商標）で被包して３日間振動しないようにして室温中で放置する。沈降容積をメスシリンダの目盛上で読み取る。

乾燥篩残留物の測定
約５０ｇの空気乾燥させた検査される鉱物を４５μｍの目幅の篩上で計量する。この篩は吸引機に接続されていて、これは篩の下側に開口した吸引口によって篩よりも細かい全ての成分をその篩を介して吸引するものである。篩がプラスチック蓋部材によって遮蔽され、吸引機が点入される。５分後に吸引機を停止して、篩上に残留した大粒の成分を重量差によって判定する。

粒質材の溶解速度の判定
粒質材の溶解速度は国際公開第９９／３２５９１号パンフレットに記載されている方法によって検査する。

粒質材をまず２００μｍの目幅の篩によって篩い分ける。８ｇの篩い分けられた材料を、３０℃に加熱し２１°のドイツ硬度を有する１ｌの水中に付加する。櫂形攪拌機により８００回転／分の速度で９０秒間攪拌する。残留した粒質材成分を０．２ｍｍの目幅の篩で篩い分けし、その後一定重量になるまで４０℃で乾燥させる。残留物を計量して先に計量した元の粒質材量に対する差によって減量分を算定する。

白色度の判定
白色度判定の基準数値はＢａＳＯ_４の拡散反射率である。ＢａＳＯ_４との比較によってその他の物質の拡散反射率がパーセントで示される。４５７ｍｍの重点波長における反射係数Ｒ４５７の測定は、データカラー・エルレフォ２０００装置を使用して実施される。適宜な追加プログラムの補助によってハンター色座標Ｌ、ａおよびｂを判定することができ、ここでＬは白色度を示している。

１０ｇの粒質材を４５μｍの目幅の篩を介して篩い分ける。篩上に滞留した残留物を実験室粉砕機によって粉砕し再度篩い分ける。この工程を、篩上に残留物が滞留しなくなるまで繰り返す。篩い分けられた粉末を空気循環式乾燥庫内において１３分間１３０℃で乾燥させ、その後乾燥器内で冷却する。

冷却された粉末を直接測定するか、あるいはツァイス・錠剤型プレス装置によってプレスした後即座にエルレフォ装置（データカラー・エルレフォ２０００；プログラムＲ４５７、またはハンターカラープレート）によって測定する。

メチレンブルー値の判定
メチレンブルー値は粘土材料の内部表面の一指標となる。

ａ） 二燐酸四ナトリウム溶液の製造
５．４１ｇの二燐酸四ナトリウムを０．００１ｇの精度で１０００ｍｌのメスフラスコ内に計量して入れ、振動させながら指標位置まで蒸留水を注入する。

ｂ） ０．５％のメチレンブルー溶液の製造
２０００ｍｌのビーカグラス内において１２５ｇのメチレンブルーを約１５００ｍｌの蒸留水によって溶解する。この溶液をデカンテーションして２５ｌになるまで蒸留水を注入する。

０．５ｇの内部表面積が既知である湿性の試験ベントナイトをエルレンマイアーフラスコ内に０．００１ｇの精度で計量して入れる。５０ｍｌの二燐酸四ナトリウム溶液を付加し、その混合物を５分間加熱して沸騰させる。室温に冷却した後１０ｍｌの０．５モルＨ_２ＳＯ_４を添加し、予想される最終使用量の８０ないし９５％のメチレンブルー溶液を付加する。ガラス棒を使用して一滴の懸濁液を採取し、濾過紙上に付加する。無色の中央部を有した濃紺色の斑点が形成される。ここで、１ｍｌの分量の追加的なメチレンブルー溶液を付加し、斑点検査を繰り返す。この付加は、前記の中央部が幾らか薄青色に変色するまで、すなわちメチレンブルー成分が試験ベントナイトによって吸収されなくなるまで継続する。

ａ） 粘土材料の検査
粘土材料の検査は試験ベントナイトの場合と同様な方式で実施される。使用されたメチレンブルー溶液の量から粘土材料の内部表面積を算定することができる。

粘土材料の酸性度の判定
検査する粘土材料の蒸留水中における５重量％の懸濁液が製造される。ｐＨ値を室温中（２０．０℃）において目盛付けされたガラス電極によって測定する。

例１： 粘土材料Ａの特徴判定
本発明に係る方法に適した粘土材料Ａ（ドイツ国、モースブルグ市のズードケミー社より市販の生粘土製品番号：０３０５１、トンシル（登録商標）４１９ＦＦ）をその物理化学特性に関して検査した。それによって得られた結果は表１ａにまとめられている。

例２： 粒子化の実施
以下の例において記述されている粒質材を製造するために、別途の記載が無い場合は、アイリッヒ強力ミキサＲ０２Ｅを使用した。その際、プレートの回転速度用の低い設定（第１段）と、渦流器用の最大回転速度が選択される。粒子化パラメータは、別途の記載が無い場合は、粒質材の５０％超が０．４ないし１．６ｍｍの粒子寸法領域に含まれるように選定した。平均粒子大は粒子化パラメータを変更することによって調節することができる。

凝集物の粘着性を低減するために、必要に応じてそれを石灰あるいはゼオライトで被覆した。そのため粒質材を樹脂袋体内に移送し、無機質の粉末を添加して袋の内容物を約２分間振動させた。より多量である場合は、粒質材の被覆はアイリッヒ・ミキサ内で実施した。さらに粒化の後に無機質の粉末を添加し、粒質材を２０ないし３０秒間最大渦流回転数の５０％で混錬した。

例３： 非イオン界面活性剤を使用しての洗剤粒子の製造
４００ｇの例１で特性判定した粘土材料Ａを、例２において記述された方式でデヒドール（登録商標）ＬＴ７（ドイツ国デュッセルドルフ市のコグニスＡＧ）を使用して粒化した。

比較例として同様な粒化を沈澱珪酸塩（ドイツ国デグサ社製のシペルナト（登録商標）２２）を使用して実施した。

添加された界面活性剤混合物からその際の界面活性剤含有量を計算した。

粒質材はいずれの場合も１０％のゼオライトＡ（ハンガリー国ＭＡＬ粘土社製のゼオロン（登録商標）Ｐ４Ａ）によって被覆され、０．４ないし１．６ｍｍの寸法範囲の粒質材を篩によって分離した。

いずれにおいても溶解速度と白色度が判定された。その結果は表２に示されている。

例４： 塩化コリン溶液の粒化
塩化コリン、９９％固形（ドイツ国タウフキルヘンのシグマ・アルドリヒ社製）から、７０％の水性溶液を製造した。この種の溶液は、飼料製造において技術的に使用される。

例２に記述されたような方式で、２３５ｇの塩化コリンを７０％の水性溶液として３００ｇの表１で特徴付けられた粘土材料Ａと共に粒化した。微細粒子の粒質材が得られると同時に粒化が停止された。

比較のために、同様にして沈澱珪酸塩（デグサ社製のシペルナト（登録商標）２２）ならびにナトリウムベントナイト（ドイツ国ズードケミー社製のラウンドロシルＤＧＡ）を使用した。その結果は表３にまとめられている。

表３に示されているように、沈澱珪酸塩は約６６％の塩化コリン溶液を吸収する。それに対して一般的なナトリウムベントナイトは２９重量％の塩化コリン溶液しか吸収しない。表１に特徴付けられた粘土材料Ａは４３．９重量％の塩化コリンを吸収する。すなわち粘土材料Ａは一般的なベントナイトに比べて著しく大きな量の液体を吸収する。

例５： メチレンブルー値の判定
例１において特徴付けられた粘土材料Ａならびにその他のベントナイトについてメチレンブルー値を判定した。その結果は、その他のパラメータと共に表４に示されている。

例６： 非イオン性界面活性剤の担体能力
表６には異なった担体材料から製造された粒質材の典型的な非イオン性界面活性剤含有量が示されている。

例７： ビタミンＥの粒化
例２において記述した方式によってビタミンＥアセテート（ドイツ国ルードヴィヒスハーフェン市、ＢＡＳＦ社製のビタミンＥアセテート油質原料）を４００ｇの表６に示された担体と共に粒化した。表１において特徴付けられた粘土材料Ａの他に、沈澱珪酸塩（デグサ社製シペルナト（登録商標）２２）、ならびに珪酸塩と例１において特徴付けられた粘土材料Ａの３：１混合物について実施した。個々の粉末の最大液体収容能力が次の表６に示されている：

例１において特徴付けられた粘土材料ＡはビタミンＥに対して極めて高い収容能力を有している。この粘土材料はまた沈澱珪酸塩との混合物として使用することもできる。すなわち２５％の沈澱珪酸塩が粘土材料によって代替されている粉末混合物が、殆ど沈澱珪酸塩と同等なビタミンＥアセテートに対する液体吸収能力を示している。

例８： 珪酸塩と粘土材料からなる混合物の白色度
白色度の判定のために、表１において特徴付けられた粘土材料Ａから錠剤型材料をプレス成形しそれを測定した。沈澱珪酸塩は錠剤型にプレス成形不可能であるため、沈澱珪酸塩との比較のためにいずれの場合もプレスされていない材料を使用した。

判定された数値が表７に示されている。

例１において特徴付けられた粘土材料Ａならびに粘土材料と沈澱珪酸塩の混合物のいずれもが、高い液体収容能力に加えて高い白色度を有している。

例９： 硫酸エーテルの粒化
陰イオン界面活性剤の例として、界面活性剤テクサポン（登録商標）Ｎ７０（ドイツ国デュッセルドルフ市のコグニス社製）が使用された。これは７０％の硫酸エーテルと３０％の水を含んでいる。

８００ｇの例１において特徴付けられた粘土材料Ａをいずれも９４５ｇのテクサポン（登録商標）Ｎ７０と共に粒化した。これは、完成した粒質材中における５２％の硫酸エーテル含有量に相当する。７４０ｇ／ｌのかさ密度を有し極めて良好に水溶性（溶解度９８％）である粒質材が得られる。

比較のために硫酸エーテルをベントナイト・ラウンドロシル（登録商標）ＤＧＡ（ドイツ国ズードケミー社）と共に粒化した。このベントナイトを担体として、２４．６％の硫酸エーテル含有量を有する粒質材のみを製造することができた。

例１０： 大豆レシチンの粒化
例２において記述された条件下で飼料適用形態の例として大豆レシチンを異なった担体材料と共に粒化した。担体材料としては例１において特徴付けられた粘土材料Ａおよび沈澱珪酸塩（デグサ社製シペルナト（登録商標）２２）を使用した。大豆レシチンとしては、ハンブルグ（２００９９）市アン・デア・アルスター８１番のベルグ＋シュミット社製の人工大豆レシチンを使用した。

粒化パラメータは、自由流動性であるとともに、５０ないし６０％のレシチンを含んでいる市販の粒質材ベルガフィト（登録商標）５０およびベルガフィト（登録商標）６０と成分的に同等なものとなる、最大の大豆レシチン含有率を有する微細粒質材が得られるように設定した。収容能力は表８に示されている。

この結果は、大豆レシチンの粒化に際して例１において特徴付けられた粘土材料Ａが担体材料として沈澱珪酸塩を完全に代替可能であることを示している。

例１１： 予乾燥された粘土材料の粒化
１ｋｇの例１において特徴付けられた粘土材料Ａを空気循環式の窯内で６０ないし９０℃の温度で３重量％の水分含有率になるまで乾燥させた。

３００ｇの乾燥した粘土材料Ａを上述したような方式で粒化し、その際液体状の粒化剤として４５０ｇのデヒドロール（登録商標）ＬＴ７あるいは４００ｇの塩化コリン（７０％の水溶液）を使用した。デヒドロール（登録商標）ＬＴ７の場合６０重量％界面活性剤吸収、塩化コリンの場合は５７重量％の吸収を達成することができた。すなわち乾燥によって、特に塩化コリンの吸収能力をさらに大きく高めることができた。表１において特徴付けられた粘土材料Ａの塩化コリンに対する吸収能力は、沈澱珪酸塩（シペルナト（登録商標）２２）の吸収能力と略同等にまで到達している。

例１２： 酒石酸の金属抽出
２．５ｇの表１において特徴付けられた粘土材料Ａ（空気乾燥）を２５０ｍｌのメスフラスコ内に計量して入れ、指標位置まで１％の酒石酸溶液を注入する。そのメスフラスコを２４時間室温で放置し、ひだ付濾紙を介してフラスコの内容物を濾過する。濾過液中において表９に示された数値がＡＡＳを使用して測定された。比較のためにドイツワイン法に従った限界値も示されている。

データは粘土材料の極めて低い金属抽出を示している。特に粘土材料は極小さな量の抽出された重金属を含んでいる。

例１３： 粘土材料Ｂの特性判定
本発明に係る方法の実施に適した別の粘土材料が、その化学的組成ならびに物理的特性に関して検査された。その数値は表１０に示されている。

例１４： 塩化コリン溶液の粒化
例４と同様にして、表１０において特徴付けられた粘土材料Ｂを塩化コリン溶液（７５％水溶液）と共に粒化した。粘土材料Ｂは水性の塩化コリン溶液に対して４９％の吸収能力を示している。

Claims (22)

1. １５０ｍ^２／ｇ超の比表面積と；
   ０．４５ｍｌ／ｇ超の細孔容積と；
   １５ｍｅｑ／１００ｇ超の陽イオン交換能力、
   を有する粘土材料を少なくとも部分的に含んだ固形の粒化混合物を製造し；
   前記固形の粒化混合物に液体状の粒化剤を付加し；
   前記固形の粒化混合物と液体状の粒化剤の混合物を粒質材に成形する、
   ことからなる粒質材の製造方法。
2. 粘土材料が無水（完全乾燥）の粘土材料に対して６５重量％超のＳｉＯ_２含有率を有するものである請求項１記載の方法。
3. 粘土材料が１時間室温中で放置した後１５ｍｌ／２ｇ未満の水中における沈降容積を有するものである請求項１または２記載の方法。
4. 粘土材料の細孔容積の少なくとも４０％が少なくとも１４ｎｍの細孔直径を有する細孔から形成されるものである請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. 粘土材料の固形粒化混合物の含有率が少なくとも２０重量％であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
6. 固形の粒化混合物が所定割合の珪酸塩を含んでいる請求項１ないし５のいずれかに記載の方法。
7. 珪酸塩の割合が少なくとも２０重量％である請求項６記載の方法。
8. 液体状の粒化剤が資源物質を含んでいる請求項１ないし７のいずれかに記載の方法。
9. 資源物質の比率が固形の粒化混合物の少なくとも５０％である請求項８記載の方法。
10. 資源物質が界面活性剤あるいはその他の液体状の洗剤原料である請求項８または９記載の方法。
11. 資源物質が飼料成分である請求項８または９記載の方法。
12. 粒質材は低い剪断条件下で製造される請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法。
13. 粘土材料はｐＨ６．５ないし９．５の範囲の酸性度を有する請求項１ないし１２のいずれかに記載の方法。
14. １５０ｍ^２／ｇ超の比表面積と；
    ０．４５ｍｌ／ｇ超のＢＪＨ法に従って測定された細孔容積と；
    １５ｍｅｑ／１００ｇ超の陽イオン交換能力、
    を有する少なくとも１つの粘土材料を含んでなる粒質材。
15. 粘土材料の割合が２０重量％超である請求項１４記載の粒質材。
16. 粒質材が資源物質を含んでいる請求項１４または１５記載の粒質材。
17. 資源物質の割合が少なくとも４０重量％、特に少なくとも５０重量％である請求項１６記載の粒質材。
18. 資源物質は界面活性剤、珪素、および飼料添加物の一群から選択される請求項１６または１７記載の粒質材。
19. 粒質材が所定割合の珪酸塩を含んでいる請求項１４ないし１８のいずれかに記載の粒質材。
20. 珪酸塩の割合が少なくとも２０重量％である請求項１９記載の粒質材。
21. 粒質材が粘土材料からなる被覆を有する請求項１４ないし２０のいずれかに記載の粒質材。
22. 請求項１４ないし２１のいずれかに記載の粒質材の資源物質の吸着への適用方法。