JP2014156375A - 炭酸水素ナトリウム粒子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】流動性に優れた炭酸水素ナトリウム粒子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれることよりなる。ナトリウム塩のアルカリ水溶液と二酸化炭素を含有するガスとを気液接触させる工程を有し、前記アルカリ水溶液は、平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸及びその塩、ならびに平均分子量10000〜1000000のアクリル酸とジカルボン酸との重合体及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の高分子化合物を0.01〜0.025質量%含有することよりなる。
【選択図】図2
【解決手段】任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれることよりなる。ナトリウム塩のアルカリ水溶液と二酸化炭素を含有するガスとを気液接触させる工程を有し、前記アルカリ水溶液は、平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸及びその塩、ならびに平均分子量10000〜1000000のアクリル酸とジカルボン酸との重合体及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の高分子化合物を0.01〜0.025質量%含有することよりなる。
【選択図】図2
Description
本発明は、炭酸水素ナトリウム粒子及びその製造方法に関する。
炭酸水素ナトリウム(重曹、重炭酸ナトリウム、重炭酸ソーダとも呼ばれる)は、ふくらし粉、清涼飲料、入浴剤、粒状洗浄剤、消化剤等に幅広く利用されている。
炭酸水素ナトリウムの製造方法としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム等のナトリウム塩の水溶液と二酸化炭素を含むガスとを気液接触させてナトリウム塩を重炭酸化し、炭酸水素ナトリウムを析出させ(析出工程)、これを固液分離して粒子状の炭酸水素ナトリウム(炭酸水素ナトリウム粒子)を回収し(分離工程)、この粒子を乾燥する(乾燥工程)方法が一般的である。
通常、炭酸水素ナトリウム粒子は、針状結晶となりやすい。針状結晶は、流動性が悪いため、析出工程に続く分離工程における目詰まりや固液分離の不良、スケールの生成等、製造上の種々のトラブルの原因となっていた。
加えて、炭酸水素ナトリウム粒子の形状が針状であると、配合された製品の流動性が損なわれたり、固結しやすくなったり等、使用性が低下するという問題がある。例えば、炭酸水素ナトリウム粒子は、衣料用等の粒状洗浄剤の洗浄性ビルダーとして用いられており、針状の炭酸水素ナトリウム粒子が配合された粒状洗浄剤は、流動性が低下する。
炭酸水素ナトリウムの製造方法としては、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム等のナトリウム塩の水溶液と二酸化炭素を含むガスとを気液接触させてナトリウム塩を重炭酸化し、炭酸水素ナトリウムを析出させ(析出工程)、これを固液分離して粒子状の炭酸水素ナトリウム(炭酸水素ナトリウム粒子)を回収し(分離工程)、この粒子を乾燥する(乾燥工程)方法が一般的である。
通常、炭酸水素ナトリウム粒子は、針状結晶となりやすい。針状結晶は、流動性が悪いため、析出工程に続く分離工程における目詰まりや固液分離の不良、スケールの生成等、製造上の種々のトラブルの原因となっていた。
加えて、炭酸水素ナトリウム粒子の形状が針状であると、配合された製品の流動性が損なわれたり、固結しやすくなったり等、使用性が低下するという問題がある。例えば、炭酸水素ナトリウム粒子は、衣料用等の粒状洗浄剤の洗浄性ビルダーとして用いられており、針状の炭酸水素ナトリウム粒子が配合された粒状洗浄剤は、流動性が低下する。
こうした問題に対し、水溶液中から重炭酸ソーダを析出させる際に、その母液中にポリアクリル酸ソーダ又はその誘導体を添加する重炭酸ソーダの結晶成長法が提案されている(例えば、特許文献1)。特許文献1の発明によれば、柱状結晶が得られる。
また、水溶液から重炭酸ナトリウムを析出させるに際し、分子内にスルホン酸基及び/又は硫酸エステル基を有する重合体の存在下に重炭酸ナトリウムの晶出を行う重炭酸ナトリウムの製造方法が提案されている(例えば、特許文献2)。特許文献2の発明によれば、立方体の結晶が得られる。
また、例えば、特定の平均軸方向比を有する卵形粒子を含む粒子形態の重炭酸ナトリウムが提案されている(例えば、特許文献3)。
また、水溶液から重炭酸ナトリウムを析出させるに際し、分子内にスルホン酸基及び/又は硫酸エステル基を有する重合体の存在下に重炭酸ナトリウムの晶出を行う重炭酸ナトリウムの製造方法が提案されている(例えば、特許文献2)。特許文献2の発明によれば、立方体の結晶が得られる。
また、例えば、特定の平均軸方向比を有する卵形粒子を含む粒子形態の重炭酸ナトリウムが提案されている(例えば、特許文献3)。
しかしながら、従来の技術では、炭酸水素ナトリウム粒子の流動性が不十分であり、製造上及び使用上の不都合を十分に改善できない。炭酸水素ナトリウム粒子の流動性を高めるためには、表面を滑らかな曲面で構成し、炭酸水素ナトリウム粒子をより真球に近い形状とする必要がある。
そこで、本発明は、流動性に優れた炭酸水素ナトリウム粒子及びその製造方法を目的とする。
そこで、本発明は、流動性に優れた炭酸水素ナトリウム粒子及びその製造方法を目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定の高分子化合物を特定の含有量で含有するアルカリ水溶液と二酸化炭素とを気液接触させることで、真球状の炭酸水素ナトリウム粒子を得られることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子は、任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれることを特徴とする。
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法は、ナトリウム塩のアルカリ水溶液と二酸化炭素を含有するガスとを気液接触させる工程を有し、前記アルカリ水溶液は、平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸及びその塩、ならびに平均分子量10000〜1000000のアクリル酸とジカルボン酸との重合体及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の高分子化合物を0.01〜0.025質量%含有することを特徴とする。
本発明によれば、流動性に優れた炭酸水素ナトリウム粒子を提供できる。
(炭酸水素ナトリウム粒子群)
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子群は、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を含むものである。
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子群は、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を含むものである。
<炭酸水素ナトリウム粒子>
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子は、任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれるもの、即ち、略真球状の粒子である。
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子は、任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれるもの、即ち、略真球状の粒子である。
炭酸水素ナトリウム粒子の形状は、例えば、マイクロスコープで任意の方向から外観を観察し、投影像の外接円を描き、外接円の半径の90%の半径を有する同心円を描き、前記外接円と前記同心円との間に炭酸水素ナトリウム粒子の投影像の輪郭の全てが含まれるか否かによって判断する。なお、炭酸水素ナトリウム粒子は、真球形であってもよい。
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子群の平均粒子径は、用途を勘案して決定でき、例えば、粒状洗浄剤に配合する場合、流動性、外観をさらに高める観点から300〜800μmが好ましい。
また、例えば、入浴剤に配合する場合、平均粒子径は200〜1000μmが好ましい。上記範囲内であれば、流動性がさらに高まって浴槽への投入がより円滑になり、外観が美麗になって商品価値が高まる。
平均粒子径は、Beckman Coulter LS 13 320を用い、乾式で測定される値である。
なお、炭酸水素ナトリウム粒子群の平均粒子径は、後述する析出工程における温度条件、アルカリ水溶液中の高分子化合物の含有量によって調節できる。
また、例えば、入浴剤に配合する場合、平均粒子径は200〜1000μmが好ましい。上記範囲内であれば、流動性がさらに高まって浴槽への投入がより円滑になり、外観が美麗になって商品価値が高まる。
平均粒子径は、Beckman Coulter LS 13 320を用い、乾式で測定される値である。
なお、炭酸水素ナトリウム粒子群の平均粒子径は、後述する析出工程における温度条件、アルカリ水溶液中の高分子化合物の含有量によって調節できる。
炭酸水素ナトリウム粒子群中の本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の含有量(以下、真球粒子割合ということがある)は、40%以上が好ましく、70%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましく、100%であってもよい。炭酸水素ナトリウム粒子群は、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の含有量が多いほど、流動性が向上する傾向にある。真球粒子割合は、アルカリ水溶液中の(B)成分の種類や含有量、析出工程における攪拌速度等を組み合わせることで調節できる。
真球粒子割合は、マイクロスコープで炭酸水素ナトリウム粒子群を観察し、粒子同士が重なり合っていないもの100個を無作為に選び出し、この100個の粒子中に含まれる本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の数量を数基準の百分率で表したものである。
真球粒子割合は、マイクロスコープで炭酸水素ナトリウム粒子群を観察し、粒子同士が重なり合っていないもの100個を無作為に選び出し、この100個の粒子中に含まれる本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の数量を数基準の百分率で表したものである。
(製造方法)
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法は、ナトリウム塩のアルカリ水溶液(以下、単にアルカリ水溶液ということがある)と二酸化炭素を含有するガス(以下、含二酸化炭素ガスということがある)とを気液接触させる工程を有するものである。
以下、炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法の一例について、説明する。
本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法は、ナトリウム塩のアルカリ水溶液(以下、単にアルカリ水溶液ということがある)と二酸化炭素を含有するガス(以下、含二酸化炭素ガスということがある)とを気液接触させる工程を有するものである。
以下、炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法の一例について、説明する。
本実施形態の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法は、アルカリ水溶液と含二酸化炭素ガスとを接触させ、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を含む炭酸水素ナトリウム粒子群を析出させる析出工程と、析出した炭酸水素ナトリウム粒子群を分離する分離工程と、分離した炭酸水素ナトリウム粒子群を乾燥する乾燥工程とを有するものである。
<析出工程>
含二酸化炭素ガスは、二酸化炭素を含有するものであれば特に限定されない。工場、火力発電所、ゴミ焼却場等から排出される排ガスを用いると、排ガス中に含まれる二酸化炭素を再利用でき、環境中に放出される二酸化炭素量を低減できるため好ましい。
含二酸化炭素ガス中の二酸化炭素濃度は、5〜100体積%が好ましく、10〜100体積%がより好ましい。上記下限値以上であれば、アルカリ水溶液への二酸化炭素の吸収速度が良好である。
含二酸化炭素ガスとして排ガスを用いる場合には、脱塵、脱硫、脱硝処理を行うことが好ましい。
含二酸化炭素ガスは、二酸化炭素を含有するものであれば特に限定されない。工場、火力発電所、ゴミ焼却場等から排出される排ガスを用いると、排ガス中に含まれる二酸化炭素を再利用でき、環境中に放出される二酸化炭素量を低減できるため好ましい。
含二酸化炭素ガス中の二酸化炭素濃度は、5〜100体積%が好ましく、10〜100体積%がより好ましい。上記下限値以上であれば、アルカリ水溶液への二酸化炭素の吸収速度が良好である。
含二酸化炭素ガスとして排ガスを用いる場合には、脱塵、脱硫、脱硝処理を行うことが好ましい。
アルカリ水溶液のpH(含二酸化炭素ガスと気液接触させる前のpH)は、炭酸水素ナトリウム粒子群が析出しないpHであればよく、例えば、9.5以上とされる。
なお、pHは、後述する析出工程の温度条件下で、pHメータ(ホリバF−22、株式会社堀場製作所製)を用い、JIS K3362−1998に準拠して測定される値である。
なお、pHは、後述する析出工程の温度条件下で、pHメータ(ホリバF−22、株式会社堀場製作所製)を用い、JIS K3362−1998に準拠して測定される値である。
アルカリ水溶液は、ナトリウム塩(以下、(A)成分ということがある)と、特定の高分子化合物(以下、(B)成分ということがある)とを含有するものである。
(A)成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられ、中でも、反応時間の短縮、重炭酸化の効率向上の観点から、炭酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ水溶液中の(A)成分の含有量は、10〜20質量%が好ましく、15〜18質量%がより好ましい。上記範囲内であれば、炭酸水素ナトリウム粒子群の収率が高まる。
(A)成分としては、例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、セスキ炭酸ナトリウム、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウム等が挙げられ、中でも、反応時間の短縮、重炭酸化の効率向上の観点から、炭酸ナトリウムが好ましい。
アルカリ水溶液中の(A)成分の含有量は、10〜20質量%が好ましく、15〜18質量%がより好ましい。上記範囲内であれば、炭酸水素ナトリウム粒子群の収率が高まる。
(B)成分は、平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸及びその塩、ならびに平均分子量10000〜1000000のアクリル酸とジカルボン酸との重合体及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種であり、中でも、炭酸水素ナトリウム粒子の生成量を高める観点から、アクリル酸とジカルボン酸との重合体及び/又はその塩が好ましく、アクリル酸とマレイン酸との重合体がより好ましい。
アルカリ水溶液に(B)成分が含まれていることで、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られる。(B)成分の存在により炭酸水素ナトリウムが略真球状の粒子となる機構は明らかではないが、次のように推測される。(B)成分中のカルボキシラートに、反応系内のナトリウムイオンが引き付けられ、そこへ二酸化炭素の吹き込みにより生成した炭酸水素イオンが引き付けられることにより、炭酸水素ナトリウムの核が(B)成分の近傍で密に発生、凝集・成長すると考えられる。
アルカリ水溶液に(B)成分が含まれていることで、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られる。(B)成分の存在により炭酸水素ナトリウムが略真球状の粒子となる機構は明らかではないが、次のように推測される。(B)成分中のカルボキシラートに、反応系内のナトリウムイオンが引き付けられ、そこへ二酸化炭素の吹き込みにより生成した炭酸水素イオンが引き付けられることにより、炭酸水素ナトリウムの核が(B)成分の近傍で密に発生、凝集・成長すると考えられる。
(B)成分の平均分子量は、10000〜1000000であり、20000〜100000が好ましく、50000〜60000がより好ましい。平均分子量が上記範囲内であれば、炭酸水素ナトリウム粒子群の真球粒子割合を高められる。
なお、(B)成分の平均分子量は、下記の条件でサイズ排除クロマトグラフィーにより試料を分離し、多角度光散乱検出器を用いて検出される値である。
<分析条件>
・検出器:多角度光散乱検出器(Wyatt社製、DAWN HELEOS II8+)、示差屈折率検出器(東ソー株式会社製、RI−8020)
・カラム:TSKguardcolumn α×1本+TSKgel α−M×1本(東ソー株式会社製)
・カラム温度:40℃
・移動相溶媒:0.2M塩化ナトリウム水溶液
・試料濃度:0.1質量%
・注入量:100μL
なお、(B)成分の平均分子量は、下記の条件でサイズ排除クロマトグラフィーにより試料を分離し、多角度光散乱検出器を用いて検出される値である。
<分析条件>
・検出器:多角度光散乱検出器(Wyatt社製、DAWN HELEOS II8+)、示差屈折率検出器(東ソー株式会社製、RI−8020)
・カラム:TSKguardcolumn α×1本+TSKgel α−M×1本(東ソー株式会社製)
・カラム温度:40℃
・移動相溶媒:0.2M塩化ナトリウム水溶液
・試料濃度:0.1質量%
・注入量:100μL
平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸としては、例えば、株式会社日本触媒製のDL453、日本純薬株式会社製のAC10HNP等が挙げられる。アクリル酸とマレイン酸との重合体(アクリル酸/マレイン酸=70/30〜60/40(質量比))としては、株式会社日本触媒製のTL213、TL400等が挙げられる。アクリル酸とイタコン酸との重合体としては、日本純薬株式会社製のジュリマーAC50P等が挙げられる。
アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量は、0.01〜0.025質量%であり、0.015〜0.025質量%が好ましい。(B)成分の含有量が多いほど、炭酸水素ナトリウム粒子の粒子径が大きくなる傾向にある。加えて、(B)成分の含有量が多すぎたり、少なすぎたりすると、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得にくい。従って、アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量は、(B)成分の種類や、得られる炭酸水素ナトリウム粒子の粒子径等を勘案し、上記範囲内で適宜決定される。
析出工程における温度条件は、特に限定されないが、15〜60℃が好ましく、25〜35℃がより好ましい。上記範囲内であれば、炭酸水素ナトリウム粒子群の真球粒子割合を高められる。なお、析出工程における温度が高いほど、炭酸水素ナトリウム粒子の粒子径が大きくなる傾向にある。
アルカリ水溶液と含二酸化炭素ガスとを気液接触させる方法としては、例えば、アルカリ水溶液を攪拌しつつ、アルカリ水溶液に含二酸化炭素ガスを吹き込む方法が挙げられる。含二酸化炭素ガスを吹き込む方法としては、例えば、開口径0.5〜10mmの供給管からアルカリ水溶液中に噴出させる方法等が挙げられる。
アルカリ水溶液に含二酸化炭素ガスを吹き込み、アルカリ水溶液のpHが8〜9に低下すると、炭酸水素ナトリウム粒子が析出する。
アルカリ水溶液に含二酸化炭素ガスを吹き込み、アルカリ水溶液のpHが8〜9に低下すると、炭酸水素ナトリウム粒子が析出する。
アルカリ水溶液への含二酸化炭素ガスの供給量は、アルカリ水溶液中の(A)成分の含有量に応じて適宜決定される。
アルカリ水溶液への含二酸化炭素ガスの供給速度は、アルカリ水溶液中の(A)成分の含有量、含二酸化炭素ガス中の二酸化炭素濃度等を勘案して決定でき、例えば、アルカリ水溶液1kgに対し、1.5〜5L/minとされる。上記範囲内であれば、効率的に炭酸水素ナトリウム粒子群を製造できる。
アルカリ水溶液への含二酸化炭素ガスの供給速度は、アルカリ水溶液中の(A)成分の含有量、含二酸化炭素ガス中の二酸化炭素濃度等を勘案して決定でき、例えば、アルカリ水溶液1kgに対し、1.5〜5L/minとされる。上記範囲内であれば、効率的に炭酸水素ナトリウム粒子群を製造できる。
アルカリ水溶液の攪拌速度は、析出工程に用いられる機器の種類に応じて決定でき、例えば、単位体積当たりの攪拌所用動力を一定とした場合、好ましくはnd2/3が50〜200、より好ましくは70〜150となるように回転数を調整する。
なお、nは、回転翼の回転数(rpm/min)を表し、dは、回転翼の翼径(m)を表す。
なお、nは、回転翼の回転数(rpm/min)を表し、dは、回転翼の翼径(m)を表す。
分離工程は、アルカリ水溶液と含二酸化炭素ガスとが気液接触して調製された、炭酸水素ナトリウム粒子群が分散したスラリー状の反応液を固液分離し、炭酸水素ナトリウム粒子群を回収する工程である。
固液分離する方法としては、従来公知の方法を採用でき、例えば、吸引濾過等が挙げられる。
さらに、回収された炭酸水素ナトリウム粒子群を好ましくは5〜10℃、より好ましくは7〜8℃の水で洗浄してもよい(洗浄操作)。洗浄操作を設けることで、炭酸水素ナトリウム粒子群に付着した(A)成分や(B)成分を除去できる。
固液分離する方法としては、従来公知の方法を採用でき、例えば、吸引濾過等が挙げられる。
さらに、回収された炭酸水素ナトリウム粒子群を好ましくは5〜10℃、より好ましくは7〜8℃の水で洗浄してもよい(洗浄操作)。洗浄操作を設けることで、炭酸水素ナトリウム粒子群に付着した(A)成分や(B)成分を除去できる。
乾燥工程は、分離工程で回収した炭酸水素ナトリウム粒子群を乾燥する工程である。
炭酸水素ナトリウム粒子群の乾燥方法としては、従来公知の乾燥方法を採用でき、例えば、加熱乾燥、減圧乾燥等が挙げられる。炭酸水素ナトリウムの分解を防止する観点から、乾燥温度は60℃以下が好ましい。
こうして、粉末状の炭酸水素ナトリウム粒子群を得ることができる。
炭酸水素ナトリウム粒子群の乾燥方法としては、従来公知の乾燥方法を採用でき、例えば、加熱乾燥、減圧乾燥等が挙げられる。炭酸水素ナトリウムの分解を防止する観点から、乾燥温度は60℃以下が好ましい。
こうして、粉末状の炭酸水素ナトリウム粒子群を得ることができる。
上述の通り、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法によれば、炭酸水素ナトリウム粒子を製造できる。得られた炭酸水素ナトリウム粒子は、略真球状であるため、流動性に優れる。この炭酸水素ナトリウム粒子が含まれることで、炭酸水素ナトリウム粒子群は、流動性が改善されたものとなる。
さらに、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を配合することで、商品の外観を良好なものとし、商品価値を高められる。
さらに、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を配合することで、商品の外観を良好なものとし、商品価値を高められる。
以下、実施例を示して本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によって限定されるものではない。
(使用原料)
<(A)成分>
炭酸ナトリウム:ソーダアッシュジャパン株式会社製。
<(B)成分>
ポリアクリル酸A:アクアリックDL453(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量35000、株式会社日本触媒製。
ポリアクリル酸B:ジュリマーAC10HNP(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量600000、日本純薬株式会社製。
アクリル酸とマレイン酸との重合体のナトリウム塩(MA重合体)A:アクアリックTL213(商品名)、アクリル酸/マレイン酸(質量比)=70/30、平均分子量20000、株式会社日本触媒製。
アクリル酸とマレイン酸との重合体のナトリウム塩(MA重合体)B:アクアリックTL400(商品名)、アクリル酸/マレイン酸(質量比)=60/40、平均分子量50000、株式会社日本触媒製。
アクリル酸とイタコン酸との重合体(AI重合体)A:ジュリマーAC50P(商品名)、平均分子量55000、日本純薬株式会社製。
<(A)成分>
炭酸ナトリウム:ソーダアッシュジャパン株式会社製。
<(B)成分>
ポリアクリル酸A:アクアリックDL453(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量35000、株式会社日本触媒製。
ポリアクリル酸B:ジュリマーAC10HNP(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量600000、日本純薬株式会社製。
アクリル酸とマレイン酸との重合体のナトリウム塩(MA重合体)A:アクアリックTL213(商品名)、アクリル酸/マレイン酸(質量比)=70/30、平均分子量20000、株式会社日本触媒製。
アクリル酸とマレイン酸との重合体のナトリウム塩(MA重合体)B:アクアリックTL400(商品名)、アクリル酸/マレイン酸(質量比)=60/40、平均分子量50000、株式会社日本触媒製。
アクリル酸とイタコン酸との重合体(AI重合体)A:ジュリマーAC50P(商品名)、平均分子量55000、日本純薬株式会社製。
<(B’)成分:(B)成分の比較品>
ポリアクリル酸a:ジュリマーAC10P(商品名)、ポリアクリル酸、平均分子量8000、日本純薬株式会社製。
ポリアクリル酸b:アロンビスS(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量3500000、日本純薬株式会社製。
カルボキシメチルセルロース(CMC):CMC1260(商品名)、ダイセル化学工業株式会社製。
キサンタンガム:KALZAN T(商品名)、平均分子量2000000、CPケルコジャパン製。
アルギン酸ナトリウム:アルギン酸ナトリウム(商品名)、平均分子量220000、純正化学株式会社製。
ポリアクリル酸a:ジュリマーAC10P(商品名)、ポリアクリル酸、平均分子量8000、日本純薬株式会社製。
ポリアクリル酸b:アロンビスS(商品名)、ポリアクリル酸ナトリウム、平均分子量3500000、日本純薬株式会社製。
カルボキシメチルセルロース(CMC):CMC1260(商品名)、ダイセル化学工業株式会社製。
キサンタンガム:KALZAN T(商品名)、平均分子量2000000、CPケルコジャパン製。
アルギン酸ナトリウム:アルギン酸ナトリウム(商品名)、平均分子量220000、純正化学株式会社製。
<その他>
炭酸水素ナトリウムa:平均粒子径273μm、旭硝子株式会社製。
硫酸ナトリウム:中性無水芒硝、日本化学工業株式会社製。
無水ケイ酸:トクシールNP、株式会社トクヤマ社製。
炭酸水素ナトリウムa:平均粒子径273μm、旭硝子株式会社製。
硫酸ナトリウム:中性無水芒硝、日本化学工業株式会社製。
無水ケイ酸:トクシールNP、株式会社トクヤマ社製。
(実施例1〜14、比較例1〜8)
各例の炭酸水素ナトリウム粒子の製造に用いた攪拌装置について、図1を用いて説明する。図1の攪拌装置1は、有底略円筒状の攪拌槽10(ガラス製、内径100mm、容量1.5L)と、攪拌機30と、ガス供給管20と、pHメータ22とを備えるものである。攪拌槽10には、底部側の内周面に周方向に90度間隔で設けられた4つの邪魔板14(幅10mm×長さ130mm)と、開口部を塞ぐ蓋体12とが設けられ、蓋体12には排気口16が形成されている。攪拌機30は、攪拌槽10の中心に位置する攪拌軸32と、攪拌軸32に設けられ、攪拌槽10の内部に位置するフルゾーン翼34(羽根径:上段53mm、下段60mm)とを備えるものである。ガス供給管20は、蓋体12を貫通し、攪拌槽10の底部の略中央に開口端が位置するように設けられ、pHメータ22は、蓋体12を貫通し、測定部が攪拌槽10内のアルカリ水溶液40に挿入されるように設けられている。
各例の炭酸水素ナトリウム粒子の製造に用いた攪拌装置について、図1を用いて説明する。図1の攪拌装置1は、有底略円筒状の攪拌槽10(ガラス製、内径100mm、容量1.5L)と、攪拌機30と、ガス供給管20と、pHメータ22とを備えるものである。攪拌槽10には、底部側の内周面に周方向に90度間隔で設けられた4つの邪魔板14(幅10mm×長さ130mm)と、開口部を塞ぐ蓋体12とが設けられ、蓋体12には排気口16が形成されている。攪拌機30は、攪拌槽10の中心に位置する攪拌軸32と、攪拌軸32に設けられ、攪拌槽10の内部に位置するフルゾーン翼34(羽根径:上段53mm、下段60mm)とを備えるものである。ガス供給管20は、蓋体12を貫通し、攪拌槽10の底部の略中央に開口端が位置するように設けられ、pHメータ22は、蓋体12を貫通し、測定部が攪拌槽10内のアルカリ水溶液40に挿入されるように設けられている。
表1〜2の組成に従い、各成分をイオン交換水に溶解してアルカリ水溶液を調製した。アルカリ水溶液1kgを攪拌槽10内に投入し、アルカリ水溶液を表中の温度とした。アルカリ水溶液40を攪拌(回転数:700rpm/min、nd2/3:106)しながら、二酸化炭素ガス(二酸化炭素:100体積%)を5L/minでガス供給管20からアルカリ水溶液40中に拭き込んだ。
反応の進行に伴いアルカリ水溶液40のpHは低下し、pHが平衡に達した(pHの変化が見られなくなった)ところで二酸化炭素ガスの吹き込みを停止した。反応液を濾過し、得られた固体を7〜8℃のイオン交換水にて洗浄し、次いで、25℃で24時間乾燥して、炭酸水素ナトリウム粒子群を得た。
得られた炭酸水素ナトリウム粒子群について、真球粒子割合、平均粒子径及び流動性を評価し、その結果を表に示す。
反応の進行に伴いアルカリ水溶液40のpHは低下し、pHが平衡に達した(pHの変化が見られなくなった)ところで二酸化炭素ガスの吹き込みを停止した。反応液を濾過し、得られた固体を7〜8℃のイオン交換水にて洗浄し、次いで、25℃で24時間乾燥して、炭酸水素ナトリウム粒子群を得た。
得られた炭酸水素ナトリウム粒子群について、真球粒子割合、平均粒子径及び流動性を評価し、その結果を表に示す。
(評価方法)
<真球粒子割合>
各例の炭酸水素ナトリウム粒子群の真球粒子割合を求め、求めた数値を下記評価基準に分類して評価した。
≪評価基準≫
◎◎:真球粒子割合が90%以上である。
◎:真球粒子割合が70%以上90%未満である。
○:真球粒子割合が40%以上70%未満である。
△:真球粒子割合が0%超40%未満である。
×:真球粒子割合が0%である。
<真球粒子割合>
各例の炭酸水素ナトリウム粒子群の真球粒子割合を求め、求めた数値を下記評価基準に分類して評価した。
≪評価基準≫
◎◎:真球粒子割合が90%以上である。
◎:真球粒子割合が70%以上90%未満である。
○:真球粒子割合が40%以上70%未満である。
△:真球粒子割合が0%超40%未満である。
×:真球粒子割合が0%である。
<流動性>
JIS K3362に規定された嵩密度測定法ホッパーから各例の炭酸水素ナトリウム粒子群100mLが排出するのに要する時間を測定し、以下の評価基準に分類して評価した。
≪評価基準≫
◎◎:6秒未満で排出される。
◎:6秒以上8秒未満で排出される。
○:8秒以上10秒未満で排出される。
×:10秒未満で排出されない。
JIS K3362に規定された嵩密度測定法ホッパーから各例の炭酸水素ナトリウム粒子群100mLが排出するのに要する時間を測定し、以下の評価基準に分類して評価した。
≪評価基準≫
◎◎:6秒未満で排出される。
◎:6秒以上8秒未満で排出される。
○:8秒以上10秒未満で排出される。
×:10秒未満で排出されない。
表1〜2に示すように、本発明を適用した実施例1〜14は、いずれも本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られた。
図2は、実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図3は、実施例5の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図2〜3に示すように、実施例4〜5の炭酸水素ナトリウム粒子群は、表面が滑らかな曲面である略真球状の炭酸水素ナトリウム粒子を有することが判る。加えて、得られた炭酸水素ナトリウム粒子群の流動性が「○」〜「◎◎」であった。
一方、アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量が0.01質量%未満である比較例1と、アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量が0.025質量%超である比較例2とは、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られなかった。また、(B)成分に換えて(B’)成分を用いた比較例3〜7、(B)成分を用いなかった比較例8は、いずれも本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られなかった。
図4は、比較例1の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図5は、比較例2の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図6は、比較例3の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図7は、比較例4の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図4〜7に示すように、比較例1〜4の炭酸水素ナトリウム粒子群は、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を含んでいなかった。
加えて、比較例1〜8の炭酸水素ナトリウム粒子群は、流動性が「×」であった。
図2は、実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図3は、実施例5の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図2〜3に示すように、実施例4〜5の炭酸水素ナトリウム粒子群は、表面が滑らかな曲面である略真球状の炭酸水素ナトリウム粒子を有することが判る。加えて、得られた炭酸水素ナトリウム粒子群の流動性が「○」〜「◎◎」であった。
一方、アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量が0.01質量%未満である比較例1と、アルカリ水溶液中の(B)成分の含有量が0.025質量%超である比較例2とは、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られなかった。また、(B)成分に換えて(B’)成分を用いた比較例3〜7、(B)成分を用いなかった比較例8は、いずれも本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を得られなかった。
図4は、比較例1の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図5は、比較例2の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図6は、比較例3の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真であり、図7は、比較例4の炭酸水素ナトリウム粒子群をマイクロスコープ(100倍)で撮影した写真である。図4〜7に示すように、比較例1〜4の炭酸水素ナトリウム粒子群は、本発明の炭酸水素ナトリウム粒子を含んでいなかった。
加えて、比較例1〜8の炭酸水素ナトリウム粒子群は、流動性が「×」であった。
(実施例15)
市販の粒状洗浄剤「トップ」(商品名、ライオン株式会社製)100gに対し、実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群20gを混合して試料洗浄剤とした。得られた試料洗浄剤の流動性を評価した結果、混合前に比べさらに良好な流動性を示した。
市販の粒状洗浄剤「トップ」(商品名、ライオン株式会社製)100gに対し、実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群20gを混合して試料洗浄剤とした。得られた試料洗浄剤の流動性を評価した結果、混合前に比べさらに良好な流動性を示した。
(実施例16)
実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群70質量%と、硫酸ナトリウム29.6質量%と、無水ケイ酸0.4質量%とを粉体混合して、入浴剤を調製した。得られた入浴剤の使用性及び外観について、後述する比較例9と比較して評価した。
実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群70質量%と、硫酸ナトリウム29.6質量%と、無水ケイ酸0.4質量%とを粉体混合して、入浴剤を調製した。得られた入浴剤の使用性及び外観について、後述する比較例9と比較して評価した。
(比較例9)
実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群に換えて、市販の炭酸水素ナトリウムaを用いた以外は、実施例16と同様にして、入浴剤を調製した。
実施例4の炭酸水素ナトリウム粒子群に換えて、市販の炭酸水素ナトリウムaを用いた以外は、実施例16と同様にして、入浴剤を調製した。
10名の評価者が、実施例16の入浴剤の外観と比較例9の入浴剤の外観とを比較した結果、全ての評価者が実施例16の入浴剤の方が美麗であると評価した。
実施例16又は比較例9の入浴剤を40mm×100mmのポリエチレン製袋にそれぞれ充填し、袋から浴槽への排出しやすさを10名の評価者が評価した結果、いずれの評価者も実施例16の入浴剤の方が良好との結果であった。
実施例16又は比較例9の入浴剤を40mm×100mmのポリエチレン製袋にそれぞれ充填し、袋から浴槽への排出しやすさを10名の評価者が評価した結果、いずれの評価者も実施例16の入浴剤の方が良好との結果であった。
Claims (2)
- 任意の方向の投影像の輪郭が、該投影像の外接円と該外接円の半径の90%の半径を有する同心円との間に含まれることを特徴とする炭酸水素ナトリウム粒子。
- ナトリウム塩のアルカリ水溶液と二酸化炭素を含有するガスとを気液接触させる工程を有し、
前記アルカリ水溶液は、平均分子量10000〜1000000のポリアクリル酸及びその塩、ならびに平均分子量10000〜1000000のアクリル酸とジカルボン酸との重合体及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の高分子化合物を0.01〜0.025質量%含有することを特徴とする請求項1に記載の炭酸水素ナトリウム粒子の製造方法。
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Citations (6)
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-
2013
- 2013-02-15 JP JP2013028227A patent/JP2014156375A/ja active Pending
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