JP2018104336A - 崩壊性粒子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、従来のポリビニルアルコール水溶液を用いて撹拌転動造粒機により崩壊性粒子を製造する方法では、所望の粒度分布を有する崩壊性粒子以外の粒状物、殊に小粒径の粒状物が同時に多く製造されてしまうことが判明した。小粒径の粒状物は、物理的な洗浄性やマッサージ感を損ないやすい。
従って、本発明の課題は、所望の粒度分布を有する崩壊性粒子を効率良く製造することのできる方法を提供することにある。
本工程は、少なくとも一部が水不溶性である一次粒子を、ポリビニルアルコール又はその誘導体の水溶液を用いて撹拌転動造粒する工程である。
本明細書においては、「ポリビニルアルコール又はその誘導体」を「ポリビニルアルコール(誘導体)」と記載することがある。
本発明で用いられる少なくとも一部が水不溶性である一次粒子には、水不溶性一次粒子、水不溶性一次粒子と水溶性一次粒子との組み合わせが包含される。ここで「水不溶性」とは、25℃において水99質量部に対象粒子1質量部を溶解させたとき、その50質量%未満が溶解すること、「水溶性」とは同条件でのその50質量%以上が溶解することを意味し、水溶液を濾紙(No.2)で濾過し、濾液中の固形分量より判定する。水溶性一次粒子としては、当該溶解性が90質量%以上のものが好ましい。
水不溶性一次粒子と水溶性一次粒子は、それぞれ1種であってもよく、2種以上であってもよい。
少なくとも一部が水不溶性である一次粒子は、水溶性塩類濃度の低下による崩壊性の点から、好ましくは少なくとも2種の水不溶性一次粒子、又は少なくとも2種の水不溶性一次粒子と水溶性一次粒子との組み合わせであり、より好ましくは少なくとも3種の水不溶性一次粒子、又は少なくとも3種の水不溶性一次粒子と水溶性一次粒子との組み合わせである。
水不溶性有機一次粒子としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレンやポリウレタン又はそれらの架橋体、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウムやポリ(メタ)アクリル酸エステル又はそれらの架橋体等の他、エチレンゴム、プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム類又はそれらの架橋体等の合成高分子;セルロース又はその誘導体、キトサン又はその誘導体、澱粉、果実の殻等の天然高分子又はその誘導体が挙げられる。ここで「ポリ(メタ)アクリル酸」は「ポリアクリル酸」と「ポリメタアクリル酸」の双方を意味する。なかでも、好ましくはポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、セルロース又はその誘導体、澱粉であり、より好ましくはセルロース又はその誘導体、澱粉である。
水不溶性一次粒子としては、好ましくは水不溶性有機一次粒子と水不溶性無機一次粒子との組み合わせであり、より好ましくは少なくとも2種の水不溶性有機一次粒子と水不溶性無機一次粒子との組み合わせである。
水不溶性有機一次粒子と水不溶性無機一次粒子の質量比率は、製造した崩壊性粒子の洗浄剤製品中における長期安定性と、水溶性塩類濃度の低下による崩壊性の点から、(水不溶性有機一次粒子)/(水不溶性無機一次粒子)= 50/50〜100/0の範囲が好ましく、更に70/30〜99/1、更に80/20〜95/5、更に85/15〜92/8が好ましい。
水溶性一次粒子としては、好ましくは水溶性無機一次粒子であり、より好ましくは塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、炭酸ナトリウムである。
本明細書において、一次粒子の平均粒径は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920(堀場製作所(株)製)を使用して測定し、メジアン径を平均粒径とした。
本発明で用いられるポリビニルアルコールは、ポリ酢酸ビニルをケン化して得られる重合物である。
ポリビニルアルコールの誘導体は、ポリビニルアルコールを化学修飾したものであり、例えば、アニオン変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール等の水酸基、酢酸基以外の官能基を有する変性ポリビニルアルコールが挙げられる。
なかでも、崩壊性粒子の洗浄剤製品中における保存(顆粒)安定性と、水溶性塩類濃度の低下による崩壊性の点から、好ましくはスルホン酸基、カルボキシル基等のアニオン基が導入されたアニオン変性ポリビニルアルコールであり、より好ましくはカルボキシル基が導入されたカルボン酸変性ポリビニルアルコールである。
ビニルカルボン酸化合物としては、アクリル酸、メタクリル酸、(無水)マレイン酸、(無水)フタル酸、(無水)イタコン酸、(無水)トリメリット酸等のカルボキシル基又はその無水物含有化合物が挙げられる。
ビニルエステル化合物としては、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ビバリン酸ビニル等が挙げられる。
カルボキシル化剤としては、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水酢酸、無水トリメリット酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水グルタル酸、水添フタル酸無水物、ナフタリンジカルボン酸無水物等のカルボン酸無水物が挙げられる。
これらは、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
カルボン酸変性ポリビニルアルコールの変性率は、特に限定されないが、好ましくは0.1〜8mol%、より好ましくは1〜5mol%、更に好ましくは1.5〜3mol%、更に好ましくは1.7〜2.5mol%である。
ポリビニルアルコール(誘導体)のケン化度は、好ましくは85〜99.5mol%、より好ましくは90〜99mol%、更に好ましくは95〜99mol%である。
また、ポリビニルアルコール(誘導体)の分子量は、崩壊性粒子の洗浄剤製品中における保存(顆粒)安定性の点から、好ましくは5000以上、より好ましくは3万以上、更に好ましくは5万以上であり、ハンドリングのし易さの観点から、好ましくは20万以下、より好ましくは15万以下、更に好ましくは10万以下である。
ポリビニルアルコール(誘導体)の分子量は、好ましくは5000〜20万、より好ましくは3万〜15万、更に好ましくは5万〜10万である。
ポリビニルアルコールの分子量は、重合度から計算により求めることができる。
重合度は、完全ケン化したポリビニルアルコール水溶液と水との相対粘度から算出することができる(JIS K6726:1994参照)。
ここで、ケン化度は、JIS K 6726に準じて測定できる。
ポリビニルアルコール(誘導体)水溶液の添加温度での粘度は、好ましくは0.1〜10Pa・s、より好ましくは0.5〜8Pa・s、更に好ましくは0.5〜6Pa・s、更に好ましくは0.5〜5Pa・sである。
ポリビニルアルコール(誘導体)水溶液の粘度は、既水溶液濃度及び/又は温度によって調整される。
また、ポリビニルアルコール(誘導体)の添加量としては、少なくとも一部が水不溶性である一次粒子100質量部に対して、好ましくは0.5〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部、更に好ましくは3〜15質量部、更に好ましくは7〜10質量部となるように選択するのが好ましい。
撹拌転動造粒機は、撹拌羽根を備えた主撹拌軸を内部の中心に有し、更に混合を補助し粗大粒子の発生を抑制するための補助撹拌軸を一般的には主撹拌軸と直角方向に壁面より突出させている構造を有する造粒機である。撹拌転動造粒機としては、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、ハイスピードミキサー、バーティカルグラニュレーター、レディゲミキサー、スパルタンリューザー、グラル等を挙げることができる。
一次粒子の組成と温度の均一性、造粒性及び生産性の点から、撹拌転動造粒に先立って、予め少なくとも一部が水不溶性である一次粒子のみを撹拌転動造粒機に仕込み、予備撹拌混合してもよい。混合時間は、好ましくは3〜30分間、より好ましくは5〜20分間である。また、ジャケットを具備した撹拌転動造粒機でのジャケット温度は、好ましくは5〜50℃、より好ましくは8〜35℃、更に好ましくは10〜25℃である。
撹拌転動造粒には、ポリビニルアルコール(誘導体)以外の水溶性結合剤を使用してもよい。
本工程は、工程(A)で撹拌転動造粒して得た造粒物を0.4〜1.2m/sの風速で流動層乾燥する工程である。
流動層乾燥は、熱風により、原料を流動化させて乾燥する直接加熱方式である。
熱風の風速は、0.4〜1.2m/sである。0.4〜1.2m/sの風速で流動層乾燥することで、造粒物の小粒径化を抑えることができ、所望の粒度分布を有する崩壊性粒子を効率良く得られる。
熱風の風速は、造粒物の小粒径化を抑える点から、好ましくは1.0m/s以下、より好ましくは0.8m/s以下であり、また、生産性を向上する点から、好ましくは0.5m/s以上、より好ましくは0.6m/s以上である。
熱風の風速は、好ましくは0.5〜1.0m/s、より好ましくは0.6〜0.8m/sである。
また、熱風の入口温度は、造粒物の品質、特に、結合剤の結晶化に伴う溶解性悪化防止の点から、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下であり、また、生産性向上の点から、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上である。
なお、流動層乾燥による乾燥温度は、崩壊性粒子が流動化する流動部に設置している温度計にて測定することができる。
流動層乾燥後の崩壊性粒子の含水率は、粒子のハンドリング向上の点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下、より更に好ましくは3質量%以下である。
流動層乾燥後の崩壊性粒子の平均粒径は、好ましくは190〜800μm、より好ましくは200〜600μm、更に好ましくは250〜500μmである。
本明細書において、崩壊性粒子の平均粒径は、後掲の実施例に記載の方法に従って測定できる。
流動層乾燥後、崩壊性粒子を分級する工程を行ってもよい。分級は、篩効率が良く、付属設備も少ないので設備投資を抑えられる点から、振動篩型が好ましい。また、水平(振動)運動するものは、長時間運転しても篩の目詰まりが少なく適している。
振動篩型の分級機としては、連続式が好ましく、ジャイロ式、回転式、重力式、遠心力式、円型振動ふるい等を挙げることができる。
分級時の崩壊性粒子の温度は、小粒径の粒状物の混在を抑える点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、また、品質の点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは95℃以下、更に好ましくは90℃以下、更に好ましくは85℃以下である。
分級時の崩壊性粒子の温度は、好ましくは30〜100℃、より好ましくは40〜95℃、更に好ましくは50〜90℃、更に好ましくは60〜85℃である。
分級時の崩壊性粒子の供給量は、篩効率の点から、好ましくは10〜1000kg/hr、より好ましくは50〜800kg/hr、更に好ましくは100〜600kg/hr、更に好ましくは150〜500kg/hrである。
分級後は、粗大粒状物を粉砕する工程を行ってもよい。粉砕方法は、特に限定されないが、例えば、ローラーミル、高速回転粉砕機(ピンミル、ハンマーミル等)、容器駆動型ミル(回転ミル、振動ミル等)の粉砕機を用いる方法により行うことができる。なかでも、所望の粒度分布を有する崩壊性粒子を収率良く製造できる点から、ピンミルを用いることが好ましい。粉砕時間、粉砕時の温度、粉砕機の回転数等の粉砕条件は、所望の粒子を形成するために適宜設定すればよい。
粉砕時の温度は、ポリビニルアルコール(誘導体)水溶液の融点或いは軟化点未満が好ましい。
所望の粒子径範囲となるまで、分級する工程と粉砕する工程は複数回繰り返して行ってもよい。
<3>水不溶性一次粒子と水溶性一次粒子との質量比率が、好ましくは(水不溶性一次粒子)/(水溶性一次粒子)=1/99〜100/0の範囲であり、より好ましくは50/50〜100/0の範囲である<2>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<4>水不溶性有機一次粒子と水不溶性無機一次粒子の質量比率が、好ましくは(水不溶性有機一次粒子)/(水不溶性無機一次粒子)= 50/50〜100/0の範囲であり、より好ましくは70/30〜99/1の範囲であり、更に好ましくは80/20〜95/5の範囲であり、更に好ましくは85/15〜92/8の範囲である<2>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<5>水不溶性有機一次粒子が、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリウレタン又はそれらの架橋体、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリル酸エステル又はそれらの架橋体、エチレンゴム、プロピレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、シリコーンゴム又はそれらの架橋体、セルロース又はその誘導体、キトサン又はその誘導体、澱粉、果実の殻の天然高分子又はその誘導体であり、より好ましくはポリエチレン、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、ポリ(メタ)アクリル酸エステル、セルロース又はその誘導体、澱粉であり、更に好ましくはセルロース又はその誘導体、澱粉である<2>〜<4>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<6>水不溶性無機一次粒子が、好ましくはベントナイト、タルク、マイカ、カオリン、セピオライト、シリカ、炭酸カルシウム、酸化チタン、無水珪酸、ヒドロキシ・カルシウム・アパタイト、真珠質であり、より好ましくはベントナイト、タルク、マイカ、カオリン、シリカであり、更に好ましくはマイカである<2>〜<5>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<7>水溶性有機一次粒子が、好ましくはポリビニルアルコール又はその誘導体、ポリ(メタ)アクリル酸アルカリ塩、(メタ)アクリル酸/(メタ)アクリル酸エステル共重合物のアルカリ塩、アクリル酸/マレイン酸共重合物のアルカリ塩、ポリビニルピロリドン、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシアルキルセルロース、変性澱粉(ヒドロキシアルキル変性澱粉、リン酸エステル変性澱粉等)、ショ糖、乳糖、海藻類又はタンパク質の天然高分子である<2>〜<6>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<8>水溶性無機一次粒子が、好ましくは塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムであり、より好ましくは塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、炭酸ナトリウムである<2>〜<7>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<9>少なくとも一部が水不溶性である一次粒子の平均粒径が、好ましくは100μm以下、より好ましくは70μm以下であり、また、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1μm以上である<1>〜<8>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<10>ポリビニルアルコールの誘導体が、好ましくは水酸基、酢酸基以外の官能基を有する変性ポリビニルアルコールであり、より好ましくはアニオン変性ポリビニルアルコールであり、更に好ましくはカルボキシル基が導入されたカルボン酸変性ポリビニルアルコールである<1>〜<9>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<11>カルボン酸変性ポリビニルアルコールの変性率が、好ましくは0.1〜8mol%、より好ましくは1〜5mol%、更に好ましくは1.5〜3mol%、更に好ましくは1.7〜2.5mol%である<10>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<12>ポリビニルアルコール又はその誘導体のケン化度が、好ましくは85mol%以上、より好ましくは90mol%以上、更に好ましくは95mol%以上であり、また、好ましくは99.5mol%以下、より好ましくは99mol%以下であり、また、好ましくは85〜99.5mol%、より好ましくは90〜99mol%、更に好ましくは95〜99mol%である<1>〜<11>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<13>ポリビニルアルコール又はその誘導体の分子量が、好ましくは5000以上、より好ましくは3万以上、更に好ましくは5万以上であり、また、好ましくは20万以下、より好ましくは15万以下、更に好ましくは10万以下であり、また、好ましくは5000〜20万、より好ましくは3万〜15万、更に好ましくは5万〜10万である<1>〜<12>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<14>ポリビニルアルコール又はその誘導体水溶液の添加温度での粘度が、好ましくは0.1Pa・s以上、より好ましくは0.5Pa・s以上であり、また、好ましくは10Pa・s以下、より好ましくは8Pa・s以下、更に好ましくは6Pa・s、更に好ましくは5Pa・sであり、また、好ましくは0.1〜10Pa・s、より好ましくは0.5〜8Pa・s、更に好ましくは0.5〜6Pa・s、更に好ましくは0.5〜5Pa・sである<1>〜<13>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<15>ポリビニルアルコール又はその誘導体水溶液の添加量が、少なくとも一部が水不溶性である一次粒子100質量部に対して、好ましくは40〜80質量部、より好ましくは45〜70質量部、より好ましくは50〜60質量部である<1>〜<14>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<16>ポリビニルアルコール又はその誘導体の添加量が、少なくとも一部が水不溶性である一次粒子100質量部に対して、好ましくは0.5〜30質量部、より好ましくは1〜20質量部、更に好ましくは3〜15質量部、更に好ましくは7〜10質量部である<1>〜<15>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<17>撹拌転動造粒機の撹拌羽根の先端周速度を、好ましくは5〜40m/s、より好ましくは10〜30m/sとなるように調整する<1>〜<16>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<18>撹拌転動造粒に先立って、予め少なくとも一部が水不溶性である一次粒子のみを撹拌転動造粒機に仕込み予備撹拌混合する工程を含み、混合時間が、好ましくは3〜30分間、より好ましくは5〜20分間であり、また、ジャケットを具備した撹拌転動造粒機でのジャケット温度が、好ましくは5〜50℃、より好ましくは8〜35℃、更に好ましくは10〜25℃である<1>〜<17>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<19>撹拌転動造粒時の温度が、好ましくは5〜80℃、より好ましくは10〜60℃、更に好ましくは15〜50℃である<1>〜<18>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<20>流動層乾燥における熱風の風速が、好ましくは1.0m/s以下、より好ましくは0.8m/s以下であり、また、好ましくは0.5m/s以上、より好ましくは0.6m/s以上であり、また、好ましくは0.5〜1.0m/s、より好ましくは0.6〜0.8m/sである<1>〜<19>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<21>流動層乾燥における熱風の入口温度が、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、更に好ましくは130℃以下であり、また、好ましくは90℃以上、より好ましくは100℃以上、更に好ましくは110℃以上である<1>〜<20>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<22>流動層乾燥における乾燥終了温度を、好ましくは50℃以上、より好ましくは60℃以上、更に好ましくは70℃以上、また、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、更に好ましくは85℃以下となるように設定する<1>〜<21>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<23>流動層乾燥後の崩壊性粒子の含水率が、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、更に好ましくは6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下、より更に好ましくは3質量%以下である<1>〜<22>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<24>流動層乾燥後の崩壊性粒子の平均粒径が、好ましくは190μm以上、より好ましくは200μm以上、更に好ましくは250μm以上であり、また、好ましくは800μm以下、より好ましくは600μm以下、更に好ましくは500μm以下であり、また、好ましくは190〜800μm、より好ましくは200〜600μm、更に好ましくは250〜500μmである<1>〜<23>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<25>流動層乾燥後の崩壊性粒子に含まれる125μm以下の粒状物の割合が、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、更に好ましくは15質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である<1>〜<24>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<26>流動層乾燥後に、崩壊性粒子を崩壊性粒子の温度として30℃以上で分級する工程を更に含む、<1>〜<25>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<27>好ましくは振動篩型の分級機を用いる、<26>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<28>分級時の崩壊性粒子の温度が、好ましくは30℃以上、より好ましくは40℃以上、更に好ましくは50℃以上、更に好ましくは60℃以上であり、また、好ましくは120℃以下、より好ましくは110℃以下、更に好ましくは100℃以下、更に好ましくは90℃以下であり、また、好ましくは30〜120℃、より好ましくは40〜110℃、更に好ましくは50〜100℃、更に好ましくは60〜90℃である<26>又は<27>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<29>分級時の崩壊性粒子の供給量が、好ましくは10〜1000kg/hr、より好ましくは50〜800kg/hr、更に好ましくは100〜600kg/hr、更に好ましくは150〜500kg/hrである<26>〜<28>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<30>分級後の所望の粒度分布を有する崩壊性粒子に含まれる125μm以下の粒状物の割合が、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下、更に好ましくは20質量%以下、より更に好ましくは15質量%以下であり、また、好ましくは0質量%であり、また、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上である<26>〜<29>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<31>分級後の崩壊性粒子の嵩密度が、好ましくは0.3〜1.0g/mL、より好ましくは0.4〜0.9g/mL、より更に好ましくは0.5〜0.8g/mLである<26>〜<30>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<32>分級後に得られた粗大粒状物を粉砕する工程を更に含む、<26>〜<31>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<33>好ましくはローラーミル、高速回転粉砕機、又は容器駆動型ミルを用い、より好ましくはピンミルを用いる<32>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<34>粉砕時の温度が、ポリビニルアルコール又はその誘導体水溶液の融点或いは軟化点未満である<32>又は<33>に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<35>分級する工程と粉砕する工程を複数回繰り返して行う、<26>〜<34>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<36>流動層乾燥後の崩壊性粒子からの、311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子の収率が、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上、更に好ましくは60質量%以上である<26>〜<35>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
<37>崩壊性粒子が、水溶性塩類濃度が好ましくは1質量%未満、より好ましくは1.5質量%未満の水溶液中で崩壊前の崩壊性粒子に対し70質量%以上が崩壊する、<1>〜<36>のいずれか1に記載の崩壊性粒子の製造方法。
(i)平均粒径の測定
JIS Z 8801−1(2000年5月20日制定、2006年11月20日最終改正)規定の2000、1400、1000、710、500、355、250、180、125、90、63、45μmの12段の篩と受け皿を用いて、受け皿上に目開きの小さな篩から順に積み重ね、最上部の2000μmの篩の上から100gの粒子を添加し、蓋をしてロータップ型ふるい振とう機(HEIKO製作所製、タッピング156回/分、ローリング:290回/分)に取り付け、5分間振動させた後、それぞれの篩及び受け皿上に残留した当該粒子の質量を測定し、各篩上の当該粒子の質量割合(%)を算出した。受け皿から順に目開きの小さな篩上の当該粒子の質量割合を積算していき、合計が50%となる粒径を平均粒径とした。
水溶液添加温度での粘度を、B型粘度計(東京計器(株)製)により、JIS Z 8803に準じて測定した。
平底皿に所望の粒度分布を有する崩壊性粒子(132〜311μmの篩で分級し、132μmの網上から回収した崩壊性粒子)を入れ重さを計り、105℃/2hr乾燥する。乾燥後デシケーター内で約30min室温まで放冷し重さを計る。〔含水率[%]〕=〔乾燥前の試料の重さ(g)−乾燥後の試料の重さ(g)〕/〔試料採取量(g)〕×100とした。
JIS K3362記載の「見掛け密度測定器」を水平に置き、漏斗から秤量済みの円筒容器に所望の粒度分布を有する崩壊性粒子(132〜311μmの篩で分級し、132μmの網上から回収した崩壊性粒子)を自然落下させる。容器から盛り上がった試料をすり落とし、容器の重さを計る。〔嵩密度( g / mL ) 〕= 〔容器中の試料の重さ( g ) 〕/ 〔容器の容量( mL ) 〕とした。
分級前の崩壊性粒子の試料の温度を、一般的なデジタル温度計を用いて測定した。
表1に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)10.0kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)10.0kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)2.22kg、黒酸化鉄(商品名:TAROX BL−100、三好化成(株)製)0.45kgの粉末を撹拌転動造粒機(スーパーミキサー、容量200L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:S型、下羽根:D型)を回転数550r/min(撹拌羽根の先端周速度:18.6m/s)の条件下で20分間混合した。ここに、カルボン酸変性ポリビニルアルコール(PVA、商品名:KM−118、(株)クラレ製、分子量8万、重合度1800、ケン化度95.5〜98.5%)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度40℃の水溶液(粘度:4Pa・s)12.47kgを10分で添加し、3.5分間撹拌を行い、造粒物を得た。
得られた造粒物を流動層乾燥機(Glatt製、WSG−60型)に仕込み、120℃の熱風を流動層乾燥機内の風速0.5m/sで50分間乾燥し、80℃の崩壊性粒子(含水率2%)を得た。
崩壊性粒子の平均粒径を測定した結果、300μmであった。
また、乾燥品に含まれる125μm以下の粒状物の割合(125μm割合)を、粒度分布により求めたところ6%であった。
流動層乾燥機内における熱風の風速を0.7m/sとし、35分間乾燥した以外は、実施例1と同様に崩壊性粒子を得た。
崩壊性粒子の平均粒径は290μmであった。また、乾燥品に含まれる125μm以下の粒状物の割合は8%であった。
表1に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)60.0kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)60.0kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)13.3kgの粉末を、撹拌転動造粒機(ヘンシェルミキサー、容量1000L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:Y1型、下羽根:B0型)を回転数320r/min(撹拌羽根の先端周速度:18m/s)の条件下で20分間混合した。ここに、カルボン酸変性ポリビニルアルコール(PVA、商品名:KM−118、(株)クラレ製、分子量8万、重合度1800、ケン化度95.5〜98.5%)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度65℃の水溶液(粘度:2Pa・s)74.5kgを10分で添加し、16分間撹拌を行い、造粒物を得た。
得られた造粒物を流動層乾燥機(大川原製作所製、FBSC−15型)に仕込み、流動層乾燥機内における熱風の風速を1.0m/sとし、40分間乾燥した以外は、実施例1と同様に崩壊性粒子を得た。
崩壊性粒子の平均粒径を測定した結果、400μmであった。また、乾燥品に含まれる125μm以下の粒状物の割合は10%であった。
流動層乾燥機内における熱風の風速を1.3m/sとし、10分間乾燥した以外は、実施例1と同様に崩壊性粒子を得た。
崩壊性粒子の平均粒径は180μmであった。また、乾燥品に含まれる125μm以下の粒状物の割合は28%であった。
流動層乾燥機内における熱風の風速を0.3m/sとしたところ、造粒物は流動化せず、崩壊性粒子は得られなかった。
表1に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)1.25kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)1.25kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)0.30kgの粉末を、撹拌転動造粒機(ヘンシェルミキサー、容量20L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:Y1型、下羽根:B0型)を回転数1260r/min(撹拌羽根の先端周速度:18m/s)の条件下で5分間混合した。ここに、カルボキシメチルセルロース−ナトリウム塩(CMC−Na、商品名:サンローズF01MC、日本製紙(株)製、エーテル化度0.65〜0.75)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度40℃の水溶液(粘度:5Pa・s)1.6kgを10分で添加し、6分間撹拌を行い、造粒物を得た。
次いで、得られた造粒物を実施例3と同様に流動層乾燥機にて乾燥し、崩壊性粒子を得た。
崩壊性粒子の平均粒径は130μmであった。また、乾燥品に含まれる125μm以下の粒状物の割合は49%であった。
表1に、実施例1〜3及び比較例1〜3の結果を示す。
表2に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)22.5kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)22.5kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)5.0kgの粉末を、撹拌転動造粒機(スーパーミキサー、容量500L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:S型、下羽根:D型)を回転数370r/min(撹拌羽根の先端周速度:13m/s)の条件下で20分間混合した。ここに、カルボン酸変性ポリビニルアルコール(商品名:KM−118、(株)クラレ製、分子量8万、重合度1800、ケン化度95.5〜98.5%)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度65℃の水溶液(粘度:1.5Pa・s)27.5kgを10分で添加し、6分間撹拌を行い、造粒物を得た。
得られた造粒物を流動層乾燥機(Glatt製、WSG−60型)に仕込み、120℃の熱風を流動層乾燥機内の風速が0.7m/sで35分間乾燥し、80℃の崩壊性粒子(含水率2%)を得た。
次いで、乾燥後の60℃の崩壊性粒子を、ジャイロ式分級機により、分級金網として開口径311μmと132μmの篩を用いて分級した。
311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子に含まれる125μm以下の粒状物の割合(125μm割合)を、粒度分布により求めたところ11%であった。また、崩壊性粒子の嵩密度は0.7g/mLであった。
表2に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)60kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)60kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)13.3kgの粉末を、撹拌転動造粒機(ヘンシェルミキサー、容量1000L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:Y1型、下羽根:B0型)を回転数320r/min(撹拌羽根の先端周速度:18m/s)の条件下で20分間混合した。ここに、カルボン酸変性ポリビニルアルコール(商品名:KM−118、(株)クラレ製、分子量8万、重合度1800、ケン化度95.5〜98.5%)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度65℃の水溶液(粘度:1.5Pa・s)74.5kgを10分で添加し、16分間撹拌を行い、造粒物を得た。
得られた造粒物を流動層乾燥機(大川原製作所製、FBSC−15型)に仕込み、流動層乾燥機内における熱風の風速を1.0m/sとし、40分間乾燥した以外は、実施例4と同様に崩壊性粒子を得た。
次いで、乾燥後の80℃の崩壊性粒子を、ジャイロ式分級機により、分級金網として開口径311μmと132μmの篩を用いて分級した。
311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子に含まれる125μm以下の粒状物の割合は10%であった。また、崩壊性粒子の嵩密度は0.7g/mLであった。
乾燥後に25℃の崩壊性粒子をジャイロ式分級機にて分級した以外は実施例4と同様に崩壊性粒子を得た。
311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子に含有する125μm以下の粒状物の割合は42%であった。
表2に、実施例4〜6の結果を示す。
表3に示す配合割合となるように、セルロース(商品名:KCフロックW−400G、日本製紙(株)製)60kg、コーンスターチ(商品名:日本薬局方トウモロコシデンプン、松谷化学工業(株)製)60kg、マイカ(商品名:ミクロマイカMK−100、片倉コープアグリ(株)製)13.3kgの粉末を、撹拌転動造粒機(ヘンシェルミキサー、容量1000L)に仕込み、撹拌羽根(上羽根:Y1型、下羽根:B0型)を回転数320r/min(撹拌羽根の先端周速度:18m/s)の条件下で20分間混合した。ここに、カルボン酸変性ポリビニルアルコール(商品名:KM−118、(株)クラレ製、分子量8万、重合度1800、ケン化度95.5〜98.5%)15質量部を精製水85質量部に溶解した温度65℃の水溶液(粘度:1.5Pa・s)74.5kgを10分で添加し、16分間撹拌を行い、造粒物を得た。
得られた造粒物を流動層乾燥機(大川原製作所製、FBSC−15型)に仕込み、120℃の熱風を流動層乾燥機内の風速が1m/sで40分間乾燥し、80℃の崩壊性粒子(含水率2%)を得た。
次いで、乾燥後の80℃の崩壊性粒子を、ジャイロ式分級機を用い、分級金網としては開口径311μmと132μmの篩を用いて分級した。
乾燥後の崩壊性粒子に対し、27%の崩壊性粒子(311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子)を回収した。
実施例7で得た開口径311μmの分級金網を通過しない崩壊性粒子を、ピン式粉砕機(コロプレックス250Z)を用い、回転数11300r/min(羽根の先端周速度:80m/s)の条件下で粉砕した。粉砕した崩壊性粒子は、ジャイロ式分級機にて分級を行い、311μmの金網を通過するまで粉砕と分級を繰り返し行った。
乾燥後の崩壊性粒子に対し、64%の崩壊性粒子(311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子)を回収した。
Claims (7)
- (A)少なくとも一部が水不溶性である一次粒子を、ポリビニルアルコール又はその誘導体の水溶液を用いて撹拌転動造粒する工程と、(B)工程(A)で得た造粒物を0.4〜1.2m/sの風速で流動層乾燥する工程とを含む、崩壊性粒子の製造方法。
- ポリビニルアルコール又はその誘導体の水溶液が、カルボン酸変性ポリビニルアルコール水溶液である請求項1記載の崩壊性粒子の製造方法。
- 流動層乾燥後に、崩壊性粒子を崩壊性粒子の温度として30℃以上で分級する工程を更に含む、請求項1又は2記載の崩壊性粒子の製造方法。
- 分級後に得られた粗大粒状物を粉砕する工程を更に含む、請求項3記載の崩壊性粒子の製造方法。
- 崩壊性粒子の平均粒径が190〜800μmである請求項1〜4のいずれか1項記載の崩壊性粒子の製造方法。
- 少なくとも一部が水不溶性である一次粒子が、水不溶性有機一次粒子と水不溶性無機一次粒子との組み合わせである請求項1〜5のいずれか1項記載の崩壊性粒子の製造方法。
- 流動層乾燥後の崩壊性粒子からの、311μmの金網を通過し132μmの金網を通過しない崩壊性粒子の収率が20質量%以上である請求項1〜6のいずれか1項記載の崩壊性粒子の製造方法。
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