JPH05301970A - 水溶性に優れた有機物粉体組成物および水溶性有機物粉体の溶解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 平均粒径１μｍ〜５ｍｍの（ａ）水溶性有機
物粉体を、これとの混合時に電気的に異符号に帯電する
平均粒径０．０１〜１００μｍの（ｂ）無機微粉体で被
覆して、有機物粉体の溶解性を改善する。（ａ）：
（ｂ）の混合比は９９：１〜５０：５０。水溶性有機物
粉体としては、ポリスチレンスルホン酸塩等の水溶性高
分子、α−オレフィンスルホン酸塩等の界面活性剤；無
機微粉体としては、シリカヒューム等のシリカ系微粉体
などの金属酸化物が用いられる。 【効果】 凝集やダマの発生を防止して、水溶性有機物
粉体を速やかに、かつ完全に溶解せしめることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水中へ添加された際に
分散性が良好で、かつ溶解性に優れた有機物粉体組成
物、および水溶性有機物粉体の溶解方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、各種工業製品、食品加工品、
農薬等の分野で、その使用の際や、製造、加工、反応等
の操作において、水溶性有機物粉体を水中に溶解させる
ことが行なわれている。この際、有機性粉体の水中での
良好な分散性や溶解性を求められることが多く、特に工
業用添加剤である粉体界面活性剤の添加や、各種インス
タント食品、農薬等の製造においては、得られる製品の
性質上、粉体の溶け残りは許容されない。

【０００３】粉体技術分野における分散性・溶解性を改
善する組成物としては、従来から粉体の顆粒化の際にバ
インダー物質として用いられている高分子材料の溶解性
低下作用を防止するために、バインダー作用を併せもつ
添加剤が示されている（特開昭５３−１３０２８６号公
報）。

【０００４】また、その他にも、粉体の分散性・溶解性
を向上させる技術としては、ハイドロトロープ等の技術
が知られているが、水溶性有機物粉体、特に高分子量の
有機物粉体には顕著な効果がなかった。

【０００５】特に、最近各種工業用添加剤として用いら
れてきた高分子界面活性剤は、水中へ溶解する際に、通
常の方法では水分によって粉体表面が粘着性を持った膜
となり、粒子同志が凝集するため、その粘性膜が不透水
層となりいわゆるダマの状態になってしまう。その結
果、分散性が悪化し、溶解速度が著しく低下してしまう
ことが問題となっており、新しい溶解性向上技術が必要
になってきた。

【０００６】また、単に粉体を水中に溶解するのみなら
ず、粘稠な水溶液や、水系の固体スラリー、例えばセメ
ントスラリー、石炭・水スラリー等の高粘度水性液中に
溶解させる技術も要求されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
如き従来技術の問題点を解決すべく鋭意研究の結果、あ
る特定の無機微粉体を配合すれば、前記の如き水中ない
し水スラリー中での水溶性有機物粉体の分散性・溶解性
不良の問題が解決できることを見いだした。

【０００８】すなわち本発明は、水溶性有機物粉体を水
中に溶解する際に、分散性・溶解性が良好で、水溶性有
機物粉体が溶け残りを生じない粉体組成物および溶解方
法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の溶解性に優れた
有機物粉体は、水溶性有機物粉体を、該有機物粉体との
混合時に電気的に異符号に帯電する無機微粉体で被覆し
たことを特徴とする。

【００１０】また、本発明の水溶性有機物粉体の溶解方
法は、水溶性有機物粉体を、該有機物粉体との混合時に
電気的に異符号に帯電する無機微粉体で被覆して水中に
添加し、溶解させることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施態様】本発明で用いられる水溶性有機物粉
体は、水中に溶解して使用される従来公知の粉体をすべ
て包含し、例えば、食品原料粉体、農薬粉体、界面活性
剤粉体、水溶性高分子粉体、天然有機物粉体等であり、
特に、水への溶解性が比較的悪い水溶性高分子粉体や界
面活性剤粉体に対して顕著な効果を示す。

【００１２】水溶性高分子粉体の例としては、合成高分
子であるポリスチレンスルホン酸またはこれらの塩（ナ
トリウム塩、カルシウム塩等）、ナフタレンスルホン酸
塩ホルマリン縮合物（ナトリウム塩、カルシウム塩
等）、ポリアクリル酸系高分子、ポリアクリルアミド系
高分子およびその部分加水物、ポリビニルアルコール系
高分子等が挙げられる。また半合成高分子としては、メ
チルセルロースやヒドロキシエチルセルロース等のセル
ロース系高分子、デンプン、リグニン系高分子、天然高
分子系では、各種糖類、ガム等に代表される植物粘質
物、微生物発酵による粘質物、動物タンパク等が挙げら
れる。

【００１３】界面活性剤の具体例としては、α−オレフ
ィンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸エステル塩、パラ
フィンスルホン酸塩等が挙げられる。本発明では、これ
らの水溶性有機物粉体を、水溶性有機物粉体との混合時
に電気的に逆極性に帯電する無機微粉体で被覆して粉体
組成物とすることにより、水溶性有機物粉体の分散・溶
解性が改善される。

【００１４】本発明で用いられる無機微粉体としては、
アルミニウム粉末、チタン粉末、亜鉛粉末、銅粉末、鉄
粉末、合金粉末の金属粉体、鉱物系粉末、粘土質系粉
末、ガラス粉末、合成ゼオライト等の合成無機粉体、工
業副生成物・粉塵・廃棄物由来の粉末等が挙げられる
が、水不溶性の無機微粉体が好ましく、特に金属酸化物
が好ましい。好ましい無機微粉体の具体例としては、シ
リカ系微粉体、例えばシリカヒューム（日本重化学
（株）製）、ホワイトカーボン（徳山曹達（株）製）、
セライト（Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ社製）等が挙
げられる。

【００１５】（ａ）水溶性有機物粉体と（ｂ）無機微粉
体との混合量は、重量比で（ａ）：（ｂ）＝９９：１〜
５０：５０の範囲が好ましく、より好ましくは９５：５
〜６０：４０である。

【００１６】水溶性有機物粉体の平均粒径は、１μｍ〜
５ｍｍが好適であり、好ましくは１μｍ〜３ｍｍであ
る。このように、本発明の水溶性有機物粉体では、通常
の粉末状物の他に顆粒状や塊状に近いものも包含する。
本発明の無機微粉体の平均粒径は０．０１〜１００μｍ
のものが好適であり、好ましくは０．０３〜５０μｍで
ある。

【００１７】また、（ａ）水溶性有機物粉体の平均粒径
と（ｂ）無機微粉体の平均粒径の比は、（ｂ）／（ａ）
＝０．０００１〜１の範囲が好適であり、さらに好まし
くは０．００１〜０．１の範囲が好適である。無機微粉
体による水溶性有機物粉体の被覆は、表面被覆率が１０
％以上で効果を発揮するが、特に５０〜１００％の被覆
率が好ましい。

【００１８】本発明の粉体組成物を製造するには、水溶
性有機物粉体と無機微粉体とを混合すればよく、通常の
粉体の乾式ブレンド方法をそのまま適用できる。また本
発明の粉体組成物は、水溶性有機物粉体に対して少しづ
つ無機微粉体を混合していく方法、無機微粉体に対して
少しづつ水溶性有機物粉体を混合していく方法、両者を
一括に混合する方法のいずれでも製造できる。

【００１９】製造に使用する混合機は、撹拌容器や撹拌
羽根の形状、材質等は特に問題とはならず、水平円筒型
混合機、傾斜円筒型混合機、Ｖ型混合機、正立方体型混
合機、二重円錐型混合機、リボン型混合機、スクリュー
混合機等の従来一般に使用されているもので差し支えな
く、それらを用いて１０分間程度撹拌・混合すればよ
い。混合により無機微粉体が水溶性有機物粉体と逆極性
に帯電し、水溶性有機物粉体の表面に静電気的に付着し
て表面を被覆する。

【００２０】なお本粉体組成物は、水溶性有機物粉体と
無機微粉体の組み合わせであるが、これらを複数組み合
わせて混合し組成物としても、充分に効果を発揮する。
上記の如く水溶性有機物粉体の表面を無機微粉体で被覆
して水に添加すると、凝集してダマを形成しやすい水溶
性有機物粉体でも良好な分散性を示して溶解する。これ
は以下のような作用機構によるものと考えられる。

【００２１】（１） 水溶性有機物粉体表面を覆う無機
微粉体皮膜の濡れ性により個々の粒子が充分に濡らされ
る。したがって、無機微粉体は、シリカ系粉体に代表さ
れる金属酸化物粉体のように、水に対する濡れ性の比較
的大きなものが良好である。

【００２２】（２） 水に接することにより水溶性有機
物粉体表面に発生する表面粘性を、無機微粉体皮膜が抑
制して粒子同士の凝集を防止し、ダマの発生を防ぐ。本
発明では、静電引力により無機微粉体が水溶性有機物粉
体の表面を均一に被覆するため、この抑制効果が著し
い。

【００２３】上記２つの作用が同時に促進され、無機微
粉体を添加しない通常の単一系の溶解より著しく溶解性
が高められる。

【００２４】

【発明の効果】本発明に従うと、水溶性有機物粉体を完
全に水系中に溶解することができるため、面倒な製造過
程やコストの高い改質を行なうことなく、入手の容易な
無機微粉体と簡便な製造方法にて、従来の問題点であっ
た粉体粒子同士の凝集やダマの問題が防止でき、工業的
に水溶性有機物粉体を溶解する用途には好適である。

【００２５】また本発明によれば、溶解性の問題を生じ
ることなく、添加剤を粉体として添加できるため、水溶
液として添加した場合のように水分の増加がなく、有効
成分の減少や最終製品の水分増加による弊害等が懸念さ
れる系に溶解させる場合に特に有効である。この場合の
顕著な例としては、コンクリート混和剤が挙げられる。
これは従来水溶液で添加されていたもので、本発明によ
って、従来の混和剤を粉体化しコンクリート中に良好な
水溶解性を付与して添加すれば、従来の問題点であった
混和剤水溶液からの水分増加がないため、コンクリート
の強度低下や乾燥収縮によるひび割れ発生等が防止でき
る。

【００２６】本発明においては、無機微粉体が水に不溶
性のため、必然的に溶液中に残存する。製品として水溶
液中に無機微粉体が残存するのが好ましくない場合、本
発明では水溶性有機物粉体の溶け残りがないため、簡単
に濾別できる。また、無機微粉体が製品としての溶液中
に残存しても弊害性のないものであれば問題なく使用で
き、特に適する用途しては水・無機物スラリーである、
例えばセメントスラリー、モルタル、コンクリート等の
セメント混合物が考えられる。

【００２７】

【実施例】後記表１に示す水溶性有機物粉体と無機微粉
体とを、合計１００ｇになるように表１に示す比率にて
撹拌混合して複合粉体組成物を製造した。撹拌混合は、
リボン型撹拌羽根を取り付けた新東科学（株）製のスリ
ーワンモーターを用い、５分間行なった。これらの粉体
組成物を下記の評価方法に従って評価した結果を表１
（複合粉体の組成）および表２（評価結果）に示した。

【００２８】（１） 粉体の水中溶解性（粉体の溶け残
り量） 上記の方法で製造された複合粉体組成物１０ｇと、その
複合粉体組成物中の水溶性有機物粉体と等量の水とを混
合し、それらをリボンミキサーを用いて、回転数１５０
ｒｐｍで３０秒間撹拌した。得られた溶液を１ｍｍメッ
シュの篩にあけ、篩上残存物の乾燥重量の重量百分率で
評価した。

【００２９】（２） 粉体の帯電状態 各種粉体組成物の帯電状態（符号）は、箔検電器（東京
前川科学社製）を用いて測定した。実際の帯電状態は、
混合前の帯電状態で評価した。

【００３０】（３） 水溶性有機物粉体表面の無機微粉
体による被覆率 水溶性有機物粉体表面の無機微粉体による被覆率は、オ
リンパス社製透過型顕微鏡を用い、ビデオ撮影した画像
を処理して算出した。

【００３１】［評価結果］ 被覆率 ◎：８０％以上 ○：１０％以上８０％未満 ×：１０％未満

【００３２】（４） 粉体の高濃度水スラリー中の溶解
性（粉体の溶け残り量） 高濃度水スラリーのモデル系として、セメントペースト
中への溶解性を評価した。セメントは小野田セメント
（株）製（比重３．１６）を用い、水／セメント重量比
は、水／セメント＝０．３５とした。溶解性は、上記の
方法で製造された複合粉体組成物中の水溶性有機物粉体
量とセメントペースト中の水分量が等量になるように
し、（１）と同様に評価した。

【００３３】（５） 総合評価 総合評価は、水中・セメントペースト中における溶解性
をもとに、以下の基準で評定した。

【００３４】◎：合格 水中・セメントペースト中と
も溶け残り量０％ ○：合格 水中・セメントペースト中とも溶け残り量
０％超１０％未満 ×：不合格 水中・セメントペースト中とも溶け残り量
１０％以上

【００３５】

【表１】 複合粉体組成物 水溶性有機物粉体(A) 無機微粉体(B) 名 称 帯電 平均 組成 状態 粒径(μm) (Ａ：Ｂ) 実施例１ ＰＳＳ・Ｃａ シリカフューム − 1.4 70：30 実施例２ ＰＳＳ・Ｃａ ホワイトカーボン − 0.2 70：30 実施例３ ＰＳＳ・Ｃａ シリカフューム − 1.4 90：10 実施例４ ＰＳＳ・Ｃａ シリカフューム − 1.4 60：40 実施例５ ＰＳＳ・Ｃａ セライト − 5.0 70：30 実施例６ ＰＳＳ・Ｃａ シリカフューム − 1.4 70：30 実施例７ ＰＳＳ・Ｃａ ホワイトカーボン − 0.2 90：10 実施例８ ＰＳＳ・Ｎａ シリカフューム − 1.4 75：25 実施例９ ＰＳＳ・Ｎａ ホワイトカーボン − 0.2 70：30 実施例10 ＰＳＳ・Ｎａ シリカフューム − 1.4 95：5 実施例11 ＰＳＳ・Ｎａ シリカフューム − 1.4 50：50 実施例12 PSS・Na＋GA・Na シリカフューム − 1.4 75：25 実施例13 PSS・Na＋GA・Na ホワイトカーボン − 0.2 90：10 実施例14 ＮＳＦ・Ｎａ シリカフューム − 1.4 60：40 実施例15 ＮＳＦ・Ｎａ ホワイトカーボン − 0.2 80：20 実施例16 ＡＯＳ・Ｎａ シリカフューム − 1.4 60：40 実施例17 ＡＯＳ・Ｎａ ホワイトカーボン − 0.2 80：20 比較例１ ＰＳＳ・Ｃａ フライアッシュ 0 8.0 70：30 比較例２ ＰＳＳ・Ｃａ 無添加 100：0 比較例３ ＰＳＳ・Ｎａ 無添加 100：0 比較例４ PSS・Na＋GA・Na 無添加 100：0 ＰＳＳ・Ｃａ：ポリスチレンスルホン酸カルシウム、
帯電状態＋、平均粒径９０μｍ ＰＳＳ・Ｃａ：ポリスチレンスルホン酸カルシウム、
帯電状態＋、平均粒径５０μｍ ＰＳＳ・Ｎａ：ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、帯
電状態＋、平均粒径９０μｍ ＰＳＳ・Ｎａ＋ＧＡ・Ｎａ：ポリスチレンスルホン酸ナ
トリウム：グルコン酸ナトリウム＝８５：１５の配合
品、帯電状態＋、平均粒径９０μｍ ＮＳＦ・Ｃａ：ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物
カルシウム塩、帯電状態＋、平均粒径１００μｍ ＡＯＳ・Ｎａ：α−オレフィンスルホン酸ナトリウム、
帯電状態＋、平均粒径２００μｍ シリカヒューム：日本重化学（株）製（ポゾミックス
Ｐ） ホワイトカーボン：徳山曹達（株）製（トクシール） セライト：Ｊｏｈｎｓ−Ｍａｎｖｉｌｌｅ社製

【００３６】

【表２】 被覆状態 粉体の溶解性(溶け残り量) 総合評価 水 中 セメントペースト中 (％) (％) 実施例１ ◎ 0 0 ◎ 実施例２ ◎ 0 0 ◎ 実施例３ ○ 6 7 ○ 実施例４ ◎ 0 0 ◎ 実施例５ ◎ 0 0 ◎ 実施例６ ◎ 0 0 ◎ 実施例７ ◎ 0 0 ◎ 実施例８ ◎ 0 0 ◎ 実施例９ ◎ 0 0 ◎ 実施例10 ○ 8 9 ○ 実施例11 ◎ 0 0 ◎ 実施例12 ◎ 0 0 ◎ 実施例13 ○ 5 6 ○ 実施例14 ◎ 8 7 ○ 実施例15 ○ 9 9 ○ 実施例16 ◎ 0 0 ◎ 実施例17 ◎ 0 0 ◎ 比較例１ × 28 25 × 比較例２ 30 31 × 比較例３ 32 30 × 比較例４ 33 31 ×

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水溶性有機物粉体を、該有機物粉体との
   混合時に電気的に異符号に帯電する無機微粉体で被覆し
   たことを特徴とする水溶性に優れた有機物粉体組成物。
2. 【請求項２】 水溶性有機物粉体の平均粒径が１μｍ〜
   ５ｍｍ、無機微粉体の平均粒径が０．０１μｍ〜１００
   μｍであり、水溶性有機物粉体と無機微粉体の重量比が
   ９９：１〜５０：５０の範囲にある請求項１に記載の水
   溶性に優れた有機物粉体組成物。
3. 【請求項３】 水溶性有機物粉体を、該有機物粉体との
   混合時に電気的に異符号に帯電する無機微粉体で被覆し
   て水中に添加し、溶解させることを特徴とする水溶性有
   機物粉体の溶解方法。