JPH0798651B2 - トリポリ燐酸ナトリウムの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、オルト燐酸ナトリウムのか焼によりトリポリ
燐酸ナトリウムを製造する方法に関する。特に本発明
は、予想可能な一層均一な粒径を有する粒状トリポリ燐
酸ナトリウムを製造する方法で、あまり望ましくない小
さい粒径の材料を大量に生じない方法に関する。

〔従来の技術〕

粒状トリポリ燐酸ナトリウムは、普通次のようにして製
造されている。先ず燐酸と水酸化ナトリウム又はソーダ
ー灰の如き塩基とを反応させ、オルト燐酸ナトリウム
（オルト燐酸塩）を与える。次にこの混合物を少なくと
も約300℃、通常300℃〜約600℃に加熱してトリポリ燐
酸ナトリウム（STPP）を形成する。多くの場合、オルト
燐酸塩の溶液を噴霧乾燥器又はロータリーキルン乾燥器
中へ供給し、オルト燐酸塩をSTPPへ転化する。STPPが乾
燥されたオルト燐酸塩から形成されても、又はオルト燐
酸塩溶液から形成されても、特定の条件によって種々の
嵩密度を与える種々の粒径範囲のSTPPが生成する。しか
し、全ての方法に共通して望ましくない小さな粒径の粒
子或は部分が生成し、それらは次に希望のSTPPから分離
される。そのような小さな粒径の粒子は一般に、微粒子
（fines）として言及されている。微粒子は一般に、100
USSメッシュより小さい粒子として定義されている。そ
のような微粒子は商業的製品としては望ましくない。何
故ならこれらの粒子は、もし一層望ましい粒状部分から
分離されないと、鼻粘膜を刺激する塵を生ずるからであ
る。

微粒子によって起こされる問題のために、それらは有用
な部分から分離され、そのような微粒子を有用な生成物
へ転化させる多くの試みが行なわれてきた。そのような
例の一つはメトカルフ（Metcalf）その他による米国特
許第3,160,472号明細書に見られ、それによると微粒子
をアルカリ金属オルト燐酸塩の或る混合物の少なくとも
約10％の存在下でか焼して、それにより微粒子のかなり
の部分を凝集させる。微粒子を利用する別の試みはクリ
ー（Klee）その他によるドイツ特許DE3509661に見出だ
され、その場合微粒子を単独で、又は少なくとも一種類
の他の微粒洗浄用粉末成分と混合して100％の水和を与
えるのに必要な量の水を用いて圧搾する。この材料をロ
ーラーの間で圧搾し、次に再び粉砕して、適当な粒径の
材料を得、次に小さすぎる粒径及び大きすぎる粒径の粒
子を除去する。

従来技術の全ての方法で、STPPの再循環で非効率的なこ
とが起き、微粒子の生成を完全に無くすことはできな
い。STPPは、一般に用いられているビルダー入り洗浄中
のビルダーとして種々の洗浄用途にとって重要なものに
なっているため、大規模に生産されているのが普通であ
る。この要求を支えるのに必要な総トン数は、大量の微
粒子を生ずる。粒状生成物の製造で、微粒子の過剰な生
成は、もしそれらが使用されるか、又は効果的に再処理
されるか、或は製造工程で生じないようにされるかしな
い限り、生成物の損失になる。微粒子の生成量を著しく
減少させるか、又は殆ど生じないようにした粒径でオル
ト燐酸塩からSTPPを製造する効率的な方法が必要であ
る。

〔本発明の要約〕 オルト燐酸塩の典型的なか焼により製造されるSTPPの粒
径範囲は、微粒子を生成しない予め定められた粒径の乾
燥オルト燐酸ナトリウムを先ず与えることによって制御
されることが今度発見された。即ち、製造されるSTPPの
粒径は、オルト燐酸塩のSTPPへのか焼が行なわれるか焼
器又は他の手段へ供給される乾燥状態のオルト燐酸ナト
リウムの粒径により制御される。乾燥オルト燐酸塩の粒
径を制御することにより微粒子の生成が著しく減少する
か又は生成しなくなることが見出だされた。

即ち、本発明により、 1.オルト燐酸ナトリウムを乾燥し、 2.前記乾燥したオルト燐酸塩を予め定められた粒径へ製
粒し、そして 3.前記乾燥製粒したオルト燐酸塩粒子をか焼し、それに
よって予め定められた粒径のSTPPを形成させる、 ことからなる方法が与えられる。

最適な方法は、製粒したオルト燐酸塩をSTPPへ転化する
前に湿潤させて、オルト燐酸塩供給物中約２％〜約５％
の全水含有量を与える工程も更に含むことが見出だされ
ている。オルト燐酸塩をSTPPへ転化するためにか焼する
前に水分を転化することによってSTPP分析値（assay）
を90％以上の望ましい範囲に維持する。

〔本発明の詳細な記述〕

本発明の方法により、100メッシュより大きな粒径を有
するSTPPを製造することができ、それによってSTPP微粒
子を再処理する必要がなくなる。満足すべき粒径分布を
もつSTPPを与えるオルト燐酸塩供給物材料のおおよその
重量％による粒径分布の一例は次の通りである:0〜1.95
％が−７〜＋14メッシュ、20〜40％が−14〜＋20メッシ
ュ、15〜20％が−20〜＋30メッシュ、30〜45％が−30〜
＋70メッシュ、５〜15％が−70〜＋100メッシュ、０〜
５％が−100メッシュ。

STPPの粒径は予め定められた粒径を有する乾燥オルト燐
酸ナトリウム供給物材料を用いることにより都合よく制
御できることが判明している。典型的には乾燥オルト燐
酸塩の好ましい粒径範囲は−14〜＋100USSメッシュの範
囲にある。＋14メッシュより大きいか、＋100メッシュ
より小さな粒径のものは乾燥オルト燐酸塩供給物から除
去される。従って、本発明により、オルト燐酸塩は粉砕
及び篩分けにより希望の粒径範囲或は分布に入る大きさ
に製粒される。勿論大きすぎるか小さすぎる粒径のもの
は除去され、それら粒子を水に再溶解するか又はそれら
を凝集させて再処理することにより再利用する。大きす
ぎるオルト燐酸塩は粉砕して適切な大きさにし、小さす
ぎる粒子はこの操作から再循環させる。

STPP微粒子及び大きすぎるSTPP材料を再循環する方法が
非効率的なのに対し、オルト燐酸塩の再循環は簡単であ
り、それによってオルト燐酸塩乾燥操作からのオルト燐
酸塩の無駄をなくすことができる。典型的にはオルト燐
酸塩を凝集又は再溶解及び再乾燥することができるので
無駄になるオルト燐酸塩はない。このように粒径に関し
て無駄になるオルト燐酸塩がなくなり、希望の粒径のST
PPを製造することができるため、本発明の方法の効率は
従来法で知られていた効率よりも著しく大きいことがわ
かる。

本発明の方法の第一工程では、水溶液中のオルト燐酸塩
をドラム乾燥器、噴霧乾燥器等の如き典型的な手段によ
り乾燥する。約1.56g/cc〜約1.62g/ccの範囲の比重を有
するオルト燐酸塩の溶液で、約1.8〜約2.2のDSP/MSP比
を有する溶液が与えられる。ここMSPは燐酸一ナトリウ
ムであり、DSPは燐酸二ナトリウムである。乾燥後、オ
ルト燐酸塩を粉砕し、多段篩い分け又は風力分離の如き
典型的な手段により分粒する。大きな粒子は摩耗粉砕
器、ローラー或は乾燥材料の粒径を小さくする任意の典
型的な手段により粒径を小さくする。どの場合でも粉砕
後、材料を再び篩い分け或は風力分離等により再び分粒
し、望ましくない粒径の粒子を除去する。粉砕操作から
の許容できる粒径のオルト燐酸塩を一緒にしてSTPP製造
のためのか焼器への供給物を与える。典型的には、か焼
器へのオルト燐酸塩供給物は極めてわずかな水しか含ま
ない。予め分粒したオルト燐酸塩を処理する際に、水を
除去して粉砕及び篩い分け操作を行なえるようにし、希
望の粒径分布を与える。オルト燐酸塩は約100℃〜約140
℃の範囲の温度で乾燥する。高い乾燥温度、特に約170
℃ではオルト燐酸塩の望ましくないピロ燐酸塩への転化
が始まる。

乾燥器からのオルト燐酸塩中の水分が0.1〜約0.5重量％
の範囲にあるのが典型的である。乾燥し、分粒したオル
ト燐酸塩を全て一緒にした後、STPPを生ずるか焼器へ供
給する前に再び湿潤させるのが好ましい。スクリューコ
ンベアー及び他の搬送手段上に水をスプレーすることに
より湿潤させるのが典型的である。またか焼器供給物へ
の水噴霧又はか焼器への水蒸気添加もオルト燐酸塩を湿
潤させるのに用いることができる。再湿潤はSTPP分析値
を90％以上の希望の範囲に維持することができる。

〔好ましい態様についての記述〕

オルト燐酸塩水溶液をドラム乾燥器で乾燥し、分粒して
表Ｉに示すような粒径及び分布を与える。ドラム乾燥は
薄片状粒子を生じ好ましい。二つの試験が行なわれた。
第一の試験では向流か焼器に0.6％の水含有量まで乾燥
されたオルト燐酸塩（添加水なし）が供給され、第二の
試験では付加的水がか焼器供給物へ噴霧され、約2.7％
の平均水分含有量を与えた（水添加）。下の表Ｉのデー
ターから判るように、生成した粒状STPPの粒径分布は、
オルト燐酸塩供給物材料のそれとほぼ同じである。デー
ターは示された各メッシュの大きさの材料の累積％を示
す加算法で与えられている。例えば、予め分粒した供給
物は30メッシュの篩上に残る材料を50.5％含んでいた。
しかし、−100メッシュの測定値は、試料の全含有量を
得るためには＋100メッシュに対して示した合計に加算
されるべきものである、表Ｉに与えられたデーターは、
14回の別々の実験の平均値である。

粒状トリポリ燐酸ナトリウムの更に別の試料を作った。
この実験では、STPP生成物の温度は外部から加熱される
回転か焼器中約450℃からの範囲にあった。保持時間は3
0分であった。表IIはか焼器供給物の粒径範囲及びその
ような供給物から生成した得られた粒状STPPを示してい
る。表Ｉと異なって、粒径分布は数字を加算するのでは
なく、独立の範囲で示してある。嵩密度、温度上昇（T
R）、及び１％濃度の溶液のpHも示されている。表IIの
データーにより、STPPの分粒性はか焼されるオルト燐酸
塩供給物が水和されていても、いなくても、実質的に変
わらず、オルト燐酸塩供給物中の水分含有量が高いと、
高いSTPP分析値を与えることが分かる。

好ましい態様として、湿潤させた予め分粒したオルト燐
酸塩をか焼し、冷却してから分離工程にかけ、大き過ぎ
る材料を除去する。大きすぎる材料の除去は、満足すべ
き粒状STPPを得るために冷却に続く必要な単なる処理で
あることが判明している。この態様では、大きすぎる材
料を再粉砕して粒子の大きさを減少させてもよく、その
ように減少させた時、小さすぎるオルト燐酸塩を篩分け
又は風力による分離にかけ、次に大きすぎる篩分け操作
からの満足すべき生成物と一緒にする。典型的な篩い操
作を用い、商業的装置では篩分けは、大きな粒径のもの
を除去するために商標名ロテックス（Rotex）スクリー
ンとして市販されている装置によって行ってもよい。大
きすぎる粒子を再粉砕することにより得られたオルト燐
酸塩から小さすぎるオルト燐酸塩を除去するために風力
分離器を用いてもよい。

従来技術に比較して非常に少量の微粒STPPしか生じない
か又は微粒子を生じない満足すべき粒状STPPを得るため
の方法を記述してきた。従来は、許容できる粒径のもの
が65〜75％しかない粒径STPPが商業的に製造されてお
り、生じた25％〜35％の微粒子は次に再処理するか又は
廃棄物として捨てられていた。本発明の方法によれば、
予め製粒されたオルト燐酸塩はほぼ同じ量の小さすぎる
材料を生ずるが、そのような小さすぎる材料は単にそれ
を水に再溶解し、更に乾燥して、か焼器への予め製粒さ
れたオルト燐酸塩供給材料を与えるように再処理するこ
とができる。本発明の方法では得られるSTPP微粒子は非
常にわずかな量であることが判明している。そのような
微粒子は通常大きすぎるSTPP粒子を粉砕することによっ
てのみ得られるものであり、それは上記表Ｉ及びIIのデ
ーターから判るように、製造される全STPPの非常にわず
かな部分しか占めていない。

本発明によりオルト燐酸塩を粒状STPPへ転化するための
最適の方法は向流か焼器によるものであり、その場合オ
ルト燐酸塩供給物は低温の端からか焼器へ入り、比較的
高温の端から出る。同方向流か焼器は一層高い温度で長
い時間移動させ、それによって凝集物を生じ、それが粒
径分布をか焼器へ供給された粒径分布とは異なったもの
にすることが認められている。しかし、その変化量は、
オルト燐酸塩供給物を予め製粒した時、予め定められた
粒径による粒状STPPを生ずるように考えることができ
る。

フロントページの続き (72)発明者 グレゴリィ デビッド カーディズ アメリカ合衆国 ミシガン州 テムパラン ス，ミンクス ロード 10435 (72)発明者 リチャード スコット ツリギリアット アメリカ合衆国 ミシガン州 サウスゲイ ト，アパートメント233，ケリィ ロード 16500 (56)参考文献 特開 昭47−38600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭46−1662（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−44999（ＪＰ，Ａ)

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粒状トリポリ燐酸ナトリウムの製造方法に
   おいて、 １）オルト燐酸ナトリウムの溶液を乾燥し、 ２）前記乾燥したオルト燐酸塩を予め定められた粒径へ
   製粒し、そして ３）前記乾燥製粒したオルト燐酸塩をか焼し、それによ
   ってトリポリ燐酸ナトリウムを形成させる、 ことからなる粒状トリポリ燐酸ナトリウムの製造方法。
2. 【請求項２】粒子の約88重量％〜約92重量％が約＋14メ
   ッシュ〜約100メッシュの粒径範囲以内にある粒状トリ
   ポリ燐酸ナトリウムの製造方法において、 １）オルト燐酸ナトリウムを乾燥し、 ２）前記乾燥したオルト燐酸塩を製粒し、それによって
   少なくとも約90重量％が14メッシュ〜約100メッシュの
   範囲の粒径を有し、そして ３）乾燥製粒したオルト燐酸塩を向流か焼器中でか焼
   し、それによってトリポリ燐酸ナトリウムを形成させ
   る、 ことからなる粒状トリポリ燐酸ナトリウムの製造方法。
3. 【請求項３】製粒したオルト燐酸塩をか焼器へ供給する
   前に湿潤させて約２重量％〜約５重量％の全水含有量を
   与える工程を更に含む請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】前の製粒操作により得られた小さすぎるオ
   ルト燐酸塩を再び溶解し、その溶液を乾燥する工程を更
   に含む請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】トリポリ燐酸ナトリウムを分粒して希望の
   ものより大きな粒子を除去する請求項１に記載の方法。
6. 【請求項６】オルト燐酸塩を約1.56g/cc〜約1.62g/ccの
   範囲の比重を有する水溶液から乾燥する請求項１に記載
   の方法。
7. 【請求項７】製造されたトリポリ燐酸ナトリウムが約0.
   5g/cc〜約0.9g/ccの範囲の密度を有する請求項１に記載
   の方法。
8. 【請求項８】オルト燐酸塩を約70℃〜約140℃の範囲の
   温度で乾燥する請求項６に記載の方法。
9. 【請求項９】か焼器へのオルト燐酸塩供給物が、重量で
   次の如き粒径分布:0〜1.95％が−７〜＋14メッシュ、20
   〜40％が−14〜＋20メッシュ、15〜20％が−20〜＋30メ
   ッシュ、30〜45％が−30〜＋70メッシュ、５〜15％が−
   70〜＋100メッシュ、０〜５％が−100メッシュ；を有す
   る請求項１に記載の方法。
10. 【請求項１０】製粒したオルト燐酸塩をか焼器へ供給す
    る前に湿潤させて約２重量％〜約５重量％の全水含有量
    を与える工程を更に含む請求項２に記載の方法。
11. 【請求項１１】製粒工程により得られたオルト燐酸塩微
    粒子を再び溶解し、その溶液を前記工程で再び使用する
    ため乾燥する工程を更に含む請求項２に記載の方法。
12. 【請求項１２】＋14メッシュより大きなトリポリ燐酸ナ
    トリウム部分を取り出し、その粒径を＋14メッシュから
    ＋100メッシュの範囲へ小さくし、それら粒子を同様な
    大きさのSTPPと一緒にする工程を更に含む請求項11に記
    載の方法。
13. 【請求項１３】オルト燐酸塩か焼器供給物を製粒して、
    ＋14メッシュの粒子が最大２重量％、−100メッシュの
    粒子が最大10重量％である供給物を与える請求項１に記
    載の方法。
14. 【請求項１４】オルト燐酸塩溶液をドラム型乾燥器によ
    って乾燥し、それによって薄片状オルト燐酸ナトリウム
    を形成させる請求項１に記載の方法。
15. 【請求項１５】か焼器が向流か焼器である請求項１に記
    載の方法。
16. 【請求項１６】トリポリ燐酸ナトリウムが約0.5〜約0.9
    g/ccの密度を有する請求項２に記載の方法。
17. 【請求項１７】トリポリ燐酸ナトリウム中に生成した微
    粒子の量が約２重量％より少ない請求項１に記載の方
    法。
18. 【請求項１８】オルト燐酸塩を製粒して、＋14メッシュ
    が最大２重量％、−100メッシュが最大約10重量％にな
    るようにする請求項１に記載の方法。
19. 【請求項１９】オルト燐酸塩をドラム型乾燥器によって
    乾燥し、薄片状オルト燐酸塩を与える請求項１に記載の
    方法。