(57)【要約】【課題】凝塊した無機物質の小粒であって、良好な耐摩砕性を呈し、簡単かつ経済的な工程によって製造することができ、なんら添加物を使用する必要がないような小粒を提供する。【解決手段】無機物質の粒子の凝塊から構成される小粒であって、凝塊はモノリシック外側層でコーティングされていて、それにより凝塊の耐摩砕性は向上する。モノリシック外側層が無機物質から形成されていることが好ましい。本発明はまた、本発明による小粒から構成される粉末に関する。本発明による粉末の製造方法は、第１の段階では無機物質の粒子の凝塊を形成し、第２の段階では凝塊をモノリシック層でコーティングする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物質の粒子の凝塊から構成される小粒であって、凝塊がモノリシック外側層でコーティングされていることを特徴とする小粒。
【請求項２】
前記無機物質は、ナトリウム塩又はマグネシウム塩から選択される、請求項１に記載の小粒。
【請求項３】
モノリシック外側層が無機物質から形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の小粒。
【請求項４】
バインダを含んでいないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の小粒。
【請求項５】
モノリシック外側層が０．２５〜５０μｍの厚さを有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の小粒。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の小粒から構成されている粉末。
【請求項７】
請求項６に記載した粉末の製造方法であって、第１の段階では無機物質の粒子の凝塊を形成し、第２の段階では凝塊をモノリシック層でコーティングすることを特徴とする、方法。
【請求項８】
粒子の凝塊は突固めによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝塊した無機物質からなる耐摩砕性の小粒に関する。また本発明は、かかる小粒から形成された粉末、並びに、その使用方法及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの無機物質、例えばナトリウム塩やマグネシウム塩などは、しばしば小粒の形態にて使用される。
こうした小粒を有効に使用するために、一般的にそれらは適切なサイズになっていなければならない。例えば、洗剤の添加物や医療的ないし薬学的な使用などの多くの用途において、小粒の平均直径は理想的には２５０〜１０００ミクロンである。
小粒の製造技術における重要な特性は、小粒の粒子サイズの分布である。そうした技術は、非常に狭い分布をもたらす。残念なことに、それらは一般的により高価である。経済的に操業できる技術を求めると、粒子サイズが通常、非常に広範囲に分布するようになって、その結果、得られたすべての小粒のサイズは、めったに所望の用途を満足させることがない。こうした状況の下、例えばふるいにかけたりして、小粒をそのサイズに応じて選別することが知られていて、それらを異なった用途に割当てるようにしている。
製造されたもののすべてを使用するためには、製造した量に対応させて様々な粒子サイズの分類を消費することが必要であろう。これはめったに行なわれることはなく、微細な粒子サイズの量は通例、粗い粒子サイズの量に比べて多くなるために、余りが生じる。
さらに、小粒を結晶器によって製造する場合には、粗い直径の小粒を製造しようとすれば、生産性（例えばトン／時間）は実質的に低下する。付随して、製造コストも明らかに高額になる。
【０００３】
こうした問題点を解決すべく、無機物質の微細な粒子を凝塊させて、粗い粒子を得ることが知られている。突固めなどの機械的な凝塊化技術を使用することができる。しかしながら、こうした凝塊した製品は、砕けやすいという不都合を有している。耐摩砕性が乏しい結果、そうした製品の取扱い中に、微細な粒子が再び出現する。さらに、こうした公知の凝塊化技術を適用できるのは、容易に凝塊するような無機物質についてだけである。その他のものでは、こうした公知の小粒の砕けやすさのために、それらの使用は困難になっている。
かかる不都合を解決しようとして、凝塊の製造中にアニオン界面活性剤の添加物を使用することが試みられた。そうした使用は、例えば欧州特許出願ＥＰ０４５２１６４号（特許文献１）に開示されていて、同出願は、別々の粒子の凝塊から形成されて、改善された耐摩砕性を備えてなる過硼酸ナトリウムの四水化物に関する。前記粒子の寸法は３０μｍを越えない。しかしながら、高い純度が必要な場合には、無機物質の小粒の製造に添加物を使用することは不都合である。特に、薬剤の用途において、そうした高純度の製品が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願ＥＰ０４５２１６４号
【特許文献２】欧州特許出願ＥＰ０３５２８４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって本発明の目的は、上述の不都合を解消すべく、凝塊した無機物質の小粒であって、良好な耐摩砕性を呈し、簡単かつ経済的な工程によって製造することができ、なんら添加物を使用する必要がないような小粒を提供することである。
その結果、本発明は無機物質の粒子の凝塊から構成された小粒に関し、凝塊がモノリシック外側層でコーティングされていることを特徴とする。
本発明による小粒は、任意の形状で良い。小さい直径でも、大きい直径でも良い。しかし、本発明の経済的な利益は、大きい直径の小粒の場合により強調される。その理由は、製造する直径を大きくするとき、本発明による小粒の製造コストは、公知の小粒の製造コストに比べて、より緩やかに増加するためである。
本発明による小粒の平均直径は２００〜５０００μｍであるのが有利である。好ましくは、平均直径は２５０μｍよりも大きい。好ましくは、平均直径は２５００μｍ未満である。小粒が概略球体であるときには、かかる平均直径は球体の直径である。小粒が任意の形状であるときには、かかる平均直径は、その外面の表面積に対するその体積の比の６倍である。
本発明が適用される無機物質は、小さい粒子から小粒を形成することが要求されるような任意の無機物質で良い。例示するならば、塩化ナトリウムや塩化マグネシウム、炭酸ナトリウム、及び、炭酸水素ナトリウムなどである。本発明は、貧弱な機械的特性をもった粒子凝塊を生じさせるような無機物質に適用するのが有利である。
本発明は特に、炭酸水素ナトリウムに好適である。
元になる粒子の平均直径やサイズに応じて、凝塊はそうした粒子の様々な数を含み、粒子の数は数十〜数百万にわたる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、凝塊はモノリシック外側層でコーティングされている。「モノリシック層」という用語は、実質的に連続であるような材料層を意味するものと理解されたい。それは凝塊しない。形成の元になる材料は、本質的には単一単位の凝塊していないブロックである。それは結晶性の状態であることが好ましい。層は単結晶質で良い。より一般的には、層は多結晶質である。モノリシック層は凝塊を取巻いて包被を形成するが、その機能は凝塊した粒子を機械的に保持することである。かかる機能を達するのであれば、不浸透性であっても、多孔性で欠陥を有していても良い。凝塊をコーティングするモノリシック層は、当初の凝塊に存在していたクラックに侵入して、ある場所では深く浸透していても良い。
コーティング層の厚みは、前述した技術的機能を果し、要求される良好な機械的特性を提供できるだけの十分な厚みでなければならない。本発明の経済的な利点を低下させるので、厚みは過剰に大きい必要はない。
【０００７】
モノリシック層の最小の厚みは様々なパラメータに依存するけれども、それらには特に、形成の元になる物質、凝塊のサイズ、構成成分の粒子の平均直径、及び、求められる機械的強度が含まれる。一般的規則としては、個別具体的な事例に応じて、日常的な実験室の研究によって定めなければならない。
モノリシック外側層は一般的に、０．２５μｍを越える厚さを有する。一般的には、この層は５０μｍを越えないことが有利である。０．５μｍを越える厚さのモノリシック外側層が特に好適であることが認められた。その厚さは３０μｍ以下であることが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、モノリシック外側層で凝塊をコーティングすることで、実質的に凝塊の耐摩砕性を改善することができる。
外側のコーティング層の構成材料の選択は、求められる最終的な特性によって定められる。耐摩砕性に加えて、例えばコーティング層に有機材料を使用することで、帯電防止や疎水性の特性を得ることもできる。
しかしながら、モノリシック外側層は無機物質から形成するのが有利である。
モノリシック外側層の無機物質は、粒子の無機物質と実質的に同一であることが好ましい。かかる実施形態は、高い純度の小粒が得られるという利点を有している。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態においては、小粒はバインダや界面活性剤などの添加物をまったく含んでいない。この実施形態の好ましい変形例では、小粒はバインダを含んでいない。そうした小粒は、人間の食料品や薬剤の分野における、最も厳しい純粋さの要件を満たす。
また本発明は、上述した発明による小粒の多数から構成される粉末に関する。
本発明による粉末は、本発明による小粒だけから作るのが良い。ただし、様々な割合にて他の小粒を含んでも良い。
小粒の直径の分布の幅は、本質的には使用する凝塊技術に依存するので、大きく変化する。
本発明による粉末は、様々な技術分野に適用することができる。特に、本発明による粉末のうち、炭酸水素ナトリウムの小粒から構成されるものは、洗剤や薬剤製品を製造するために適用することができる。
また本発明は、本発明による粉末の製造方法にも関連し、第１の段階では無機物質の粒子の凝塊を形成し、かかる工程は、第２の段階では凝塊をモノリシック層でコーティングすることを特徴とする。
本発明による工程の第１の段階の機能は、意図する用途には平均直径が小さすぎる粒子を凝塊させて、かかる用途にとって好適な平均直径の凝塊を形成することである。例えば、焼結や、パレット化、又は、突固めなど、任意の公知の凝塊化技術を使用することができる。
前述の如く、形成の元になる無機物質に応じて、また、それを凝塊化させるために使用する技術に応じて、強くあるいは弱く、粒子は互いに付着する。しかしながら、コーティング前の凝塊の結合を確保するために、最小レベルの付着が必要である。
本発明による方法を具体化する特定の方法では、突固めによって粒子の凝塊を形成する。任意の適当な突固め技術を使用することができる。この具体化方法の有利な変形例では、２つのロール間の圧縮によって粒子を突固める。得られた固形物を破砕して、所望のサイズの凝塊を得る。破砕して得られた製品をふるいにかけて、微細すぎる凝塊は突固めの工程に再循環させる。
本発明による方法の第２の段階では、凝塊はモノリシック層でコーティングされる。使用するコーティング技術（例えば粉付け、噴霧、又は、液浸）の選択は、本発明による工程の用途の正確な環境に依存する。
【００１０】
本発明による工程の有利な変形例においては、凝塊をコーティングするために、モノリシック層を構成する物質の過飽和溶液を、凝塊のベッドに通り抜けさせる。ベッドは流動化しても、流動化しなくても良い。しかしながら、流動化したベッドが好ましい。流動化したベッドに過飽和溶液を通り抜けさせて結晶を成長させることについては、ＥＰ０３５２８４７号（ＳＯＬＶＡＹ ＳＡ；特許文献２）に開示されている。本発明による工程の用途のためには、コーティングする凝塊からベッドを形成する。ベッドに接触する前の飽和溶液を冷却することによって、飽和溶液の過飽和を得ることができる。
モノリシック層と凝塊とが炭酸水素ナトリウムから形成されてなる具体化例においては、ベッドの温度は３０℃以上であると有利であることが見出された。しかしながら、この温度が７０℃を越えることは好ましくない。
この例の好ましい具体化では、ベッドの温度は４０℃を越え、６０℃未満である。
本発明による工程の別の有利な変形例においては、凝塊をコーティングするために、モノリシック層を構成する物質の過飽和溶液を噴霧する。この例の好ましい具体化では、凝塊は傾斜した回転ドラムに連続的に導入されて、過飽和溶液を噴霧される。ドラムの動きによって、モノリシック層が凝塊のまわりに均質に分布することが確保される。十分な持続時間（これは特にコーティング層に求められる厚さに依存し、また、ドラムの傾斜や寸法及び回転速度によって設定される。）の後に、コーティングされた凝塊をドラムから取出す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明による工程を具体化して実施するためのプラントについてのダイアグラムを示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明について例示的に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図面に模式的に示したプラントは、その動作は後述するが、ロール式の突固め機２と、破砕機４と、ふるいユニット６と、飽和タンク８と、熱交換器１０と、流動化式のベッドの結晶機１２と、乾燥機１４とから構成されている。
ロール式の突固め機２には、炭酸水素ナトリウムの粒子１が導入される。その中で、突固められた固形物が作られる。固形物３は、破砕機４で破砕されて凝塊５になる。ふるいユニット６によって、凝塊５のうち、５００〜１０００μｍの粒子サイズを有するような一部分７が選別される。５００μｍ未満の寸法である過小サイズ１６は突固め機２へと再循環する一方、１０００μｍよりも大きな寸法である過大サイズ１７は破砕機４へ再循環される。選別された凝塊７は結晶機１２に導入されるが、この結晶機の流動化式のベッドは前記凝塊によって形成されている。飽和タンク８の中では、飽和した炭酸水素ナトリウムの溶液９が作られる。この溶液は、熱交換器１０の内部にて冷却されて、過飽和した炭酸水素ナトリウムの溶液１１が作られる。過飽和溶液１１は結晶機１２へと導入されて、結晶のベッドを流動化させる。溶液１１は結晶と接触して脱過飽和し、結晶は徐々に、炭酸水素ナトリウムのモノリシック層でコーティングされる。結晶機１２から集められ、コーティングされて湿った炭酸水素ナトリウム１３は、乾燥機１４にて乾燥されて最終製品１５を供給する。
【００１４】
図示のプラントの好ましい実施形態において、飽和タンク８と熱交換器１０と結晶機１２とは、ＥＰ０３５２８４７号（ＳＯＬＶＡＹ  ＳＡ；特許文献２）に開示されているようなタイプの単一の装置に統合しても良い。
【００１５】
以下に説明する実施例は、本発明の効果を明らかにするものである。
（実施例１：比較例）
粒子サイズが５００〜１０００μｍであるような、突固められて破砕された炭酸水素ナトリウムの凝塊について、以下の機械的な摩砕試験を行なった。
内径５７ｍｍ、長さ１２０ｍｍの回転円筒ドラムに、直径６ｍｍの鉛ビーズ４００ｇと共に、１００ｇの小粒を入れた。そして、ドラムを１４０ｒｐｍにて３０分間回転させた。処理
後には「耐摩砕性指標値」を測定したが、これはドラムの内容物のうち６３μｍ（のメッシュの）のふるいを通り抜けたものを重量％で示した割合として定義されるものである。試験の結果は３％だった。
（実施例：本発明によるもの）
粒子サイズが５００〜１０００μｍであるような、突固められて破砕された炭酸水素ナトリウムの凝塊１００ｇのベッドを、流動化カラムの流動化メッシュの上に配置して、カラムを５０℃に設定した恒温槽に接触させた。流動化メッシュを通過する、１５４ｍ／ｈの速度の過飽和した炭酸水素ナトリウムの溶液の上昇流れによって、ベッドは流動化した。交換器を通る溶液の温度低下が１．９℃であるために、溶液の過飽和は２．４ｇ／ｋｇに設定された。
凝塊のコーティングを１時間続けた後に、小粒を集めて、コーティング層の平均厚さを測定したところ、３μｍであった。こうして製造した本発明による小粒について、実施例１で述べた摩砕試験を行なった。その結果は０．６％であって、本発明のコーティングによって、耐摩砕性が著しく改善されたことが立証された。
（実施例３：本発明による）
この実施例の手順は、過飽和を４．９ｇ／ｋｇに設定し、凝塊に１０μｍのコーティング層を積層させたことを除いては、実施例２と同様である。摩砕試験の結果は０．１％であって、これもまた本発明による凝塊の耐摩砕性が改善されたことを示していた。
【図１】
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