(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸水素ナトリウムを含む第１の被覆層と、この第１の被覆層の表面上に形成された第２の被覆層とを備えた過炭酸ナトリウム粒子を製造する方法において、
ａ）流動床において、流動用ガスとして二酸化炭素又は二酸化炭素に富んだガスを用いることによって、被覆形成剤水溶液を過炭酸ナトリウム粒子に吹き掛けて、前記過炭酸ナトリウムの表面上に前記第１の被覆層と、前記第１の被覆層の表面上に第２の被覆層を形成する工程、又は
ｂ）流動床において、流動用ガスとして二酸化炭素又は二酸化炭素に富んだガスを用いることによって、水又は被覆形成剤水溶液を過炭酸ナトリウム粒子に吹き掛けて、前記過炭酸ナトリウムの表面上に前記第１の被覆層を形成するか、又は前記第１の被覆層の表面上に第２の被覆層を形成する第１段階と、
流動床において、流動用ガスとして、二酸化炭素、又は二酸化炭素に富んだガス、又はその他のガスを用いることによって、被覆形成剤水溶液を前記第１段階における生成物に吹き掛けて、前記第１段階の生成物の表面上に更に、追加の被覆層を形成する第２段階とを含む工程とを備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記第２の被覆層は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸ナトリウムを含み、前記被覆形成剤水溶液は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸水素ナトリウムの水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記（ｂ）工程における前記追加の被覆層は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸ナトリウムを含み、前記被覆形成剤水溶液は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸水素ナトリウムの水溶液であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法において、前記（ｂ）工程における前記その他のガスは空気であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１乃至４の内のいずれかの方法によって製造された過炭酸ナトリウム粒子であって、第１層の重炭酸ナトリウムの少なくとも一部は、過炭酸ナトリウムと、気相の二酸化炭素から生成することを特徴とする過炭酸ナトリウム粒子。
【請求項６】
請求項５に記載の過炭酸ナトリウム粒子を界面活性剤に用いることを特徴とする過炭酸ナトリウム粒子の使用方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、炭酸水素ナトリウムを含む層で覆われた過炭酸ナトリウム粒子の調製法に関するものである。これらの安定性を改良された過炭酸ナトリウム粒子は界面活性剤に特に有用である。
過炭酸ナトリウム（ＳＰＣ）は水溶性の結晶であり分子式２ＮａＣＯ3３Ｈ2Ｏ2で表わされる過酸化化合物である。その理論的な活性酸素の含有量（ＡＯ）は１５．２８重量％である。過炭酸ナトリウムは水に比較的早く溶け、溶液中に炭酸ナトリウムと過酸化水素を放出する。この性質を有することにより、過炭酸ナトリウムは漂白剤として広く利用されている。過炭酸ナトリウムは工場や家庭において織物の漂白や色抜きに適する。
２番目に広く利用される漂白剤には過ホウ酸ナトリウムがある。しかし、この漂白剤は環境的な理由から使用を断念させられている。過炭酸ナトリウムはかすを残さないし、富栄養化の原因にもならないという意味では理想的である。過炭酸ナトリウムは酸素原子、水および炭酸ナトリウムに分解する。過炭酸ナトリウムにはまた、わずかながらに、効果的な速い漂白効果がある。
過炭酸ナトリウムはそれなりに安定した化合物であるが、貯蔵中に界面活剤中で分解し、その活性酸素を失いやすいという問題点を持つ。特に暖かい、湿度のある条件で貯蔵すると過炭酸ナトリウムはひとりでに分解する。過炭酸ナトリウムの第２の問題点はゼオライトを含む界面活性剤に関する。界面活性剤がゼオライトを含んでいると、保護されていない過炭酸ナトリウムは利用できない。というのも、そのような場合、過炭酸ナトリウムは非常に速く分解されるため、貯蔵期間が比較的短い場合でも漂白効果がなくなってしまうからである。
過炭酸ナトリウムの分解は過炭酸ナトリウム粒子を覆うことにより防止可能である。過炭酸ナトリウムの結晶を覆うこと、例えば炭酸水素ナトリウムまたは他の無機物で覆うということは既に開示されている。その目的は他の成分特にゼオライトから過炭酸ナトリウムを物理的に隔離するためにできるだけ厚い炭酸水素塩の層を得ることである。ゼオライトをベースとした界面活性剤中において安定な過炭酸ナトリウムをある特殊な方法により市販の過炭酸ナトリウムをスクリーニングすることによって得る方法を示す文献が知られている。この方法では、過炭酸ナトリウムは、特定の粒子径と形状因子を持つ。
過炭酸ナトリウム粒子にアルカリ金属クエン酸塩を吹き掛けるという方法がヨーロッパ特許公開第０５４６８１５  Ａ１に開示されている。この方法により過炭酸ナトリウムの安定性を向上させる被覆が表面に得られる。しかしながら、この種の被覆がもつ問題点は、十分な不透過性をなすために、その厚さを非常に厚くしなければならないということである。同様の問題は炭酸水素ナトリウム溶液を被覆形成のために用いたときにも起こる。
本発明の目的は、ゼオライトを含む界面活性剤中や、やや高湿度にさらされるような条件下においてさえも利用可能な過炭酸ナトリウムを製造する方法を提供することにある。界面活性剤中において使用されたゼオライトは通常吸湿性で最初から水を含んでいる工業用のゼオライトである。ゼオライト中の水は非常に動きやすく、ゼオライトは水を過酸化水素に置換できる。ゼオライトから水の一部が遊離し、過酸化水素がゼオライトの中に入る。その結果、過炭酸ナトリウムを非常に速く分解するのに十分な量の水が存在することになる。
この発明の目的は、本発明の方法によって達せられる。
即ち、本発明によれば、炭酸水素ナトリウムを含む第１の被覆層と、この第１の被覆層の表面上に形成された第２の被覆層とを備えた過炭酸ナトリウム粒子を製造する方法において、
ａ）流動床において、流動用ガスとして二酸化炭素又は二酸化炭素に富んだガスを用いることによって、被覆形成剤水溶液を過炭酸ナトリウム粒子に吹き掛けて、前記過炭酸ナトリウムの表面上に前記第１の被覆層と、前記第１の被覆層の表面上に第２の被覆層を形成する工程、又は
ｂ）流動床において、流動用ガスとして二酸化炭素又は二酸化炭素に富んだガスを用いることによって、水又は被覆形成剤水溶液を過炭酸ナトリウム粒子に吹き掛けて、前記過炭酸ナトリウムの表面上に前記第１の被覆層を形成するか、又は前記第１の被覆層の表面上に第２の被覆層を形成する第１段階と、流動床において、流動用ガスとして、二酸化炭素、又は二酸化炭素に富んだガス、又はその他のガスを用いることによって、被覆形成剤水溶液を前記第１段階における生成物に吹き掛けて、前記第１段階の生成物の表面上に更に、追加の被覆層を形成する第２段階とを含む工程とを備えていることを特徴とする方法が得られる。
また、本発明によれば、前記方法において、前記第２の被覆層は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸ナトリウムを含み、前記被覆形成剤水溶液は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸水素ナトリウムの水溶液であることを特徴とする方法が得られる。
また、本発明によれば、前記方法において、前記（ｂ）工程における前記追加の被覆層は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸ナトリウムを含み、前記被覆形成剤水溶液は、炭酸水素ナトリウム又は硫酸水素ナトリウムの水溶液であることを特徴とする方法が得られる。
また、本発明によれば、前記方法において、前記（ｂ）工程における前記その他のガスは空気であることを特徴とする方法が得られる。
また、本発明によれば、前記いずれか一つの方法によって製造された過炭酸ナトリウム粒子であって、第１層の重炭酸ナトリウムの少なくとも一部は、過炭酸ナトリウムと、気相の二酸化炭素から生成することを特徴とする過炭酸ナトリウム粒子が得られる。
また、本発明によれば、前記過炭酸ナトリウム粒子を界面活性剤に用いることを特徴とする過炭酸ナトリウム粒子の使用方法が得られる。
本発明はこの発明の方法を用いて製造された過炭酸ナトリウム粒子とその界面活性剤中への利用にも関する。
本発明の基礎となる概念は、水分の存在下において過炭酸ナトリウム粒子をＣＯ2ガスと接触させること、つまり過炭酸ナトリウム粒子表面上で炭酸水素ナトリウムを生じる反応を起こすということにある。このようにして形成された炭酸水素ナトリウムの層はかなり薄いが、しかし非常に不透過性である。このようにして過炭酸ナトリウムの保護層が形成される。
本発明の方法は、例えば流動床において行うことも可能である。実際に被覆する前に、流動床において過炭酸ナトリウム粒子に水を吹き掛け、一方、二酸化炭素を流動用空気に混合しておく。このようにして、過炭酸ナトリウム粒子表面は非常に薄い水の膜で覆われる。過炭酸ナトリウムはこの薄い水の膜中に溶けこみ、これを気相からの二酸化炭素が中和して、炭酸水素ナトリウムを生じさせる。水の膜が乾燥すると、薄い炭酸水素ナトリウムの層が残る。本発明によると、この層は湿らせた過炭酸ナトリウム粒子表面と二酸化炭素を含む気相との接触により生じるため、わずかな凹凸や、もし結晶が角張っていたり双晶である場合に、その結晶の突起でさえも覆うことができる。それぞれの結晶断片が覆われているため、被覆は非常に濃密になる。
他の方法として、被覆形成のために炭酸水素塩溶液を使用し、噴霧ガスに二酸化炭素もしくは二酸化炭素に富む気体を使用することである。その場合、過炭酸ナトリウムに噴霧された溶液相からの炭酸水素ナトリウムで被覆されると同時に、おそらく二酸化炭素の影響により過炭酸ナトリウムから炭酸水素ナトリウムが生成る。この現象ゆえに、炭酸水素ナトリウムの被覆が内側から生じるため、開孔のほとんどない被覆が得られる。生成された炭酸水素ナトリウムの少なくとも一部が過炭酸ナトリウムの炭酸ナトリウムから、そして気相中の二酸化炭素から生成されることが不可欠である。この方法では、被覆の層の細孔が充填された高密度の被覆を達成できる。
本発明の他の方法は二酸化炭素処理後、さらに過炭酸ナトリウム粒子の付加的被覆形成を従来法により行うことである。この方法でもまた炭酸水素ナトリウムが使用される。この付加的被覆形成は過炭酸ナトリウム粒子に炭酸水素ナトリウム溶液を吹き掛けるあいだに空気の噴霧を使用することにより行われる。この溶液が表面から蒸発する時に、炭酸水素ナトリウムの被覆を形成する。硫酸ナトリウムもまた付加的被覆形成に利用可能である。
本発明の方法は従来法で被覆された過炭酸ナトリウムと比較すると改良された安定性を持つ生成物を提供する。実験について以下に説明する。
実験はアエロマティック装置（Aeromatic Strea Ｉ）を使用して行われた。流動用空気を下から導入した。流動容器の底の板には中央に穴があり、その穴に２相ノズルがはめこまれている。液体成分が穴の内側から導入され、穴の周辺から霧状の空気が導入された。霧状の空気の代わりに、この実験において、二酸化炭素が使用され、そして中央の穴を通して水を導入した。
垂直軸方向の周りに回転するディスクを使用することにより、流動床による被覆形成の模擬実験もまた行われた。被覆が形成される過炭酸ナトリウムを、ディスクを回転させながら、粒子を互いに分散させるための鋤を含むディスクの上に置いた。
二酸化炭素を使用した実験において、ディスク上の過炭酸ナトリウムの上に水を吹き掛けた。これをその直後に、気体瓶から直接でてきた流動用空気と二酸化炭素が混合されている実験用流動床乾燥装置中に移した。この処理を数回繰り返した。すなわち、乾燥後、被覆すべき物質をディスク上に戻し、吸湿させた。この処理によって粒子の表面に被覆層が形成された。しかしながら、これは上記のアエロマティック装置を使用したものよりかなり複雑な方法である。過炭酸ナトリウム粒子の大きさは本実験において１ｍｍをわずかに下回った。
本実験において、被覆層の形成は生成物の活性酸素含有量で確認された。活性酸素は生成物の過酸化水素含有量から計算される。被覆が形成されるにつれて活性酸素含有量は減少する。言い換えると、被覆が形成されるにつれ過酸化水素が分離する。なにも処理しないと生成物はしばしば１４．１％の活性酸素を含む。二酸化炭素による被覆を用いると、１３．５％を下限として１３．８から１３．９％の活性酸素を含む生成物が得られた。これは表面上に形成された層が非常に薄いということを意味する。しかしそれは生成物の活性酸素含有量の減少によって分析的に確認されている。
例
実験１３、１０、１５、そして１２において、Aeromatic Strea Ｉ装置を使用して被覆形成を行った。Ｚ（表１）で示した安定性実験において、被覆された過炭酸ナトリウムサンプルとゼオライトの機械的な混合物を重量比５０/５０で形成した。Ｚ実験の目的は被覆サンプルの安定性に対するゼオライトの影響をみることであった。
最初の比較実験１３において，処理は以下のように行われた。被覆されていない過炭酸ナトリウムの量は２４０ｇであった。被覆形成のため１６０ｇのＮａＨＣＯ3を含む溶液（１４４０ｍｌ）を調製した。空気を使用して、その溶液を吹き掛けた。最終生成物は１０．５２％の活性酸素含有量があった。
実験１０はこの発明に従って次のように行われた。被覆されていない過炭酸ナトリウムの量は３４０ｇであった。被覆形成のため６０ｇのＮａＨＣＯ3を含む９００ｍｌの溶液を調製した。まずこの溶液２７０ｍｌを用いて二酸化炭素と流動化を行った。残りの溶液は流動化空気に対して使用した。最終生成物の活性酸素含有量は１２．２３％であった。
実験１５はこの発明に従って次のとおり行われた。被覆されていない過炭酸ナトリウムの量は３００ｇであった。被覆形成のため、１００ｇのＮａ2ＳＯ4と３７５ｇのＨ2Ｏを使用した。最初の７０から８０ｍｇの被覆形成のための溶液をＣＯ2を含んだ空気を使用して吹き掛けた。最終生成物の活性酸素含有量は１０．８％であった。この数値から計算すると、被覆されていない過炭酸ナトリウムの活性酸素含有量が１４．１％であることを考慮して、被覆の量は２３．４％になる。最初の重量から計算される被覆の理論的な量は２５％であった。
実験１２はこの発明に従って次のとおり行われた。被覆されていない過炭酸ナトリウムの量は本実験でもまた３００ｇであった。最初に水とＣＯ2を使用することにより被覆形成を行った。この後、ＮａＨＣＯ3溶液（１００ｇのＮａＨＣＯ3と３７５ｇのＨ2Ｏ）を空気を用いて吹き掛けて被覆形成を続行した。最終生成物の活性酸素含有率の１１．１％であった。
実験３０、４０、４３において被覆形成、吸湿および被覆形成のそれぞれのために上記の回転ディスクを使用した。この後、その被覆された物質を乾燥用気体として、空気と二酸化炭素（１２％）を含む空気を満たした実験用流動床乾燥装置中に移した。Ｚ（表１）で示した安定性実験において、被覆された過炭酸ナトリウムサンプルとゼオライトの機械的な混合物を重量比５０/５０で形成した。
比較実験３０において、１４％のＮａＨＣＯ3溶液を用いて被覆形成を行った。本発明による実験４０と４３において、１４％のＮＨＣＯ3溶液を流動化のためのＣＯ2を含んだ気体を用いて被覆形成を行った。実験４０において、最初に水の吸湿を行い、その後ＣＯ2を含んだ気体によりサンプルの流動化を行った。この操作を４回繰り返した。この後、１４％のＮａＨＣＯ3溶液と乾燥により被覆形成を続行した。実験４３は同じ方法であるが６回繰り返して行った。
安定性が次のようにして決定した。被覆された生成物と生成物/ゼオライト混合物（５０/５０）を３０℃、湿度７０％で１９０時間、気候室中の開放容器中に置いた。この後、それらの活性化酸素が分解され、そしてサンプル中に蓄積した水分を重量測定により決定した。サンプルの分解の割合、すなわち分解した過炭酸塩の量を算出した。安定性実験の結果を表１に示した。この表において、湿度％の欄は本実験中の水分の増加を表している。
実験結果を考えるとき、本実験における条件は公知の文献に示される閉鎖容器中で行われたものよりもはるかに高い要求であったことに注目すべきである。すなわち、表１の本実験におけるＳＰＣ粒子と接触した空気の相対湿度は非常に高かった。
これらの結果から、ＣＯ2を含んだ気体を使用すると類似の従来の被覆より少量の分解と湿度を伴う被覆が得られることが明らかである。最初の段階でＣＯ2と水を用いて、第２段階として例えばＮａＨＣＯ3溶液もしくはＮａ2ＳＯ4溶液を用いて被覆形成を行うと、よい結果が得られる。炭酸水素ナトリウムを用いるよりも硫酸ナトリウムを用いり蒸発する水の量は明らかに少量であるということを考慮すると、これらの２つのうち硫酸ナトリウムの方が好ましい。これは硫酸ナトリウムが水に対して高い溶解度を持つと事実による。
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