(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．６〜３．３のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比を持つ嵩密度の高いケイ酸ナトリウムにおいて、該ケイ酸塩が、次の性状、即ち
５００ｇ／ｌを超える嵩密度、
１９０ｍｌ／ｋｇを超える多孔度（DIN53417に従い測定）、及び
ダストパーセンテージ（下記で定義した通りに測定）が４０重量％未満であるような機械的強度
を持つことを特徴とする嵩密度の高いケイ酸ナトリウム、但しダストパーセンテージＭは次の通りに測定される。
ステンレス鋼製ミルに、４００〜１０００μｍの粒子寸法を持つ嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの５０ｇが、夫々、２０ｍｍの直径及び約３２ｇの重量を持つ８個のステンレス鋼製の球と共に入れられ、該ミルは、１１．５ｃｍの直径及び１０ｃｍの長さを持っており、かつ１００ｒｐｍの速度において水平に回転され、５分間後、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムがミルから取り出され、そして篩われ、ダストパーセンテージＭは下記式により計算される。
Ｍ＝ｃ・１００／ａ
ａ＝ミル中に導入された嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの量（ｇ）
ｃ＝４００μｍ未満の粒子寸法を持つ篩われた試料重量（ｇ）
【請求項２】
嵩密度が、６００〜１０００ｇ／ｌの範囲にあることを特徴とする請求項１記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項３】
多孔度が、２００ｍｌ／ｋｇを超えることを特徴とする請求項１又は２記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項４】
ダストパーセンテージが、３５重量％未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項５】
ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比が、２．６〜３．３の範囲にあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項６】
ケイ酸塩の９６〜１００重量％が、２５０μｍより大きい粒子寸法を持つことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項７】
ケイ酸塩の０〜２０重量％が、１０００μｍより大きい粒子寸法を持つことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウム。
【請求項８】
-  １．６〜３．３のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比を持つケイ酸ナトリウムの水性溶液をスプレードライすること、
-  スプレードライされた粉末に水ガラス溶液を施与すること、
-  水ガラス処理された粉末を１００バール未満の圧力を加える圧密段階にかけること、及び
-  ４ｍｍを超える厚みを持つ得られたフレークを粉砕して、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムを得ること
の段階を含む請求項１〜７のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウムを調製する方法において、スプレードライする段階において１１４℃を超える出口温度が使用されることを特徴とする方法。
【請求項９】
出口温度が、１１７〜１３０℃であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
水ガラス溶液が、２０〜５０重量％の乾燥物質濃度を持つことを特徴とする請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
ケイ酸ナトリウム粉末に基いて、３〜１２重量％の水ガラス溶液が施与されることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
使用される圧力が、７０〜９０バールであることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１３】
得られたフレークが、６〜１０ｍｍの厚みを持つことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１４】
洗浄組成物において、請求項１〜７のいずれか一つに記載の嵩密度の高いケイ酸ナトリウムを使用する方法。
【発明の詳細な説明】
本発明は、嵩密度の高いケイ酸ナトリウム、該ケイ酸酸塩の調製法及び洗浄組成物におけるその使用に関する。
メタケイ酸ナトリウム、即ち、約１のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比を持つケイ酸ナトリウムがしばしば、洗浄用製品、例えば洗浄剤及び皿洗剤において使用される。該ケイ酸塩は、ガラス、釉、及び金属部分における腐食を抑制し、かつまた、アルカリ発生剤として機能する。通常、水中で素早く溶解するところの五水和物の顆粒が使用される。しかし、多くの製品は、非常に高いアルカリ度が得られるような高含有量でメタケイ酸塩を含み、そしてそれは、製品を腐食性にし、かつ取り扱いを悪くする。
従って、ケイ酸ナトリウムを含む製品の第一の要件は、それらのアルカリ度を低くすることである。腐食に対して同一の保護を持つより低いアルカリ度は、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏのより高いモル比を持つケイ酸ナトリウム、例えば、約２の比を持つ二ケイ酸塩の使用により得られ得る。しかし、より高い比、即ち、最大３．３の比がまた使用され得る。
結晶生成物より優って無定形生成物がまた好ましい。使用されなければならない特別に高い温度の処理段階の故に、結晶生成物の調製法は、無定形生成物の調製法より手が込んでいる。また、結晶ケイ酸ナトリウムを圧密することはより困難であり、かつ得られた生成物は多量のダストを有している。
更に、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、生産者及び洗浄剤製造者による製品の取り扱いの容易性が要求される。粉末は、ダストの故に、取り扱いがより困難である。
高度に濃縮された洗浄製品における使用のために、ケイ酸塩が最も高い可能な嵩密度を持つことがまた大いに所望される。しかし、この嵩密度は、水中での嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの溶解において不利な効果を持ってはならない。
上記に加えて、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、例えば、界面活性剤及び他の洗浄助剤、例えば、ポリカルボキシレートのための担体として役に立つ。これは、高い充填能力を与えるために高い多孔度の嵩密度の高いケイ酸塩を必要とする。
最後に、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、高い機械強度を持つことを要求される。本明細書において使用されるように、機械的強度は、下記において述べられるであろうように、４００〜１０００μｍの粒子寸法を持つ嵩密度の高いケイ酸塩の粉砕操作から得られた、４００μｍ未満の粒子寸法を持つダストの重量パーセンテージの逆数として定義される。それ故、高い機械的強度はダストの低パーセンテージに帰し、これは、調製後の製品を取り扱うときに有利であり、しかし、特に種々の後処理、例えば上記の洗浄助剤の吸着、及び洗浄組成物への導入の間にダスト問題を回避する。
嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、米国特許第３，９３１，０３６号明細書から公知である。しかし、開示された製品は、所望の多孔度及び機械的強度が不足している。更に、それは、当業者において公知のスプレー−ドライを行う技術に従って調製される。従って、本発明の方法において要求される出口温度は、この開示された方法において使用されていない。
嵩密度の高いケイ酸ナトリウムはまた、欧州特許出願公開第０４８６０７８号公報及び同第０４８６０７９号公報から公知である。再び、開示された製品は、所望の多孔度及び機械的強度を有していない。また、上記において述べたように、通常のスプレー−ドライを行う技術が使用されており、これは本発明の方法の出口温度より実質的に低い出口温度を要求する。
本発明の目的は、上記の性質を持つ嵩密度の高い無定形のケイ酸ナトリウムを提供することにある。より詳細には、本発明は１．６〜３．３のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比を持つ嵩密度の高いケイ酸ナトリウムに関し、該ケイ酸塩が次の性質、即ち、
５００ｇ／ｌを超える嵩密度、
１９０ｍｌ／ｋｇを超える多孔度、及び
４０重量％未満のダストパーセンテージ
を持つことを特徴とする。
本発明の嵩密度の高いケイ酸ナトリウムにおいて、また、少量の酸化カリウム及び／又はソーダ灰が存在してよい。好ましくは最大５重量％の酸化カリウム、より好ましくは１〜５重量％の酸化カリウム、及び／又は最大１０重量％のソーダ灰、より好ましくは５〜１０重量％のソーダ灰が、ケイ酸ナトリウム中に存在する。
嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、６００〜１０００ｇ／ｌの範囲の嵩密度を持つことが好ましい。
嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは、２００ｍｌ／ｋｇを超える多孔度、好ましくは２００〜３００ｍｌ／ｋｇの多孔度を持つことがまた好ましい。多孔度は、ケイ酸ナトリウム粉末の内部多孔度ではなく、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの多孔度を意味する。
更に、ダストパーセンテージが３５重量％未満であるような嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの機械的強度が好ましい。ダストパーセンテージは、ある粒子寸法分布を持つ嵩密度の高いケイ酸ナトリウムをステンレス鋼製球の存在下における粉砕にかけることにより測定される。
嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは好ましくは、顆粒の形態に調製される。これらの顆粒の９６〜１００重量％が２５０μｍを超える粒子寸法を持ち、かつこれらの顆粒の０〜２０重量％が１０００μｍを超える粒子寸法を持つことがまた好ましい。
最後に、嵩密度の高い固体状のケイ酸ナトリウムのＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比は２〜３．３の範囲であることが好ましい。国家規制下に、２．６以下のモル比を持つケイ酸ナトリウムを含む洗浄組成物のラベルは、該組成が目に有害であり得ることを示す黒色十字を示さなければならない故に、より好ましくは、ケイ酸塩のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比は、２．６〜３．３である。２．６より大きいＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏのモル比においては、そのようなラベルはもはや要求されない。
顆粒の水含有量は、１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％であり得る。
好ましい嵩密度の高いケイ酸ナトリウムは無定形であり、かつ約２．６５のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏモル比、約６３０ｇ／ｌの嵩密度、約２２５ｍｌ／ｋｇの多孔度、約３１重量％のダストパーセンテージに相当する機械的強度、及び１８重量％の水含有量を有する。驚くべきことに、水含有量がかなり高いけれども、多孔度がまた高いままであることが分かった。
本発明はまた、
-  １１４℃を超える出口温度を使用して、１．６〜３．３のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏのモル比を持つケイ酸ナトリウムの水性溶液をスプレードライすること、
-  スプレードライされた粉末に水ガラス溶液を施与すること、
-  水ガラス処理された粉末を１００バール未満の圧力を加える圧密段階にかけること、及び
-  ４ｍｍを超える厚みを持つ得られたフレークを粉砕して、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムを得ること
により、上記の嵩密度の高いケイ酸ナトリウムを調製する方法に関する。
本発明の方法において使用されるスプレー−ドライを行う技術は、出口温度を除き当業者に公知の技術に従う。通常、約１１０℃であるところのスプレードライヤーの出口温度が上昇されて、上記の性質を持つケイ酸ナトリウムを得るべきことが確立された。従って、１１４℃を超える出口温度、好ましくは１１７℃を超える出口温度、より好ましくは１１７〜１３０℃の出口温度が要求される。出口温度のこれらの変化は小さいように思えるけれども、出口温度における１℃の変化が異なる性質を持つ生成物をもたらすことは既に当業者に公知である。従って、４℃の変化は、出口温度における相当の上昇とみなされる。
スプレードライされるべきケイ酸ナトリウムの水性溶液中の乾燥物質濃度の最大量は、乾燥物質の溶解度に依存する。乾燥物質の全ては、溶液中にとどまらなければならない。好ましくは乾燥物質濃度は、２０重量％を超える量、好ましくは２０〜５０重量％の量、より好ましくは３０〜５０重量％の量で存在する。
もし、酸化カリウム又はソーダ灰が、嵩密度の高いケイ酸ナトリウム中に所望され又は要求されるなら、酸化カリウムを提供するカリウム化合物及び／又はソーダ灰がスプレー−ドライするに先立ってケイ酸ナトリウムの水性溶液中に溶解される。酸化カリウム提供化合物の例は、炭酸カリウム、水酸化カリウム、及びケイ酸カリウムである。酸化カリウム提供化合物は、上記において規定された量、即ち最大５重量％において組み込まれる。ソーダ灰は、最大１０重量％の量において組み込まれる。
スプレードライされた粉末への水ガラス溶液の施与は、殆ど任意の標準の装置、例えばツインシェルブレンダー、リボンブレンダー、又は噴霧機を備えた回転ドラムにおいて実行され得る。水ガラス溶液は、好ましくは２０〜５０重量％、より好ましくは３０〜５０重量％の乾燥物質濃度を有する。ケイ酸ナトリウム粉末に基いて、水ガラス溶液の３〜１２重量％を施与することがまた好ましい。水ガラス溶液は、１．６〜３．３、好ましくは２〜３．３、より好ましくは２．６を超え３．３以下のＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏのモル比を有する。最も好ましくは、水ガラス溶液のモル比は、ケイ酸ナトリウム粉末のモル比に等しい。
水ガラス溶液の使用結果の一つは、より低い圧力が次いで水ガラス処理された粉末に適用されて、先の水ガラス施与の段階なしで圧密する場合と同じ性質の機械的強度に到達することができることであることが観察された。より低い圧密圧力はまた、より高い多孔度をもたらす。
水ガラス処理された粉末は次に、１００バールより低い圧力が使用されるところの圧密段階にかけられる。そのような圧密段階は圧縮ローラーの間で実行され得る。好ましくは、使用される圧力は、９０バール未満であり、好ましくは７０〜９０バールの範囲である。
圧密段階の生成物は、約４ｍｍ、好ましくは６〜１０ｍｍの範囲の厚みを持つフレークの形態を採る。これらのフレークは、種々のタイプのミル中での粉砕により容易に顆粒状にされる。得られた顆粒は篩にかけられ、そして所望されるものより大きいものは再度顆粒化され、その一方、微粒子は完全に循環される。
最後に、本発明は、洗浄組成物における嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの使用に関する。この組成物は、洗浄剤組成物即ち皿洗い用組成物である得る。該組成物は、約１〜４０重量％、好ましくは５〜４０重量％の本発明に従う嵩密度の高いケイ酸ナトリウム、及び一つ又はそれ以上の他の活性な洗浄物質、例えば、界面活性剤、他のアルカリ発生剤、漂白剤又は酵素を含む。洗浄組成物は通常、必要成分をドライミキシングすることにより調製される。
試験法
嵩密度
嵩密度の高いシリカの嵩密度は、ＩＳＯ ３４２４-１９７５（Ｅ）に準拠して測定された。
多孔度
１ｍｇの精度で嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの試料の約３〜４ｇ（Ｍ0）が、遠心機内管中に計り取られた。試料を入れられた内管は、４〜５分間、十分なジブチルフタレート（約４ｍｌ）中に浸漬された。該内管は、遠心機外管中に収められる。遠心機ＳＩＧＭＡ（商標）２-１５は１８００ｒｐｍで開始され、そして５分間遠心分離された。試料を入れられた内管は秤量された（Ｍ2）（ＤＩＮ ５３４１７をまた参照せよ）。
Ｖp＝（Ｍ2−Ｍ1）／δ
Ｐ＝（Ｖp／Ｍ0）・１０００
Ｖp＝吸収されたジブチルフタレートの体積（ｍｌ）
Ｍ1＝内管重量＋吸着前の試料重量（ｇ）
Ｍ2＝内管重量＋吸着後の試料重量（ｇ）
Ｍ0＝吸着前の試料重量（ｇ）
δ＝ジブチルフタレートの液体密度、１．０５０（ｇ／ｍｌ）
Ｐ＝嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの多孔度（ｍｌ／ｋｇ）
機械的強度
ステンレス鋼製ミルにおいて、４００〜１０００μｍの粒子寸法を持つ嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの５０ｇが、夫々、２０ｍｍの直径及び約３２ｇの重量を持つ８個のステンレス鋼製の球にかけられる。該ミルは、１１．５ｃｍの直径及び１０ｃｍの長さを持っており、かつ１００ｒｐｍの速度において水平に回転する。５分間後、嵩密度の高いケイ酸ナトリウムがミルから取り出され、そして篩われた。
Ｍ＝ｃ・１００／ａ
Ｍ＝ダストパーセンテージ（％）
ａ＝ミル中に導入された嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの量（ｇ）
ｃ＝４００μｍ未満の粒子寸法を持つ篩われた試料重量（ｇ）
実施例１〜６及び実施例Ａ〜Ｂ
次の特性を持つＮｉｒｏ（商標）ＦＳＤスプレードライヤーが使用された。
Ｔ入口：２６０℃
Ｔ出口：１１８℃
ＴＳＦＢ：１３０℃
Ｔフィード：８０℃
フィード速度：２．８ｍ3／ｈ
ノズル圧力：１６４バール
空気流量ＳＦＢ：３２５０ｍ3／ｈ
バーナー負荷：８９％
次の特性を持つＡｌｅｘａｎｄｅｒ Ｗｅｒｋ（商標）ローラー圧密機が使用された。
能力：５．４〜８．９トン／ｈ
ローラー速度：１４〜１８ｒｐｍ
供給電力：２５０ｋＷ
ｄ ローラー：７５ｃｍ
ｌ ローラー：３６ｃｍ
内部冷却：１５℃
フィードスクリュー速度：可変
圧密機圧力：可変
フレーク厚み：可変
２．６５のモル比を持つ３９．２４重量％の乾燥物質のケイ酸ナトリウム溶液が、スプレードライヤーに導入された。続いて、スプレードライされた粉末が、３個のノズルを備えた回転ドラムに導入されて、可変速度において上記のケイ酸ナトリウム溶液を粉末に施与した。水ガラス処理されたケイ酸ナトリウム粉末は次いで、ローラー圧密機を通過された。
可変パラメーター及び得られた嵩密度の高いケイ酸ナトリウムの性状は、下記の表に掲げられている。
0004156029.tif 000002