JPS6042230A - 表面硬度の高い多孔質炭酸ナトリウムの製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 極めて有用な表面硬度の高い多孔質の炭酸ナトリウムを
製造する方法を提供するものである。

更に詳しくは、特にこれまで市販されている無水炭酸す
）　ＩＪウムにはない見掛比重、水への溶解性が良好な
炭酸す）ＩＪウムの製造方法に関する。

従来、無水炭酸ナトリウムは、所謂アンモニア・ソーダ
法及び塩化アンモニウム・ソーダ法により、即ちアンモ
ニア性飽和塩水に炭酸ガスを反応させて得られる組型炭
酸ナトリウムをか焼機出口温度が１００℃〜５００°Ｃ
になるような温度でか焼して製造されている。

この方法によシ得られた無水炭酸ナトリウムは工業的に
軽灰と称されておシ、一般にその見掛比重は１１８程度
で、かつ平均粒径は９０μ〜１１０μの範囲のものであ
る。そして、との軽灰は、一般に食品添加物用，染料用
などの化学工業原料として供されている。

一方、板ガラス，ビン，鉄鋼，洗剤及び化学工業などの
原料として使用され、工業的には重版と称されている無
水炭酸ナトリウムは、上記の製法により得られた軽灰に
水を添加して、炭酸ナトリウム−水塩（　Ｎａ，Ｃ！Ｏ
，ａ　Ｈ，Ｏ　）とし、次いで、これを乾燥機の出口温
度が１１０°Ｃ〜１７０°Ｃになるような温度で乾燥す
ることにより製造している。このようにして得られた重
訳は、一般に見掛比重が１以上で、平均粒径は２００μ
〜４００μの範囲のものである。また、苛性ソーダの炭
酸化により、同様な軽灰又は重訳を得ることも可能であ
る。

周知の如く、炭酸ナトリウムは、合成洗剤の原料として
欠くことのできない有効な原料である。

これまで、炭酸ナトリウムを合成洗剤の原料として使用
する場合、軽灰９重訳のいずれかを使用するにも、炭酸
す）ＩＪウムを他の洗剤の原料と混合して、一度スラリ
ー状にした後、該スラリーをドライヤーで乾燥と造粒を
同時に行い洗剤を得るという方法であった。このように
軽灰９重訳の使用に際して、一度スラリー状にしなけれ
ばならないこと及び乾燥造粒後において炭酸ナトリウム
を添加することができない大きな理由は、軽灰において
は、平均粒径が小さく、粒子硬度も小さいためであり、
捷た重訳においては、見掛比重が大きいために、他の合
成洗剤原料と分離しやすいことである。更に加えて、軽
灰１１灰を水に溶解ｌ−て使用する場合には、軽灰は粒
度が極めて小さく、水に入れると凝集して塊になルやす
く、一方、重訳は見掛比重が大きいために底に沈み、攪
拌強度を上げて溶解を助ける必要性があるなどの欠点を
有する。

本発明はこれらの欠点を除くために、合成洗剤の製造過
程において、一旦スラリー状にする必要がなく、かつ乾
燥造粒後においても炭酸す）　ＩＪウムを添加しうろこ
とが可能で、更に他の洗剤原料との添加比率をも自由に
調整し得ることが可能であると同時に他の洗剤原料と分
離し難い炭酸ナトリウムの製造方法であシ、本発明者等
は鋭意探索の結果、本発明を完成したのである。

本発明は、これ１でにない見掛比重が極めて小さく、か
つ水への溶解速度が速く平均粒径大なる表面硬度の高い
炭酸ナトリウムを製造する方法を提供するものである。

即ち、本発明は重量比で重炭酸す）　ＩＪウム：炭酸ナ
トリウム（無水換算）を１：ａ２〜Ｓ、　Ｏの割合にな
るように調整すると同時あるいは別々に水又は粘結作用
を有する水溶液を４０℃〜１０５°Ｃの温度下で加えた
後、更に水又は粘結効果を有する水溶液を反応せしめ、
しかるのちに１００“０〜３００°Ｃの温度でか焼し、
好ましくは平均粒径２００μ以上のものを得ることを特
徴とする見損比重が０．４〜α８、粒子硬度での粉化率
が８チ以下、及び水への溶解速度が４０秒以下である、
表面硬度が高く、且つ多孔質炭酸ソーダの製造方法であ
る。

合成洗剤用として最適な炭酸す）　ＩＪウムの製法とし
ては、本発明者らが先に出願した重炭酸ナトリウムと炭
酸ナトリウムと水とを特定の重量比で調整、均一化した
後Ｋか焼する方法がある。

この方法によっても確かに所望の炭酸す）　ＩＪウムは
得られるが、条件の調整を成程度厳密に保持しないと粉
化率の低い、表面硬度の高い炭酸ナト　゛リウムを得る
ことが難しい場合もあった。

父、用途によってはより一層表面硬度が高く、しかも平
均粒径が大きく、見掛比重が０，４〜α８と小さく、且
つ溶解速度の大なる物性を備えた炭酸ナトリウムが要求
される。

本発明者らは、この要求に答えるべく鋭意研究の結果本
発明に到達したものである。本発明者らが先に出願した
方法が、必要な水溶液を一度に使用したのに比べ、本発
明は分別して使用するところに特徴がある。即ち、最初
に使用する水又は粘結作用を有する水溶液は、粉状物を
凝集体もしくは造粒するために主として用いられるもの
であり、ついで、か焼の前に例えば噴霧等の手段による
水又は粘結作用を有する水溶液の添加反応は、特に表面
硬度を著しく強化するために用いられる。即ち、炭酸ナ
トリウムの表面層のみが水と反応し、水利反応を起こす
とともに、粘結作用を有する水溶液は粒子と粒子との粘
結を促進し、硬度を高める。したがって、水よりは粘結
作用を有する水溶液の方が、より硬度を高める効果を強
める。この水溶液としては例えば、カルボキシメチルセ
ルロースや珪酸ソーダ等の無機塩水溶液、リグニンスル
ホン酸ソーダや、パルプ廃液、澱粉液等のいづれでもよ
く、用途によって適宜選択する。この内特にカルボキシ
ルメチルセルロースど珪酸ソーダが好ましい。添加量に
制限はないが、硬度を高める効果を達成するに必要な量
以上に用いることは、むしろ好ましくない。

なお、原料は、アンモニア・ソーダ法、塩化アンモニウ
ム・ソーダ法から得られた粒重炭酸ナトリウム及び炭酸
ナトリウム若しくは炭酸ナトリウム−水塩を適宜混合す
ることによシ本発明を実施できるが、その場合重炭酸す
）　ＩＪウム：炭酸ナトリウム（無水換算）の重量比は
に０２〜５．０に調整することが必要である。捷だ、苛
性ソーダ液の炭酸化法あるいは隔膜法塩水電解槽からの
電解液の炭酸化法若しくは天然ソーダ灰を処理して、得
られた重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウム含水塩、炭酸
ナトリウム無水塩又はセスキ炭酸ナトリウム等も本発明
の原料として適宜使用できる。

本発明の製法において重要なことは、重量比で重炭酸ナ
トリウム：炭酸ナトリウム（無水換算）が１：０．２〜
５好ましくは１：１３〜４の割合に１０５℃好ましくは
５０〜１００℃の温度下で均一化することであるが、こ
の場合、添加する水の量は過大にならないように注意す
る。

混合温度は、４０°Ｃ未満だと得られる炭酸ナトリウム
の粒子硬度が弱くなり、また１０５°Ｃを越すると見掛
比重が目標と異なり大きな値を示すため好ましくない。

粉状物が凝集体もしくは粒状物になったら次いで、温水
溶液又は粘結作用を有する水溶液を噴霧し攪拌する。こ
の際の温度は、４０°Ｃ以上であれば好ましい。

反応は、通常、混合してから１０〜２０分で終了するが
、混合機の混合操作条件はあまり激しい攪拌をすること
は望ましくない。激しい攪拌は、炭酸ナトリウムの粒径
を小さくするため、結晶の成長を考慮した適切な攪拌下
で注倉深く行う必要がある。

又、原料中に炭酸ナトリウム−水塩を含んでいるときは
、使用する水溶液の量を低めにコントロールすることが
望ましい。また、あまり炭酸ナトリウム−水塩の朗用量
が多くなりすぎると得られる結晶の硬度が若干低下する
場合もある。反応操作例として重炭酸ナトリウムと炭酸
ナトリウムと水とを混合する場合について述べる。操作
過程中で添加されるべき全水分量は重量比で重炭酸す）
　９ウム；炭酸ナトリウム（無水換算）：水が１＝［１
２〜５．　Ｄ　：　０．１〜ＺＯの範囲にすることが肝
要である。

炭酸す）　ＩＪウムー水塩（Ｎａ、Ｃｏ、・Ｈ，Ｏ）が
存在するときけ、使用する水又は粘結作用を有する水溶
液の址を少な目に調節することが望ましい。

か焼温度は通常１００〜３００℃であシ、滞在時間ばか
焼炉等の装置仕様によって異なるので一概に定めること
はでき々いが、通常の目的に対しては重炭酸塩が完全に
炭酸塩に変化するに充分な又水和結晶が脱水して無水塩
に転化するに充分な時間であればよい。

しかし、本発明のように特に表面硬度の高い多孔質炭酸
ナトリウムを得る目的に対しては、上記か焼条件を適宜
変えることにより、若干量の炭酸す）　ＩＪウムー水塩
結晶を残存せしめて硬度を高めたり、又は重炭酸塩を一
部残して、アルカリ度の調節をすることも有効である。

本発明では例えば重炭酸ナトリウム１２１３部に対して
炭酸ナトリウム１００部、温水溶液３５部を加えて２０
分間完全に混合する。重炭酸ナトリウム１２０部は炭酸
ナトリウム当量では約７６部であるため、重炭酸ナトリ
ウムと炭酸ナトリウムの混合比は重量比で１　：　［Ｌ
８．炭酸ナトリウム当量比で１：１．３となる。

この混合した物質に、別に温水溶液１０部を噴霧する。

この時、充分混合し、混合した物質を充分な高温（１０
０℃〜３００℃好ましくは１５０℃〜２２０°Ｃ）でか
焼して重炭酸ナトリウムの分解と加えた水の脱水を行っ
て目的゛とする炭酸ナトリウムを得る。

本発明の製法において、更に特徴的なことは、その理由
は確認されていないが、平均粒子径が２００Ｂ以上とい
う極めて粒径の大きい炭酸ナトリウムが得られると共に
、得られた炭酸ナトリウムは、その見掛比重が［１４〜
（１８と小さく、かつまた粒子硬度での粉化率が８チ以
下、水への溶解速度が４０秒以下とこれまでにない優れ
た性質を具備していることである。

なお、本発明においての平均粒径、見掛比重。

粉化率及び溶解速度については、次の測定法により算出
した値であり、以下に示す実施例及び比較例においても
同様である。

（平均粒径） ２分器で縮分した試料１００９を上皿天秤（秤量２ｏｏ
ｇ）で正しくはかり、受皿及び試料の粒径におおじだ適
切な、Ｊ工Ｓ標準ふるいを積み重ねた最上段のふるいに
移し、蓋をしてロータッグ型振盪機に装着し、７分間振
盪を行なった後、受皿及びそれぞれのふるいの残留物を
上皿天秤（ｒ？蓋１００９　）ではかり、それぞれのふ
るいの呼び寸法μの累積百分率を算出し、５０　ｗ１４
以上となるところのふるいの呼び寸法μを平均粒径とす
る。

（見掛比重） 試料５０ｇをはかり、容量１００ゴのメスシリンダー（
内径約２．７　ｃｍ　）に入れ、肉厚ゴム板上で余り力
を加えないように注意しながら充分にたたき込み、最小
の容積Ａｄをめ、つぎの式によって見掛比重を算出する
。

（粉化率） 測定しようとするものの平均粒径が、２００μ〜６００
μのものについては試料を１２０９はかり、前記（平均
粒径）と同様のふるい※１ 分けを行った後、標準ふるいの５００Ｂ通過合したもの
を５０夕はか力、Ｍ量１り直径２０關のアルミ製円板１
５個とともに中間受皿に入れて振盪機で５分間振盪（こ
の時タタリ、百分率を算出する。また、測定しようとな
お、その対応は＊印で示す。

（溶解速度） 直径１５５ｍｍ、高さ１８０Ｂのガラス容器に純水８０
０ｄを入れ厚さ２５＋ｕ＋巾１２關長さ５８關の攪拌翼
４枚を有する攪拌機を５５０　ｒｐｆｆｌで回転させ、
試料２００ｇを一度に投入して、５秒毎に２１ｎｔづつ
溶解液を採取して滴定によシ、溶解炭酸ナトリウム濃度
が２４０％に達するまでの所要時間を測定する。

以下、実施例を示すが、本発明はこれらに限定されない
ことはもちろんである。

実施例１ アンモニア・ソーダ法で得た組型炭酸ナトリウム及び軽
灰を第−表に示す割合にてパドルミキサーに同時供給し
、混合攪拌しながらスプレーノズルを用いて温水溶液（
１）の温水（６０℃）を５５ｋｇ加えた。

約２０分攪拌した後、別に調整しておいた温水溶液（２
）のａ、２チＱＭＣ水溶液ＩＱｋｇを噴霧した。

この際粒子の表面に均一に噴霧される様に混合を充分行
った。

この時ミキサー内の温度は、ミキサー上部のダンパー開
度で調整し、かつ滞在時間はミキサーへの原料の供給速
度で調整し運転した。この混合物を同様にしてか焼機で
温度１８０°Ｃにてか焼して得られた炭酸ナトリウムの
平均粒径、見掛比重。

粉化率及び溶解速度を測定した。

実施例２ 実施例１において、原料のうちアンモニア・ソーダ法で
得た組型炭酸す）　ＩＩウム及び軽灰に代えて、苛性ソ
ーダ液の炭酸化法で得た重炭酸す）　ＩＪウム及び炭酸
ナトリウムを用いると共に、温水溶液（すの１．０チ珪
酸ソ一ダ水溶液表温水溶液（２）の温水を使用し、かつ
第−表に示すミキサー条件で行った以外は、実施例１と
同様にして炭酸ナトリウムを製造した。その結果を第−
表に示す。

実施例３ 実施例１において、原料のうち温水溶液（２）で１．５
チ珪酸ソーダ水溶液を用い、かつ第−表に示すミキサー
条件で行った以外は、実施例１と同様にして炭酸ナトリ
ウムを製造した。その結果を第−表に示す。

第−表 （）内　ｗｔ％ 温水溶液（ｉ）−Ａ；温水溶液 温水溶液（１）−Ｂ　；　１．　Ｏ＠珪酸ソーダ水溶液
温水溶液（２）−Ａ；α２％ｗｔ％ＯＭｏ水溶液温水溶
液（２）−Ｂ；温水溶液 温水溶液（２１−Ｃ！　；　１．５　％珪酸ソーダ水溶
液参考として、従来法であるアンモニア・ソーダ法によ
り得た重訳、軽灰と本発明法の実施例１によシ得た炭酸
ナトリウムの物性比較を第二衣に示す。

第二表

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　重量比で重炭酸ナトリウム：炭酸ナトリウム（無
   水換算）が、１：（１２〜５．０の割合になるように調
   整すると同時あるいは別々に水又は粘結作用を有する水
   溶液を４０°Ｃ〜１０５°Ｃの温度下で加えた後、更に
   水又は粘結作用を有する水溶液を反応せしめ、ついで１
   ００°Ｃ〜６００°Ｃの温度でか焼し、見掛比重［１４
   〜０．８、水への溶解速度が４０秒以下であ右炭酸ナト
   リウムの製法。