JP3774663B2 - Fine particle zeolite - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子ゼオライト、その製造方法ならびに該微粒子ゼオライトを含む洗浄剤組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
ゼオライトは結晶性アルミノ珪酸塩であり、SiO 4 四面体とAlO 4 四面体の配列によりA、X、Y型など種々の結晶構造に分類できる。ゼオライトは結晶構造に依存して均一な細孔径を有し分子篩の機能を発現することから、吸着剤や触媒(担体)などに使われている。また、ゼオライトはカチオン交換能を有することから、洗剤用ビルダーや廃水処理剤などに利用されている。
【0003】
これらのゼオライトの機能は、ゼオライトの結晶構造や組成に大きく支配される。例えば、カチオン交換容量は、ゼオライトのSi/Al モル比が小さいほど大きく、理論的にはSi/Al=1 であるA型ゼオライトが最も優れていると言える。従って、洗剤用ビルダーとしては高いカチオン交換理論容量を持つA型ゼオライトが主に使用されている。
【0004】
さらに洗剤用ビルダーとしては、特にカルシウムイオン交換容量のみでなくカルシウムイオン交換速度の優れたゼオライトが要求される。これは、特に洗浄初期の水中のカルシウムイオンを大量に捕捉できれば洗浄性能が向上することによる。ゼオライトのカルシウムイオン交換速度はゼオライトのカルシウム交換サイトと水中のカルシウムイオンとの衝突確率により決定されることから、ゼオライトの一次粒子径が小さいほど高くなる。
【0005】
このような観点からこれまで一次粒子径の微細なA型ゼオライトを製造する試みが行なわれてきた。例えば、特開昭54-81200号公報には、反応混合液中にギ酸、酢酸などの有機酸を共在させて反応を行なうことにより微粒子A型ゼオライトが生成することが開示されている。しかし、この製造方法ではせいぜい0.5μmの一次粒子径が限界である。他方、特開平1-153514号公報には、40℃以下の温度でゼオライト核を生成させることにより最大粒子径が0.4μm以下の微粒子A型ゼオライトを製造する方法が開示されている。しかし、この製造方法においても生成するA型ゼオライトの一次粒子径は0.2μmが限界である。
【0006】
一方、ゼオライトビルダーの最大の欠点として、ゼオライトの水不溶性に起因する洗濯水の濁りがある。これに対し、可視光の波長(0.4μm)以下までゼオライトの凝集粒径を小さくすることによりゼオライトの濁りを低減する試みが行なわれてきた〔奥村、粘土科学, 27, 21 (1987) 〕。すなわち、凝集粒径の微小化に伴い洗濯水の濁りは低減され、凝集粒径が0.4μm以下となると洗濯水(ゼオライト濃度:0.013重量%)はほぼ透明となる。しかし、このようにサブミクロンサイズまで凝集粒径を微小化したA型ゼオライトは、粉末状態にすると再凝集して大きな凝集体を形成してしまうことや、ろ過や濃縮により固液分離することが非常に困難であることなどから、実際はスラリー状態で洗剤原料に配合される。この時、スラリー中にAlイオン(ゼオライト原料の未反応物もしくはゼオライト溶出物)が存在すると洗浄性能を低下させる要因となることから、スラリー中のAlイオン濃度を低く抑えなければならない。
【0007】
一般にA型ゼオライトの凝集粒径の微小化は、強攪拌や粉砕などの手法により行なわれる。例えば、特開平9-67117 号公報に開示されているように、機械的粉砕により凝集粒径および一次粒子径はサブミクロンサイズまで微小化される。しかし、一次粒子径の大きいA型ゼオライトを粉砕処理すると、A型ゼオライトの一次結晶の崩壊に伴う結晶性劣化や一次粒子径分布の悪化により、カチオン交換能(カチオン交換容量およびカチオン交換速度)が低下してしまう。また、ゼオライト粒子表面でのメカノケミカル反応により、粉砕処理後のゼオライトの水性液においてはゼオライト構成元素(Al、Si、Na)のイオンが水中に溶出(特にAl)し易くなるので、かかるゼオライトを洗浄剤組成物に用いた場合、該組成物の洗浄性能が低下するといった問題も生じる。
【0008】
このような凝集粒径の微小化工程に伴う問題の発生を抑制するためには、かかる微小化工程によるゼオライト一次結晶の崩壊を回避しなければならない。そのためには、粉砕前のA型ゼオライトの一次粒子径が粉砕後の凝集粒径と同等以下であることが望まれる。具体的には、通常、平均凝集粒径が0.4μm以下になるまで微小化した場合、平均一次粒子径は0.1μm以下を示すという事実より、前記問題の発生を抑えると共に、かつ洗濯水(ゼオライト濃度:0.013重量%)がほぼ透明となる平均凝集粒径(0.4μm以下)を示すまでA型ゼオライトを粉砕して微小化するには、粉砕前のA型ゼオライトの平均一次粒子径は0.1μm以下であることが望ましいと考えられる。また、かかる平均一次粒子径を有するゼオライトであれば、粉砕処理を経ずとも所望の平均凝集粒径を示し得るものとも考えられる。しかしながら、前記するように、これまで、ゼオライトの合成反応後に粉砕処理等を行わずに平均一次粒子径が0.1μm以下の微粒子A型ゼオライトが合成された例はない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、平均一次粒子径が0.1μm以下(変動係数90%以下)である、カチオン交換能に優れ、水性液において水中に溶出されるAl量が少なく、しかも該水性液の水の濁りが少ない微粒子A型ゼオライト、該微粒子A型ゼオライトの製造方法、ならびに該微粒子A型ゼオライト(以下、微粒子ゼオライトという)を含む、洗浄性およびすすぎ性に非常に優れた洗浄剤組成物を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、
(1)平均一次粒子径が0.08μm以下(変動係数90%以下)であり、かつ粉末X線回折スペクトルの2θ=20〜40°の範囲における全ピーク面積に対するバックグラウンドより上のピーク面積の割合が30%以上である微粒子A型ゼオライト、
(2)シリカ源とアルミ源とを反応させてゼオライトを製造するに際し、反応系内のアルカリ金属を含有する化合物と水の仕込み組成(M 2 O/H 2 O:Mはアルカリ金属を示す)をモル比で0.02〜0.2とし、かつ、酸素原子を含む官能基を持つ分子量100以上の有機化合物の存在下に反応を行う前記(1)記載の微粒子A型ゼオライトの製造方法、ならびに
(3) 界面活性剤および前記(1)記載の微粒子ゼオライトを含有してなる洗浄剤組成物、に関する。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の微粒子ゼオライトは、シリカ源とアルミ源とを反応させてゼオライトを製造するに際し酸素原子を含む官能基を持つ分子量100以上の有機化合物の存在下に反応を行うことにより得ることができる。そのようにしてゼオライトの合成反応を行うことで、ゼオライトの結晶成長を抑制して、平均一次粒子径が0.1μm以下の微粒子A型ゼオライトを生成させることができ、また、そのようにして得られた微粒子ゼオライトでは、洗濯水(ゼオライト濃度:0.013重量%)が実質的に透明となる平均凝集粒径(0.4μm以下)となるまで、さらに所望により機械的粉砕等により微小化したとしても、結晶性劣化、平均一次粒子径分布の悪化およびAl(Alイオン)の溶出は抑制され得る。
【0012】
すなわち、本発明の微粒子ゼオライトは平均一次粒子径が0.1μm以下(変動係数90%以下)であるA型ゼオライトであり、該ゼオライトは、カチオン交換能に優れ、該ゼオライトの水性液においては該ゼオライトからのAlイオンの水中への溶出は実質的になく、しかも該水性液の水の濁りは少ない。
【0013】
なお、本明細書において「水性液」とは、水溶液、懸濁液、分散液等の、水を媒体として、ある成分を含んだ液体をいう。
【0014】
本発明の微粒子ゼオライトの平均一次粒子径は0.1μm以下であり、好ましくは0.08μm以下、より好ましくは0.05μm以下である。前記するように、洗濯水の濁りを改善する観点から粉砕による平均凝集粒径の微小化を行った場合、ゼオライトの結晶性劣化等の種々の問題が発生する。かかる問題発生の度合いは、粉砕前のゼオライトの平均一次粒子径に依存しており、平均一次粒子径が大きいものほど深刻となる。一般に平均一次粒子径が0.1μmより大きなA型ゼオライトでは、粉砕によりその一次結晶自体が崩壊し、前記のように構成元素のイオンが大量に溶出するとともに結晶性の劣化が激しくなる。本発明の微粒子ゼオライトは平均一次粒子径が前記範囲内にあることから粉砕に伴うかかる問題の発生は実質的に完全に抑制されることになる。当該平均一次粒子径は後述する実施例に記載の方法により求めることができる。
【0015】
前記範囲の平均一次粒子径を有するゼオライトの粒径分布は変動係数により評価することができる。かかる変動係数は後述する実施例に記載の方法により求めることができる。本発明の微粒子ゼオライトの粒径分布の均一性は高く、前記平均一次粒子径の変動係数は90%以下、好ましくは70%以下、より好ましくは50%以下、更に好ましくは35%以下を満たす。すなわち、本発明の微粒子ゼオライトは、0.1μm以下の所望の平均一次粒子径を有する粒径分布の均一なゼオライトからなり、このことは、優れたカチオン交換能の発現に寄与する。1μm以上の大きな平均一次粒子径を持つA型ゼオライトでは粉砕に伴う一次結晶の崩壊の状態を走査型電子顕微鏡により捉えることができるが、かかる粉砕により平均一次粒子径の変動係数は一般に大きくなる。一方、本発明の微粒子ゼオライトは粉砕に伴う一次結晶の崩壊が実質的に完全に抑制され、粉砕においては単に一次粒子の凝集体が解凝集するだけである。従って、粉砕による変動係数の変動は実質的に生じない。
【0016】
本発明の微粒子ゼオライトはA型ゼオライトであり、公知のA型ゼオライト(Joint Committee on Powder Diffraction Standards No.38-241 )と実質的に同一の粉末X線回折パターンを示し得る。なお、実質的に同一であればよく、その他結晶性物質のピークや非晶質物質に帰属されるハローピークが含まれていてもかまわない。また、1μm以上の平均一次粒子径を持つ市販のA型ゼオライト(例えば、トヨビルダー、東ソー製)の(410)面に帰属されるd=0.3nmの粉末X線回折ピーク強度(I410 )に対する、本発明の微粒子ゼオライトのI410 の比(粉末X線回折強度比)は、カチオン交換能の向上の観点から、好ましくは10%以上、より好ましくは20%以上である。
【0017】
また、本発明の微粒子ゼオライトの結晶性は、粉末X線回折スペクトルの2θ=20〜40°の範囲における全ピーク面積に対するバックグラウンドより上のピーク面積の割合(Ar)により評価することができる。Ar の算出は、具体的には後述の実施例において示す方法により行うことができる。本発明の微粒子ゼオライトは、Ar が30%以上、好ましくは33%以上である。かかる範囲内であれば、一次結晶構造中に非晶質部分の割合が少なく、優れたカチオン交換能を発揮し得、また、Alイオンの溶出による洗浄性能の低下が抑制され得る。
【0018】
一方、Ar はゼオライトの結晶性を示すことから、粉砕前後のAr を求め、それを用いて粉砕に伴う結晶性劣化の度合いを結晶性劣化率として表し評価することができる。かかる結晶性劣化率は、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。本発明の微粒子ゼオライトにおいては、一次結晶性の維持、延いてはカチオン交換能の低下およびAlイオンの溶出の抑制の観点から、結晶性劣化率は、好ましくは50%以下、より好ましくは40%以下、さらに好ましくは35%以下である。
【0019】
本発明の微粒子ゼオライトの平均凝集粒径は、好ましくは0.4μm以下、より好ましくは0.3μm以下である。当該平均凝集粒径は後述の実施例に記載の方法により求めることができる。本発明の微粒子ゼオライトによる濁りの程度は後述の実施例において記載する方法により濁度として求め得るが、平均凝集粒径が前記範囲内にあれば、かかる濁度は好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下となり得る。平均凝集粒径および濁度が前記範囲内にあれば、該ゼオライトを、たとえば、衣料用粉末洗剤や衣料用液体洗剤等の洗浄剤組成物に配合して用いた場合、洗濯水や初期すすぎ水の濁りが格段に改善され、実質的に透明となり、ゼオライトが繊維表面に残留して粉落ちするなどの問題も生じないので好ましい。
【0020】
後述する本発明の微粒子ゼオライトの製造方法により得られる一次産物としての微粒子ゼオライトの平均凝集粒径が0.4μm以下とならない場合には、所望により後述するようにしてさらに粉砕を行ってもよい。前記するように、本発明の微粒子ゼオライトは平均一次粒子径が0.1μm以下であるので、平均凝集粒径を0.4μm以下にするべく適宜粉砕を行ったとしても一次結晶性の低下は少なく、従って、カチオン交換能の低下や大量のAlの溶出の問題は実質的に発生しない。本発明においては、本発明の微粒子ゼオライトを洗剤用ビルダーとして用いた場合に洗濯水の透明性をより一層向上させる観点から、一次産物として得られた微粒子ゼオライトを適宜粉砕するのが好ましい。
【0021】
また、本発明の微粒子ゼオライトの水性液において水に溶出されるAl量の割合は該微粒子ゼオライトに含まれる全Al量の、好ましくは4重量%未満、より好ましくは3.5重量%以下、さらに好ましくは3.2重量%以下である。溶出されるAl量の割合が前記範囲内であれば、該微粒子ゼオライトを、たとえば、洗浄剤組成物に配合した場合、該洗浄剤組成物の品質(洗浄性能、保存安定性等)の低下が抑制され好ましい。また、平均凝集粒径を所望の範囲内とするべく適宜粉砕を行ったとしても一次結晶性の低下は少なく、Al溶出量も少ない。なお、溶出Al量の割合は後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【0022】
また、本発明の微粒子ゼオライトはカチオン交換能に優れる。ここで、カチオン交換能とはカチオン交換速度およびカチオン交換容量の両者をいい、より具体的には、カチオン交換速度とは1分間でゼオライト1g当たりがイオン交換したCa量をいい、一方、カチオン交換容量とは10分間でゼオライト1g当たりがイオン交換したCa量をいう。それらは後述する実施例において記載する方法により求められる。
【0023】
前記カチオン交換速度(CER)としては、好ましくは180mgCaCO3 /g以上、より好ましくは200mgCaCO3 /g以上、さらに好ましくは220mgCaCO3 /g以上である。一方、前記カチオン交換容量(CEC)としては、好ましくは200mgCaCO3 /g以上、より好ましくは210mgCaCO3 /g以上、さらに好ましくは220mgCaCO3 /g以上である。本発明の微粒子ゼオライトのカチオン交換能がかかる範囲内にあれば、該ゼオライトを洗浄剤組成物に用いた場合、該組成物の洗浄性能が格段に向上するので好ましい。なお、平均凝集粒径を所望の範囲内とするべく適宜粉砕を行ったとしても、結晶性劣化や粒径分布の悪化は少なく、従って、カチオン交換能の実質的な変化は生じない。
【0024】
本発明の微粒子ゼオライトの組成を、無水物の組成として一般式xM2 O・ySiO2 ・Al2 O3 ・zMeO(但し、Mはアルカリ金属原子、Meはアルカリ土類金属原子)で表した場合、x=0.2〜4、y=0.5〜6、z=0〜0.2が好ましく、x=0.8〜2、y=1〜3、z=0.001〜0.1がより好ましい。なお、カチオン交換能を低下させない範囲であれば上記組成式に挙げられる元素以外の元素を含んでいてもよい。前記アルカリ金属原子とは周期律表IA族に属するものであり特に限定するものではないが、なかでもナトリウムが好ましい。なお、本発明の微粒子ゼオライトは、かかるアルカリ金属原子を二種以上含んでいてもよい。また、前記アルカリ土類金属原子とは周期律表IIA族に属するものであり特に限定するものではないが、なかでもカルシウムまたはマグネシウムが好ましい。かかるアルカリ土類金属原子も二種以上含んでいてもよい。
【0025】
続いて、本発明の微粒子ゼオライトの製造方法について説明する。該製造方法は、シリカ源とアルミ源とを反応させてゼオライトを製造するに際し、酸素原子を含む官能基を持つ分子量100以上の有機化合物(以下、結晶成長抑制化合物という)の存在下に反応を行うことを1つの大きな特徴とする。かかる結晶成長抑制化合物の存在下に反応を行うことにより、シリカ源とアルミ源とからなる反応混合物(スラリー)の流動性が増し反応の効率が向上すると共に、ゼオライトの結晶成長が抑制され平均一次粒子径が微小で粒径分布の均一なゼオライトが生成されることになる。
【0026】
前記結晶成長抑制化合物の共存によるゼオライト結晶成長抑制のメカニズムについては、ゼオライト核表面のシラノール(Si−OH)基などが官能基の酸素原子と水素結合的な相互作用をし、ゼオライト核表面が安定化されることにより結晶成長(オストワルド成長)が抑制されるとともに、ゼオライト核に吸着(相互作用)している結晶成長抑制化合物の立体障害によりゼオライト核同士が立体的に反発し、ゼオライト核同士の衝突による結晶成長が阻害されるため、平均一次粒子径が微小な微粒子ゼオライトが生成するものと考えられる。
【0027】
本発明の微粒子ゼオライトの製造方法に用いるシリカ源とアルミ源は特に限定されるものではないが、たとえば、シリカ源として市販の水ガラスを用いることができ、また、ケイ石、ケイ砂、クリストバライト石、カオリン、カレット等を用いても良く、それらを適宜水や水酸化アルカリ金属水溶液で希釈して用いても良い。また、アルミ源としては、水酸化アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムなどのアルミニウム含有化合物を用いても良いが、アルミン酸アルカリ金属塩、特にアルミン酸ナトリウムの粉末または水性液が好適に用いられる。これらは市販品を用いても良く、またアルミン酸ナトリウム水性液としては水酸化アルミニウムと水酸化アルカリ金属とを水中に加熱溶解して得られる水溶液を用いても良い。
【0028】
結晶成長抑制化合物の分子量は100以上であり、好ましくは200以上、より好ましくは400以上である。結晶成長抑制化合物の分子量が100未満ではゼオライト核表面に吸着(相互作用)した結晶成長抑制化合物の立体障害が小さく、ゼオライト核同士の衝突による結晶成長の進行を有効に抑制することができず、所望の結晶成長抑制効果が得られない。また、結晶成長抑制化合物の分子量は、好ましくは6万以下、より好ましくは3万以下、さらに好ましくは1万以下である。分子量がかかる範囲内であれば、シリカ源とアルミ源とからなる反応液中において結晶成長抑制化合物が充分に溶解し、ゼオライト核への吸着量(ゼオライト核と相互作用している結晶成長抑制化合物量)が増加し、結晶成長抑制効果が充分に発揮されるので好ましい。すなわち、結晶成長抑制化合物の分子量としては、100〜6万が好ましく、200〜3万がより好ましく、400〜1万が更に好ましい。なお、当該分子量は、結晶成長抑制化合物が水酸基やカルボン酸基等を当該化合物の片末端または両末端に有するものである場合には、水酸基価、酸価等の分析等の官能基定量分析により求めることもできる。また、たとえば、分子量が1000以上の高分子化合物である場合、当該分子量は重量平均分子量であり、公知の方法に従ってGPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)により測定することができる。
【0029】
結晶成長抑制化合物の官能基としては酸素原子を含むものであればよく特に限定されるものではないが、たとえば、好ましくはOR基、COOR基、SO3 R基、PO4 R基、CO基、CONH基等が挙げられる。中でも、より好ましくはOR基および/またはCOOR基である。Rは、炭素数1〜22の飽和または不飽和の有機基、水素原子およびアルカリ金属原子から選ばれた少なくとも1種である。炭素数1〜22の飽和または不飽和の有機基としては、たとえば、エチル基、ビニル基、フェニル基、ヘキシル基、ドデシル基等が挙げられ、アルカリ金属原子としては、たとえば、ナトリウム、カリウム等が挙げられる。なお、これらの官能基は主鎖を構成しているものでも良く、また側鎖を構成しているものでも良い。結晶成長抑制化合物の1分子当たりの官能基数は特に限定されるものではないが、1分子当たりの官能基数は2以上が好ましく、3以上がより好ましく、4以上がさらに好ましい。1分子当たりの官能基数がかかる範囲内にあれば、ゼオライト核と結晶成長抑制化合物との相互作用点数が充分であり、ゼオライトの結晶成長抑制効果が高いので好ましい。また、結晶成長抑制化合物の1分子当たりの官能基数は1000以下が好ましく、500以下がより好ましく、200以下がさらに好ましい。結晶成長抑制化合物の1分子当たりの官能基数がかかる範囲内にあれば、結晶成長抑制化合物の分子量が適性で、反応液中に充分に溶解させることができ良好な結晶成長抑制効果が発揮されるので好ましい。
【0030】
結晶成長抑制化合物として具体的には、たとえば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル等のノニオン性界面活性剤やポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、アクリル酸系ポリマー、カルボキシメチルセルロース、ヘキサメタリン酸等の水溶性高分子を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。結晶成長抑制化合物は単独でもしくは二種以上の混合物として用いても良い。
【0031】
本発明の微粒子ゼオライトを製造するための仕込み組成としては、SiO2 /Al2 O3 のモル比で0.5以上が好ましく、1以上がより好ましく、1.5以上がさらに好ましい。SiO2 /Al2 O3 のモル比がかかる範囲内にあればゼオライトの結晶構造が安定化されて結晶性の低下が抑制され、また、結晶化の進行が促進されるので好ましい。また、SiO2 /Al2 O3 のモル比が4以下が好ましく、3以下がより好ましく、2.5以下がさらに好ましい。SiO2 /Al2 O3 のモル比がかかる範囲内にあれば反応が良好に進行し、充分なカチオン交換能が得られるので好ましい。また、アルカリ金属を含有する化合物の仕込み組成としては、アルカリ金属(M)を酸化物で表し、M2 O/Al2 O3 のモル比で0.08以上が好ましく、0.8以上がより好ましく、1.4以上がさらに好ましい。M2 O/Al2 O3 のモル比がかかる範囲内であれば結晶化の進行が良好であり好ましい。また、M2 O/Al2 O3 のモル比で20以下が好ましく、5以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。M2 O/Al2 O3 のモル比がかかる範囲内であれば生産性が良好であり好ましい。さらに、反応系内のアルカリ金属を含有する化合物と水の仕込み組成としては、M2 O/H2 Oのモル比で0.02以上が好ましく、0.05以上がより好ましく、0.07以上がさらに好ましい。M2 O/H2 Oのモル比がかかる範囲内であれば、結晶化速度が適性で生成する微粒子ゼオライトの平均一次粒子径の微小化が良好に進行するので好ましい。また、M2 O/H2 Oのモル比で0.2以下が好ましく、0.15以下がより好ましく、0.1以下がさらに好ましい。M2 O/H2 Oのモル比がかかる範囲内であれば、反応が適性に進行し、充分なカチオン交換能が得られるので好ましい。また、アルカリ土類金属を含有する化合物の仕込み組成としては、アルカリ土類金属(Me)を酸化物で表し、MeO/Al2 O3 のモル比で好ましくは0〜0.1であり、平均一次粒子径の微小化および熱安定性の向上効果の点から0.005以上が好ましく、0.01以上がより好ましい。また、カチオン交換能の向上の観点から、0.1以下が好ましく、0.08以下がより好ましく、0.05以下がさらに好ましい。また、反応系内のアルミニウムの仕込み組成としては、Al2 O3 /H2 Oのモル比で0.01以上が好ましく、0.02以上がより好ましく、0.03以上がさらに好ましい。Al2 O3 /H2 Oのモル比がかかる範囲内であれば、生産性が良好で、平均一次粒子径の微小化が促進され好ましい。また、Al2 O3 /H2 Oのモル比が0.25以下が好ましく、0.2以下がより好ましく、0.1以下がさらに好ましい。Al2 O3 /H2 Oのモル比がかかる範囲内であれば、スラリーの流動性が良好に発現され反応が効率的に進行するので好ましい。また、本発明の微粒子ゼオライトを構成する、用いた原料の各無機元素を全て酸化物に換算した重量を固形分量とみなし、全含水スラリー中の固形分の濃度を反応時の固形分濃度とした場合、該固形分濃度としては、生産性の観点から10重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましく、30重量%以上がさらに好ましい。また、スラリーの流動性の観点からは、70重量%以下が好ましく、60重量%以下がより好ましく、50重量%以下がさらに好ましい。
【0032】
一方、前記結晶成長抑制化合物の仕込み量としては、結晶成長抑制効果発現の観点から、シリカ源とアルミ源とからなる反応液中において1重量%以上となる量が好ましく、5重量%以上となる量がより好ましく、10重量%以上となる量がさらに好ましい。また、生産性の観点から、80重量%以下となる量が好ましく、60重量%以下となる量がより好ましく、50重量%以下となる量がさらに好ましい。
【0033】
本発明の微粒子ゼオライトの製造は、たとえば、シリカ源、アルミ源、および結晶成長抑制化合物をそれぞれ別の容器にとり、次いで公知の方法に従ってそれらを適宜混合して反応させることにより行われる。その際、所望により、本発明の微粒子ゼオライトの製造を妨げない範囲でその他の成分を添加してもよい。かかる成分としては、たとえば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等が挙げられる。なお、反応を均一に効率よく行う観点から、シリカ源、アルミ源、および結晶成長抑制化合物は各々、それらの水性液として反応に供するのが好ましい。
【0034】
シリカ源、アルミ源、および結晶成長抑制化合物の混合順序については特に限定されるものではなく、アルミ源と結晶成長抑制化合物との混合液にシリカ源を混合させて良く、一方、シリカ源と結晶成長抑制化合物との混合液にアルミ源を混合させても良い。また、結晶成長抑制化合物に対しシリカ源とアルミ源とを同時に供給して混合しても良く、予め結晶成長抑制化合物をシリカ源および/またはアルミ源に混合しておき、次いで当該シリカ源とアルミ源とを混合してもよい。
【0035】
また、混合方法は特に限定されるものではなく、たとえば、シリカ源、アルミ源、および結晶成長抑制化合物を共に特定の循環ライン中を循環させながら該ライン内で混合させても良く、また、反応槽中で混合(バッチ式混合)させても良い。反応時間は反応温度にもより特に限定されるものではないが、反応の均一性の観点より、全仕込み成分添加終了後から30秒以上が好ましく、1分以上がより好ましく、5分以上がさらに好ましい。また、生産性の観点から120分以下が好ましく、60分以下がより好ましく、30分以下がさらに好ましい。
【0036】
反応温度は、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは40℃以上である。かかる範囲内であれば、反応液の流動性が良好であり、均一な反応が行われ得るので好ましい。また、反応温度は、好ましくは100℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは80℃以下である。かかる範囲内であれば、エネルギー負荷が適性で工業的経済性に優れるので好ましい。
【0037】
結晶化は、反応後、攪拌下で反応温度以上の温度で反応混合物を熟成させることにより行なわれ得る。熟成温度は特に限定されるものではないが、結晶化速度の観点から50℃以上が好ましく、70℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。また、エネルギー負荷や反応容器の耐圧の観点から120℃以下が好ましく、100℃以下がより好ましく、90℃以下がさらに好ましい。熟成時間は、熟成温度によっても異なるが、充分な結晶化を得る観点から1分以上が好ましく、10分以上がより好ましく、30分以上がさらに好ましい。また、ソーダライト副生によるカチオン交換能の低下や生産性の観点から300分以下が好ましく、180分以下がより好ましく、120分以下がさらに好ましい。
【0038】
熟成終了後、スラリーを冷却、希釈またはろ過洗浄するか、酸剤を添加し中和することにより結晶化を終了させる。ろ過洗浄する場合、洗浄液のpHが好ましくは12以下になるまで行うのが好ましい。また中和する場合、中和に用いる酸剤としては特に限定されるものではなく、硫酸、塩酸、硝酸、炭酸ガス、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸等を用いることができるが、装置腐食の防止やコストの観点から硫酸や炭酸ガスが好ましい。スラリーpHは8〜12に調整するのが好ましい。結晶化終了後、スラリー状の本発明の微粒子ゼオライトを得る。さらに、このスラリーを適宜ろ過または遠心分離に供してゼオライト沈殿物を分離し、洗浄、乾燥を行ってケーク状または粉末状としてもよい。
【0039】
次いで、所望の平均凝集粒径を示し得るように調整する観点から、さらに所望により、一次産物として得られた微粒子ゼオライトを粉砕してもよい。かかる粉砕は、上記微粒子ゼオライトのスラリーを直接湿式粉砕することにより行っても良く、また、得られた微粒子ゼオライトを溶媒に再分散させ、次いで湿式粉砕することにより行っても良く、または、粉末状の微粒子ゼオライトを乾式粉砕することにより行っても良い。なお、各粉砕の方法は公知の方法に従えばよい。
【0040】
たとえば、本発明の微粒子ゼオライトを後述する本発明の洗浄剤組成物等に配合する場合、該ゼオライトをスラリー状で配合してよく、そのような場合には生産工程簡略化の観点から湿式粉砕を行うのが好ましい。その際の粉砕方法としては特に限定されるものではなく、たとえば、化学工学会編化学工学便覧(丸善、1988年)第五版826〜838頁に記載の粉砕機等を用いてもよい。また、湿式粉砕に用いる分散媒としては、水以外にエタノール等のアルコール溶媒、ポリオキシエチレンアルキルエーテル等の界面活性剤、ポリマー分散剤等を挙げることができる。当該分散剤は単独でまたは2種以上の混合液として用いることができる。湿式粉砕する場合、生産性の観点からスラリー中のゼオライト濃度は5重量%以上が好ましく、10重量%以上がより好ましく、15重量%以上がさらに好ましい。また、湿式粉砕時のゼオライトスラリーのハンドリング性の観点や粉砕後の微粒子ゼオライトの再凝集防止の観点からスラリー中のゼオライト濃度は60重量%以下が好ましく、55重量%以下がより好ましく、50重量%以下がさらに好ましい。
【0041】
本発明の微粒子ゼオライトは、たとえば、洗剤用ビルダー、水処理剤、製紙用充填剤、樹脂充填剤、酸素窒素分離剤、吸着剤、触媒担体、園芸用土質改良剤、研磨剤等に好適に用いられるが、特に洗剤用ビルダーとして好適に用いられる。
【0042】
続いて、本発明の洗浄剤組成物について説明する。かかる洗浄剤組成物は、界面活性剤および本発明の微粒子ゼオライトを含有してなり、該ゼオライトの高いカチオン交換能と低いAlイオン溶出性、さらに低い濁り性から、優れた洗浄性能を示すとともに、すすぎ水の濁りがほとんどなく、すすぎに要する水量および時間を大幅に短縮することができる。
【0043】
本発明の洗浄剤組成物における微粒子ゼオライトの含有量は特に限定がないが、充分な洗浄性能を発現させる観点から、1重量%以上が好ましく、3重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましい。また、洗浄剤組成物の安定生産の観点から、60重量%以下が好ましく、50重量%以下がより好ましく、40重量%以下がさらに好ましい。すなわち、洗浄剤組成物における微粒子ゼオライトの含有量としては、1〜60重量%が好ましく、3〜50重量%がより好ましく、5〜40重量%がさらに好ましい。また、本発明の洗浄剤組成物には本発明の微粒子ゼオライトと共に他の公知のゼオライトを配合しても良い。他のゼオライトとしては市販のゼオライトでも良く、かかるゼオライトの結晶構造はA型以外にもP型、X型などでも良く、また、それらの2種以上の混合物でも良い。他のゼオライトの平均一次粒子径および平均凝集粒径については、特に限定はないが、カチオン交換速度の観点から平均一次粒子径は10μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましく、2μm以下がさらに好ましい。また、水中での分散性の観点から平均凝集粒径は15μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、5μm以下がさらに好ましい。本発明の洗浄剤組成物の所望の効果の発現を担保する観点から、該組成物に使用する全ゼオライト中に占める本発明の微粒子ゼオライトの含有割合として、10重量%以上が好ましく、20重量%以上がより好ましく、50重量%以上がさらに好ましい。
【0044】
本発明の洗浄剤組成物に配合される界面活性剤としては特に限定がないが、たとえば、ノニオン性、アニオン性、カチオン性、両性イオンの界面活性剤等が例示される。
【0045】
具体的にはノニオン性界面活性剤としては、日本国特許庁公報「周知・慣用技術集(衣料用粉末洗剤)の3章の1」記載の公知のノニオン性界面活性剤を用いることができる。その他のノニオン性界面活性剤として、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル類、ポリオキシエチレンアルキルアミン類、ショ糖脂肪酸エステル類、グリセリン脂肪酸モノエステル類、高級脂肪酸アルカノールアミド類、ポリオキシエチレン高級脂肪酸アルカノールアミド類、アミンオキサイド類、アルキルグリコシド類、アルキルグリセリルエーテル類、及びN−アルキルグルコンアミド類なども使用することができる。
【0046】
アニオン性界面活性剤としては、たとえば日本国特許庁公報「周知・慣用技術集(衣料用粉末洗剤)の3章の1」記載の公知のアニオン性界面活性剤を用いることができる。該アニオン性界面活性剤の対イオンは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、エタノールアミン類等のアミンがプロトン化された陽イオン、第4級アンモニウム塩およびそれらの混合物からなる群から選択される。
【0047】
カチオン性界面活性剤としては、たとえば日本国特許庁公報「周知・慣用技術集(衣料用粉末洗剤)の3章の1」記載の公知のカチオン性界面活性剤を用いることができる。
【0048】
両性イオン界面活性剤としては、たとえば日本国特許庁公報「周知・慣用技術集(衣料用粉末洗剤)の3章の1」記載の公知の両性イオン界面活性剤を用いることができる。
【0049】
上記界面活性剤は、単独あるいは2種以上混合して用いることができる。また、界面活性剤は同一種類から選択してもよいし、複数種類の中から選択してもよい。
【0050】
本発明の洗浄剤組成物における界面活性剤の含有量は特に限定はないが、洗浄性の観点から1重量%以上が好ましく、5重量%以上がより好ましく、10重量%以上がさらに好ましい。また洗浄剤組成物の生産性の観点から、90重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましく、60重量%以下がさらに好ましい。すなわち、洗浄剤組成物における界面活性剤の含有量としては、1〜90重量%が好ましく、5〜70重量%がより好ましく、10〜60重量%がさらに好ましい。
【0051】
本発明の洗浄剤組成物には、前記界面活性剤および本発明の微粒子ゼオライト以外にも、衣料用洗浄剤に通常配合される各種添加剤を適宜配合することができる。それらの含有量は、本発明の洗浄剤組成物の所望の効果を阻害しない限りにおいて適宜調節することができる。
【0052】
前記添加剤としては、たとえば、他の無機ビルダー、有機ビルダー、酵素、再汚染防止剤、蛍光染料、粘度調整剤、溶剤、漂白剤、分散剤、香料等を挙げることができる。無機ビルダーとして、ゼオライト以外にも珪酸塩、炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、縮合リン酸塩、食塩などが挙げられ、塩としてはアルカリ金属塩が好適である。有機ビルダーとして、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン等のアルカノールアミン類等の有機アルカリ剤が挙げられる。また、エチレンジアミン四酢酸塩等のアミノポリ酢酸塩、クエン酸等のオキシカルボン酸塩、ポリアクリル酸やアクリル酸−マレイン酸共重合物などのポリカルボン酸塩等の有機カチオン交換剤が挙げられ、塩としてはアルカリ金属塩やアンモニウム塩が好適である。酵素として、セルラーゼ、アミラーゼ、カンナーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ等が挙げられる。再汚染防止剤として、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。粘度調整剤、溶剤として、イソプロパノール等の低級アルコール、エチレングリコール等のグリコール類、グリセリン等が挙げられる。漂白剤としては、過炭酸ソーダ、過ホウ酸ソーダ等の無機過酸素漂白剤、またはこれらの無機過酸素漂白剤と漂白活性化剤との混合物が挙げられる。なお、漂白活性化剤としては、有機過酸を形成する反応性アシル基を有する有機化合物が例示され、具体的には、ラウロイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、デカノイルオキシベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウロイルオキシ安息香酸、デカノイルオキシ安息香酸等が挙げられる。その他マンガン、コバルト、鉄錯体等の漂白活性化触媒も漂白活性化剤として配合できる。
【0053】
かかる本発明の洗浄剤組成物は、公知の方法に従い、前記各成分を混合・攪拌し、所望により造粒等することにより得ることができる。かかる組成物は、本発明の微粒子ゼオライトを含有してなることから、非常に洗浄性およびすすぎ性に優れる。なお、洗浄性およびすすぎ性は後述の実施例において記載する方法に従って評価することができる。
【0054】
【実施例】
実施例及び比較例における各試料の物性測定値は次に示す方法により測定した。なお、「%」は特段の事情がない限り「重量%」を表わす。また、表中、カチオン交換能の単位を簡単に「mg/g」と表示する。
【0055】
(1)平均一次粒子径
電解放射型高分解能走査型電子顕微鏡(FE-SEM、日立製作所製S-4000)により撮影した試料(ゼオライト)の走査型電子顕微鏡写真をもとに、デジタイザー(グラフテック製、デジタイザーKW3300)によりゼオライト粒子の一次粒子径(粒子数100個以上)を測定する。得られた測定値の全てを母集団として、その数平均値〔平均一次粒子径(μm)〕および変動係数(%)を求める。なお、変動係数(%)は次式により求められる。
変動係数(%)=標準偏差(μm)/平均一次粒子径(μm)×100
【0056】
(2)粉末X線回折
粉末X線回折装置(理学電機製RINT2500VPC ;光源CuKα線、管電圧40kV、管電流120mA)を用い、2θ=5〜40°の範囲で走査間隔0.01°、走査速度10°/min、発散縦制限スリット10mm、発散スリット1°、受光スリット0.3mm、散乱スリット自動の条件で室温(20℃)にて試料を測定する。2θ=20°、28.5°、37°、および40°にバックグラウンド点をとり3次式近似によりバックグラウンド曲線を引き、2θ=20〜40°の範囲における回折曲線とバックグラウンド曲線との間の面積であるピーク面積(Apeak)を求める。2θ=20〜40°の範囲における全ピーク面積(Aall )に対するバックグラウンドより上のピーク面積(Apeak)の割合(Ar)は、ピーク面積と全ピーク面積から次式:
Ar (%)=Apeak/Aall ×100
により求める。なお、全ピーク面積とは、2θ=20〜40°の範囲における回折曲線と強度零の直線の間の面積である。また、粉砕による結晶性劣化率は次式:
結晶性劣化率(%)
=〔1−(粉砕後のゼオライトのAr )/(粉砕前のゼオライトのAr )〕×100
により求める。
【0057】
さらに、粉末X線回折強度比(%)は、測定対象のゼオライトについて得られた、A型ゼオライトの(410)面に帰属される面間隔d=0.3nmの粉末X線回折ピーク強度(I 410 )の、1μm以上の平均一次粒子径を持つ市販のA型ゼオライト(トヨビルダー、東ソー製、I410 =32837cps)のI410 に対する割合として求める。
【0058】
(3)平均凝集粒径
レーザー散乱粒度分布計(堀場製作所製LA-920)を用い、屈折率1.2、超音波強度7、超音波照射時間1分、攪拌速度4の条件で水を分散媒としてスラリー状態の試料の粒度分布を測定する。得られたメジアン径(体積基準)を平均凝集粒径(μm)とする。
【0059】
(4)カチオン交換能
CaCl2 水溶液(Ca濃度はCaCO3 換算で100ppm)100mLに20%の試料水性液0.2gを添加し、20℃で1分間または10分間攪拌した後、0.2μmのディスポーザブルフィルターでろ過を行う。得られたろ液10mLをとって、ろ液中のCa量を光度滴定装置により測定しカチオン交換能を求める。なお、1分間でゼオライト1g当たりがイオン交換したCa量(CaCO3 量換算)をカチオン交換速度(CER;mgCaCO3 /g)と、10分間でゼオライト1g当たりがイオン交換したCa量(CaCO3 量換算)をカチオン交換容量(CEC;mgCaCO3 /g)とする。
【0060】
(5)濁度
室温(20℃)下、試料を水(硬度:4°)に添加し10分間攪拌して得た水性液(ゼオライト濃度:0.013%)の濁度(%)を濁度計(村上色材研究所製、反射透過計HR-100)を用いて測定する。
【0061】
(6)洗浄性
結晶性シリケート(KWS-2 、粒子径11μm、花王製)40gを、ノニオン性界面活性剤(エマルゲン108 、花王製)24.8g、ポリオキシエチレンフェニルエーテル(日本乳化剤製)14.8gおよび高分子型分散剤(アクアロックFC600S、日本触媒製)0.4gの混合溶液中に添加し、均一に攪拌混合する。得られたシリケート含有混合液をジルコニア製ビーズ(直径1mm)500gとともに容量1Lのバッチ式サンドミル(アイメックス製)に入れ、ディスク回転数1500rpmで60分間粉砕に供する。次いで、粉砕後のシリケート(粒子径:2.3μm)含有混合液0.3333gと試料水性液(ゼオライト濃度:20%)0.3333gとを混合して洗浄剤組成物を調製し、それを用いて、水温20℃、水(硬度:4°)1L中、ターゴトメータ(120rpm;上島製作所製)により、10分間洗浄、1分間すすぎ、乾燥を行って人工汚染布(5枚)を洗浄し、洗浄率(%)を求める。なお、洗浄率は、汚染前の原布および洗浄前後の人工汚染布の550nmにおける反射率を自記色彩計(島津製作所製)にて測定し、次式:
洗浄率(%)
=(洗浄後の反射率−洗浄前の反射率)/(原布の反射率−洗浄前の反射率)×100
により求め、5枚の測定平均値として得る。
【0062】
前記人工汚染布は、下記組成の人工汚染液を布(木綿金巾2003布、谷頭商店製)に付着させて調製する。人工汚染液の布への付着は、特開平7-270395号公報に準じて製作したグラビアロールコーター(セル容量58cm、塗布速度1m/min、乾燥温度100℃、乾燥時間1分)を用いて行う。
【0063】
(人工汚染液組成)
人工汚染液の組成は、ラウリン酸0.44%、ミリスチン酸3.09%、ペンタデカン酸2.31%、パルミチン酸6.18%、ヘプタデカン酸0.44%、ステアリン酸1.57%、オレイン酸7.75%、トリオレイン酸13.06%、パルミチン酸n−ヘキサデシル2.18%、スクアレン6.53%、卵黄レシチン液晶物(和光純薬製)1.94%、園芸用の鹿沼赤土8.11%、カーボンブラック(旭カーボン製)0.01%、および残部を水道水とする。
【0064】
(7)すすぎ性
ゼオライト22%、結晶性シリケート(SKS-6 、粒子径26μm、クラリアント製)11%、ノニオン性界面活性剤(エマルゲン108 、花王製)67%を混合して得た洗浄剤組成物を用い、2槽式洗濯機(東芝製「銀河3.6」)により、衣料を浴比1/20、洗浄剤組成物濃度20g/30L、水温20℃、水道水(硬度:4°)で10分間洗浄し、15L/minのすすぎ流量にて4分間すすぎを行う。洗濯機を停止後、洗濯槽中の衣料を洗濯槽壁面に移動させた後、すすぎ水の透明性を目視により確認し、以下の3段階の評価基準に従ってすすぎ性を評価する。
【0065】
〔評価基準〕
○: すすぎ水が透明で洗濯槽底面のパルスエーターが明瞭に見える
△: パルスエーターは見えるがすすぎ水がわずかに濁っている
×: すすぎ水が濁っておりパルスエーターの輪郭が明瞭に見えない
【0066】
実施例1
(1)ゼオライトの調製
2 L容ステンレス容器に入れたアルミン酸ソーダ水溶液(Na2 O; 21.01%, Al2 O 3 ; 28.18% )400gに、テフロン製攪拌羽根(長さ11cm)で攪拌しながら(400 rpm) ノニオン性界面活性剤(化合物名:ポリオキシエチレンラウリルエーテル;エマルゲン108 、花王製)200gを添加し、マントルヒーターを用いて50℃にて20分間加熱した。得られた溶液に3号水ガラス(Na2 O; 9.68%, SiO2 ; 29.83% 、大阪珪曹製)445gをローラーポンプを用いて5分間かけて滴下した。滴下終了後、更に10分間攪拌(400 rpm )し、攪拌したまま30分間かけて8 0 ℃まで昇温後、更に60分間熟成を行った。得られた微粒子ゼオライトの水性液をろ過、水洗(ろ液が<pH12になるまで)し、100℃で13時間乾燥し、クッキングカッターで1分間解砕した。得られた粉末の粉末X線回折測定より、A型ゼオライト(粉末X線回折強度比46%)が生成していることが確認された。また、その平均一次粒子径は0.03μmであった。
【0067】
(2)ゼオライトの粉砕
得られた微粒子A型ゼオライト粉末10gをイオン交換水40gに分散させたゼオライト水性液を5mm径ジルコニア製ボール300gとともに密閉容器(容量250mL、ポリスチレン製)に入れ、24時間ボールミル粉砕(300 rpm )を行った。粉砕後のゼオライト水性液(ゼオライト濃度:20%)を限外ろ過(ウルトラフィルターユニットUSY-1 、分画分子量10000 、アドバンテック製)して得たろ液中のAl溶出濃度をICP分析により定量した。20%ゼオライト水性液中のゼオライトに含まれる全Alの該水性液中における濃度は3%、ICP分析により得られたAl溶出濃度は900ppmであり、溶出されるAl量の割合は全Al量の3%であった。また同様にして、粉砕しない場合に前記(1)において得られたゼオライトから溶出されるAl量の割合についても求めた。
【0068】
また、前記方法に従って、粉砕前または後のゼオライトに対し種々の物性測定を行った。なお、粉砕後における測定では、溶出されるAl量の測定の際に得られたろ過沈殿物を100℃、13時間乾燥したものを用いた。また、カチオン交換能、濁度、洗浄率、すすぎ性については粉砕後のゼオライトを用いて評価した。
【0069】
実施例2
(1)ゼオライトの調製
2L容ステンレス容器に入れたアルミン酸ソーダ水溶液(Na2 O; 21.01%, Al2 O 3 ; 28.18% )400gに、テフロン製攪拌羽根(長さ11cm)で攪拌しながら(400 rpm) ポリエチレングリコール(和光純薬製、商品名:PEG600、平均分子量600)137gを添加し、マントルヒーターを用いて50℃にて20分間加熱した。得られた溶液に3号水ガラス(Na2 O; 9.68%, SiO2 ; 29.83% 、大阪珪曹製)445gをローラーポンプを用いて5分間かけて滴下した。滴下終了後、更に10分間攪拌(400 rpm )し、攪拌したまま30分間かけて80℃まで昇温後、更に60分間熟成を行った。得られた微粒子ゼオライトの水性液をろ過、水洗(ろ液が<pH12になるまで)し、100℃で13時間乾燥し、クッキングカッターで1分間解砕した。得られた粉末の粉末X線回折測定より、A型ゼオライト(粉末X線回折強度比48%)が生成していることが確認された。また、その平均一次粒子径は0.03μmであった。
【0070】
(2)ゼオライトの粉砕
得られた微粒子A型ゼオライト粉末16gをイオン交換水64gに分散させたゼオライト水性液を0.5mm径ジルコニア製ビーズ500gとともに粉砕容器(テフロン製)に入れ、20分間サンドミル粉砕(1500 rpm)を行った。粉砕後のゼオライト水性液(ゼオライト濃度:20%)を限外ろ過(ウルトラフィルターユニットUSY-1 、分画分子量10000 、アドバンテック製)して得たろ液中のAl溶出濃度をICP分析により定量した。20%ゼオライト水性液中のゼオライトに含まれる全Alの該水性液中における濃度は3%、ICP分析により得られたAl溶出濃度は700ppmであり、溶出されるAl量の割合は全Al量の2.3%であった。また、実施例1と同様にして種々の物性測定を行った。
【0071】
実施例3
(1)ゼオライトの調製
2L容ステンレス容器に入れた40%アクリル酸ポリマー水溶液(オリゴマーD 、重量平均分子量10000、花王製)147gに、テフロン製攪拌羽根(長さ11cm)で攪拌しながら(400 rpm) アルミン酸ソーダ粉末(Na2 O; 40.1%, Al 2 O 3 ; 53.8%、NAP-120 、住友化学製)200gを添加し、マントルヒーターを用いて50℃にて20分間加熱した。得られた溶液に3号水ガラス(Na2 O; 9.68%, SiO2 ; 29.83% 、大阪珪曹製)428gをローラーポンプを用いて5分間かけて滴下した。滴下終了後、更に10分間攪拌(400 rpm )し、攪拌したまま30分間かけて80℃まで昇温後、更に60分間熟成を行った。得られた微粒子ゼオライトの水性液をろ過、水洗(ろ液が<pH12になるまで)し、100℃で13時間乾燥し、クッキングカッターで1分間解砕した。得られた粉末の粉末X線回折測定より、A型ゼオライト(粉末X線回折強度比49%)が生成していることが確認された。また、その平均一次粒子径は0.03μmであった。
【0072】
(2)ゼオライトの粉砕
得られた微粒子A型ゼオライト粉末10gをイオン交換水40gに分散させたゼオライト水性液を5mm径ジルコニア製ボール300gとともに密閉容器(容量250mL、ポリスチレン製)に入れ、24時間ボールミル粉砕(300 rpm )を行った。粉砕後のゼオライト水性液(ゼオライト濃度:20%)を限外ろ過(ウルトラフィルターユニットUSY-1 、分画分子量10000 、アドバンテック製)して得たろ液中のAl溶出濃度をICP分析により定量した。20%ゼオライト水性液中のゼオライトに含まれる全Alの該水性液中における濃度は3%、ICP分析により得られたAl溶出濃度は700ppmであり、溶出されるAl量の割合は全Al量の2.3%であった。また、実施例1と同様にして種々の物性測定を行った。
【0073】
比較例1
(1)ゼオライトの調製
2L容ステンレス容器に入れたアルミン酸ソーダ水溶液(Na2 O; 21.01%, Al2 O 3 ; 28.18% )400gに、テフロン製攪拌羽根(長さ11cm)で攪拌しながら(400 rpm) 苛性ソーダ水溶液(48% NaOH水溶液)211gを添加し、マントルヒーターを用いて50℃にて20分間加熱した。得られた溶液に3号水ガラス(Na2 O; 9.68%, SiO2 ; 29.83% 、大阪珪曹製)445gと塩化カルシウム水溶液(1% CaCl2水溶液)236gとの混合溶液をローラーポンプを用いて5分間かけて滴下した。滴下終了後、更に10分間攪拌(400 rpm )し、攪拌したまま30分間かけて80℃まで昇温後、更に5分間熟成を行った。得られたゼオライトの水性液をろ過、水洗(ろ液が<pH12になるまで)し、100℃で13時間乾燥し、クッキングカッターで1分間解砕した。得られた粉末の粉末X線回折測定より、A型ゼオライト(粉末X線回折強度比62%)が生成していることが確認された。また、その平均一次粒子径は0.2μmであった。
【0074】
(2)ゼオライトの粉砕
実施例1と同様にしてゼオライトの粉砕を行い、Al溶出濃度をICP分析により測定した。20%ゼオライト水性液中のゼオライトに含まれる全Alの該水性液中における濃度は3%、ICP分析により得られたAl溶出濃度は1300ppmであり、溶出するAl量の割合は全Al量の4.3%であった。また、実施例1と同様にして種々の物性測定を行った。
【0075】
比較例2
市販のA型ゼオライト(トヨビルダー、東ソー製)を用い、実施例1と同様に、種々の物性測定を行った。ただし、本比較例においては、該ゼオライトの粉砕は行わなかった。
【0076】
比較例3
市販の4Aゼオライト(トヨビルダー、東ソー製)を用い、実施例1と同様に、種々の物性測定を行った。なお、20%ゼオライト水性液中のゼオライトに含まれる全Alの該水性液中における濃度は3%、粉砕後におけるICP分析により得られたAl溶出濃度は1200ppmであり、溶出されるAl量の割合は全Al量の4%であった。
【0077】
比較例4
2L容ステンレス容器に入れたアルミン酸ソーダ水溶液(Na2 O; 21.01%, Al2 O 3 ; 28.18%)400gに、テフロン製攪拌羽根(長さ11cm)で攪拌しながら(400 rpm) 、プロピレングリコール (分子量76、和光純薬製) 155gを添加し、マントルヒーターを用いて50℃にて20分間加熱した。得られた溶液に3号水ガラス(Na2 O; 9.68%, SiO2 ; 29.83% 、大阪珪曹製)445gをローラーポンプを用いて5分間かけて滴下した。滴下終了後、更に10分間攪拌(400 rpm )し、攪拌したまま30分間かけて80℃まで昇温後、更に60分間熟成を行った。得られた微粒子ゼオライトの水性液をろ過、水洗(ろ液が<pH12になるまで)し、100℃で13時間乾燥し、クッキングカッターで1分間解砕した。得られた粉末の粉末X線回折測定より、A型ゼオライト(粉末X線回折強度比61%)が生成していることが確認された。また、その平均一次粒子径は0.2μmであった。実施例1と同様にしてゼオライトの粉砕を行ない、評価を行った。20%ゼオライト水性液中の全Al濃度は3%、ICP分析により得られたAl溶出濃度は1300ppmであり、溶出するAl量の割合は全Al量の4.3%であった。また、実施例1と同様にして種々の物性測定を行った。
【0078】
ゼオライトの仕込み組成を表1に、以上の結果を表2にまとめて示す。
【0079】
【表1】
【0080】
【表2】
【0081】
実施例1〜3より、本発明の微粒子ゼオライトの製造方法に従い結晶成長抑制化合物の存在下にゼオライトの合成反応を行うことで、平均一次粒子径が0.1μm以下の微粒子A型ゼオライトが得られることが分かる。比較例4では、酸素原子を含む官能基を持つ有機化合物であるプロピレングリコールの存在下にゼオライトの合成反応を行っているが、該化合物の分子量は76であり、平均一次粒子径が0.1μm以下の微粒子ゼオライトは得られていない。
【0082】
また、適宜粉砕を行うことで実施例および比較例のゼオライトの平均凝集粒径は0.4μm以下となし得るが、粉砕前の平均一次粒子径が0.1μmを超える比較例1、3および4のゼオライトでは、粉砕後に結晶性劣化が進行しており、また、平均一次粒子径分布の悪化も見られ、溶出Al量が増加し、かかるゼオライトを用いて得た洗浄剤組成物の洗浄率および/またはすすぎ性は低下することが分かる。一方、実施例1〜3では、粉砕を行っても結晶性劣化の進行は抑えられており(たとえば、結晶性劣化率)、平均一次粒子径分布等の実質的な変化は生じておらず、所望の平均凝集粒径を有する、カチオン交換能に優れた微粒子ゼオライトが得られており、該ゼオライトを用いて得た洗浄剤組成物の洗浄率およびすすぎ性は高いことが分かる。
【0083】
【発明の効果】
本発明によれば、平均一次粒子径が0.1μm以下である、カチオン交換能に優れ、水性液において水中に溶出されるAl量が少なく、しかも該水性液の水の濁りが少ない微粒子ゼオライトが得られる。また、該微粒子ゼオライトを含んでなる、洗浄性およびすすぎ性に非常に優れた洗浄剤組成物が得られる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fine particle zeolite, a method for producing the same, and a cleaning composition containing the fine particle zeolite.
[0002]
[Prior art]
Zeolite is a crystalline aluminosilicate, SiOFourTetrahedra and AlOFourDepending on the arrangement of tetrahedrons, it can be classified into various crystal structures such as A, X, and Y types. Zeolite has a uniform pore size depending on the crystal structure and expresses the function of a molecular sieve, so it is used for adsorbents and catalysts (supports). Further, since zeolite has a cation exchange ability, it is used as a builder for detergents or a wastewater treatment agent.
[0003]
The function of these zeolites is largely governed by the crystal structure and composition of the zeolite. For example, the cation exchange capacity increases as the Si / Al molar ratio of the zeolite decreases, and it can be said that the A-type zeolite having Si / Al = 1 is the most excellent theoretically. Therefore, type A zeolite having a high theoretical capacity for cation exchange is mainly used as a builder for detergents.
[0004]
Furthermore, as a builder for detergents, in particular, a zeolite having not only a calcium ion exchange capacity but also an excellent calcium ion exchange rate is required. This is because the cleaning performance is improved especially when a large amount of calcium ions in water at the initial stage of cleaning can be captured. Since the calcium ion exchange rate of zeolite is determined by the collision probability between the calcium exchange site of zeolite and calcium ion in water, it becomes higher as the primary particle diameter of zeolite is smaller.
[0005]
From this point of view, attempts have been made to produce fine A-type zeolite having a primary particle size. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-81200 discloses that fine-particle A-type zeolite is produced by carrying out a reaction in the presence of an organic acid such as formic acid or acetic acid in a reaction mixture. However, in this production method, the primary particle size is at most 0.5 μm. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-153514 discloses a method for producing a fine particle A-type zeolite having a maximum particle size of 0.4 μm or less by generating zeolite nuclei at a temperature of 40 ° C. or less. However, the primary particle size of the A-type zeolite produced in this production method is limited to 0.2 μm.
[0006]
On the other hand, the biggest drawback of the zeolite builder is the turbidity of washing water due to the water insolubility of the zeolite. On the other hand, attempts have been made to reduce the turbidity of zeolite by reducing the agglomerated particle size of zeolite to a wavelength of visible light (0.4 μm) or less (Okumura, Clay Science, 27, 21 (1987)). . That is, the turbidity of washing water is reduced as the aggregated particle size becomes smaller, and when the aggregated particle size becomes 0.4 μm or less, the washing water (zeolite concentration: 0.013% by weight) becomes almost transparent. However, the A-type zeolite with a reduced aggregate particle size down to the submicron size as described above can be re-agglomerated to form a large aggregate when powdered, or it can be separated into solid and liquid by filtration and concentration. Since it is very difficult, it is actually blended into the detergent raw material in a slurry state. At this time, the presence of Al ions (unreacted zeolite raw material or zeolite eluate) in the slurry causes a reduction in cleaning performance, so the Al ion concentration in the slurry must be kept low.
[0007]
In general, the agglomerated particle size of the A-type zeolite is reduced by a technique such as strong stirring or pulverization. For example, as disclosed in JP-A-9-67117, the aggregate particle size and the primary particle size are reduced to a submicron size by mechanical grinding. However, when pulverizing A-type zeolite with a large primary particle size, the cation exchange capacity (cation exchange capacity and cation exchange rate) is reduced due to the deterioration of crystallinity and primary particle size distribution accompanying the collapse of the primary crystals of A-type zeolite. It will decline. Also, due to the mechanochemical reaction on the surface of the zeolite particles, the zeolite constituent elements (Al, Si, Na) ions easily elute into the water (especially Al) in the aqueous zeolite solution after pulverization. When used in a cleaning composition, there also arises a problem that the cleaning performance of the composition is lowered.
[0008]
In order to suppress the occurrence of such problems associated with the micronization step of the aggregated particle size, it is necessary to avoid the collapse of the zeolite primary crystals due to the micronization step. For this purpose, it is desirable that the primary particle size of the A-type zeolite before pulverization is equal to or less than the aggregate particle size after pulverization. Specifically, normally, when the average agglomerated particle size is reduced to 0.4 μm or less, the average primary particle size shows 0.1 μm or less, thereby suppressing the occurrence of the above problem and washing water. In order to pulverize the A-type zeolite until the average agglomerated particle size (0.4 μm or less) becomes substantially transparent (zeolite concentration: 0.013% by weight), the average primary of the A-type zeolite before pulverization It is considered that the particle diameter is desirably 0.1 μm or less. Further, it is considered that a zeolite having such an average primary particle size can exhibit a desired average aggregate particle size without undergoing a pulverization treatment. However, as described above, there has been no example of synthesizing fine particle A-type zeolite having an average primary particle size of 0.1 μm or less without performing pulverization after the synthesis reaction of zeolite.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has an average primary particle size of 0.1 μm or less (coefficient of variation of 90% or less), excellent cation exchange capacity, a small amount of Al eluted in water in an aqueous liquid, and turbidity of water in the aqueous liquid A fine particle A-type zeolite with a small amount of particles, a method for producing the fine particle A-type zeolite, and a cleaning composition containing the fine particle A-type zeolite (hereinafter referred to as a fine particle zeolite) and having excellent cleaning properties and rinsing properties. With the goal.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The gist of the present invention is as follows.
(1) Average primary particle size is0.08Fine particle type A that is μm or less (coefficient of variation of 90% or less), and the ratio of the peak area above the background to the total peak area in the range of 2θ = 20 to 40 ° of the powder X-ray diffraction spectrum is 30% or more Zeolite,
(2) In producing zeolite by reacting a silica source and an aluminum source,Preparation composition of compound containing alkali metal and water in reaction system (M 2 O / H 2 O: M represents an alkali metal) in a molar ratio of 0.02 to 0.2, andThe method for producing a fine particle A-type zeolite according to (1), wherein the reaction is performed in the presence of an organic compound having a functional group containing an oxygen atom and having a molecular weight of 100 or more, and
(3) A detergent composition comprising the surfactant and the fine particle zeolite described in (1) above.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The fine particle zeolite of the present invention can be obtained by reacting a silica source and an aluminum source in the presence of an organic compound having a functional group containing an oxygen atom and having a molecular weight of 100 or more. By carrying out the zeolite synthesis reaction in this way, it is possible to suppress the crystal growth of the zeolite and to produce a fine particle A-type zeolite having an average primary particle size of 0.1 μm or less. The fine particle zeolite thus obtained was further miniaturized by mechanical grinding or the like as required until the washing water (zeolite concentration: 0.013% by weight) had an average aggregate particle size (0.4 μm or less) that became substantially transparent. Even so, crystallinity deterioration, deterioration of the average primary particle size distribution and elution of Al (Al ions) can be suppressed.
[0012]
That is, the fine particle zeolite of the present invention is an A-type zeolite having an average primary particle size of 0.1 μm or less (coefficient of variation of 90% or less), the zeolite is excellent in cation exchange capacity, and in the aqueous solution of the zeolite, Al ions from zeolite are not substantially eluted into water, and the aqueous liquid is less turbid.
[0013]
In the present specification, the “aqueous liquid” refers to a liquid containing a certain component using water as a medium, such as an aqueous solution, a suspension, or a dispersion.
[0014]
The average primary particle diameter of the fine particle zeolite of the present invention is 0.1 μm or less, preferably 0.08 μm or less, more preferably 0.05 μm or less. As described above, when the average agglomerated particle size is reduced by pulverization from the viewpoint of improving the turbidity of washing water, various problems such as crystallinity deterioration of zeolite occur. The degree of occurrence of such problems depends on the average primary particle size of the zeolite before pulverization, and the larger the average primary particle size, the more serious the problem. In general, in an A-type zeolite having an average primary particle size larger than 0.1 μm, the primary crystal itself is collapsed by pulverization, and a large amount of ions of constituent elements are eluted as described above, and the crystallinity is severely deteriorated. Since the average primary particle diameter of the fine particle zeolite of the present invention is within the above range, the occurrence of such a problem associated with pulverization is substantially completely suppressed. The average primary particle size can be determined by the method described in Examples described later.
[0015]
The particle size distribution of zeolite having an average primary particle size in the above range can be evaluated by a coefficient of variation. Such a coefficient of variation can be obtained by a method described in Examples described later. The uniformity of the particle size distribution of the fine particle zeolite of the present invention is high, and the variation coefficient of the average primary particle size is 90% or less, preferably 70% or less, more preferably 50% or less, and further preferably 35% or less. That is, the fine particle zeolite of the present invention comprises a zeolite having a uniform average particle size distribution having a desired average primary particle size of 0.1 μm or less, which contributes to the development of excellent cation exchange ability. In the case of A-type zeolite having a large average primary particle size of 1 μm or more, the state of collapse of the primary crystal accompanying the pulverization can be grasped by a scanning electron microscope. On the other hand, in the fine particle zeolite of the present invention, the collapse of primary crystals accompanying pulverization is substantially completely suppressed, and in the pulverization, aggregates of primary particles are simply deagglomerated. Therefore, the variation of the coefficient of variation due to pulverization does not substantially occur.
[0016]
The fine particle zeolite of the present invention is an A-type zeolite, and can exhibit a powder X-ray diffraction pattern substantially the same as a known A-type zeolite (Joint Committee on Powder Diffraction Standards No. 38-241). In addition, it should just be substantially the same, and the peak of a crystalline substance and the halo peak attributed to an amorphous substance may be contained. In addition, the powder X-ray diffraction peak intensity (I) assigned to the (410) plane of a commercially available A-type zeolite having an average primary particle diameter of 1 μm or more (for example, Toyo Builder, manufactured by Tosoh Corp.)410I) of the fine particle zeolite of the present invention410The ratio (powder X-ray diffraction intensity ratio) is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, from the viewpoint of improving the cation exchange capacity.
[0017]
The crystallinity of the fine particle zeolite of the present invention is determined by the ratio of the peak area above the background to the total peak area in the range of 2θ = 20 to 40 ° (Ar). ArSpecifically, the calculation of can be performed by the method shown in the examples described later. The fine particle zeolite of the present invention is ArIs 30% or more, preferably 33% or more. Within such a range, the ratio of the amorphous portion in the primary crystal structure is small, and an excellent cation exchange ability can be exhibited, and the deterioration of the cleaning performance due to elution of Al ions can be suppressed.
[0018]
On the other hand, ArShows the crystallinity of zeolite, ArAnd the degree of crystallinity deterioration accompanying pulverization can be expressed and evaluated as a crystallinity deterioration rate. Such a crystallinity deterioration rate can be determined by the method described in Examples described later. In the fine particle zeolite of the present invention, the crystallinity deterioration rate is preferably 50% or less, more preferably 40%, from the viewpoint of maintaining the primary crystallinity, and further reducing the cation exchange capacity and suppressing the elution of Al ions. Hereinafter, it is more preferably 35% or less.
[0019]
The average agglomerated particle size of the fine particle zeolite of the present invention is preferably 0.4 μm or less, more preferably 0.3 μm or less. The average agglomerated particle size can be determined by the method described in the examples below. The degree of turbidity due to the fine particle zeolite of the present invention can be determined as turbidity by the method described in the examples below. However, if the average agglomerated particle size is within the above range, the turbidity is preferably 30% or less, more preferably May be 20% or less. If the average agglomerated particle size and turbidity are within the above ranges, when the zeolite is used in a detergent composition such as a powder detergent for clothing or a liquid detergent for clothing, washing water or initial rinsing water is used. This is preferable because the turbidity is significantly improved and becomes substantially transparent, and there is no problem of zeolite remaining on the fiber surface and falling off.
[0020]
If the average agglomerated particle size of the fine particle zeolite as the primary product obtained by the method for producing the fine particle zeolite of the present invention described later does not become 0.4 μm or less, it may be further pulverized as described later if desired. As described above, the fine particle zeolite of the present invention has an average primary particle size of 0.1 μm or less, so even if the average agglomerated particle size is appropriately reduced to 0.4 μm or less, the primary crystallinity is hardly lowered. Therefore, there is substantially no problem of a decrease in cation exchange capacity or a large amount of Al elution. In the present invention, when the fine particle zeolite of the present invention is used as a detergent builder, it is preferable to appropriately pulverize the fine particle zeolite obtained as a primary product from the viewpoint of further improving the transparency of washing water.
[0021]
In addition, the ratio of the amount of Al eluted in water in the aqueous solution of the fine particle zeolite of the present invention is preferably less than 4% by weight, more preferably 3.5% by weight or less of the total amount of Al contained in the fine particle zeolite, Preferably it is 3.2 weight% or less. If the ratio of the amount of Al to be eluted is within the above range, for example, when the fine particle zeolite is blended in a cleaning composition, the quality (cleaning performance, storage stability, etc.) of the cleaning composition is deteriorated. Suppressed and preferred. Further, even if the average agglomerated particle size is appropriately pulverized so as to be within a desired range, the primary crystallinity is hardly lowered and the Al elution amount is also small. In addition, the ratio of the amount of eluted Al can be calculated | required by the method as described in the below-mentioned Example.
[0022]
The fine particle zeolite of the present invention is excellent in cation exchange ability. Here, cation exchange capacity refers to both cation exchange rate and cation exchange capacity, more specifically, cation exchange rate refers to the amount of Ca ion exchanged per gram of zeolite in 1 minute, while cation exchange. The capacity refers to the amount of Ca ion exchanged per gram of zeolite in 10 minutes. They are determined by the method described in the examples described later.
[0023]
The cation exchange rate (CER) is preferably 180 mg CaCO.Three/ G or more, more preferably 200 mg CaCOThree/ G or more, more preferably 220 mg CaCOThree/ G or more. On the other hand, the cation exchange capacity (CEC) is preferably 200 mg CaCO.Three/ G or more, more preferably 210 mg CaCOThree/ G or more, more preferably 220 mg CaCOThree/ G or more. If the cation exchange capacity of the fine particle zeolite of the present invention is within such a range, it is preferable to use the zeolite in a cleaning composition because the cleaning performance of the composition is remarkably improved. Even if the average agglomerated particle size is appropriately pulverized so as to be within the desired range, there is little deterioration in crystallinity and particle size distribution, and therefore no substantial change in cation exchange capacity occurs.
[0024]
The composition of the fine particle zeolite of the present invention is represented by the general formula xM2O · ySiO2・ Al2OThreeWhen represented by zMeO (where M is an alkali metal atom and Me is an alkaline earth metal atom), x = 0.2 to 4, y = 0.5 to 6, and z = 0 to 0.2 are preferable. More preferably, x = 0.8 to 2, y = 1 to 3, and z = 0.001 to 0.1. In addition, elements other than those listed in the above composition formula may be included as long as the cation exchange capacity is not lowered. The alkali metal atom belongs to group IA of the periodic table and is not particularly limited, but sodium is particularly preferable. The fine particle zeolite of the present invention may contain two or more of such alkali metal atoms. The alkaline earth metal atom belongs to group IIA of the periodic table and is not particularly limited, but calcium or magnesium is particularly preferable. Two or more of these alkaline earth metal atoms may also be contained.
[0025]
Next, a method for producing the fine particle zeolite of the present invention will be described. The production method involves reacting a silica source and an aluminum source in the presence of an organic compound having a functional group containing an oxygen atom and having a molecular weight of 100 or more (hereinafter referred to as a crystal growth inhibiting compound). One major feature is to do. By carrying out the reaction in the presence of such a crystal growth inhibiting compound, the fluidity of the reaction mixture (slurry) composed of the silica source and the aluminum source is increased, the reaction efficiency is improved, and the crystal growth of the zeolite is suppressed and the average primary is suppressed. A zeolite having a small particle size and a uniform particle size distribution is produced.
[0026]
Regarding the mechanism of zeolite crystal growth inhibition by coexistence of the above-mentioned crystal growth inhibiting compound, silanol (Si-OH) groups on the surface of the zeolite core interact with oxygen atoms of the functional group in a hydrogen bond, and the surface of the zeolite nucleus is stable. As a result, the crystal growth (Ostwald growth) is suppressed, and the steric hindrance of the crystal growth inhibiting compound adsorbed (interacted) on the zeolite nuclei causes steric repulsion between the zeolitic nuclei. Since crystal growth due to collision is hindered, it is considered that fine zeolite with a small average primary particle size is generated.
[0027]
The silica source and the aluminum source used in the method for producing the fine particle zeolite of the present invention are not particularly limited. For example, commercially available water glass can be used as the silica source, and quartzite, quartz sand, cristobalite stone can be used. , Kaolin, cullet, or the like may be used, and these may be appropriately diluted with water or an aqueous alkali metal hydroxide solution. The aluminum source may be an aluminum-containing compound such as aluminum hydroxide, aluminum sulfate, or aluminum chloride, but an alkali metal aluminate, particularly sodium aluminate powder or an aqueous liquid is preferably used. Commercially available products may be used, and an aqueous solution obtained by heating and dissolving aluminum hydroxide and alkali metal hydroxide in water may be used as the aqueous sodium aluminate solution.
[0028]
The molecular weight of the crystal growth inhibiting compound is 100 or more, preferably 200 or more, more preferably 400 or more. If the molecular weight of the crystal growth inhibiting compound is less than 100, the steric hindrance of the crystal growth inhibiting compound adsorbed (interacted) on the surface of the zeolite core is small, and the progress of crystal growth due to collision between the zeolite nuclei cannot be effectively suppressed, A desired crystal growth suppressing effect cannot be obtained. Further, the molecular weight of the crystal growth inhibiting compound is preferably 60,000 or less, more preferably 30,000 or less, and even more preferably 10,000 or less. If the molecular weight is within such a range, the crystal growth inhibiting compound is sufficiently dissolved in the reaction solution composed of the silica source and the aluminum source, and the amount adsorbed on the zeolite nucleus (the crystal growth inhibiting compound interacting with the zeolite nucleus) Amount) is increased, and the crystal growth suppressing effect is sufficiently exhibited. That is, the molecular weight of the crystal growth inhibiting compound is preferably from 100 to 60,000, more preferably from 200 to 30,000, and still more preferably from 400 to 10,000. The molecular weight is determined by functional group quantitative analysis such as analysis of hydroxyl value, acid value, etc. when the crystal growth inhibiting compound has a hydroxyl group, a carboxylic acid group or the like at one or both ends of the compound. You can ask for it. For example, in the case of a polymer compound having a molecular weight of 1000 or more, the molecular weight is a weight average molecular weight and can be measured by GPC (gel permeation chromatography) according to a known method.
[0029]
The functional group of the crystal growth inhibiting compound is not particularly limited as long as it contains an oxygen atom. For example, it is preferably an OR group, COOR group, SOThreeR group, POFourR group, CO group, CONH group, etc. are mentioned. Among these, an OR group and / or a COOR group is more preferable. R is at least one selected from a saturated or unsaturated organic group having 1 to 22 carbon atoms, a hydrogen atom, and an alkali metal atom. Examples of the saturated or unsaturated organic group having 1 to 22 carbon atoms include an ethyl group, a vinyl group, a phenyl group, a hexyl group, and a dodecyl group. Examples of the alkali metal atom include sodium and potassium. Can be mentioned. These functional groups may constitute a main chain or may constitute a side chain. The number of functional groups per molecule of the crystal growth inhibiting compound is not particularly limited, but the number of functional groups per molecule is preferably 2 or more, more preferably 3 or more, and even more preferably 4 or more. If the number of functional groups per molecule is within such a range, the number of interaction points between the zeolite nucleus and the crystal growth inhibiting compound is sufficient, and the crystal growth inhibiting effect of zeolite is high, which is preferable. The number of functional groups per molecule of the crystal growth inhibiting compound is preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, and even more preferably 200 or less. If the number of functional groups per molecule of the crystal growth inhibiting compound is within such a range, the molecular weight of the crystal growth inhibiting compound is appropriate, and it can be sufficiently dissolved in the reaction solution to exhibit a good crystal growth inhibiting effect. Therefore, it is preferable.
[0030]
Specific examples of the crystal growth inhibiting compound include nonionic surfactants such as polyoxyethylene lauryl ether and water-soluble polymers such as polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, acrylic acid polymers, carboxymethyl cellulose, and hexametaphosphoric acid. However, it is not limited to these. The crystal growth inhibiting compounds may be used alone or as a mixture of two or more.
[0031]
As the preparation composition for producing the fine particle zeolite of the present invention, SiO2/ Al2OThree The molar ratio is preferably 0.5 or more, more preferably 1 or more, and further preferably 1.5 or more. SiO2/ Al2OThree If the molar ratio is within such a range, the crystal structure of the zeolite is stabilized, the decrease in crystallinity is suppressed, and the progress of crystallization is promoted. In addition, SiO2/ Al2OThree Is preferably 4 or less, more preferably 3 or less, and even more preferably 2.5 or less. SiO2/ Al2OThree If the molar ratio is within such a range, the reaction proceeds satisfactorily and a sufficient cation exchange capacity is obtained, which is preferable. Moreover, as preparation composition of the compound containing an alkali metal, an alkali metal (M) is represented by an oxide, M2O / Al2OThree Is preferably 0.08 or more, more preferably 0.8 or more, and further preferably 1.4 or more. M2O / Al2OThree If the molar ratio is within such a range, the progress of crystallization is favorable. M2O / Al2OThree The molar ratio is preferably 20 or less, more preferably 5 or less, and still more preferably 3 or less. M2O / Al2OThree If the molar ratio is within such a range, productivity is good and preferable. Furthermore, as the charged composition of the compound containing alkali metal and water in the reaction system, M2O / H2The molar ratio of O is preferably 0.02 or more, more preferably 0.05 or more, and further preferably 0.07 or more. M2O / H2If the molar ratio of O is within such a range, it is preferable because the average primary particle diameter of the fine-particle zeolite produced with an appropriate crystallization rate is favorably improved. M2O / H2The molar ratio of O is preferably 0.2 or less, more preferably 0.15 or less, and even more preferably 0.1 or less. M2O / H2If the molar ratio of O is within such a range, it is preferable because the reaction proceeds appropriately and sufficient cation exchange ability is obtained. Moreover, as preparation composition of the compound containing an alkaline-earth metal, an alkaline-earth metal (Me) is represented by an oxide, and MeO / Al2OThree The molar ratio is preferably 0 to 0.1, preferably 0.005 or more, and more preferably 0.01 or more from the viewpoint of the effect of reducing the average primary particle size and improving the thermal stability. Further, from the viewpoint of improving the cation exchange capacity, 0.1 or less is preferable, 0.08 or less is more preferable, and 0.05 or less is more preferable. In addition, the charge composition of aluminum in the reaction system is Al2OThree / H2The molar ratio of O is preferably 0.01 or more, more preferably 0.02 or more, and further preferably 0.03 or more. Al2OThree / H2When the molar ratio of O is within such a range, productivity is good, and miniaturization of the average primary particle diameter is promoted, which is preferable. Al2OThree / H2The molar ratio of O is preferably 0.25 or less, more preferably 0.2 or less, and even more preferably 0.1 or less. Al2OThree / H2If the molar ratio of O is within such a range, it is preferable because the fluidity of the slurry is well expressed and the reaction proceeds efficiently. Further, the weight of each raw material used in the present invention constituting the fine particle zeolite converted to oxides was regarded as the solid content, and the solid content in the entire hydrous slurry was defined as the solid content concentration during the reaction. In this case, the solid content concentration is preferably 10% by weight or more, more preferably 20% by weight or more, and further preferably 30% by weight or more from the viewpoint of productivity. Moreover, from a viewpoint of the fluidity | liquidity of a slurry, 70 weight% or less is preferable, 60 weight% or less is more preferable, and 50 weight% or less is further more preferable.
[0032]
On the other hand, the amount of the crystal growth inhibiting compound charged is preferably 1% by weight or more in the reaction solution composed of the silica source and the aluminum source, from the viewpoint of expressing the crystal growth inhibiting effect, and preferably 5% by weight or more. The amount is more preferably 10% by weight or more. From the viewpoint of productivity, an amount of 80% by weight or less is preferable, an amount of 60% by weight or less is more preferable, and an amount of 50% by weight or less is more preferable.
[0033]
The fine particle zeolite of the present invention is produced, for example, by taking a silica source, an aluminum source, and a crystal growth inhibiting compound in separate containers, and then mixing and reacting them appropriately according to a known method. In that case, you may add another component in the range which does not prevent manufacture of the fine-particle zeolite of this invention if desired. Examples of such components include calcium chloride and magnesium chloride. In addition, from the viewpoint of performing the reaction uniformly and efficiently, it is preferable that the silica source, the aluminum source, and the crystal growth inhibiting compound are each subjected to the reaction as an aqueous liquid thereof.
[0034]
The order of mixing the silica source, the aluminum source, and the crystal growth inhibiting compound is not particularly limited, and the silica source may be mixed in a mixed solution of the aluminum source and the crystal growth inhibiting compound, while the silica source and the crystal are mixed. You may mix an aluminum source with the liquid mixture with a growth inhibitory compound. Further, a silica source and an aluminum source may be simultaneously supplied to and mixed with the crystal growth inhibiting compound, and the crystal growth inhibiting compound is previously mixed with the silica source and / or the aluminum source, and then the silica source and the aluminum source are mixed. The source may be mixed.
[0035]
The mixing method is not particularly limited. For example, the silica source, the aluminum source, and the crystal growth inhibiting compound may be mixed in the specific circulation line while being circulated in the specific circulation line. You may mix (batch type mixing) in a tank. The reaction time is not particularly limited by the reaction temperature, but from the viewpoint of the uniformity of the reaction, it is preferably 30 seconds or longer after the addition of all charged components, more preferably 1 minute or more, and further preferably 5 minutes or more. preferable. Moreover, 120 minutes or less are preferable from a viewpoint of productivity, 60 minutes or less are more preferable, and 30 minutes or less are further more preferable.
[0036]
The reaction temperature is preferably 10 ° C or higher, more preferably 20 ° C or higher, and further preferably 40 ° C or higher. Within such a range, the fluidity of the reaction solution is good, and a uniform reaction can be performed, which is preferable. The reaction temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and further preferably 80 ° C. or lower. Within such a range, the energy load is suitable and the industrial economy is excellent, which is preferable.
[0037]
Crystallization can be carried out after the reaction by aging the reaction mixture at a temperature above the reaction temperature under stirring. The aging temperature is not particularly limited, but is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, and further preferably 80 ° C. or higher from the viewpoint of crystallization speed. Moreover, 120 degrees C or less is preferable from a viewpoint of an energy load or the pressure | voltage resistance of a reaction container, 100 degrees C or less is more preferable, and 90 degrees C or less is further more preferable. The aging time varies depending on the aging temperature, but is preferably 1 minute or longer, more preferably 10 minutes or longer, and further preferably 30 minutes or longer from the viewpoint of obtaining sufficient crystallization. In addition, from the viewpoint of reduction in cation exchange ability due to sodalite by-product and productivity, it is preferably 300 minutes or less, more preferably 180 minutes or less, and even more preferably 120 minutes or less.
[0038]
After completion of the aging, the slurry is cooled, diluted or filtered and washed or neutralized by adding an acid agent to finish crystallization. In the case of washing by filtration, the washing is preferably carried out until the pH of the washing solution is preferably 12 or less. In the case of neutralization, the acid agent used for neutralization is not particularly limited, and sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, carbon dioxide, oxalic acid, citric acid, tartaric acid, fumaric acid, succinic acid, and the like can be used. However, sulfuric acid and carbon dioxide are preferable from the viewpoint of preventing corrosion of the apparatus and cost. The slurry pH is preferably adjusted to 8-12. After the completion of crystallization, a slurry fine particle zeolite of the present invention is obtained. Further, this slurry may be appropriately filtered or centrifuged to separate the zeolite precipitate, washed and dried to obtain a cake or powder.
[0039]
Next, the fine-particle zeolite obtained as the primary product may be pulverized, if desired, from the viewpoint of adjusting so as to exhibit a desired average agglomerated particle size. Such pulverization may be performed by directly wet pulverizing the fine particle zeolite slurry, or may be performed by redispersing the obtained fine particle zeolite in a solvent and then wet pulverizing, or in a powder form. The fine particle zeolite may be dry pulverized. Each pulverization method may be a known method.
[0040]
For example, when the fine particle zeolite of the present invention is blended with the cleaning composition of the present invention described later, the zeolite may be blended in a slurry state, and in such a case, wet grinding is performed from the viewpoint of simplifying the production process. It is preferred to do so. The pulverization method at that time is not particularly limited, and for example, a pulverizer described in Chemical Engineering Handbook (Maruzen, 1988), 5th edition, pages 826-838 may be used. In addition to water, examples of the dispersion medium used for wet pulverization include alcohol solvents such as ethanol, surfactants such as polyoxyethylene alkyl ether, and polymer dispersants. The said dispersing agent can be used individually or as a 2 or more types of liquid mixture. When wet pulverization is performed, the zeolite concentration in the slurry is preferably 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, and further preferably 15% by weight or more from the viewpoint of productivity. In addition, the zeolite concentration in the slurry is preferably 60% by weight or less, more preferably 55% by weight or less, and more preferably 50% by weight from the viewpoint of handling properties of the zeolite slurry during wet pulverization and prevention of reaggregation of finely divided zeolite after pulverization. The following is more preferable.
[0041]
The fine particle zeolite of the present invention is suitably used for, for example, detergent builders, water treatment agents, paper making fillers, resin fillers, oxygen-nitrogen separating agents, adsorbents, catalyst carriers, horticultural soil improvers, abrasives, and the like. However, it is particularly preferably used as a detergent builder.
[0042]
Next, the cleaning composition of the present invention will be described. Such a detergent composition contains a surfactant and the fine particle zeolite of the present invention, and exhibits excellent cleaning performance due to the high cation exchange ability, low Al ion elution, and low turbidity of the zeolite, There is almost no turbidity of the rinsing water, and the amount of water and time required for rinsing can be greatly reduced.
[0043]
The content of the fine particle zeolite in the cleaning composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, and more preferably 5% by weight or more from the viewpoint of developing sufficient cleaning performance. Further preferred. Further, from the viewpoint of stable production of the cleaning composition, it is preferably 60% by weight or less, more preferably 50% by weight or less, and further preferably 40% by weight or less. That is, the content of the fine particle zeolite in the cleaning composition is preferably 1 to 60% by weight, more preferably 3 to 50% by weight, and further preferably 5 to 40% by weight. Moreover, you may mix | blend another well-known zeolite with the fine particle zeolite of this invention in the cleaning composition of this invention. Other zeolites may be commercially available zeolites, and the crystal structure of such zeolites may be P-type, X-type, etc. in addition to A-type, or a mixture of two or more thereof. The average primary particle size and average aggregate particle size of other zeolites are not particularly limited, but from the viewpoint of the cation exchange rate, the average primary particle size is preferably 10 μm or less, more preferably 5 μm or less, and even more preferably 2 μm or less. Further, from the viewpoint of dispersibility in water, the average aggregate particle size is preferably 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 5 μm or less. From the viewpoint of ensuring the desired effect of the cleaning composition of the present invention, the content of the fine particle zeolite of the present invention in the total zeolite used in the composition is preferably 10% by weight or more, preferably 20% by weight. The above is more preferable, and 50% by weight or more is more preferable.
[0044]
The surfactant to be blended in the cleaning composition of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include nonionic, anionic, cationic and zwitterionic surfactants.
[0045]
Specifically, as the nonionic surfactant, a publicly known nonionic surfactant described in “Patents of Chapter 3 of Known and Conventional Techniques (Powder Detergent for Clothing)” of the Japan Patent Office can be used. Other nonionic surfactants include polyoxyethylene alkylphenyl ethers, polyoxyethylene alkylamines, sucrose fatty acid esters, glycerin fatty acid monoesters, higher fatty acid alkanolamides, polyoxyethylene higher fatty acid alkanolamides. Amine oxides, alkyl glycosides, alkyl glyceryl ethers, N-alkyl gluconamides and the like can also be used.
[0046]
As the anionic surfactant, for example, a known anionic surfactant described in “Chapter 3 of the well-known / conventional technology collection (powder detergent for clothing)” of the Japan Patent Office can be used. The counter ion of the anionic surfactant is selected from the group consisting of sodium ions, potassium ions, magnesium ions, calcium ions, cations obtained by protonating amines such as ethanolamines, quaternary ammonium salts and mixtures thereof. Selected.
[0047]
As the cationic surfactant, for example, a known cationic surfactant described in “Patents of Chapter 3 of the well-known / conventional technology collection (powder detergent for clothing)” published by the Japan Patent Office can be used.
[0048]
As the zwitterionic surfactant, for example, a known zwitterionic surfactant described in “Patents of Chapter 3 of the well-known and commonly used technology collection (powder detergent for clothing)” of the Japan Patent Office can be used.
[0049]
The above surfactants can be used alone or in admixture of two or more. Further, the surfactant may be selected from the same type or may be selected from a plurality of types.
[0050]
The content of the surfactant in the cleaning composition of the present invention is not particularly limited, but is preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, and further preferably 10% by weight or more from the viewpoint of cleaning properties. Further, from the viewpoint of productivity of the cleaning composition, it is preferably 90% by weight or less, more preferably 70% by weight or less, and further preferably 60% by weight or less. That is, the content of the surfactant in the cleaning composition is preferably 1 to 90% by weight, more preferably 5 to 70% by weight, and still more preferably 10 to 60% by weight.
[0051]
In addition to the surfactant and the fine particle zeolite of the present invention, various additives that are usually blended in a detergent for clothing can be appropriately blended in the detergent composition of the present invention. Their content can be appropriately adjusted as long as the desired effect of the cleaning composition of the present invention is not impaired.
[0052]
Examples of the additive include other inorganic builders, organic builders, enzymes, anti-staining agents, fluorescent dyes, viscosity modifiers, solvents, bleaches, dispersants, and fragrances. Examples of the inorganic builder include silicates, carbonates, sulfates, sulfites, condensed phosphates, sodium chloride and the like in addition to zeolite, and alkali metal salts are preferable as the salts. Examples of the organic builder include organic alkali agents such as alkanolamines such as triethanolamine, diethanolamine, and monoethanolamine. Also, organic cation exchange agents such as aminopolyacetates such as ethylenediaminetetraacetate, oxycarboxylates such as citric acid, polycarboxylates such as polyacrylic acid and acrylic acid-maleic acid copolymer, As such, alkali metal salts and ammonium salts are suitable. Examples of the enzyme include cellulase, amylase, cannase, lipase, protease and the like. Examples of the recontamination inhibitor include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, and carboxymethyl cellulose. Examples of the viscosity modifier and the solvent include lower alcohols such as isopropanol, glycols such as ethylene glycol, and glycerin. Examples of the bleaching agent include inorganic peroxygen bleaches such as sodium percarbonate and sodium perborate, or mixtures of these inorganic peroxygen bleaches and bleach activators. Examples of the bleach activator include organic compounds having a reactive acyl group that forms an organic peracid. Specifically, sodium lauroyloxybenzenesulfonate, sodium decanoyloxybenzenesulfonate, lauroyloxybenzoate Acid, decanoyloxybenzoic acid, and the like. In addition, bleach activating catalysts such as manganese, cobalt, and iron complexes can be blended as a bleach activating agent.
[0053]
Such a cleaning composition of the present invention can be obtained by mixing and stirring the above-mentioned components according to a known method, and granulating as desired. Since such a composition contains the fine particle zeolite of the present invention, it is very excellent in cleaning properties and rinsing properties. In addition, detergency and rinseability can be evaluated according to the method described in the below-mentioned Example.
[0054]
【Example】
The measured physical properties of each sample in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods. “%” Represents “% by weight” unless there are special circumstances. In the table, the unit of cation exchange capacity is simply expressed as “mg / g”.
[0055]
(1) Average primary particle size
Zeolite particles with a digitizer (Graphtech, Digitizer KW3300) based on a scanning electron micrograph of a sample (zeolite) taken with a high resolution scanning electron microscope (FE-SEM, Hitachi S-4000) The primary particle diameter (number of particles of 100 or more) is measured. Using all the measured values as a population, the number average value [average primary particle size (μm)] and coefficient of variation (%) are determined. The coefficient of variation (%) is obtained by the following equation.
Coefficient of variation (%) = standard deviation (μm) / average primary particle diameter (μm) × 100
[0056]
(2) Powder X-ray diffraction
Using a powder X-ray diffractometer (RINT2500VPC manufactured by Rigaku Corporation; light source CuKα ray, tube voltage 40 kV, tube current 120 mA), scanning interval 0.01 °, scanning speed 10 ° / min, divergent in the range 2θ = 5-40 ° A sample is measured at room temperature (20 ° C.) under the conditions of a vertical restriction slit 10 mm, a diverging slit 1 °, a light receiving slit 0.3 mm, and a scattering slit automatically. A background curve is drawn by approximation of a cubic equation with background points at 2θ = 20 °, 28.5 °, 37 °, and 40 °, and the diffraction curve and the background curve in the range of 2θ = 20-40 ° are drawn. The peak area (Apeak) Total peak area in the range of 2θ = 20-40 ° (Aall) Peak area above background (Apeak) Ratio (Ar) From the peak area and the total peak area:
Ar(%) = Apeak/ Aall× 100
Ask for. The total peak area is an area between a diffraction curve and a straight line with zero intensity in the range of 2θ = 20 to 40 °. In addition, the crystallinity deterioration rate due to grinding is expressed by the following formula:
Crystalline deterioration rate (%)
= [1- (Zeolite A after grinding)r) / (Zeolite A before grinding)r)] X 100
Ask for.
[0057]
Further, the powder X-ray diffraction intensity ratio (%) is obtained by measuring the powder X-ray diffraction peak intensity (I) of the interplanar spacing d = 0.3 nm attributed to the (410) plane of the A-type zeolite obtained for the zeolite to be measured.410) Commercially available A-type zeolite having an average primary particle diameter of 1 μm or more (Toyo Builder, Tosoh Corporation, I410= 32837 cps) I410As a percentage of
[0058]
(3) Average agglomerated particle size
Using a laser scattering particle size distribution analyzer (LA-920, manufactured by HORIBA, Ltd.), a sample in a slurry state using water as a dispersion medium with a refractive index of 1.2, an ultrasonic intensity of 7, an ultrasonic irradiation time of 1 minute, and a stirring speed of 4 Measure the particle size distribution. The obtained median diameter (volume basis) is defined as the average aggregate particle diameter (μm).
[0059]
(4) Cation exchange capacity
CaCl2 Aqueous solution (Ca concentration is CaCOThree (100 ppm in terms of conversion) 0.2 g of 20% sample aqueous solution is added to 100 mL, stirred at 20 ° C. for 1 minute or 10 minutes, and then filtered through a 0.2 μm disposable filter. 10 mL of the obtained filtrate is taken, and the amount of Ca in the filtrate is measured with a photometric titrator to determine the cation exchange capacity. The amount of Ca ion exchanged per gram of zeolite per minute (CaCOThree Cation exchange rate (CER; mgCaCO)Three / G) and the amount of Ca ion exchanged per gram of zeolite in 10 minutes (CaCOThree Cation exchange capacity (CEC; mgCaCO)Three / G).
[0060]
(5) Turbidity
The turbidity (%) of the aqueous liquid (zeolite concentration: 0.013%) obtained by adding the sample to water (hardness: 4 °) and stirring for 10 minutes at room temperature (20 ° C) was measured using a turbidimeter (Murakami color). Measured using a reflection transmission meter HR-100 manufactured by Materials Research Laboratory.
[0061]
(6) Detergency
40 g of crystalline silicate (KWS-2, particle size 11 μm, manufactured by Kao), 24.8 g of nonionic surfactant (Emulgen 108, manufactured by Kao), 14.8 g of polyoxyethylene phenyl ether (manufactured by Nippon Emulsifier) and polymer Add to a mixed solution of 0.4 g type dispersant (Aqualock FC600S, manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd.) and stir and mix uniformly. The obtained silicate-containing mixed liquid is put into a batch type sand mill (manufactured by Imex) having a capacity of 1 L together with 500 g of zirconia beads (diameter 1 mm), and subjected to pulverization at a disc rotation speed of 1500 rpm for 60 minutes. Next, 0.3333 g of a mixed solution containing pulverized silicate (particle diameter: 2.3 μm) and 0.3333 g of a sample aqueous solution (zeolite concentration: 20%) were mixed to prepare a detergent composition, which was used. Then, in a water temperature of 20 ° C. and water (hardness: 4 °) in 1 liter, washed with a targotometer (120 rpm; manufactured by Ueshima Seisakusho Co., Ltd.) for 10 minutes, rinsed for 1 minute, dried and washed artificially contaminated cloth (5 sheets), washed Calculate the rate (%). The cleaning rate was measured by measuring the reflectance at 550 nm of the raw fabric before contamination and the artificially contaminated fabric before and after cleaning with a self-recording colorimeter (manufactured by Shimadzu Corporation).
Cleaning rate (%)
= (Reflectance after washing-reflectance before washing) / (reflectance of raw cloth-reflectance before washing) × 100
Is obtained as an average value of five measurements.
[0062]
The artificially contaminated cloth is prepared by adhering an artificially contaminated liquid having the following composition to a cloth (cotton gold cloth 2003 cloth, manufactured by Tanigami Shoten). The artificial contamination liquid is adhered to the cloth using a gravure roll coater (cell capacity: 58 cm, coating speed: 1 m / min, drying temperature: 100 ° C., drying time: 1 minute) manufactured according to JP-A-7-270395. .
[0063]
(Artificial contamination liquid composition)
The composition of the artificial contaminated liquid was: lauric acid 0.44%, myristic acid 3.09%, pentadecanoic acid 2.31%, palmitic acid 6.18%, heptadecanoic acid 0.44%, stearic acid 1.57%, olein 7.75% acid, 13.06% trioleic acid, 2.18% n-hexadecyl palmitate, 6.53% squalene, 1.94% egg yolk lecithin liquid crystal (manufactured by Wako Pure Chemical Industries), Kanuma red soil for gardening 8.11%, carbon black (Asahi Carbon) 0.01%, and the balance is tap water.
[0064]
(7) Rinsability
Using a detergent composition obtained by mixing 22% zeolite, 11% crystalline silicate (SKS-6, particle size 26 μm, made by Clariant) and 67% nonionic surfactant (Emulgen 108, made by Kao) 2 Wash clothes with a bath-type washing machine (Toshiba “Galaxy 3.6”) with a bath ratio of 1/20, a detergent composition concentration of 20 g / 30 L, a water temperature of 20 ° C., and tap water (hardness: 4 °) for 10 minutes. Rinse at a rinse flow rate of 15 L / min for 4 minutes. After stopping the washing machine, the clothes in the washing tub are moved to the wall surface of the washing tub, and then the rinsing water is checked for transparency, and the rinsing properties are evaluated according to the following three evaluation criteria.
[0065]
〔Evaluation criteria〕
○: The rinse water is transparent and the pulse eater on the bottom of the washing tub is clearly visible
△: The pulsator is visible but the rinse water is slightly cloudy
×: The rinse water is cloudy and the outline of the pulse aerator cannot be clearly seen
[0066]
Example 1
(1) Preparation of zeolite
2 Sodium aluminate aqueous solution (Na2O; 21.01%, Al2 OThree 28.18%), 400 g of nonionic surfactant (compound name: polyoxyethylene lauryl ether; Emulgen 108, manufactured by Kao) is added while stirring with a teflon stirring blade (length: 11 cm) (400 rpm), It heated for 20 minutes at 50 degreeC using the mantle heater. No. 3 water glass (Na2O; 9.68%, SiO2 29.83%, manufactured by Osaka Silica) was added dropwise over 5 minutes using a roller pump. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 10 minutes (400 rpm), heated to 80 ° C. over 30 minutes with stirring, and further aged for 60 minutes. The obtained fine particle zeolite aqueous liquid was filtered, washed with water (until the filtrate was <pH 12), dried at 100 ° C. for 13 hours, and crushed with a cooking cutter for 1 minute. From the powder X-ray diffraction measurement of the obtained powder, it was confirmed that A-type zeolite (powder X-ray diffraction intensity ratio 46%) was generated. Moreover, the average primary particle diameter was 0.03 micrometer.
[0067]
(2) Grinding of zeolite
Zeolite aqueous solution obtained by dispersing 10 g of the obtained fine particle A-type zeolite powder in 40 g of ion-exchanged water was placed in a sealed container (capacity 250 mL, made of polystyrene) together with 300 g of 5 mm diameter zirconia balls, and ball milling (300 rpm) was performed for 24 hours. went. The Al elution concentration in the filtrate obtained by ultrafiltration (ultrafilter unit USY-1, fractional molecular weight 10000, manufactured by Advantech) of the pulverized zeolite aqueous liquid (zeolite concentration: 20%) was quantified by ICP analysis. The concentration of the total Al contained in the zeolite in the aqueous solution of 20% zeolite is 3% in the aqueous solution, the Al elution concentration obtained by ICP analysis is 900 ppm, and the ratio of the amount of Al eluted is the total Al amount. 3%. Similarly, the ratio of the amount of Al eluted from the zeolite obtained in the above (1) when not pulverized was also determined.
[0068]
In addition, according to the above method, various physical properties were measured on the zeolite before or after pulverization. In the measurement after pulverization, the filtered precipitate obtained at the time of measuring the amount of eluted Al was dried at 100 ° C. for 13 hours. The cation exchange capacity, turbidity, washing rate, and rinsing properties were evaluated using the crushed zeolite.
[0069]
Example 2
(1) Preparation of zeolite
Sodium aluminate aqueous solution (Na2O; 21.01%, Al2 OThree 28.18%) To 400 g, add 137 g of polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemicals, trade name: PEG600, average molecular weight 600) while stirring with a Teflon stirring blade (length: 11 cm) and use a mantle heater. And heated at 50 ° C. for 20 minutes. No. 3 water glass (Na2O; 9.68%, SiO2 29.83%, manufactured by Osaka Silica) was added dropwise over 5 minutes using a roller pump. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 10 minutes (400 rpm), heated to 80 ° C. over 30 minutes with stirring, and then aged for another 60 minutes. The obtained fine particle zeolite aqueous liquid was filtered, washed with water (until the filtrate was <pH 12), dried at 100 ° C. for 13 hours, and crushed with a cooking cutter for 1 minute. From the powder X-ray diffraction measurement of the obtained powder, it was confirmed that A-type zeolite (powder X-ray diffraction intensity ratio 48%) was produced. Moreover, the average primary particle diameter was 0.03 micrometer.
[0070]
(2) Grinding of zeolite
Zeolite aqueous solution obtained by dispersing 16 g of the obtained fine particle A-type zeolite powder in 64 g of ion-exchanged water is placed in a crushing container (made of Teflon) together with 500 g of 0.5 mm diameter zirconia beads, and sand mill crushing (1500 rpm) is performed for 20 minutes. It was. The Al elution concentration in the filtrate obtained by ultrafiltration (ultrafilter unit USY-1, fractional molecular weight 10000, manufactured by Advantech) of the pulverized zeolite aqueous liquid (zeolite concentration: 20%) was quantified by ICP analysis. The concentration of the total Al contained in the zeolite in the 20% zeolite aqueous solution is 3% in the aqueous solution, the Al elution concentration obtained by ICP analysis is 700 ppm, and the ratio of the amount of Al eluted is the total Al amount. It was 2.3%. Further, various physical properties were measured in the same manner as in Example 1.
[0071]
Example 3
(1) Preparation of zeolite
Sodium aluminate powder (400 rpm) with stirring with Teflon stirring blade (length 11 cm) to 147 g of 40% acrylic acid polymer aqueous solution (oligomer D, weight average molecular weight 10,000, manufactured by Kao) in a 2 L stainless steel container Na2O; 40.1%, Al2 OThree 200 g of 53.8%, NAP-120, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) was added and heated at 50 ° C. for 20 minutes using a mantle heater. No. 3 water glass (Na2O; 9.68%, SiO2 29.83%, manufactured by Osaka Silica) was added dropwise over 5 minutes using a roller pump. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 10 minutes (400 rpm), heated to 80 ° C. over 30 minutes with stirring, and then aged for another 60 minutes. The obtained fine particle zeolite aqueous liquid was filtered, washed with water (until the filtrate was <pH 12), dried at 100 ° C. for 13 hours, and crushed with a cooking cutter for 1 minute. From the powder X-ray diffraction measurement of the obtained powder, it was confirmed that A-type zeolite (powder X-ray diffraction intensity ratio 49%) was produced. Moreover, the average primary particle diameter was 0.03 micrometer.
[0072]
(2) Grinding of zeolite
Zeolite aqueous solution obtained by dispersing 10 g of the obtained fine particle A-type zeolite powder in 40 g of ion-exchanged water was placed in a sealed container (capacity 250 mL, made of polystyrene) together with 300 g of 5 mm diameter zirconia balls, and ball milling (300 rpm) was performed for 24 hours. went. The Al elution concentration in the filtrate obtained by ultrafiltration (ultrafilter unit USY-1, fractional molecular weight 10000, manufactured by Advantech) of the pulverized zeolite aqueous liquid (zeolite concentration: 20%) was quantified by ICP analysis. The concentration of the total Al contained in the zeolite in the 20% zeolite aqueous solution is 3% in the aqueous solution, the Al elution concentration obtained by ICP analysis is 700 ppm, and the ratio of the amount of Al eluted is the total Al amount. It was 2.3%. Further, various physical properties were measured in the same manner as in Example 1.
[0073]
Comparative Example 1
(1) Preparation of zeolite
Sodium aluminate aqueous solution (Na2O; 21.01%, Al2 OThree 28.18%) To 400 g, with stirring with a Teflon stirring blade (length 11 cm) (400 rpm), 211 g of an aqueous caustic soda solution (48% NaOH aqueous solution) was added and heated at 50 ° C. for 20 minutes using a mantle heater. . No. 3 water glass (Na2O; 9.68%, SiO2 ; 29.83%, Osaka Silica) 445g and calcium chloride aqueous solution (1% CaCl2(Aqueous solution) 236 g of the mixed solution was added dropwise over 5 minutes using a roller pump. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 10 minutes (400 rpm), and the temperature was raised to 80 ° C. over 30 minutes while stirring, followed by further aging for 5 minutes. The obtained aqueous zeolite solution was filtered, washed with water (until the filtrate was <pH 12), dried at 100 ° C. for 13 hours, and crushed with a cooking cutter for 1 minute. From the powder X-ray diffraction measurement of the obtained powder, it was confirmed that A-type zeolite (powder X-ray diffraction intensity ratio 62%) was generated. The average primary particle size was 0.2 μm.
[0074]
(2) Grinding of zeolite
The zeolite was pulverized in the same manner as in Example 1, and the Al elution concentration was measured by ICP analysis. The concentration of the total Al contained in the zeolite in the 20% zeolite aqueous solution is 3% in the aqueous solution, the Al elution concentration obtained by ICP analysis is 1300 ppm, and the ratio of the amount of Al eluted is 4% of the total Al amount. 3%. Further, various physical properties were measured in the same manner as in Example 1.
[0075]
Comparative Example 2
Various physical properties were measured in the same manner as in Example 1 using commercially available A-type zeolite (Toyo Builder, manufactured by Tosoh Corporation). However, in this comparative example, the zeolite was not pulverized.
[0076]
Comparative Example 3
Various physical properties were measured in the same manner as in Example 1 using commercially available 4A zeolite (Toyo Builder, manufactured by Tosoh Corporation). The concentration of total Al contained in the zeolite in the 20% zeolite aqueous solution is 3% in the aqueous solution, and the Al elution concentration obtained by ICP analysis after pulverization is 1200 ppm. Was 4% of the total amount of Al.
[0077]
Comparative Example 4
Sodium aluminate aqueous solution (Na2O; 21.01%, Al2OThree28.18%) To 400 g, 155 g of propylene glycol (molecular weight 76, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added while stirring with a Teflon stirring blade (length 11 cm) (400 rpm) at 50 ° C. using a mantle heater. Heated for 20 minutes. No. 3 water glass (Na2O; 9.68%, SiO2 29.83%, manufactured by Osaka Silica) was added dropwise over 5 minutes using a roller pump. After completion of the dropwise addition, the mixture was further stirred for 10 minutes (400 rpm), heated to 80 ° C. over 30 minutes with stirring, and then aged for another 60 minutes. The obtained fine particle zeolite aqueous liquid was filtered, washed with water (until the filtrate was <pH 12), dried at 100 ° C. for 13 hours, and crushed with a cooking cutter for 1 minute. From the powder X-ray diffraction measurement of the obtained powder, it was confirmed that A-type zeolite (powder X-ray diffraction intensity ratio 61%) was generated. The average primary particle size was 0.2 μm. Zeolite was pulverized and evaluated in the same manner as in Example 1. The total Al concentration in the 20% aqueous zeolite solution was 3%, the Al elution concentration obtained by ICP analysis was 1300 ppm, and the proportion of the Al amount eluted was 4.3% of the total Al amount. Further, various physical properties were measured in the same manner as in Example 1.
[0078]
The charged composition of zeolite is summarized in Table 1, and the above results are summarized in Table 2.
[0079]
[Table 1]
[0080]
[Table 2]
[0081]
From Examples 1 to 3, a fine particle A-type zeolite having an average primary particle size of 0.1 μm or less is obtained by performing a zeolite synthesis reaction in the presence of a crystal growth inhibiting compound according to the method for producing a fine particle zeolite of the present invention. I understand that. In Comparative Example 4, the synthesis reaction of zeolite is performed in the presence of propylene glycol, which is an organic compound having a functional group containing an oxygen atom. The molecular weight of the compound is 76, and the average primary particle size is 0.1 μm. The following fine particle zeolite has not been obtained.
[0082]
In addition, the average agglomerated particle diameters of the zeolites of Examples and Comparative Examples can be made 0.4 μm or less by appropriately pulverizing, but Comparative Examples 1, 3, and 4 in which the average primary particle diameter before pulverization exceeds 0.1 μm. In this zeolite, the deterioration of crystallinity has progressed after pulverization, and the average primary particle size distribution is also deteriorated, the amount of eluted Al is increased, and the cleaning rate of the detergent composition obtained using such zeolite and It can be seen that / or rinsing properties are reduced. On the other hand, in Examples 1 to 3, even when pulverization is performed, the progress of the crystallinity deterioration is suppressed (for example, the crystallinity deterioration rate), and there is no substantial change in the average primary particle size distribution, It can be seen that a fine particle zeolite having a desired average agglomerated particle size and excellent in cation exchange ability is obtained, and the cleaning rate and rinsing property of the detergent composition obtained using the zeolite are high.
[0083]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided a fine particle zeolite having an average primary particle size of 0.1 μm or less, excellent cation exchange ability, a small amount of Al eluted in water in an aqueous liquid, and a low turbidity of water in the aqueous liquid. can get. In addition, a cleaning composition comprising the fine particle zeolite and having excellent cleaning properties and rinsing properties can be obtained.
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