炭酸カルシウムを含有する組成物の造粒助剤および造粒方法
【課題】少量の造粒助剤により炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒させることができ、水の添加量により造粒物の粒径を自由にコントロールすることができるようにする造粒助剤および造粒方法を提供する。
【解決手段】本発明に係る造粒助剤は、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴とする造粒助剤である。これにより、組成物の造粒効率を高めることができる。また、組成物を、本発明に係る造粒助剤および水の存在下において造粒することにより、炭酸カルシウムを含有した組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができる。さらに、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる。
【解決手段】本発明に係る造粒助剤は、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴とする造粒助剤である。これにより、組成物の造粒効率を高めることができる。また、組成物を、本発明に係る造粒助剤および水の存在下において造粒することにより、炭酸カルシウムを含有した組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができる。さらに、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肥料、土壌改良剤、防滑剤もしくは融雪剤等に用いられる、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を、効率的に造粒するための造粒助剤および造粒方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、てん菜から砂糖（てん菜糖）を製造する際の副産物の一つであるライムケーキは、土壌改良剤として用いられる他には、産業廃棄物として埋立処分をされていた。しかし、地球規模での環境問題の高まりにより、産業廃棄物の減量化や再資源化の社会的要請は急速に高まってきている。そこで、ライムケーキの再資源化について、様々な取り組みが行われている。
【０００３】
ライムケーキを再資源化する際には、取り扱いの容易さ、粉塵の減少等の理由から、ライムケーキを造粒して使用することが望ましい。従来の技術では、ライムケーキに造粒助剤を添加して造粒することが試みられている（特許文献１〜５）。例えば、特許文献１では、ライムケーキに造粒促進剤としてリグニンを主成分とするパルプ廃液、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）等を添加することによる粒状肥料の製造方法が示されている。また、特許文献２では、ライムケーキにバインダーとして澱粉等の水溶性材料、ポリカプロラクトン系の生分解性材料等を添加することによる粒状防滑材の製造方法が示されている。
【特許文献１】特開昭５１−４５０５８号公報（昭和５１年４月１７日公開）
【特許文献２】特開２００４−２０４６３７号公報（平成１６年７月２２日公開）
【特許文献３】特開昭５９−８２９３７号公報（昭和５９年５月１４日公開）
【特許文献４】特開２００２−３３１３００号公報（平成１４年１１月１９日公開）
【特許文献５】特開２００４−２０４１６５号公報（平成１６年７月２２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の造粒技術では、少量のバインダーでライムケーキを造粒させることができず、また、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、少量の造粒助剤によりライムケーキを造粒させることができ、水の添加量により造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる造粒助剤および造粒方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の造粒助剤は、上記課題を解決するために、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴としている。
【０００７】
上記の発明によれば、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。
【０００８】
また、本発明の造粒助剤は、上記高分子化合物が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩からなる群から選ばれる一種以上の単量体を酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲で含む単量体組成物の重合物であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の造粒助剤は、上記高分子化合物が、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の造粒助剤は、上記炭酸カルシウムを含有する組成物が、ライムケーキであることが好ましい。
【００１１】
本発明の造粒方法は、上記課題を解決するために、炭酸カルシウムを含有する組成物を、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒することを特徴としている。
【００１２】
上記の発明によれば、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。また、組成物の造粒が水の存在下において行われることにより、造粒助剤に流動性を持たせることができる。これにより、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。その結果、組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができる。また、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる。
【００１３】
また、本発明の造粒方法は、パン型、ドラム型またはアイリッヒ型造粒機を用いて造粒することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の造粒助剤は、以上のように、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有するものである。
【００１５】
それゆえ、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができるという効果を奏する。
【００１６】
本発明の造粒方法は、以上のように、炭酸カルシウムを含有する組成物を、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒するものである。
【００１７】
それゆえ、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができるという効果を奏する。また、組成物の造粒が水の存在下において行われることにより、造粒助剤に流動性を持たせることができる。これにより、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。その結果、組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができるという効果を奏する。また、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。
【００１９】
なお、本明細書中、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上、Ｂ以下であることを示す。
【００２０】
一実施形態において、本発明に係る造粒助剤は、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ、食品工場から排出される炭酸カルシウムスラッジ等の組成物を造粒するための造粒助剤である。ここで、ライムケーキとは、てん菜から砂糖（てん菜糖）を製造する際の副産物をいう。具体的には、ライムケーキとは、てん菜から抽出された糖液に含まれている砂糖成分以外の有機物や色素等を、石灰石を焼成した粉末と炭酸ガスとにより吸着させて取り出し、それを脱水したものをいい、炭酸カルシウムを主成分としている。また、ライムケーキは、炭酸カルシウム以外に、Ｐ２ Ｏ５ 、Ｋ２ Ｏ、各種有機物等を含んでいる。ライムケーキは、固形物のみからなるものであってもよいが、固形物に１０〜５０質量％の水を含有していてもよい。
【００２１】
本発明に係る造粒助剤は、カルボキシル基を有する重量平均分子量（以下、「Ｍｗ」という）１５００〜５０万の高分子化合物、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩なる群から選ばれる単量体を含む単量体組成物を重合することによって得られる重合物である高分子化合物を含有する。また、上記高分子化合物は、Ｍｗ３０００〜３万であることが特に好ましい。また、上記高分子化合物は、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることが特に好ましい。
【００２２】
また、高分子化合物は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩なる群から選ばれる単量体について、一種以上を使用することができる。上記塩としては、特に限定されるものではない。例えば、上記塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ヒドロキシアンモニウム塩、アミン塩、アルキルアミン塩等を用いることができる。
【００２３】
これら単量体を含む単量体組成物が用いられていれば、単量体組成物に占める単量体の量は特に限定されるものではないが、酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲となるように上記単量体を含んでいることが好ましい。酸型換算とは、塩について、対応する酸として質量％を計算することを意味する。例えば、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム等は、酸型のアクリル酸として質量％を計算する。すなわち、−ＣＯＯＮａ，−ＣＯＯＫ，−ＣＯＯＮＨ４ ，−ＣＯＯＨ等は、すべて−ＣＯＯＨとして計算する。
【００２４】
ただし、本実施形態に係る造粒助剤に含まれる上記高分子化合物は、これに限られるものではない。すなわち、上記高分子化合物は、上記単量体のみを含む単量体組成物を重合させたものであってもよいし、上記単量体以外の単量体を含む単量体組成物を重合させたものであってもよい。
【００２５】
上記単量体以外の、重合可能な単量体（以下、便宜上「単量体Ａ」という）としては、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、イソプレンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸等のアニオン性不飽和単量体およびその塩；アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エチル、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−ビニルアセトアミド等のノニオン性の親水基含有不飽和単量体；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドおよびそれらの四級塩等のカチオン性不飽和単量体等を挙げることができる。
【００２６】
本発明に係る造粒助剤に含まれる高分子化合物となるべき単量体組成物に占める上記単量体Ａの量は、酸型換算で５０質量％未満であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
単量体組成物を重合する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の重合法を用いることができる。単量体組成物を重合する方法として、例えば、水中油型乳化重合法、油中水型乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈澱重合法、溶液重合法、水溶液重合法、塊状重合法等を用いることができる。これらの中でも、重合コスト（生産コスト）の低減及び安全性等の観点から、水溶液重合法を用いることが好ましい。
【００２８】
単量体組成物を重合する態様は特に限定されるものではなく、ラジカル重合であってもイオン重合であってもよい。また、単量体組成物の重合を開始させるためには、重合開始剤、あるいは、放射線、電子線、紫外線、電磁線等の活性化エネルギー線、熱等を用いることができる。
【００２９】
上記ラジカル重合に用いられる重合開始剤としては、熱、光又は酸化還元反応によってラジカル分子を発生させる化合物であればよい。また、水溶液重合法により重合を行う場合には、水溶性を備えた重合開始剤を用いることが好ましい。
【００３０】
ラジカル重合の重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類；２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス−（４−シアノペンタン酸）等の水溶性アゾ化合物；過酸化水素等の熱分解性開始剤；ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等の光分解型開始剤；過酸化水素及びアスコルビン酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド及びロンガリット、過硫酸カリウム及び金属塩、過硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素ナトリウム等の組み合わせからなるレドックス系重合開始剤が好適である。
【００３１】
イオン重合は、カチオン重合であってもアニオン重合であってもよい。カチオン重合の開始剤としては、特に限定されるものではないが、硫酸等のプロトン酸や、ＢＦ３ 、ＡｌＣｌ３ 、ＴｉＣｌ４ 等のルイス酸等が好適である。また、アニオン重合の開始剤としては、特に限定されるものではないが、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリアルコラート、ピリジン等の塩基性化合物等が好適である。
【００３２】
これらの重合開始剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量は、単量体組成物の成分や重合条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００３３】
単量体組成物を重合する際には、分子量の調節を目的として、連鎖移動剤を用いることもできる。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、ｔ−ドデシルメルカプタン等のメルカプト基を有する化合物；四塩化炭素；イソプロピルアルコール；トルエン；次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の連鎖移動係数の高い化合物が挙げられる。これらの連鎖移動剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。連鎖移動剤の使用量としては、重合に用いる全単量体組成物１ｍｏｌに対し、０．００５ｍｏｌ以上、０．１５ｍｏｌ以下の範囲とすることが好ましく、０．０１ｍｏｌ以上、０．１ｍｏｌ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００３４】
本発明に係る造粒助剤は、上記高分子化合物のみからなるものであってもよいが、さらに水を含有することが好ましい。造粒助剤が水を含有することにより、造粒助剤に流動性を持たせることができるので、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。造粒助剤は、組成物全体への行き渡りやすさを考慮すると、水を含有することにより水溶液となっていることが好ましいが、必ずしも水溶液となっている必要はなく、例えば、スラリー状であっても構わない。
【００３５】
水を含有する場合における上記造粒助剤の固形分濃度は、５〜７０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜５０質量％である。上記造粒助剤の固形分濃度が７０質量％を超えると、造粒助剤が組成物全体に行き渡りにくくなり、造粒時にムラが生じるおそれがある。
【００３６】
水を含有する上記造粒助剤を組成物に添加する際の当該造粒助剤の温度は、１０℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることがさらに好ましい。また、造粒時の組成物の温度も可能な限り上記温度に調整することが好ましい。
【００３７】
水を上記造粒助剤に含有させる方法については特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、水と上記造粒助剤とを円筒型混合機、スクリュー型混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー、ナウター型混合機、Ｖ型混合機、リボン型混合機、双腕型ニーダー、流動式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、転動式混合機、レディゲミキサー等で混合する方法や、水を上記造粒助剤にスプレー等を用いて噴霧する方法等が挙げられる。
【００３８】
ただし、本発明に係る造粒助剤が上記高分子化合物以外に含有しうる物質としては、水に限定されるものではなく、上記造粒助剤の造粒効果を阻害しない範囲において他の物質を適宜含むことができる。例えば、リン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等のｐＨを調整するための無機塩、グリセリン、プロピレングリコール等の溶剤、クエン酸、ＥＤＴＡ等のキレート剤等が挙げられる。また、本発明に係る造粒助剤は、固形状のものであっても液状のものであってもよい。
【００３９】
上記組成物と上記造粒助剤との混合方法は特に限定されるものではない。例えば、造粒機に組成物を仕込み、そこに造粒助剤を添加すればよい。造粒助剤が水溶液等の液体状の場合は、造粒助剤をスプレー等で噴霧して添加することもできる。組成物は、造粒前に予め粉砕等を行い粒度を調整しておくことが好ましい。その粒度は、造粒機の種類や造粒条件に依存するが、一般的に細かい粒度、例えば、２３５メッシュ通過の割合を３０％以上にすることが好ましく、２３５メッシュ通過の割合が４０％以上にすることがさらに好ましい。
【００４０】
造粒の方法としては特に限定されるものではなく、従来公知の造粒機を用いて、従来公知の方法によって造粒することができる。造粒機としては、例えば、ドラム型、パン型、パッグミル型、流動層型、噴霧型、ピン型、アイリッヒ型、押し出し型等の造粒機を用いることができる。また、ドラム型、パン型、アイリッヒ型等の回転式造粒機を用いることが好ましい。具体的には、組成物と造粒助剤とを造粒機に仕込んだ後、これらを混合することによって造粒することができる。好適な混合時間については、使用する造粒機、攪拌条件によって異なるが、一般的にバッチ式造粒機で造粒する場合には３０秒以上、１０分以下の範囲であることが好ましい。また、連続式造粒機で造粒する場合には、滞留時間を３０秒以上、１０分以下の範囲に設定することが好ましい。
【００４１】
上記組成物に上記造粒助剤を添加する量としては、組成物の固形分量に対する造粒助剤の固形分量の割合が０．０１〜２質量％であることが好ましく、０．０５〜１質量％であることがより好ましい。
【００４２】
上述したように、本発明に係る造粒助剤は、水を含有することが好ましいが、組成物に水を含有した造粒助剤を添加した場合であっても、さらに、水を添加することが好ましい。その際の造粒方法は、例えば、造粒機に組成物を仕込み、そこに造粒助剤および水を添加すればよい。
【００４３】
上記水を添加する量としては、例えば造粒機中に仕込まれる物の全質量に対する水の質量の割合が５〜６０質量％となるように調整することが好ましく、１０〜４０質量％となるように調整することがより好ましく、２０〜４０質量％となるように調整することがさらに好ましい。
【００４４】
また、一実施形態において、本発明に係る造粒助剤を、市販されている従来公知のバインダーと併用してもよい。これにより、造粒物の製造コストを下げつつ、組成物の造粒効率を向上させることができる。上記従来公知のバインダーとしては、例えば、廃糖蜜、ＣＭＣ、澱粉、石膏、アルギン酸ソーダ、リグニンスルホン酸またはその塩等を用いることができる。
【００４５】
ここで、組成物に、本発明に係る造粒助剤と従来公知のバインダーとを併用して添加する場合には、本発明に係る造粒助剤と従来公知のバインダーとの質量比は、造粒助剤を１としたとき、バインダーは１以上、５０以下の範囲であることが好ましく、２以上、３０以下の範囲であることがより好ましく、５以上、２０以下の範囲であることがさらに好ましい。バインダーの質量比が５０を越える場合には、本発明に係る造粒助剤を用いることによって得られる効果が乏しくなる。
【００４６】
上記高分子化合物と、従来公知のバインダーとの混合は、従来公知の混合方法を用いることができる。例えば、上述の種々の混合機を用いて混合することができる。上記高分子化合物と、従来公知のバインダーとは、造粒の際、別々に添加してもよい。
【００４７】
本発明に係る造粒助剤は、従来のバインダーと比較して非常に少ない添加量で十分に組成物の造粒効率を向上させることができる。したがって、本発明に係る造粒助剤は、組成物を造粒することによって製造される可能性のある製品、例えば、肥料用原料、コンクリート用材、舗装用材、地盤改良材、裏込材等の製造の効率化に寄与することができる。
【００４８】
本発明に係る造粒助剤は、従来のバインダーよりも非常に少ない量で組成物の造粒効率を著しく向上させることから、それ自体がバインダーとして働くというよりは、組成物の微粉を分散安定化させることにより、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させ、その結果造粒効率を向上させていると推察される。
【００４９】
また、一実施形態において、上記組成物に本発明に係る造粒助剤等を添加する際に、各種粘土、砕石粉、フライアッシュ、ベントナイト、各種スラグ類等の無機粉体等を添加してもよい。
【００５０】
組成物の造粒後は、造粒物を必要に応じて乾燥させ、従来公知の篩を用いて分級することにより、所望の平均粒径の造粒物を得ることができる。造粒物の平均粒径は、２〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
なお、本発明は以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５２】
〔実施例１〕
混合容器としての６００ｃｃのポリプロピレン製プラスチック容器に組成物としてのライムケーキ１００ｇ（水３１．９ｇを含む）を採取し、さらに、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液（株式会社日本触媒製）０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇを添加し、攪拌機としてのスリーワンモーター（新東科学株式会社製）を用い、回転数を３００ｒｐｍに設定して、スクリュー型攪拌羽根を設置して、２５℃（室温）で２分間混合することにより予備混合を行った。
【００５３】
その後、予備混合した混合物を、直径３００ｍｍのパン型造粒機（株式会社井内盛栄堂製）を用い、回転数を２０ｒｐｍ、パンの角度を水平に対して３０度に設定して、３分間混合することにより造粒処理を行った。
【００５４】
そして、得られた造粒物を１２０℃で１時間乾燥し、平均粒径の測定を行った。
【００５５】
〔実施例２〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水１．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５６】
〔実施例３〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水３．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５７】
〔実施例４〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水２．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５８】
〔比較例１〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、水３．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒処理を試みた。
【００５９】
〔比較例２〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ８０万のポリアクリル酸ソーダの１０質量％水溶液２．５ｇ（水２．２５ｇを含む）および水１．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒処理を試みた。
【００６０】
表１は、実施例１〜４および比較例１，２において求めた造粒物の平均粒径をまとめたものである。ポリアクリル酸ソーダを添加しない比較例１およびＭｗ５０万を超えるポリアクリル酸ソーダを添加した比較例２の結果は、造粒自体が不可能であった。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示したように、実施例２〜４を比較すると、水の添加料が最も多い実施例３の造粒物の平均粒径が最も小さく、逆に、水の添加量が最も少ない実施例２の造粒物の平均粒径が最も大きいという結果になった。すなわち、本発明に係る造粒助剤を用いてライムケーキを造粒すると、水の添加量によって造粒物の平均粒径が変化することが明らかとなった。
【００６３】
これにより、水の添加量により造粒物の粒径を自由にコントロールすることができることとなった。
【００６４】
また、特許文献１では、ライムケーキ１００ｇ（水３０．０ｇを含む）に対するバインダーの添加量は４．０〜８．０ｇ（水２．０〜４．０ｇを含む）であることが開示されている。このことと、実施例１〜４の結果とを鑑みると、本発明の造粒助剤は、特許文献１等の従来のバインダーよりも非常に少ない量でライムケーキを造粒させることができることが判る。
【００６５】
つまり、本発明の造粒助剤は、バインダーとして作用するというよりはむしろ、従来のバインダーとは別の作用機構、例えば、ライムケーキの微粉を分散安定化させることにより、造粒時のライムケーキ同士の接触面積を増加させるという作用機構を有するものと推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。
【００６６】
なお、ポリアクリル酸ソーダのＭｗは、ＧＰＣ（ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー）により測定した。測定は、カラムとしてＧ−３０００ＰＷＸＬ（東ソー株式会社製）、移動相としてリン酸水素二ナトリウムおよびリン酸二水素ナトリウムの水溶液、検出器としてＬ−７１１０（株式会社日立製作所製）を用いて行った。具体的には、移動相としては、リン酸水素二ナトリウム１２水和物（特級試薬）３４．５ｇおよびリン酸二水素ナトリウム２水和物（特級試薬）４６．２ｇに全質量が５０００ｇとなるように純水を加え、その後０．４５μｍのメンプランフィルターで濾過した水溶液（固形分濃度０．１質量％）を用いた。また、検出器では、検出波長２１４ｎｍ、ＵＶ測定モードで検出を行った。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る造粒助剤を用いると、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を、従来のバインダーを用いる場合よりも非常に効率的に造粒することができる。このため、本発明は、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を造粒することによって製造される可能性のある製品、例えば、肥料用原料、防滑剤、コンクリート用材、舗装用材、地盤改良材、裏込材等の製造に広く利用することが可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肥料、土壌改良剤、防滑剤もしくは融雪剤等に用いられる、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を、効率的に造粒するための造粒助剤および造粒方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、てん菜から砂糖（てん菜糖）を製造する際の副産物の一つであるライムケーキは、土壌改良剤として用いられる他には、産業廃棄物として埋立処分をされていた。しかし、地球規模での環境問題の高まりにより、産業廃棄物の減量化や再資源化の社会的要請は急速に高まってきている。そこで、ライムケーキの再資源化について、様々な取り組みが行われている。
【０００３】
ライムケーキを再資源化する際には、取り扱いの容易さ、粉塵の減少等の理由から、ライムケーキを造粒して使用することが望ましい。従来の技術では、ライムケーキに造粒助剤を添加して造粒することが試みられている（特許文献１〜５）。例えば、特許文献１では、ライムケーキに造粒促進剤としてリグニンを主成分とするパルプ廃液、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロース）等を添加することによる粒状肥料の製造方法が示されている。また、特許文献２では、ライムケーキにバインダーとして澱粉等の水溶性材料、ポリカプロラクトン系の生分解性材料等を添加することによる粒状防滑材の製造方法が示されている。
【特許文献１】特開昭５１−４５０５８号公報（昭和５１年４月１７日公開）
【特許文献２】特開２００４−２０４６３７号公報（平成１６年７月２２日公開）
【特許文献３】特開昭５９−８２９３７号公報（昭和５９年５月１４日公開）
【特許文献４】特開２００２−３３１３００号公報（平成１４年１１月１９日公開）
【特許文献５】特開２００４−２０４１６５号公報（平成１６年７月２２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の造粒技術では、少量のバインダーでライムケーキを造粒させることができず、また、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができないという問題点を有している。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、少量の造粒助剤によりライムケーキを造粒させることができ、水の添加量により造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる造粒助剤および造粒方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の造粒助剤は、上記課題を解決するために、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴としている。
【０００７】
上記の発明によれば、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。
【０００８】
また、本発明の造粒助剤は、上記高分子化合物が、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩からなる群から選ばれる一種以上の単量体を酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲で含む単量体組成物の重合物であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の造粒助剤は、上記高分子化合物が、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の造粒助剤は、上記炭酸カルシウムを含有する組成物が、ライムケーキであることが好ましい。
【００１１】
本発明の造粒方法は、上記課題を解決するために、炭酸カルシウムを含有する組成物を、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒することを特徴としている。
【００１２】
上記の発明によれば、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。また、組成物の造粒が水の存在下において行われることにより、造粒助剤に流動性を持たせることができる。これにより、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。その結果、組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができる。また、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができる。
【００１３】
また、本発明の造粒方法は、パン型、ドラム型またはアイリッヒ型造粒機を用いて造粒することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の造粒助剤は、以上のように、炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有するものである。
【００１５】
それゆえ、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができるという効果を奏する。
【００１６】
本発明の造粒方法は、以上のように、炭酸カルシウムを含有する組成物を、カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒するものである。
【００１７】
それゆえ、組成物表面とカルボキシル基との作用により、組成物の微粉を分散安定化させて、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させることができると推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができるという効果を奏する。また、組成物の造粒が水の存在下において行われることにより、造粒助剤に流動性を持たせることができる。これにより、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。その結果、組成物同士が強固に結合した造粒物を得ることができるという効果を奏する。また、水の添加量により、造粒物の粒径を自由にコントロールすることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明について詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更して実施し得るものである。
【００１９】
なお、本明細書中、範囲を示す「Ａ〜Ｂ」は、Ａ以上、Ｂ以下であることを示す。
【００２０】
一実施形態において、本発明に係る造粒助剤は、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ、食品工場から排出される炭酸カルシウムスラッジ等の組成物を造粒するための造粒助剤である。ここで、ライムケーキとは、てん菜から砂糖（てん菜糖）を製造する際の副産物をいう。具体的には、ライムケーキとは、てん菜から抽出された糖液に含まれている砂糖成分以外の有機物や色素等を、石灰石を焼成した粉末と炭酸ガスとにより吸着させて取り出し、それを脱水したものをいい、炭酸カルシウムを主成分としている。また、ライムケーキは、炭酸カルシウム以外に、Ｐ２ Ｏ５ 、Ｋ２ Ｏ、各種有機物等を含んでいる。ライムケーキは、固形物のみからなるものであってもよいが、固形物に１０〜５０質量％の水を含有していてもよい。
【００２１】
本発明に係る造粒助剤は、カルボキシル基を有する重量平均分子量（以下、「Ｍｗ」という）１５００〜５０万の高分子化合物、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩なる群から選ばれる単量体を含む単量体組成物を重合することによって得られる重合物である高分子化合物を含有する。また、上記高分子化合物は、Ｍｗ３０００〜３万であることが特に好ましい。また、上記高分子化合物は、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることが特に好ましい。
【００２２】
また、高分子化合物は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩なる群から選ばれる単量体について、一種以上を使用することができる。上記塩としては、特に限定されるものではない。例えば、上記塩としては、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、ヒドロキシアンモニウム塩、アミン塩、アルキルアミン塩等を用いることができる。
【００２３】
これら単量体を含む単量体組成物が用いられていれば、単量体組成物に占める単量体の量は特に限定されるものではないが、酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲となるように上記単量体を含んでいることが好ましい。酸型換算とは、塩について、対応する酸として質量％を計算することを意味する。例えば、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム等は、酸型のアクリル酸として質量％を計算する。すなわち、−ＣＯＯＮａ，−ＣＯＯＫ，−ＣＯＯＮＨ４ ，−ＣＯＯＨ等は、すべて−ＣＯＯＨとして計算する。
【００２４】
ただし、本実施形態に係る造粒助剤に含まれる上記高分子化合物は、これに限られるものではない。すなわち、上記高分子化合物は、上記単量体のみを含む単量体組成物を重合させたものであってもよいし、上記単量体以外の単量体を含む単量体組成物を重合させたものであってもよい。
【００２５】
上記単量体以外の、重合可能な単量体（以下、便宜上「単量体Ａ」という）としては、例えば、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アクリレート、イソプレンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシエタンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルオキシプロパンスルホン酸等のアニオン性不飽和単量体およびその塩；アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、（メタ）アクリル酸エチル、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−アクリロイルピペリジン、Ｎ−アクリロイルピロリジン、Ｎ−ビニルアセトアミド等のノニオン性の親水基含有不飽和単量体；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドおよびそれらの四級塩等のカチオン性不飽和単量体等を挙げることができる。
【００２６】
本発明に係る造粒助剤に含まれる高分子化合物となるべき単量体組成物に占める上記単量体Ａの量は、酸型換算で５０質量％未満であることが好ましく、３０質量％以下であることがより好ましく、２０質量％以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
単量体組成物を重合する方法としては、特に限定されるものではなく、従来公知の種々の重合法を用いることができる。単量体組成物を重合する方法として、例えば、水中油型乳化重合法、油中水型乳化重合法、懸濁重合法、分散重合法、沈澱重合法、溶液重合法、水溶液重合法、塊状重合法等を用いることができる。これらの中でも、重合コスト（生産コスト）の低減及び安全性等の観点から、水溶液重合法を用いることが好ましい。
【００２８】
単量体組成物を重合する態様は特に限定されるものではなく、ラジカル重合であってもイオン重合であってもよい。また、単量体組成物の重合を開始させるためには、重合開始剤、あるいは、放射線、電子線、紫外線、電磁線等の活性化エネルギー線、熱等を用いることができる。
【００２９】
上記ラジカル重合に用いられる重合開始剤としては、熱、光又は酸化還元反応によってラジカル分子を発生させる化合物であればよい。また、水溶液重合法により重合を行う場合には、水溶性を備えた重合開始剤を用いることが好ましい。
【００３０】
ラジカル重合の重合開始剤としては、特に限定されるものではないが、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩類；２，２’−アゾビス−（２−アミジノプロパン）二塩酸塩、４，４’−アゾビス−（４−シアノペンタン酸）等の水溶性アゾ化合物；過酸化水素等の熱分解性開始剤；ベンゾイン誘導体、ベンジル誘導体、アセトフェノン誘導体、ベンゾフェノン誘導体、アゾ化合物等の光分解型開始剤；過酸化水素及びアスコルビン酸、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド及びロンガリット、過硫酸カリウム及び金属塩、過硫酸アンモニウム及び亜硫酸水素ナトリウム等の組み合わせからなるレドックス系重合開始剤が好適である。
【００３１】
イオン重合は、カチオン重合であってもアニオン重合であってもよい。カチオン重合の開始剤としては、特に限定されるものではないが、硫酸等のプロトン酸や、ＢＦ３ 、ＡｌＣｌ３ 、ＴｉＣｌ４ 等のルイス酸等が好適である。また、アニオン重合の開始剤としては、特に限定されるものではないが、アルカリ金属、アルカリ金属化合物、アルカリアルコラート、ピリジン等の塩基性化合物等が好適である。
【００３２】
これらの重合開始剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量は、単量体組成物の成分や重合条件等に応じて適宜設定すればよい。
【００３３】
単量体組成物を重合する際には、分子量の調節を目的として、連鎖移動剤を用いることもできる。連鎖移動剤としては、メルカプトエタノール、メルカプトプロピオン酸、ｔ−ドデシルメルカプタン等のメルカプト基を有する化合物；四塩化炭素；イソプロピルアルコール；トルエン；次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の連鎖移動係数の高い化合物が挙げられる。これらの連鎖移動剤は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。連鎖移動剤の使用量としては、重合に用いる全単量体組成物１ｍｏｌに対し、０．００５ｍｏｌ以上、０．１５ｍｏｌ以下の範囲とすることが好ましく、０．０１ｍｏｌ以上、０．１ｍｏｌ以下の範囲とすることがより好ましい。
【００３４】
本発明に係る造粒助剤は、上記高分子化合物のみからなるものであってもよいが、さらに水を含有することが好ましい。造粒助剤が水を含有することにより、造粒助剤に流動性を持たせることができるので、造粒助剤を組成物全体に行き渡りやすくさせることができる。造粒助剤は、組成物全体への行き渡りやすさを考慮すると、水を含有することにより水溶液となっていることが好ましいが、必ずしも水溶液となっている必要はなく、例えば、スラリー状であっても構わない。
【００３５】
水を含有する場合における上記造粒助剤の固形分濃度は、５〜７０質量％であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜５０質量％である。上記造粒助剤の固形分濃度が７０質量％を超えると、造粒助剤が組成物全体に行き渡りにくくなり、造粒時にムラが生じるおそれがある。
【００３６】
水を含有する上記造粒助剤を組成物に添加する際の当該造粒助剤の温度は、１０℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることがさらに好ましい。また、造粒時の組成物の温度も可能な限り上記温度に調整することが好ましい。
【００３７】
水を上記造粒助剤に含有させる方法については特に限定されるものではなく、従来公知の方法を用いることができる。例えば、水と上記造粒助剤とを円筒型混合機、スクリュー型混合機、スクリュー型押出機、タービュライザー、ナウター型混合機、Ｖ型混合機、リボン型混合機、双腕型ニーダー、流動式混合機、気流型混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、転動式混合機、レディゲミキサー等で混合する方法や、水を上記造粒助剤にスプレー等を用いて噴霧する方法等が挙げられる。
【００３８】
ただし、本発明に係る造粒助剤が上記高分子化合物以外に含有しうる物質としては、水に限定されるものではなく、上記造粒助剤の造粒効果を阻害しない範囲において他の物質を適宜含むことができる。例えば、リン酸ナトリウム、ホウ酸ナトリウム、炭酸ナトリウム等のｐＨを調整するための無機塩、グリセリン、プロピレングリコール等の溶剤、クエン酸、ＥＤＴＡ等のキレート剤等が挙げられる。また、本発明に係る造粒助剤は、固形状のものであっても液状のものであってもよい。
【００３９】
上記組成物と上記造粒助剤との混合方法は特に限定されるものではない。例えば、造粒機に組成物を仕込み、そこに造粒助剤を添加すればよい。造粒助剤が水溶液等の液体状の場合は、造粒助剤をスプレー等で噴霧して添加することもできる。組成物は、造粒前に予め粉砕等を行い粒度を調整しておくことが好ましい。その粒度は、造粒機の種類や造粒条件に依存するが、一般的に細かい粒度、例えば、２３５メッシュ通過の割合を３０％以上にすることが好ましく、２３５メッシュ通過の割合が４０％以上にすることがさらに好ましい。
【００４０】
造粒の方法としては特に限定されるものではなく、従来公知の造粒機を用いて、従来公知の方法によって造粒することができる。造粒機としては、例えば、ドラム型、パン型、パッグミル型、流動層型、噴霧型、ピン型、アイリッヒ型、押し出し型等の造粒機を用いることができる。また、ドラム型、パン型、アイリッヒ型等の回転式造粒機を用いることが好ましい。具体的には、組成物と造粒助剤とを造粒機に仕込んだ後、これらを混合することによって造粒することができる。好適な混合時間については、使用する造粒機、攪拌条件によって異なるが、一般的にバッチ式造粒機で造粒する場合には３０秒以上、１０分以下の範囲であることが好ましい。また、連続式造粒機で造粒する場合には、滞留時間を３０秒以上、１０分以下の範囲に設定することが好ましい。
【００４１】
上記組成物に上記造粒助剤を添加する量としては、組成物の固形分量に対する造粒助剤の固形分量の割合が０．０１〜２質量％であることが好ましく、０．０５〜１質量％であることがより好ましい。
【００４２】
上述したように、本発明に係る造粒助剤は、水を含有することが好ましいが、組成物に水を含有した造粒助剤を添加した場合であっても、さらに、水を添加することが好ましい。その際の造粒方法は、例えば、造粒機に組成物を仕込み、そこに造粒助剤および水を添加すればよい。
【００４３】
上記水を添加する量としては、例えば造粒機中に仕込まれる物の全質量に対する水の質量の割合が５〜６０質量％となるように調整することが好ましく、１０〜４０質量％となるように調整することがより好ましく、２０〜４０質量％となるように調整することがさらに好ましい。
【００４４】
また、一実施形態において、本発明に係る造粒助剤を、市販されている従来公知のバインダーと併用してもよい。これにより、造粒物の製造コストを下げつつ、組成物の造粒効率を向上させることができる。上記従来公知のバインダーとしては、例えば、廃糖蜜、ＣＭＣ、澱粉、石膏、アルギン酸ソーダ、リグニンスルホン酸またはその塩等を用いることができる。
【００４５】
ここで、組成物に、本発明に係る造粒助剤と従来公知のバインダーとを併用して添加する場合には、本発明に係る造粒助剤と従来公知のバインダーとの質量比は、造粒助剤を１としたとき、バインダーは１以上、５０以下の範囲であることが好ましく、２以上、３０以下の範囲であることがより好ましく、５以上、２０以下の範囲であることがさらに好ましい。バインダーの質量比が５０を越える場合には、本発明に係る造粒助剤を用いることによって得られる効果が乏しくなる。
【００４６】
上記高分子化合物と、従来公知のバインダーとの混合は、従来公知の混合方法を用いることができる。例えば、上述の種々の混合機を用いて混合することができる。上記高分子化合物と、従来公知のバインダーとは、造粒の際、別々に添加してもよい。
【００４７】
本発明に係る造粒助剤は、従来のバインダーと比較して非常に少ない添加量で十分に組成物の造粒効率を向上させることができる。したがって、本発明に係る造粒助剤は、組成物を造粒することによって製造される可能性のある製品、例えば、肥料用原料、コンクリート用材、舗装用材、地盤改良材、裏込材等の製造の効率化に寄与することができる。
【００４８】
本発明に係る造粒助剤は、従来のバインダーよりも非常に少ない量で組成物の造粒効率を著しく向上させることから、それ自体がバインダーとして働くというよりは、組成物の微粉を分散安定化させることにより、造粒時の組成物同士の接触面積を増加させ、その結果造粒効率を向上させていると推察される。
【００４９】
また、一実施形態において、上記組成物に本発明に係る造粒助剤等を添加する際に、各種粘土、砕石粉、フライアッシュ、ベントナイト、各種スラグ類等の無機粉体等を添加してもよい。
【００５０】
組成物の造粒後は、造粒物を必要に応じて乾燥させ、従来公知の篩を用いて分級することにより、所望の平均粒径の造粒物を得ることができる。造粒物の平均粒径は、２〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００５１】
なお、本発明は以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲内で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００５２】
〔実施例１〕
混合容器としての６００ｃｃのポリプロピレン製プラスチック容器に組成物としてのライムケーキ１００ｇ（水３１．９ｇを含む）を採取し、さらに、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液（株式会社日本触媒製）０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇを添加し、攪拌機としてのスリーワンモーター（新東科学株式会社製）を用い、回転数を３００ｒｐｍに設定して、スクリュー型攪拌羽根を設置して、２５℃（室温）で２分間混合することにより予備混合を行った。
【００５３】
その後、予備混合した混合物を、直径３００ｍｍのパン型造粒機（株式会社井内盛栄堂製）を用い、回転数を２０ｒｐｍ、パンの角度を水平に対して３０度に設定して、３分間混合することにより造粒処理を行った。
【００５４】
そして、得られた造粒物を１２０℃で１時間乾燥し、平均粒径の測定を行った。
【００５５】
〔実施例２〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水１．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５６】
〔実施例３〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水３．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５７】
〔実施例４〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．４５ｇ（水０．２５ｇを含む）および水２．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒物の平均粒径の測定を行った。
【００５８】
〔比較例１〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、水３．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒処理を試みた。
【００５９】
〔比較例２〕
Ｍｗ６０００のポリアクリル酸ソーダの４５質量％水溶液０．９３ｇ（水０．５１ｇを含む）および水０．９ｇに代えて、Ｍｗ８０万のポリアクリル酸ソーダの１０質量％水溶液２．５ｇ（水２．２５ｇを含む）および水１．０ｇを用いる他は、実施例１と同様にして造粒処理を試みた。
【００６０】
表１は、実施例１〜４および比較例１，２において求めた造粒物の平均粒径をまとめたものである。ポリアクリル酸ソーダを添加しない比較例１およびＭｗ５０万を超えるポリアクリル酸ソーダを添加した比較例２の結果は、造粒自体が不可能であった。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１に示したように、実施例２〜４を比較すると、水の添加料が最も多い実施例３の造粒物の平均粒径が最も小さく、逆に、水の添加量が最も少ない実施例２の造粒物の平均粒径が最も大きいという結果になった。すなわち、本発明に係る造粒助剤を用いてライムケーキを造粒すると、水の添加量によって造粒物の平均粒径が変化することが明らかとなった。
【００６３】
これにより、水の添加量により造粒物の粒径を自由にコントロールすることができることとなった。
【００６４】
また、特許文献１では、ライムケーキ１００ｇ（水３０．０ｇを含む）に対するバインダーの添加量は４．０〜８．０ｇ（水２．０〜４．０ｇを含む）であることが開示されている。このことと、実施例１〜４の結果とを鑑みると、本発明の造粒助剤は、特許文献１等の従来のバインダーよりも非常に少ない量でライムケーキを造粒させることができることが判る。
【００６５】
つまり、本発明の造粒助剤は、バインダーとして作用するというよりはむしろ、従来のバインダーとは別の作用機構、例えば、ライムケーキの微粉を分散安定化させることにより、造粒時のライムケーキ同士の接触面積を増加させるという作用機構を有するものと推察される。その結果、組成物の造粒効率を高めることができる。
【００６６】
なお、ポリアクリル酸ソーダのＭｗは、ＧＰＣ（ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー）により測定した。測定は、カラムとしてＧ−３０００ＰＷＸＬ（東ソー株式会社製）、移動相としてリン酸水素二ナトリウムおよびリン酸二水素ナトリウムの水溶液、検出器としてＬ−７１１０（株式会社日立製作所製）を用いて行った。具体的には、移動相としては、リン酸水素二ナトリウム１２水和物（特級試薬）３４．５ｇおよびリン酸二水素ナトリウム２水和物（特級試薬）４６．２ｇに全質量が５０００ｇとなるように純水を加え、その後０．４５μｍのメンプランフィルターで濾過した水溶液（固形分濃度０．１質量％）を用いた。また、検出器では、検出波長２１４ｎｍ、ＵＶ測定モードで検出を行った。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明に係る造粒助剤を用いると、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を、従来のバインダーを用いる場合よりも非常に効率的に造粒することができる。このため、本発明は、炭酸カルシウムを含有する例えばライムケーキ等の組成物を造粒することによって製造される可能性のある製品、例えば、肥料用原料、防滑剤、コンクリート用材、舗装用材、地盤改良材、裏込材等の製造に広く利用することが可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、
カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴とする造粒助剤。
【請求項２】
上記高分子化合物は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩からなる群から選ばれる一種以上の単量体を酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲で含む単量体組成物の重合物であることを特徴とする請求項１に記載の造粒助剤。
【請求項３】
上記高分子化合物は、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の造粒助剤。
【請求項４】
上記炭酸カルシウムを含有する組成物は、ライムケーキであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の造粒助剤。
【請求項５】
炭酸カルシウムを含有する組成物を、
カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒することを特徴とする造粒方法。
【請求項６】
パン型、ドラム型またはアイリッヒ型造粒機を用いて造粒することを特徴とする請求項５に記載の造粒方法。
【請求項１】
炭酸カルシウムを含有する組成物を造粒するための造粒助剤であって、
カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有することを特徴とする造粒助剤。
【請求項２】
上記高分子化合物は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸およびこれらの塩からなる群から選ばれる一種以上の単量体を酸型換算で５０質量％以上、１００質量％以下の範囲で含む単量体組成物の重合物であることを特徴とする請求項１に記載の造粒助剤。
【請求項３】
上記高分子化合物は、ポリアクリル酸および／またはポリアクリル酸塩であることを特徴とする請求項１に記載の造粒助剤。
【請求項４】
上記炭酸カルシウムを含有する組成物は、ライムケーキであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の造粒助剤。
【請求項５】
炭酸カルシウムを含有する組成物を、
カルボキシル基を有し重量平均分子量が１５００〜５０万である高分子化合物を含有する造粒助剤、および、水の存在下において造粒することを特徴とする造粒方法。
【請求項６】
パン型、ドラム型またはアイリッヒ型造粒機を用いて造粒することを特徴とする請求項５に記載の造粒方法。
【公開番号】特開２００８−２３４３３（Ｐ２００８−２３４３３Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９７２０９（Ｐ２００６−１９７２０９）
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１９日（２００６．７．１９）
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【Ｆターム（参考）】
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