含有亚氨基羧酸盐的固体组合物及其制造方法

文档序号:1429370阅读:253来源:国知局
专利名称:含有亚氨基羧酸盐的固体组合物及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种含有亚氨基羧酸盐的固体组合物及其制造方法。更具体地,本发明涉及一种对于有机螯合剂、防垢剂、水处理剂、洗涤剂用增效剂、漂白助剂、掩蔽剂、纤维处理剂、纸-浆用添加剂、半导体净洗剂、相片用试剂、土壤改良剂等有用的含有螯合物的组合物,并且涉及对于在食品工业、化学工业和机械工业等各领域中的各种净洗以及对于家用和业用的利用自动餐具清洗机进行的净洗有用的含有亚氨基羧酸盐的固体组合物及其制造方法。
背景技术
含有螯合物的组合物由于可以和各种金属离子等形成配位化合物,适合用于有机螯合剂、防垢剂、水处理剂、洗涤剂用增效剂、漂白助剂、掩蔽剂、纤维处理剂、纸-浆用添加剂、半导体净洗剂、相片用试剂、土壤改良剂等各种用途。考虑到运输、保存上的方便,希望将这些组合物制作成固体形状。
关于目前的含有螯合物的组合物,已经公开了一种水溶液组合物,其包含有具有特定结构的亚氨基羧酸盐,该亚氨基羧酸盐中天冬氨酸骨架成分的异构体比例(D型异构体/L型异构体(摩尔比))为1/0至0.7/0.3或0/1至0.3/0.7,该亚氨基羧酸盐的含量为40重量%~70重量%(例如,参见日本第2644977号专利说明书(第1-2页))。在这种水溶液组合物中,并未记载将亚氨基羧酸盐制作成固体形状。
关于将亚胺二琥珀酸化合物制备为固体形状的情况,已经公开了含有亚胺二琥珀酸化合物和无机金属盐的粉末状助洗组合物,该组合物无粘着性,容易处理(例如,参见特开平9-104897号公报(第二页));含有亚胺二琥珀酸化合物的粉末,该粉末也可以进行造粒,该粉末的特征在于,在气温23℃、湿度65%的恒温恒湿条件下的吸湿速度小于等于20重量%/日;以及,含有亚胺二琥珀酸化合物和无机金属盐的粉末,该粉末也可以进行造粒,该粉末的特征在于,在气温23℃、湿度65%的恒温恒湿条件下的吸湿速度小于等于20重量%/日(例如,参见特开平9-110813号公报(第2页))。但是,关于这些粉末,并没有公开或提示其溶解性,所以对于如何制成粉末才能形成溶解性优异的粉末还需进行研究。而且,为了调整pH值,制造这些粉末时需要添加酸、沸石等无机金属盐、表面活性剂等,但是,期望着制备出一种不含这些添加剂还适用于各种用途的组合物。

发明内容
本发明是鉴于上述现状提出的,本发明的目的是提供一种固体组合物及其制造方法,所述固体组合物的运送、保存方便,溶解性优良、能够发挥出优异的净洗力等功能,适合用于各种用途。
本发明的发明人针对含有螯合物的组合物进行了各种研究,着眼于亚氨基羧酸盐尤其3-羟基-2,2′-亚胺二琥珀酸(HIDS酸,简称为HIDS)和/或其盐(HIDS盐类)(下面,将酸和盐类统称为HIDS盐类)具有优异的净洗能力和生物降解性。另外,HIDS酸或HIDS是指存在于一个分子中的4个羧基全部都是酸形式的物质,是指HIDS-4H。并且,HIDS盐类是指存在于一个分子中的4个羧基中1个以上是盐形式的物质,是指HIDS-4Na等。通过制备出水分含量在特定含量以下的固体组合物,可以制备出一种具有下述特性的固体组合物,其显示出优异的稳定性,吸湿速度低、操作性优良、很难发生粘连等,不仅运输、保存方便,而且可以制成溶解性优良的产品。另外还发现,通过将亚氨基羧酸盐的异构体组成比控制为特定值,可以使固体组合物在水的溶解性更加优异。另外还发现,通过将亚氨基羧酸盐的含量设定为特定值,其可以适用于多种用途,例如有机螯合剂、防垢剂、水处理剂、洗涤剂用增效剂、漂白助剂、掩蔽剂、纤维处理剂、纸-浆用添加剂、半导体净洗剂、相片用试剂、土壤改良剂等。特别是,由于不含有作为添加剂的酸、沸石等无机金属盐以及表面活性剂等,因此想到这种组合物可以用于优选不含有这些添加剂的一些用途中,可以巧妙地解决上述课题。另外,对于能够发挥上述作用效果并能够用于各种用途的不含添加剂的亚氨基二琥珀酸固体组合物,还发现了其有利的制造方法、保存方法,从而完成了本发明。
即,本发明提供一种含有亚氨基羧酸盐的固体组合物,上述亚氨基羧酸盐是3-羟基-2,2′-亚胺二琥珀酸和/或盐,相对于固体组合物中除水以外的固体组份,上述亚氨基羧酸盐的含量大于等于70质量%,相对于该固体组合物,上述固体组合物含有小于等于20质量%的水分。另外,固体组合物中除水以外的固体组分简称固体组分。
本发明还提供一种所述固体组合物的制造方法,所述固体组合物的制造方法包括将含有亚氨基羧酸盐的组合物进行干燥的工序。
本发明还提供一种所述固体组合物的保存方法,所述固体组合物的保存方法为在25℃、相对湿度小于等于42%的氛围气下保存。
下面详细说明本发明。
本发明的固体组合物是含有亚氨基羧酸盐的固体组合物,上述亚氨基羧酸盐是3-羟基-2,2′-亚胺二琥珀酸和/或其盐。相对于固体组分为100质量%,上述亚氨基羧酸盐的含量为大于等于70质量%。如果亚氨基羧酸盐的含量不足70质量%,在将本发明的固体组合物作为净洗剂使用时将不能充分发挥固体组合物的功能,例如净洗力不能充分提高。上述含量优选为70质量%~100质量%,作为下限值,更优选为大于等于75质量%,进一步优选为大于等于80质量%。作为上限值,更优选为小于等于98质量%,进一步优选为小于等于95质量%。
相对于固体组合物为100质量%,上述固体组合物还包含小于等于20质量%的水分。若水分含量大于20质量%,则有时不能充分发挥优异的溶解性,而且,在长期保存固体组合物的情况下,有粘着性增加而变得难以处理的问题。水份含量较优选为小于等于18质量%,更优选为小于等于15质量%。另外,所谓包含小于等于20质量%的水分是指固体组合物的水分含量大于0。
在5℃,可以通过下式计算得出上述固体组合物的溶解性
溶解速度=(加入的粉末组合物(mg,毫克))/(溶解所需要时间(sec,秒))。溶解速度优选为大于等于0.6mg/sec,更优选为大于等于1.8mg/sec,最优选为大于等于2.0mg/sec。在这样的范围内在工业上也是充分有用的。
相对于固体组分为100质量%,上述固体组合物包含的亚氨基羧酸盐为70质量%~100质量%,相对于该固体组合物为100质量%,包含有小于等于20质量%的水分。因此,相对于固体组分,亚氨基羧酸盐的含量为小于等于100质量%时,还含有其它组分。
只要是能够发挥本发明的作用效果,上述其它组分并未特别限定。可以包含下述物质中的一种或至少两种脂肪族多元羧酸及其盐、氨基酸及其盐、氨基多元羧酸及其盐、有机增效剂(builder)、无机增效剂、无机盐、分散剂、消泡剂、造粒剂、增量剂、漂白剂、漂白活化剂、表面改良剂、防蚀剂、再污染防止剂、荧光剂、杀菌剂、酶、香料、着色料等。
上述其它组分的含量为从固体组分(100质量%)除去亚氨基羧酸盐的含量,包含有无机盐作为固体组分的一个组分的情况下,相对于固体组分为100质量%,无机盐的含量优选为小于等于5质量%。
上述固体组合物可以用于有机螯合剂、防垢剂、水处理剂、洗涤剂用增效剂、漂白助剂、掩蔽剂、纤维处理剂、纸-浆用添加剂、半导体净洗剂、相片用试剂、土壤改良剂等,也可以用于食品工业、化学工业和机械工业等各领域中的各种净洗、家用及业用的利用自动餐具清洗机进行的净洗等各种用途。
只要本发明的固体组合物为固体状,相对于固体组分,亚氨基羧酸盐的含量为大于等于70质量%,相对于该固体组合物,水分含量为小于等于20质量%,对其形态并未特别限定,例如,可以是粒状、粉体、颗粒状。
上述固体组合物的粒径为0.1μm~10mm是适宜的。作为上限值,优选为100μm,更优选为50μm,最优选为40μm。
所谓亚氨基羧酸盐为下述通式(1)表示的化合物。
通式(1)中,X1~X4相同或不同,表示氢原子、碱金属原子、碱土类金属原子或铵基。
上述X1~X4中,作为碱金属原子,例如锂、钠、钾、铷、铯等是适宜的。作为碱土类金属原子,例如镁、钙、锶、钡等是适宜的。作为铵基,铵基或有机铵基是适宜的,作为有机铵基(有机胺基),例如单乙胺基、二乙胺基、三乙胺基等烷胺基;单乙醇胺基、二乙醇胺基、三乙醇胺基等烷醇胺基;乙二胺基、三乙二胺基等聚胺基等是适宜的。其中,上述X1~X4较优选为钠或钾。另外,上述亚氨基羧酸盐可以是部分被中和了的亚氨基羧酸盐,也可以是完全被中和了的亚氨基羧酸盐。
作为上述亚氨基羧酸盐的制造方法,可以列举如将天冬氨酸和/或其盐与包含环氧琥珀酸的原料在水性介质中反应的方法。
在上述制造方法中,原料中的天冬氨酸和/或其盐与环氧琥珀酸的比率、反应温度等反应条件均未作特别限定。并且,作为环氧琥珀酸,可以采用顺式、反式的双立体异构体,两者中优选采用顺式体。所谓水性介质指水或水与溶于水的溶剂的混合物,例如水;水和甲醇、水和乙醇、水和异丙醇、水和丙酮、水和乙腈等混合溶剂是适宜的,其中优选使用水。
上述亚氨基羧酸盐因为具有上述通式(1)表示的结构,因此在天冬氨酸骨架部分存在L型、D型的光学异构体。
所谓亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分为上述通式(1)中的下述通式(2)表示的结构。
通式(2)中,X1和X2相同或不同,与上述通式(1)中的X1和X2相同。
所谓天冬氨酸骨架部分的L型、D型是指上述通式(2)中表示的结构中非对称碳原子的立体构型是S构型、R构型的化合物,S构型的情况下为L型、R构型的情况下为D型。
在上述亚氨基羧酸盐的制造方法中,作为原料,采用具有L型或D型的立体构型的天冬氨酸和/或其盐,由此相应的亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分也会具有L型或D型的立体构型。例如,作为原料,采用D型的天冬氨酸和/或其盐时,其与环氧琥珀酸反应生成的亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分会保持来自于原料的立体构型(D型),由此生成亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分的非对称碳原子为R构型的亚氨基羧酸盐。而且,通过拆分亚氨基羧酸盐的消旋物,可以得到L型或D型。
上述亚氨基羧酸盐中天冬氨酸骨架部分的异构体的比例即D型/L型的摩尔比(D型/L型=)优选为0/1至0.3/0.7或者为1/0至0.7/0.3。通过将D型/L型的摩尔比设定为上述范围,可以得到对水的溶解性优异的固体组合物。异构体的比例(D型/L型的摩尔比)较优选为0/1至0.2/0.8或者为1/0至0.8/0.2,更优选为0/1至0.1/0.9或者为1/0至0.9/0.1。这样,在上述亚氨基羧酸盐的制造方法中,下述方法适宜作为将亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分的异构体比例调整为一个特定的范围的方法,例如采用包含D型和L型且比例在特定范围的天冬氨酸和/或其盐的原料进行反应的方法;分别合成D型的亚氨基羧酸盐和L型的亚氨基羧酸盐,再把这些亚氨基羧酸盐以特定比例混合的方法,等等。
另外,不同的异构体之间上述亚氨基羧酸盐的生物降解性是不同的,生物降解性按D型、消旋物、L型的顺序升高,因此从生物降解性的观点考虑,优选使用亚氨基羧酸盐的消旋物,更优选采用L型比例高的亚氨基羧酸盐。
本发明还提供一种所述固体组合物的制造方法,所述固体组合物的制造方法包含对含有亚氨基羧酸盐的组合物进行干燥的工序。
上述含有亚氨基羧酸盐的组合物可以是含有利用上述制造方法等得到的亚氨基羧酸盐的溶液、亚氨基羧酸盐含量不足70质量%或水分含量超过20质量%的固体状含有亚氨基羧酸盐的组合物等。其中,考虑到处理方便,优选为包含亚氨基羧酸盐的水溶液。
上述亚氨基羧酸盐的水溶液的浓度优选为大于等于10质量%,较优选为20质量%~60质量%,更优选为30质量%~55质量%。浓度不足10质量%时,在去除溶剂和干燥时所需的能量增加,而且,去除溶剂和干燥时所需要的时间变长,所以是不经济的。另一方面,浓度超过60质量%时,水溶液粘度增大,处理困难,所以也是不优选的。
上述水溶液的浓度调整,可以通过浓缩等来进行。而且,也可使亚氨基羧酸盐的水溶液进行晶析,将得到的结晶重新溶于水制成适当浓度的水溶液。此时,可以在亚氨基羧酸盐水溶液中添加甲醇、丙酮等亲水性有机溶剂来使亚氨基羧酸盐结晶,但从有机溶剂的去除、废弃等观点考虑,优选采用不使用有机溶剂的方法。
上述含有亚氨基羧酸盐的组合物需要经过干燥工序。干燥工序是通过干燥含有亚氨基羧酸盐的组合物来使亚氨基羧酸盐的含量及水分含量控制在一个优选范围内的工序,从而得到本发明的含有亚氨基羧酸盐的固体组合物。
上述含有亚氨基羧酸盐的组合物为亚氨基羧酸盐的水溶液的情况下,优选按上述调整为适当的浓度以后,进行干燥工序。
在上述干燥工序中,例如可以采用喷雾干燥器这样的喷雾干燥装置;鼓式干燥器、CD干燥器这样的鼓式干燥装置;气流干燥装置;流动干燥装置;带加热管的旋转干燥装置;薄膜式蒸发浓缩粉末化装置;Loedige(罗地格)搅拌机、捏和机这样的立式搅拌造粒机;箱式干燥装置;通气塔板干燥装置;隧道干燥装置;连续式通气干燥装置;旋转干燥装置;沟式搅拌干燥装置;真空箱式干燥装置;冷冻干燥装置;圆筒搅拌真空干燥装置;红外干燥装置;高频干燥装置。其中优选喷雾干燥器这样的喷雾干燥装置;鼓式干燥器、CD干燥器这样的鼓式干燥装置;气流干燥装置;流动干燥装置;带加热管的旋转干燥装置;薄膜式蒸发浓缩粉末化装置;Loedige搅拌机、捏和机这样的立式搅拌造粒机。由此,包含有采用喷雾干燥器这样的喷雾干燥装置进行干燥工序的固体组合物的制造方法是本发明的最优选的形式之一。
必要时,通过上述干燥工序进行干燥得到的固体组合物可进一步采用合适的粉碎机进行粉碎,也可以进一步进行造粒。通常情况下,采用CD干燥器、喷雾干燥器等进行干燥得到的固体组合物的体积密度小,粒径不均一,将这种固体组合物进行粉碎或造粒处理,可以相应于其用途将体积密度、粒径控制在适当的范围。例如,将固体组合物作为增效剂用于粒状洗涤剂组合物时,将上述干燥后的固体组合物和洗涤剂组合物成分混合时,有时很难均一混合,这种情况下通过进行粉碎和造粒处理,可以将固体组合物的体积密度控制为一般的浓缩型(compact)洗涤剂的体积密度,即0.5g/cc~1g/cc左右。
只要是可以将本发明的固体组合物制备为适当的体积密度和粒径,上述造粒处理并未特别限定,可以采用一般的造粒机。其中,可以适宜地采用搅拌造粒机。作为搅拌造粒机,例如可以采用深江工业(股份)公司制造的高速搅拌机等卧式搅拌造粒机,或者,采用罗地格(Loedige)公司制造的Loedige搅拌机等立式搅拌造粒机等。其中,优选能够在重力方向上进行分摊(share)、较容易提高体积密度的立式搅拌造粒机。另外,造粒以后,必要时可以进一步干燥,制备为亚氨基羧酸盐含量相对于固体组分为大于等于70质量%且水分含量相对于该固体组合物为小于等于20质量%的固体组合物。
本发明还提供一种所述固体组合物的保存方法,所述固体组合物的保存方法为在25℃、相对湿度小于等于42%的氛围气下保存。采用这种保存方法,不会造成吸湿,可以长时间维持优异的溶解性、高的净洗力等高品质。
在上述保存方法中,所谓“氛围气”指的是对粉末(固体组合物)进行干燥或为粉末的容器内部氛围气。
上述25℃下的相对湿度可以为小于等于42%,优选为小于等于40%。
作为上述固体组合物的保存方法,只要相对湿度为上述范围,其它条件并未特别限定。作为保存容器,只要能够保持固体组合物的品质即可。在保存期间,保存容器外部的氛围气为在25℃、相对湿度小于等于42%的氛围气下的情况时,保存容器的材料和形状未特别限定,保存容器外部的氛围气有变化的可能时,优选保存期间中能够维持容器内的相对湿度与保存开始时相同的状态(即采用水分不能通过的材质作成可以密封状,即便容器外的湿度升高,容器内的湿度也不会升高)。具体地说,牛皮纸、聚乙烯、乙烯基聚合物、聚丙烯、铝、多层压板(polylaminate)等是适宜作为保存容器的材质。其中,考虑到把湿度保持一定,更优选聚乙烯、聚丙烯、铝、聚合层压板。
作为上述保存容器的形状,优选为能够密封的材质,袋状、带盖形状是适宜的。其中,从能够容易密闭等处理性上优异的方面考虑,优选为袋状容器。作为保存容器的厚度的下限值,从容器强度、密封性等方面考虑,优选为0.005mm,较优选为0.01mm,更优选为0.02mm。作为保存容器的厚度的上限值,考虑到处理性等方面考虑,优选为0.5mm,较优选为0.3mm,更优选为0.1mm。保存容器的厚度优选上述范围。这样的保存容器可以是一种材质的一层,也可以是多层,还可以是组合不同材质的多层。
本发明的含有亚氨基羧酸盐的固体组合物及其制造方法的构成如上,所述组合物含有螯合物,运输和保存方便、溶解性优良、能够发挥出优异的净洗力等功能,适合用于各种用途,并且,可以使用于各种领域的各种净洗、家用及业用自动餐具清洗机的清洗。
具体实施例方式
以下公开实施例以更详细地说明本发明,但本发明并不仅仅限于这些实施例。另外,只要未作特别说明,“份”指的是“重量份”、“%”指的是“质量%”。
另外,HIDS酸盐类中含有的水分量如下得到的通过差示热分析装置以10℃/分钟的速度上升到200℃,在200℃保持30分钟,测定干燥减量而得水分量。
合成例1将1761g环氧琥珀酸二钠盐、1770g L-天冬氨酸二钠盐以及3100g水混合,在90℃反应4小时,获得3-羟基亚胺二琥珀酸四钠盐(HIDS4Na)的50质量%的水溶液。使用喷雾干燥器(藤崎电气股份有限公司制造)将HIDS4Na的50质量%的水溶液干燥,得到包含L-HIDS4Na的粉末,L-HIDS4Na中前述通式(2)表示的天冬氨酸骨架部分为L型。在干燥过程中,未发现装置的壁面、管道等上附着粘着物。
通过高速液相色谱分析得到的粉末中包含的L-HIDS4Na的含量,其结果为81质量%。而且,通过差示热分析装置分析水分含量,其值为10质量%。
合成例2将L-天冬氨酸二钠盐换为D-天冬氨酸二钠盐,其它同合成例1一样进行反应、干燥,得到包含D-HIDS4Na的粉末,D-HIDS4Na中前述通式(2)表示的天冬氨酸骨架部分为D型。
通过高速液相色谱分析得到的粉末中包含的D-HIDS4Na的含量,其结果为80质量%。而且,通过差示热分析装置分析水分含量,其值为10质量%。
实施例1~3及比较例1将合成例1合成的L型HIDS4Na用塔板干燥机干燥,或者,使其在温度25℃、湿度80%的恒温恒湿器内吸湿,调制成L型的HIDS4Na的水分量如表1所示的粉末组合物。在10g 5℃的水中加入0.5g粉末组合物,测定溶解速度,通过与参照溶液的目视比较测定溶解速度。参照溶液使用预先溶解有L-HIDS4Na的水溶液,溶解所需要的时间以粉末组合物投入的时间为开始点,在搅拌下固体组分溶解,以和参照液目视比较达到同等程度的时间点为结束时间点。
溶解速度=(加入的粉末组合物(mg,毫克))/(溶解所需要的时间(sec,秒))
表1

实施例4~6按表2将合成例1和2合成的L型和D型HIDS4Na的混合比例进行种种变化,得到粉末组合物A~C,溶解速度的测定中使用通过100目筛的粉末组合物A~C。
在10g 5℃的水中加入0.5g粉末组合物A~C,测定溶解速度,溶解速度的测定按与实施例1同样的方法进行。
溶解速度=(加入的粉末组合物(mg,毫克))/(溶解所需要的时间(sec,秒))表2

表3

比较例2使粉末组合物C在恒温恒湿器内吸湿,调制成水分含量为表4所示的粉末组合物。
在10g 5℃的水中加入0.5g这种粉末组合物,测定溶解速度,溶解速度的测定按与实施例1同样的方法进行。
表4

实施例7~11和参考例1、2取约3g粉末组合物A,在温度25℃、表5所示的相对湿度下在恒温恒湿器内于铝杯中保存一周,测定重量变化,根据下式计算重量增加率。

表5

实施例12~14在表6所示材质的袋中(保存容器)装入500g粉末组合物A,进行热封(ヒ一ルシ一ト),使其密闭,将此袋在温度25℃、相对湿度60%的恒温恒湿器内保存一个月,观察粉末状态。
表6

本申请以2005年7月27日申请的日本专利申请第2005-217887号为基础要求优先权。本申请引入该申请的全部内容以为参照。
权利要求
1.一种含有亚氨基羧酸盐的固体组合物,其特征在于,该亚氨基羧酸盐是3-羟基-2,2′-亚胺二琥珀酸和/或其盐,相对于固体组合物中除水以外的固体组分,该亚氨基羧酸盐的含量为大于等于70质量%,相对于该固体组合物,该固体组合物包含小于等于20质量%的水分。
2.如权利要求1所述的固体组合物,其特征在于,所述亚氨基羧酸盐的天冬氨酸骨架部分的异构体D型/L型的摩尔比例为0/1至0.3/0.7或1/0至0.7/0.3。
3.一种固体组合物的制造方法,其为权利要求1或2所述的固体组合物的制造方法,其特征在于,该制造方法包括将含有亚氨基羧酸盐的组合物进行干燥的工序。
4.一种固体组合物的保存方法,其为权利要求1或2所述的固体组合物的保存方法,其特征在于,该保存方法是在25℃、相对湿度小于等于42%的氛围气中保存。
全文摘要
本发明提供一种适用于各种用途的固体组合物及其制备方法,所述固体组合物具有优异的稳定性,运送、保存方便,不含添加剂、能够发挥优良的净洗力。本发明的固体组合物为一种含有亚氨基羧酸盐的固体组合物,该亚氨基羧酸盐是3-羟基-2,2′-亚胺二琥珀酸和/或其盐,相对于固体组合物中除水以外的固体组分,该亚氨基羧酸盐的含量为大于等于70质量%,相对于该固体组合物,该固体组合物包含小于等于20质量%的水分。另外,所述这种固体组合物的制造方法包括干燥含有亚氨基羧酸盐的组合物的工序。
文档编号C11D3/02GK1903748SQ20061010785
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月26日 优先权日2005年7月27日
发明者伊奈智美, 住田康隆 申请人:株式会社日本触媒
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