CN107266592B - 具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法 - Google Patents

具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了通过添加最小量的水以低成本稳定制造具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的方法。更具体地，本发明提供了水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，其包括以下步骤：使碱纤维素与醚化剂反应以获得反应产物；对所述反应产物进行洗涤并脱水以获得水溶性非离子型纤维素醚；将所述水溶性非离子型纤维素醚与使得所述水溶性非离子型纤维素醚的含水量变成55重量％至90重量％的量的70℃或更高温度的水混合，以获得具有55重量％至90重量％的含水量的含水的水溶性非离子型纤维素醚；使所述含水的水溶性非离子型纤维素醚冷却；以及使所述经冷却的含水的水溶性非离子型纤维素醚干燥和粉碎。

Description

具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法
技术领域
本发明涉及具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，所述水溶性非离子型纤维素醚粉末应用于结构材料(construction materials)、化学品、药物、食品等领域。
背景技术
通常，水溶性非离子型纤维素醚已经被应用于药物、食品的粘合剂、崩解剂、各种溶剂的增稠剂、结构材料的保水剂、挤出成型的粘合剂、悬浮稳定剂等。
通常以粉末形式提供水溶性非离子型纤维素醚。粉末形式的水溶性非离子型纤维素醚优选具有高堆积密度，因为具有高堆积密度的粉末减少运输或存储所需的空间。此外，堆积密度变得越高，粉末流动性也变得越高。例如，当从料斗供给粉末时，具有高流动性的粉末不太可能引起诸如桥接的麻烦。
具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚的制造方法包括以下实例。在一个方法中，将湿的纤维素醚与添加的水混合，以获得含水量为50重量％至80重量％的纤维素醚进料组合物，并且将所述组合物在加热下于高速旋转冲击式磨机中进行研磨(JP 2001-240601A)。在另一方法中，将纤维素醚分散于70℃或更高温度的热水中以获得分散体，将所述分散体进行压制或过滤，同时保持分散体温度高于50℃，以获得含水量为72重量％至88重量％的含水纤维素醚，然后将含水纤维素醚冷却至50℃或更低(第2331864号美国专利)。在药物缓释制剂的多糖衍生物的制造方法中，使多糖衍生物与0℃至75℃的水接触，以获得水与多糖衍生物的重量比为0.4至50的组合物，并且将所述组合物同时进行干燥和粉碎(WO2012015534)。在另一方法中，将含水量为35重量％至90重量％的水溶性纤维素衍生物通过添加50℃或更高温度的水来制备，并且供给至干燥粉碎装置，同时维持水溶性纤维素衍生物的温度为50℃或更高(WO 2012138531)。在另一方法中，将含水量为30重量％至80重量％且温度为40℃至120℃的纤维素化合物冷却至-10℃至100℃，然后进行干燥和粉碎(第2262527号英国专利)。当冷却水添加至纤维素醚时，由于内部颗粒的不完全润湿，所以形成多块状的混合物。在解决不均匀润湿的方法中，将含水纤维素醚挤压通过大量的孔，各个孔具有7.5×10-9m2至1×10-8m2的横截面积(JP 10-502397T，其为WO 96/00748的日本阶段的公开)。
发明内容
JP 2001-240601A公开的方法可能具有以下问题。当湿的纤维素醚与添加的水混合时，仅有多块状的纤维素醚的表面溶解，在表面上形成高粘性凝胶状膜，使得水无法到达多块状物的内部，由此引起不均匀的水分布。因此，未溶解的部分可能作为纤维状纤维素醚残留下来，并且降低堆积密度。除了堆积密度较小的问题以外，由于添加过量的水来消除水分布的不均匀性，还于随后的干燥步骤中存在消耗过多能量的问题。在第2331864号美国专利公开的方法中，将纤维素醚添加至大量热水中，然后将含水量调整至预期值。因此，需要控制压制量或过滤量。通常通过结块(caking)前和结块后之间的压力差(例如，真空度)以及压制时间或过滤时间来控制压制量或过滤量。然而，由于例如经过饼状物中产生的裂缝的短路径、纤维素醚的粒径变化、由纤维素醚的取代度或聚合度引起的饼状物的密度变化、纤维素醚的部分溶解和过滤器的堵塞程度的变化，饼状物(cake)的压制阻力或过滤器的过滤阻力不是恒定的。如此地，难以控制压制量或过滤量，并且可能达不到预期的含水量，导致低的堆积密度。在WO 2012015534公开的方法中，多糖衍生物所接触的水的温度为0℃至75℃。在所述范围中的相对低的温度下(例如，40℃或更低)，尤其在实例所示的0℃至10℃下，可能存在与JP 2001-240601A相同的问题。在相对高的温度下(例如，高于70℃)，纤维素醚不太可能溶解，使得未溶解的部分可能作为纤维状纤维素醚残留下来，并且可能不会制得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚。另外，在WO 2012138531和第2262527号英国专利公开的方法中，纤维素醚不太可能溶解，使得未溶解部分可能作为纤维状纤维素醚残留下来，并且可能不会制得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚。在JP 10-502397T公开的方法中，强大的挤出压力可能会使大量的孔变形或破裂。当挤出中断时，纤维素醚可能会在孔表面上或在孔中进行干燥和固化，从而引起堵塞，使得挤出不能重新开始。因此，该结果在工业上是不令人满意的。
鉴于以上情况，本发明的目的在于提供通过添加最小量的水来以低成本稳定地制造具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的方法。
为了实现所述目的，本发明人等进行了深入研究，结果发现，通过最小量水的添加来使含水量得到精确调整，由此可以在随后的干燥步骤中不消耗过多能量的情况下稳定地制造具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末，并且，基于此而完成了本发明。
根据本发明，可以提供水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，其包括以下步骤：使碱纤维素与醚化剂反应以获得反应产物；对所述反应产物进行洗涤并脱水以获得水溶性非离子型纤维素醚；将所述水溶性非离子型纤维素醚与使得所述水溶性非离子型纤维素醚的含水量变成55重量％至90重量％的量的70℃或更高温度的水混合，以获得具有55重量％至90重量％的含水量的含水的水溶性非离子型纤维素醚；使所述含水的水溶性非离子型纤维素醚冷却；以及使所述经冷却的含水的水溶性非离子型纤维素醚干燥和粉碎。
根据本发明，以使得水溶性非离子型纤维素醚的含水量变成55重量％至90重量％的最小量添加70℃或更高温度的水，由此能够稳定地制造具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末，并且还能够降低干燥步骤中的能量消耗。
附图说明
图1示出了在各个装置中进行了与70℃或更高温度的水混合的步骤和冷却步骤的实施方案。
图2示出了在单个装置中进行了与70℃或更高温度的水混合的步骤和冷却步骤的实施方案。
具体实施方式
水溶性非离子型纤维素醚粉末的实例包括烷基纤维素、羟烷基纤维素和羟烷基烷基纤维素。烷基纤维素的实例包括具有1.0至2.2的取代度(DS)的甲基纤维素和具有2.0至2.6的DS的乙基纤维素。羟烷基纤维素的实例包括具有0.05至3.0的摩尔取代度(MS)的羟乙基纤维素和具有0.05至3.3的MS的羟丙基纤维素。羟烷基烷基纤维素的实例包括具有1.0至2.2的DS和0.1至0.6的MS的羟乙基甲基纤维素、具有1.0至2.2的DS和0.1至0.6的MS的羟丙基甲基纤维素以及具有1.0至2.2的DS和0.1至0.6的MS的羟乙基乙基纤维素。DS表示取代度并且是纤维素的每个葡萄糖环单元中的烷氧基的数目。MS表示摩尔取代度并且是添加至纤维素的葡萄糖环单元的羟基烷氧基的平均摩尔数。DS和MS可以由根据日本药典第十六版所测定的值来计算。
可以作为碱纤维素与醚化剂反应的醚化步骤中的反应产物来制备水溶性非离子型纤维素醚粉末的粗制纤维素醚。可以通过使诸如木浆或棉绒浆的浆料与诸如氢氧化钠的碱金属氢氧化物的溶液接触来制备碱纤维素。
碱金属氢氧化物溶液和醚化剂可以一起使用，以使所产生的碱纤维素可以立即与醚化剂反应。可选地，可以制备碱纤维素后再与醚化剂反应。醚化剂的实例包括诸如氯甲烷的卤代烷以及诸如环氧乙烷和环氧丙烷的环氧烷烃。
对粗制纤维素醚施行洗涤和脱水的步骤以获得纯化的水溶性非离子型纤维素醚。在洗涤和脱水步骤中，洗涤和脱水可以单独进行或同时进行。例如，可以在洗涤后进行过滤或压制，或者可以在倾倒洗涤水的同时进行过滤或压制。
可以通过使用已知的方法进行洗涤和脱水。例如，优选对粗制纤维素醚添加水、更优选添加热水(优选为85℃至100℃的热水)，以获得含有优选为1重量％至15重量％浓度的水溶性非离子型纤维素醚的浆体，并且将所述浆体进行脱水和任选地进行压制。
作为用于脱水的装置，例如，可以选择真空过滤装置、加压过滤装置、离心脱水机、压滤机、螺旋压力机或V型盘压力机。作为用于压制的装置，可以使用与脱水的装置基本上相同的装置。任选地，可以将经脱水的产物通过热水以进一步进行洗涤。或者，任选地，可以将过滤或压制的产物再次制成浆体用于进一步脱水或压制。
从脱水步骤中的能量消耗或残余杂质的角度来看，当水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水混合时，对于即将与70℃或更高温度的水混合之前的水溶性非离子型纤维素醚而言，优选具有30重量％至60重量％的含水量，更优选具有40重量％至55重量％的含水量。含水量可以根据日本药典第十六版中的“干燥失重试验(Loss on DryingTest)”来测定。
从水分布或避免在随后的冷却步骤中消耗过多的冷却能量的角度来看，当水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水混合时，对于即将与70℃或更高温度的水混合之前的水溶性非离子型纤维素醚而言，优选具有50℃至120℃的温度，更优选具有70℃至100℃的温度。
将要与水溶性非离子型纤维素醚混合的水的温度为70℃或更高，优选为70℃至120℃，更优选为80℃至100℃。当所述温度低于70℃时，仅有多块状的水溶性非离子型纤维素醚的表面溶解，在表面上形成高粘性凝胶状膜。因此，水无法到达多块状物的内部，使得水分布变得不均匀。因此，未溶解部分作为纤维状水溶性非离子型纤维素醚残留下来，导致较小的堆积密度。当所述温度高于120℃时，可能在随后的冷却步骤中消耗过多的冷却能量。
将水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水混合，以获得含水的水溶性非离子型纤维素醚。例如，在带搅拌器的混合器中搅拌的水溶性非离子型纤维素醚中，添加70℃或更高温度的水以使所获得的含水的水溶性非离子型纤维素醚具有优选为55重量％至90重量％的含水量，更优选为60重量％至80重量％的含水量。当含水量低于55重量％时，将无法制得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末。当含水量高于90重量％时，在随后的干燥步骤中将消耗过多的能量。
从水分布或避免在随后的冷却步骤中消耗过多的冷却能量的角度来看，含水的水溶性非离子型纤维素醚的温度优选为50℃至120℃，更优选为70℃至90℃。
从获得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的角度来看，所获得的含水的水溶性非离子型纤维素醚的含水量优选为5重量％或更多，更优选为10重量％或更多，甚至更优选为15重量％或更多，其高于即将与70℃或更高温度的水混合之前的水溶性纤维素醚的含水量。从避免在随后的干燥步骤中消耗过多能量的角度来看，含水的水溶性非离子型纤维素醚的较高含水量(即含水量增加)的上限优选为40重量％。
优选地，水溶性非离子型纤维素醚和70℃或更高温度的水在带搅拌器的混合器中同时彼此接触和搅拌。换而言之，优选地，相对于水溶性非离子型纤维素醚的量，使用在混合后提供处于优选范围中的基本上精确的含水量所需的水量，并且使水与水溶性非离子型纤维素醚之间同时发生接触。这是因为，当水溶性非离子型纤维素醚和水中的一者大量存在于带搅拌器的混合器中并且此后将另一者以一定速率送入混合器时，最初接触的部分具有过多或不足的含水量，由此水分布可能会变得不均匀。当将水溶性非离子型纤维素醚经过有搅拌功能的输送装置(例如螺旋输送机)供给至带搅拌器的混合器时，输送装置也被认为是带搅拌器的混合器的一部分，由此可将70℃或更高温度的水添加至输送装置。
优选将与水溶性非离子型纤维素醚混合的70℃或更高温度的水连续地送入带搅拌器的混合器，这是因为水溶性非离子型纤维素醚和水有可能在带搅拌器的混合器中同时彼此接触。
对于连续供给水的方法而言，可优选举出向带搅拌器的混合器的入口或内部滴加水或喷射水的示例。滴加或喷射可以在单个位置或者两个或更多个位置进行。
从水分布的角度来看，与70℃或更高温度的水混合的水溶性非离子型纤维素醚在混合器中的停留时间优选为1秒或60分钟，更优选为1分钟至30分钟，甚至更优选为1分钟至15分钟。
作为带搅拌器的混合器，可以使用已知的装置。实例包括螺条混合器、螺旋混合器、带销的转子混合器、桨式混合器、带桨叶的混合器、Proshear混合器、双螺杆捏合机、共捏合机(co-kneader)、螺旋式换热捏合机(votator kneader)、自洁式捏合机和双轴捏合机。
从水分布或用于搅拌的功率消耗的角度来看，在搅拌螺旋桨的圆周速度方面，搅拌速率优选为0.05m/s至50m/s，更优选为0.1m/s至20m/s，甚至更优选为0.1m/s至10m/s。
带搅拌器的混合器优选是连续式的而非间歇式的，这是因为水溶性非离子型纤维素醚和70℃或更高温度的水有可能在混合器中同时彼此接触。
带搅拌器的混合器优选采用适宜技术进行保温或加热。例如，优选用绝热材料覆盖混合器的表面，或者优选使用具有护套的搅拌器，其中所述护套温度优选维持在70℃或更高。这是因为此类混合器可以预防从添加的水被均匀分布在水溶性非离子型纤维素醚之前开始的因温度下降而造成的溶解。
其次，使所获得的含水的水溶性非离子型纤维素醚冷却。从冷却能量或获得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的角度来看，冷却的含水的水溶性非离子型纤维素醚具有优选为0℃至40℃的温度，更优选为1℃至30℃的温度。
作为冷却方法，可以使用已知的冷却技术。例如，可以使用：使含水的水溶性非离子型纤维素醚与冷却的传热表面接触的方法；使含水的水溶性非离子型纤维素醚与冷空气接触的方法；或者，使用蒸发热的方法。
当通过使纤维素醚与冷却的传热表面接触的方法来冷却含水的水溶性非离子型纤维素醚时，优选使用具有护套的冷却装置。护套温度优选维持在40℃或更低，更优选维持在-40℃至30℃。当温度高于40℃时，可能不会制得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末。
从获得具有高堆积密度的水溶性非离子型纤维素醚粉末的角度来看，含水的水溶性非离子型纤维素醚在冷却装置中的停留时间优选为10秒至60分钟，更优选为1分钟至30分钟，甚至更优选为1分钟至15分钟。
所述冷却可以是静止冷却或搅拌冷却。从更有效的冷却的角度来看，优选搅拌冷却。
从用于搅拌的功率消耗或含水的水溶性非离子型纤维素醚的水蒸发的角度来看，在搅拌螺旋桨的圆周速度方面，用于冷却的搅拌速率优选为0.05m/s至50m/s，更优选为0.1m/s至20m/s，甚至更优选为0.1m/s至10m/s。
作为带搅拌器的冷却装置，可以使用已知的装置。实例包括螺条混合器、螺旋混合器、带销的转子混合器、桨式混合器、带桨叶的混合器、Proshear混合器、双螺杆捏合机、共捏合机、螺旋式换热捏合机、自洁式捏合机和双轴捏合机。
冷却装置优选是连续式的而非间歇式的，这是因为连续式的冷却装置可以具有较小尺寸。
使水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水混合以获得含水的水溶性非离子型纤维素醚的步骤，以及使所获得的含水的水溶性非离子型纤维素醚冷却的步骤可以在各个装置中进行或在单个装置中进行。例如，当所述步骤在单个装置中进行时，所述装置被分成两个或更多个区域，所述区域包括用于添加70℃或更高温度的水并搅拌的区域和冷却区域。所述冷却区域配置在用于添加70℃或更高温度的水并搅拌的区域之后。在用于添加70℃或更高温度的水并搅拌的区域中，优选配置用于保温的机构或加热器。在冷却区域中，配置了用于冷却的机构。
图1示出了以下实施方案：在各个装置中进行了使水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水混合的步骤、以及使所获得的含水的水溶性非离子型纤维素醚冷却的步骤。图2示出了在单个装置中进行混合步骤和冷却步骤的实施方案。在图1中，将水溶性非离子型纤维素醚1和70℃或更高温度的水2导入带搅拌器的混合器3中并且在搅拌下混合，然后将所得的混合物在冷却装置4中冷却，并且将冷却的混合物在干燥器、粉碎机或同时进行干燥和粉碎的干燥粉碎装置5中进行处理。在图2中，将水溶性非离子型纤维素醚1和70℃或更高温度的水2导入带搅拌器和包含冷却区域8的混合器6的混合搅拌区域7中，然后将所得的混合物在混合器6的冷却区域8中进行冷却，并且将冷却的混合物在干燥器、粉碎机或干燥和粉碎同时进行的干燥粉碎装置5中进行处理。
其次，针对冷却的含水的水溶性非离子型纤维素醚采用已知的方法施以干燥和粉碎的步骤，以获得水溶性非离子型纤维素醚粉末。在干燥和粉碎的步骤中，干燥和粉碎可以单独进行或同时进行。例如，可以将冷却的纤维素醚进行干燥并且然后进行粉碎，或者可以同时进行干燥和粉碎。
干燥器的实例可以包括：诸如桨式干燥器的搅拌干燥器；流化床干燥器；以及干手器。
粉碎机的实例可以包括球磨机、振动式磨机、冲击式研磨机、辊磨机和喷射磨机。
对于同时干燥和粉碎的方法而言，作为示例有使加热的气体与冷却的含水的水溶性非离子型纤维素醚一起导入冲击式粉碎机的方法。
将干燥和粉碎的水溶性非离子型纤维素醚任选地进行筛分和混合以获得水溶性非离子型纤维素醚粉末。
从流动性或溶解速率的角度来看，水溶性非离子型纤维素醚粉末优选具有的平均粒径为30μm至300μm，更优选为40μm至200μm，甚至更优选为50μm至100μm。平均粒径可以通过根据JIS K0069的“用于筛分化学产品的测试方法(Test methods for sieving ofchemical products)”中的干式机械筛分方法来测定。
关于堆积密度，从流动性或溶解速率的角度来看，水溶性非离子型纤维素醚粉末优选具有的松散堆积密度为0.20g/ml至0.60g/ml，更优选为0.25g/ml至0.50g/ml，甚至更优选为0.30g/ml至0.47g/ml。“松散堆积密度”是松散填充状态时的堆积密度，并且可以通过包括以下步骤的方法来测定：从高于所述容器的上表面23cm处均匀地将经过JIS22-网筛(710μm的网目尺寸)筛分的样品放置于直径5.03cm和高度5.03cm的不锈钢圆柱形容器(100ml的容量)中，然后使上表面平整用于称重。
从获得预期粘度的角度来看，水溶性非离子型纤维素醚粉末的2重量％水溶液在20℃下优选具有的粘度为2mPa·s至600000mPa·s，更优选为5mPa·s至300000mPa·s。可以根据日本药典第十六版中的羟丙甲纤维素的粘度测量方法II，通过使用LV类型的单圆筒式旋转粘度计(Brookfield式粘度计)来测定水溶性非离子型纤维素醚的2重量％水溶液在20℃下的粘度。
基于本发明，水溶性非离子型纤维素醚粉末具有高堆积密度，使得运输或存储所需的空间减少。水溶性非离子型纤维素醚粉末具有优异的粉末流动性，由此，当从例如料斗供给粉末时，不太可能引起诸如桥接的麻烦。此外，当从例如料斗供给粉末时，在供给精确量粉末的期间，水溶性非离子型纤维素醚粉末在定量上是优异的，并且在供给速率上也是优异的。基于上述理由，可以将水溶性非离子型纤维素醚粉末应用于药物、食品用粘合剂、崩解剂、各种溶剂用增稠剂、结构材料用保水剂和挤出成型用粘合剂。
实施例
下面，将参照实施例和比较例具体地描述本发明。不应解释为本发明局限于实施例或者是通过实施例进行限制。
将具有喷嘴的连续式Proshear混合器用作带搅拌器的混合器，并且将具有护套的连续式Proshear混合器用作冷却装置。
<含水量>
根据日本药典第十六版中的羟丙甲纤维素的干燥失重的测量方法来测定含水量。
<取代度>
根据日本药典第十六版中的羟丙甲纤维素的取代度的测量方法来测定取代度。
<平均粒径>
使用在JIS K0069的用于筛分化学产品的测试方法中的干式机械筛分方法。
将具有250μm、180μm、150μm、106μm、75μm、63μm、45μm和38μm的网目尺寸的JIS标准筛按这些网目尺寸的顺序从顶部进行布置，并且将接收器放置于所述筛之下。使用G200-NF1型GRADEX(由ROTEX制造)作为振荡器。
在250μm筛上，放置50g样品并且用振筛机进行筛分20分钟。测定留在各筛上和接收器上的颗粒的重量，并且计算各筛上的颗粒的重量比(％)。针对从接收器上的颗粒至网目尺寸处于升序的筛上的颗粒，相继累加颗粒的重量比，并且将累加值达到50％时的粒径视为平均粒径。
<松散堆积密度>
“松散堆积密度”是松散填充状态时的堆积密度，并且通过以下方法来测定。将样品从高于所述容器的上表面23cm处经过JIS 22-网筛(710μm的网目尺寸)进行筛分，并且均匀地放置于具有5.03cm直径和5.03cm高度的圆柱形容器(100ml的容量)中；然后，使上表面平整以用于称重。
<2重量％水溶液在20℃下的粘度>
根据日本药典第十六版中的羟丙甲纤维素的粘度测量方法II，通过使用LV类型的单圆筒式旋转粘度计(Brookfield式粘度计)来测定2重量％水溶液在20℃下的粘度。
<实施例1>
在具有内部搅拌器的压力容器中，将1.43重量份的49重量％氢氧化钠水溶液添加至1.00重量份的浆料粉末中以获得碱纤维素。将0.97重量份的用于甲氧基取代的氯甲烷和0.24重量份的用于羟丙氧基取代的环氧丙烷添加至碱纤维素，并且在60℃至90℃的温度下反应2小时以获得反应产物(即粗制羟丙基甲基纤维素)。其次，将95℃的水以水与粗制羟丙基甲基纤维素的重量比为20的量添加至粗制羟丙基甲基纤维素以使上述粗制羟丙基甲基纤维素分散，然后过滤以获得经洗涤的饼状物。将95℃的水以水与羟丙基甲基纤维素的重量比为10的量添加至经洗涤的饼状物，然后过滤以获得具有35重量％的含水量和90℃的温度的羟丙基甲基纤维素。
然后将所获得的羟丙基甲基纤维素以每小时1.00重量份的干燥部分的羟丙基甲基纤维素的速率连续地送入配备有喷嘴的Proshear混合器的入口，所述Proshear混合器具有以1.5m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和90℃的护套温度。同时，将90℃的水以每小时0.684重量份的供给速率从喷嘴连续喷射。将接触产物混合5分钟，然后连续排出。排出的含水羟丙基甲基纤维素具有55重量％的含水量和87℃的温度。接着，将含水羟丙基甲基纤维素连续地供给至配备有护套的连续式Proshear混合器用于冷却，所述Proshear混合器具有以1.5m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和30℃的护套温度。将混合物冷却5分钟，然后连续排出。排出的含水羟丙基甲基纤维素具有40℃的温度。接着，将含水羟丙基甲基纤维素在吹送150℃热空气的冲击式粉碎机中同时进行干燥和粉碎。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的羟丙基甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<比较例1>
除了从喷嘴喷射60℃的水以外，以与实施例1相同的方式获得羟丙基甲基纤维素粉末。从配备有喷嘴的Proshear混合器中排出的含水羟丙基甲基纤维素具有55重量％的含水量和78℃的温度，并且从配备有护套的连续式Proshear混合器中排出的经冷却的含水羟丙基甲基纤维素具有37℃的温度。将结果示于表1中。
<实施例2>
除了相对于1.00重量份的浆料粉末而使用2.14重量份的49重量％氢氧化钠水溶液、1.46重量份的氯甲烷和0.27重量份的环氧丙烷以外，以与实施例1相同的方式获得具有45重量％的含水量和90℃的温度的羟丙基甲基纤维素。
然后将所获得的羟丙基甲基纤维素以每小时1.00重量份的干燥部分的羟丙基甲基纤维素的供给速率连续地送入配备有喷嘴的双轴捏合机的入口，所述双轴捏合机具有以0.1m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和用绝热材料覆盖的捏合机表面。同时，将80℃的水以每小时1.04重量份的速率从喷嘴喷射。将接触产物混合30分钟，然后连续排出。排出的含水羟丙基甲基纤维素具有65重量％的含水量和83℃的温度。接着，将含水羟丙基甲基纤维素连续地供给至配备有护套的双轴捏合机用于冷却，所述双轴捏合机具有以0.1m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和20℃的护套温度。将混合物冷却30分钟，然后连续排出。排出的含水羟丙基甲基纤维素具有30℃的温度。接着，将含水羟丙基甲基纤维素在吹送150℃热空气的冲击式粉碎机中同时进行干燥和粉碎。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的羟丙基甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<比较例2>
除了从喷嘴喷射60℃的水以外，以与实施例2相同的方式获得羟丙基甲基纤维素粉末。从配备有喷嘴的双轴捏合机中排出的含水羟丙基甲基纤维素具有65重量％的含水量和76℃的温度，并且从配备有护套的双轴捏合机中排出的经冷却的含水羟丙基甲基纤维素具有28℃的温度。将结果示于表1中。
<实施例3>
除了相对于1.00重量份的浆料粉末而添加2.14重量份的49重量％氢氧化钠水溶液和1.46重量份的氯甲烷、以及不添加环氧丙烷以外，以与实施例1相同的方式获得具有60重量％的含水量和90℃的温度的甲基纤维素。
然后将所获得的甲基纤维素以每小时1.00重量份的干燥部分的甲基纤维素的供给速率连续地送入配备有喷嘴的Proshear混合器的入口，所述Proshear混合器具有以5m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和90℃的护套温度。同时，将70℃的水以每小时2.500重量份的速率从喷嘴连续喷射。将接触产物混合1分钟，然后连续排出。排出的含水甲基纤维素具有80重量％的含水量和77℃的温度。接着，将含水甲基纤维素连续地供给至配备有护套的连续式Proshear混合器用于冷却，所述Proshear混合器具有以5m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和-10℃的护套温度。将混合物冷却1分钟，然后连续排出。排出的含水甲基纤维素具有10℃的温度。接着，将含水甲基纤维素在吹送150℃热空气的冲击式粉碎机中同时进行干燥和粉碎。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<比较例3>
除了从喷嘴喷射60℃的水以外，以与实施例3相同的方式获得甲基纤维素粉末。从配备有喷嘴的Proshear混合器中排出的含水甲基纤维素具有80重量％的含水量和72℃的温度，并且从配备有护套的连续式Proshear混合器中排出的经冷却的含水甲基纤维素具有9℃的温度。将结果示于表1中。
<实施例4>
以与实施例3相同的方式获得具有60重量％的含水量和90℃的温度的甲基纤维素。
然后将所获得的甲基纤维素以每小时1.00重量份的干燥部分的甲基纤维素的供给速率连续地送入配备有喷嘴的Proshear混合器的入口，所述Proshear混合器具有以20m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和70℃的护套温度。同时，将70℃的水以每小时0.357重量份的速率从喷嘴连续喷射。将接触产物混合1分钟，然后连续排出。排出的含水甲基纤维素具有65重量％的含水量和85℃的温度。接着，将含水甲基纤维素连续地供给至配备有护套的连续式Proshear混合器用于冷却，所述Proshear混合器具有以20m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨和-10℃的护套温度。将混合物冷却1分钟，然后连续排出。排出的含水甲基纤维素具有11℃的温度。接着，将含水甲基纤维素在吹送150℃热空气的冲击式粉碎机中同时进行干燥和粉碎。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<比较例4>
除了从喷嘴喷射60℃的水以外，以与实施例4相同的方式获得甲基纤维素粉末。从配备有喷嘴的Proshear混合器中排出的含水甲基纤维素具有65重量％的含水量和83℃的温度，并且从配备有护套的连续式Proshear混合器中排出的经冷却的含水甲基纤维素具有11℃的温度。将结果示于表1中。
<实施例5>
以与实施例3相同的方式获得具有60重量％的含水量和90℃的温度的甲基纤维素。
然后将所获得的甲基纤维素以每小时1.00重量份的干燥部分的羟丙基甲基纤维素的速率送入具有第一半区域和第二半区域的Proshear混合器的第一区域的入口。Proshear混合器在第一半区域和第二半区域均具有以5m/s的圆周速度旋转的搅拌螺旋桨，具有与第二半区域的护套温度不同的第一半区域的护套温度以及位于第一半区域的喷嘴。同时，将70℃的水以每小时2.500重量份的速率从喷嘴连续喷射。第一半区域的护套温度为70℃，而第二半区域的护套温度为-5℃。第一半区域中的混合时间为3分钟，而第二半区域中的冷却时间为5分钟。连续排出的经冷却的含水羟丙基甲基纤维素具有80重量％的含水量和10℃的温度。接着，将含水羟丙基甲基纤维素在吹送150℃热空气的冲击式粉碎机中同时进行干燥和粉碎。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<实施例6>
以与实施例1相同的方式获得具有55重量％的含水量和87℃的温度的含水羟丙基甲基纤维素，然后以与实施例1相同的方式进行冷却以获得具有40℃的温度的含水羟丙基甲基纤维素。然后通过使用具有140℃的护套温度的桨式干燥器来干燥含水羟丙基甲基纤维素，直到其含水量达到1重量％。将干燥的羟丙基甲基纤维素用球磨机粉碎并且通过具有250μm开口的筛。
将含水量、取代度、2重量％水溶液在20℃下的粘度、平均粒径和所获得的羟丙基甲基纤维素粉末的松散堆积密度的测量结果示于表1中。
<比较例5>
除了从喷嘴喷射60℃的水以外，以与实施例6相同的方式获得羟丙基甲基纤维素粉末。从配备有喷嘴的Proshear混合器中排出的含水羟丙基甲基纤维素具有55重量％的含水量和78℃的温度，并且从配备有护套的连续式Proshear混合器中排出的经冷却的含水羟丙基甲基纤维素具有37℃的温度。将结果示于表1中。
表1
Figure BDA0001259737050000171
如表1所示，相比于比较例1～2和比较例5中通过使羟丙基甲基纤维素与60℃的水混合而获得的含水羟丙基甲基纤维素产物、以及比较例3～4中通过使甲基纤维素与60℃的水混合而获得的含水甲基纤维素产物而言，实施例1和实施例6中通过使羟丙基甲基纤维素与90℃的水混合和实施例2中与80℃的水混合而获得的含水羟丙基甲基纤维素产物，以及在实施例3～5中通过使甲基纤维素与70℃的水混合而获得的含水甲基纤维素产物，其结果是具有较高松散堆积密度的羟丙基甲基纤维素粉末和甲基纤维素。

Claims (3)

1.水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，其包括以下步骤：
使碱纤维素与醚化剂反应以获得粗制水溶性非离子型纤维素醚；
对所述粗制水溶性非离子型纤维素醚进行洗涤并脱水以获得具有30重量％至60重量％的含水量的纯化的水溶性非离子型纤维素醚；
将70℃至100℃的所述纯化的水溶性非离子型纤维素醚与使所述含水量增加至少5重量％并且使得所述纯化的水溶性非离子型纤维素醚的含水量变成55重量％至90重量％的量的70℃或更高温度的水混合，以获得具有55重量％至90重量％的含水量的含水的纯化的水溶性非离子型纤维素醚；
使所述含水的纯化的水溶性非离子型纤维素醚冷却；以及
使所述经冷却的含水的纯化的水溶性非离子型纤维素醚干燥和粉碎。
2.如权利要求1所述的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，其中，使所述纯化的水溶性非离子型纤维素醚与水混合的步骤包括：在带搅拌器的混合器中，使所述纯化的水溶性非离子型纤维素醚与70℃或更高温度的水之间同时进行接触和搅拌。
3.如权利要求1或2所述的水溶性非离子型纤维素醚粉末的制造方法，其中，所述冷却的步骤包括：使所述含水的纯化的水溶性非离子型纤维素醚冷却至0℃至40℃。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10941217B2 (en) 2017-07-05 2021-03-09 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Water-soluble cellulose ether and method for producing the same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2262527A (en) * 1992-07-02 1993-06-23 Dow Deutschland Inc Process for grinding cellulose compounds
CN1198926A (zh) * 1997-05-09 1998-11-18 信越化学工业株式会社 低取代度羟丙基纤维素粉末制造方法
CN1311258A (zh) * 2000-02-28 2001-09-05 沃尔夫瓦尔斯罗德有限公司 生产粒状水溶性纤维素衍生物的方法
WO2002087643A1 (fr) * 2001-04-30 2002-11-07 Beijing Textile Research Institute Matieres styptiques de derives ether de cellulose hydrosolubles
CN102276733A (zh) * 2011-08-19 2011-12-14 华南理工大学 一种高取代度乙基纤维素的制备方法
CN103459429A (zh) * 2011-04-06 2013-12-18 陶氏环球技术有限责任公司 降低水溶性纤维素衍生物中水不溶性纤维的量的方法
CN104250305A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 信越化学工业株式会社 用于制备储存稳定性优异的水溶性非离子纤维素醚的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2262527A (en) 1938-07-15 1941-11-11 Sinclair Refining Co Lubrication
US2331864A (en) 1942-03-20 1943-10-12 Dow Chemical Co Method of preparing powdered cellulose ethers quickly soluble in cold water
GB737363A (en) 1952-11-17 1955-09-21 Mo Och Domsjoe Ab Method for the production of water and/or alkali soluble cellulose derivatives
GB864144A (en) * 1959-05-21 1961-03-29 Dow Chemical Co Improved adhesives
US5488104A (en) 1994-06-30 1996-01-30 The Dow Chemical Company Process for comminuting cellulose ethers
JP5866358B2 (ja) 2010-07-28 2016-02-17 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー 剤形からの活性含有成分の放出の制御方法
JP5503609B2 (ja) 2011-09-08 2014-05-28 信越化学工業株式会社 非イオン性水溶性セルロースエーテルの製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2262527A (en) * 1992-07-02 1993-06-23 Dow Deutschland Inc Process for grinding cellulose compounds
CN1198926A (zh) * 1997-05-09 1998-11-18 信越化学工业株式会社 低取代度羟丙基纤维素粉末制造方法
CN1311258A (zh) * 2000-02-28 2001-09-05 沃尔夫瓦尔斯罗德有限公司 生产粒状水溶性纤维素衍生物的方法
WO2002087643A1 (fr) * 2001-04-30 2002-11-07 Beijing Textile Research Institute Matieres styptiques de derives ether de cellulose hydrosolubles
CN103459429A (zh) * 2011-04-06 2013-12-18 陶氏环球技术有限责任公司 降低水溶性纤维素衍生物中水不溶性纤维的量的方法
CN102276733A (zh) * 2011-08-19 2011-12-14 华南理工大学 一种高取代度乙基纤维素的制备方法
CN104250305A (zh) * 2013-06-26 2014-12-31 信越化学工业株式会社 用于制备储存稳定性优异的水溶性非离子纤维素醚的方法

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