ES2622291T3 - Procedimiento para producir celulosa alcalina - Google Patents

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ES2622291T3 ES12779362.8T ES12779362T ES2622291T3 ES 2622291 T3 ES2622291 T3 ES 2622291T3 ES 12779362 T ES12779362 T ES 12779362T ES 2622291 T3 ES2622291 T3 ES 2622291T3
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Yutaka Yoshida
Ryo MIYASATO
Kenichi Shiba
Rui Takahashi
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Abstract

Procedimiento para producir una celulosa alcalina que comprende: etapa 1, en la que una materia prima que contiene celulosa se pulveriza en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto básico con relación a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye una celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condición en la que el contenido de agua de la misma con relación a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diámetro de la materia prima que contiene celulosa de 110 μm o menos, y etapa 2, en la que se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relación a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 añadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para producir celulosa alcalina Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir una celulosa alcalina y a un procedimiento para producir un eter de celulosa.
Antecedentes de la tecnica
Un eter de celulosa se usa ampliamente como componente para composiciones de limpieza tales como un champu, un aclarado, un tratamiento y un acondicionador, as^ como un agente dispersante, un modificador, un floculante, etcetera. Una celulosa que es una materia prima para producir eter de celulosa es altamente cristalina con escasa reactividad, de modo que es necesario disminuir su cristalinidad y mejorar su reactividad en la produccion del eter de celulosa.
Por consiguiente, en un procedimiento de produccion del eter de celulosa usado generalmente, se activa una celulosa mediante un denominado proceso Alcell o un proceso de mercerizacion en el que una celulosa, una gran cantidad de agua y un gran exceso de un hidroxido de metal alcalino se mezclan como estado de suspension de los mismos para formar una celulosa alcalina, que entonces se somete a una reaccion de eterificacion.
Sin embargo, en este procedimiento, se produce una gran cantidad de sal como subproducto a partir de este gran exceso del hidroxido de metal alcalino usado en el proceso Alcell; y por tanto, la carga de purificacion para retirar esta sal producida como subproducto se convierte en un problema. Por consiguiente, se han propuesto procedimientos para producir una celulosa alcalina o un derivado de celulosa con los que se tiene como objetivo reducir la cantidad del hidroxido de metal alcalino.
Por ejemplo, en el documento de patente 1, se divulga un procedimiento para producir una celulosa alcalina en el que se suministra una disolucion de hidroxido de sodio que tiene una concentracion comparativamente alta del 30 al 70 % rociandola como una neblina a una pulpa que tiene el tamano de 60 a 80 de malla, efectuando de ese modo el mezclado y la reaccion de los mismos.
En el documento de patente 2, se divulga un procedimiento para producir una celulosa alcalina en el que se pulveriza una mezcla de una celulosa facilmente pulverizable y un hidroxido de sodio solido de modo que la disminucion en el grado de polimerizacion durante el almacenamiento se vuelve pequena.
En el documento de patente 3, se divulga un procedimiento para producir una celulosa alcalina en el que se realiza de manera eficaz una sustitucion alcalina mediante un tratamiento mecanico en presencia de un compuesto basico y agua, teniendo de ese modo el grupo sustituyente dispersado uniformemente.
En el documento de patente 4, se divulga un procedimiento para producir un derivado de celulosa en el que se hace reaccionar una celulosa en polvo con baja cristalinidad con glicidol en presencia de un catalizador. En el documento de patente 5, se divulga un procedimiento para producir una celulosa cationizada en el que se hace reaccionar una celulosa en polvo con baja cristalinidad con una sal de glicidiltrialquilamonio en presencia de un catalizador.
El documento US 3.322.748 A se refiere a un proceso para producir derivados de celulosa en el que se mezcla pulpa de celulosa pulverizada con agentes alcalinos y de eterificacion u otros agentes reactivos tales como oxido de etileno con el fin de hacer que la pulpa de celulosa reaccione con los agentes alcalinos y de eterificacion u otros agentes reactivos para producir carboximetilcelulosa de sodio u otros derivados de celulosa tales como hidroxietilcelulosa, etilcelulosa y metilcelulosa.
El documento EP 1.734.055 A2 se refiere a un procedimiento para preparar celulosa alcalina que comprende alimentar simultaneamente polvo de pulpa y una disolucion alcalina acuosa a un dispersador de alta velocidad para que entren en contacto entre sf continuamente y a un procedimiento para preparar eter de celulosa que comprende hacer reaccionar la celulosa alcalina resultante con un agente de eterificacion.
El documento US 2003/013871 A1 se refiere a procesos para la produccion de eteres de polisacaridos, por ejemplo eteres de celulosa, en los que se transforman las sales formadas durante el procedimiento, por ejemplo, nitrato de sodio o acetato de sodio en sus acidos y bases correspondientes por medio de una corriente electrica, preferiblemente en combinacion con una membrana bipolar y membranas cationicas y/o anionicas adecuadas.
Documento de patente 1: Publicacion de solicitud de patente japonesa n.° S38-4800
Documento de patente 2: Publicacion de solicitud de patente japonesa n.° S42-800
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Documento de patente 3: Publicacion de patente japonesa abierta a consulta por el publico n.° 2011-37924 Documento de patente 4: Publicacion de patente japonesa abierta a consulta por el publico n.° 2009-114375 Documento de patente 5: Publicacion de patente japonesa abierta a consulta por el publico n.° 2009-102587 Sumario de la invencion
La presente invencion se refiere a los siguientes (A) y (B).
(A) Un procedimiento para producir una celulosa alcalina que comprende las siguientes etapa 1 y etapa 2.
Etapa 1: Se pulveriza una materia prima que contiene celulosa en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye una celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos.
Etapa 2: Se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.
(B) Un procedimiento para producir un eter de celulosa que comprende: producir celulosa alcalina mediante el procedimiento de produccion segun (A) y hacer reaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificacion.
Breve descripcion del dibujo
La figura 1 muestra un dibujo esquematico de una parte de reactor del aparato de reaccion del tipo mezcladora de cinta usado en el ejemplo 16.
Modo para llevar a cabo la invencion
El procedimiento del documento de patente 1 intenta reducir la cantidad de un gran exceso de un hidroxido de metal alcalino usado en el proceso Alcell; pero su efecto es insuficiente.
En el documento de patente 2, se usa un gran exceso de hidroxido de sodio de manera similar al proceso Alcell convencional.
En los procedimientos de los documentos de patente 3, 4 y 5, aunque la cantidad de uso de un hidroxido de metal podna reducirse durante el proceso Alcell, resulto evidente que existe un problema de disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa durante el tiempo de relajacion de la estructura cristalina de la celulosa.
La presente invencion se refiere a un procedimiento para producir una celulosa alcalina con una pequena disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa asf como con una pequena cantidad de uso de una base, y a un procedimiento para producir un eter de celulosa usando la celulosa alcalina asf obtenida.
Es decir, la presente invencion se refiere a los siguientes (A) y (B).
(A) Un procedimiento para producir una celulosa alcalina que comprende las siguientes etapa 1 y etapa 2.
Etapa 1: Se pulveriza una materia prima que contiene celulosa en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye una celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos.
Etapa 2: Se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.
(B) Un procedimiento para producir un eter de celulosa que comprende: producir una celulosa alcalina mediante el procedimiento de produccion segun (A) y hacer reaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificacion.
Segun el procedimiento para producir una celulosa alcalina de la presente invencion, puede producirse de manera
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eficaz una celulosa alcalina usando la cantidad reducida de un compuesto basico mientras se suprime la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa. Ademas, puede producirse de manera eficaz un eter de celulosa usando la celulosa alcalina asf obtenida.
Procedimiento para producir la celulosa alcalina
El procedimiento para producir la celulosa alcalina de la presente invencion comprende las siguientes etapa 1 y etapa 2.
Etapa 1: Se pulveriza una materia prima que contiene celulosa en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye una celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos.
Etapa 2: Se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.
A continuacion en el presente documento, se explicaran en detalle cada etapa, las materias primas que han de usarse, etcetera.
Etapa 1
En la etapa 1, se pulveriza una materia prima que contiene celulosa en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye la celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos.
En la etapa 1, se pulveriza la materia prima que contiene celulosa junto con un compuesto basico en la condicion de ausencia sustancial de agua, de modo que el compuesto basico puede dispersarse de manera uniforme en la materia prima que contiene celulosa despues de la pulverizacion. Ademas, la pulverizacion puede realizarse de manera eficaz llevando a cabo la pulverizacion en la condicion de ausencia sustancial de agua; y como resultado puede suprimirse la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa durante el tiempo de pulverizacion.
Materia prima que contiene celulosa:
La materia prima que contiene celulosa usada en la presente invencion contiene una a-celulosa, siendo la cantidad de la misma en dicha materia prima preferiblemente del 20 % o mas en masa, mas preferiblemente del 40 % o mas en masa, todavfa mas preferiblemente del 60 % o mas en masa, o aun todavfa mas preferiblemente del 75 % o mas en masa. El lfmite superior del contenido de a-celulosa es del 100 % en masa. Mientras tanto, el contenido de a- celulosa puede obtenerse mediante la siguiente ecuacion de calculo (1) usando los valores solubles en alcali S10 (20 °C) y S18 (20 °C) obtenidos mediante la norma ISO 692.
Contenido de a-celulosa (% en masa)= 100 - (S18+S10)/2 (1)
En el caso de una pulpa, el contenido de a-celulosa esta generalmente en el intervalo del 75 al 99 % en masa, siendo el resto, ademas de agua, cantidades muy pequenas de una celulosa de un bajo grado de polimerizacion, una hemicelulosa, una lignina, etcetera. El contenido de la celulosa de un bajo grado de polimerizacion es muy pequeno en una pulpa disponible comercialmente que se obtiene mediante digestion y blanqueo del material de madera; y por tanto puede suponerse que, en la pulpa, el contenido de celulosa es casi igual al contenido de a- celulosa.
El grado de polimerizacion promedio de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa (a continuacion en el presente documento esta celulosa se denomina a veces “celulosa de materia prima”) no influye en el procedimiento de produccion de la presente invencion; y por tanto, no esta particularmente restringido. Sin embargo, la caractenstica del procedimiento de produccion de la presente invencion reside en que la disminucion en el grado de polimerizacion durante el tiempo de produccion de la celulosa alcalina es pequena, de modo que el procedimiento de produccion de la presente invencion expresa un efecto innegable especialmente cuando se desea una celulosa alcalina o un eter de celulosa que tenga un alto grado de polimerizacion promedio.
En vista de este punto, el grado de polimerizacion promedio de la celulosa de materia prima es preferiblemente de
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En la presente invencion, el grado de polimerizacion promedio significa el grado de polimerizacion promedio en viscosidad medido mediante el procedimiento de cobre-amoniaco; y espedficamente, se calcula segun el procedimiento que se describe en los ejemplos.
La celulosa se compone de la parte cristalina y la parte amorfa, en la que la proporcion de la parte cristalina en la celulosa de materia prima, es decir, la cristalinidad, no esta particularmente restringida. Sin embargo, el tratamiento de reduccion de la cristalinidad de la celulosa esta acompanado habitualmente por una disminucion en el grado de polimerizacion como consecuencia de rotura de la cadena de la celulosa. Para obtener la celulosa alcalina o el eter de celulosa que tiene un alto grado de polimerizacion promedio tal como se menciono anteriormente, la materia prima que contiene celulosa que contiene la celulosa que tiene el grado de polimerizacion menos disminuido, es decir, que no se ha sometido al procedimiento de reduccion de la cristalinidad o, si se ha sometido al tratamiento de reduccion, el tiempo del mismo ha sido corto, en otras palabras, se usa preferiblemente la materia prima que contiene celulosa que contiene la celulosa que tiene una alta cristalinidad. Por otro lado, la materia prima que contiene celulosa que tiene una cristalinidad extremadamente alta de mas del 95 % no esta facilmente disponible. Por consiguiente, la cristalinidad de la celulosa de materia prima esta preferiblemente en el intervalo del 10 al 95 %, mas preferiblemente en el intervalo del 20 al 95 %, todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 50 al 90 %, o incluso todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 60 al 80 %.
En la presente invencion, la cristalinidad de la celulosa significa la cristalinidad derivada de la estructura cristalina de tipo I de la celulosa de materia prima; y se obtiene mediante la siguiente ecuacion de calculo (2) a partir del resultado de la medicion de difraccion de rayos X en cristal.
Cristalinidad (%) = {(I22,6 - I18,5)/I22,a} x 100 (2)
(En la ecuacion, 122,6 muestra la intensidad de difraccion en el plano de red (plano 002) del cristal de tipo I de celulosa en la difraccion de rayos X (angulo de difraccion 20 = 22,6°), e 118,5 muestra la intensidad de difraccion de la parte amorfa (angulo de difraccion 20 = 18,5°)).
Tambien existe un poco de la parte amorfa en la celulosa en polvo o pulpa disponible comercialmente; y por tanto, la cristalinidad de las mismas segun la ecuacion de calculo (2) esta en el intervalo de aproximadamente el 60 % a aproximadamente el 80 %.
La clase de la materia prima que contiene celulosa no esta particularmente restringida. Un ejemplo ilustrativo de la misma incluye diversas astillas de madera; pulpas tales como una pulpa de madera producida a partir de un material de madera y una pulpa de borra de algodon obtenida a partir de fibras alrededor de las semillas de algodon; papeles tales como un periodico, una caja de carton, una revista y un papel de alta calidad; un tallo y una hoja de plantas tales como paja de arroz y tallo de mafz; y cascaras de plantas tales como cascarilla de arroz, cascara de palma y cascara de coco. Entre las mismas, se prefiere una pulpa en vista de la pureza de la celulosa, el grado de polimerizacion y la facil disponibilidad.
La forma de la materia prima que contiene celulosa no esta particularmente restringida siempre que no haya ningun problema al cargarla en el aparato de pulverizacion que se mencionara mas adelante; pero desde el punto de vista operativo, se prefieren la materia prima que contiene celulosa en forma de hoja, la materia prima que contiene celulosa en forma de microgranulo o astilla obtenidos mediante corte o pulverizacion de manera gruesa de la materia prima que contiene celulosa en forma de hoja, y la materia prima que contiene celulosa en forma de polvo obtenida mediante pulverizacion fina. Entre las mismas, se prefiere la materia prima que contiene celulosa en forma de astilla en vista del uso de la materia prima de celulosa que tiene un mayor grado de polimerizacion asf como debido a la facil operacion de la misma.
La materia prima que contiene celulosa en forma de astilla puede obtenerse usando una desmenuzadora (tal como MSX2000-IVP440F (nombre comercial) fabricada por MEIKO SHOKAI CO., LTD.) o una granuladora de hojas (tal como SGG-220 (nombre comercial) fabricada por HoRAI CO, LTD.)
El tamano de las astillas de la materia prima que contiene celulosa en forma de astilla esta preferiblemente en el intervalo de 0,6 a 100 mm cuadrados, mas preferiblemente en el intervalo de 0,8 a 30 mm cuadrados, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 1 a 10 mm cuadrados, en vista de una pulverizacion mas eficaz de las astillas. Mediante el corte o la pulverizacion gruesa de la materia prima que contiene celulosa en forma de hoja hasta el tamano dentro del intervalo tal como se menciono anteriormente, puede realizarse de manera eficaz la operacion de secado que puede realizarse si es necesaria, y ademas, puede reducirse la carga durante la pulverizacion.
El contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa con relacion a la
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celulosa de materia prima debido a que la pulverizacion mencionada mas adelante necesita realizarse en el estado de ausencia sustancial de agua con el fin de suprimir la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa de materia prima. El lfmite inferior del contenido de agua es del 0 % en masa con relacion a la celulosa de materia prima; sin embargo, debido a que es diffcil lograr el contenido de agua del 0 % en masa en la materia prima que contiene celulosa, el contenido de agua en la misma esta preferiblemente en el intervalo del 0,01 al 10 % en masa, mas preferiblemente en el intervalo del 0,1 al 7 % en masa, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 1 al 6 % en masa, con relacion a la celulosa de materia prima. Aunque el contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa sea mayor que el intervalo anterior, esta puede usarse llevando a cabo una operacion de secado conocida hasta la fecha antes de la pulverizacion ajustado de ese modo el contenido de agua en el sistema durante la pulverizacion mencionada mas adelante dentro del intervalo mencionado mas adelante.
El contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa puede medirse usando una balanza de determinacion de humedad por infrarrojos disponible comercialmente y, espedficamente, la medicion del mismo puede realizarse mediante el procedimiento descrito en los ejemplos.
Compuesto basico:
Un ejemplo ilustrativo del compuesto basico usado en la etapa 1 incluye hidroxidos de metal alcalino tales como hidroxido de sodio, hidroxido de potasio e hidroxido de litio; hidroxidos de metal alcalinoterreo tales como hidroxido de magnesio e hidroxido de calcio; y aminas terciarias tales como trimetilamina y trietilamina. Entre los mismos, se prefieren hidroxidos de metal alcalino o hidroxidos de metal alcalinoterreo; se prefieren mas hidroxidos de metal alcalino; y se prefieren todavfa mas hidroxido de sodio e hidroxido de potasio. Estos compuestos basicos pueden usarse individualmente o en una combinacion de dos o mas clases de los mismos.
La cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion esta en el intervalo de 0,6 a 1,5 mol con relacion a 1 mol de la unidad de anhidroglucosa (a continuacion en el presente documento esta unidad se denomina a veces “AGU”) que constituye la celulosa de materia prima. Cuando la cantidad de adicion del compuesto basico es de 0,6 o mas en mol con relacion a 1 mol de AGU que constituye la celulosa de materia prima (a continuacion en el presente documento esta unidad se denomina a veces “AGU”), puede producirse la celulosa alcalina de inmediato en la etapa 2. Debido a esto, la cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion es preferiblemente de 0,7 o mas en mol, o mas preferiblemente de 0,8 o mas en mol, con relacion a 1 mol de la AGU de la celulosa de materia prima. Cuando la cantidad de adicion del compuesto basico es de 1,5 o menos en mol con relacion a 1 mol de la AGU de la celulosa de materia prima, el rendimiento de la reaccion (basandose en un agente de eterificacion) durante la reaccion mencionada mas adelante entre la celulosa alcalina y un agente de eterificacion (a continuacion en el presente documento esta reaccion se denomina a veces “reaccion de eterificacion”) es alto; y ademas, la cantidad de la sal formada es pequena aunque se realice una neutralizacion despues de completarse la reaccion, de modo que puede omitirse una etapa de purificacion, o puede reducirse la carga de purificacion aunque se realice purificacion. Desde este punto de vista, la cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion es preferiblemente de 1,3 o menos en mol, o mas preferiblemente de 1,2 o menos en mol, con relacion a 1 mol de la AGU de la celulosa de materia prima. Desde el punto de vista mencionado anteriormente, la cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion esta preferiblemente en el intervalo de 0,7 a 1,3 mol, o mas preferiblemente en el intervalo de 0,8 a 1,2 mol, con relacion a 1 mol de la AGU de la celulosa de materia prima.
El procedimiento para anadir el compuesto basico no esta particularmente restringido; y por tanto, puede anadirse o bien todo de una vez o bien mediante una adicion dividida. En el caso de que el compuesto basico se anada todo de una vez, para dispersar uniformemente el compuesto basico en la materia prima que contiene celulosa, se prefiere anadir el compuesto basico en la materia prima que contiene celulosa seguido por agitacion y mezclado de la mezcla resultante, o anadir y mezclar el compuesto basico mientras se agita la materia prima que contiene celulosa.
El compuesto basico puede anadirse en el aparato en el que se lleva a cabo la pulverizacion tal como se menciona mas adelante o en el aparato separado en el que se llevan a cabo la agitacion y el mezclado.
El aparato en el que se llevan a cabo la agitacion y el mezclado no esta particularmente restringido siempre que el compuesto basico pueda dispersarse en la materia prima que contiene celulosa. Un ejemplo ilustrativo del aparato incluye una mezcladora del tipo de cinta, una mezcladora del tipo de pudelado y una mezcladora del tipo de husillo planetario conico; y una amasadora para amasar polvos, una sustancia altamente viscosa, una resina, etcetera. Entre los mismos, se prefiere una mezcladora de pudelado de un tipo de eje horizontal; espedficamente se prefieren especialmente la mezcladora Loedige, que es una mezcladora de pudelado de un tipo de eje horizontal que tiene una cuchilla cortadora (esta es una mezcladora que tiene una pala en forma de arado caractenstica que puede unirse con una cuchilla cortadora, fabricada por Chuoh Kikoh) y una mezcladora de reja (esta es una mezcladora que tiene dos funciones, es decir, mezclado de dispersion flotante mediante una cuchilla de pala que tiene una forma unica y dispersion por cizalladura a alta velocidad mediante cuchillas cortadoras de multiples fases, fabricada por Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.).
La forma del compuesto basico durante el tiempo de adicion del compuesto basico no esta particularmente restringida; pero se prefiere un estado solido, en vista de la eficacia durante la pulverizacion mencionada mas
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adelante. En el caso de que el compuesto basico se anada en estado solido, el compuesto basico esta preferiblemente en forma de aglomerado, granulos o polvos en vista del manejo durante la produccion asf como la dispersion uniforme del compuesto basico en la materia prima que contiene celulosa, aunque el compuesto basico esta mas preferiblemente en la forma de aglomerado o la forma granular en vista de la operacion. Mientras tanto, que el compuesto basico este en el estado solido no significa que el compuesto no contenga agua. El compuesto basico puede contener agua como consecuencia de la absorcion de humedad de un aire etcetera.
Contenido en agua:
La etapa 1 se lleva a cabo en la condicion del 10 % o menos en masa del contenido de agua con relacion a la celulosa de materia prima.
Cuando el contenido de agua en el sistema para llevar a cabo la etapa 1 es del 10 % o menos en masa con relacion a la celulosa de materia prima, la pulverizacion puede realizarse en el plazo de un periodo corto de tiempo puesto que la eficacia de la pulverizacion de la materia prima que contiene celulosa es alta; y al mismo tiempo, la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa de materia prima es pequena puesto que se suprime la rotura del enlace glucosfdico de la celulosa en presencia de la disolucion acuosa basica. Desde este punto de vista, el contenido de agua en el sistema es preferiblemente del 7 % o menos en masa, o mas preferiblemente del 6 % o menos en masa, con relacion a la celulosa de materia prima. El lfmite inferior del contenido de agua es del 0 % en masa. Puesto que es necesario un coste extraordinariamente grande en la operacion para eliminar completamente el agua de la materia prima que contiene celulosa, el contenido de agua en la misma es preferiblemente del 0,01 % o mas en masa, mas preferiblemente del 0,1 % o mas en masa, o todavfa mas preferiblemente del 1 % o mas, con relacion a la celulosa de materia prima. Ademas, el contenido de agua con relacion a la celulosa de materia prima esta preferiblemente en el intervalo del 0,01 al 10 % en masa, mas preferiblemente en el intervalo del 0,1 al 7 % en masa, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 1 al 6 % en masa, en vista de la eficacia de pulverizacion, la supresion de la disminucion en el grado de polimerizacion y los costes operativos.
La medicion del contenido de agua durante la pulverizacion en la etapa 1 puede realizarse de la misma manera que la medicion del contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa. Mientras tanto, en la presente invencion, en cuanto al contenido de agua antes de la pulverizacion o al principio de la pulverizacion, especialmente cuando el compuesto basico se usa en la forma de aglomerado o granular, hay una posibilidad de que el contenido de agua sea diferente dependiendo de la parte de la que se tome la muestra puesto que el compuesto basico no se dispersa uniformemente en la materia prima que contiene celulosa. Por consiguiente, en la presente invencion, el contenido de agua medido en la mezcla de polvo de celulosa despues de la finalizacion de la pulverizacion en la etapa 1 se toma como el contenido de agua durante la pulverizacion en la etapa 1.
Pulverizacion:
La operacion de pulverizacion es la operacion en la que la materia prima que contiene celulosa se pulveriza mientras que el compuesto basico se dispersa lo mas uniformemente posible en la materia prima que contiene celulosa pulverizada, obteniendo de este modo la mezcla de polvo de celulosa. Mediante esta pulverizacion, puede obtenerse la mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos. Cuando se usa el compuesto basico en el estado solido como compuesto basico, la pulverizacion del compuesto basico tiene lugar simultaneamente con la pulverizacion de la materia prima que contiene celulosa.
Si la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa en la mezcla de polvo de celulosa (a continuacion en el presente documento, esta se denomina a veces “celulosa en polvo”) es de 110 |im o menos, la conversion en la celulosa alcalina en la etapa 2 tiene lugar de inmediato. Desde este punto de vista, la mediana del diametro de la celulosa en polvo es preferiblemente de 100 |im o menos, o mas preferiblemente de 80 |im o menos. Por otro lado, si la mediana del diametro de la celulosa en polvo es de 10 |im o mas, la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa durante la pulverizacion es pequena, de modo que este tamano es preferible. Desde este punto de vista, la mediana del diametro de la celulosa en polvo es mas preferiblemente de 20 |im o mas, todavfa mas preferiblemente de 30 |im o mas, todavfa mas preferiblemente de manera adicional de 40 |im o mas, o incluso todavfa mas preferiblemente de manera adicional de 50 |im o mas. Para aumentar la tasa y el rendimiento de la conversion en la celulosa alcalina y suprimir la disminucion en el grado de polimerizacion durante la pulverizacion, la mediana del diametro de la celulosa en polvo esta preferiblemente en el intervalo de 10 a 110 |im, mas preferiblemente en el intervalo de 20 a 110 |im, todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 30 a 110 |im, incluso todavfa mas preferiblemente de manera adicional en el intervalo de 40 a 100 |im, o lo mas preferiblemente en el intervalo de 50 a 80 |im. La mediana del diametro de la celulosa en polvo en la presente invencion puede medirse mediante el procedimiento descrito en los ejemplos.
La maquina de pulverizacion que va a usarse no esta particularmente restringida siempre que pueda pulverizar la materia prima que contiene celulosa hasta la mediana del diametro pretendido y pueda dispersar el compuesto basico en la materia prima que contiene celulosa lo mas uniformemente posible.
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Los ejemplos espedficos de maquinas de pulverizacion incluyen molinos de cilindros tales como un molino de cilindros de compresion a alta presion y un molino de rotacion de cilindros; molinos de rodillos verticales tales como un molino de rodillos anulares, un molino de rodillos y gmas y un molino de bolas y gmas; molinos de medio dirigido por recipiente tales como un molino de bolas rodantes, un molino de bolas vibratorio, un molino de barras vibratorio, un molino de tubo vibratorio, un molino de bolas planetario y un molino de fluidizacion centnfuga; molinos de agitacion de medio tales como una maquina de pulverizacion de torre, un molino de tanque con agitacion, un molino de tanque con flujo directo y un molino anular; molinos de cizalladura por compresion tales como un molino de rodillos centnfugo de alta velocidad y un molino Angmill; y un mortero, un molino de piedra y un molino Masscolloider, un molino Fret, un molino de muelas verticales, un molino de cuchillas, un molino de puas y un molino de corte. Entre los mismos, en vista de la productividad asf como de la eficacia de pulverizacion de la materia prima que contiene celulosa, se prefieren molinos de medio dirigido por recipiente y molinos de agitacion de medio; se prefieren mas molinos de medio dirigido por recipiente; se prefieren todavfa mas molinos vibratorios tales como un molino de bolas vibratorio, un molino de barras vibratorio y un molino de tubo vibratorio; y se prefiere aun todavfa mas un molino de barras vibratorio.
En cuanto al procedimiento de pulverizacion, puede realizarse la pulverizacion mediante cualquiera de un procedimiento discontinuo y un procedimiento continuo.
El material del aparato y/o el medio usado en la pulverizacion no esta particularmente restringido; y un ejemplo ilustrativo del mismo incluye hierro, acero inoxidable, alumina, zircona, carburo de silicio, nitruro de silicio y vidrio. Desde el punto de vista de la eficacia de la pulverizacion de la materia prima que contiene celulosa, se prefieren hierro, acero inoxidable, zircona, carburo de silicio y nitruro de silicio; y en vista de la aplicabilidad industrial, se prefieren mas hierro y acero inoxidable.
Desde el punto de vista de la eficacia de la pulverizacion de la materia prima que contiene celulosa, cuando el aparato es un molino vibratorio en el que el medio del mismo es una barra, el diametro exterior de la barra esta preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 100 mm, o mas preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 50 mm. Si el tamano de la barra esta dentro del intervalo anterior, puede realizarse de manera eficaz la reduccion de tamano de la celulosa en polvo hasta el diametro de partfcula pretendido; y ademas, no se teme la contaminacion de la celulosa como consecuencia del mezclado de desconchado y similares de la barra.
El intervalo preferido de la proporcion de llenado de la barra es diferente dependiendo de la clase de molino vibratorio, pero esta preferiblemente en el intervalo del 10 al 97 %, o mas preferiblemente en el intervalo del 15 al 95 %. Si la proporcion de llenado esta dentro de este intervalo, aumenta la frecuencia de contacto de la materia prima que contiene celulosa con la barra, y ademas, puede potenciarse la eficacia de pulverizacion sin entorpecer el movimiento del medio. En este caso, la proporcion de llenado significa el volumen aparente de la barra con relacion al volumen de la parte en agitacion del recipiente en el molino vibratorio.
La temperatura durante la pulverizacion no esta particularmente restringida; pero en vista del coste operativo y la supresion de la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa de materia prima, la temperatura esta preferiblemente en el intervalo de -100 a 200 °C, mas preferiblemente en el intervalo de 0 a 100 °C, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 30 a 70 °C.
El tiempo para la pulverizacion puede ajustarse de manera apropiada de manera que la mediana del diametro de la celulosa en polvo pueda llegar a ser el valor pretendido. El tiempo para la pulverizacion es diferente dependiendo de la maquina de pulverizacion usada, la cantidad de energfa usada, etcetera; pero el tiempo esta habitualmente en el intervalo de 1 minuto a 12 horas. Con vistas a reducir la mediana del diametro de la celulosa en polvo asf como la supresion de la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa de materia prima, el tiempo esta preferiblemente en el intervalo de 5 minutos a 3 horas, mas preferiblemente en el intervalo de 8 minutos a 1 hora, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 10 a 30 minutos.
Durante la pulverizacion, es preferible pulverizar bajo una atmosfera de un gas inerte tal como nitrogeno segun sea apropiado con vistas a evitar la coloracion y la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa de materia prima.
Habitualmente, la materia prima que contiene celulosa esta en forma de fibra en la fase temprana de la pulverizacion; y a medida que la pulverizacion progresa, disminuye la cantidad de la materia prima que contiene celulosa en forma de fibra, mientras que la cantidad de la materia prima que contiene celulosa en forma de polvo aumenta. Ademas, a medida que la cantidad de la materia prima que contiene celulosa en forma de fibra disminuye, aumenta la densidad aparente de la materia prima que contiene celulosa. En este caso, si la cantidad de la materia prima que contiene celulosa en forma de polvo en la mezcla de polvo de celulosa es grande, la tasa y el rendimiento de conversion en la celulosa alcalina en la etapa 2 son altos en proporcion a la misma. Por consiguiente, con el fin de producir la conversion de manera eficaz en la celulosa alcalina en la etapa 2 y suprimir la disminucion en el grado de polimerizacion durante la pulverizacion, la densidad aparente de la mezcla de polvo de celulosa despues de la pulverizacion esta preferiblemente en el intervalo de 100 a 750 kg/m3, mas preferiblemente en el intervalo de 150 a 500 kg/m3, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 200 a 350 kg/m3.
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Etapa 2
En la etapa 2, se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo la celulosa alcalina en forma de polvo.
Contenido de agua:
Se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa (celulosa de materia prima) en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1, de modo que una parte o toda la celulosa de materia prima se convierte en celulosa alcalina.
Si el contenido de agua despues del ajuste es del 30 % o mas en masa con relacion a la celulosa de materia prima, se produce con alto rendimiento la celulosa alcalina en forma de polvo que tiene un alto mdice de conversion en la celulosa alcalina (esto se mencionara mas adelante). Desde este punto de vista, el contenido de agua despues del ajuste es preferiblemente del 35 % o mas en masa, o mas preferiblemente del 40 % o mas en masa, con relacion a la celulosa de materia prima. Por otro lado, si el contenido de agua despues del ajuste es del 100 % o menos en masa con respecto a la celulosa de materia prima, se produce con alto rendimiento la celulosa alcalina en forma de polvo que tiene un alto mdice de conversion en la celulosa alcalina, y ademas, puede obtenerse el eter de celulosa con alto rendimiento (basado en el agente de eterificacion) mediante la reaccion de eterificacion mencionada mas adelante. Desde este punto de vista, el contenido de agua despues del ajuste es preferiblemente del 70 % o menos en masa, o preferiblemente del 60 % o menos en masa, con relacion a la celulosa de materia prima. Con el fin de potenciar el mdice de conversion en la celulosa alcalina, se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa preferiblemente en el intervalo del 35 al 70 % en masa, o mas preferiblemente en el intervalo del 40 al 60 % en masa, con relacion a la celulosa de materia prima.
Para dispersar uniformemente agua en la mezcla de polvo de celulosa, se prefiere anadir agua a la mezcla de polvo de celulosa seguido por agitacion y mezclado de la mezcla resultante, o anadir y mezclar agua en la mezcla de polvo de celulosa mientras se agitan.
El aparato para llevar a cabo la agitacion y el mezclado no esta particularmente restringido siempre que el aparato pueda mezclar agua con la mezcla de polvo de celulosa. Los ejemplos espedficos del mismo son iguales que los descritos en los parrafos para la agitacion y el mezclado del compuesto basico.
En cuanto al procedimiento para la adicion de agua, no hay ninguna restriccion particular; y por tanto, puede anadirse agua o bien toda de una vez o bien mediante una adicion dividida. Cuando se anade agua, se prefiere el rociado.
Envejecimiento:
En la presente invencion, para facilitar la tasa de produccion de la celulosa alcalina, se prefiere llevar a cabo envejecimiento despues de que el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa se ajuste en la etapa 2 anterior. En la presente invencion, envejecimiento significa que se permite que la mezcla de polvo de celulosa despues del ajuste del contenido de agua este en reposo a una determinada temperatura durante un periodo de tiempo prescrito con o sin agitacion.
La temperatura para el envejecimiento es preferiblemente de 35 °C o mas, mas preferiblemente de 38 °C o mas, todavfa mas preferiblemente de 40 °C o mas, o aun todavfa mas preferiblemente de 50 °C o mas, en vista de la tasa de produccion de la celulosa alcalina. Por otro lado, la temperatura para el envejecimiento es preferiblemente de 90 °C o menos, mas preferiblemente de 80 °C o menos, todavfa mas preferiblemente de 75 °C o menos, o aun todavfa mas preferiblemente de 70 °C o menos, para suprimir la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa alcalina. En vista de la tasa de produccion de la celulosa alcalina asf como para mantener el grado de polimerizacion, la temperatura para el envejecimiento esta preferiblemente en el intervalo de 35 a 90 °C, mas preferiblemente en el intervalo de 38 a 80 °C, todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 40 a 75 °C, o aun todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 50 a 70 °C.
En cuanto al aparato para el envejecimiento, no hay ninguna restriccion particular. Los ejemplos espedficos del aparato para el envejecimiento son iguales que los descritos en los parrafos para la agitacion y el mezclado del compuesto basico. En vista de una operacion conveniente, el envejecimiento se lleva a cabo preferiblemente en el mismo aparato que el aparato en el que se anade agua a la mezcla de polvo de celulosa seguido por agitacion y mezclado de la mezcla resultante.
El tiempo para el envejecimiento puede cambiarse de manera apropiada segun la tasa de conversion en la celulosa alcalina, debido a que esta tasa cambia dependiendo de la temperatura para el envejecimiento, la mediana del diametro de la celulosa en polvo, etcetera. Habitualmente, el aumento en el mdice de conversion en la celulosa
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alcalina alcanza la saturacion en el plazo de 24 horas incluso a temperatura ambiente. Por consiguiente, en vista de la productividad, el tiempo para el envejecimiento, si se lleva a cabo, es habitualmente de 24 horas o menos, preferiblemente de 12 horas o menos, mas preferiblemente de 6 horas o menos, o todavfa mas preferiblemente de 3 horas o menos. Para producir la celulosa alcalina en forma de polvo que tiene un alto mdice de conversion en la celulosa alcalina con alto rendimiento (este mdice se mencionara mas adelante), el tiempo para el envejecimiento, si se lleva a cabo, es de 0,1 horas o mas, preferiblemente de 0,2 horas o mas, mas preferiblemente de 0,5 horas o mas, o todavfa mas preferiblemente de 1 hora o mas. En vista de lo anterior, el tiempo para el envejecimiento, si se lleva a cabo, esta habitualmente en el intervalo de 0,1 a 24 horas; y en vista de la productividad asf como para convertir de manera adecuada en la celulosa alcalina, el tiempo esta preferiblemente en el intervalo de 0,2 a 12 horas, mas preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 6 horas, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 1 a 3 horas.
La adicion del compuesto basico, la adicion de agua y el envejecimiento tal como se menciono anteriormente se llevan a cabo preferiblemente bajo una atmosfera de un gas inerte tal como nitrogeno si es necesario para evitar la coloracion de la celulosa alcalina que va a producirse y evitar la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa en polvo asf como la celulosa alcalina que va a producirse.
Celulosa alcalina:
En la etapa 2 mencionada anteriormente, se obtiene la celulosa alcalina en forma de polvo como la mezcla en forma de polvo (a continuacion en el presente documento, esta mezcla se denomina a veces “mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina”); y esta mezcla puede usarse, sin realizar o realizando purificacion segun sea necesario mediante un procedimiento conocido hasta la fecha, como materia prima para diversos derivados de celulosa que van a obtenerse mediante la reaccion con la celulosa alcalina.
La conversion de la celulosa en polvo en la celulosa alcalina en la etapa 2 puede observarse mediante la medicion de difraccion de rayos X en cristal.
En la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina, existe la celulosa alcalina en forma de polvo y la celulosa en polvo no convertida en la celulosa alcalina. Por consiguiente, en la presente invencion, la proporcion de la celulosa alcalina en forma de polvo con respecto a la celulosa en polvo se expresa de manera conveniente mediante el mdice de conversion en la celulosa alcalina obtenido mediante la siguiente ecuacion de calculo (3) a partir del resultado de la medicion de difraccion de rayos X en cristal de la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina.
fndice de conversion en celulosa alcalina = 2,2805 x {120,8/(120,8 + I22,a)} - 0,54052 (3)
(En la ecuacion, I22,a muestra la intensidad de difraccion en el plano de red cristalina (plano 002) del cristal de tipo I de celulosa en la difraccion de rayos X (angulo de difraccion 20 = 22,6°) de la celulosa en polvo, e 120,8 muestra la intensidad de difraccion de la celulosa alcalina (angulo de difraccion 20 = 20,8°)).
El mdice de conversion en la celulosa alcalina de la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina es un numero en el intervalo de 0 a 1, en el que este mdice aumenta con el aumento de la proporcion de la celulosa alcalina.
Segun el procedimiento de produccion de la presente invencion, la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina que tiene un alto mdice de conversion en la celulosa alcalina puede obtenerse mientras se suprime la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa en polvo.
Cuanto mayor es el mdice de conversion en la celulosa alcalina, mayor es la cantidad de la celulosa alcalina en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina; y por tanto, la reaccion de eterificacion mencionada mas adelante tiene lugar uniformemente. Por consiguiente, en el caso de que el mdice de conversion en la celulosa alcalina sea alto, por ejemplo cuando se usa un agente de eterificacion hidrofilo, puede introducirse suficiente cantidad del grupo eter hidrofilo; y como resultado, la solubilidad del eter de celulosa obtenido en agua se vuelve mayor, de modo que la cantidad de materia insoluble puede volverse menor.
Procedimiento para producir el eter de celulosa
El procedimiento para producir el eter de celulosa segun la presente invencion se caracteriza porque la celulosa alcalina obtenida mediante el procedimiento mencionado anteriormente de la presente invencion se hace reaccionar con un agente de eterificacion. Mediante la eleccion de diversos agentes de eterificacion para la reaccion, pueden obtenerse de manera eficaz diversos eteres de celulosa.
Agente de eterificacion:
En cuanto al agente de eterificacion usado en la presente invencion, pueden usarse diversos agentes de eterificacion que son las materias primas para eteres de celulosa conocidos hasta la fecha siempre que el agente sea un compuesto que tiene un sitio reactivo para reaccionar con la celulosa alcalina de modo que pueda producirse
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el eter de celulosa. En cuanto al agente de eterificacion como este, puede mencionarse el agente de eterificacion mostrado mediante la siguiente formula general (I), que tiene, como sitio reactivo con la celulosa alcalina, un grupo epoxi o un atomo de halogeno.
W-Y(I)
(En la formula, W representa un grupo epoxi o un atomo de halogeno. Y representa un atomo de hidrogeno o un grupo hidrocarbonado que tiene de 1 a 18 atomos de carbono opcionalmente sustituido con al menos un grupo sustituyente seleccionado de un grupo mostrado mediante la siguiente formula general (II), un grupo sulfo, un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo, un grupo ciano y un grupo alcoxilo que tiene de 1 a 18 atomos de carbono. Sin embargo, esto excluye el caso de que W sea un atomo de halogeno mientras que Y es un atomo de hidrogeno).
[Qmm. 1]
imagen1
(En la formula, cada uno de R1 a R3 representa independientemente un grupo hidrocarbonado que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, y Z" representa un atomo o un grupo que tiene una carga negativa monovalente).
En la formula general (I), el grupo hidrocarbonado de Y que tiene de 1 a 18 atomos de carbono es preferiblemente un grupo hidrocarbonado alifatico lineal o ramificado cuyo numero de carbonos esta preferiblemente en el intervalo de 1 a 10, mas preferiblemente en el intervalo de 1 a 6, o todavia mas preferiblemente en el intervalo de 1 a 3, en vista de la solubilidad del eter de celulosa obtenido en la presente invencion en un disolvente polar.
En cuanto al grupo alcoxilo de Y que tiene de 1 a 18 atomos de carbono, se prefiere un grupo alcoxilo alifatico que tiene una cadena hidrocarbonada lineal o ramificada en vista de la solubilidad en el disolvente polar anterior.
El grupo sulfo y el grupo carboxilo de Y son preferiblemente una sal con un metal alcalino en vista de la estabilidad en almacenamiento del agente de eterificacion.
En cuanto al grupo hidrocarbonado que tiene de 1 a 3 atomos de carbono de R1 a R3 en la formula general (II), se prefiere particularmente un grupo metilo en vista de la facil disponibilidad de la materia prima del mismo.
En cuanto a Z" en la formula general (II), puede mencionarse un ion inorganico tal como un ion de compuesto halogenado e iones organicos tales como un ion de alquilsulfato y un ion de acido alifatico, aunque se prefieren un ion de compuesto halogenado y un ion de alquilsulfato que tiene de 1 a 3 atomos de carbono en vista de la solubilidad en agua del eter de celulosa que va a obtenerse en la presente invention, mientras que se prefiere mas un ion de compuesto halogenado.
Un ejemplo ilustrativo del ion de compuesto halogenado incluye un ion cloruro, un ion bromuro y un ion yoduro; sin embargo, en vista de la estabilidad qmmica y la facil disponibilidad, se prefieren un ion cloruro y un ion bromuro, aunque se prefiere mas un ion cloruro.
En el caso de que W sea un atomo de halogeno, en vista de la estabilidad en almacenamiento del agente de eterificacion, W es preferiblemente cloro o bromo, aunque W es mas preferiblemente cloro.
Un ejemplo espetifico del agente de eterificacion mostrado mediante la formula general (I) incluye (i) un epoxialcano, (ii) un alquilglicidileter, (iii) un alquilo halogenado, (iv) un alquileter de halogenohidrina, (v) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi, (vi) un compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi, (vii) un compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo, (viii) un compuesto que tiene un grupo de halogenohidrina, (ix) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina, (x) un compuesto que tiene un grupo de halogenohidrina y un grupo hidroxilo distinto del grupo de halogenohidrina, (xi) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi, (xii) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un atomo de halogeno, y (xiii) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina.
Un ejemplo ilustrativo de (i) el epoxialcano incluye epoxialcanos que tienen de 2 a 20 atomos de carbono tales como oxido de etileno, oxido de propileno, oxido de butileno, 1,2-epoxihexano, 1,2-epoxioctano, 1,2-epoxidecano, 1,2- epoxidodecano y 1,2-epoxioctadecano.
Un ejemplo ilustrativo de (ii) el alquilglicidileter incluye alquilglicidileteres que contienen un grupo alquilo que tiene de
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1 a 18 atomos de carbono, tales como metilglicidileter, etilglicidileter, propilglicidileter, n-pentilglicidileter, isopentilglicidileter, n-octilglicidileter, 2-etilhexilglicidileter, n-decilglicidileter, isodecilglicidileter, laurilglicidileter, cetilglicidileter, estearilglicidileter e isoestearilglicidileter.
Un ejemplo ilustrativo de (iii) el alquilo halogenado incluye alquilos halogenados que tienen de 1 a 18 atomos de carbono, tales como cloruro de metilo, cloruro de etilo, bromuro de etilo, cloruro de octilo y cloruro de estearilo.
Un ejemplo ilustrativo de (iv) el alquil eter de halogenohidrina incluye alquileteres de halogenohidrina que tienen de 1 a 18 atomos de carbono, tales como 1-cloro-2-hidroxi-3-metoxipropano, 1-cloro-2-hidroxi-3-etoxipropano, 1-cloro-2- hidroxi-3-propoxipropano, 1-cloro-2-hidroxi-3-butoxipropano, 1-cloro-2-hidroxi-3-octoxipropano y 1-cloro-2-hidroxi-3- octadeciloxipropano.
Un ejemplo ilustrativo de (v) el compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi incluye 1-sulfo-19,20- epoxieicosano, 1-sulfo-9,10-epoxidecano, 1-sulfo-5,6-epoxihexano, 1-sulfo-3,4-epoxibutano, acido glicidilsulfonico, y una sal de sodio o potasio de los mismos.
Un ejemplo ilustrativo de (vi) el compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi incluye 1 -hidroxi-19,20- epoxieicosano, 1-hidroxi-9,10-epoxidecano, 1-hidroxi-5,6-epoxihexano, 1-hidroxi-3,4-epoxibutano y glicidol.
Un ejemplo ilustrativo de (vii) el compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo incluye acido cloroacetico, acido 3-cloropropionico, acido 4-clorobutanoico, acido 8-clorooctanoico, acido 18-cloroestearico, y una sal de sodio o potasio de los mismos.
Un ejemplo ilustrativo de (viii) el compuesto que tiene un grupo de halogenohidrina incluye 2-clororoetanol, 1-cloro-2- hidroxipropano, 1-cloro-2-hidroxibutano, 1-cloro-2-hidroxihexano, 1-cloro-2-hidroxioctano, 1-cloro-2-hidroxidecano, 1- cloro-2-hidroxidodecano y 1-cloro-2-hidroxioctadecano.
Un ejemplo ilustrativo de (ix) el compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina incluye 1-cloro-2- hidroxi-3-sulfopropano, 1-cloro-2-hidroxi-4-sulfobutano, 1-cloro-2-hidroxi-6-sulfohexano, 1-cloro-2-hidroxi-12- sulfododecano, 1-cloro-2-hidroxi-18-sulfooctadecano, y una sal de sodio o potasio de los mismos.
Un ejemplo ilustrativo de (x) el compuesto que tiene un grupo de halogenohidrina y un grupo hidroxilo distinto del grupo de halogenohidrina incluye 1-cloro-2,3-dihidroxipropano, 1-cloro-2,4-dihidroxibutano y 1-cloro-2,18- dihidroxioctadecano.
Un ejemplo ilustrativo de (xi) el compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi incluye una sal de cloruro, una sal de bromuro y una sal de metilsulfato de 19,20-epoxieicosano-1- trimetilamonio, 9,10-epoxidecano-1-trimetilamonio, 7,8-epoxioctano-1-trimetilamonio, 5,6-epoxihexano-1- trimetilamonio, 4,5-epoxipentano-1-trimetilamonio, 3,4-epoxibutano-1-trimetilamonio, glicidiltrimetilamonio, glicidiltrietilamonio o glicidiltripropilamonio.
Un ejemplo ilustrativo de (xii) el compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un atomo de halogeno incluye una sal de cloruro, una sal de bromuro y una sal de metilsulfato de 1-cloro-metano-1- trimetilamonio, 1-cloroetano-2-trimetilamonio, 1-cloropropano-3-trimetilamonio, 1-clorobutano-4-trimetilamonio, 1- clorohexano-6-trimetilamonio y 1-clorooctadecano-18-trimetilamonio.
Un ejemplo ilustrativo de (xiii) el compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina incluye una sal de cloruro, una sal de bromuro y una sal de metilsulfato de 1-cloro-2- hidroxipropano-3-trimetilamonio, 1-cloro-2-hidroxibutano-4-trimetilamonio, 1-cloro-2-hidroxioctano-8-trimetilamonio y 1-cloro-2-hidroxioctadecano-18-trimetilamonio.
Entre los mismos, en vista de la reactividad y la facil disponibilidad, se prefieren (i) un epoxialcano, (ii) un alquilglicidileter, (iii) un alquilo halogenado, (iv) un alquileter de halogenohidrina, (v) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi, (vi) un compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi, (vii) un compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo, (ix) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina, (xi) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi, y (xiii) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina; se prefieren mas (i) un epoxialcano, (v) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi, (vi) un compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi, (vii) un compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo, (ix) un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina, (xi) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi, y (xiii) un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina; se prefieren todavfa mas (i) epoxialcanos que tienen de 2 a 5 atomos de carbono tales como oxido de etileno y oxido de propileno, (v) sal de glicidilsulfonato de sodio, (vi) glicidol, (vii) acido cloroacetico y sal de cloroacetato de sodio, (ix) sal de 1-cloro-2-hidroxi-3-sulfopropano de sodio, (xi) sal de cloruro de glicidiltrimetilamonio, y (xiii) sal de cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano-3-trimetilamonio; y se prefieren aun todavfa mas oxido de etileno, oxido de propileno, glicidol, acido cloroacetico, sal de cloroacetato de
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sodio, sal de cloruro de glicidiltrimetilamonio y sal de cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano-3-trimetilamonio.
Estos agentes de eterificacion pueden usarse individualmente o en una combinacion de dos o mas clases de los mismos.
La cantidad del agente de eterificacion que ha de usarse no esta restringida; y por tanto, puede ajustarse de manera apropiada segun el rendimiento de la reaccion asf como la cantidad pretendida del grupo eter que va a introducirse. Si la cantidad introducida del grupo eter del eter de celulosa obtenido mediante el procedimiento de la presente invencion es de 0,001 o mas en mol con relacion a 1 mol de AGU de la celulosa que constituye la cadena principal del eter de celulosa, puede obtenerse una alta solubilidad en agua, mientras que si la cantidad del mismo es de 50 o menos en mol, la reaccion tiene lugar en la reaccion de eterificacion con un alto rendimiento (basandose en el agente de eterificacion). Desde este punto de vista, la cantidad de uso del agente de eterificacion esta preferiblemente en el intervalo de 0,001 a 50 mol, mas preferiblemente en el intervalo de 0,005 a 10 mol, todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 0,01 a 5 mol, o aun todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 0,1 a 3 mol, con relacion a 1 mol total de AGU de la celulosa de materia prima en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina usada como materia prima para la esterificacion y de AGU que constituye el esqueleto de celulosa de la celulosa alcalina (a continuacion en el presente documento, esta AGU total se denomina a veces “AGU de la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina”).
Si el agente de eterificacion tiene un atomo de halogeno como sitio de reaccion con la celulosa alcalina de la presente invencion, se genera un hidrogeno halogenado segun el avance de la reaccion consumiendo de ese modo el compuesto basico en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina. Por consiguiente, en el caso de que el agente de eterificacion tenga un atomo de halogeno como sitio de reaccion con la celulosa alcalina de la presente invencion y que el numero de moles del agente de eterificacion anadido sea mayor que el numero de moles del compuesto basico anadido en la etapa 1, se prefiere anadir un compuesto basico durante el tiempo de la reaccion de eterificacion. La cantidad del compuesto basico que ha de anadirse esta preferiblemente en el intervalo del 50 al 150% en mol, mas preferiblemente en el intervalo del 80 al 120 % en mol, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 90 al 110 % en mol, con relacion a la diferencia del numero de moles entre el agente de eterificacion y el compuesto basico anadido en la etapa 1.
Ademas, si el agente de eterificacion tiene un grupo funcional acido tal como un grupo carboxflico, el compuesto basico en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina se consume durante la adicion del agente de eterificacion. Por consiguiente, tambien en el caso de que el agente de eterificacion tenga un grupo funcional acido, se prefiere anadir un compuesto basico durante el tiempo de la reaccion de eterificacion. La cantidad del compuesto basico que ha de anadirse esta preferiblemente en el intervalo del 1 al 100 % en mol, mas preferiblemente en el intervalo del 10 al 99 % en mol, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 50 al 90 % en mol, con relacion al agente de eterificacion.
La clase del compuesto basico que puede anadirse durante la reaccion de eterificacion y realizaciones preferidas de la misma son iguales que las de los compuestos basicos y las realizaciones preferidas mencionadas en los parrafos referentes al “Procedimiento para producir la celulosa alcalina”. Se prefiere usar el mismo compuesto basico que el compuesto basico usado en la produccion de la celulosa alcalina.
El procedimiento de adicion del agente de eterificacion cuando se anade a la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina no esta particularmente restringido; y por tanto, el agente puede anadirse todo de una vez, mediante una adicion dividida, de manera continua o en una combinacion de los mismos. Desde el punto de vista de dispersar de manera eficaz el agente de eterificacion en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina, se prefiere que el agente de eterificacion se anada de manera continua o mediante una adicion dividida mientras que se agita la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina. El estado del agente de eterificacion durante su adicion no esta particularmente restringido tampoco. Si el agente de eterificacion esta en estado lfquido, puede usarse tal cual, o puede usarse despues de diluirse con un buen disolvente tal como agua para mejorar la manipulacion del mismo mediante la reduccion de su viscosidad, etcetera.
Disolvente:
La reaccion de eterificacion puede llevarse a cabo tambien en presencia de un disolvente no acuoso para facilitar la agitacion de la mezcla que comprende el agente de eterificacion y la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina. Llevando a cabo la reaccion de eterificacion en presencia de un disolvente no acuoso, puede potenciarse la solubilidad en agua del eter de celulosa obtenido de ese modo.
Un ejemplo ilustrativo del disolvente no acuoso incluye un alcohol inferior secundario o terciario que tiene de 3 a 4 atomos de carbono tal como isopropanol y terc-butanol, que se usan generalmente en la reaccion de una celulosa alcalina y un agente de eterificacion; una cetona que tiene de 3 a 6 atomos de carbono tal como acetona, metiletilcetona y metilisobutilcetona; un eter tal como tetrahidrofurano, 1,4-dioxano, etilenglicoldimetileter y dietilenglicoldimetileter y un disolvente polar no protonico tal como acetonitrilo y dimetilsulfoxido.
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Entre los mismos, en vista del rendimiento de reaccion de la reaccion de eterificacion as^ como de la solubilidad en agua del eter de celulosa que va a obtenerse, se prefieren terc-butanol, isopropanol, tetrahidrofurano, etilenglicoldimetileter y acetonitrilo; y en vista de la seguridad del disolvente no acuoso, se prefieren mas terc- butanol, isopropanol y etilenglicoldimetileter.
En vista de la solubilidad en agua del eter de celulosa que va a obtenerse asf como de la productividad y el rendimiento de la reaccion del agente de eterificacion, la cantidad de estos disolventes no acuosos que ha de usarse esta preferiblemente en el intervalo del 1 al 100 % en masa, mas preferiblemente en el intervalo del 5 al 70 % en masa, todavfa mas preferiblemente en el intervalo del 10 al 50 % en masa, o particularmente de manera preferible en el intervalo del l2 al 30 % en masa, con relacion a la celulosa de materia prima en la etapa 1.
El estado durante el tiempo de la reaccion de la celulosa alcalina con el agente de eterificacion es preferiblemente el estado de suspension o el estado de polvo fluido que no es un estado altamente viscoso o un estado aglomerado.
Aparato de reaccion:
Un ejemplo ilustrativo del aparato para la reaccion de eterificacion incluye una mezcladora tal como una mezcladora de alta velocidad y una mezcladora Loedige capaz de producir la agitacion y el mezclado de la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina y el agente de eterificacion; y una denominada amasadora usada en el amasado de polvos, una sustancia altamente viscosa, una resina, etcetera. En el caso de que el agente de eterificacion usado este en estado gaseoso a la temperatura de reaccion, el aparato para la reaccion de eterificacion es preferiblemente un aparato hermetico que es altamente estanco al aire y soporta la reaccion en condiciones presurizadas.
Condiciones de reaccion:
La temperatura durante la reaccion de eterificacion puede ajustarse de manera apropiada segun la reactividad del agente de eterificacion que va a usarse, etcetera; y por tanto, no esta particularmente restringida. La temperatura durante la reaccion de eterificacion esta preferiblemente en el intervalo de 0 a 200 °C, mas preferiblemente en el intervalo de 20 a 100 °C, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 30 a 80 °C, en vista de la velocidad de la reaccion asf como de la supresion de descomposicion del agente de eterificacion o la celulosa alcalina obtenidos mediante el procedimiento de produccion de la presente invencion.
El tiempo para la reaccion puede ajustarse de manera apropiada segun la velocidad de reaccion del agente de eterificacion, la cantidad pretendida del grupo eter que va a introducirse, y similares. El tiempo para la reaccion esta habitualmente en el intervalo de 0,1 a 72 horas; y en vista del rendimiento de la reaccion y la productividad del agente de eterificacion, esta preferiblemente en el intervalo de 0,2 a 36 horas, mas preferiblemente en el intervalo de 0,5 a 18 horas, o todavfa mas preferiblemente en el intervalo de 1 a 12 horas.
Mientras tanto, para evitar la coloracion y la disminucion en el grado de polimerizacion de la celulosa alcalina de la presente invencion asf como del eter de celulosa que van a obtenerse mediante el procedimiento de la presente invencion durante la reaccion de eterificacion, la reaccion se lleva a cabo preferiblemente bajo una atmosfera de un gas inerte tal como nitrogeno si es necesario.
Si el agente de eterificacion esta en estado gaseoso en las condiciones de reaccion, la reaccion se lleva a cabo preferiblemente en condiciones presurizadas. La presion puede ajustarse de manera apropiada mediante el punto de ebullicion del agente de eterificacion, etcetera. La presion durante la reaccion esta habitualmente en el intervalo de 0,001 a 10 MPa (presion manometrica); y en vista de la velocidad de la reaccion de eterificacion asf como la carga para el aparato, esta preferiblemente en el intervalo de 0,005 a 1 MPa (presion manometrica), o preferiblemente en el intervalo de 0,02 a 0,5 MPa (presion manometrica).
Tratamiento posterior:
Despues de completarse la reaccion de eterificacion, el eter de celulosa tambien puede aislarse mediante operaciones de purificacion conocidas hasta la fecha tales como neutralizacion del compuesto basico mediante un acido segun sea necesario, y lavado mediante isopropanol que contiene agua, acetona que contiene agua, o similar.
Produccion de hidroxietilcelulosa cationizada, hidroxipropilcelulosa cationizada, etcetera:
En el procedimiento para producir el eter de celulosa de la presente invencion, si se usa oxido de etileno como agente de eterificacion para reaccionar con la celulosa alcalina obtenida en el procedimiento mencionado anteriormente, puede producirse de manera eficaz hidroxietilcelulosa. Alternativamente, si se usa oxido de propileno como agente de eterificacion, puede producirse de manera eficaz hidroxipropilcelulosa.
Ademas, si la hidroxipropilcelulosa o hidroxietilcelulosa obtenida se hace reaccionar con un agente de eterificacion que contiene un grupo cationico tal como cloruro de glicidiltrimetilamonio y cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano-3- trimetilamonio, puede producirse una hidroxipropilcelulosa cationizada o una hidroxietilcelulosa cationizada.
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La temperatura de reaccion, el tiempo de reaccion, el aparato de reaccion, y realizaciones preferidas de los mismos en la reaccion del agente de eterificacion que contiene el grupo cationico anterior con hidroxipropilcelulosa o hidroxietilcelulosa son iguales que la temperatura de reaccion, el tiempo de reaccion, el aparato de reaccion, y las realizaciones preferidas de los mismos en la reaccion de eterificacion mencionada anteriormente.
En cuanto a las realizaciones mencionadas anteriormente, la presente invencion divulga los siguientes procedimientos de produccion.
1. Un procedimiento para producir una celulosa alcalina que comprende las siguientes etapa 1 y etapa 2.
Etapa 1: Se pulveriza una materia prima que contiene celulosa en presencia de 0,6 o mas a 1,5 o menos en mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye la celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos.
Etapa 2: Se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 al 30 o mas en masa y al 100 % o menos en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.
2. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun 1, en el que el compuesto basico durante la pulverizacion en la etapa 1 es uno o mas compuestos basicos seleccionados del grupo que consiste en un hidroxido de metal alcalino, un hidroxido de metal alcalinoterreo y una amina terciaria; preferiblemente uno o mas compuestos basicos seleccionados del grupo que consiste en un hidroxido de metal alcalino y un hidroxido de metal alcalinoterreo; mas preferiblemente uno o mas compuestos basicos seleccionados del grupo que consiste en un hidroxido de metal alcalino; o todavfa mas preferiblemente uno o mas compuestos basicos seleccionados del grupo que consiste en hidroxido de sodio e hidroxido de potasio.
3. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun 1 o 2, en el que la cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion en la etapa 1 es de 0,7 o mas en mol, o preferiblemente de 0,8 o mas en mol, y de 1,3 o menos en mol, o preferiblemente de 1,2 o menos en mol, con relacion a 1 mol de la unidad de anhidroglucosa que constituye la celulosa en la materia prima que contiene celulosa.
4. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 3, en el que la cantidad de agua durante la pulverizacion en la etapa 1 es del 0 % o mas en masa, preferiblemente del 0,01 % o mas en masa, mas preferiblemente del 0,1 % o mas en masa, o todavfa mas preferiblemente del 1 % o mas en masa y del 7 % o menos en masa, o preferiblemente del 6 % o menos en masa.
5. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 4, en el que la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa despues de la pulverizacion en la etapa 1 es de 10 ^m o mas, preferiblemente de 20 |im o mas, mas preferiblemente 3de 0 |im o mas, todavfa mas preferiblemente de 40 |im o mas, o todavfa mas preferiblemente de manera adicional de 50 |im o mas, y de 110 |im o menos, preferiblemente de 100 |im o menos, o mas preferiblemente de 80 |im o menos.
6. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 5, en el que la cantidad de agua en la mezcla de polvo de celulosa despues de la adicion de agua en la etapa 2 es del 35 % o mas en masa, o preferiblemente del 40 % o mas en masa, y del 70 % o menos en masa, o preferiblemente del 60 % o menos en masa, con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1.
7. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 6, en el que se lleva a cabo envejecimiento a 35 °C o mas y a 90 °C o menos y durante 0,1 horas o mas y durante 24 horas o menos despues de la adicion de agua en la etapa 2.
8. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun 7, en el que la temperatura de envejecimiento es de 38 °C o mas, preferiblemente de 40 °C o mas, o mas preferiblemente de 50 °C o mas, y de 80 °C o menos, preferiblemente de 75 °C o menos, o mas preferiblemente de 70 °C o menos.
9. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun 7 u 8, en el que el tiempo para el envejecimiento es de 0,2 horas o mas, preferiblemente de 0,5 horas o mas, o mas preferiblemente de 1 hora o mas, y de 12 horas o menos, preferiblemente de 6 horas o menos, o mas preferiblemente de 3 horas o menos.
10. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 9, en el que la densidad aparente de
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la mezcla de polvo de celulosa es 100 kg/m , preferiblemente de 150 kg/m , o mas preferiblemente de 200 kg/m , y de 750 kg/m3 o menos, preferiblemente de 500 kg/m3 o menos, o mas preferiblemente de 350 kg/m3 o menos.
11. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 10, en el que el contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 es del 0 % o mas en masa, preferiblemente del 0,01 % o mas en masa, mas preferiblemente del 0,1 % o mas en masa, o todavia mas preferiblemente del 1 % o mas en masa, y del 10 % o menos en masa, preferiblemente del 7 % o menos en masa, o mas preferiblemente del 6 % o menos en masa, con relation a la celulosa.
12. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 11, en el que la pulverization en la etapa 1 se lleva a cabo usando un aparato de pulverizacion, preferiblemente un aparato de pulverizacion seleccionado del grupo que consiste en un molino de cilindros, un molino de rodillos verticales, un molino de medio dirigido por recipiente, un molino de agitation de medio y un molino de cizalladura por compresion; mas preferiblemente un molino de medio dirigido por recipiente o un molino de agitacion de medio; todavia mas preferiblemente un molino de medio dirigido por recipiente; todavia mas preferiblemente de manera adicional un molino de bolas vibratorio, un molino de barras vibratorio o un molino de tubo vibratorio; y particularmente de manera preferible un molino de barras vibratorio.
13. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 12, en el que el grado de polimerizacion promedio de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 es de 100 o mas, preferiblemente de 200 o mas, mas preferiblemente de 500 o mas, o todavia mas preferiblemente de 1000 o mas, y de 10000 o menos, preferiblemente de 5000 o menos, mas preferiblemente de 3000 o menos, o todavia mas preferiblemente de 2000 o menos.
14. El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de 1 a 13, en el que la cristalinidad de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 es del 10 % o mas, preferiblemente del 20 % o mas, mas preferiblemente del 50 % o mas, o todavia mas preferiblemente del 60 % o mas, y del 95 % o menos, preferiblemente del 90 %, o mas preferiblemente del 80 % o menos.
15. Un procedimiento para producir un eter de celulosa que comprende producir una celulosa alcalina mediante el procedimiento de production segun cualquiera de 1 a 14 y hacerreaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificacion, preferiblemente con un agente de eterificacion mostrado mediante la siguiente formula general (I).
W-Y (I)
(En la formula, W representa un grupo epoxi o un atomo de halogeno; Y representa a hidrogeno o un grupo hidrocarbonado que tiene de 1 a 18 atomos de carbono opcionalmente sustituido con al menos un grupo sustituyente seleccionado de un grupo mostrado mediante la siguiente formula general (II), un grupo sulfo, un grupo hidroxilo, un grupo carboxilo, un grupo ciano y un grupo alcoxilo que tiene de 1 a 18 atomos de carbono. Sin embargo, esto excluye el caso de que W sea un atomo de halogeno mientras que Y es un atomo de hidrogeno).
[Quim. 2]
imagen2
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(En la formula, cada uno de R a R representa independientemente un grupo hidrocarbonado que tiene de 1 a 3 atomos de carbono, y Z" representa un atomo o un grupo que tiene una carga negativa monovalente).
16. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun 15, en el que el numero de carbonos del grupo hidrocarbonado en Y de la formula general (I) es de 1 o mas y de 10 o menos, preferiblemente de 6 o menos, o mas preferiblemente de 3 o menos.
17. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun 15 o 16, en el que el grupo sulfo y el grupo carboxilo en Y de la formula general (I) son sales de un metal alcalino.
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18. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun 15 o 16, en el que el grupo hidrocarbonado de R a R en la formula general (II) es un grupo metilo.
19. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de 15 a 18, en el que W en la formula general (I) es un grupo epoxi, un atomo de cloro o un atomo de bromo.
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20. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun 15, en el que el agente de eterificacion mostrado mediante la formula general (I) es uno o mas agentes de eterificacion seleccionados del grupo que consiste en un epoxialcano, un alquilglicidileter, un alquilo halogenado, un alquileter de halogenohidrina, un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi, un compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi, un compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo, un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina, un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi, y un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina; preferiblemente uno o mas agentes de eterificacion seleccionados del grupo que consiste en un epoxialcano, un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo epoxi, un compuesto que tiene un grupo hidroxilo y un grupo epoxi, un compuesto que tiene un atomo de halogeno y un grupo carboxilo, un compuesto que tiene un grupo sulfo y un grupo de halogenohidrina, un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo epoxi, y un compuesto que tiene un grupo mostrado mediante la formula general (II) y un grupo de halogenohidrina; mas preferiblemente uno o mas agentes de eterificacion seleccionados del grupo que consiste en un epoxialcano que tiene de 2 a 5 atomos de carbono, sal de glicidilsulfonato de sodio, glicidol, acido cloroacetico, sal de cloroacetato de sodio, sal de 1-cloro-2- hidroxi-3-sulfopropano de sodio, sal de cloruro de glicidiltrimetilamonio y sal de cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano- 3-trimetilamonio; y todavfa mas preferiblemente uno o mas agentes de eterificacion seleccionados del grupo que consiste en oxido de etileno, oxido de propileno, glicidol, acido cloroacetico, sal de cloroacetato de sodio, sal de cloruro de glicidiltrimetilamonio y sal de cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano-3-trimetilamonio.
21. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de 15 a 20, en el que la cantidad de uso del agente de eterificacion es de 0,001 o mas en mol, preferiblemente de 0,005 o mas en mol, mas preferiblemente de 0,01 o mas en mol, o todavfa mas preferiblemente de 0,1 o mas en mol, y de 50 o menos en mol, preferiblemente de 10 o menos en mol, mas preferiblemente de 5 o menos en mol, o todavfa mas preferiblemente de 3 o menos en mol, con relacion a 1 mol total de la unidad de anhidroglucosa de la celulosa y de la unidad de anhidroglucosa de la celulosa alcalina en la mezcla que contiene la celulosa alcalina producida mediante el procedimiento segun cualquiera de 1 a 14.
22. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de 15 a 21, en el que la celulosa alcalina y el agente de esterificacion se hacen reaccionar en presencia de un disolvente no acuoso cuya cantidad es del 1 % o mas en masa, preferiblemente del 5 % o mas en masa, mas preferiblemente del 10 % o mas en masa, o todavfa mas preferiblemente del 12 % o mas en masa, y del 100 % o menos en masa, preferiblemente del 70 % o menos en masa, mas preferiblemente del 50 % o menos en masa, o todavfa mas preferiblemente del 30 % o menos en masa, con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa.
23. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun 22, en el que el disolvente no acuoso es una o mas clases seleccionadas del grupo que consiste en un alcohol inferior secundario o terciario que tiene de 3 a 4 atomos de carbono, una cetona que tiene de 3 a 6 atomos de carbono, un eter y un disolvente polar no protonico; preferiblemente una o mas clases seleccionadas del grupo que consiste en terc-butanol, isopropanol, tetrahidrofurano, etilenglicoldimetileter y acetonitrilo; mas preferiblemente una o mas clases seleccionadas del grupo que consiste en terc-butanol, isopropanol y etilenglicoldimetileter.
24. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de 15 a 23, en el que la temperatura de reaccion en la reaccion de eterificacion es de 0 °C o mas, preferiblemente de 20 °C o mas, o mas preferiblemente de 30 °C o mas, y de 200 °C o menos, preferiblemente de 100 °C o menos, o mas preferiblemente de 80 °C o menos.
25. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de 15 a 24, en el que el tiempo de reaccion en la reaccion de esterificacion es de 0,1 horas o mas, preferiblemente de 0,2 horas o mas, mas preferiblemente de 0,5 horas o mas, o todavfa mas preferiblemente de 1 hora o mas, y de 72 horas o menos, preferiblemente de 36 horas o menos, mas preferiblemente de 18 horas o menos, o todavfa mas preferiblemente de 12 horas o menos.
Ejemplos
En los siguientes ejemplos, excepto para la cristalinidad (%), “%” significa “% en masa” a menos que se establezca explfcitamente de otro modo. En estos ejemplos, se uso el contenido de la a-celulosa como el contenido de la celulosa en la pulpa de materia prima (celulosa de materia prima). Se calculo la cantidad de AGU en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina en la etapa de eterificacion a partir del contenido de la a-celulosa y la cantidad de carga en la etapa de eterificacion.
Se muestran conjuntamente a continuacion detalles de los procedimientos de medicion usados en los ejemplos.
(1) Calculo del contenido de a-celulosa en la pulpa de materia prima
Se calculo el contenido de la a-celulosa en la pulpa de materia prima a partir de la ecuacion de calculo (1) anterior usando los valores de analisis (S18 a 20 °C (norma ISO 692) y S10 a 20 °C (norma ISO 692)).
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Se calculo el contenido de la a-celulosa en la pulpa en forma de astillas despues del secado a partir del valor obtenido en la medicion anterior y la cantidad del agua eliminada durante el secado.
(2) Calculo de la cristalinidad
Se calculo la cristalinidad de la celulosa en la pulpa en cada ejemplo y ejemplo comparativo segun la ecuacion de calculo (2) anterior midiendo la intensidad de difraccion de rayos X de las pulpas respectivas usando el difractometro de rayos X RINT 2500VC de Rigaku (fabricado por Rigaku Corp.) con las siguientes condiciones: fuente de rayos X de radiacion Ka de Cu, tension de tubo de 40 kV, corriente de tubo de 120 mA, intervalo de medicion de 20 = de 5 a 45° y velocidad de barrido de rayos X de 10°/minuto. La muestra para la medicion era un aglomerado que tema un area de 320 mm2 y un grosor de 1 mm preparado mediante compresion.
(3) Medicion de la cantidad de agua
Se realizo la medicion de la cantidad de agua en la pulpa usando la balanza de determinacion de humedad por infrarrojos FD-610 (nombre comercial, fabricada por Kett Electric Laboratory, Co., Ltd.). Se realizo la medicion a 120 °C; y se obtuvo el punto final cuando la tasa de cambio de la masa durante el periodo de 30 segundos se volvio del 0,1 % o menos. Se convirtio el valor medido de la cantidad de agua en “% en masa” con relacion a la celulosa de materia prima en la pulpa; y se tomo esto como la cantidad de agua en la pulpa.
Se midio la cantidad de agua durante la pulverizacion en la etapa 1 del mismo modo que los que se siguieron en la medicion de la cantidad de agua en la pulpa tal como se menciono anteriormente, excepto porque se uso la mezcla de polvo de celulosa despues de la finalizacion de la pulverizacion en lugar de la pulpa como muestra de medicion. Se convirtio el valor medido de la cantidad de agua en “% en masa” con relacion a la celulosa de materia prima en la pulpa; y se tomo este valor como la cantidad de agua durante la pulverizacion.
(4) Medicion de la densidad aparente de la mezcla de polvo de celulosa
Se realizo la medicion usando un instrumento Powder Tester (fabricado por Hosokawa Micron Corp.). Se hizo gotear la muestra a traves de un canal mientras se hada vibrar un tamiz de modo que se recogiese en un recipiente prescrito (volumen de 100 ml); y entonces, se calculo la densidad aparente midiendo el peso de la muestra en el recipiente. Sin embargo, en cuanto a la muestra similar a algodon, se hizo gotear a traves de un canal sin pasar a traves del tamiz de modo que se recogiese en un recipiente prescrito (volumen de 100 ml); y entonces, se calculo la densidad aparente midiendo el peso de la muestra en el recipiente.
(5) Medicion de la mediana del diametro de la celulosa en polvo
Se midio la mediana del diametro de la celulosa en polvo usando el analizador de la distribucion de partmulas de dispersion por difraccion/laser LA-920 (nombre comercial, fabricado por Horiba Ltd.) mientras se dispersaba la mezcla de polvo de celulosa en etanol. Espedficamente, antes de la medicion de la mediana del diametro, se anadio la mezcla de polvo de celulosa en etanol de manera que la concentracion despues de la adicion podna llegar a ser del 70 al 95 % como transmitancia de la misma, y entonces se disperso mediante tratamiento ultrasonico; y despues de la disolucion de hidroxido de sodio (NaOH) y la dispersion de la celulosa en polvo, se realizo la medicion.
(6) Calculo del mdice de conversion en la celulosa alcalina
Calculo del mdice de conversion en la celulosa alcalina en los ejemplos 1 a 11 y los ejemplos comparativos 1 a 6:
A partir de la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina obtenida anadiendo y mezclando la mezcla de polvo de celulosa con agua, se tomo 1 g de la muestra; y entonces, despues de permitir que la muestra reposara de manera estatica en un recipiente sellado a temperatura ambiente durante una hora, se midio la intensidad de la difraccion de rayos X. Se calculo el mdice de conversion segun la ecuacion de calculo (3) mencionada anteriormente usando este resultado de medicion.
Los procedimientos de la medicion de la intensidad de difraccion de rayos X fueron los mismos que los descritos en el “(2) calculo de la cristalinidad” anterior, excepto porque la muestra usada era la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina en lugar de la pulpa.
Calculo del mdice de conversion en la celulosa alcalina en los ejemplos 12 a 16:
El calculo del mdice de conversion en la celulosa alcalina en los ejemplos 12 a 16 se realizo del mismo modo que el ejemplo 1, excepto porque la medicion de la intensidad de difraccion de rayos X se realizo en el plazo de 10 minutos despues de la finalizacion del envejecimiento.
(7) Calculo de la cantidad de introduccion del grupo de sustitucion
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(7-1) Calculo de la cantidad de introduccion del grupo de sustitucion en la hidroxipropilcelulosa cationizada
El numero promedio del grupo funcional cationico introducido en la hidroxipropilcelulosa cationizada obtenida mediante el procedimiento de produccion de la presente invencion (a continuacion en el presente documento esta celulosa, es decir, el eter de celulosa obtenido haciendo reaccionar una celulosa con oxido de propileno y cloruro de 3-cloro-2-hidroxipropiltrimetilamonio, se denomina a veces “C-HPC”) con relacion a la AGU que constituye el esqueleto de celulosa que es la cadena principal de C-HPC (a continuacion en el presente documento, este numero promedio se denomina a veces “grado de sustitucion del grupo cationico”), y el numero promedio del grupo propilenoxi introducido en C-HPC con relacion a la AGU que constituye la cadena principal de C-HPC (a continuacion en el presente documento, este numero promedio se denomina a veces “grado de sustitucion del grupo propilenoxil) se obtuvieron a partir de los valores medidos segun el procedimiento para el analisis de la hidroxipropilcelulosa descrito en la Farmacopea Japonesa (15a revision), excepto porque el valor de medicion de la cantidad del elemento cloro se obtuvo mediante el analisis elemental y porque el objeto del analisis no era la hidroxipropilcelulosa sino C-HPC.
Espedficamente, despues de que la disolucion acuosa de C-HPC obtenida en los ejemplos respectivos se purificase mediante una membrana de dialisis (punto de corte de peso molecular de 1000), se liofilizo esta disolucion acuosa para obtener la C-HPC purificada. Se midio la cantidad del elemento cloro (%) en la C-HPC obtenida mediante el analisis elemental, y se calculo la cantidad del grupo cationico (a (mol/g)) contenida en la masa unitaria de C-HPC a partir de la siguiente ecuacion de calculo (4), con la suposicion de que el numero del grupo cationico contenido en la C-HPC purificada es aproximadamente igual al numero del ion cloruro que es el contraion del grupo cationico.
a (mol/g) = contenido de cloro obtenido mediante analisis elemental (%)/(35,5x100) (4)
Entonces, se midio la cantidad del grupo hidroxipropoxi (%) en la C-HPC purificada segun “el procedimiento de analisis de la hidroxipropilcelulosa” descrito en la Farmacopea Japonesa (15a revision), excepto porque el objeto del analisis no era la hidroxipropilcelulosa sino la C-HPC purificada. Se calculo la cantidad del grupo hidroxipropoxi (b (mol/g)) (el peso de formula de -OC3H6OH es de 75,09) a partir de la siguiente ecuacion de calculo (5).
b (mol/g) = contenido en grupo hidroxipropoxi (%) obtenido mediante analisis de cromatograffa de gases/

(75,09x100) (5)
A partir de los a, b obtenidos, y las siguientes ecuaciones de calculo (6) y (7), se calcularon el grado de sustitucion del grupo cationico de C-CPC (k) y el grado de sustitucion del grupo propilenoxi (m).

a = k/(162 + k x 151,5 + m x 58) (6)

b = m/(162 + k x 151,5 + m x 58) (7)
(En las ecuaciones, k muestra el grado de sustitucion del grupo cationico de C-HPC, y m muestra el grado de sustitucion del grupo propilenoxi.)
(7-2) Calculo del grado de sustitucion del grupo etilenoxi de la hidroxietilcelulosa
Se obtuvo el numero promedio del grupo etilenoxi presente en la hidroxietilcelulosa obtenida mediante el procedimiento de produccion de la presente invencion (a continuacion en el presente documento esta celulosa se denomina a veces “HEC”) con relacion a la AGU que constituye el esqueleto de celulosa que es la cadena principal de HEC (a continuacion en el presente documento, este numero promedio se denomina a veces “grado de sustitucion del grupo etilenoxi”) segun “el procedimiento de analisis de la hidroxipropilcelulosa” descrito en la Farmacopea Japonesa (15a revision) excepto porque el objeto del analisis no era la hidroxipropilcelulosa sino HEC, porque se obtuvo la curva de calibracion sin usar yoduro de propilo sino usando yoduro de etilo y porque se analizo cuantitativamente el yoduro de etilo en lugar del yoduro de propilo. Se calculo el grado de sustitucion a partir del contenido del grupo hidroxietoxi (%) en la HEC purificada obtenida.
(7-3) Calculo del grado de sustitucion del grupo carboximetilo de la carboximetilcelulosa
El numero promedio del grupo carboximetilo presente en la carboximetilcelulosa obtenida mediante el procedimiento de produccion de la presente invencion (a continuacion en el presente documento esta celulosa se denomina a veces “CMC”) con relacion a la AGU que constituye el esqueleto de celulosa que es la cadena principal de CMC (a continuacion en el presente documento, este numero promedio se denomina a veces “grado de sustitucion del grupo carboximetilo”) se midio mediante el siguiente procedimiento.
Se considera que todos los grupos carboximetilo presentes en la CMC obtenida en los ejemplos de la presente invencion forman la sal de sodio de la misma y que la sal como subproducto formada por la reaccion y la neutralizacion se elimina mediante purificacion. Por consiguiente, se considera que el numero medido del sodio contenido en la CMC despues de la purificacion y el secado es el numero del grupo carboximetilo; y por tanto, se
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calculo el grado de sustitucion del grupo carboximetilo a partir de este numero.
Espedficamente, despues de que una muestra de CMC despues de la purificacion y el secado se descompusiese mediante el procedimiento en humedo con acido sulfurico-peroxido de hidrogeno usando el aparato de incineracion de tipo humedo de microondas A-300 (nombre comercial, fabricado por Societe Prolabo), se midio el contenido de Na (%) mediante el espectrometro de absorcion atomica Z-6100 (nombre comercial, fabricado por Hitachi, Ltd.); y entonces, se calculo el grado de sustitucion mediante la siguiente ecuacion (8).
Grado de sustitucion (DS) = (162 x contenido de Na (%))/(2300 - 80 x contenido de Na (%)) (8)
(En la ecuacion (8), 162 muestra el peso molecular de 1 mol de la anhidroglucosa; y 2300 muestra el valor obtenido multiplicando el peso atomico del sodio por 100 para dar el porcentaje. El valor 80 muestra el aumento en el peso molecular al sustituir el hidrogeno del grupo hidroxilo de la celulosa por el grupo carboximetilo (sal de sodio)).
(8) Medicion del grado de polimerizacion promedio (procedimiento de cobre-amoniaco)
(8-1) Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad de la pulpa
Se midio el grado de polimerizacion promedio en viscosidad de la celulosa en la pulpa usada como materia prima que contiene celulosa en cada ejemplo y ejemplo comparativo mediante el procedimiento mostrado a continuacion.
(i) Preparacion de la disolucion de medicion:
En un matraz aforado (100 ml) se tomaron 0,5 g de cloruro cuproso y de 20 a 30 ml de disolucion acuosa de amoniaco al 25 %; y despues de disolucion completa, se anadio 1,0 g de hidroxido cuprico, y entonces se anadio disolucion acuosa de amoniaco al 25 % hasta algun punto antes de alcanzar la lmea marcada del matraz aforado. Se agito la mezcla resultante durante de 30 a 40 minutos para lograr una disolucion completa. Despues de eso, se anadio la pulpa pesada de manera precisa (esta se seco a 105 °C y 20 kPa durante 12 horas), y entonces se anadio la disolucion acuosa de amoniaco anterior hasta la lmea marcada del matraz aforado. Despues de que se tapara el matraz para que no entrase aire, se agito mediante un agitador magnetico durante 12 horas para lograr la disolucion. Se prepararon disoluciones de medicion que teman diferentes concentraciones de la pulpa de manera similar a la anterior cambiando la cantidad de carga de la pulpa en el intervalo de 20 a 500 mg.
(ii) Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad:
Se cargo la disolucion de medicion (disolucion acuosa de cobre-amoniaco) obtenida en el punto (i) descrito anteriormente en el viscosfmetro Ubbelohde; y despues de permitirse que estuviera en reposo de manera estatica en un armario de temperatura constante (20 + 0,1 °C) durante 1 hora, se midio la velocidad de goteo del lfquido. A partir del tiempo de goteo (t segundos) de la disolucion de cobre-amoniaco que tema diversas concentraciones de pulpa (g/dl) y el tiempo de goteo (t0 segundos) de la disolucion acuosa de cobre-amoniaco sin adicion de la pulpa, se obtuvo la viscosidad reducida (^sp/c) a cada concentracion mediante la siguiente ecuacion.
Wc = (t/tg- 1)/c
(En la ecuacion, c representa la concentracion de pulpa (g/dl).)
Ademas, se extrapolo la viscosidad reducida a c= 0 para obtener la viscosidad intrmseca [^] (dl/g), y se obtuvo el grado de polimerizacion promedio en viscosidad (DPv) a partir de la siguiente ecuacion.
DPv = 2000 x ft]
(En la ecuacion, 2000 es un coeficiente intrmseco para la celulosa).
(8-2) Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad de la celulosa alcalina y la celulosa en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina
Se calculo el grado de polimerizacion promedio en viscosidad de la celulosa alcalina y la celulosa en la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina obtenida en cada ejemplo o ejemplo comparativo mediante un procedimiento similar al usado en el punto (8-1) anterior, Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad de la pulpa, despues de convertirse la celulosa alcalina en la celulosa purificada mediante el procedimiento descrito a continuacion.
(iii) Procedimiento para la conversion en la celulosa purificada:
Despues de que se dispersase 1 g de la mezcla que contiene celulosa alcalina obtenida en cada ejemplo y ejemplo
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comparativo en 50 ml de agua y luego se neutralizase mediante acido acetico, se obtuvo una celulosa solida mediante la separacion solido-Kquido centnfuga a 3000 rpm (2000 x g) durante 1 minuto. Se repitio la operacion de dispersar la celulosa solida obtenida en 50 ml de agua seguido por la separacion solido-lfquido centnfuga tres veces; y ademas, se realizo la separacion solido-Kquido centnfuga dispersando la celulosa solida en 50 ml de acetona. Despues de que se secara el solido obtenido de ese modo a una presion reducida de 20 kPa a 105 °C durante 12 horas, se obtuvo la celulosa purificada.
(8-3) Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad del eter de celulosa
(iv) Preparacion de la disolucion de medicion:
Se preparo la disolucion de medicion de manera similar a la del punto (i) anterior, Preparacion de la disolucion de medicion, excepto porque se uso C-HPC, HEC o CMC pesada de manera precisa en lugar de la pulpa pesada de manera precisa.
(v) Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad:
Se realizo la medicion de manera similar a la del punto (ii) anterior Medicion del grado de polimerizacion promedio en viscosidad, excepto porque se uso la concentracion de celulosa convertida (g/dl) como la concentracion de la disolucion de medicion. En este caso, la concentracion de celulosa convertida (Ccel) significa la masa (g) de la parte de esqueleto de celulosa contenida en 1 dl de la disolucion de medicion, y puede definirse mediante la siguiente ecuacion de calculo (9).
Ccel = u x 162/(162 + k x 151,5 + m x 58 + p x 44 + q x 81) (9)
(En la ecuacion, u muestra la masa (g) de C-HPC, HEC o CMC pesada de manera precisa en el momento de la preparacion de la disolucion de medicion; k y m muestran el grado de sustitucion del grupo cationico y el grado de sustitucion del grupo propilenoxi obtenidos mediante las ecuaciones de calculo (6) y (7), respectivamente; p muestra el grado de sustitucion del grupo etilenoxi; y q muestra el grado de sustitucion del grupo carboximetilo, en la que p = q = 0 cuando se mide C-HPC, k = m = q = 0 cuando se mide HEC y k = m = p = 0 cuando se mide CMC).
(9) Medicion de la fraccion soluble en agua del eter de celulosa
En un tubo con tapon de rosca de 50 ml, se pesaron 49,5 g de agua sometida a intercambio ionico y 0,5 g de C- HPC, HEC o CMC purificada; y entonces se agito la mezcla resultante mediante un agitador magnetico durante 12 horas para lograr su disolucion. Se transfirio esta disolucion a un tubo de deposicion centnfuga de 50 ml y entonces se separo de manera centnfuga a 3000 rpm (2000 x g) durante 20 minutos. Se seco la disolucion sobrenadante (5 ml) a presion reducida (105 °C, durante 3 horas) para obtener la masa de la parte solida; y se calculo la fraccion soluble en agua a partir de la siguiente ecuacion (10).
Fraccion soluble en agua (%) = (masa de la parte solida (g) en 5 ml del sobrenadante x 10/masa de la muestra) x
100 (10)
Ejemplo 1 (Produccion de celulosa alcalina)
Se cambio pulpa de madera en forma de hoja (Biofloc HV+ (1500 como grado de polimerizacion promedio, 93 % como el contenido de la a-celulosa, 65 % como la cristalinidad y 7,0 % como el contenido de agua), fabricada por Tembec Inc.) a la forma de astillas que teman un tamano de 3 a 5 mm cuadrados cortando con la granuladora de hojas SGG-220 (fabricada por Horai Co., Ltd.).
Se seco la pulpa obtenida en forma de astillas (500 g) en la secadora de vacfo VO-320 (nombre comercial, fabricada por Advantec Toyo Kaisha, Ltd.) a 20 kPa y 105 °C en corriente de nitrogeno durante 2 horas para obtener la pulpa secada en forma de astillas que tiene 1500 como grado de polimerizacion promedio, 96,4 % como contenido de la a- celulosa, 65 % como cristalinidad y 3,6 % como contenido de agua.
Etapa 1:
Se cargaron la pulpa secada en forma de astillas tal como se menciono anteriormente (100 g) y 23,8 g de hidroxido de sodio (Tosoh Pearl (nombre comercial), granulos con el diametro de granulo promedio de 0,7 mm, fabricado por Tosoh Copr.; esta cantidad corresponde a 1,0 mol con relacion a 1 mol de AGU) en el molino de barras vibratorio MB-1 de tipo discontinuo (volumen total de 3,5 litros con 13 barras compuestas por SUS 304 que tienen una forma de la seccion transversal circular con 9 de 30 mm, una longitud de barra de 218 mm y una proporcion de llenado del 57 %, fabricado por Chuo Kakohki Co., Ltd.); y entonces se llevo a cabo la pulverizacion durante 15 minutos (numero de vibraciones de 20 Hz, amplitud de vibracion de 8 mm y temperatura de 30 a 70 °C) para obtener el polvo de celulosa (1) (250 kg/m3 como densidad aparente y 65,3 |im como mediana del diametro del polvo de celulosa).
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Etapa 2:
Se transfirio la mezcla de polvo de celulosa obtenida (1) a un mortero; y entonces, a esto se le rociaron 25,4 g de agua de manera que el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa se volvio del 30 % con relacion a la celulosa de materia prima. Se mezclo esta mezcla usando una mano de mortero a 20 °C durante 5 minutos para obtener la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina (1) (0,88 como mdice de conversion en la celulosa alcalina y 1179 como grado de polimerizacion promedio de la celulosa alcalina y la celulosa). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplos 2 a 10 (Produccion de celulosa alcalina)
Se siguieron los mismos procedimientos que en el ejemplo 1, excepto porque se cambiaron la pulpa de materia prima usada en la etapa 1, la pulpa secada en forma de astillas, la cantidad de carga de NaOH, el tiempo de pulverizacion y la cantidad de carga de agua en la etapa 2 tal como se muestra en la tabla 1, para obtener las mezclas de polvo que contienen celulosa alcalina (2) a (10). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplo 11
Etapa 1:
Se siguio el mismo procedimiento que el ejemplo 1, excepto porque se usaron 106,2 g de la pulpa en forma de astillas que contema el 10 % de agua que se obtuvo anadiendo 6,2 g de agua a 100 g de la pulpa secada en forma de astillas obtenida en el ejemplo 1 como materia prima en la etapa 1, y porque el tiempo de pulverizacion se cambio a 12 minutos, para obtener la mezcla de polvo de celulosa.
Etapa 2:
Se siguio el mismo procedimiento que el ejemplo 1, excepto porque se rociaron 19,3 g de agua de manera que el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa se volvio del 30 % con relacion a la celulosa de materia prima, para obtener la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina (11). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplos comparativos 1 y 2 (Preparacion de celulosa alcalina: efecto del contenido de agua en la etapa 2)
Se siguieron los mismos procedimientos que el ejemplo 1, excepto porque se cambiaron la pulpa de materia prima, la pulpa secada en forma de astillas usada en la etapa 1, el tiempo de pulverizacion y la cantidad de carga de agua en la etapa 2 tal como se muestra en la tabla 1, para obtener las mezclas de polvo que contienen celulosa alcalina (17) y (18). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplo comparativo 3 (Produccion de celulosa alcalina: efecto del diametro de partfcula de la celulosa en polvo despues de la pulverizacion)
Se siguio el mismo procedimiento que el ejemplo 9, excepto porque se cambio el tiempo de pulverizacion en la etapa 1 para obtener la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina (19). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplos comparativos 4 y 5 (Produccion de celulosa alcalina: efecto de la cantidad del compuesto basico durante la pulverizacion)
Se siguieron los mismos procedimientos que el ejemplo 10, excepto porque se cambio la cantidad de NaOH en la etapa 1, y ademas de esto, se cambio el tiempo de pulverizacion en el ejemplo comparativo 5, para obtener las mezclas de polvo que contienen celulosa alcalina (20) y (21). En la tabla 1 se muestran los resultados.
Ejemplo comparativo 6 (Produccion de celulosa alcalina: efecto de la cantidad de agua durante la pulverizacion)
Etapa 1:
Se siguio el mismo procedimiento que la etapa 1 del ejemplo 1, excepto porque se usaron 125,5 g de la pulpa en forma de astillas que contema el 30 % de agua que se obtuvo anadiendo 25,5 g de agua a 100 g de la pulpa secada en forma de astillas obtenida en el ejemplo 1 como materia prima en la etapa 1, y porque el tiempo de pulverizacion se cambio a 32 minutos.
Etapa 2:
Se siguio el mismo procedimiento que la etapa 2 del ejemplo 1, excepto porque no se anadio agua en la etapa 2, para obtener la mezcla de polvo que contiene celulosa alcalina (22). En la tabla 1 se muestran los resultados.

Claims (12)

1.
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2.
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3.
4.
25
5. 30
6.
35 7.
8.
40
9.
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10.
50 11.
12.
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REIVINDICACIONES
Procedimiento para producir una celulosa alcalina que comprende:
etapa 1, en la que una materia prima que contiene celulosa se pulveriza en presencia de 0,6 a 1,5 mol de un compuesto basico con relacion a 1 mol de una unidad de anhidroglucosa que constituye una celulosa en dicha materia prima que contiene celulosa y en la condicion en la que el contenido de agua de la misma con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa es del 10 % o menos en masa, obteniendo de ese modo una mezcla de polvo de celulosa que tiene la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa de 110 |im o menos, y
etapa 2, en la que se ajusta el contenido de agua en la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1 en el intervalo del 30 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa usada en la etapa 1 anadiendo agua a la mezcla de polvo de celulosa obtenida en la etapa 1, obteniendo de ese modo una celulosa alcalina en forma de polvo.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun la reivindicacion 1, en el que despues de la adicion de agua en la etapa 2, se lleva a cabo el envejecimiento en un intervalo de temperatura de 35 a 90 °C y en un intervalo de tiempo de 0,1 a 24 horas.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la densidad aparente de la mezcla de polvo de celulosa esta en el intervalo de 100 a 750 kg/m3.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el contenido de agua en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 esta en el intervalo del 0 al 10 % en masa con relacion a la celulosa.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el compuesto basico es un hidroxido de metal alcalino.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la maquina de pulverizacion usada en la etapa 1 es un molino de medio dirigido por recipiente o un molino de agitacion de medio.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el grado de polimerizacion promedio de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 es 100 o mas, y 10.000 o menos.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la cristalinidad de la celulosa en la materia prima que contiene celulosa en la etapa 1 es del 10 % o mas, y del 95 % o menos.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la mediana del diametro de la materia prima que contiene celulosa despues de la pulverizacion en la etapa 1 es de 10 |im o mas.
El procedimiento para producir la celulosa alcalina segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la cantidad de agua durante la pulverizacion en la etapa 1 es del 0,01 % o mas en masa.
Un procedimiento para producir un eter de celulosa, que comprende producir una celulosa alcalina mediante el procedimiento de produccion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y hacer reaccionar la celulosa alcalina con un agente de eterificacion.
El procedimiento para producir el eter de celulosa segun la reivindicacion 11, en el que la celulosa alcalina y el agente de eterificacion se hacen reaccionar en presencia de un disolvente no acuoso, estando la cantidad del mismo en el intervalo del 1 al 100 % en masa con relacion a la celulosa en la materia prima que contiene celulosa.
El procedimiento para producir el eter de celulosa segun la reivindicacion 11 o 12, en el que el agente de eterificacion es una o mas clases seleccionadas del grupo que consiste en oxido de etileno, oxido de propileno, glicidol, acido cloroacetico, sal cloroacetato de sodio, sal cloruro de glicidiltrimetilamonio y sal cloruro de 1-cloro-2-hidroxipropano-3-trimetilamonio.
El procedimiento para producir el eter de celulosa segun cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la cantidad de uso del agente de eterificacion esta en el intervalo de 0,001 a 50 mol con relacion a 1 mol total de la unidad de anhidroglucosa de la celulosa y de la unidad de anhidroglucosa de la celulosa
alcalina en la mezcla que contiene celulosa alcalina producida mediante el procedimiento de produccion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
15. El procedimiento para producir el eter de celulosa segun la reivindicacion 12, en el que el disolvente no 5 acuoso es una o mas clases seleccionadas del grupo que consiste en un alcohol inferior secundario o
terciario que tiene de 3 a 4 atomos de carbono, una cetona que tiene de 3 a 6 atomos de carbono, un eter y un disolvente polar no protonico.
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