JP2000119303A - カルボキシメチルセルロースアルカリ塩の製造方法 - Google Patents

カルボキシメチルセルロースアルカリ塩の製造方法

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JP2000119303A
JP2000119303A JP10298858A JP29885898A JP2000119303A JP 2000119303 A JP2000119303 A JP 2000119303A JP 10298858 A JP10298858 A JP 10298858A JP 29885898 A JP29885898 A JP 29885898A JP 2000119303 A JP2000119303 A JP 2000119303A
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cmc
hydrogen peroxide
cellulose
salt
etherifying agent
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Keiichi Sato
恵一 佐藤
Masako Furukawa
雅子 古川
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DKS Co Ltd
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Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低粘度ですぐれた流動性を有するカルボキシ
メチルセルロースアルカリ塩の水溶液を与えるカルボキ
シメチルセルロース塩を製造する。 【解決手段】 原料セルロースをアルカリセルロース化
し、ついでエーテル化剤でエーテル化してカルボキシメ
チルセルロースアルカリ塩を製造する方法において、エ
ーテル化剤とともに過酸化水素および(または)過酸化
水素塩を添加してカルボキシメチルセルロースアルカリ
塩を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低粘度ですぐれた
流動性を有するカルボキシメチルセルロースアルカリ塩
(以下、CMCともいう)の水溶液を与えるカルボキシ
メチルセルロース塩の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】CM
Cは、すぐれた増粘性、懸濁安定性、皮膜形成性などの
機能を有する合成糊料であり、繊維工業、食品工業、塗
料工業や、建材、陶磁器、医薬品の製造、油井堀さくな
どの広範な分野で用いられている。
【0003】従来から工業的に製造されているCMC
は、一般に、その水溶液の特性に改良の余地を残してい
る。すなわち、従来のCMCの水溶液は、チクソトロピ
ー性を有しており、流動性が低く、また、水溶液中には
未反応物であるフリーファイバーやミクロゲルなどが混
在している。チクソトロピー性は有用な特性ではある
が、用途によっては欠点となる。また、前記未反応物な
どは不純物であり、実使用において好ましいものではな
い。
【0004】近年、とくに塗工紙工業、水性ペイント工
業などにおいて、CMC水溶液の流動性向上や低粘度化
が強く求められている。
【0005】一般に、CMC水溶液の流動性は、エーテ
ル化剤によりエーテル化された基の分布の仕方によって
左右されるところが大きいといわれており、前記流動性
を向上させるための方法としては、アルカリセルロース
化の際の水酸化ナトリウムの添加量を多くするとか、置
換度(エ−テル化度)を高くするなどの方法が試みられ
ている。
【0006】しかし、このような方法には、水酸化ナト
リウムの使用率の増加、エーテル化剤であるモノクロー
ル酢酸(クロロ酢酸)の有効利用率の低下などの経済的
な問題がある。
【0007】また、低粘度の水溶液を与えるCMCを得
る方法としては、アルカリセルロース化反応に使用する
水酸化ナトリウムを増量し、高温で長時間アルカリセル
ロース化反応を行なうことで、セルロースの解重合を促
進する方法がある。
【0008】しかし、この方法では、前述のごとくモノ
クロール酢酸の有効利用率の低下につながり、さらに長
時間の反応を要することによる経済的な問題がある。
【0009】さらに別法として、反応が完了して得られ
たCMCに過酸化水素などの酸化剤を添加してCMCの
解重合を促進する方法もある。
【0010】しかし、この方法では、酸化剤に含まれる
酸によりCMCのナトリウム(Na)が水素(H)に置
換されてカルボキシメチルセルロース(CMC−H)が
生成し、不溶解物が生成する、過酸化水素などの残存に
より、CMCの品質が経時的に変化する、水溶液の流動
性が阻害されるなど多くの問題が発生する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記のごとき
問題を解決し、低粘度で流動性にすぐれたCMC水溶液
を与えるCMCを得るためになされたものであり、原料
セルロースをアルカリセルロース化し、ついでエーテル
化剤でエーテル化してカルボキシメチルセルロースアル
カリ塩を製造する方法において、エーテル化剤とともに
過酸化水素および(または)過酸化水素塩を添加するこ
とを特徴とするカルボキシメチルセルロースアルカリ塩
の製造方法に関する。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明の製造方法では、水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウムなどのアルカリを溶解させた
溶媒中で、原料セルロースをアルカリセルロースにし、
そののちモノクロール酢酸などのエーテル化剤を反応さ
せてCMCを製造する際に、エーテル化剤とともに減粘
剤である過酸化水素および(または)過酸化水素塩(以
下、過酸化水素類ともいう)が添加される。
【0013】前記過酸化水素類をエーテル化剤とともに
添加するとは、添加されたエーテル化剤による反応と過
酸化水素類による反応とが同時におこるように添加する
限りとくに限定はなく、たとえばエーテル化剤と過酸化
水素類との混合物または該混合物の溶液を添加する、エ
ーテル化剤を添加しながら過酸化水素類も添加する、エ
ーテル化剤の添加と過酸化水素類の添加とを交互に行な
うなどの方法が例示される。これらのうちではエーテル
化剤と過酸化水素類との混合物または該混合物の溶液を
添加する方法が好ましい。エーテル化剤によるエーテル
化反応と過酸化水素類によるセルロースの解重合とを同
時に進行させることにより、低粘度ですぐれた流動性を
有するCMC水溶液を与えるCMCを得ることができ、
かつ、CMCを製造したのち酸化剤を添加してCMCの
解重合を行なう場合の不溶解物の生成、水溶液の流動性
阻害などの問題が改善される。
【0014】以下、CMCがナトリウム塩(以下、CM
C−Naという)である場合を例にとって、前記製造方
法を説明する。
【0015】アルカリセルロースの製造は常法にしたが
って行なえばよい。たとえば水酸化ナトリウムを含水有
機溶媒に溶解させた溶液中に原料セルロースを添加し、
0〜50℃で、たとえばニーダー型反応機で10〜26
0分間混合攪拌を行なうことにより実施される。
【0016】前記含水有機溶媒とは、水酸化ナトリウム
との相溶性をもたせるために、有機溶媒を含水混合液と
したものであり、有機溶媒:水が、重量比で70:30
〜96:4の組成範囲のものが好ましい。
【0017】前記組成範囲は、反応系中の水酸化ナトリ
ウム濃度を充分高濃度に保つことのできる組成範囲であ
る。水酸化ナトリウムを添加したのちは、含水有機溶媒
層と有機溶媒含有水酸化ナトリウム水溶液層に一部層分
離し、これらが混在した状態で攪拌混合下で反応が行な
われる。
【0018】前記有機溶媒としては、エチルアルコー
ル、メチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソ
プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチ
ルアルコールなどの炭素数1〜4のアルコール類、アセ
トンなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、
2種以上の混合物として用いてもよい。これらのうちで
はイソプロピルアルコール、エチルアルコール、メチル
アルコールなどが好ましい。
【0019】前記含水有機溶媒量は、原料セルロースか
ら均一なアルカリセルロースを得るのに必要であり、か
つ、原料の使用率が過大にならないような経済的範囲で
あればよく、原料セルロースに対し、2〜25重量倍、
さらには3〜10重量倍が好ましい。
【0020】水酸化ナトリウムの使用量は、目的とする
CMC−Naの置換度によって異なるが、エーテル化反
応におけるエーテル化剤使用量の2モル倍以上、通常2
〜5モル倍が好ましい。
【0021】原料セルロースとしては、たとえば粉砕パ
ルプが用いられる。
【0022】前記アルカリセルロースを製造したのち、
エーテル化剤によりエーテル化されるが、本発明では、
エーテル化反応とともにセルロースまたはCMC−Na
の解重合を進行させるために、エーテル化剤とともに過
酸化水素類が添加される。
【0023】エーテル化剤と過酸化水素類とを同時に添
加する方法としては、前述のごとく各種の方法を用いる
ことができるが、たとえばエーテル化剤を含水有機溶媒
に溶解させ、さらに過酸化水素類を加えた混合液として
添加する方法が反応の均一性を保持する点から好まし
い。
【0024】エーテル化剤の添加量は、目的とするCM
C−Naの置換度により決定すればよい。なお、反応系
中に存在させる水酸化ナトリウム量も目的とするCMC
−Naの置換度により決定すればよい。
【0025】エーテル化剤としては、モノクロール酢酸
が代表的なものとしてあげられるがモノクロール酢酸塩
を用いてもよい。
【0026】なお、過酸化水素類としては、過酸化水素
の他に過酸化水素塩も使用でき、これらを併用してもよ
い。過酸化水素塩としては、たとえば過酸化水素ナトリ
ウム、過酸化水素カリウム、過酸化水素マグネシウムな
どがあげられる。
【0027】過酸化水素類の添加量は、セルロースまた
はCMC−Naを解重合させる程度により決定すればよ
いが、使用するパルプに対して100%換算で0.1〜
100重量%(以下、%という)であるのが好ましい。
添加量が多すぎる場合には、製造されたCMC−Na中
に残存しやすくなり、経時的に品質が変化しやすくなる
などの傾向が生じやすくなる。一方、添加量が少なすぎ
る場合には、目的とする低粘度で優れた流動性を有する
CMC−Naの水溶液を与えるCMC−Naが得られに
くくなる。
【0028】アルカリセルロースのエーテル化反応は、
エーテル化剤および過酸化水素類を添加したのち、常法
にしたがって50℃以上、通常70〜80℃に昇温して
10〜180分間反応させることにより実施される。
【0029】本発明では、エーテル化反応と同時にセル
ロースまたはCMC−Naの解重合を行なわせるが、前
記解重合もエーテル化反応の条件で行なわせることがで
きる。反応条件が50℃以上、さらには70〜80℃で
10〜180分間であるため、解重合を行なわせること
ができ、かつ、過酸化水素類の残存量を実質的に0にす
ることができ、得られるCMC−Naの品質が経時的に
変化しないものにすることができる。反応温度が低すぎ
る場合には、過酸化水素類が残存しやすくなる、エーテ
ル化が不充分になりやすくなるなどの傾向がある。
【0030】本発明の製造方法におけるその他の製造工
程についてはとくに限定はなく、常法によればよい。
【0031】前記説明はCMC−Naを製造する場合に
ついての説明であるが、カリウム塩(CMC−K)、リチ
ウム塩(CMC−Li)、アンモニウム塩(CMC−N
4)なども同様にして製造することができる。
【0032】
【実施例】つぎに、本発明の製造方法を、実施例に基づ
いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。
【0033】なお、実施例および比較例で行なった評価
方法を以下にまとめて示す。
【0034】(ミクロゲル)CMC−Naの1%水性液
(不溶成分がある場合には、それを含んでいてもよい水
溶液をいう)を調製して300mlビーカーに入れて16
時間以上放置後、壁に付着したミクロゲル(CMC−N
aを水に溶解させたときの半溶解物をいう)の個数を肉
眼で数え、つぎの基準で評価する。
【0035】 A:ミクロゲルの個数0〜19個/4cm2 B:ミクロゲルの個数20〜49個/4cm2 C:ミクロゲルの個数50〜99個/4cm2 D:ミクロゲルの個数100以上個/4cm2
【0036】(透明性)CMC−Naの2%水性液を調
製し、16時間放置後、内径2.4cmのガラス管に入
れ、ガラス管の下においた1mm間隔の白黒の模様が判別
できなくなるときの液の高さ(mm)を測定する。
【0037】(粘度)CMC−Naの2%水性液を調製
し、16時間放置後の粘度(mPa・s)をBM型粘度
計で25℃で測定する。
【0038】(流動性)CMC−Na水溶液は、一般的
に流動時は、静止時よりも粘度が低下するが、静止する
と再び粘度が増加する。この性質をつぎの方法で評価す
る。
【0039】BM型粘度計ローターNo.4、60rpm
で1000mPa・sとなるように粘度を調整した水性
液を用いる。
【0040】得られた水性液の粘度を60rpm、6r
pmでそれぞれ測定し、その比(60rpm/6rp
m)を求める。
【0041】前記比が1に近づくほど水性液の流動性が
大きく、0に近づくほど流動性が低くチクソトロピー性
が高いことを示す。
【0042】(置換度)CMC−Naを1.0g精秤
し、磁性ルツボ中、600℃で灰化し、灰化によって生
成した酸化ナトリウムをN/10硫酸でフェノールフタ
レインを指示薬として滴定し、その滴定量AmlとN/1
0硫酸の力価fを用いて式:
【0043】
【数1】
【0044】から置換度を求める。
【0045】実施例1 5L二軸ニーダー型反応機に、水酸化ナトリウムを溶解
させた混合溶媒(水400gとイソプロピルアルコール
1600gとからなる含水有機溶媒に、水酸化ナトリウ
ム95gを溶解させたもの)を仕込んだ。そののち、ニ
ーダーを攪拌させながら、チップ状の原料セルロース
(水分約7%)200gを約5分間かけて投入した。2
5℃に温度調節しながら30分間攪拌してアルカリセル
ロース化反応を行なった。
【0046】一方、モノクロール酢酸100gを水20
gとイソプロピルアルコール80gとからなる含水有機
溶媒に溶解させ、さらに35%過酸化水素2gを添加し
て均一に混合した混合液を得た。
【0047】得られた混合液を10分間かけて添加し、
20分間攪拌して充分に混合したのち昇温し、77℃で
90分間エーテル化反応を行ない、反応を完了させた。
【0048】反応終了後、50℃まで冷却し、過剰の水
酸化ナトリウムを酢酸でpH=7.0に中和した。
【0049】中和終了物を遠心分離機で脱液後、80%
メチルアルコール5kgで30分間の洗浄を2回実施し
たのち、脱液し、乾燥、粉砕してCMC−Naを得、評
価した。原料の使用割合、アルセル時間(アルカリセル
ロース化反応時間)などをまとめて表1に、結果を表2
に示す。
【0050】実施例2〜3および比較例1〜10 水酸化ナトリウムの添加量、モノクロール酢酸の添加
量、過酸化水素の添加量、アルセル時間、過酸化水素の
添加工程を表1に記載のようにかえた以外は実施例1と
同様の操作を行ない、CMC−Naを得、評価した。結
果を表2に示す。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
【発明の効果】本発明の製造方法を用いることにより、
水溶液中の未反応物が少なく、低粘度で流動性にすぐれ
た水溶液を与えるCMC−Naを得ることができる。た
とえば本発明の製造方法を用いることにより、2%水溶
液粘度が20mPa・s以下のCMC−Naを得ること
ができ、かつ該溶液はすぐれた流動性を有する。
フロントページの続き Fターム(参考) 4C090 AA05 BA29 BB65 BB92 BD07 BD33 CA07 CA33 CA36 CA47 DA01 DA03 DA11 DA21 DA22 DA27 DA28 DA31 4J002 AB021 DE037 EF036 FD206 GB04 GH01 GK02 GL00

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料セルロースをアルカリセルロース化
    し、ついでエーテル化剤でエーテル化してカルボキシメ
    チルセルロースアルカリ塩を製造する方法において、エ
    ーテル化剤とともに過酸化水素および(または)過酸化
    水素塩を添加することを特徴とするカルボキシメチルセ
    ルロースアルカリ塩の製造方法。
JP10298858A 1998-10-20 1998-10-20 カルボキシメチルセルロースアルカリ塩の製造方法 Pending JP2000119303A (ja)

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