JP2012082397A - 低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させるステップと、上記反応後に解重合を行うステップとを少なくとも含んでなる、ヒドロキシプロポキシ基置換度が9.5〜16.0質量%の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法。
【選択図】なし
Description
また、一般的にエーテル化反応工程後の解重合は、アルカリセルロース製造工程時の解重合と比較して爆発の危険性があるため、エーテル化反応工程後の解重合は可能な限り回避されてきた。これらのことから、水溶性セルロースエーテルの解重合は、アルカリが多く存在し、エーテル化剤による爆発の危険性のないアルカリセルロース製造工程中に行われているのが通例である。
また、本発明者らは、エーテル化反応工程後の解重合は、アルカリセルロース製造中の解重合に比べて解重合速度が速いため、短時間で目的の粘度が得られると考えた。ここで、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造工程では、反応、解重合といった反応器を必要とする一連の工程時間が、製造工程全体の時間の中でも大きな割合を占めている。そのため解重合時間を短縮することは、低置換度ヒドロキシプロピルセルロース全体の製造時間短縮に寄与し、生産効率の向上に繋がる。
しかし、エーテル化反応が十分進行しなかった場合、反応器内にエーテル化剤である酸化プロピレンが残存してしまい、反応器内の酸素濃度及び酸化プロピレンの濃度次第では、反応器内が酸化プロピレンの爆発範囲に入る可能性がある。
本発明は、短時間で目的の粘度が得られるエーテル化反応工程後の解重合を安全に行うことを目的とする。
本発明は、アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させるステップと、上記反応後に解重合を行うステップとを少なくとも含んでなる、ヒドロキシプロポキシ基置換度が9.5〜16.0質量%の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法を提供する。
アルカリセルロースは、好ましくは原料パルプとアルカリ金属酸化物溶液とを接触させて得られる。具体的には、原料パルプにアルカリ金属酸化物溶液を直接滴下又は噴霧する方法の他、原料パルプをアルカリ金属酸化物溶液に浸漬後、圧搾して余剰のアルカリ金属酸化物溶液を除く方法等が挙げられるが、前者の方法が本発明により適している。
<実施例1>
容積144リットルの内部撹拌構造を有する反応器に、粉末状パルプを8kg仕込んだ。次に撹拌条件下、35質量%水酸化ナトリウム水溶液6.32kgを6分間添加し、引き続き14分間撹拌し、アルカリセルロースを製造した。
その後、反応器内の窒素置換を行った。窒素置換後、反応器を60℃に保ちながら、プロピレンオキサイド1.48kgを加え75分間エーテル化反応させた。
エーテル化反応後、撹拌条件下において反応器内ゲージ圧をマイナス0.080MPaまで減圧した後、窒素で反応器内をマイナス0.0145MPaまで復圧した。その後、空気供給弁を開いて0MPaまで復圧し、速やかに反応器の真空弁及び空気供給弁を閉じた。この操作により、反応器内の酸素濃度を3.0体積%に調整し、エーテル化反応品の解重合を行った。解重合は酸素濃度調整開始から36分間行った。引き続き反応器内の窒素置換を行った後、反応品を取り出した。
双軸ニーダーに45℃の温水17.5kgと29質量%酢酸水溶液0.5kg及び反応生成物7.04kgを入れ、反応生成物の一部を溶解させた。その後29質量%酢酸水溶液4.7kgを入れ反応生成物を析出させた。析出物を90℃の熱水で洗浄後、遠心洗浄機で脱水し、得られたケーキを乾燥させ、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを得た。
20℃における10質量%水酸化ナトリウム水溶液中の2質量%低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの粘度を、B型回転粘度計を用いて回転数30rpmで測定したところ、103.5mPa・sであった。また、ヒドロキシプロポキシ基置換度は11.0%であった。
容積144リットルの内部撹拌構造を有する反応器に、粉末状パルプを8kg仕込んだ。次に撹拌条件下、35質量%水酸化ナトリウム水溶液6.32kgを6分間添加し、引き続き14分間撹拌し、アルカリセルロースを製造した。
その後、反応器内の窒素置換を行った。窒素置換後、反応器を60℃に保ちながら、プロピレンオキサイド1.48kgを加え75分間エーテル化反応させた。
エーテル化反応後、撹拌条件下において反応器内ゲージ圧をマイナス0.080MPaまで減圧した後、窒素で反応器内をマイナス0.024MPaまで復圧した。その後、空気供給弁を開いて0MPaまで復圧し、速やかに反応器の真空弁及び空気供給弁を閉じた。この操作により、反応器内の酸素濃度を5.0体積%に調整し、エーテル化反応品の解重合を行った。解重合は酸素濃度調整開始から30分間行った。引き続き反応器内の窒素置換を行った後、反応品を取り出し、その後は実施例1と同様方法で行った。
得られた低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの20℃における10質量%水酸化ナトリウム水溶液中の2質量%低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの粘度を、B型粘度計を用いて回転数30rpmで測定したところ、100.7mPa・sであった。また、ヒドロキシプロポキシ基置換度は10.4%であった。
容積144リットルの内部撹拌構造を有する反応器に、粉末状パルプを8kg仕込んだ。次に撹拌条件下、35質量%水酸化ナトリウム水溶液6.32kgを6分間添加し、引き続き14分間撹拌し、アルカリセルロースを製造した。
その後、反応器内の窒素置換を行った。窒素置換後、反応器を60℃に保ちながら、プロピレンオキサイド1.48kgを加え75分間エーテル化反応させた。
エーテル化反応後、撹拌条件下において反応器内ゲージ圧をマイナス0.080MPaまで減圧した後、窒素で反応器内をマイナス0.0336MPa まで復圧した。その後、空気供給弁を開いて0MPaまで復圧し、速やかに反応器の真空弁及び空気供給弁を閉じた。この操作により、反応器内の酸素濃度を6.8体積%に調整し、エーテル化反応品の解重合を行った。解重合は酸素濃度調整開始から27分間行った。引き続き反応器内の窒素置換を行った後、反応品を取り出し、その後は実施例1と同様方法で行った。
得られた低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの20℃における10質量%水酸化ナトリウム水溶液中の2質量%低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの粘度を、B型粘度計を用いて回転数30rpmで測定したところ、102.2mPa・sであった。また、ヒドロキシプロポキシ基置換度は10.9%であった。
容積144リットルの内部撹拌構造を有する反応器に、粉末状パルプを8kg仕込んだ。次に撹拌条件下、35質量%水酸化ナトリウム水溶液6.32kgを6分間添加し、引き続き14分間撹拌し、アルカリセルロースを製造した。
その後、反応器内の窒素置換を行った。窒素置換後、反応器を60℃に保ちながら、プロピレンオキサイド1.52kgを加え75分間エーテル化反応させた。
エーテル化反応後、撹拌条件下において反応器内ゲージ圧をマイナス0.080MPaまで減圧した後、窒素で反応器内をマイナス0.0336MPa まで復圧した。その後、空気供給弁を開いて0MPaまで復圧し、速やかに反応器の真空弁及び空気供給弁を閉じた。この操作により、反応器内の酸素濃度を6.8体積%に調整し、エーテル化反応品の解重合を行った。解重合は酸素濃度調整開始から27分間行った。引き続き反応器内の窒素置換を行った後、反応品を取り出し、その後は実施例1と同様方法で行った。
得られた低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの20℃における10質量%水酸化ナトリウム水溶液中の2質量%低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの粘度を、B型粘度計を用いて回転数30rpmで測定したところ、104.0mPa・sであった。また、ヒドロキシプロポキシ基置換度は12.0%であった。
容積144リットルの内部撹拌構造を有する反応器に、粉末状パルプを8kg仕込んだ。次に反応器内ゲージ圧をマイナス0.069MPaまで減圧した後、窒素で反応器内を大気圧まで復圧を行い、速やかに反応器の真空弁及び空気供給弁を閉じた。この操作によって、解重合時の反応器内酸素濃度を7.0体積%に調整した。続いて撹拌条件下、35質量%水酸化ナトリウム水溶液6.41kgを10分間添加し、アルカリセルロースを製造した。この結果、アルカリセルロースの製造は酸素濃度調整開始から15分間かかった。
アルカリセルロース製造後、反応器を60℃に保ちながら撹拌を行い、セルロースの解重合を行った。解重合は水酸化ナトリウムを投入開始から45分間まで行った。
解重合後、反応器内の窒素置換を行った後、反応器を60℃に保ちながら、プロピレンオキサイド1.48kgを加え75分間反応させた。
エーテル化反応後、引き続き反応器内の窒素置換を行った後、反応品を取り出した。
双軸ニーダーに45℃の温水17.5kgと29質量%酢酸水溶液0.5kg及び反応生成物7.04kgを入れ、反応生成物の一部を溶解させた。その後29質量%酢酸水溶液4.7kgを入れ反応生成物を析出させた。析出物を90℃の熱水で洗浄後、遠心洗浄機で脱水し、得られたケーキを乾燥させ、低置換度ヒドロキシプロピルセルロースを得た。
20℃における10質量%水酸化ナトリウム水溶液中の2質量%低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの粘度を、B型粘度計を用いて回転数30rpmで測定したところ、103.1mPa・sであった。また、ヒドロキシプロポキシ基置換度は10.8%であった。
Claims (4)
- アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させるステップと、
上記反応後に解重合を行うステップとを少なくとも含んでなる、
ヒドロキシプロポキシ基置換度が9.5〜16.0質量%の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法。 - 上記アルカリセルロースが、パルプとアルカリ金属酸化物溶液を接触させて得られる請求項1に記載の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法。
- 上記解重合が、反応器内の酸素濃度を調整することにより行われる請求項1又は請求項2に記載の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法。
- 上記解重合が、反応器内の酸素濃度を7.8体積%未満として行われる請求項1〜3のいずれかに記載の低置換度ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法。
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