JP5265124B2 - Amorphous cellulose derivative - Google Patents
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Description
本発明は新規なセルロース誘導体に関するものであり、詳しくは、優れた吸水性、保水性、分散安定性、チキソトロピー性を有し、食品、医薬・化粧品、農薬、樹脂、塗料、染色、製紙、繊維、土木等の様々な産業分野で利用できるカルボキシメチルセルロース又はその塩に関する。 The present invention relates to a novel cellulose derivative, and more specifically, has excellent water absorption, water retention, dispersion stability, thixotropic properties, food, medicine / cosmetics, agricultural chemicals, resins, paints, dyeing, papermaking, fibers The present invention relates to carboxymethyl cellulose or salts thereof that can be used in various industrial fields such as civil engineering.
微結晶セルロースは、パルプ、リンター等の天然セルロースをはじめとするセルロース材料を塩酸や硫酸等の鉱酸で加水分解することにより非結晶部分を除去して結晶部分のみを取り出し、精製乾燥して得られる水不溶性の微細セルロース粒子である。微結晶セルロースは、吸水性、保水性、保形性、分散安定性、チキソトロピー性などの機能を有することから、食品添加剤、医薬品賦形剤、分散剤、充填剤等の分野で使用されている。 Microcrystalline cellulose is obtained by hydrolyzing cellulose materials, including natural cellulose such as pulp and linter, with mineral acids such as hydrochloric acid and sulfuric acid to remove non-crystalline parts, and to extract only crystalline parts and purify and dry them. Water-insoluble fine cellulose particles. Microcrystalline cellulose has functions such as water absorption, water retention, shape retention, dispersion stability, and thixotropy, so it is used in the fields of food additives, pharmaceutical excipients, dispersants, fillers, etc. Yes.
微結晶セルロースの各性能をより向上させる方法として、表面に軽度にカルボキシメチルエーテル基を導入して水不溶性のセルロース誘導体とする方法がある(特許文献1,2)。しかしこの方法では、微結晶セルロースの粒子内部に結晶部分を残す為、依然として吸水性・保水性に乏しく、水中での分散安定性も低下し容易に沈降すると言う実用上の欠点を有している。一方、天然のセルロースやリグノセルロースを原料とする方法も開示されている(特許文献3)が、その方法で得られる製品も上記欠点の十分な解決に至っていない。 As a method for further improving the performance of microcrystalline cellulose, there is a method in which a carboxymethyl ether group is slightly introduced into the surface to form a water-insoluble cellulose derivative (Patent Documents 1 and 2). However, this method has a practical defect that the crystal part remains in the microcrystalline cellulose particles, so that the water absorption / retention property is still poor, the dispersion stability in water is lowered, and sedimentation easily occurs. . On the other hand, a method using natural cellulose or lignocellulose as a raw material is also disclosed (Patent Document 3), but a product obtained by this method has not yet sufficiently solved the above-mentioned drawbacks.
本発明は、上記のような従来技術の問題を解決するために創案されたものであり、優れた吸水性、保水性、分散安定性、チキソトロピー性を有し、食品、医薬・化粧品、農薬、樹脂、塗料、染色、製紙、繊維、土木等の様々な分野で利用できる新規なセルロース誘導体を提供するものである。 The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, has excellent water absorption, water retention, dispersion stability, thixotropy, food, medicine / cosmetics, agricultural chemicals, The present invention provides a novel cellulose derivative that can be used in various fields such as resin, paint, dyeing, papermaking, fiber, and civil engineering.
本発明者等は、優れた吸水性、保水性、分散安定性、チキソトロピー性を示す水不溶性、水膨潤性のセルロース誘導体を開発すべく鋭意検討を重ねた。その結果、セルロースの結晶構造が完全に破壊された状態で、かつ、軽度にカルボキシメチル化されたカルボキシメチルセルロース又はその塩は、内部にもカルボキシメチルエーテル基が導入され、優れた水不溶性・水膨潤性を示す。その結果、所期の性能を満足できることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。 The present inventors have intensively studied to develop a water-insoluble, water-swellable cellulose derivative exhibiting excellent water absorption, water retention, dispersion stability, and thixotropy. As a result, the carboxymethyl cellulose or its salt, in which the crystal structure of the cellulose is completely destroyed and lightly carboxymethylated, has a carboxymethyl ether group introduced inside, and is excellent in water-insoluble and water-swelling. Showing gender. As a result, it has been found that the desired performance can be satisfied, and the present invention has been made based on this finding.
即ち、本発明は以下の〔1〕及び〔2〕を提供する。
〔1〕無水グルコース単位当りのカルボキシメチル置換度が0.05〜0.4であり、且つ非結晶であることを特徴とする水不溶性及び/又は水膨潤性のカルボキシメチルセルロース又はその塩。
〔2〕レーザー回折・散乱式粒度分布計で測定される体積累計50%粒子径に於いて、水を分散媒として測定した値のメタノールを分散媒として測定した値に対する比が2.0以上であることを特徴とする前記〔1〕記載のカルボキシメチルセルロース又はその塩。
That is, the present invention provides the following [1] and [2].
[1] A water-insoluble and / or water-swellable carboxymethyl cellulose or a salt thereof, wherein the degree of carboxymethyl substitution per anhydroglucose unit is 0.05 to 0.4 and is amorphous.
[2] The ratio of the value measured using water as a dispersion medium to the value measured using methanol as a dispersion medium is 2.0 or more at a 50% cumulative volume particle diameter measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. The carboxymethyl cellulose or the salt thereof according to [1], which is characterized in that it exists.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、水不溶性及び/又は水膨潤性を示し、従来のカルボキシメチルセルロース又はその塩と比較して吸水性、保水性、保形性、舌触り、チキソトロピー性が格段に優れている。吸水性については、高ショ糖濃度(〜80%程度)の溶液についても、高い吸水性を示すので、高ショ糖食品のベタツキ防止、糖衣の潮解性防止にも優れる。水中で用いる場合は、水に溶解しない物質及び粒子の分散安定性、再分散性、乳化安定性などを改善することができる。例えば、カーボンブラックなどの難分散性の粒子や硫酸バリウムなどの重い(沈降しやすい)粒子などの懸濁粒子安定性向上効果が格段に優れている。特に、カーボンブラックを懸濁安定化することができれば、導電性塗料などの添加剤として利用することができる。さらに、液体中の気泡状物質の安定性にも優れている。
従って、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は食品、医薬・化粧品、農薬、樹脂、塗料、染色、製紙、繊維、土木等の様々な産業分野で利用できる。
例えば、ココアや粉末飲料のケーキング防止;たれ類・ドレッシング・ケチャップなどのダレ性改良;ホイップクリームの泡性改良;糖衣を有する食品(菓子など)や医薬品(錠剤など)の保存性改良などの各効果を得ることができる。また、フェイスパウダー・ファンデーションなど化粧品に配合することにより、汗の給水を促進し、前記化粧品を顔に塗った際のてかり防止、メイク落ち防止効果などのほか、つや消し効果も得ることができる。さらに、歯磨き粉の曳糸性改良、絆創膏のかぶれ防止等にも利用できる。
The carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof exhibits water insolubility and / or water swellability, and has superior water absorption, water retention, shape retention, touch, and thixotropy compared to conventional carboxymethyl cellulose or a salt thereof. ing. Regarding water absorption, a solution having a high sucrose concentration (about 80%) also exhibits high water absorption, and thus is excellent in preventing stickiness of high sucrose foods and preventing deliquescence of sugar coating. When used in water, it is possible to improve the dispersion stability, redispersibility, emulsification stability and the like of substances and particles that do not dissolve in water. For example, the effect of improving the stability of suspended particles such as hardly dispersible particles such as carbon black and heavy (easy to settle) particles such as barium sulfate is remarkably excellent. In particular, if carbon black can be suspended and stabilized, it can be used as an additive for conductive paints and the like. Furthermore, the stability of the bubble-like substance in the liquid is also excellent.
Therefore, the carboxymethyl cellulose or salt thereof of the present invention can be used in various industrial fields such as foods, pharmaceuticals / cosmetics, agricultural chemicals, resins, paints, dyeing, papermaking, fibers, civil engineering and the like.
For example, prevention of caking of cocoa and powdered drinks; improvement of dripping properties such as sauces, dressings and ketchup; improvement of foamability of whipped cream; improvement of storage stability of foods with sugar coatings (confectionery etc.) An effect can be obtained. In addition, by blending in cosmetics such as face powder and foundation, it is possible to promote the water supply of sweat and to prevent matting when the cosmetic is applied to the face, the effect of preventing makeup removal, and a matting effect. Furthermore, it can be used for improving the stringiness of toothpaste and preventing rashes on adhesive bandages.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基がカルボキシメチルエーテル基に置換された構造を持つ。カルボキシルセルロースは、塩の形態であっても良く、例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム塩などの金属塩などとすることができる。本発明においてセルロースとは、D−グルコピラノース(単に「グルコース残基」、「無水グルコース」とも言う。)がβ1−4結合で連なった構造の多糖を意味する。一般に起源、製法等から、天然セルロース、再生セルロース、微細セルロース、非結晶領域を除いた微結晶セルロース等に分類される。天然セルロースとしては、晒または未晒木材パルプ、精製リンター、酢酸菌等の微生物によって生産されるセルロース等が例示される。晒又は未晒パルプの原料は特に限定されず、例えば、木材、木綿、わら、竹等が挙げられる。また、晒又は未晒パルプの製造方法も特に限定されず、機械的方法、化学的方法、あるいはその中間で二つを組み合わせた方法でも良く、例えば、メカニカルパルプ、ケミカルパルプ、砕木パルプ、亜硫酸パルプ、クラフトパルプ等が挙げられる。さらに、製紙用パルプの他に、化学的に精製され、主として薬品に溶解して使用する、人造繊維、セロハンなどの主原料となる溶解パルプを用いてもよい。再生セルロースとしては、セルロースを銅アンモニア溶液、セルロースザンテート溶液、モルフォリン誘導体など何らかの溶媒に溶解し、改めて紡糸されたものが例示される。微細セルロースとは、上記天然セルロースや再生セルロースをはじめとするセルロース系素材を酸加水分解、アルカリ加水分解、酵素分解、爆砕処理、振動ボールミル処理等によって解重合処理したものや、前記セルロース系素材を機械的に処理したものが例示される。 The carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof has a structure in which a hydroxyl group in a glucose residue constituting cellulose is substituted with a carboxymethyl ether group. The carboxyl cellulose may be in the form of a salt, for example, a metal salt such as carboxymethyl cellulose sodium salt. In the present invention, cellulose means a polysaccharide having a structure in which D-glucopyranose (also simply referred to as “glucose residue” or “anhydroglucose”) is linked by β1-4 bonds. Generally, it is classified into natural cellulose, regenerated cellulose, fine cellulose, microcrystalline cellulose excluding the non-crystalline region, etc. from the origin, production method and the like. Examples of natural cellulose include cellulose produced by microorganisms such as bleached or unbleached wood pulp, refined linters, and acetic acid bacteria. The raw material of bleached or unbleached pulp is not specifically limited, For example, wood, cotton, straw, bamboo, etc. are mentioned. The method for producing bleached or unbleached pulp is not particularly limited, and may be a mechanical method, a chemical method, or a method combining two in the middle, such as mechanical pulp, chemical pulp, groundwood pulp, sulfite pulp. And kraft pulp. Furthermore, in addition to pulp for papermaking, dissolved pulp that is chemically purified and mainly used as a main raw material such as artificial fibers and cellophane, which is mainly dissolved in chemicals, may be used. Examples of the regenerated cellulose include those obtained by dissolving cellulose in some solvent such as a copper ammonia solution, a cellulose xanthate solution, and a morpholine derivative and spinning again. Fine cellulose refers to cellulose-based materials such as the above natural cellulose and regenerated cellulose that have been depolymerized by acid hydrolysis, alkali hydrolysis, enzymatic decomposition, explosion treatment, vibration ball mill treatment, etc. What was processed mechanically is illustrated.
本発明において無水グルコース単位とは、カルボキシメチル置換度の単位であり、セルロースを構成する個々の無水グルコース(グルコース残基)を意味する。また、カルボキシメチル置換度(エーテル化度ともいう)とは、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基(−OH)のうちカルボキシメチルエーテル基(−OCH2COOH)に置換されているものの割合を示す。なお、カルボキシメチル置換度はDSと略すことがある。本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、無水グルコース単位当りのカルボキシメチル置換度が0.05〜0.4であることが必要である。カルボキシメチル置換度が0.05未満では、カルボキシメチルエーテル基に由来する吸水、膨潤部分が十分形成されず、本発明の特徴とする吸水性、保水性、分散安定性、チキソトロピー性等の性能を発揮することができない。一方、0.4を超えると水溶性部分が増加して水への溶解が起こり易くなり、本発明の特徴を十分に発揮できない。
当該カルボキシメチル置換度は、試料中のカルボキシメチルセルロースを中和するのに必要な水酸化ナトリウム等の塩基の量を測定して確認することができる。この場合、カルボキシメチルエーテル塩の場合には、測定前に予めカルボキシメチルセルロースに変換しておく。測定の際には、塩基、酸を用いた逆滴定、フェノールフタレイン等の指示薬を適宜組み合わせることができる。
In the present invention, the anhydroglucose unit is a unit of carboxymethyl substitution degree, and means an individual anhydroglucose (glucose residue) constituting cellulose. Further, the degree of carboxymethyl substitution (also called degree of etherification) is the ratio of those substituted with carboxymethyl ether groups (—OCH 2 COOH) out of hydroxyl groups (—OH) in glucose residues constituting cellulose. Show. The degree of carboxymethyl substitution may be abbreviated as DS. The carboxymethyl cellulose or salt thereof of the present invention needs to have a degree of carboxymethyl substitution per anhydroglucose unit of 0.05 to 0.4. When the degree of carboxymethyl substitution is less than 0.05, the water absorption and swelling part derived from the carboxymethyl ether group is not sufficiently formed, and the water absorption, water retention, dispersion stability, thixotropy and the like characteristic of the present invention are achieved. I can't demonstrate it. On the other hand, when it exceeds 0.4, the water-soluble part increases and the dissolution in water tends to occur, and the characteristics of the present invention cannot be fully exhibited.
The degree of carboxymethyl substitution can be confirmed by measuring the amount of base such as sodium hydroxide required to neutralize carboxymethylcellulose in the sample. In this case, in the case of a carboxymethyl ether salt, it is converted into carboxymethyl cellulose in advance before measurement. In the measurement, an indicator such as back titration using a base and an acid, phenolphthalein and the like can be appropriately combined.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、非結晶である。カルボキシメチル置換度が上記範囲を満たしていても、非結晶でなければ、化学的反応性、吸水性に乏しい結晶領域が残っていることに起因して十分な吸水性、保水性を発揮することができない。 The carboxymethyl cellulose or salt thereof of the present invention is amorphous. Even if the degree of carboxymethyl substitution satisfies the above range, if it is not amorphous, it exhibits sufficient water absorption and water retention due to the remaining crystalline region with poor chemical reactivity and water absorption. I can't.
カルボキシメチルセルロース又はその塩が非結晶であることは、X線回折による測定により確認することができる。具体的には、X線回折の測定の結果、非結晶領域に由来する2θ=18.5°の回折ピーク以外には結晶領域に由来する回折ピークを生じないことが確認されれば、非結晶であるということができる。例えば、セルロースI型結晶では、X線回折による測定で2θ=22.6°に002面の回折強度に由来するピークを生じる。これに対し、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩の場合は、微結晶セルロースを原料に使用した場合でも2θ=22.6°の回折ピークは消失していることが必要である。 It can be confirmed by measurement by X-ray diffraction that carboxymethylcellulose or a salt thereof is amorphous. Specifically, if it is confirmed as a result of the X-ray diffraction measurement that a diffraction peak derived from the crystalline region other than the diffraction peak of 2θ = 18.5 ° derived from the amorphous region does not occur, non-crystalline It can be said that. For example, in cellulose I type crystal, a peak derived from the diffraction intensity of the 002 plane occurs at 2θ = 22.6 ° as measured by X-ray diffraction. On the other hand, in the case of carboxymethyl cellulose or a salt thereof of the present invention, it is necessary that the diffraction peak at 2θ = 22.6 ° disappears even when microcrystalline cellulose is used as a raw material.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、水不溶性及び/又は水膨潤性を示す。すなわち、水不溶性及び水膨潤性のうちの少なくとも一方を示すことが必要であり、好ましくは両方を示すものである。
水不溶性とは、水にまったく溶解しないことを示す。例えば、試料を水に1〜2重量%添加して3〜6時間撹拌後の状態を目視判定して不溶であれば水不溶性と判断することができる。
一方、水膨潤性とは、水に浸漬等接触した場合に体積が増加する(膨潤する)ことを示す。例えば、レーザー回折・散乱式粒度分布計で測定される体積累計50%粒子径に於いて、水を分散媒として測定した値のメタノールを分散媒として測定した値に対する比(水を分散媒として測定した値/メタノールを分散媒として測定した値)として表現することができ、該数値が2.0以上であることが好ましい。2.0未満では吸水、膨潤が不十分となり優れた吸水性、保水性、水中分散安定性、チキソトロピー性を発揮できないおそれがある。尚、上限は、カルボキシメチルセルロース又はその塩が水不溶性を示す範囲であれば、特に限定はない。レーザー回折・散乱式粒度分布計としては、水、メタノールのそれぞれを分散媒とした場合の測定が可能であれば特に限定されず、例えば、マイクロトラック Model−9220−SRA(日機装(株)製)等を用いることができる。
The carboxymethylcellulose or salt thereof of the present invention exhibits water insolubility and / or water swellability. That is, it is necessary to show at least one of water insolubility and water swellability, preferably both.
Water-insoluble means that it is not soluble in water at all. For example, if the sample is added to water in an amount of 1 to 2% by weight and the state after stirring for 3 to 6 hours is visually judged and insoluble, it can be judged as insoluble in water.
On the other hand, water swellability indicates that the volume increases (swells) when immersed in water or the like. For example, the ratio of the value measured with water as the dispersion medium to the value measured with methanol as the dispersion medium (measured with water as the dispersion medium) at a 50% cumulative volume particle size measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution meter Value / value measured using methanol as a dispersion medium), and the numerical value is preferably 2.0 or more. If it is less than 2.0, water absorption and swelling are insufficient, and there is a possibility that excellent water absorption, water retention, dispersion stability in water and thixotropy cannot be exhibited. The upper limit is not particularly limited as long as carboxymethyl cellulose or a salt thereof is in a range showing water insolubility. The laser diffraction / scattering particle size distribution meter is not particularly limited as long as it can measure water and methanol as dispersion media. For example, Microtrac Model-9220-SRA (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.) Etc. can be used.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を製造するにあたっては、公知のカルボキシメチルセルロース又はその塩の製法を適用することができる。即ち、原料セルロースをマーセル化剤(アルカリ)で処理してマーセル化セルロース(アルカリセルロース)を調製した後に、エーテル化剤を添加してエーテル化反応させることで本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を製造することができる。
原料のセルロースとしては、上述のセルロースであれば特に制限なく用いることができるが、セルロース純度が高いものが好ましく、特に、溶解パルプ、リンターを用いることが好ましい。これらを用いることにより、純度の高い非結晶のカルボキシメチルセルロース又はその塩を得ることができる。
In producing the carboxymethyl cellulose or a salt thereof of the present invention, a known method for producing carboxymethyl cellulose or a salt thereof can be applied. That is, after processing raw material cellulose with a mercerizing agent (alkali) to prepare mercerized cellulose (alkali cellulose), the carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof is produced by adding an etherifying agent and causing an etherification reaction. can do.
As the raw material cellulose, any cellulose can be used as long as it is the above-mentioned cellulose, but those having high cellulose purity are preferable, and it is particularly preferable to use dissolved pulp and linter. By using these, highly pure amorphous carboxymethylcellulose or a salt thereof can be obtained.
マーセル化剤としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属塩等を使用することができる。エーテル化剤としてはモノクロロ酢酸、モノクロロ酢酸ソーダ等を使用することができる。 As the mercerizing agent, alkali metal hydroxide salts such as sodium hydroxide and potassium hydroxide can be used. As the etherifying agent, monochloroacetic acid, sodium monochloroacetate or the like can be used.
水溶性の一般的なカルボキシメチルセルロース(DS0.5以上)の製法の場合のマーセル化剤とエーテル化剤のモル比は、エーテル化剤としてモノクロロ酢酸を使用する場合では2.00〜2.45が一般的に採用される。その理由は、2.00以下であるとエーテル化反応が不十分となるため、未反応のモノクロロ酢酸が残って無駄が生じること、及び2.45以上であると過剰のマーセル化剤とモノクロロ酢酸による副反応が進行してグリコール酸アルカリ金属塩が生成するため、不経済であることにある。 The molar ratio of mercerizing agent to etherifying agent in the production method of water-soluble general carboxymethylcellulose (DS 0.5 or more) is 2.00 to 2.45 when monochloroacetic acid is used as the etherifying agent. Generally adopted. The reason is that if it is 2.00 or less, the etherification reaction becomes insufficient, so that unreacted monochloroacetic acid remains and waste occurs, and if it is 2.45 or more, an excessive mercerizing agent and monochloroacetic acid. This is uneconomical because an alkali metal glycolate salt is produced by the side reaction due to.
しかしながら、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を得るためには極めて軽度にカルボキシメチルエーテル基を導入する必要がある。そのために、添加するエーテル化剤のモル数を低くすると、一般的に採用されているモル比ではマーセル化剤の添加モル数も少なくすることになる。その結果、セルロース内部、特に化学的反応性に乏しい結晶部分でのマーセル化が不十分となり、結晶構造が完全には破壊されないおそれがある。 However, in order to obtain the carboxymethyl cellulose or a salt thereof of the present invention, it is necessary to introduce a carboxymethyl ether group very lightly. Therefore, if the number of moles of the etherifying agent to be added is lowered, the number of moles of the mercerizing agent to be added is reduced at a generally employed molar ratio. As a result, mercerization inside the cellulose, particularly in the crystal portion with poor chemical reactivity, becomes insufficient, and the crystal structure may not be completely destroyed.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を調製する際には、セルロース内部、特に化学的反応性に乏しい結晶部分の結晶構造を破壊すること、及び、極めて軽度にカルボキシメチル化することが必要である。従って、セルロース内部も十分なマーセル化を行うために結晶構造を完全に破壊するに十分なマーセル化剤を添加するとともに、エーテル化剤の添加モル数は少量とすることが好ましい。マーセル化剤の添加量は、原料セルロースの無水グルコース単位当り、通常は1.0〜4.0モル、好ましくは1.2〜3.0モルとなるように調整することができる。前記マーセル化剤の添加量は、本発明で添加することのできるエーテル化剤に対し、通常は過剰である。過剰のマーセル化剤はエーテル化反応の際には副反応の原因となり不経済である。従って、エーテル化剤を添加する前に、反応系中に残存するマーセル化剤と添加するエーテル化剤のモル比(マーセル化剤/エーテル化剤)が2.0〜3.0、好ましくは2.2〜2.8になるように予めマーセル化剤を圧搾脱液して除去するか、鉱酸、有機酸などで中和しておくことが好ましい。 When preparing the carboxymethyl cellulose or a salt thereof of the present invention, it is necessary to destroy the crystal structure of the inside of the cellulose, particularly a crystal part having poor chemical reactivity, and to carboxymethylate very lightly. Accordingly, it is preferable to add a sufficient mercerizing agent to completely destroy the crystal structure in order to sufficiently form a mercerization inside the cellulose, and to add a small number of moles of the etherifying agent. The addition amount of the mercerizing agent can be adjusted to usually 1.0 to 4.0 mol, preferably 1.2 to 3.0 mol, per anhydroglucose unit of the raw material cellulose. The addition amount of the mercerizing agent is usually excessive with respect to the etherifying agent that can be added in the present invention. Excess mercerizing agent causes side reactions during the etherification reaction and is uneconomical. Therefore, before adding the etherifying agent, the molar ratio of the mercerizing agent remaining in the reaction system to the etherifying agent to be added (merceling agent / etherifying agent) is 2.0 to 3.0, preferably 2 It is preferable that the mercerizing agent is removed by squeezing and draining in advance so as to be 2 to 2.8, or neutralized with a mineral acid, an organic acid or the like.
本発明のセルロース誘導体の製造に使用する溶媒としては、低級アルコールを挙げることができる。具体的にはメタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノール等の単独、または2種以上の混合物と水の混合媒体などである。溶媒の使用量は、一般に、原料セルロースに対し3〜20重量倍とすることができる。尚、低級アルコールと水の合計に対する低級アルコールの割合は60〜95重量%とすることができる。 A lower alcohol can be mentioned as a solvent used for manufacture of the cellulose derivative of this invention. Specifically, methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butanol, isobutanol, tertiary butanol or the like alone or a mixture medium of two or more and water are used. Generally the usage-amount of a solvent can be 3-20 weight times with respect to raw material cellulose. In addition, the ratio of the lower alcohol with respect to the sum total of a lower alcohol and water can be 60 to 95 weight%.
マーセル化処理は、原料セルロースと溶媒、マーセル化剤を混合して行うことができる。この際、反応温度は、通常0〜70℃、好ましくは10〜60℃である。また、反応時間は通常15分〜4時間、好ましくは30分〜2時間である。その後エーテル化処理を行うが、その前に必要に応じて、過剰のマーセル化剤を圧搾脱液して除去するか、鉱酸か有機酸で中和しておいてもよい。エーテル化処理では、エーテル化剤を原料セルロースに添加してエーテル化反応を行う。得られるカルボキシメチルセルロース又はその塩の性質、特にカルボキシメチル置換度は、原料セルロースの種類、エーテル化反応の反応系の溶媒組成、機械的条件、反応温度及び反応時間、その他の要因によって変化する。そのため、前記置換度が0.05〜0.4の範囲となるように、反応条件、特にエーテル化剤の添加量を調整することが必要となる。前記置換度にする際のエーテル化剤の添加量は、一般的には、無水グルコース単位当たり0.05〜1.0モルとすることができる。エーテル化反応の反応温度は、通常50〜90℃、好ましくは60〜80℃である。反応時間は通常30分〜6時間、好ましくは1時間〜3時間である。 The mercerization treatment can be performed by mixing raw material cellulose, a solvent, and a mercerizing agent. Under the present circumstances, reaction temperature is 0-70 degreeC normally, Preferably it is 10-60 degreeC. The reaction time is usually 15 minutes to 4 hours, preferably 30 minutes to 2 hours. Thereafter, an etherification treatment is carried out. Before that, if necessary, excess mercerizing agent may be removed by squeezing and draining, or neutralized with a mineral acid or an organic acid. In the etherification treatment, an etherification agent is added to the raw material cellulose to perform an etherification reaction. The properties of the obtained carboxymethyl cellulose or a salt thereof, particularly the degree of carboxymethyl substitution, varies depending on the type of raw cellulose, the solvent composition of the reaction system of the etherification reaction, mechanical conditions, reaction temperature and reaction time, and other factors. Therefore, it is necessary to adjust the reaction conditions, particularly the addition amount of the etherifying agent, so that the degree of substitution is in the range of 0.05 to 0.4. In general, the addition amount of the etherifying agent in the substitution degree can be 0.05 to 1.0 mol per anhydroglucose unit. The reaction temperature of the etherification reaction is usually 50 to 90 ° C, preferably 60 to 80 ° C. The reaction time is usually 30 minutes to 6 hours, preferably 1 hour to 3 hours.
反応終了後、残存するアルカリ金属塩を鉱酸または有機酸で中和する。必要に応じて副生する無機塩、有機酸塩等を含水メタノールで洗浄して除去し、乾燥、粉砕、分級して本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を得る。特に乾式粉砕や湿式粉砕を施すと、より微細化されたカルボキシメチルセルロース又はその塩を得ることができる。さらに、分散安定性やチキソトロピー性が更に向上し、食品に添加した場合の異物感が飛躍的に改善される点でも好ましい。乾式粉砕で用いる装置としてはハンマーミル、ピンミル等の衝撃式ミル、ボールミル、タワーミル等の媒体ミル、ジェットミル等が例示される。湿式粉砕で用いる装置としてはホモジナイザー、マスコロイダー、パールミル等の装置が例示される。 After completion of the reaction, the remaining alkali metal salt is neutralized with a mineral acid or an organic acid. If necessary, by-product inorganic salts, organic acid salts and the like are removed by washing with water-containing methanol, dried, pulverized and classified to obtain the carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof. In particular, when dry pulverization or wet pulverization is performed, more refined carboxymethyl cellulose or a salt thereof can be obtained. Furthermore, the dispersion stability and the thixotropy are further improved, and this is preferable in that the feeling of foreign matter when added to food is drastically improved. Examples of the apparatus used in the dry pulverization include impact mills such as a hammer mill and a pin mill, medium mills such as a ball mill and a tower mill, and jet mills. Examples of the apparatus used in the wet pulverization include apparatuses such as a homogenizer, a mass collider, and a pearl mill.
本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、セルロースの結晶構造を破壊されセルロース表面のみならず、内部にもカルボキシメチルエーテル基が導入されることにより、その内部の親水性も高くなっているので、水が容易に内部へ浸入することが可能となり、非常に高い吸水性、保水性を発現する。また、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は水中では溶解せず、吸水、膨潤して容積比の高いゲル状物質となるので、水中での分散安定性が極めて高く、沈降した場合にもハードケーキを形成することがなく容易に再分散する。 Since the carboxymethyl cellulose or salt thereof of the present invention destroys the crystal structure of cellulose and introduces a carboxymethyl ether group not only into the cellulose surface but also into the interior, the hydrophilicity in the interior is also increased. Can easily penetrate into the interior, and exhibits very high water absorption and water retention. In addition, the carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof does not dissolve in water, and absorbs and swells to form a gel material having a high volume ratio. Therefore, the dispersion stability in water is extremely high, and a hard cake even when settled. It is easily redispersed without forming.
更には、吸水、膨潤したゲル状粒子の表面にはカルボキシメチルエーテル基とセルロース水酸基が存在し、カルボキシメチルエーテル基に由来するアニオン同士の静電反発とセルロース水酸基同士の水素結合により、ゲル状粒子同士が水中で安定な三次元網目構造を形成することも高い分散安定性の発現に寄与している。 Furthermore, carboxymethyl ether groups and cellulose hydroxyl groups are present on the surface of the water-absorbed and swollen gel particles, and gel particles are formed by electrostatic repulsion between anions derived from carboxymethyl ether groups and hydrogen bonding between cellulose hydroxyl groups. The formation of a stable three-dimensional network structure in water also contributes to the development of high dispersion stability.
また、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は水中で三次元網目構造を形成することに起因する構造粘性を発現する。その構造は撹拌等のシェアによって容易に破壊され粘度は急激に低下するが、撹拌を停止すると速やかにその構造が復元して増粘する、即ち優れたチキソトロピー性を示す。 In addition, the carboxymethylcellulose of the present invention or a salt thereof develops a structural viscosity resulting from the formation of a three-dimensional network structure in water. The structure is easily destroyed by the share of stirring and the like, and the viscosity rapidly decreases. However, when the stirring is stopped, the structure quickly recovers and thickens, that is, exhibits excellent thixotropic properties.
更には、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩は、セルロースの結晶構造が完全に破壊され、セルロース表面のみならず、内部にもカルボキシメチルエーテル基が導入されている。そのため、高い親水性を示す。そのため、水中では吸水、膨潤して容積比の高いゲル状物質となり、メタノール等の有機溶媒中では吸液も膨潤もしないことが多い。この変化は、レーザー回折・散乱式粒度分布計で測定すると、その平均粒子径は水を分散媒として測定した値とメタノールを分散媒として測定した値の比が2.0以上のときに顕著である。 Furthermore, in the carboxymethyl cellulose or a salt thereof of the present invention, the crystal structure of cellulose is completely destroyed, and carboxymethyl ether groups are introduced not only on the cellulose surface but also inside. Therefore, it shows high hydrophilicity. Therefore, it absorbs and swells in water to form a gel-like substance with a high volume ratio, and often does not absorb or swell in an organic solvent such as methanol. This change is noticeable when the ratio of the value measured with water as the dispersion medium and the value measured with methanol as the dispersion medium is 2.0 or more when measured with a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer. is there.
以下、本発明の実施の形態を実施例により説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。尚、配合量を示す「部」はすべて「重量部」を示す。 Hereinafter, the embodiments of the present invention will be described by way of examples, but the present invention is not limited thereto. The “parts” indicating the blending amounts all represent “parts by weight”.
実施例1
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム30部を水58部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、酢酸を26部添加して過剰のマーセル化剤を中和する。更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸11部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕して無水グルコース単位当りのカルボキシメチル置換度(DS)0.16のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Example 1
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 30 parts of sodium hydroxide in 58 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 26 parts of acetic acid is added to neutralize excess mercerizing agent. Further, 11 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was added with stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, neutralization, liquid removal, drying and pulverization were carried out to obtain sodium carboxymethyl cellulose having a degree of carboxymethyl substitution (DS) of 0.16 per anhydroglucose unit.
実施例2
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム33部を水58部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、酢酸を16部添加して過剰のマーセル化剤を中和する。更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸19部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕してDS0.28のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Example 2
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 33 parts of sodium hydroxide in 58 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 16 parts of acetic acid is added to neutralize excess mercerizing agent. Further, 19 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was added with stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to an etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, the solution was neutralized, drained, dried and pulverized to obtain a sodium carboxymethylcellulose having a DS of 0.28.
実施例3
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム38部を水58部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、酢酸を13部添加して過剰のマーセル化剤を中和する。更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸26部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕してDS0.38のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Example 3
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 38 parts of sodium hydroxide in 58 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 13 parts of acetic acid is added to neutralize excess mercerizing agent. Further, 26 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was added with stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to an etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, the solution was neutralized, drained, dried and pulverized to obtain a sodium carboxymethyl cellulose having a DS of 0.38.
比較例1
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム30部を水58部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸9部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕してDS0.03のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Comparative Example 1
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 30 parts of sodium hydroxide in 58 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 9 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was added with further stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to an etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, the solution was neutralized, drained, dried and pulverized to obtain a sodium carboxymethyl cellulose having a DS of 0.03.
比較例2
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム49部を水78部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸37部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕してDS0.45のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Comparative Example 2
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 49 parts of sodium hydroxide in 78 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 37 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was further added while stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to an etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, the solution was neutralized, drained, dried and pulverized to obtain a sodium carboxymethyl cellulose having a DS of 0.45.
比較例3
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーにイソプロピルアルコール(IPA)522部と水酸化ナトリウム23部を水58部に溶解したものを加え、市販の溶解パルプ(NDPS、日本製紙ケミカル(株)製)を絶乾で100部仕込んだ。30℃で90分間攪拌、混合しマーセル化セルロースを調製後、更に攪拌しつつ90%IPA45部に溶解したモノクロロ酢酸23部を添加し、70℃に昇温して90分間エーテル化反応させた。反応終了後、中和、脱液、乾燥、粉砕してDS0.34のカルボキシメチルセルロースナトリウムを得た。
Comparative Example 3
Add 522 parts of isopropyl alcohol (IPA) and 23 parts of sodium hydroxide in 58 parts of water to a biaxial kneader whose rotational speed is adjusted to 100 rpm, and add commercially available dissolving pulp (NDPS, manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) 100 parts were completely dried. After stirring and mixing at 30 ° C. for 90 minutes to prepare mercerized cellulose, 23 parts of monochloroacetic acid dissolved in 45 parts of 90% IPA was added with further stirring, and the mixture was heated to 70 ° C. and subjected to an etherification reaction for 90 minutes. After completion of the reaction, the solution was neutralized, drained, dried and pulverized to obtain a sodium carboxymethylcellulose having a DS of 0.34.
[無水グルコース単位当りのカルボキシメチル置換度(DS)の測定]
試料約2.0gを精秤して、300ml共栓付き三角フラスコに入れた。硝酸メタノール(無水メタノール1Lに特級濃硝酸100mlを加えた液)100mlを加え、3時間振とうして、カルボキシメチルセルロースナトリウム(Na−CMC)をカルボキシメチルセルロース(H−CMC)にした。その絶乾H−CMC1.5〜2.0gを精秤し、300ml共栓付き三角フラスコに入れた。80%メタノール15mlでH−CMCを湿潤し、0.1N−NaOH100mlを加え、室温で3時間振とうした。指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1N−H2SO4で過剰のNaOHを逆滴定した。DSは滴定に要した0.1N−H2SO4の量(ml)を次式に代入して算出した。
A=((100×F'−0.1N−H2SO4(ml)×F)×0.1)/H−CMCの絶乾重量(g)
DS=0.162×A/(1−0.058×A)(mol/C6)
A:H−CMC1gを中和するのに必要な1N−NaOHの量(ml)
F:0.1N−H2SO4のfactor
F':0.1N−NaOHのfactor
[Measurement of degree of carboxymethyl substitution (DS) per anhydroglucose unit]
About 2.0 g of the sample was precisely weighed and placed in a 300 ml Erlenmeyer flask with a stopper. 100 ml of methanol nitric acid (a solution obtained by adding 100 ml of special concentrated nitric acid to 1 L of anhydrous methanol) was added and shaken for 3 hours to convert sodium carboxymethylcellulose (Na-CMC) to carboxymethylcellulose (H-CMC). The absolute dry H-CMC 1.5-2.0 g was precisely weighed and put into a 300 ml Erlenmeyer flask with a stopper. H-CMC was moistened with 15 ml of 80% methanol, 100 ml of 0.1N NaOH was added, and the mixture was shaken at room temperature for 3 hours. As an indicator, using phenolphthalein was back titrated excess NaOH with 0.1N-H 2 SO 4. DS was calculated by substituting the amount (ml) of 0.1N—H 2 SO 4 required for titration into the following equation.
A = ((100 × F′−0.1N—H 2 SO 4 (ml) × F) × 0.1) / absolute dry weight of H-CMC (g)
DS = 0.162 × A / (1-0.058 × A) (mol / C 6)
A: Amount of 1N NaOH required to neutralize 1 g of H-CMC (ml)
F: factor of 0.1N—H 2 SO 4
F ′: 0.1N-NaOH factor
[結晶化度の測定]
セルロースI型の結晶化度は、試料のX線回折を測定することで求めた。X線回折の測定は、試料をガラスセルに乗せ、X線回折測定装置(RAD−2Cシステム、理学電気社製)を用いて測定した。結晶化度の算出はSeagelらの手法(L.Seagel,J.J.Greely et al,Text.Res.J.,29,786,1959)、並びにKamideらの手法(K.Kamide,et al,polymer J.,17,909,1985)を用いて行い、X線回折図の2θ=4°〜32°の回折強度をベースラインとして、2θ=22.6°の002面の回折強度と2θ=18.5°のアモルファス部分の回折強度から次式により算出した。
χC=(I002C−Ia)/I002C×100
χC=セルロースI型の結晶化度(%)
I002C:2θ=22.6°,002面の回折強度
Ia :2θ=18.5°,アモルファス部分の回折強度
[Measurement of crystallinity]
The crystallinity of cellulose type I was determined by measuring the X-ray diffraction of the sample. The X-ray diffraction was measured by placing the sample on a glass cell and using an X-ray diffraction measurement apparatus (RAD-2C system, manufactured by Rigaku Corporation). The crystallinity is calculated by the method of Seagel et al. (L. Seagel, JJ Greery et al, Text. Res. J., 29, 786, 1959) and the method of Kamide et al. (K. Kamide, et al, polymer J., 17, 909, 1985), with the diffraction intensity of 2θ = 4 ° to 32 ° of the X-ray diffraction diagram as the baseline, the diffraction intensity of the 002 plane of 2θ = 22.6 ° and 2θ = It calculated from the following formula from the diffraction intensity of the amorphous portion at 18.5 °.
χ C = (I 002C −I a ) / I 002C × 100
χ C = Crystallinity of cellulose type I (%)
I 002C : 2θ = 22.6 °, diffraction intensity of 002 plane I a : 2θ = 18.5 °, diffraction intensity of amorphous part
[膨潤度の測定]
レーザー回折・散乱式粒度分布計(マイクロトラック Model−9220−SRA、日機装(株)製)により測定される体積累計50%粒子径(平均粒子径)において、膨潤溶媒である水を分散媒に用いて測定した値の非膨潤溶媒であるメタノールを分散媒に用いて測定した値に対する比を膨潤度とした。
[溶解性試験]
実施例1〜3および比較例1〜3のカルボキシメチルセルロースナトリウム2gを水100ml中に加え、スターラーで3時間撹拌後、その状態を目視判定した。尚、評価は以下の様に定めた。尚、試料のうち一部でも不溶性を示せばその部分を分離、抽出等して不溶性のカルボキシメチルセルロース又はその塩として利用可能である。よって、下記評価のうち「×」のほか「△」である試料は、水不溶性を示すものと判断できる。
○:溶解、△:一部溶解、×:不溶
なお、実施例1〜3および比較例1〜3のカルボキシメチルセルロースナトリウムを、以降、試料という。
[Measurement of swelling degree]
In a cumulative volume of 50% particle diameter (average particle diameter) measured by a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer (Microtrac Model-9220-SRA, manufactured by Nikkiso Co., Ltd.), water as a swelling solvent is used as a dispersion medium. The ratio of the measured value to the value measured using methanol, which is a non-swelling solvent, as the dispersion medium was defined as the degree of swelling.
[Solubility test]
2 g of sodium carboxymethylcellulose of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 was added to 100 ml of water, and after stirring for 3 hours with a stirrer, the state was visually determined. The evaluation was determined as follows. If any part of the sample shows insolubility, the part can be separated, extracted, etc., and used as insoluble carboxymethylcellulose or a salt thereof. Therefore, in the following evaluations, samples with “Δ” in addition to “x” can be judged to show water insolubility.
◯: Dissolved, Δ: Partially dissolved, ×: Insoluble In addition, the carboxymethyl cellulose sodium of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 is hereinafter referred to as a sample.
[保水性試験]
試料の分散液(水に対し1重量%の試料を分散させたもの)を適当な遠心カップと呼ばれるろ過容器で吸引ろ過し、容器ごと遠心器の遠沈管の中に入れ、3,000G、15分間遠心脱水した。脱水後の試料を取り出して秤量し、次に105℃で乾燥して絶乾重量を求めた。保水度は下式から算出した。
保水度=(A−B)/B×100(%)
A:遠心脱水後の試料重量
B:絶乾後の試料重量
[Water retention test]
The sample dispersion (1% by weight of the sample dispersed in water) is suction filtered through a suitable filtration container called a centrifugal cup, and the whole container is placed in a centrifuge tube of a centrifuge, and 3,000 G, 15 Centrifugal dehydration for minutes. The sample after dehydration was taken out and weighed, and then dried at 105 ° C. to obtain the absolute dry weight. The water retention was calculated from the following equation.
Water retention = (A−B) / B × 100 (%)
A: Sample weight after centrifugal dehydration B: Sample weight after absolutely dry
[分散安定性試験]
試料30gに水270gを加え、8,000rpmで5分間撹拌する。その100mlを100mlのメスシリンダーに入れ、24時間静置下後、発生する上澄み液の容積(ml)を測定した。上澄み液の容積が小さい程、分散安定性が高い評価となる。
[Dispersion stability test]
Add 270 g of water to 30 g of the sample, and stir at 8,000 rpm for 5 minutes. 100 ml of this was placed in a 100 ml graduated cylinder and allowed to stand for 24 hours, and then the volume (ml) of the generated supernatant was measured. The smaller the supernatant volume, the higher the dispersion stability.
表1から明らかなように、実施例1〜3のカルボキシメチルセルロースナトリウムは、高い膨潤度および保水性を示した。また、分散安定性試験においては、24時間経過後も上澄み液がほとんどなく均一に分散しており、高い分散安定性を示した。尚、比較例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムは、水に完全に溶解してしまうため、膨潤度、保水性、分散安定性の測定ができなかった。 As is clear from Table 1, the sodium carboxymethyl cellulose of Examples 1 to 3 showed a high degree of swelling and water retention. Further, in the dispersion stability test, even after 24 hours, there was almost no supernatant liquid, and the dispersion was uniformly dispersed, indicating high dispersion stability. In addition, since the carboxymethylcellulose sodium of Comparative Example 2 was completely dissolved in water, the degree of swelling, water retention, and dispersion stability could not be measured.
[各種懸濁粒子の分散安定性試験]
1.カーボンブラックの分散安定性
カーボンブラックを1重量%になるように水に懸濁し、その懸濁液に実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムを表2の添加率になるように加え、懸濁液を調製した。懸濁液を500mlメスシリンダーに入れ、調製直後、10分後、3日後のカーボンブラックの分散状態を目視にて判断し、以下の三段階で評価した。
○:分散状態良好、△:一部沈降、×:固液分離
結果を表3に示す。また、3日後の各サンプルの分散状態を図1に示す。
[Dispersion stability test of various suspended particles]
1. Dispersion stability of carbon black Carbon black was suspended in water to 1% by weight, and sodium carboxymethylcellulose of Example 2 was added to the suspension so as to have an addition rate shown in Table 2 to prepare a suspension. did. The suspension was placed in a 500 ml graduated cylinder, and immediately after preparation, the dispersion state of carbon black after 10 minutes, 3 days later was judged visually, and evaluated in the following three stages.
○: good dispersion state, Δ: partial sedimentation, x: solid-liquid separation Table 3 shows the results. Moreover, the dispersion state of each sample after 3 days is shown in FIG.
表3及び図1から明らかなように、実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムを添加したサンプルにおいては、3日経過しても分散状態が良好であり、カーボンブラックの懸濁粒子安定性の向上効果が確認された。 As apparent from Table 3 and FIG. 1, in the sample to which sodium carboxymethyl cellulose of Example 2 was added, the dispersion state was good even after 3 days, and the effect of improving the stability of suspended particles of carbon black was obtained. confirmed.
2.硫酸バリウムの分散安定性
硫酸バリウムと水と実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムを表4の添加率になるように加え、懸濁液を調製した。懸濁液を500mlメスシリンダーに入れ、調製直後、10分後、5日後の硫酸バリウムの分散状態を目視にて判断し、以下の三段階で評価した。
○:分散状態良好、△:一部沈降、×:固液分離
結果を表5に示す。また、5日後の各サンプルの分散状態を図2に示す。
2. Dispersion stability of barium sulfate Barium sulfate, water, and sodium carboxymethyl cellulose of Example 2 were added so as to have the addition ratios shown in Table 4 to prepare a suspension. The suspension was placed in a 500 ml graduated cylinder, and immediately after preparation, the dispersion state of barium sulfate 10 minutes later and 5 days later was judged visually, and evaluated in the following three stages.
○: good dispersion state, Δ: partial sedimentation, x: solid-liquid separation Table 5 shows the results. Moreover, the dispersion state of each sample after 5 days is shown in FIG.
表5及び図2から明らかなように、実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムを添加すると、5日経過しても分散状態が良好であり、硫酸バリウムの懸濁粒子安定性の向上効果が確認された。 As apparent from Table 5 and FIG. 2, when the carboxymethylcellulose sodium of Example 2 was added, the dispersion state was good even after 5 days, and the effect of improving the stability of suspended particles of barium sulfate was confirmed. .
[再分散性試験]
表6に示す処方でココア飲料を調製し、24時間後に上下に1回、2回、3回振った後の再分散性を目視にて判断し、以下の3段階で評価した。
○:完全に分散した △:一部固形分が底面に残る ×:ほとんどの固形分が底面に残る
結果を表7に示す。
[Redispersibility test]
A cocoa beverage was prepared according to the formulation shown in Table 6, and after 24 hours, the redispersibility after shaking up, down, once, twice, and three times was visually judged and evaluated in the following three stages.
○: Completely dispersed Δ: Some solid content remains on the bottom surface ×: Most solid content remains on the bottom surface Table 7 shows the results.
表7から明らかなように、実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウムを添加したサンプルにおいてはケーキングがなく、数回振ると完全に分散することから、ココアをはじめとする粉末飲料のケーキング防止及び分散性改良効果が確認された。 As is clear from Table 7, the sample added with sodium carboxymethylcellulose of Example 2 has no caking and completely disperses when shaken several times. Therefore, it is possible to prevent caking and improve dispersibility of powdered drinks including cocoa. The effect was confirmed.
[高ショ糖濃度での吸水性試験]
ショ糖濃度0%、20%、40%、60%(すべてw/wで調整)のショ糖水溶液を調製した。実施例2のカルボキシメチルセルロースナトリウム4gに、30度に調温した前記ショ糖水溶液を少しずつ添加した。吸水されない水溶液が滲み、CMCが流動し始めるところを終点として、吸水性を測定した。吸水倍量は、カルボキシメチルセルロースナトリウム粉体1g当たりのショ糖水溶液の吸水量を測定した。結果を表8に示す。
[Water absorption test at high sucrose concentration]
Sucrose aqueous solutions with sucrose concentrations of 0%, 20%, 40%, and 60% (all adjusted with w / w) were prepared. The sucrose aqueous solution adjusted to 30 ° C. was added little by little to 4 g of sodium carboxymethylcellulose of Example 2. Water absorption was measured with the end point where the water solution that was not absorbed absorbs water and the CMC begins to flow. The amount of water absorption was determined by measuring the amount of water absorbed by the aqueous sucrose solution per gram of sodium carboxymethylcellulose powder. The results are shown in Table 8.
表8の結果から明らかなように、高濃度のショ糖溶液においても、水と同程度の吸水性を有し、水をカルボキシメチルセルロースナトリウム内に保持することが判明した。このことから、本発明のカルボキシメチルセルロース又はその塩を糖衣などに配合することにより糖衣内で水を保持することができ、その結果、糖衣表面に水が出てこないため、ベタツキを防止できることが明らかである。 As is apparent from the results in Table 8, it was found that even a high concentration sucrose solution has a water absorption comparable to that of water and retains the water in sodium carboxymethylcellulose. From this, it is clear that by adding the carboxymethyl cellulose of the present invention or a salt thereof to sugar coating, water can be retained in the sugar coating, and as a result, water does not come out on the surface of the sugar coating, thus preventing stickiness. It is.
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