JP5889012B2 - Method for producing carboxymethylcellulose - Google Patents

Method for producing carboxymethylcellulose Download PDF

Info

Publication number
JP5889012B2
JP5889012B2 JP2012019731A JP2012019731A JP5889012B2 JP 5889012 B2 JP5889012 B2 JP 5889012B2 JP 2012019731 A JP2012019731 A JP 2012019731A JP 2012019731 A JP2012019731 A JP 2012019731A JP 5889012 B2 JP5889012 B2 JP 5889012B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
salt
reaction
carboxymethylcellulose
aqueous solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2012019731A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013159620A (en
Inventor
榊原 誠
誠 榊原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2012019731A priority Critical patent/JP5889012B2/en
Publication of JP2013159620A publication Critical patent/JP2013159620A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5889012B2 publication Critical patent/JP5889012B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、カルボキシメチルセルロースの製造方法に関する。詳しくは、水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースを効率よく製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing carboxymethyl cellulose. Specifically, the present invention relates to a method for efficiently producing carboxymethyl cellulose having a high transparency of an aqueous solution.

カルボキシメチルセルロース(以下、「CMC」ともいう)は、増粘剤、分散剤、乳化剤、保護コロイド剤、安定化剤等として広範に利用されている。CMCの製造法としては含水有機溶媒中にセルロースを分散させ、そこにアルカリを作用させてアルカリセルロースを調製し、次いでモノハロ酢酸を添加してエーテル化反応を行う溶媒法が知られている。   Carboxymethylcellulose (hereinafter also referred to as “CMC”) is widely used as a thickener, a dispersant, an emulsifier, a protective colloid agent, a stabilizer, and the like. As a method for producing CMC, a solvent method is known in which cellulose is dispersed in a water-containing organic solvent, an alkali is allowed to act thereon to prepare alkali cellulose, and then monohaloacetic acid is added to perform an etherification reaction.

例えば、特許文献1には、セルロースを有機溶媒と水との混合媒体中、アルカリ金属水酸化物との反応で、アルカリセルロースとし、それをモノクロロ酢酸又はその塩によりエーテル化するカルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩の製造方法であって、有機溶媒の濃度が70〜84重量%でアルセル化を行い、次いで、有機溶媒の濃度が88〜92重量%でエーテル化するカルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩の製造方法が開示されている。
特許文献2には、カルボキシメチルセルロース塩の製造方法であって、反応溶媒としてセルロースの21重量倍以上の含水有機溶媒を用い、モノクロロ酢酸ナトリウムをアルカリの共存下に使用し、スラリー状態で反応させるカルボキシメチルセルロース塩の製造方法が開示されている。
特許文献3には、結晶化度が50%以下の低結晶性の粉末セルロースを、塩基の存在下、有機ハライド化合物と反応させる、セルロースエーテル誘導体の製造方法が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a carboxymethyl cellulose alkali metal salt in which cellulose is converted to alkali cellulose by reaction with an alkali metal hydroxide in a mixed medium of an organic solvent and water, and is etherified with monochloroacetic acid or a salt thereof. A method for producing a carboxymethyl cellulose alkali metal salt is disclosed in which arseration is performed at an organic solvent concentration of 70 to 84% by weight and then etherification is performed at an organic solvent concentration of 88 to 92% by weight. ing.
Patent Document 2 discloses a method for producing a carboxymethyl cellulose salt, which uses a water-containing organic solvent 21 times by weight or more of cellulose as a reaction solvent, and uses sodium monochloroacetate in the presence of alkali to react in a slurry state. A method for producing methylcellulose salt is disclosed.
Patent Document 3 discloses a method for producing a cellulose ether derivative in which a low crystalline powdery cellulose having a crystallinity of 50% or less is reacted with an organic halide compound in the presence of a base.

特公平6−55762号公報Japanese Examined Patent Publication No. 6-55762 特公昭53−29357号公報Japanese Patent Publication No.53-29357 国際公開第2009/063856号International Publication No. 2009/063856

しかしながら、特許文献1及び2に開示された方法では、使用する溶媒量が多く、溶媒を蒸留などで除去するなどの精製の負荷が大きいという問題がある。
また、特許文献3に開示された方法では、粉末セルロースを、クロロ酢酸ナトリウムと攪拌した後、50℃に昇温してから48重量%水酸化ナトリウム水溶液を添加している(実施例1−1、1−2、及び比較例1−1参照)。そのため、セルロースとクロロ酢酸ナトリウムとの反応が局所的に進行し、セルロース鎖に不均一にカルボキシメチル基が導入され、水溶液の透明度が高い、化粧料や食品に添加する分散剤や保護コロイド剤として有用なカルボキシメチルセルロースを製造することが難しい。
However, the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 have a problem in that the amount of solvent used is large and the purification load such as removal of the solvent by distillation is large.
In the method disclosed in Patent Document 3, powdered cellulose is stirred with sodium chloroacetate and then heated to 50 ° C., and then a 48 wt% aqueous sodium hydroxide solution is added (Example 1-1). 1-2, and Comparative Example 1-1). Therefore, the reaction between cellulose and sodium chloroacetate proceeds locally, carboxymethyl groups are introduced heterogeneously into the cellulose chain, and the aqueous solution has high transparency. As a dispersant or protective colloid agent added to cosmetics and foods It is difficult to produce useful carboxymethylcellulose.

本発明は、水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースを効率よく製造する方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a method for efficiently producing carboxymethyl cellulose having a high transparency of an aqueous solution.

本発明者は、セルロースとアルカリ剤を混合した後、−10〜10℃でモノハロ酢酸又はその塩を添加し、次いで、40〜100℃に加熱して反応させることにより、水に溶解した際に水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースを効率よく、且つ簡便に製造できることを見出した。
本発明は、セルロースとアルカリ剤を混合した後、−10〜10℃でモノハロ酢酸又はその塩を添加し、次いで、40〜100℃に加熱して、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させる、カルボキシメチルセルロースの製造方法を提供する。
The present inventor added monohaloacetic acid or a salt thereof at −10 to 10 ° C. after mixing the cellulose and the alkali agent, and then heated to 40 to 100 ° C. to cause the reaction to dissolve in water. It has been found that carboxymethyl cellulose having high transparency of an aqueous solution can be produced efficiently and simply.
In the present invention, after mixing cellulose and an alkaline agent, monohaloacetic acid or a salt thereof is added at −10 to 10 ° C., and then heated to 40 to 100 ° C. to react cellulose with monohaloacetic acid or a salt thereof. A method for producing carboxymethyl cellulose is provided.

本発明の方法によれば、水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースを効率的に製造することができる。   According to the method of the present invention, carboxymethyl cellulose having a high transparency of an aqueous solution can be efficiently produced.

本発明は、セルロースとアルカリ剤を混合した後、−10〜10℃でモノハロ酢酸又はその塩を添加し、次いで、40〜100℃に加熱して、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させる、カルボキシメチルセルロースの製造方法である。
セルロースとアルカリ剤を混合した後の、モノハロ酢酸又はその塩の添加を−10〜10℃で行うことで、モノハロ酢酸のアルカリ剤との中和反応による中和熱や、モノハロ酢酸又はその塩の混合熱などによる、局所的なカルボキシメチル化反応の進行を抑制し、セルロース鎖に、より均一に置換基が導入されることにより、水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースができると考えられる。
In the present invention, after mixing cellulose and an alkaline agent, monohaloacetic acid or a salt thereof is added at −10 to 10 ° C., and then heated to 40 to 100 ° C. to react cellulose with monohaloacetic acid or a salt thereof. , A method for producing carboxymethylcellulose.
After mixing the cellulose and the alkali agent, the addition of monohaloacetic acid or a salt thereof is performed at −10 to 10 ° C., so that the heat of neutralization due to the neutralization reaction of the monohaloacetic acid with the alkali agent, It is considered that carboxymethylcellulose with high transparency of the aqueous solution can be formed by suppressing the progress of the local carboxymethylation reaction due to heat of mixing and the like, and introducing the substituents more uniformly into the cellulose chain.

[原料]
(セルロース)
本発明は、セルロースにモノハロ酢酸又はその塩を反応させるが、実際の製造においては、セルロースだけでなく、セルロース含有物も用いることができる。
本発明に用いられるセルロース含有物としては特に制限はないが、セルロース純度、入手の容易さの観点から、針葉樹材を主としたN材パルプ、広葉樹材を主としたL材パルプ等の木材パルプ、綿の種子の周囲の繊維から得られるコットンリンターパルプ等のパルプ類が好ましい。
本発明に用いられるセルロース及びセルロース含有物の大きさは特に限定されないが、セルロースの反応性の観点から、平均粒径500μm以下が好ましく、300μm以下がより好ましい。粒径は、前記粒径の篩を用いた篩下品で調整することができる。
セルロース及びセルロース含有物中の含水率は、取扱い性の観点から、10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましく、3質量%以下が更に好ましい。下限は0質量%である。
本発明に用いるセルロースの平均重合度は、特に限定されない。水溶液の透明度の観点から、好ましくは100〜2000であり、より好ましくは100〜1000である。本発明において、平均重合度とは、銅−アンモニア法により測定される粘度平均重合度をいい、具体的には実施例に記載の方法により算出される。
[material]
(cellulose)
In the present invention, monohaloacetic acid or a salt thereof is reacted with cellulose. In actual production, not only cellulose but also a cellulose-containing material can be used.
Although there is no restriction | limiting in particular as a cellulose containing material used for this invention, From the viewpoint of cellulose purity and availability, wood pulp, such as N material pulp which mainly consists of softwood materials, and L material pulp which mainly consists of hardwood materials Pulp such as cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds is preferred.
Although the magnitude | size of the cellulose used for this invention and a cellulose containing material is not specifically limited, From a reactive viewpoint of a cellulose, an average particle diameter of 500 micrometers or less is preferable and 300 micrometers or less are more preferable. The particle size can be adjusted with an unsieved product using a sieve having the above particle size.
The water content in the cellulose and cellulose-containing material is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 3% by mass or less from the viewpoint of handleability. The lower limit is 0% by mass.
The average degree of polymerization of the cellulose used in the present invention is not particularly limited. From the viewpoint of the transparency of the aqueous solution, it is preferably 100 to 2000, more preferably 100 to 1000. In the present invention, the average degree of polymerization means a viscosity average degree of polymerization measured by a copper-ammonia method, and is specifically calculated by the method described in Examples.

セルロースには幾つかの結晶構造が知られており、またアモルファス部と結晶部の全量に対する結晶部の割合から、一般に結晶化度が算出される。
本発明においては、「結晶化度」とは、天然セルロースの結晶構造に由来するI型の結晶化度を意味し、粉末X線結晶回折スペクトル法による回折強度値からSegal法により算出したもので、下記式(1)により定義される。
セルロースI型結晶化度(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔式中、I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、及びI18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
本発明に用いるセルロースの結晶化度は特に制限はなく、本発明の方法では、例えば、結晶化度が50%を超える結晶性セルロース、及び結晶化度が50%以下の低結晶性セルロースのいずれも用いることができる。入手の容易さの観点から、結晶性セルロースを用いることが好ましい。
結晶性セルロースの結晶化度は、好ましくは50%を超え95%以下、より好ましくは60〜95%、更に好ましくは70〜95%、より更に好ましくは75〜95%である。
結晶性セルロースの市販品としては、日本製紙ケミカル株式会社製の商品名:KCフロック、旭化成ケミカルズ株式会社製の商品名:セオラス等が挙げられる。
Several crystal structures are known for cellulose, and the degree of crystallinity is generally calculated from the ratio of crystal parts to the total amount of amorphous parts and crystal parts.
In the present invention, “crystallinity” means type I crystallinity derived from the crystal structure of natural cellulose, and is calculated by the Segal method from the diffraction intensity value by the powder X-ray crystal diffraction spectrum method. , Defined by the following formula (1).
Cellulose type I crystallinity (%) = [(I 22.6 -I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100 (1)
Wherein, I 22.6 represents the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2 [Theta] = 22.6 °) in the X-ray diffraction, and I 18.5 is amorphous portion (angle of diffraction 2 [Theta] = 18.5 ° ) Shows the diffraction intensity. ]
The crystallinity of the cellulose used in the present invention is not particularly limited. In the method of the present invention, for example, any of crystalline cellulose having a crystallinity of more than 50% and low-crystalline cellulose having a crystallinity of 50% or less. Can also be used. From the viewpoint of easy availability, it is preferable to use crystalline cellulose.
The crystallinity of the crystalline cellulose is preferably more than 50% and 95% or less, more preferably 60 to 95%, still more preferably 70 to 95%, and still more preferably 75 to 95%.
As a commercial item of crystalline cellulose, trade name: KC Flock manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd., trade name: Theolas manufactured by Asahi Kasei Chemicals Co., Ltd., and the like can be given.

(アルカリ剤)
本発明に用いられるアルカリ剤としては、効率的にセルロース分子の水酸基をアルコラート化する理由から、アルカリ金属水酸化物又はアルカリ土類金属水酸化物が好ましい。アルカリ金属水酸化物の具体例としては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等が挙げられ、アルカリ土類金属水酸化物の具体例としては水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。これらの中でも、好ましくはアルカリ金属水酸化物、より好ましくは水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム、更に好ましくは水酸化ナトリウムである。
(Alkaline agent)
As the alkali agent used in the present invention, an alkali metal hydroxide or an alkaline earth metal hydroxide is preferable because it efficiently alcoholates the hydroxyl group of the cellulose molecule. Specific examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like, and specific examples of the alkaline earth metal hydroxide include magnesium hydroxide and calcium hydroxide. Among these, Preferably it is an alkali metal hydroxide, More preferably, it is sodium hydroxide or potassium hydroxide, More preferably, it is sodium hydroxide.

モノハロ酢酸又はその塩としてモノハロ酢酸塩を用いる場合、本発明において使用されるセルロースの無水グルコース単位に対するアルカリ剤の当量比(アルカリ剤/無水グルコース単位)は、CMCの水溶性、CMCの水溶液の透明性を発現する理由から、好ましくは0.3〜3、より好ましくは0.5〜2、更に好ましくは0.5〜1.6である。なお、無水グルコース単位のモル数は、セルロース重量を無水グルコース単位の分子量162で除した値として求めることができる。   When a monohaloacetic acid salt is used as monohaloacetic acid or a salt thereof, the equivalent ratio of the alkali agent to the anhydroglucose unit of the cellulose used in the present invention (alkali agent / anhydrous glucose unit) is determined by the water solubility of CMC and the transparency of the CMC aqueous solution. From the reason of exhibiting sex, it is preferably 0.3 to 3, more preferably 0.5 to 2, and still more preferably 0.5 to 1.6. The number of moles of anhydroglucose units can be determined as a value obtained by dividing the weight of cellulose by the molecular weight 162 of anhydroglucose units.

モノハロ酢酸又はその塩としてモノハロ酢酸を用いる場合、アルカリ剤はモノハロ酢酸の中和に消費されるため、本発明において使用されるセルロースの無水グルコース単位に対するアルカリ剤の当量比(アルカリ剤/無水グルコース単位)は、CMCの水溶性、CMCの水溶液の透明性を発現する理由から、好ましくは0.6〜6、より好ましくは1.0〜4、更に好ましくは1〜3.2である。   When monohaloacetic acid or a salt thereof is used as monohaloacetic acid, the alkaline agent is consumed for neutralization of monohaloacetic acid. Therefore, the equivalent ratio of the alkaline agent to the anhydrous glucose unit of cellulose used in the present invention (alkaline agent / anhydroglucose unit) ) Is preferably from 0.6 to 6, more preferably from 1.0 to 4, and even more preferably from 1 to 3.2 from the viewpoint of expressing the water solubility of CMC and the transparency of the aqueous solution of CMC.

セルロースとアルカリ剤とを混合する方法に特に限定はないが、後述する水の存在下、セルロースにアルカリ剤を添加する方法が好ましい。アルカリ剤は一括で添加しても、分割して添加してもよい。一括で添加する場合はアルカリ剤をセルロース中に均一に分散させる観点から、アルカリ剤をセルロースに添加後、撹拌混合する、又はセルロースを撹拌しながら、アルカリ剤を添加し混合することが好ましい。分割して添加する場合には、アルカリ剤の水溶液を滴下により添加する方法が好ましく、滴下時間としては、好ましくは0.5〜10時間、より好ましくは0.5〜5時間、更に好ましくは1〜3時間である。   Although there is no particular limitation on the method of mixing cellulose and an alkali agent, a method of adding an alkali agent to cellulose in the presence of water described later is preferable. Alkaline agents may be added all at once or dividedly. When adding all at once, from the viewpoint of uniformly dispersing the alkali agent in the cellulose, it is preferable to add the alkali agent to the cellulose and then stir and mix, or add and mix the alkali agent while stirring the cellulose. In the case of adding in a divided manner, a method of adding an aqueous solution of an alkaline agent dropwise is preferable, and the dropping time is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 0.5 to 5 hours, and still more preferably 1 ~ 3 hours.

(モノハロ酢酸又はその塩)
本発明に用いられるモノハロ酢酸におけるハロゲン原子としては、反応性や汎用性及び取り扱い易さの理由から、好ましくはヨウ素原子、臭素原子又は塩素原子、より好ましくは臭素原子又は塩素原子、更に好ましくは塩素原子である。
モノハロ酢酸との塩を形成しうる金属としては、得られるカルボキシメチルセルロースの水溶性、水溶液の透明性の観点から、好ましくはリチウム、カリウム又はナトリウム、より好ましくはカリウム又はナトリウム、更に好ましくはナトリウムである。
本発明に用いられるモノハロ酢酸又はその塩の具体例としては、モノクロロ酢酸、モノブロモ酢酸、モノクロロ酢酸ナトリウム、モノクロロ酢酸カリウム等が挙げられ、モノクロロ酢酸又はモノクロロ酢酸ナトリウムが好ましい。
(Monohaloacetic acid or its salt)
The halogen atom in the monohaloacetic acid used in the present invention is preferably an iodine atom, a bromine atom or a chlorine atom, more preferably a bromine atom or a chlorine atom, still more preferably chlorine, for reasons of reactivity, versatility and ease of handling. Is an atom.
The metal capable of forming a salt with monohaloacetic acid is preferably lithium, potassium or sodium, more preferably potassium or sodium, still more preferably sodium, from the viewpoint of the water solubility of the resulting carboxymethyl cellulose and the transparency of the aqueous solution. .
Specific examples of monohaloacetic acid or a salt thereof used in the present invention include monochloroacetic acid, monobromoacetic acid, sodium monochloroacetate, potassium monochloroacetate and the like, and monochloroacetic acid or sodium monochloroacetate is preferable.

モノハロ酢酸又はその塩は、セルロースとアルカリ剤の混合物に添加する。モノハロ酢酸又はその塩は、固体(粉体)のまま添加してもよく、後述する有機溶媒に溶解させて添加してもよい。また、モノハロ酢酸又はその塩をセルロースとアルカリ剤の混合物に時間をかけて添加することが好ましい。本発明の方法では、モノハロ酢酸又はその塩を添加する際に、混合熱や中和熱が発生することにより、局所的に反応が進行するのを抑制する為に、−10〜10℃で添加するが、さらに、時間をかけて添加することにより、急激な熱の発生を抑制することができる。例えば、後述する有機溶媒に溶解したモノハロ酢酸又はその塩を添加する場合には、滴下により添加する方法が好ましく、滴下時間としては、好ましくは0.5〜10時間、より好ましくは0.5〜5時間、更に好ましくは1〜3時間である。
滴下終了後、局所的に反応が進行するのを抑制する観点から、得られたセルロース、アルカリ剤及びモノハロ酢酸又はその塩の混合物を、上記温度範囲内で、5分〜3時間程度攪拌することが好ましい。
Monohaloacetic acid or a salt thereof is added to the mixture of cellulose and alkaline agent. Monohaloacetic acid or a salt thereof may be added as a solid (powder) or may be added after being dissolved in an organic solvent described later. Moreover, it is preferable to add monohaloacetic acid or its salt to the mixture of a cellulose and an alkaline agent over time. In the method of the present invention, when monohaloacetic acid or a salt thereof is added, it is added at −10 to 10 ° C. in order to suppress local progress of the reaction due to generation of heat of mixing or heat of neutralization. However, rapid heat generation can be suppressed by adding over time. For example, when adding monohaloacetic acid or a salt thereof dissolved in an organic solvent described later, a method of adding by dropwise addition is preferred, and the dropping time is preferably 0.5 to 10 hours, more preferably 0.5 to 5 hours, more preferably 1 to 3 hours.
Stir the obtained cellulose, alkali agent and monohaloacetic acid or its salt mixture within the above temperature range for about 5 minutes to 3 hours from the viewpoint of suppressing local progress of the reaction after completion of dropping. Is preferred.

本発明において使用されるセルロースの無水グルコース単位に対するモノハロ酢酸又はその塩のモル比(モノハロ酢酸又はその塩/無水グルコース単位)は、CMCの水溶性、CMCの水溶液の透明性を発現する理由から、好ましくは0.3〜3、より好ましくは0.5〜2.0、更に好ましくは0.5〜1.6である。
上記のモノハロ酢酸又はその塩とアルカリ剤とは、各々単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
The molar ratio of monohaloacetic acid or a salt thereof to anhydroglucose unit of cellulose used in the present invention (monohaloacetic acid or a salt thereof / anhydroglucose unit) is the reason for expressing the water solubility of CMC and the transparency of an aqueous solution of CMC. Preferably it is 0.3-3, More preferably, it is 0.5-2.0, More preferably, it is 0.5-1.6.
Said monohaloacetic acid or its salt, and an alkali agent can be used individually or in combination of 2 types or more, respectively.

本発明において使用されるモノハロ酢酸に対するアルカリ剤の当量比(アルカリ剤/モノハロ酢酸)は、副反応を抑制しながら効率的に反応させる理由から、好ましくは2〜3、より好ましくは2〜2.5、更に好ましくは2〜2.2、より更に好ましくは2〜2.1である。
また、モノハロ酢酸塩を用いる場合は、本発明において使用されるモノハロ酢酸塩に対するアルカリ剤の当量比(アルカリ剤/モノハロ酢酸塩)は、副反応を抑制しながら効率的に反応させる理由から、好ましくは1〜2、より好ましくは1〜1.5、更により好ましくは1〜1.1、より更に好ましくは、1〜1.05である。
The equivalent ratio of the alkali agent to the monohaloacetic acid used in the present invention (alkali agent / monohaloacetic acid) is preferably 2-3, more preferably 2-2. 5, More preferably, it is 2-2.2, More preferably, it is 2-2.1.
In the case of using a monohaloacetate, the equivalent ratio of the alkali agent to the monohaloacetate used in the present invention (alkali agent / monohaloacetate) is preferable because the reaction is efficiently performed while suppressing side reactions. Is 1 to 2, more preferably 1 to 1.5, still more preferably 1 to 1.1, and still more preferably 1 to 1.05.

本発明の方法では、−10〜10℃で、セルロースとアルカリ剤の混合物にモノハロ酢酸又はその塩を添加する。
本発明におけるモノハロ酢酸又はその塩の添加時の温度は、−10〜10℃である。モノハロ酢酸又はその塩の添加時の温度が−10℃以上であれば、冷却に要するエネルギーを少なくすることができ、10℃以下であれば、混合熱や中和熱の発生により局所的に反応が進行するのを抑制し、得られるCMCの水溶液の透明度を発現することができる。以上の観点から、モノハロ酢酸又はその塩の添加時の温度は、好ましくは−5〜10℃、より好ましくは−5〜5℃、更に好ましくは0〜5℃である。
上記温度でモノハロ酢酸又はその塩を添加するための冷却の時期に限定は無く、セルロースとアルカリ剤を混合前に行ってもよいし、セルロースとアルカリ剤を混合中、または混合後に行ってもよいが、設備負荷の観点からは、セルロースとアルカリ剤を混合中、または混合後に行うことが好ましい。
In the method of the present invention, monohaloacetic acid or a salt thereof is added to a mixture of cellulose and an alkaline agent at −10 to 10 ° C.
The temperature at the time of addition of the monohaloacetic acid or its salt in this invention is -10-10 degreeC. If the temperature at the time of addition of monohaloacetic acid or a salt thereof is −10 ° C. or higher, the energy required for cooling can be reduced, and if it is 10 ° C. or lower, the reaction occurs locally due to generation of heat of mixing or heat of neutralization. Can be suppressed, and the transparency of the obtained CMC aqueous solution can be expressed. From the above viewpoint, the temperature at the time of addition of monohaloacetic acid or a salt thereof is preferably −5 to 10 ° C., more preferably −5 to 5 ° C., and further preferably 0 to 5 ° C.
There is no limitation on the cooling time for adding the monohaloacetic acid or its salt at the above temperature, and the cellulose and the alkali agent may be mixed before mixing, or the cellulose and the alkali agent may be mixed or after mixing. However, from the viewpoint of equipment load, it is preferable to carry out the mixing of the cellulose and the alkaline agent or after the mixing.

(水)
セルロースとアルカリ剤の混合は、アルカリ剤により、効率的にセルロース分子の水酸基をアルコラート化する理由から、水の存在下に行うことが好ましい。水は単独で加えてもよいが、例えば、セルロースとアルカリ剤を混合する際に、アルカリ剤を水溶液として添加することでも水を添加することができる。
セルロースとアルカリ剤の混合時の水分量は、セルロース分子の水酸基を効率的にアルコラート化する観点から、セルロース100質量部に対して100質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、60質量部以下が更に好ましい。また、効率的にアルコラート化させる観点から20質量部以上が好ましい。アルカリ剤の混合時の水分量を上記の範囲にすることにより、効率的にセルロース分子の水酸基をアルコラート化することができる。以上の観点から、セルロースとアルカリ剤の混合時の水分量は、セルロース100質量部に対して20〜100質量部が好ましく、20〜80質量部がより好ましく、20〜60質量部が更に好ましい。
(water)
The mixing of the cellulose and the alkali agent is preferably performed in the presence of water, because the alkali agent efficiently converts the hydroxyl group of the cellulose molecule into an alcoholate. Although water may be added alone, for example, when mixing cellulose and an alkaline agent, water can be added by adding the alkaline agent as an aqueous solution.
From the viewpoint of efficiently alcoholating the hydroxyl group of the cellulose molecule, the water content during mixing of cellulose and the alkali agent is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and 60 masses. Part or less is more preferable. Moreover, 20 mass parts or more are preferable from a viewpoint of making it alcoholate efficiently. By making the water content at the time of mixing the alkali agent within the above range, the hydroxyl group of the cellulose molecule can be efficiently alcoholated. From the above viewpoint, the water content when mixing the cellulose and the alkali agent is preferably 20 to 100 parts by mass, more preferably 20 to 80 parts by mass, and still more preferably 20 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose.

反応時の水分量は、セルロースの分散性及びセルロースの反応性を高める観点から、セルロース100質量部に対して100質量部以下が好ましく、80質量部以下がより好ましく、60質量部以下が更に好ましく、また、セルロースの反応性の観点から20質量部以上が好ましい。反応時の水分量を上記の範囲にすることにより、セルロースの凝集が抑えられ、良好な粉体状態を維持したまま効率よく反応を進行させることができ、生成物の取扱い性にも優れる。以上の観点から、反応時の水分量は、セルロース100質量部に対して20〜100質量部が好ましく、20〜80質量部がより好ましく、20〜60質量部が更に好ましい。
アルカリ剤の混合後、又は、モノハロ酢酸又はその塩を添加した後に、脱水することもできるが、脱水せず、そのまま反応を行う方が操作が簡便でありが好ましい。
The water content during the reaction is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and even more preferably 60 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of cellulose, from the viewpoint of enhancing the dispersibility of cellulose and the reactivity of cellulose. Moreover, 20 mass parts or more are preferable from the reactive viewpoint of a cellulose. By setting the water content during the reaction in the above range, aggregation of cellulose can be suppressed, the reaction can be efficiently advanced while maintaining a good powder state, and the handleability of the product is excellent. From the above viewpoint, the water content during the reaction is preferably 20 to 100 parts by mass, more preferably 20 to 80 parts by mass, and still more preferably 20 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose.
Although dehydration can be carried out after mixing of the alkali agent or after addition of monohaloacetic acid or a salt thereof, it is preferable that the reaction is carried out as it is without dehydration because the operation is simple.

(有機溶媒)
本発明の製造方法では、得られるカルボキシメチルセルロースの水溶液の透明度を向上させる観点から、有機溶媒の存在下、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させることが好ましい。
反応時の有機溶媒量は、カルボキシメチルセルロースの水溶液の透明度を高める観点から、セルロース100質量部に対して、好ましくは30〜300質量部であり、より好ましくは30〜200質量部であり、更に好ましくは40〜170質量部、より更に好ましくは50〜150質量部である。反応時の有機溶媒量が300質量部以下であれば、セルロースの凝集が抑制され、カルボキシメチル化反応が均一に進行する。また、反応時の有機溶媒量が200質量部以下であれば、得られるカルボキシメチルセルロースの着色が抑制される。これは、溶媒が多いと反応系が希薄になり、反応速度が落ちることによりセルロース及び生成したカルボキシメチルセルロースとアルカリ剤との接触時間が長くなり、着色し易くなるからであると考えられる。一方、反応時の有機溶媒量が30質量部以上であれば、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩との混合性を良好にすることができる。
反応時の有機溶媒量を上記の範囲にすることにより、セルロースの凝集が抑えられ、良好な粉体状態を維持したまま、反応を進行させることができ、色品質が良好で高い水溶液透明度のカルボキシメチルセルロースが得られる。
(Organic solvent)
In the production method of the present invention, it is preferable to react cellulose with monohaloacetic acid or a salt thereof in the presence of an organic solvent from the viewpoint of improving the transparency of the aqueous solution of carboxymethylcellulose obtained.
The amount of the organic solvent during the reaction is preferably 30 to 300 parts by mass, more preferably 30 to 200 parts by mass, and still more preferably from the viewpoint of increasing the transparency of the aqueous solution of carboxymethylcellulose. Is 40 to 170 parts by mass, more preferably 50 to 150 parts by mass. When the amount of the organic solvent during the reaction is 300 parts by mass or less, the aggregation of cellulose is suppressed and the carboxymethylation reaction proceeds uniformly. Moreover, if the amount of the organic solvent at the time of reaction is 200 mass parts or less, coloring of the obtained carboxymethylcellulose will be suppressed. This is considered to be because when the amount of the solvent is large, the reaction system becomes dilute, and the contact time between the cellulose and the produced carboxymethyl cellulose and the alkali agent becomes long due to the decrease in the reaction rate, and coloration is likely to occur. On the other hand, if the amount of the organic solvent during the reaction is 30 parts by mass or more, the mixing property between cellulose and monohaloacetic acid or a salt thereof can be improved.
By setting the amount of the organic solvent during the reaction within the above range, aggregation of cellulose can be suppressed, the reaction can proceed while maintaining a good powder state, carboxy having good color quality and high aqueous transparency. Methylcellulose is obtained.

有機溶媒としては、モノハロ酢酸又はその塩の均一反応性の観点から、25℃の水100gに100g以上溶解するものが好ましい。
本発明の方法に用いることができる有機溶媒としては、好ましくはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tert−ブタノールなどの低級アルコール;アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン系溶剤;アセトニトリル、ジメチルスルホキシド等であり、より好ましくはメタノール、イソプロパノール、アセトンであり、更に好ましくはイソプロパノール、アセトンである。
上記の有機溶媒は、単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、上記の有機溶媒は、水と混合して用いることができる。
The organic solvent is preferably one that dissolves 100 g or more in 100 g of water at 25 ° C. from the viewpoint of uniform reactivity of monohaloacetic acid or a salt thereof.
The organic solvent that can be used in the method of the present invention is preferably a lower alcohol such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, or tert-butanol; a ketone solvent such as acetone or methyl ethyl ketone; acetonitrile, dimethyl Sulphoxide and the like, more preferably methanol, isopropanol, and acetone, and still more preferably isopropanol and acetone.
Said organic solvent can be used individually or in combination of 2 or more types.
Moreover, said organic solvent can be used in mixture with water.

有機溶媒の添加時期に限定はないが、セルロースと有機溶媒を混合した後、アルカリ剤を混合すると、得られたカルボキシメチルセルロースの水溶液の透明度がより高くなる。これは、有機溶媒がアルカリ剤をセルロース内へより均一に浸透させる為に、モノハロ酢酸又はその塩との反応時に、より均一に置換基がセルロース鎖へ導入される。その結果、得られたカルボキシメチルセルロースの水溶液の透明度が高くなると考えられる。   Although there is no limitation in the addition time of an organic solvent, the transparency of the aqueous solution of the obtained carboxymethylcellulose will become higher when an alkali agent is mixed after mixing a cellulose and an organic solvent. This is because the organic solvent allows the alkaline agent to penetrate more uniformly into the cellulose, so that the substituent is introduced more uniformly into the cellulose chain during the reaction with monohaloacetic acid or a salt thereof. As a result, the transparency of the obtained aqueous solution of carboxymethyl cellulose is considered to be high.

[反応条件]
本発明の方法では、セルロースとアルカリ剤の混合物に、モノハロ酢酸又はその塩とを添加した後、40〜100℃に加熱して、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させて、カルボキシメチルセルロースを得る。
反応温度は、副反応を抑制しつつ、且つ反応を効率的に進行させる観点から、通常40〜100℃であり、好ましくは40〜80℃、より好ましくは50〜70℃である。
反応時には、セルロースの分散性向上、及びセルロースとアルカリ剤とモノハロ酢酸又はその塩とを良好に混合する観点から、攪拌することが好ましく、攪拌時の撹拌翼の周速は、好ましくは0.003〜1.5m/s、より好ましくは0.006〜0.6m/s、更に好ましくは0.015〜0.3m/sである。
反応時間は、反応温度にもよるが、好ましくは1〜10時間、より好ましくは2〜8時間である。
反応の終点は、モノハロ酢酸又はその塩の添加量の95質量%以上が消費された時点を目安とすることができる。モノハロ酢酸又はその塩の残存量は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)等で確認することができる。
得られるカルボキシメチルセルロースへの着色を抑制する観点から、セルロースとアルカリ剤の混合から反応までの操作は、窒素等の不活性ガス存在下に行うことが好ましい。
反応終了後、得られた生成物をメタノール等の親水性溶媒の水溶液を用いて撹拌処理を行った後にろ過することで、反応により生ずる塩化ナトリウム等の塩類を除去することができる。更にろ過ケーキ分をアセトン等で洗浄処理することで、効率よく脱水することができる。
[Reaction conditions]
In the method of the present invention, monohaloacetic acid or a salt thereof is added to a mixture of cellulose and an alkali agent, and then heated to 40 to 100 ° C. to react the cellulose with the monohaloacetic acid or a salt thereof to obtain carboxymethylcellulose. obtain.
The reaction temperature is usually 40 to 100 ° C., preferably 40 to 80 ° C., more preferably 50 to 70 ° C., from the viewpoint of efficiently allowing the reaction to proceed while suppressing side reactions.
At the time of reaction, it is preferable to stir from the viewpoint of improving the dispersibility of cellulose and mixing the cellulose, the alkali agent, and the monohaloacetic acid or a salt thereof, and the peripheral speed of the stirring blade during stirring is preferably 0.003. It is -1.5m / s, More preferably, it is 0.006-0.6m / s, More preferably, it is 0.015-0.3m / s.
Although reaction time is based also on reaction temperature, Preferably it is 1 to 10 hours, More preferably, it is 2 to 8 hours.
The end point of the reaction can be taken as a standard when 95% by mass or more of the addition amount of monohaloacetic acid or a salt thereof has been consumed. The residual amount of monohaloacetic acid or a salt thereof can be confirmed by high performance liquid chromatography (HPLC) or the like.
From the viewpoint of suppressing coloring of the obtained carboxymethyl cellulose, it is preferable to perform the operation from the mixing of the cellulose and the alkali agent to the reaction in the presence of an inert gas such as nitrogen.
After completion of the reaction, the resulting product is stirred with an aqueous solution of a hydrophilic solvent such as methanol and then filtered to remove salts such as sodium chloride generated by the reaction. Further, the filter cake can be efficiently dehydrated by washing with acetone or the like.

[カルボキシメチルセルロース]
本発明の製造方法により、水溶液の透明度が高いカルボキシメチルセルロースが得られる。得られるカルボキシメチルセルロースのカルボキシ基の一部又は全部は塩であってもよく、対イオンとなる元素としては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属又はマグネシウム、カルシウム等のアルカリ土類金属が好ましく、アルカリ金属がより好ましく、ナトリウム、カリウムが更に好ましく、ナトリウムがより更に好ましい。
[Carboxymethylcellulose]
By the production method of the present invention, carboxymethyl cellulose having a high transparency of the aqueous solution is obtained. A part or all of the carboxy group of the obtained carboxymethyl cellulose may be a salt, and the element serving as a counter ion is preferably an alkali metal such as sodium, potassium or lithium or an alkaline earth metal such as magnesium or calcium. Alkali metals are more preferable, sodium and potassium are more preferable, and sodium is still more preferable.

本発明の方法により得られるカルボキシメチルセルロースの1質量%水溶液の、光路長1cm、波長600nmにおける透過率は、透明性を発現し、配合した製品の外観を良好にする観点から、好ましくは90%以上、より好ましくは92%以上、更に好ましくは95%以上、より更に好ましくは98%以上である。CMCの水溶液の透過率の測定方法は、後述する実施例に記載の通りである。
本発明の方法により得られるカルボキシメチルセルロースは、水溶液の透明度が高いため、化粧料、食品等の分散剤や保護コロイド剤として有用である。
The transmittance of a 1% by mass aqueous solution of carboxymethylcellulose obtained by the method of the present invention at an optical path length of 1 cm and a wavelength of 600 nm is preferably 90% or more from the viewpoint of expressing transparency and improving the appearance of the blended product. More preferably, it is 92% or more, more preferably 95% or more, and still more preferably 98% or more. The method for measuring the transmittance of an aqueous solution of CMC is as described in Examples described later.
Since the carboxymethyl cellulose obtained by the method of the present invention has high transparency of an aqueous solution, it is useful as a dispersant or protective colloid agent for cosmetics and foods.

原料として用いたセルロースの結晶化度、重合度及び水分含量、並びに実施例、参考例、及び比較例で得られたカルボキシメチルセルロースのカルボキシル基の置換度、水溶液の透過率及び着色度の測定は、下記の方法で行った。以下の実施例及び比較例において、特記しない限り、「%」は「質量%」であり、「部」は「質量部」である。
(1)結晶化度の算出
セルロースI型結晶化度は、サンプルのX線回折強度を、株式会社リガク製の「Rigaku RINT 2500VC X-RAY diffractometer」(商品名)を用いて以下の条件で測定し、前記式(1)に基づいて算出した。
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation、管電圧:40kV、管電流:120mA、測定範囲:回折角2θ=5〜45°で測定した。測定用サンプルは面積320mm×厚さ1mmのペレットを圧縮し作製した。X線のスキャンスピードは10°/minで測定した。
The measurement of the crystallinity, the degree of polymerization and the water content of the cellulose used as a raw material , and the degree of substitution of the carboxyl group of the carboxymethylcellulose obtained in Examples , Reference Examples and Comparative Examples, the transmittance of the aqueous solution and the degree of coloration The following method was used. In the following Examples and Comparative Examples, “%” is “mass%” and “parts” is “parts by mass” unless otherwise specified.
(1) Calculation of crystallinity Cellulose type I crystallinity is measured by using the “Rigaku RINT 2500VC X-RAY diffractometer” (trade name) manufactured by Rigaku Corporation under the following conditions. And it computed based on the said Formula (1).
Measurement conditions, X-rays source: Cu / K α -radiation, tube voltage: 40 kV, tube current: 120 mA, measuring range: measured at a diffraction angle 2θ = 5~45 °. The measurement sample was prepared by compressing a pellet having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm. The X-ray scan speed was measured at 10 ° / min.

(2)平均重合度の測定(銅−アンモニア法)
((i)測定用溶液の調製)
メスフラスコ(100mL)に塩化第一銅0.5g、25%アンモニア水20〜30mLを加え、完全に溶解した後に、水酸化第二銅1.0g、及び25%アンモニア水を加えて、メスフラスコの標線の一寸手前までの量とした。これを30〜40分撹拌して、完全に溶解した。その後、精秤したパルプセルロース(又はセルロース含有物)(105℃、20kPaで12時間減圧乾燥したもの)を加え、メスフラスコの標線まで上記アンモニア水を満たした。空気が入らないように密封し、マグネチックスターラーで12時間撹拌して溶解した。同じように添加するパルプセルロース量を20〜500mgの範囲で変えて、異なる濃度の測定用溶液を調製した。
(2) Measurement of average degree of polymerization (copper-ammonia method)
((I) Preparation of measurement solution)
After adding 0.5 g of cuprous chloride and 20-30 mL of 25% aqueous ammonia to a volumetric flask (100 mL) and completely dissolving, add 1.0 g of cupric hydroxide and 25% aqueous ammonia, and add a volumetric flask. The amount up to one inch before the marked line. This was stirred for 30-40 minutes to completely dissolve. Then, precisely weighed pulp cellulose (or cellulose-containing material) (dried under reduced pressure at 105 ° C. and 20 kPa for 12 hours) was added, and the ammonia water was filled up to the marked line of the volumetric flask. It sealed so that air might not enter, and it stirred with the magnetic stirrer for 12 hours, and melt | dissolved. The amount of pulp cellulose added in the same manner was changed in the range of 20 to 500 mg to prepare measurement solutions having different concentrations.

((ii)粘度平均重合度の測定)
上記(i)で得られた測定用溶液(銅アンモニア水溶液)をウべローデ粘度計に入れ、恒温槽(20士0.1℃)中で1時間静置したのち、液の流下速度を測定した。種々のパルプセルロース濃度(g/dL)の銅アンモニア溶液の流下時間(t(秒))とパルプセルロース無添加の銅アンモニア水溶液の流下時間(t0(秒))から、下記式により、それぞれの濃度における還元粘度(ηsp/c)を以下の式より求めた。
ηsp/c=(t/t0−1)/c
(式中、cはパルプセルロース濃度(g/dL)である。)
更に、還元粘度をc=0に外挿して固有粘度[η](dL/g)を求め、以下の式より粘度平均重合度(DPv)を求めた。
DPv=2000×[η]
(式中、2000はセルロースに固有の係数である。)
((Ii) Measurement of viscosity average degree of polymerization)
Put the measurement solution (copper ammonia aqueous solution) obtained in (i) above into an Ubbelohde viscometer and let it stand in a constant temperature bath (20 people 0.1 ° C) for 1 hour, then measure the flow rate of the liquid. did. From the flow time (t (second)) of the copper ammonia solution having various pulp cellulose concentrations (g / dL) and the flow time (t 0 (second)) of the copper ammonia solution without addition of pulp cellulose, The reduced viscosity (η sp / c) at the concentration was determined from the following equation.
η sp / c = (t / t 0 −1) / c
(Where c is the pulp cellulose concentration (g / dL))
Further, the reduced viscosity was extrapolated to c = 0 to determine the intrinsic viscosity [η] (dL / g), and the viscosity average degree of polymerization (DP v ) was determined from the following equation.
DP v = 2000 × [η]
(In the formula, 2000 is a coefficient specific to cellulose.)

(3)水分含量の測定
水分含量は、ハロゲン水分計(メトラー・トレド株式会社製、商品名:「HG53」)を使用し、150℃にて測定を行った。2gのサンプルを用い、50秒間の重量変化率が1mg以下となる点を測定の終点とした。
(3) Measurement of moisture content The moisture content was measured at 150 ° C using a halogen moisture meter (trade name: “HG53” manufactured by METTLER TOLEDO CO., LTD.). A 2 g sample was used, and the point at which the weight change rate for 50 seconds was 1 mg or less was taken as the end point of the measurement.

(4)カルボキシ基の置換度の測定
本発明において、置換度とは、セルロース主鎖を構成する無水グルコース単位1モルあたりのCMCの分子中に存在するカルボキシメチル基の平均モル数をいう。
実施例において得られたカルボキシメチルセルロースのカルボキシ基はすべてナトリウム塩であると考えられるため、分子中のナトリウム数をカルボキシ基の数と見なして置換度を算出した。具体的には以下の方法で行った。
カルボキシメチルセルロース試料を、マイクロウェーブ湿式灰化装置(PROLABO社製、商品名:「A−300」)を用いて硫酸−過酸化水素で湿式分解した後、原子吸光装置(株式会社日立製作所製、商品名:「Z−6100型」)を用いて原子吸光法によりナトリウム含量(%)を測定し、下記式(2)により置換度を算出した。
置換度(DS)=(162×ナトリウム含量(%))/(2300−80×ナトリウム含量(%)) (2)
(4) Measurement of degree of substitution of carboxy group In the present invention, the degree of substitution refers to the average number of moles of carboxymethyl groups present in the CMC molecule per mole of anhydroglucose units constituting the cellulose main chain.
Since all the carboxy groups of the carboxymethylcellulose obtained in the examples are considered to be sodium salts, the degree of substitution was calculated by regarding the number of sodium in the molecule as the number of carboxy groups. Specifically, the following method was used.
A carboxymethylcellulose sample was wet-decomposed with sulfuric acid-hydrogen peroxide using a microwave wet ashing device (product name: “A-300” manufactured by PROLABO), and then an atomic absorption device (product manufactured by Hitachi, Ltd., product) Name: “Z-6100 type”), the sodium content (%) was measured by atomic absorption spectrometry, and the degree of substitution was calculated by the following formula (2).
Degree of substitution (DS) = (162 × sodium content (%)) / (2300-80 × sodium content (%)) (2)

(5)カルボキシメチルセルロース水溶液の透過率の測定
カルボキシメチルセルロースの1%水溶液(ナトリウム塩で100モル%中和品)を調製し、分光光度計(株式会社 日立製作所製、商品名:「U−2000A」)を使用し、石英ガラスセルを用い、温度25℃、光路長1cm、波長600nmの条件で測定を行った。
(5) Measurement of transmittance of carboxymethylcellulose aqueous solution A 1% aqueous solution of carboxymethylcellulose (100 mol% neutralized product with sodium salt) was prepared, and a spectrophotometer (trade name: “U-2000A” manufactured by Hitachi, Ltd.). ) And a quartz glass cell, and measurement was performed under the conditions of a temperature of 25 ° C., an optical path length of 1 cm, and a wavelength of 600 nm.

(6)着色度
色差計(コニカミノルタホールディングス株式会社製、商品名「色彩色差計 CR−200」)を用いて、カルボキシメチルセルロースの粉体サンプルを入れた50mlのスクリュー管の底部より測定し、b*値(クロマティクネス指数)を求めた。
(6) Coloring degree Measured from the bottom of a 50 ml screw tube containing a powder sample of carboxymethyl cellulose using a color difference meter (trade name “Color and Color Difference Meter CR-200” manufactured by Konica Minolta Holdings, Inc.), b * The value (chromaticness index) was determined.

実施例1
1Lニーダー(株式会社入江商会製、商品名:「PNV−1型」)に、粉末セルロース(日本製紙ケミカル株式会社製、商品名:「KCフロック W−400G」、結晶化度78%、重合度193、含水量0.8%)を乾燥重量として100.0g(0.617mol、無水グルコース単位換算)仕込み、ニーダーを攪拌し、イソプロパノ−ル70.0gを約5分間かけて滴下した。ニーダー内を減圧(約50kPa)し、次いで窒素で常圧まで戻す操作を3回行って窒素置換した。ニーダーを撹拌し、そこへ49.8%水酸化ナトリウム水溶液104.1g(1.296mol)を1.5時間かけて25℃で滴下し、更に30分間撹拌した。次に、5℃まで冷却し、5℃で15分間攪拌した。そこへ窒素雰囲気下で50%モノクロロ酢酸イソプロパノール溶液116.6g(0.617mol)を5℃で2時間かけて滴下した後、5℃で30分間攪拌した。その後、60℃に昇温し3時間撹拌した。
反応時の有機溶媒量(イソプロパノール量)は、セルロース100部に対して128部であった。また、反応時のセルロース及びその他の原料由来の水分量の総和は、セルロース100部に対して53部であった。
反応終了後、室温まで冷却し、生成物をニーダーから取り出し、70%メタノール水溶液1000mlに分散した後、酢酸3.7gを加えて余剰の水酸化ナトリウムを中和した。次に、70%メタノール水溶液3000mlを添加し、撹拌することで、副生塩及び未反応物等を溶出させ、次いで得られたスラリーをろ過した。ろ過ケーキを、アセトン1000mlで洗浄し、乾燥して、カルボキシメチルセルロース132gを得た。得られたカルボキシメチルセルロースの無水グルコース単位当たりの置換度は0.74であり、1%水溶液の透過率(25℃)は99%であった。
Example 1
1L kneader (Irie Shokai Co., Ltd., trade name: “PNV-1 type”), powdered cellulose (Nippon Paper Chemical Co., Ltd., trade name: “KC Flock W-400G”, crystallinity 78%, polymerization degree 193, water content 0.8%) as dry weight was charged 100.0 g (0.617 mol, converted to anhydrous glucose unit), the kneader was stirred, and 70.0 g of isopropanol was added dropwise over about 5 minutes. The inside of the kneader was depressurized (about 50 kPa), and then the operation of returning to normal pressure with nitrogen was performed three times to perform nitrogen substitution. The kneader was stirred, and 104.1 g (1.296 mol) of 49.8% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise thereto at 25 ° C. over 1.5 hours, followed by further stirring for 30 minutes. Next, it cooled to 5 degreeC and stirred for 15 minutes at 5 degreeC. Thereto, 116.6 g (0.617 mol) of a 50% monochloroacetic acid isopropanol solution was added dropwise at 5 ° C. over 2 hours under a nitrogen atmosphere, followed by stirring at 5 ° C. for 30 minutes. Then, it heated up at 60 degreeC and stirred for 3 hours.
The amount of organic solvent (isopropanol amount) during the reaction was 128 parts with respect to 100 parts of cellulose. The total amount of water derived from cellulose and other raw materials during the reaction was 53 parts with respect to 100 parts of cellulose.
After completion of the reaction, the reaction mixture was cooled to room temperature, and the product was taken out from the kneader and dispersed in 1000 ml of 70% aqueous methanol solution. Then, 3.7 g of acetic acid was added to neutralize excess sodium hydroxide. Next, 3000 ml of 70% aqueous methanol solution was added and stirred to elute by-product salts, unreacted substances, and the like, and then the resulting slurry was filtered. The filter cake was washed with 1000 ml of acetone and dried to obtain 132 g of carboxymethyl cellulose. The degree of substitution per unit of anhydroglucose of the obtained carboxymethylcellulose was 0.74, and the transmittance (25 ° C.) of a 1% aqueous solution was 99%.

実施例2
セルロースとアルカリの混合時にイソプロパノールを添加しなかったこと以外は、実施例1と同様の操作を行ってカルボキシメチルセルロースを得た。反応時の有機溶媒量(イソプロパノール量)は、セルロース100部に対して58部であった。また、反応時のセルロース及びその他の原料由来の水分量の総和は、セルロース100部に対して53部であった。得られたカルボキシメチルセルロースの無水グルコース単位当たりの置換度は0.74であり、1%水溶液の透過率(25℃)は98%であった。
Example 2
Carboxymethylcellulose was obtained in the same manner as in Example 1 except that isopropanol was not added during the mixing of cellulose and alkali. The amount of organic solvent (isopropanol amount) during the reaction was 58 parts with respect to 100 parts of cellulose. The total amount of water derived from cellulose and other raw materials during the reaction was 53 parts with respect to 100 parts of cellulose. The degree of substitution per unit of anhydroglucose of the obtained carboxymethylcellulose was 0.74, and the transmittance (25 ° C.) of a 1% aqueous solution was 98%.

参考例3
セルロースとアルカリの混合時にイソプロパノールを240.0g添加したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ってカルボキシメチルセルロースを得た。反応時の有機溶媒量(イソプロパノール量)は、セルロース100部に対して298部であった。また、反応時のセルロース及びその他の原料由来の水分量の総和は、セルロース100部に対して53部であった。得られたカルボキシメチルセルロースの無水グルコース単位当たりの置換度は0.81であり、1%水溶液の透過率(25℃)は96%であった。
Reference example 3
Carboxymethylcellulose was obtained in the same manner as in Example 1 except that 240.0 g of isopropanol was added during mixing of cellulose and alkali. The amount of organic solvent (isopropanol amount) during the reaction was 298 parts with respect to 100 parts of cellulose. The total amount of water derived from cellulose and other raw materials during the reaction was 53 parts with respect to 100 parts of cellulose. The degree of substitution of the obtained carboxymethyl cellulose per anhydroglucose unit was 0.81, and the transmittance (25 ° C.) of a 1% aqueous solution was 96%.

比較例1
アルカリ剤滴下後の冷却操作を行わずに、50%モノクロロ酢酸イソプロパノール溶液を25℃で2時間かけて滴下した後、25℃で30分間攪拌し、その後、60℃に昇温し3時間撹拌したこと以外は、実施例1と同様の操作を行ってカルボキシメチルセルロースを得た。得られたカルボキシメチルセルロースの無水グルコース単位当たりの置換度は0.86であり、1%水溶液の透過率(25℃)は90%であった。
Comparative Example 1
Without performing the cooling operation after dropping the alkaline agent, a 50% monochloroacetic acid isopropanol solution was added dropwise at 25 ° C. over 2 hours, followed by stirring at 25 ° C. for 30 minutes, then raising the temperature to 60 ° C. and stirring for 3 hours. Except for this, the same operation as in Example 1 was performed to obtain carboxymethylcellulose. The degree of substitution per unit of anhydroglucose of the obtained carboxymethylcellulose was 0.86, and the transmittance (25 ° C.) of a 1% aqueous solution was 90%.

比較例2
セルロースとアルカリの混合時にイソプロパノールを添加しなかったこと以外は、比較例1と同様の操作を行ってカルボキシメチルセルロースを得た。得られたカルボキシメチルセルロースの無水グルコース単位当たりの置換度は0.87であり、1%水溶液の透過率(25℃)は85%であった。
Comparative Example 2
Carboxymethylcellulose was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that isopropanol was not added during mixing of cellulose and alkali. The degree of substitution of the obtained carboxymethyl cellulose per anhydroglucose unit was 0.87, and the transmittance (25 ° C.) of a 1% aqueous solution was 85%.

Figure 0005889012
Figure 0005889012

一般的に、カルボキシメチルセルロースのカルボキシル基の置換度が高くなるにつれて、カルボキシメチルセルロースの水溶液の透過率が高くなる。比較例1及び2の方法で得られたカルボキシメチルセルロースは水溶液の透過率が低かったのに対し、実施例1、2及び参考例3の方法で得られたカルボキシメチルセルロースは、置換度が比較例1及び2より低いにもかかわらず、水溶液の透過率が高いことから、化粧料や食品の分散剤や保護コロイド剤として有用である。このことから、本発明の方法によれば、セルロースとアルカリ剤を混合した後、低温下でモノハロ酢酸を添加してから加熱して反応させることで、水溶液の透過率の高いカルボキシメチルセルロースを効率よく、かつ簡便に製造できることがわかる。 Generally, as the degree of substitution of the carboxyl group of carboxymethyl cellulose increases, the transmittance of the aqueous solution of carboxymethyl cellulose increases. The carboxymethyl cellulose obtained by the methods of Comparative Examples 1 and 2 had a low aqueous solution permeability, whereas the carboxymethyl cellulose obtained by the methods of Examples 1 and 2 and Reference Example 3 had a degree of substitution of Comparative Example 1. In spite of being lower than 2, it is useful as a dispersing agent or protective colloid for cosmetics and foods because of its high aqueous solution transmittance. Therefore, according to the method of the present invention, after mixing cellulose and an alkali agent, by adding monohaloacetic acid at low temperature and then reacting by heating, carboxymethylcellulose having a high aqueous solution transmittance can be efficiently obtained. And it turns out that it can manufacture easily.

本発明の方法により得られるカルボキシメチルセルロースは、化粧料、食品等の分散剤や保護コロイド剤として有用である。   Carboxymethylcellulose obtained by the method of the present invention is useful as a dispersant or protective colloid agent for cosmetics, foods and the like.

Claims (4)

セルロースとアルカリ剤を混合した後、−10〜10℃でモノハロ酢酸又はその塩を添加し、次いで、40〜100℃に加熱して、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させる、カルボキシメチルセルロースの製造方法であって、セルロース100質量部に対して30〜200質量部の有機溶媒の存在下、セルロースとモノハロ酢酸又はその塩とを反応させる、カルボキシメチルセルロースの製造方法After mixing cellulose and an alkaline agent, monohaloacetic acid or a salt thereof is added at −10 to 10 ° C., and then heated to 40 to 100 ° C. to react cellulose with monohaloacetic acid or a salt thereof. It is a manufacturing method , Comprising: The manufacturing method of carboxymethylcellulose which makes a cellulose, monohaloacetic acid, or its salt react with presence of 30-200 mass parts organic solvent with respect to 100 mass parts of cellulose . セルロースと有機溶媒を混合した後、アルカリ剤を混合する、請求項に記載のカルボキシメチルセルロースの製造方法。 After mixing the cellulose and organic solvent, mixing the alkaline agent, the production method of carboxymethyl cellulose of claim 1. 反応時の水分量が、セルロース100質量部に対して100質量部以下である、請求項1又は2に記載のカルボキシメチルセルロースの製造方法。 The manufacturing method of the carboxymethylcellulose of Claim 1 or 2 whose water content at the time of reaction is 100 mass parts or less with respect to 100 mass parts of cellulose. 得られたカルボキシメチルセルロースの1質量%水溶液の、光路長1cm、波長600nmにおける透過率が90%以上である、請求項1〜のいずれかに記載のカルボキシメチルセルロースの製造方法。 The manufacturing method of the carboxymethylcellulose in any one of Claims 1-3 whose transmittance | permeability in optical path length 1cm and wavelength 600nm of the 1 mass% aqueous solution of the obtained carboxymethylcellulose is 90% or more.
JP2012019731A 2012-02-01 2012-02-01 Method for producing carboxymethylcellulose Active JP5889012B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012019731A JP5889012B2 (en) 2012-02-01 2012-02-01 Method for producing carboxymethylcellulose

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012019731A JP5889012B2 (en) 2012-02-01 2012-02-01 Method for producing carboxymethylcellulose

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013159620A JP2013159620A (en) 2013-08-19
JP5889012B2 true JP5889012B2 (en) 2016-03-22

Family

ID=49172165

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012019731A Active JP5889012B2 (en) 2012-02-01 2012-02-01 Method for producing carboxymethylcellulose

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5889012B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6603449B2 (en) * 2014-09-30 2019-11-06 Hoya株式会社 Glass, glass material for press molding, optical element blank, and optical element
JP2019014784A (en) * 2017-07-04 2019-01-31 日本製紙株式会社 Forming type detergent composition
JP7103803B2 (en) * 2018-02-21 2022-07-20 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose nanofibers
JP2019201635A (en) * 2018-05-18 2019-11-28 日本製紙株式会社 Additive containing carboxymethylated pulp
JP7130429B2 (en) * 2018-05-21 2022-09-05 日本製紙株式会社 Method for producing carboxymethyl cellulose
JP7125282B2 (en) * 2018-05-28 2022-08-24 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose powder
JP7103850B2 (en) * 2018-05-28 2022-07-20 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose nanofibers
JP7338014B2 (en) * 2018-05-28 2023-09-04 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose powder
JP7412902B2 (en) * 2018-05-29 2024-01-15 日本製紙株式会社 Additives containing carboxymethylated cellulose nanofibers

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0235761B2 (en) * 1982-02-26 1990-08-13 Daicel Chem ARUKARISERUROOSUNOSEIZOHOHO
DE3303153A1 (en) * 1983-01-31 1984-08-02 Henkel KGaA, 4000 Düsseldorf METHOD FOR PRODUCING HIGHLY SUBSTITUTED CARBOXYALKYLCELLULOS AND THEIR MIXING ETHERS
JPH01138201A (en) * 1987-11-25 1989-05-31 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd Preparation of water-soluble quaternary nitrogen-containing cellulose ether derivative
DE4411681A1 (en) * 1994-04-05 1995-10-12 Hoechst Ag Process for the preparation of low molecular weight polysaccharide ethers
JPH09176201A (en) * 1995-12-26 1997-07-08 Daicel Chem Ind Ltd Manufacture of carboxymethyl cellulose
JP3870603B2 (en) * 1999-03-31 2007-01-24 日本製紙株式会社 Thiol-modified carboxymethylcellulose alkali salt and process for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013159620A (en) 2013-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5889012B2 (en) Method for producing carboxymethylcellulose
ES2603272T3 (en) Method to produce a cellulose ether derivative
JP2012012553A (en) Method of producing carboxymethylcellulose
JP5683092B2 (en) Method for producing cationized hydroxypropylcellulose
EP2552968B1 (en) New high viscosity carboxymethyl cellulose and method of preparation
JP5496468B2 (en) Process for producing hydroxyalkylmethylcellulose having improved solubility and thermoreversible gelation
JP5887197B2 (en) Method for producing alkali cellulose
JP5237609B2 (en) Method for producing cationized cellulose
WO2011108505A1 (en) Method for producing cationized cellulose and method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose
JPS6354721B2 (en)
JP2012036375A (en) Method for producing carboxymethyl cellulose
EP2928925B1 (en) Process for producing hydroxyalkyl celluloses
JPH10330401A (en) New polysaccharide derivative and production of the same
JP5237612B2 (en) Method for producing cellulose derivative
JP5193637B2 (en) Method for producing methylcellulose
JPS62149701A (en) Production of alkali metal salt of carboxymethylcellulose ether of low degree substitution
JP2000186101A (en) Production of hydroxypropyl cellulose
JPH09227601A (en) Production of sulfonated cellulose derivative
JP2018168368A (en) Method for producing cellulose ether
JP2007238656A (en) Manufacturing method of (poly)glycerol-modified polysaccharide
JP3999962B2 (en) Method for producing carboxymethylcellulose alkali metal salt
JPS63182301A (en) Novel cellulose ether sodium salt and its manufacture
KR20220053484A (en) Method for producing depolymerized cellulose ether
JP2015067820A (en) Method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose
JP5774286B2 (en) Carboxylethylcellulose metal salt

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160115

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160216

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5889012

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250