JP6791725B2 - Method for producing cellulose derivative - Google Patents

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Description

本発明はセルロース誘導体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a cellulose derivative.

カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースをはじめとするセルロース誘導体は、シャンプーやリンス、トリートメント、コンディショナー等の毛髪化粧料組成物の配合成分や分散剤、改質剤、凝集剤等に用いられ、その用途は多岐にわたる。 Cellulose derivatives such as cationized hydroxyalkyl cellulose are used as compounding ingredients, dispersants, modifiers, flocculants, etc. of hair cosmetic compositions such as shampoos, rinses, treatments, and conditioners, and have a wide range of uses. ..

カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法として、特許文献1には低結晶性の粉末セルロースを所定量の水及び触媒の存在下、特定のカチオン化剤、及び酸化プロピレンと反応させる、水溶性に優れるカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースの製造方法が開示されている。
特許文献2には、高い反応選択率を維持しつつ、水溶性に優れるヒドロキシアルキルセルロースを得ることを目的として、セルロースに所定量の塩基化合物及びアルキレンオキシドを分割添加して反応させるヒドロキシアルキルセルロースの製造方法、及び、該ヒドロキシアルキルセルロースとカチオン化剤とを反応させる、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法が開示されている。
特許文献3には、塩基性触媒の存在下で粉末状の多糖類と反応性官能基を有する化合物とを反応させた後に、所定の分級機で篩い分けする工程を有する、ヒドロキシプロピルセルロース等の粉末状の多糖誘導体の製造方法が開示されている。
また、特許文献4には、セルロース及びセルロース誘導体から選ばれる1種以上の粉末状の原料セルロースと、カチオン基を有する所定量の反応剤とを、塩基性触媒の存在下、所定の攪拌条件で該反応剤を噴霧供給して反応させることにより、反応速度が速くカチオン基を均一に反応させることが可能な、粉末状のカチオン化セルロース誘導体の製造方法が開示されている。
As a method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose, Patent Document 1 describes a cation having excellent water solubility in which low crystallinity powdered cellulose is reacted with a specific cationizing agent and propylene oxide in the presence of a predetermined amount of water and a catalyst. A method for producing hydroxypropyl cellulose is disclosed.
Patent Document 2 describes hydroxyalkyl cellulose, which is reacted by dividing and adding a predetermined amount of a basic compound and an alkylene oxide to cellulose for the purpose of obtaining hydroxyalkyl cellulose having excellent water solubility while maintaining a high reaction selectivity. A production method and a method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose by reacting the hydroxyalkyl cellulose with a cationizing agent are disclosed.
Patent Document 3 describes, for example, hydroxypropyl cellulose and the like, which comprises a step of reacting a powdery polysaccharide with a compound having a reactive functional group in the presence of a basic catalyst and then sieving with a predetermined classifier. A method for producing a powdered polysaccharide derivative is disclosed.
Further, Patent Document 4 describes that one or more powdered raw material cellulose selected from cellulose and a cellulose derivative and a predetermined amount of a reactant having a cationic group are mixed in a predetermined stirring condition in the presence of a basic catalyst. Disclosed is a method for producing a powdered cationized cellulose derivative capable of uniformly reacting a cationic group with a high reaction rate by spraying and supplying the reactant to react.

特開2011−94033号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-94033 特開2014−132065号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-132065 特開2014−205798号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-205798 特開2015−52104号公報JP 2015-52104

セルロース誘導体は、水溶液の状態で各種毛髪化粧料組成物等に配合されることがある。しかしながら、セルロース誘導体の原料として用いるセルロース含有原料の処理方法や、該セルロース含有原料の誘導体化の方法が同じであるにも関わらず、得られたセルロース誘導体を水に溶解させて水溶液を調製した場合に水溶液の透明性にバラツキが生じることがあった。このようなバラツキがあると、当該セルロース誘導体の水溶液を配合した製品の製造安定性にも影響する。 Cellulose derivatives may be blended in various hair cosmetic compositions and the like in the form of an aqueous solution. However, when the method for treating the cellulose-containing raw material used as the raw material for the cellulose derivative and the method for derivatizing the cellulose-containing raw material are the same, the obtained cellulose derivative is dissolved in water to prepare an aqueous solution. In some cases, the transparency of the aqueous solution varied. If there is such a variation, it also affects the production stability of the product containing the aqueous solution of the cellulose derivative.

本発明は、水に溶解させると透明性の高い水溶液を安定して得ることができる、セルロース誘導体の製造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 producing a cellulose derivative, which can stably obtain a highly transparent aqueous solution when dissolved in water.

本発明は、下記の工程(I)及び工程(II)を有する、セルロース誘導体の製造方法に関する。
工程(I):セルロース含有原料を粉砕処理し、水分量が2.5質量%未満であり、下記計算式(1)により求められる結晶化指数が−3.5%以下の粉末状セルロースを得る工程
結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔式中、I22.6は、X線回折におけるセルロースI型結晶の格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
工程(II):工程(I)で得られた粉末状セルロースと反応剤とを、該粉末状セルロースの主鎖を構成するセルロースのアンヒドログルコース単位1モルに対し0.5モル当量以上3.0モル当量以下の塩基性化合物の存在下で反応させてセルロース誘導体を得る工程
The present invention relates to a method for producing a cellulose derivative, which comprises the following steps (I) and (II).
Step (I): The cellulose-containing raw material is pulverized to obtain powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass and a crystallization index of −3.5% or less calculated by the following formula (1). Process Crystallization index (%) = [(I 22.6 −I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100 (1)
[In the formula, I 22.6 shows the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) of the cellulose I type crystal in X-ray diffraction, and I 18.5 is the amorphous part (diffraction angle 2θ =). It shows a diffraction intensity of 18.5 °). ]
Step (II): The powdered cellulose obtained in the step (I) and the reactant are equivalent to 0.5 mol equivalent or more with respect to 1 mol of the anhydroglucose unit of the cellulose constituting the main chain of the powdered cellulose. A step of reacting in the presence of a basic compound having 0 molar equivalents or less to obtain a cellulose derivative.

本発明の製造方法により得られたカチオン化ヒドロキシアルキルセルロース等のセルロース誘導体は、水に溶解させると透明性の高い水溶液を得ることができる。当該セルロース誘導体及びその水溶液は、例えばシャンプーやリンス、トリートメント、コンディショナー等の各種毛髪化粧料組成物などに配合することで、品質の安定した製品を供給できる。 When the cellulose derivative such as cationized hydroxyalkyl cellulose obtained by the production method of the present invention is dissolved in water, a highly transparent aqueous solution can be obtained. The cellulose derivative and its aqueous solution can be blended with various hair cosmetic compositions such as shampoos, conditioners, treatments, and conditioners to supply products with stable quality.

[セルロース誘導体の製造方法]
本発明のセルロース誘導体の製造方法(以下「本発明の製造方法」ともいう)は、下記の工程(I)及び工程(II)を有する。
工程(I):セルロース含有原料を粉砕処理し、水分量が2.5質量%未満であり、下記計算式(1)により求められる結晶化指数が−3.5%以下の粉末状セルロースを得る工程
結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔式中、I22.6は、X線回折におけるセルロースI型結晶の格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
工程(II):工程(I)で得られた粉末状セルロースと反応剤とを、該粉末状セルロースの主鎖を構成するセルロースのアンヒドログルコース単位1モルに対し0.5モル当量以上3.0モル当量以下の塩基性化合物の存在下で反応させてセルロース誘導体を得る工程
[Method for producing cellulose derivatives]
The method for producing a cellulose derivative of the present invention (hereinafter, also referred to as "the method for producing the present invention") has the following steps (I) and (II).
Step (I): The cellulose-containing raw material is pulverized to obtain powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass and a crystallization index of −3.5% or less calculated by the following formula (1). Process Crystallization index (%) = [(I 22.6 −I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100 (1)
[In the formula, I 22.6 shows the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) of the cellulose I type crystal in X-ray diffraction, and I 18.5 is the amorphous part (diffraction angle 2θ =). It shows a diffraction intensity of 18.5 °). ]
Step (II): The powdered cellulose obtained in the step (I) and the reactant are equivalent to 0.5 mol equivalent or more with respect to 1 mol of the anhydroglucose unit of the cellulose constituting the main chain of the powdered cellulose. A step of reacting in the presence of a basic compound having 0 molar equivalents or less to obtain a cellulose derivative.

本発明においてセルロースの結晶化指数とは、セルロースのI型結晶構造に由来するセルロースの結晶化指数を指すものであり、X線結晶回折測定の結果から前記計算式(1)により求められる。結晶化指数の値が低いほど、セルロースが低結晶性であることを意味する。 In the present invention, the cellulose crystallization index refers to the cellulose crystallization index derived from the type I crystal structure of cellulose, and is obtained from the result of X-ray crystal diffraction measurement by the above calculation formula (1). The lower the value of the crystallization index, the lower the crystallinity of cellulose.

本発明においてセルロース誘導体とは、セルロースが有する水酸基のうち少なくとも1つが置換基で置換された化合物をいい、例えば、セルロースエーテルが挙げられる。セルロースエーテルとしては、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース等のヒドロキシアルキルセルロース、グリセロール化セルロース、カチオン化セルロース、及びカチオン化ヒドロキシアルキルセルロース等が挙げられる。
本発明においては、セルロース誘導体としてはヒドロキシアルキルセルロース、カチオン化セルロース、及びカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、水溶性、及び毛髪化粧料組成物に配合した際の性能の観点からは、セルロース誘導体がカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースであることがより好ましい。
また本発明において、反応剤とは、セルロースの第1級又は第2級の水酸基と反応して置換基を導入しうる化合物をいい、詳しくは後述する。
In the present invention, the cellulose derivative refers to a compound in which at least one of the hydroxyl groups of cellulose is substituted with a substituent, and examples thereof include cellulose ether. Examples of the cellulose ether include hydroxyalkyl cellulose such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, glycerolated cellulose, cationized cellulose, and cationized hydroxyalkyl cellulose.
In the present invention, the cellulose derivative is preferably one or more selected from the group consisting of hydroxyalkyl cellulose, cationized cellulose, and cationized hydroxyalkyl cellulose, and is water-soluble and has performance when blended in a hair cosmetic composition. From this point of view, it is more preferable that the cellulose derivative is cationized hydroxyalkyl cellulose.
Further, in the present invention, the reactant means a compound capable of reacting with a primary or secondary hydroxyl group of cellulose to introduce a substituent, and the details will be described later.

本発明の製造方法は、工程(I)において、セルロース含有原料を粉砕処理し、水分量が2.5質量%未満であり、前記計算式(1)により求められる結晶化指数が−3.5%以下の粉末状セルロースを得ることを特徴とする。
ここでいう水分量は、セルロース含有原料中の水分量を意味する。工程(I)で得られる粉末状セルロースが所定の水分量及び結晶化指数の値をともに満たさないと、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性が低下する。
さらに本発明の製造方法は、工程(II)において、前記粉末状セルロースと反応剤とを、該粉末状セルロースの主鎖を構成するセルロースのアンヒドログルコース単位(以下「AGU」ともいう)1モルに対し0.5モル当量以上3.0モル当量以下の塩基性化合物の存在下で反応させることを特徴とする。工程(II)で使用する塩基性化合物の量が粉末状セルロースのAGU1モルに対し0.5モル当量未満であると、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性が低下するためである。また、3.0モル当量以下であれば、後述するヒドロキシアルキル化剤などの反応剤の水和反応等、副反応が進行しにくく、経済性の観点からも有利であるためである。
本明細書において塩基性化合物のモル当量とは、塩基性化合物のモル量に塩基の価数を乗じた値をいい、例えば、水酸化カルシウム等の2価の塩基性化合物1モルは、2モル当量に相当する。
In the production method of the present invention, in the step (I), the cellulose-containing raw material is pulverized, the water content is less than 2.5% by mass, and the crystallization index obtained by the above formula (1) is −3.5. It is characterized by obtaining powdered cellulose of% or less.
The water content here means the water content in the cellulose-containing raw material. If the powdered cellulose obtained in the step (I) does not satisfy both the predetermined water content and the value of the crystallization index, the transparency of the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative is lowered.
Further, in the production method of the present invention, in step (II), the powdered cellulose and the reactant are combined with 1 mol of anhydroglucose unit (hereinafter, also referred to as “AGU”) of the cellulose constituting the main chain of the powdered cellulose. It is characterized in that the reaction is carried out in the presence of a basic compound having an equivalent of 0.5 molar equivalent or more and 3.0 molar equivalent or less. This is because if the amount of the basic compound used in the step (II) is less than 0.5 mol equivalent with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose, the transparency of the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative is lowered. Further, if the equivalent is 3.0 molar equivalents or less, side reactions such as a hydration reaction of a reactant such as a hydroxyalkylating agent described later are unlikely to proceed, which is advantageous from the viewpoint of economy.
In the present specification, the molar equivalent of a basic compound means a value obtained by multiplying the molar amount of a basic compound by the valence of a base. For example, 1 mol of a divalent basic compound such as calcium hydroxide is 2 mol. Equivalent to the equivalent.

本発明において上記効果が得られる理由は定かではないが、以下のように考えられる。
セルロースの結晶化指数が低いほど、結晶構造が緩和された状態を示し、反応剤の付加が均一に進みやすい。また、セルロース含有原料の粉砕時の水分量はセルロースの結晶化指数の低下速度に影響するため、該水分量を一定以下に制御することで、結晶化指数を効率的かつ安定的に所定のレベルにまで低減することができる。その結果、工程(I)で得られた、水分量及び結晶化指数がともに低減された粉末状セルロースを用いると、工程(II)において反応剤の付加が均一に進み、得られるセルロース誘導体の水溶性及び水溶液の透明性が向上すると考えられる。
The reason why the above effect is obtained in the present invention is not clear, but it is considered as follows.
The lower the crystallization index of cellulose, the more relaxed the crystal structure is shown, and the more uniformly the addition of the reactant is likely to proceed. Further, since the water content of the cellulose-containing raw material at the time of pulverization affects the rate of decrease of the cellulose crystallization index, the crystallization index can be efficiently and stably set to a predetermined level by controlling the water content to a certain level or less. Can be reduced to. As a result, when the powdered cellulose obtained in the step (I) with both the water content and the crystallization index reduced was used, the addition of the reactant proceeded uniformly in the step (II), and the water-soluble cellulose derivative obtained was obtained. It is considered that the property and the transparency of the aqueous solution are improved.

なお本発明の製造方法では、工程(I)で所定の水分量及び結晶化指数の値をともに満たす粉末状セルロースが得られていれば、該粉末状セルロースを工程(II)に供する前に吸湿等して水分量や結晶化指数が変化してもよい。すなわち、工程(II)で用いる粉末状セルロースは、工程(I)において、所定の水分量と結晶化指数とを有する粉末状セルロースの状態を経ていればよい。
以下、本発明について詳細に説明する。
In the production method of the present invention, if powdered cellulose satisfying both the predetermined water content and the value of the crystallization index is obtained in the step (I), the powdered cellulose is absorbed before being subjected to the step (II). The water content and the crystallization index may be changed accordingly. That is, the powdered cellulose used in the step (II) may be in the state of powdered cellulose having a predetermined water content and a crystallization index in the step (I).
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<工程(I)>
工程(I)では、セルロース含有原料を粉砕処理し、水分量が2.5質量%未満であり、前記計算式(1)により求められる結晶化指数が−3.5%以下の粉末状セルロースを得る。
セルロースを低結晶性の粉末にすることで、工程(II)で使用する反応剤との反応性を高めることができる。また、工程(I)で得られる粉末状セルロースが当該水分量及び結晶化指数の値をともに満たすことにより、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液は高い透明性を有するものとなる。
<Step (I)>
In the step (I), the cellulose-containing raw material is pulverized to obtain powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass and a crystallization index of −3.5% or less obtained by the above formula (1). obtain.
By making cellulose into a low crystallinity powder, the reactivity with the reactant used in step (II) can be enhanced. Further, when the powdered cellulose obtained in the step (I) satisfies both the water content and the crystallization index value, the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative has high transparency.

(セルロース含有原料)
本発明において用いられるセルロース含有原料としては、化学的に純粋なセルロースの他、各種木材チップ、各種樹木の剪定枝材、間伐材、枝木材、建築廃材、工場廃材等の木材類;木材から製造される木材パルプ、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;新聞紙、段ボール、雑誌、上質紙等の紙類;稲わら、とうもろこし茎等の植物茎・葉類;籾殻、パーム殻、ココナッツ殻等の植物殻類等、種々のセルロース含有原料を用いることができる。これらの中でも、パルプ類が好ましい。
(Cellulose-containing raw material)
The cellulose-containing raw materials used in the present invention include chemically pure cellulose, various wood chips, pruned branches of various trees, thinned wood, branch wood, construction waste, factory waste, and other wood; manufactured from wood. Pulps such as wood pulp and cotton linter pulp obtained from fibers around cotton seeds; papers such as newspapers, cardboards, magazines, and fine papers; plant stems and leaves such as rice straw and corn stalks; paddy husks , Palm shells, plant shells such as coconut shells, and various other cellulose-containing raw materials can be used. Among these, pulps are preferable.

水分量2.5質量%未満でかつ結晶化指数−3.5%以下の粉末状セルロースを得る方法としては、例えばセルロース含有原料を必要に応じて裁断処理及び乾燥処理した後、水分量2.5質量%未満の条件下で粉砕機により粉砕処理する方法が挙げられる。特に、後述するように、粉砕処理を多段階に分けて行う方法、すなわち、セルロース含有原料を粗粉砕処理し、次いで、小粒径化処理を行う方法を採用することが好ましい。当該粉砕処理では、セルロース含有原料を粉末化するとともに結晶化指数を低減することができるので、工程(II)で用いる反応剤との反応性がより向上する。さらに、得られたセルロース誘導体の水溶液の透明性を向上させることができる。以下、裁断処理、乾燥処理、及び粉砕処理について説明する。 As a method for obtaining powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass and a crystallization index of -3.5% or less, for example, a cellulose-containing raw material is cut and dried as necessary, and then the water content is 2. Examples thereof include a method of pulverizing with a pulverizer under a condition of less than 5% by mass. In particular, as will be described later, it is preferable to adopt a method in which the pulverization treatment is performed in multiple stages, that is, a method in which the cellulose-containing raw material is roughly pulverized and then the particle size reduction treatment is performed. In the pulverization treatment, the cellulose-containing raw material can be pulverized and the crystallization index can be reduced, so that the reactivity with the reactant used in the step (II) is further improved. Furthermore, the transparency of the aqueous solution of the obtained cellulose derivative can be improved. Hereinafter, the cutting treatment, the drying treatment, and the crushing treatment will be described.

(裁断処理)
セルロース含有原料の種類や形状によっては、前処理として裁断処理を行うことが好ましい。セルロース含有原料を裁断する方法は、セルロース含有原料の種類や形状により適宜選択することができるが、例えば、シュレッダー、スリッターカッター及びロータリーカッターから選ばれる1種以上の裁断機を使用する方法が挙げられる。
シート状のセルロース含有原料を用いる場合、裁断機としてシュレッダー又はスリッターカッターを使用することが好ましく、生産性を向上させる観点から、スリッターカッターを使用することがより好ましい。
スリッターカッターは、シートの長手方向に沿った縦方向にロールカッターで縦切りして、細長い短冊状とし、次に、固定刃と回転刃でシートの幅方向に短く横切りする裁断機であって、スリッターカッターを用いることにより、原料セルロースの形状をさいの目形状にすることができる。スリッターカッターとしては、株式会社荻野精機製作所製の裁断機(スーパーカッター)、株式会社ホーライ製のシートペレタイザー等を好ましく使用できる。
(Cut processing)
Depending on the type and shape of the cellulose-containing raw material, it is preferable to perform a cutting treatment as a pretreatment. The method for cutting the cellulose-containing raw material can be appropriately selected depending on the type and shape of the cellulose-containing raw material, and examples thereof include a method using one or more cutting machines selected from a shredder, a slitter cutter and a rotary cutter. ..
When a sheet-shaped cellulose-containing raw material is used, it is preferable to use a shredder or a slitter cutter as a cutting machine, and it is more preferable to use a slitter cutter from the viewpoint of improving productivity.
A slitter cutter is a cutting machine that cuts vertically along the longitudinal direction of a sheet with a roll cutter into elongated strips, and then cuts shortly in the width direction of the sheet with a fixed blade and a rotary blade. By using a slitter cutter, the shape of the raw material cellulose can be diced. As the slitter cutter, a cutting machine (super cutter) manufactured by Ogino Seiki Seisakusho Co., Ltd., a sheet pelletizer manufactured by Horai Co., Ltd., or the like can be preferably used.

間伐材、剪定枝材、建築廃材等の木材類、あるいはシート状以外のセルロース含有原料を裁断する場合には、ロータリーカッターを使用することが好ましい。ロータリーカッターは、回転刃とスクリーンから構成され、ロータリーカッターを用いることにより、回転刃によりスクリーンの目開き以下の大きさに裁断されたセルロース含有原料を容易に得ることができる。なお、必要に応じて固定刃を設け、回転刃と固定刃により裁断することもできる。
ロータリーカッターを使用する場合、得られる裁断処理物の大きさは、スクリーンの目開きを変えることにより、制御することができる。
When cutting wood such as thinned wood, pruned branch wood, construction waste wood, or cellulose-containing raw materials other than sheet-like materials, it is preferable to use a rotary cutter. The rotary cutter is composed of a rotary blade and a screen, and by using the rotary cutter, it is possible to easily obtain a cellulose-containing raw material cut to a size equal to or smaller than the opening of the screen by the rotary blade. If necessary, a fixed blade may be provided, and cutting may be performed by a rotary blade and a fixed blade.
When using a rotary cutter, the size of the cut product obtained can be controlled by changing the opening of the screen.

裁断処理後に得られるセルロース含有原料の大きさとしては、生産性を向上させる観点から、好ましくは1mm角以上、より好ましくは1.5mm角以上であり、後の粉砕処理における粉砕に要する負荷を軽減する観点、及び後述する乾燥処理を効率よく容易に行う観点から、好ましくは70mm角以下、より好ましくは50mm角以下である。 The size of the cellulose-containing raw material obtained after the cutting treatment is preferably 1 mm square or more, more preferably 1.5 mm square or more, from the viewpoint of improving productivity, and reduces the load required for crushing in the subsequent crushing treatment. From the viewpoint of efficiently and easily performing the drying treatment described later, the size is preferably 70 mm square or less, more preferably 50 mm square or less.

(乾燥処理)
一般に、市販のパルプ類、バイオマス資源として利用される紙類、木材類、植物茎・葉類、植物殻類等のセルロース含有原料は、通常5〜30質量%程度の水分を含有している。したがって、通常、セルロース含有原料、好ましくは裁断処理後に得られるセルロース含有原料の乾燥処理を行うことによって、セルロース含有原料の水分量を2.5質量%未満に調整する。
(Drying process)
In general, commercially available pulps, papers used as biomass resources, woods, plant stems / leaves, plant shells and other cellulose-containing raw materials usually contain about 5 to 30% by mass of water. Therefore, usually, the water content of the cellulose-containing raw material is adjusted to less than 2.5% by mass by performing a drying treatment of the cellulose-containing raw material, preferably the cellulose-containing raw material obtained after the cutting treatment.

乾燥処理における温度は、効率よく乾燥を行う観点から、好ましくは50℃以上、より好ましくは100℃以上、さらに好ましくは130℃以上であり、品質確保の点から、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは170℃以下である。乾燥処理時間は、水分量を低減する観点から、好ましくは0.01時間以上、より好ましくは0.1時間以上、さらに好ましくは0.5時間以上である。また、効率よく乾燥を行う観点から、好ましくは2時間以下、より好ましくは1.5時間以下である。
乾燥処理は必要に応じて減圧下で行ってもよく、効率よく乾燥を行う観点から、絶対圧力は、好ましくは1kPa以上、より好ましくは50kPa以上、さらに好ましくは100kPa以上であり、また、好ましくは120kPa以下、より好ましくは105kPa以下である。
乾燥方法としては、公知の乾燥手段を適宜選択すればよく、例えば、「粉体工学概論」(社団法人日本粉体工業技術会編集 粉体工学情報センター1995年発行) 176頁に記載の方法が挙げられる。該乾燥手段としては、熱風受熱乾燥法、伝導受熱乾燥法、除湿空気乾燥法、冷風乾燥法、マイクロ波乾燥法、赤外線乾燥法、天日乾燥法、真空乾燥法、凍結乾燥法等が挙げられる。
これらの乾燥方法は1種でも又は2種以上を組み合わせて使用してもよく、効率よく乾燥を行う観点から、伝導受熱乾燥法が好ましい。乾燥処理はバッチ処理、連続処理のいずれでも可能であるが、生産性を向上させる観点から連続処理が望ましい。
The temperature in the drying treatment is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, still more preferably 130 ° C. or higher from the viewpoint of efficient drying, and preferably 250 ° C. or lower, more preferably from the viewpoint of quality assurance. Is 200 ° C. or lower, more preferably 170 ° C. or lower. From the viewpoint of reducing the amount of water, the drying treatment time is preferably 0.01 hours or more, more preferably 0.1 hours or more, still more preferably 0.5 hours or more. Further, from the viewpoint of efficient drying, it is preferably 2 hours or less, more preferably 1.5 hours or less.
The drying treatment may be carried out under reduced pressure if necessary, and the absolute pressure is preferably 1 kPa or more, more preferably 50 kPa or more, still more preferably 100 kPa or more, and preferably 100 kPa or more, from the viewpoint of efficient drying. It is 120 kPa or less, more preferably 105 kPa or less.
As the drying method, a known drying means may be appropriately selected. For example, the method described in "Introduction to Powder Engineering" (edited by Japan Powder Industry Technology Association, published in 1995 by Powder Engineering Information Center) is described on page 176. Can be mentioned. Examples of the drying means include a hot air heat receiving drying method, a conduction heat receiving drying method, a dehumidifying air drying method, a cold air drying method, a microwave drying method, an infrared drying method, a sun drying method, a vacuum drying method, and a freeze drying method. ..
These drying methods may be used alone or in combination of two or more, and the conduction heat receiving drying method is preferable from the viewpoint of efficient drying. The drying treatment can be either batch treatment or continuous treatment, but continuous treatment is desirable from the viewpoint of improving productivity.

連続乾燥機としては、伝熱効率の観点から伝導受熱型の横型攪拌乾燥機が好ましい。さらに、微粉が発生しにくく、連続排出の安定性を向上させる観点から2軸の横型攪拌乾燥機が好ましい。2軸の横型攪拌乾燥機としては、株式会社奈良機械製作所製の2軸パドルドライヤーを好ましく使用できる。 As the continuous dryer, a conduction heat receiving type horizontal stirring dryer is preferable from the viewpoint of heat transfer efficiency. Further, a biaxial horizontal stirring dryer is preferable from the viewpoint that fine powder is less likely to be generated and the stability of continuous discharge is improved. As the 2-axis horizontal stirring dryer, a 2-axis paddle dryer manufactured by Nara Machinery Co., Ltd. can be preferably used.

乾燥処理を経て粉砕処理に供されるセルロース含有原料の水分量の下限は、セルロース含有原料に対して0質量%であるが、生産性を向上させる観点から、該水分量は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上である。また、粉砕処理においてセルロース含有原料を効率よく粉砕及び低結晶化する観点、及び、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性を向上させる観点から、当該水分量は好ましくは2.5質量%未満であり、より好ましくは2.3質量%以下、さらに好ましくは2.1質量%以下、よりさらに好ましくは2.0質量%以下、よりさらに好ましくは1.8質量%以下である。
当該水分量は、具体的には実施例に記載の方法で測定できる。
The lower limit of the water content of the cellulose-containing raw material to be subjected to the pulverization treatment after the drying treatment is 0% by mass with respect to the cellulose-containing raw material, but from the viewpoint of improving productivity, the water content is preferably 0. It is 1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, still more preferably 1.0% by mass or more. Further, the water content is preferably 2.5% by mass from the viewpoint of efficiently pulverizing and lowering the crystallization of the cellulose-containing raw material in the pulverization treatment and improving the transparency of the aqueous solution of the finally obtained cellulose derivative. It is less than, more preferably 2.3% by mass or less, still more preferably 2.1% by mass or less, still more preferably 2.0% by mass or less, still more preferably 1.8% by mass or less.
Specifically, the water content can be measured by the method described in Examples.

(粉砕処理)
水分量が2.5質量%未満の粉末状セルロースを得る観点から、粉砕処理は、好ましくはセルロース含有原料中の水分量が2.5質量%未満の条件下で行われる。工程(I)で得られる粉末状セルロースの水分量が2.5質量%以上であると、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性が低下する。また、粉砕処理における粉砕効率及び低結晶化効率も低下する。当該水分量の好ましい範囲は上記のとおりである。
(Crushing)
From the viewpoint of obtaining powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass, the pulverization treatment is preferably carried out under the condition that the water content in the cellulose-containing raw material is less than 2.5% by mass. When the water content of the powdered cellulose obtained in the step (I) is 2.5% by mass or more, the transparency of the aqueous solution of the cellulose derivative finally obtained is lowered. In addition, the pulverization efficiency and low crystallization efficiency in the pulverization treatment are also lowered. The preferable range of the water content is as described above.

セルロース含有原料を効率よく粉末化及び低結晶化し、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性を向上させる観点から、粉砕処理は多段階に分けて行うことが好ましい。粉砕処理を多段階に分けて行う場合、裁断処理及び乾燥処理を行ったセルロース含有原料を粗粉砕処理し、次いで、小粒径化処理を行う方法が好ましい。
粉砕処理で用いられる粉砕機に特に制限はなく、セルロース含有原料を粉末化し、結晶化指数を所定の値以下に低減できる装置であればよいが、後述する振動ロッドミルを用いることが好ましく、振動ロッドミル及び高速回転式微粉砕機を用いることがより好ましい。より詳細には、粗粉砕処理において振動ロッドミルを用い、小粒径化処理において高速回転式微粉砕機を用いることがより好ましい。
From the viewpoint of efficiently powdering and low-crystallizing the cellulose-containing raw material and improving the transparency of the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative, it is preferable to carry out the pulverization treatment in multiple stages. When the pulverization treatment is performed in a plurality of stages, a method in which the cellulose-containing raw material that has been cut and dried is roughly pulverized and then subjected to a particle size reduction treatment is preferable.
The crusher used in the pulverization treatment is not particularly limited as long as it is an apparatus capable of pulverizing the cellulose-containing raw material and reducing the crystallization index to a predetermined value or less. And it is more preferable to use a high-speed rotary pulverizer. More specifically, it is more preferable to use a vibrating rod mill in the coarse pulverization treatment and a high-speed rotary fine pulverizer in the particle size reduction treatment.

〔粗粉砕処理〕
粗粉砕処理では、必要に応じ裁断処理及び乾燥処理を行ったセルロース含有原料を粗粉砕し、粉末化及び低結晶化する。粗粉砕処理においては短時間で大量の処理を行うことが可能であるため、低結晶化された粉末状セルロースを効率よく得ることができる。以下、粗粉砕処理後に得られるセルロースを「粗粉砕セルロース」ともいう。
粗粉砕処理に用いられる粉砕機の具体例としては、高圧圧縮ロールミルや、ロール回転ミル等のロールミル、リングローラーミル、ローラーレースミル又はボールレースミル等の竪型ローラーミル、転動ボールミル、振動ボールミル、振動ロッドミル、振動チューブミル、遊星ボールミル又は遠心流動化ミル等の容器駆動式媒体ミル、高速遠心ローラーミルやオングミル等の圧密せん断ミル、乳鉢、石臼、マスコロイダー、フレットミル、エッジランナーミル、ナイフミル、カッターミル等が挙げられる。これらの粉砕機は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中では、セルロース含有原料の粉砕効率及び低結晶化効率を向上させる観点から、容器駆動式媒体ミルが好ましく、振動ボールミル、振動ロッドミル又は振動チューブミル等の振動ミルがより好ましく、振動ロッドミルがさらに好ましい。粉砕方法としては、バッチ式、連続式のいずれでもよい。
粉砕処理に用いる粉砕機の材質、媒体の材質に特に制限はなく、例えば、鉄、ステンレス、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、チッ化珪素、ガラス等が挙げられるが、セルロース含有原料の粉砕効率の観点から、鉄、ステンレス、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素が好ましく、さらに工業的な利用の観点から、鉄又はステンレスがより好ましい。
[Coarse crushing process]
In the coarse pulverization treatment, the cellulose-containing raw material that has been cut and dried as necessary is roughly pulverized to be powdered and low-crystallized. In the coarse pulverization treatment, a large amount of treatment can be performed in a short time, so that low crystallized powdered cellulose can be efficiently obtained. Hereinafter, the cellulose obtained after the coarse pulverization treatment is also referred to as "crude pulverized cellulose".
Specific examples of the crusher used for the coarse crushing process include a high-pressure compression roll mill, a roll mill such as a roll rotation mill, a ring roller mill, a roller race mill, a vertical roller mill such as a ball race mill, a rolling ball mill, and a vibrating ball mill. , Vibration rod mill, Vibration tube mill, Planetary ball mill, Centrifugal fluidization mill, etc., Container-driven medium mill, High-speed centrifugal roller mill, Ong mill, etc. , Cutter mill and the like. These crushers can be used alone or in combination of two or more.
Among these, a container-driven medium mill is preferable, a vibration mill such as a vibration ball mill, a vibration rod mill, or a vibration tube mill is more preferable, and a vibration rod mill is preferable from the viewpoint of improving the pulverization efficiency and low crystallization efficiency of the cellulose-containing raw material. More preferred. The crushing method may be either a batch type or a continuous type.
The material of the crusher and the material of the medium used for the crushing treatment are not particularly limited, and examples thereof include iron, stainless steel, alumina, zirconia, silicon carbide, silicon carbide, glass, etc., but from the viewpoint of crushing efficiency of the cellulose-containing raw material. Therefore, iron, stainless steel, zirconia, silicon carbide, and silicon nitride are preferable, and iron or stainless steel is more preferable from the viewpoint of industrial use.

セルロース含有原料の粉砕効率及び低結晶化効率を向上させる観点から、粗粉砕処理に用いる粉砕機が振動ミルであって、媒体がロッドの場合(すなわち、粉砕機が振動ロッドミルの場合)には、ロッドの外径は、好ましくは10mm以上、より好ましくは20mm以上、さらに好ましくは25mm以上であり、好ましくは60mm以下、より好ましくは50mm以下、さらに好ましくは45mm以下である。
ロッドの充填率は、振動ミルの機種により好適な範囲が異なるが、セルロース含有原料の粉砕効率、及び生産性を向上させる観点から、粉砕容器の体積に対して、好ましくは10体積%以上、より好ましくは15体積%以上、さらに好ましくは50体積%以上、よりさらに好ましくは60体積%以上であり、また好ましくは97体積%以下、より好ましくは90体積%以下である。
充填率がこの範囲内であれば、セルロース含有原料とロッドとの接触頻度が向上するとともに、媒体の動きを妨げずに、粉砕効率を向上させることができる。ここで充填率とは、振動ミルの攪拌部の容積に対するロッドの体積をいう。
From the viewpoint of improving the crushing efficiency and low crystallization efficiency of the cellulose-containing raw material, when the crusher used for the coarse crushing treatment is a vibration mill and the medium is a rod (that is, when the crusher is a vibration rod mill), The outer diameter of the rod is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more, further preferably 25 mm or more, preferably 60 mm or less, more preferably 50 mm or less, still more preferably 45 mm or less.
The suitable range of the rod filling rate differs depending on the model of the vibration mill, but from the viewpoint of improving the crushing efficiency and productivity of the cellulose-containing raw material, it is preferably 10% by volume or more with respect to the volume of the crushing container. It is preferably 15% by volume or more, more preferably 50% by volume or more, still more preferably 60% by volume or more, and preferably 97% by volume or less, more preferably 90% by volume or less.
When the filling rate is within this range, the contact frequency between the cellulose-containing raw material and the rod can be improved, and the pulverization efficiency can be improved without hindering the movement of the medium. Here, the filling rate means the volume of the rod with respect to the volume of the stirring portion of the vibrating mill.

粗粉砕処理における処理時間は、振動ミルの種類、ロッドの材質、形状、大きさ及び充填率、セルロース含有原料の充填率等により一概に決定できないが、バッチ処理の場合、セルロースを小粒径化する観点及び生産性の観点から、その下限は、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、さらに好ましくは3分以上、よりさらに好ましくは4分以上であり、その上限は、好ましくは120分以下、より好ましくは60分以下、さらに好ましくは45分以下、よりさらに好ましくは30分以下である。
連続処理を行う場合も、粗粉砕処理における処理速度は振動ミルの種類及び大きさ、ロッドの充填率等により異なるが、セルロース含有原料の供給速度として、生産性の観点から、好ましくは5kg/h以上、より好ましくは10kg/h以上であり、小粒径化及び低結晶化を進行させる観点から、好ましくは100kg/h以下、より好ましくは80kg/h以下である。
The processing time in the coarse pulverization process cannot be unconditionally determined depending on the type of vibration mill, rod material, shape, size and filling rate, filling rate of cellulose-containing raw material, etc., but in the case of batch processing, the particle size of cellulose is reduced. From the viewpoint of productivity and productivity, the lower limit is preferably 1 minute or longer, more preferably 2 minutes or longer, further preferably 3 minutes or longer, still more preferably 4 minutes or longer, and the upper limit thereof is preferably 120 minutes or longer. Minutes or less, more preferably 60 minutes or less, still more preferably 45 minutes or less, still more preferably 30 minutes or less.
Even when continuous treatment is performed, the treatment speed in the coarse pulverization treatment varies depending on the type and size of the vibration mill, the filling rate of the rod, etc., but the supply speed of the cellulose-containing raw material is preferably 5 kg / h from the viewpoint of productivity. As mentioned above, it is more preferably 10 kg / h or more, and preferably 100 kg / h or less, more preferably 80 kg / h or less from the viewpoint of advancing the particle size reduction and crystallization.

粗粉砕処理における処理温度は、特に制限はないが、熱によるセルロースの着色や分子量低下を防ぐ観点、及びコストの観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上、さらに好ましくは15℃以上であり、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは150℃以下である。 The treatment temperature in the rough pulverization treatment is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, still more preferably 15 ° C. from the viewpoint of preventing coloration of cellulose and reducing the molecular weight due to heat and from the viewpoint of cost. The above is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, and further preferably 150 ° C. or lower.

上記の処理方法により、セルロース含有原料から、粗粉砕セルロースを効率よく得ることができる。粗粉砕処理では、粗粉砕セルロースの再凝集を抑制し、また、粉砕機の内部に粉砕物を固着させずに、乾式にて処理することができる。
また、セルロースの低結晶化は主に粗粉砕処理において行われるため、粗粉砕処理で得られる粗粉砕セルロースの結晶化指数は、−3.5%以下であることが好ましい。
By the above treatment method, coarsely pulverized cellulose can be efficiently obtained from the cellulose-containing raw material. In the coarse pulverization treatment, reaggregation of the coarsely pulverized cellulose can be suppressed, and the pulverized product can be processed by a dry method without sticking to the inside of the pulverizer.
Further, since low crystallization of cellulose is mainly performed in the coarse pulverization treatment, the crystallization index of the coarsely pulverized cellulose obtained by the coarse pulverization treatment is preferably −3.5% or less.

〔小粒径化処理〕
小粒径化処理では、粗粉砕処理で得られた粗粉砕セルロースをさらに粉砕し、小粒径化する。粗粉砕処理に続いて小粒径化処理を行うことで、体積中位粒径(D50)がより低減された粉末状セルロースを効率よく得ることができる。
小粒径化処理に用いられる粉砕機としては、高速回転式微粉砕機が好ましい。高速回転式微粉砕機とは、ハンマー、ブレード、ピン等を高速回転させ、衝撃、せん断により粉砕筒内に装填された粗粉砕セルロースの粉砕を行う装置である。
[Small particle size treatment]
In the particle size reduction treatment, the coarsely pulverized cellulose obtained by the coarse pulverization treatment is further pulverized to reduce the particle size. By performing the particle size reduction treatment following the coarse pulverization treatment, powdered cellulose having a smaller volume medium particle size (D50) can be efficiently obtained.
As the pulverizer used for the particle size reduction treatment, a high-speed rotary pulverizer is preferable. The high-speed rotary pulverizer is a device that rotates a hammer, a blade, a pin, or the like at high speed to pulverize coarsely pulverized cellulose loaded in a pulverization cylinder by impact or shearing.

小粒径化処理に用いられる高速回転式微粉砕機としては、「改訂六版 化学工学便覧」(社団法人化学工学会編集、丸善株式会社、1999年発行)843頁に記載の高速回転ミル及び分級機内蔵型高速回転ミルに分類されるものが挙げられる。これらの高速回転ミル及び分級機内蔵型高速回転ミルの中でも、粗粉砕セルロースの小粒径化の観点から、ハンマーミル、ディスインテグレーター、ターボ型ミル、アニュラー型ミルからなる群から選ばれるいずれか1種が好ましい。
ハンマーミルとしては株式会社ダルトン製のアトマイザーやサンプルミル、ディスインテグレーターとしては株式会社奈良機械製作所製の自由粉砕機、ターボ型ミルとしてはターボ工業株式会社製のターボミル、アニュラー型ミルとしては株式会社アーステクニカ製のクリプトロンシリーズを、それぞれ好ましく使用することができる。
上記の高速回転式微粉砕機は単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
As a high-speed rotary pulverizer used for the particle size reduction treatment, the high-speed rotary mill and classification described on page 843 of "Revised Sixth Edition Chemical Engineering Handbook" (edited by the Chemical Engineering Society of Japan, published by Maruzen Co., Ltd., 1999). Examples include those classified as built-in high-speed rotary mills. Among these high-speed rotary mills and high-speed rotary mills with a built-in classifier, any one selected from the group consisting of a hammer mill, a disintegrator, a turbo type mill, and an annual type mill from the viewpoint of reducing the particle size of coarsely pulverized cellulose. Seeds are preferred.
The hammer mill is an atomizer or sample mill manufactured by Dalton Corporation, the disintegrator is a free crusher manufactured by Nara Kikai Seisakusho Co., Ltd., the turbo type mill is a turbo mill manufactured by Turbo Kogyo Co., Ltd., and the annual type mill is Earth Co., Ltd. Each of Technica's Cryptron series can be preferably used.
The above-mentioned high-speed rotary pulverizer can be used alone or in combination of two or more.

小粒径化処理は、バッチ処理、連続処理のいずれでも可能であるが、生産性の観点から連続処理が望ましい。連続処理を行う場合、小粒径化処理における処理速度の好ましい範囲は粗粉砕処理における処理速度と同様である。 The particle size reduction treatment can be performed by either batch treatment or continuous treatment, but continuous treatment is desirable from the viewpoint of productivity. When the continuous treatment is performed, the preferable range of the treatment speed in the particle size reduction treatment is the same as the treatment speed in the coarse pulverization treatment.

高速回転式微粉砕機のローターの周速度は、小粒径セルロースを効率的に得る観点から、好ましくは40m/s以上、より好ましくは50m/s以上である。
粉砕時の温度は特に制限はないが、熱によるセルロースの着色や分子量低下を防ぐ観点、及びコストの観点から、好ましくは5℃以上、より好ましくは10℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下である。
The peripheral speed of the rotor of the high-speed rotary fine pulverizer is preferably 40 m / s or more, more preferably 50 m / s or more, from the viewpoint of efficiently obtaining small particle size cellulose.
The temperature at the time of pulverization is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher, more preferably 10 ° C. or higher, preferably 200 ° C. or lower, from the viewpoint of preventing coloration of cellulose or reducing the molecular weight due to heat and from the viewpoint of cost. More preferably, it is 150 ° C. or lower.

上記の粉砕処理により、セルロース含有原料の粉末化及び低結晶化が進行し、本発明の製造方法に好適な粉末状セルロースを得ることができる。
最終的に得られるセルロース誘導体の水溶性を向上させる観点、及び、工程(II)で使用する反応剤との反応性を向上させる観点から、粉砕処理後に得られる粉末状セルロースは、その結晶化指数が−3.5%以下であり、好ましくは−4.0%以下、より好ましくは−5.0%以下、さらに好ましくは−7.0%以下であり、生産性の観点からは、好ましくは−30.0%以上である。粉末状セルロースの結晶化指数が−3.5%を超える場合、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性が低下する。また粉末状セルロースの結晶化指数が高いと、結晶部と非晶部の反応速度に差が生じやすく、反応剤との反応均一性が低下する。
By the above pulverization treatment, powdering and low crystallization of the cellulose-containing raw material proceed, and powdered cellulose suitable for the production method of the present invention can be obtained.
From the viewpoint of improving the water solubility of the finally obtained cellulose derivative and from the viewpoint of improving the reactivity with the reactant used in the step (II), the powdered cellulose obtained after the pulverization treatment has a crystallization index thereof. Is -3.5% or less, preferably -4.0% or less, more preferably -5.0% or less, still more preferably -7.0% or less, and from the viewpoint of productivity, it is preferable. It is -30.0% or more. When the crystallization index of powdered cellulose exceeds -3.5%, the transparency of the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative is lowered. Further, when the crystallization index of powdered cellulose is high, the reaction rate of the crystalline portion and the amorphous portion is likely to be different, and the reaction uniformity with the reactant is lowered.

最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性を向上させる観点から、粉砕処理後に得られる粉末状セルロースは、水分量が2.5質量%未満であり、好ましくは2.3質量%以下、より好ましくは2.1質量%以下、さらに好ましくは2.0質量%以下、よりさらに好ましくは1.8質量%以下である。また、コストの観点から、該水分量は0質量%以上であり、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上である。 From the viewpoint of improving the transparency of the aqueous solution of the cellulose derivative finally obtained, the powdered cellulose obtained after the pulverization treatment has a water content of less than 2.5% by mass, preferably 2.3% by mass or less. It is preferably 2.1% by mass or less, more preferably 2.0% by mass or less, and even more preferably 1.8% by mass or less. From the viewpoint of cost, the water content is 0% by mass or more, preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, and further preferably 1.0% by mass or more.

また、粉末状セルロースの生産性の観点から、粉砕処理後に得られる粉末状セルロースは、そのD50が、好ましくは10μm以上、より好ましくは20μm以上、さらに好ましくは30μm以上である。また、工程(II)で使用する反応剤との反応均一性の観点、及び最終的に得られるセルロース誘導体の水溶性を向上させる観点からは、D50は好ましくは300μm以下、より好ましくは200μm以下、さらに好ましくは100μm以下である。 Further, from the viewpoint of the productivity of the powdered cellulose, the powdered cellulose obtained after the pulverization treatment has a D50 of preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, still more preferably 30 μm or more. Further, from the viewpoint of reaction uniformity with the reactant used in step (II) and from the viewpoint of improving the water solubility of the finally obtained cellulose derivative, D50 is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less. More preferably, it is 100 μm or less.

工程(I)では、塩基性化合物を添加せずに粉砕処理を行うことが好ましい。粉砕機内に塩基性化合物が滞留すると、コンタミネーションや、製品品質の不安定化の原因となる可能性があるが、これを回避できるためである。 In step (I), it is preferable to carry out the pulverization treatment without adding the basic compound. If the basic compound stays in the crusher, it may cause contamination and destabilization of product quality, but this can be avoided.

<工程(II)>
工程(II)では、工程(I)で得られた粉末状セルロースと反応剤とを、該粉末状セルロースの主鎖を構成するセルロースのアンヒドログルコース単位(AGU)1モルに対し0.5モル当量以上3.0モル当量以下の塩基性化合物の存在下で反応させてセルロース誘導体を得る。
粉末状セルロースと塩基性化合物とから生成されるアルカリセルロースは反応剤との反応活性が高い。また塩基性化合物はセルロースと反応剤との反応における反応触媒としても作用する。そのため、所定量の塩基性化合物の存在下で粉末状セルロースと反応剤とを反応させることにより、セルロース誘導体を効率よく得ることができる。また、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液は高い透明性を有するものとなる。
<Step (II)>
In the step (II), 0.5 mol of the powdered cellulose obtained in the step (I) and the reactant were added to 1 mol of the anhydroglucose unit (AGU) of the cellulose constituting the main chain of the powdered cellulose. A cellulose derivative is obtained by reacting in the presence of a basic compound having an equivalent amount or more and 3.0 molar equivalents or less.
Alkaline cellulose produced from powdered cellulose and a basic compound has high reaction activity with a reactant. The basic compound also acts as a reaction catalyst in the reaction between cellulose and the reactant. Therefore, the cellulose derivative can be efficiently obtained by reacting the powdered cellulose with the reactant in the presence of a predetermined amount of the basic compound. In addition, the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative has high transparency.

工程(II)の反応は、より詳細には、粉末状セルロースを攪拌しながら、上記所定量の塩基性化合物の存在下で、反応剤を添加して反応させることが好ましい。
塩基性化合物及び反応剤の添加順序には特に制限はないが、粉末状セルロースと塩基性化合物とを混合した後に、反応剤を添加して反応させることが好ましい。粉末状セルロースと塩基性化合物とを混合することで反応活性の高いアルカリセルロースが生成するので、その後の反応剤との反応が効率よく進行するためである。
More specifically, the reaction in step (II) is preferably carried out by adding a reactant in the presence of the above-mentioned predetermined amount of the basic compound while stirring the powdered cellulose.
The order in which the basic compound and the reactant are added is not particularly limited, but it is preferable to mix the powdered cellulose and the basic compound and then add the reactant to cause the reaction. This is because the alkali cellulose having high reaction activity is produced by mixing the powdered cellulose and the basic compound, so that the subsequent reaction with the reactant proceeds efficiently.

工程(II)の反応は、固相状態で行われることが好ましい。固相状態での反応とは、液相が実質的に存在しない状態での反応をいい、溶液中又は懸濁液中での反応とは異なるものである。
工程(II)の反応を固相状態で行うことにより、粉末状セルロースと反応剤との反応が効率よく進行する。また、例えば工程(II)の反応系内に大過剰の水が存在すると、反応剤として後述するエポキシアルカン等のヒドロキシアルキル化剤を用いた場合、エポキシアルカンの水和反応(副反応)等が起こり、副生成物の生成及び収率低下が起こりやすくなる。そのため工程(II)の反応を固相状態で行い、かつ反応時の水分量を少なくすることで、上記副反応を抑制し、収率を向上させることができる。
The reaction of step (II) is preferably carried out in a solid phase state. The reaction in the solid phase state refers to a reaction in a state in which a liquid phase is substantially absent, and is different from a reaction in a solution or a suspension.
By carrying out the reaction of step (II) in a solid phase state, the reaction between the powdered cellulose and the reactant proceeds efficiently. Further, for example, when a large excess of water is present in the reaction system of step (II), a hydration reaction (side reaction) of the epoxy alkane or the like occurs when a hydroxyalkylating agent such as an epoxy alkane described later is used as the reactant. It occurs, and the formation of by-products and the decrease in yield are likely to occur. Therefore, by carrying out the reaction of step (II) in a solid phase state and reducing the amount of water during the reaction, the side reaction can be suppressed and the yield can be improved.

工程(II)における反応時の水分量は、粉末状セルロース中に塩基性化合物及び反応剤を均一に分散させる観点から、粉末状セルロース中のセルロースに対し、好ましくは0質量%超であり、より好ましくは2.0質量%以上、さらに好ましくは5.0質量%以上、よりさらに好ましくは10質量%以上、よりさらに好ましくは15質量%以上である。また、副反応を抑制して収率を向上させる観点からは、好ましくは100質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。特に、上記副反応を抑制する観点から、工程(II)において粉末状セルロースとエポキシアルカン等のヒドロキシアルキル化剤と反応させる際の反応時の水分量は、粉末状セルロース中のセルロースに対し、さらに好ましくは70質量%以下、よりさらに好ましくは55質量%以下である。本発明においては、工程(II)における反応時の水分量が100質量%以下であれば固相状態での反応となる。
なお、粉末状セルロース中のセルロースの量とは、粉末状セルロースの質量から該粉末状セルロース中の水分量を差し引いた値を意味する。また工程(II)における反応時の水分量は、工程(II)に供される粉末状セルロース中の水分量と、工程(II)で添加する水の量の合計を意味する。
The water content during the reaction in the step (II) is preferably more than 0% by mass, more than 0% by mass, based on the cellulose in the powdered cellulose from the viewpoint of uniformly dispersing the basic compound and the reactant in the powdered cellulose. It is preferably 2.0% by mass or more, further preferably 5.0% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, and even more preferably 15% by mass or more. Further, from the viewpoint of suppressing side reactions and improving the yield, it is preferably 100% by mass or less, more preferably 85% by mass or less. In particular, from the viewpoint of suppressing the above-mentioned side reaction, the amount of water during the reaction when the powdered cellulose is reacted with a hydroxyalkylating agent such as epoxyalkane in the step (II) is further increased with respect to the cellulose in the powdered cellulose. It is preferably 70% by mass or less, and even more preferably 55% by mass or less. In the present invention, if the water content during the reaction in step (II) is 100% by mass or less, the reaction is in a solid phase state.
The amount of cellulose in the powdered cellulose means a value obtained by subtracting the amount of water in the powdered cellulose from the mass of the powdered cellulose. The amount of water during the reaction in step (II) means the total amount of water in the powdered cellulose provided in step (II) and the amount of water added in step (II).

例えば工程(II)では、まず、粉末状セルロース、塩基性化合物、必要に応じて水を加えて混合し、攪拌する。水を添加する場合、工程(II)の反応時の水分量が好ましくは上記範囲となるよう添加量を調整する。
水を添加する場合、塩基性化合物と水の添加順序に特に限定はなく、(i)塩基性化合物の添加後に水を添加する方法、(ii)塩基性化合物と水を同時に添加する方法、(iii)塩基性化合物を添加する水の一部又は全部に溶解して水溶液の形態で添加する方法、のいずれであってもよい。製造上の操作性の観点からは、(iii)の方法が好ましい。
For example, in step (II), first, powdered cellulose, a basic compound, and water if necessary are added, mixed, and stirred. When water is added, the amount of water added during the reaction in step (II) is preferably adjusted to be within the above range.
When water is added, the order of addition of the basic compound and water is not particularly limited, and (i) a method of adding water after the addition of the basic compound, (ii) a method of adding the basic compound and water at the same time, ( iii) Any method may be used in which the basic compound is dissolved in part or all of the water to which the basic compound is added and added in the form of an aqueous solution. From the viewpoint of operability in manufacturing, the method (iii) is preferable.

(塩基性化合物)
塩基性化合物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の3級アミン類等が挙げられる。これらの中ではアルカリ金属水酸化物、及びアルカリ土類金属水酸化物からなる群から選ばれる1種以上が好ましく、アルカリ金属水酸化物がより好ましく、水酸化ナトリウム及び水酸化カリウムからなる群から選ばれる1種以上がさらに好ましく、水酸化ナトリウムがよりさらに好ましいい。
上記の塩基性化合物は、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。
塩基性化合物の使用量は、粉末状セルロースと反応剤との反応を効率よく進行させる観点、及び得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性の観点から、粉末状セルロースのAGU1モルに対し0.5モル当量以上であり、好ましくは0.7モル当量以上、より好ましくは0.8モル当量以上である。塩基性化合物の使用量が粉末状セルロースのAGU1モルに対し0.5モル当量未満であると、最終的に得られるセルロース誘導体の水溶液の透明性が低下する。また、反応剤との反応速度も低下する。
一方、塩基性化合物を粉末状セルロースのAGUに対して大過剰に用いると、反応剤との反応において副生成物が増大し収率(反応剤基準)が低下し、また過剰の塩基性化合物の除去処理も煩雑である。よって、工程(II)における塩基性化合物の使用量は、粉末状セルロースのAGU1モルに対して3.0モル当量以下であり、好ましくは2.5モル当量以下、より好ましくは2.0モル当量以下、さらに好ましくは1.5モル当量以下、よりさらに好ましくは1.2モル当量以下である。
(Basic compound)
Examples of the basic compound include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide, potassium hydroxide and lithium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, and tertiary amines such as trimethylamine and triethylamine. Kind and the like. Among these, one or more selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides is preferable, alkali metal hydroxides are more preferable, and the group consisting of sodium hydroxide and potassium hydroxide One or more selected are more preferred, and sodium hydroxide is even more preferred.
The above basic compounds can be used alone or in combination of two or more.
The amount of the basic compound used is 0.5 mol with respect to 1 mol of AGU of the powdered cellulose from the viewpoint of efficiently advancing the reaction between the powdered cellulose and the reactant and the transparency of the aqueous solution of the obtained cellulose derivative. It is equal to or more than, preferably 0.7 molar equivalent or more, and more preferably 0.8 molar equivalent or more. When the amount of the basic compound used is less than 0.5 molar equivalent to 1 mol of AGU of powdered cellulose, the transparency of the finally obtained aqueous solution of the cellulose derivative is lowered. In addition, the reaction rate with the reactant is also reduced.
On the other hand, when a basic compound is used in a large excess with respect to the AGU of powdered cellulose, by-products increase in the reaction with the reactant and the yield (reactant standard) decreases, and the excess basic compound The removal process is also complicated. Therefore, the amount of the basic compound used in the step (II) is 3.0 molar equivalents or less, preferably 2.5 molar equivalents or less, and more preferably 2.0 molar equivalents, relative to 1 mol of AGU of powdered cellulose. Hereinafter, it is more preferably 1.5 molar equivalents or less, and even more preferably 1.2 molar equivalents or less.

塩基性化合物を添加する方法としては、粉末状セルロース中に塩基性化合物を均一に分散させる観点から、粉末状セルロースに塩基性化合物の水溶液を噴霧して添加する方法が好ましい。 As a method for adding the basic compound, a method of spraying an aqueous solution of the basic compound onto the powdered cellulose is preferable from the viewpoint of uniformly dispersing the basic compound in the powdered cellulose.

粉末状セルロース、塩基性化合物、必要に応じて水を加えて攪拌する際の温度は、セルロースを活性化する観点から、好ましくは35℃以上、より好ましくは40℃以上であり、また、セルロースの重合度低下を抑制する観点から、好ましくは90℃以下、より好ましくは80℃以下である。
攪拌時間は、アルカリセルロースの生成効率の観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.2時間以上である。また生産性の観点からは、好ましくは24時間以下であり、より好ましくは12時間以下である。
セルロースの着色を避ける観点、反応中のセルロース鎖の開裂による分子量の低下を避ける観点から、上記攪拌、及び以後の反応は窒素等の不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。
From the viewpoint of activating cellulose, the temperature at which powdered cellulose, a basic compound, and water as required are added and stirred is preferably 35 ° C. or higher, more preferably 40 ° C. or higher, and of cellulose. From the viewpoint of suppressing a decrease in the degree of polymerization, the temperature is preferably 90 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.
The stirring time is preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.2 hours or more, from the viewpoint of the production efficiency of alkaline cellulose. From the viewpoint of productivity, it is preferably 24 hours or less, and more preferably 12 hours or less.
From the viewpoint of avoiding coloring of cellulose and from the viewpoint of avoiding a decrease in molecular weight due to cleavage of the cellulose chain during the reaction, it is preferable to carry out the above stirring and the subsequent reaction in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen.

(反応剤)
次いで、上記方法で得られた、粉末状セルロース、塩基性化合物、及び水の混合物に反応剤を添加して、粉末状セルロースと反応剤とを反応させる。
工程(II)で用いられる反応剤は、セルロースの第1級又は第2級の水酸基と反応して置換基を導入しうる化合物であれば特に限定されないが、セルロース誘導体としてセルロースエーテルを得る場合は、エーテル化剤が用いられる。本発明の製造方法により製造するセルロース誘導体がヒドロキシアルキルセルロース、カチオン化セルロース、又はカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースである場合は、工程(II)で用いられる反応剤は、ヒドロキシアルキル化剤及びカチオン化剤からなる群から選ばれる1種以上である。
反応剤としてヒドロキシアルキル化剤及びカチオン化剤を用いる場合、反応剤の添加順序は特に制限されないが、最初に粉末状セルロースとヒドロキシアルキル化剤とを反応させ、次いでカチオン化剤と反応させることが好ましい。この反応順序とすることで、得られるセルロース誘導体(カチオン化ヒドロキシアルキルセルロース)の水溶液の透明性がより良好になる。その理由は、より分子体積の小さい反応剤であるヒドロキシアルキル化剤から先に付加させることで、次いで反応させる反応剤(カチオン化剤)の付加が均一に進みやすくなるためと考えられる。
(Reactant)
Then, the reactant is added to the mixture of the powdered cellulose, the basic compound, and water obtained by the above method, and the powdered cellulose is reacted with the reactant.
The reactant used in the step (II) is not particularly limited as long as it is a compound capable of reacting with a primary or secondary hydroxyl group of cellulose to introduce a substituent, but when cellulose ether is obtained as a cellulose derivative, it is not particularly limited. , An etherifying agent is used. When the cellulose derivative produced by the production method of the present invention is hydroxyalkyl cellulose, cationized cellulose, or cationized hydroxyalkyl cellulose, the reactant used in step (II) is from a hydroxyalkylating agent and a cationizing agent. It is one or more species selected from the group.
When a hydroxyalkylating agent and a cationizing agent are used as the reactants, the order in which the reactants are added is not particularly limited, but the powdered cellulose may be first reacted with the hydroxyalkylating agent and then reacted with the cationizing agent. preferable. With this reaction sequence, the transparency of the aqueous solution of the obtained cellulose derivative (cationized hydroxyalkyl cellulose) becomes better. It is considered that the reason is that by adding the hydroxyalkylating agent, which is a reactant having a smaller molecular volume, first, the addition of the reactant (cationizing agent) to be reacted next tends to proceed uniformly.

〔ヒドロキシアルキル化剤〕
本発明の製造方法により、セルロース誘導体としてヒドロキシアルキルセルロース又はカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを得る場合には、反応剤としてヒドロキシアルキル化剤を用いる。
ヒドロキシアルキル化剤の具体例としては、エポキシアルカン、アルキルグリシジルエーテル、アルキルハロヒドリンエーテル等が挙げられる。これらの中でも、反応時に塩の生成がない観点から、エポキシアルカン及びアルキルグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、エポキシアルカンがより好ましい。
エポキシアルカンとしては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、1,2−エポキシヘキサン、1,2−エポキシオクタン、1,2−エポキシデカン、1,2−エポキシドデカン、1,2−エポキシオクタデカン等の炭素数2以上20以下のエポキシアルカンが挙げられる。エポキシアルカンの炭素数は、好ましくは3以上であり、また、好ましくは18以下、より好ましくは12以下、さらに好ましくは8以下、よりさらに好ましくは6以下、よりさらに好ましくは4以下である。
[Hydroxyalkylating agent]
When hydroxyalkyl cellulose or cationized hydroxyalkyl cellulose is obtained as a cellulose derivative by the production method of the present invention, a hydroxyalkylating agent is used as a reactant.
Specific examples of the hydroxyalkylating agent include epoxyalkanes, alkylglycidyl ethers, alkylhalohydrin ethers and the like. Among these, one or more selected from the group consisting of epoxy alkanes and alkyl glycidyl ethers is preferable, and epoxy alkanes are more preferable, from the viewpoint of no salt formation during the reaction.
Examples of the epoxy alkane include carbons such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, 1,2-epoxyhexane, 1,2-epoxyoctane, 1,2-epoxydecane, 1,2-epoxide dodecane, and 1,2-epoxyoctadecane. Epoxide alkanes having a number of 2 or more and 20 or less can be mentioned. The carbon number of the epoxy alkane is preferably 3 or more, preferably 18 or less, more preferably 12 or less, still more preferably 8 or less, still more preferably 6 or less, still more preferably 4 or less.

上記の中でも、ヒドロキシアルキル化剤としてはエチレンオキシド、プロピレンオキシド、及びブチレンオキシドからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、プロピレンオキシドがより好ましい。 Among the above, as the hydroxyalkylating agent, one or more selected from the group consisting of ethylene oxide, propylene oxide, and butylene oxide is preferable, and propylene oxide is more preferable.

ヒドロキシアルキル化剤の使用量に限定はなく、所望の導入量に応じて適宜調整すればよい。得られるセルロース誘導体の水溶性を向上させる観点から、ヒドロキシアルキル化剤の使用量は、工程(II)で用いられる粉末状セルロースのAGU1モルあたり、好ましくは0.10モル以上、より好ましくは0.20モル以上、さらに好ましくは0.50モル以上、よりさらに好ましくは1.0モル以上、よりさらに好ましくは2.0モル以上である。また、コストの観点から、ヒドロキシアルキル化剤の使用量は、工程(II)で用いられる粉末状セルロースのAGU1モルあたり、好ましくは20モル以下、より好ましくは10モル以下、さらに好ましくは8.0モル以下、よりさらに好ましくは5.0モル以下である。 The amount of the hydroxyalkylating agent used is not limited, and may be appropriately adjusted according to the desired introduction amount. From the viewpoint of improving the water solubility of the obtained cellulose derivative, the amount of the hydroxyalkylating agent used is preferably 0.10 mol or more, more preferably 0. Mol, per 1 mol of AGU of the powdered cellulose used in the step (II). It is 20 mol or more, more preferably 0.50 mol or more, still more preferably 1.0 mol or more, still more preferably 2.0 mol or more. From the viewpoint of cost, the amount of the hydroxyalkylating agent used is preferably 20 mol or less, more preferably 10 mol or less, still more preferably 8.0, per 1 mol of AGU of the powdered cellulose used in the step (II). It is mol or less, more preferably 5.0 mol or less.

〔カチオン化剤〕
本発明の製造方法により、セルロース誘導体としてカチオン化セルロース又はカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを得る場合には、反応剤としてカチオン化剤を用いる。
本発明に用いられるカチオン化剤は、下記一般式(1)又は(2)で示される化合物が好ましい。
[Cationizing agent]
When cationized cellulose or cationized hydroxyalkyl cellulose is obtained as a cellulose derivative by the production method of the present invention, a cationizing agent is used as a reactant.
The cationizing agent used in the present invention is preferably a compound represented by the following general formula (1) or (2).

一般式(1)及び(2)において、R1〜R3は各々独立に炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子を表す。一般式(2)においてZはハロゲン原子を表す。
得られるセルロース誘導体の水溶性の観点から、R1〜R3は炭素数1以上6以下のアルキル基が好ましく、メチル基及びエチル基からなる群から選ばれる1種以上がより好ましく、メチル基がさらに好ましい。Xとしては塩素、臭素及びヨウ素などが挙げられるが、得られるセルロース誘導体の水溶性の観点からは塩素又は臭素が好ましく、塩素がより好ましい。
一般式(2)において、Zは、得られるセルロース誘導体の水溶性の観点から塩素又は臭素が好ましく、塩素がより好ましい。
In the general formulas (1) and (2), R 1 to R 3 independently represent a linear or branched hydrocarbon group having 1 or more and 4 or less carbon atoms, and X represents a halogen atom. In the general formula (2), Z represents a halogen atom.
From the viewpoint of water solubility of the obtained cellulose derivative, R 1 to R 3 are preferably an alkyl group having 1 or more carbon atoms and 6 or less carbon atoms, more preferably one or more selected from the group consisting of a methyl group and an ethyl group, and the methyl group is more preferable. More preferred. Examples of X include chlorine, bromine and iodine, but chlorine or bromine is preferable, and chlorine is more preferable, from the viewpoint of water solubility of the obtained cellulose derivative.
In the general formula (2), Z is preferably chlorine or bromine from the viewpoint of water solubility of the obtained cellulose derivative, and more preferably chlorine.

前記一般式(1)又は(2)で表される化合物の具体例としては、グリシジルトリメチルアンモニウム、グリシジルトリエチルアンモニウム、グリシジルトリプロピルアンモニウム等の各々の塩化物、臭化物又はヨウ化物や、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム、又は3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリプロピルアンモニウム等の塩化物、3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム、3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルトリプロピルアンモニウム等の臭化物や、3−ヨード−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、3−ヨード−2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム、3−ヨード−2−ヒドロキシプロピルトリプロピルアンモニウム等のヨウ化物等が挙げられる。
これらの中では、入手性の観点から、グリシジルトリメチルアンモニウム又はグリシジルトリエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム等の塩化物、3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム、3−ブロモ−2−ヒドロキシプロピルトリエチルアンモニウム等の臭化物が好ましく、グリシジルトリメチルアンモニウム塩化物又は3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物がより好ましく、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物がさらに好ましい。
これらのカチオン化剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
Specific examples of the compound represented by the general formula (1) or (2) include chlorides, bromides or iodides such as glycidyltrimethylammonium, glycidyltriethylammonium, and glycidyltripropylammonium, and 3-chloro-. Chlorides such as 2-hydroxypropyltrimethylammonium, 3-chloro-2-hydroxypropyltriethylammonium, or 3-chloro-2-hydroxypropyltripropylammonium, 3-bromo-2-hydroxypropyltrimethylammonium, 3-bromo- Boiled compounds such as 2-hydroxypropyltriethylammonium and 3-bromo-2-hydroxypropyltripropylammonium, 3-iodo-2-hydroxypropyltrimethylammonium, 3-iodo-2-hydroxypropyltriethylammonium, 3-iodo-2 -Iodides such as hydroxypropyltripropylammonium and the like can be mentioned.
Among these, from the viewpoint of availability, chlorides or bromides of glycidyltrimethylammonium or glycidyltriethylammonium, chlorides such as 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium and 3-chloro-2-hydroxypropyltriethylammonium, Bromides such as 3-bromo-2-hydroxypropyltrimethylammonium and 3-bromo-2-hydroxypropyltriethylammonium are preferable, and glycidyltrimethylammonium chloride or 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride is more preferable. -Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride is more preferred.
These cationizing agents can be used alone or in combination of two or more.

カチオン化剤の使用量に特に限定はなく、所望するカチオン性基の導入量、及び反応の収率に応じて適宜調整すればよい。
得られるセルロース誘導体の水溶性を向上させる観点から、カチオン化剤の使用量は、工程(II)で用いられる粉末状セルロースのAGU1モルあたり、好ましくは0.001モル以上、より好ましくは0.01モル以上、さらに好ましくは0.10モル以上、よりさらに好ましくは0.30モル以上である。また、コストの観点から、カチオン化剤の使用量は、工程(II)で用いられる粉末状セルロースのAGU1モルあたり、好ましくは5.0モル以下、より好ましくは3.0モル以下、さらに好ましくは2.0モル以下、よりさらに好ましくは1.5モル以下、よりさらに好ましくは1.0モル以下、よりさらに好ましくは0.80モル以下である。
The amount of the cationizing agent used is not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the desired amount of the cationic group introduced and the yield of the reaction.
From the viewpoint of improving the water solubility of the obtained cellulose derivative, the amount of the cationizing agent used is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.01 mol, per 1 mol of AGU of the powdered cellulose used in the step (II). It is mol or more, more preferably 0.10 mol or more, still more preferably 0.30 mol or more. From the viewpoint of cost, the amount of the cationizing agent used is preferably 5.0 mol or less, more preferably 3.0 mol or less, still more preferably 3.0 mol or less, per 1 mol of AGU of the powdered cellulose used in the step (II). It is 2.0 mol or less, more preferably 1.5 mol or less, still more preferably 1.0 mol or less, still more preferably 0.80 mol or less.

反応剤を添加する方法としては、粉末状セルロース中に反応剤を均一に分散させる観点から、粉末状セルロースに反応剤又は反応剤溶液を噴霧して添加する方法が好ましい。 As a method for adding the reactant, a method of spraying the reactant or the reactant solution onto the powdered cellulose is preferable from the viewpoint of uniformly dispersing the reactant in the powdered cellulose.

工程(II)における反応剤との反応温度及び反応時間は特に限定されず、使用する反応剤の種類等に応じて適宜選択できる。
例えば反応剤がヒドロキシアルキル化剤である場合には、反応速度を向上させる観点から、反応温度は、好ましくは0℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは25℃以上である。また、粉末状セルロース又はセルロース誘導体の安定性の観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下である。
The reaction temperature and reaction time with the reactant in step (II) are not particularly limited and can be appropriately selected depending on the type of the reactant to be used and the like.
For example, when the reactant is a hydroxyalkylating agent, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, still more preferably 25 ° C. or higher, from the viewpoint of improving the reaction rate. Further, from the viewpoint of stability of powdered cellulose or cellulose derivative, the temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.

上記反応条件においてヒドロキシアルキル化剤が気体である場合、反応は加圧条件下で行うことが好ましい。その際の反応圧力は、ヒドロキシアルキル化剤の沸点、系内のヒドロキシアルキル化剤の存在量、反応温度等を調整することにより適宜調整可能である。反応時の圧力は通常0.001MPa以上、10MPa以下(ゲージ圧)であり、反応速度、及び設備負荷の観点から、0.005MPa以上が好ましく、0.02MPa以上がより好ましく、そして、1MPa以下が好ましく、0.5MPa以下がより好ましい。 When the hydroxyalkylating agent is a gas under the above reaction conditions, the reaction is preferably carried out under pressurized conditions. The reaction pressure at that time can be appropriately adjusted by adjusting the boiling point of the hydroxyalkylating agent, the abundance of the hydroxyalkylating agent in the system, the reaction temperature, and the like. The pressure at the time of reaction is usually 0.001 MPa or more and 10 MPa or less (gauge pressure), preferably 0.005 MPa or more, more preferably 0.02 MPa or more, and 1 MPa or less from the viewpoint of reaction rate and equipment load. It is preferably 0.5 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less.

また、反応剤がカチオン化剤である場合には、反応速度を向上させる観点から、反応温度は、好ましくは30℃以上、より好ましくは35℃以上である。また、粉末状セルロース又はセルロース誘導体の安定性の観点から、好ましくは100℃以下、より好ましくは80℃以下である。 When the reactant is a cationizing agent, the reaction temperature is preferably 30 ° C. or higher, more preferably 35 ° C. or higher, from the viewpoint of improving the reaction rate. Further, from the viewpoint of stability of powdered cellulose or cellulose derivative, the temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.

反応剤としてヒドロキシアルキル化剤及びカチオン化剤を用いる場合には、好ましい製造方法は以下の通りである。
まず、前述の方法で粉末状セルロース、塩基性化合物、必要に応じて水を加えて混合し、攪拌した後に、ヒドロキシアルキル化剤を添加して反応させ、ヒドロキシアルキルセルロースを得る。次いで、カチオン化剤を添加してヒドロキシアルキルセルロースと反応させ、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを得る。この反応順序とすることで、得られるセルロース誘導体であるカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの水溶液の透明性がより良好になる。
使用する各成分の種類及び量、反応条件、並びにそれらの好ましい態様は前記と同じである。
When a hydroxyalkylating agent and a cationizing agent are used as the reactants, the preferred production method is as follows.
First, powdered cellulose, a basic compound, and water if necessary are added and mixed by the above-mentioned method, and after stirring, a hydroxyalkylating agent is added and reacted to obtain hydroxyalkyl cellulose. Then, a cationizing agent is added and reacted with hydroxyalkyl cellulose to obtain cationized hydroxyalkyl cellulose. With this reaction sequence, the transparency of the aqueous solution of the obtained cationized hydroxyalkyl cellulose, which is a cellulose derivative, becomes better.
The types and amounts of each component used, reaction conditions, and preferred embodiments thereof are the same as described above.

工程(II)で用いる装置は、攪拌翼を内部に有する機械撹拌式混合機と、前記攪拌槽内に塩基性化合物及び反応剤を噴霧する噴霧装置とを有することが好ましい。
機械撹拌式混合機としては、特に限定されないが、粉末状セルロースと反応剤との反応速度を上げるため、該反応剤の沸点以上での反応を可能にする観点から、密閉性が高く、加圧操作の可能なものが好ましく、脱水操作や気相置換操作の観点から、減圧操作の可能なものが好ましい。具体的には、高速撹拌型混合機、双腕型混合機が挙げられ、反応をより均一にする観点から、高速撹拌型混合機が好ましい。
高速撹拌型混合機は、水平軸回転型混合機と垂直軸回転型混合機が挙げられる。
水平軸回転型混合機のなかでは、ショベル羽根と多段式チョッパー翼を備えた水平軸回転型混合機が好ましく、このような市販品としては、レーディゲミキサー(中央機工株式会社製、レーディゲ社製)、プロシェアミキサー(大平洋機工株式会社製)が挙げられる。
垂直軸回転型混合機のなかでは、多段式チョッパー翼を備えた垂直軸回転型混合機が好ましく、このような市販品としては、ハイスピードミキサー(株式会社アーステクニカ製)、バーチカルグラニュレーター(株式会社パウレック)が挙げられ、なかでもハイスピードミキサーが好ましい。
The apparatus used in the step (II) preferably includes a mechanical stirring type mixer having a stirring blade inside and a spraying device for spraying the basic compound and the reactant into the stirring tank.
The mechanical stirring type mixer is not particularly limited, but is highly airtight and pressurized from the viewpoint of enabling the reaction above the boiling point of the reactant in order to increase the reaction rate between the powdered cellulose and the reactant. Those capable of operation are preferable, and those capable of decompression operation are preferable from the viewpoint of dehydration operation and gas phase replacement operation. Specific examples thereof include a high-speed stirring type mixer and a double-arm type mixer, and the high-speed stirring type mixer is preferable from the viewpoint of making the reaction more uniform.
Examples of the high-speed stirring type mixer include a horizontal axis rotary type mixer and a vertical axis rotary type mixer.
Among the horizontal axis rotary mixers, a horizontal axis rotary mixer equipped with excavator blades and multi-stage chopper blades is preferable, and such a commercially available product is a Reedige mixer (manufactured by Chuo Kiko Co., Ltd., Redige Co., Ltd.). ), Proshare mixer (manufactured by Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.).
Among the vertical axis rotary mixers, a vertical axis rotary mixer equipped with a multi-stage chopper blade is preferable, and such commercially available products include a high speed mixer (manufactured by EarthTechnica Co., Ltd.) and a vertical granulator (stock). (Company Paulec) is mentioned, and among them, a high-speed mixer is preferable.

上記機械攪拌式混合機内に、塩基性化合物及び反応剤を供給する噴霧装置は、特に限定されない。例えば、一流体ノズル、二流体ノズル等の噴霧ノズルを有する噴霧装置が好ましい。
噴霧ノズルによるスプレーパターンは、特に限定されないが、例えば、充円錐、空円錐、充角錐、扇形が挙げられる。
The spraying device for supplying the basic compound and the reactant into the mechanical stirring type mixer is not particularly limited. For example, a spraying device having a spraying nozzle such as a one-fluid nozzle or a two-fluid nozzle is preferable.
The spray pattern by the spray nozzle is not particularly limited, and examples thereof include a filled cone, an empty cone, a filled pyramid, and a fan shape.

工程(II)の反応終了後は、必要に応じて塩基性化合物の中和、含水イソプロパノール、含水アセトン溶媒等での洗浄等の精製操作を行って、セルロース誘導体を単離することもできる。 After completion of the reaction in step (II), the cellulose derivative can also be isolated by performing purification operations such as neutralization of the basic compound and washing with hydrous isopropanol, hydrous acetone solvent and the like, if necessary.

反応剤としてエポキシアルカンを用い、アルキレンオキシ基を導入したセルロース誘導体は、得られる水溶液の透明性の観点から、セルロース主鎖を構成するセルロースのAGU1モルあたりに対するアルキレンオキシ基の平均付加モル数が、好ましくは0.10以上、より好ましくは0.20以上、さらに好ましくは0.50以上、よりさらに好ましくは1.0以上である。また、コストの観点から、好ましくは20以下、より好ましくは10以下、さらに好ましくは8.0以下、よりさらに好ましくは5.0以下、よりさらに好ましくは3.0以下である。
アルキレンオキシ基の平均付加モル数は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
In the cellulose derivative in which epoxyalkane is used as a reactant and an alkyleneoxy group is introduced, the average number of moles of alkyleneoxy group added per mole of AGU of the cellulose constituting the cellulose main chain is determined from the viewpoint of the transparency of the obtained aqueous solution. It is preferably 0.10 or more, more preferably 0.20 or more, still more preferably 0.50 or more, still more preferably 1.0 or more. From the viewpoint of cost, it is preferably 20 or less, more preferably 10 or less, still more preferably 8.0 or less, still more preferably 5.0 or less, still more preferably 3.0 or less.
Specifically, the average number of moles of alkyleneoxy groups added can be measured by the method described in Examples.

また、反応剤としてカチオン化剤を用い、カチオン性基を導入したセルロース誘導体において、セルロース主鎖を構成するセルロースのAGU1モルあたりに対するカチオン性基の置換度(以下「カチオン置換度」ともいう)は、得られる水溶液の透明性の観点から、好ましくは0.001以上、より好ましくは0.01以上、さらに好ましくは0.10以上である。また、コストの観点から、好ましくは5.0以下、より好ましくは3.0以下、さらに好ましくは2.0以下、よりさらに好ましくは1.5以下、よりさらに好ましくは1.0以下、よりさらに好ましくは0.80以下、よりさらに好ましくは0.50以下、よりさらに好ましくは0.30以下である。
カチオン置換度は、具体的には実施例に記載の方法により測定できる。
Further, in a cellulose derivative in which a cationic agent is used as a reactant and a cationic group is introduced, the degree of substitution of the cationic group with respect to 1 mol of AGU of the cellulose constituting the cellulose main chain (hereinafter, also referred to as “cation substitution degree”) is determined. From the viewpoint of the transparency of the obtained aqueous solution, it is preferably 0.001 or more, more preferably 0.01 or more, and further preferably 0.10 or more. Further, from the viewpoint of cost, it is preferably 5.0 or less, more preferably 3.0 or less, still more preferably 2.0 or less, still more preferably 1.5 or less, still more preferably 1.0 or less, still more. It is preferably 0.80 or less, more preferably 0.50 or less, and even more preferably 0.30 or less.
Specifically, the degree of cation substitution can be measured by the method described in Examples.

本発明の製造方法で得られるセルロース誘導体は、例えば、シャンプーやリンス、トリートメント、コンディショナー等の毛髪化粧料組成物の配合成分や分散剤、改質剤、凝集剤等の幅広い分野で利用することができる。当該セルロース誘導体は粉末状態で用いてもよく、水に溶解させて水溶液の状態で用いることもできる。 The cellulose derivative obtained by the production method of the present invention can be used in a wide range of fields such as compounding ingredients of hair cosmetic compositions such as shampoos, rinses, treatments and conditioners, dispersants, modifiers and flocculants. it can. The cellulose derivative may be used in a powder state, or may be dissolved in water and used in an aqueous solution state.

<セルロース誘導体水溶液の製造>
本発明の製造方法で得られたセルロース誘導体の水溶液の調製方法は特に限定されないが、例えばセルロース誘導体がカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースの場合、水と混合し、好ましくは40〜90℃で0.5〜12時間攪拌することにより調製できる。水溶液の固形分濃度は、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1.0質量%以上であり、水溶液の調製のしやすさからは、好ましくは20質量%以下、より好ましくは15質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
<Manufacturing of aqueous cellulose derivative solution>
The method for preparing an aqueous solution of the cellulose derivative obtained by the production method of the present invention is not particularly limited. For example, when the cellulose derivative is cationized hydroxypropyl cellulose, it is mixed with water, preferably 0.5 to 0.5 at 40 to 90 ° C. It can be prepared by stirring for 12 hours. The solid content concentration of the aqueous solution is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1.0% by mass or more, and from the viewpoint of ease of preparation of the aqueous solution, preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass. % Or less, more preferably 10% by mass or less.

セルロース誘導体水溶液には、本発明の効果を損なわない範囲で、中和剤、防腐剤等の各種添加剤を配合してもよい。中和剤としては無機酸、有機酸のいずれも用いることができるが、有機酸が好ましく、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、タルトロン酸、リンゴ酸、酒石酸、オキシフタル酸、クエン酸等が挙げられる。中でも、水酸基を有する炭素数2以上8以下のジカルボン酸が好ましく、リンゴ酸及び酒石酸から選ばれる1種以上がより好ましく、リンゴ酸がさらに好ましい。
防腐剤としては、ベンジルアルコール、パラオキシ安息香酸エステル、安息香酸,ソルビン酸,デヒドロ酢酸等が挙げられる。
セルロース誘導体水溶液中の添加剤の配合量は、通常、0.001質量%以上、5.0質量%以下である。
Various additives such as a neutralizing agent and a preservative may be added to the aqueous solution of the cellulose derivative as long as the effects of the present invention are not impaired. As the neutralizing agent, either an inorganic acid or an organic acid can be used, but an organic acid is preferable, and for example, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid, tartronic acid, malic acid, tartrate acid, oxyphthalic acid and citric acid. And so on. Among them, a dicarboxylic acid having a hydroxyl group and having 2 or more and 8 or less carbon atoms is preferable, one or more selected from malic acid and tartaric acid is more preferable, and malic acid is further preferable.
Examples of the preservative include benzyl alcohol, paraoxybenzoic acid ester, benzoic acid, sorbic acid, dehydroacetic acid and the like.
The blending amount of the additive in the aqueous cellulose derivative solution is usually 0.001% by mass or more and 5.0% by mass or less.

上記のようにして得られた水溶液は、必要に応じ目開き50μm以上、300μm以下程度のメッシュを用いて濾過を行ってもよい。
本発明の製造方法で得られるセルロース誘導体は、2質量%水溶液の波長600nmの光透過率が好ましくは40%以上、より好ましくは42%以上、さらに好ましくは45%以上、よりさらに好ましくは48%以上、よりさらに好ましくは50%以上である。上記透過率が40%以上であると透明性が良好であり、シャンプーに配合すると乾燥後の指通り性や泡立ちも良好になる。セルロース誘導体の水溶液の光透過率は、具体的には実施例に記載の方法で測定できる。
The aqueous solution obtained as described above may be filtered using a mesh having an opening of 50 μm or more and 300 μm or less, if necessary.
The cellulose derivative obtained by the production method of the present invention has a light transmittance of a 2% by mass aqueous solution at a wavelength of 600 nm of preferably 40% or more, more preferably 42% or more, still more preferably 45% or more, still more preferably 48%. Above, even more preferably 50% or more. When the transmittance is 40% or more, the transparency is good, and when blended in shampoo, the finger passage and foaming after drying are also good. Specifically, the light transmittance of the aqueous solution of the cellulose derivative can be measured by the method described in Examples.

以下の実施例において、「%」は特に断らない場合、及び結晶化指数(%)を除き、「質量%」を意味する。 In the following examples, "%" means "mass%" unless otherwise specified and the crystallization index (%) is excluded.

(1)水分量の測定
パルプ、粉末状セルロースの水分量は、赤外線水分計(株式会社ケット科学研究所製「FD−610」)を用いて測定した。測定1回あたり試料5gを用い、試料を平らにならして温度120℃にて測定を行い、30秒間の質量変化率が0.1%以下となる点を測定の終点とした。測定された水分量の値をセルロースに対する質量%に換算して、各水分量の値とした。
(1) Measurement of Moisture Content The water content of pulp and powdered cellulose was measured using an infrared moisture meter (“FD-610” manufactured by Kett Scientific Research Institute, Inc.). Using 5 g of the sample per measurement, the sample was flattened and measured at a temperature of 120 ° C., and the point at which the mass change rate for 30 seconds was 0.1% or less was defined as the end point of the measurement. The measured value of water content was converted into mass% with respect to cellulose to obtain the value of each water content.

(2)結晶化指数の算出
粉末状セルロースのX線回折強度を、X線回折装置(株式会社リガク製「MiniFlexII」)を用いて以下の条件で測定し、前記計算式(1)に基づいてセルロースのI型の結晶化指数を算出した。
測定条件は、X線源:Cu/Kα−radiation,管電圧:30kV,管電流:15mA,測定範囲:回折角2θ=5〜35°、X線のスキャンスピードは40°/min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。
(2) Calculation of crystallization index The X-ray diffraction intensity of powdered cellulose was measured using an X-ray diffractometer (“MiniFlexII” manufactured by Rigaku Co., Ltd.) under the following conditions, and based on the above formula (1). The type I crystallization index of cellulose was calculated.
The measurement conditions were X-ray source: Cu / Kα-radiation, tube voltage: 30 kV, tube current: 15 mA, measurement range: diffraction angle 2θ = 5 to 35 °, and X-ray scan speed of 40 ° / min. The measurement sample was prepared by compressing pellets having an area of 320 mm 2 × thickness of 1 mm.

(3)体積中位粒径(D50)の測定
粉末状セルロースのD50は、レーザー回析/散乱式粒度分布測定装置(ベックマン・コールター株式会社製「LS13 320」)を用い、乾式法(トルネード方式)にて測定した。具体的には粉末状セルロース20mLをセルに仕込み、吸引して測定を行った。
(3) Measurement of Medium Volume Particle Size (D50) D50 of powdered cellulose is a dry method (tornado method) using a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device (“LS13 320” manufactured by Beckman Coulter Co., Ltd.). ). Specifically, 20 mL of powdered cellulose was charged into a cell and sucked for measurement.

(4)水溶液の透明性の評価(光透過率の測定)
各例で得られたセルロース誘導体(カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース)の水溶液をイオン交換水で希釈し、濃度2質量%の測定用試料を調製した。この測定用試料を光路長10mmのセルに入れ、分光光度計(株式会社日立製作所製、型式U−2000A)を用いて波長600nmにおける透過率(T%)を測定した。
(4) Evaluation of transparency of aqueous solution (measurement of light transmittance)
The aqueous solution of the cellulose derivative (cationized hydroxypropyl cellulose) obtained in each example was diluted with ion-exchanged water to prepare a measurement sample having a concentration of 2% by mass. This measurement sample was placed in a cell having an optical path length of 10 mm, and the transmittance (T%) at a wavelength of 600 nm was measured using a spectrophotometer (manufactured by Hitachi, Ltd., model U-2000A).

(5)プロピレンオキシ基の平均付加モル数及びカチオン置換度の算出
各例で得られたセルロース誘導体(カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース:C−HPC)中のプロピレンオキシ基の平均付加モル数及びカチオン置換度は、元素分析による塩素元素量の測定値、及び分析対象がヒドロキシプロピルセルロースではなくC−HPCであることを除き、第十五改正日本薬局方に記載のヒドロキシプロピルセルロースの分析法に従って得られた値から求めた。
具体的には、各例で得られたC−HPCの水溶液を透析膜(分画分子量1000)により精製後、水溶液を凍結乾燥して精製C−HPCを得た。得られたC−HPCの塩素含有量(%)を元素分析によって測定し、精製C−HPC中に含まれるカチオン基の数と対イオンである塩化物イオンの数を同数であると近似して、下記計算式(2)から、C−HPC単位質量中に含まれるカチオン基の量(a(モル/g))を求めた。
a(モル/g)=元素分析から求められる塩素含有量(%)/(35.5×100) (2)
次に、分析対象がヒドロキシプロピルセルロースではなく精製C−HPCであることを除き、第十五改正日本薬局方記載の「ヒドロキシプロピルセルロースの分析法」に従って、精製C−HPC中のヒドロキシプロポキシ基含有量(%)を測定した。下記計算式(3)から、ヒドロキシプロポキシ基含有量〔式量(−OCOH)=75.09〕(b(モル/g))を求めた。
b(モル/g)=ガスクロマトグラフ分析から求められるヒドロキシプロポキシ基含有量(%)/(75.09×100) (3)
得られたa及びbと下記計算式(4)、(5)からC−HPCのカチオン置換度(k)及びプロピレンオキシ基の平均付加モル数(m)を算出した。
a=k/(162+k×151.5+m×58) (4)
b=m/(162+k×151.5+m×58) (5)
〔式中、kは、C−HPCのカチオン置換度を示す。mはプロピレンオキシ基の平均付加モル数を示す。〕
(5) Calculation of average number of moles of propyleneoxy group added and degree of cation substitution The average number of moles of propyleneoxy group added and degree of cation substitution in the cellulose derivative (cationized hydroxypropyl cellulose: C-HPC) obtained in each example Was obtained according to the analysis method for hydroxypropyl cellulose described in the 15th revised Japanese Pharmacy, except that the measured value of the amount of chlorine element by element analysis and the analysis target were C-HPC instead of hydroxypropyl cellulose. Obtained from the value.
Specifically, the aqueous solution of C-HPC obtained in each example was purified by a dialysis membrane (molecular weight cut off: 1000), and then the aqueous solution was freeze-dried to obtain purified C-HPC. The chlorine content (%) of the obtained C-HPC was measured by elemental analysis, and the number of cation groups contained in the purified C-HPC and the number of chloride ions as counterions were approximated to be the same. , The amount (a (mol / g)) of the cation group contained in the C-HPC unit mass was determined from the following calculation formula (2).
a (mol / g) = Chlorine content (%) / (35.5 × 100) obtained from elemental analysis (2)
Next, the hydroxypropoxy group is contained in the purified C-HPC according to the "Analytical Method for Hydroxypropyl Cellulose" described in the 15th revised Japanese Pharmacopoeia, except that the analysis target is purified C-HPC instead of hydroxypropyl cellulose. The amount (%) was measured. From the following calculation formula (3), the hydroxypropoxy group content [formula (-OC 3 H 6 OH) = 75.09] (b (mol / g)) was calculated.
b (mol / g) = hydroxypropoxy group content (%) / (75.09 × 100) determined from gas chromatograph analysis (3)
From the obtained a and b and the following formulas (4) and (5), the degree of cation substitution (k) of C-HPC and the average number of moles of propyleneoxy group added (m) were calculated.
a = k / (162 + k × 151.5 + m × 58) (4)
b = m / (162 + k × 151.5 + m × 58) (5)
[In the formula, k indicates the degree of cation substitution of C-HPC. m indicates the average number of moles of propyleneoxy group added. ]

実施例1(セルロース誘導体の製造)
<工程(I)>
(1)裁断処理
セルロース含有原料として、シート状木材パルプ(Tembec社製「BioflocHV+」、結晶化指数:82%、水分量:8.5質量%)を、裁断機を用いて約3mm×1.5mm×1mmのチップ状に裁断した。
(2)乾燥処理
前記(1)の裁断処理により得られたパルプを、2軸横型攪拌乾燥機(株式会社奈良機械製作所製「2軸パドルドライヤー、NPD−3W(1/2)」)を用いて、連続処理にてパルプを乾燥した。乾燥機の加熱媒体は150℃のスチームを用い、パルプの供給速度は45kg/h、大気圧下での処理とした。
(3)セルロース粗粉砕処理
前記(2)の乾燥処理により得られた乾燥パルプを、連続式振動ミル(ユーラステクノ株式会社製「バイブロミル、YAMT−200」、第1及び第2粉砕室の容量:112L、ステンレス製)を用いて粗粉砕した。第1及び第2粉砕室には、直径30mm、長さ1300mmのステンレス製の丸棒状の粉砕媒体(ロッド)を80本ずつ収容した。連続式振動ミルを振動数16.7Hz、振幅13.4mmの条件下、乾燥パルプを17.5kg/hで供給した。表1では、この乾燥パルプの供給速度を工程(I)における「粉砕処理速度」として表記した。
(4)セルロース小粒径化処理
前記(3)の粗粉砕処理により得られた粗粉砕セルロースを、高速回転式微粉砕機(株式会社ダルトン製、製品名「アトマイザーAIIW−5型」)を用いて小粒径化した。目開き1.0mmのスクリーンを装着し、温度55℃でローター周速度を4400r/min(50m/s)で駆動すると共に、原料供給部から粗粉砕セルロースを粗粉砕処理と同じ供給速度で供給し、排出口から粉末状セルロースを回収した。得られた粉末状セルロースの水分量は1.7質量%、結晶化指数は−10.7%、体積中位粒径(D50)は69.5μmであった。
(1)から(4)の処理は連続的に実施した。
Example 1 (Production of Cellulose Derivative)
<Step (I)>
(1) Cutting treatment As a cellulose-containing raw material, sheet-shaped wood pulp (“BioflocHV +” manufactured by Tembec, crystallization index: 82%, water content: 8.5% by mass) was cut into about 3 mm × 1. It was cut into a 5 mm × 1 mm chip shape.
(2) Drying treatment The pulp obtained by the cutting treatment of (1) above is subjected to a twin-screw horizontal stirring dryer (“two-screw paddle dryer, NPD-3W (1/2)” manufactured by Nara Kikai Seisakusho Co., Ltd.). The pulp was dried by continuous treatment. The heating medium of the dryer was steam at 150 ° C., the pulp supply rate was 45 kg / h, and the treatment was performed under atmospheric pressure.
(3) Cellulose Coarse Grinding Treatment The dried pulp obtained by the drying treatment of (2) above is subjected to a continuous vibration mill (“Vibro Mill, YAMT-200” manufactured by Eura Techno Co., Ltd., capacity of the first and second crushing chambers: (112 L, made of stainless steel) was roughly pulverized. In the first and second crushing chambers, 80 stainless steel round rod-shaped crushing media (rods) having a diameter of 30 mm and a length of 1300 mm were housed. The dry pulp was supplied at 17.5 kg / h under the conditions of a continuous vibration mill having a frequency of 16.7 Hz and an amplitude of 13.4 mm. In Table 1, the supply rate of the dried pulp is represented as the "crushing process rate" in the step (I).
(4) Cellulose particle size reduction treatment The coarsely crushed cellulose obtained by the coarse crushing treatment of (3) above is pulverized using a high-speed rotary pulverizer (manufactured by Dalton Corporation, product name "Atomizer AIIW-5 type"). The particle size was reduced. A screen with a mesh opening of 1.0 mm is attached, the rotor peripheral speed is driven at 4400 r / min (50 m / s) at a temperature of 55 ° C., and coarsely crushed cellulose is supplied from the raw material supply unit at the same supply speed as the coarse crushing process. , Powdered cellulose was recovered from the outlet. The obtained powdered cellulose had a water content of 1.7% by mass, a crystallization index of -10.7%, and a volume median particle diameter (D50) of 69.5 μm.
The processes (1) to (4) were continuously carried out.

<工程(II)>
工程(I)で得られた粉末状セルロースを、主翼とチョッパー翼を攪拌機として付属したジャケット付き反応槽に、水分を除いた質量部として100質量部を投入した。槽内気相部を窒素で置換した後、主翼周速3m/s、チョッパー翼16m/sの撹拌下にて、塩基性化合物である水酸化ナトリウム24.5質量部(粉末状セルロースのAGU1モルに対し1.0モル当量)と水とを混合して得られた水酸化ナトリウム水溶液を噴霧投入した。水酸化ナトリウム水溶液の調製に用いた水の量は、当該水の量と、粉末状セルロースが含有する水分との合計量が、反応系内の水分量として49.8質量部となるよう調整した。さらにジャケット温水にて内温を50℃±5℃に調節し、2時間混合を継続した。次に内温を37℃から47℃に保つよう調節しつつ、プロピレンオキシド(PO)142.9質量部(粉末状セルロースのAGU1モルに対し4.0モル)を、内圧0.07〜0.10MPa(ゲージ圧)に保つように、約8時間かけて投入した。全てのプロピレンオキシドを投入した後、十分に内圧が安定するまで撹拌及び温度調節を約3時間継続した。この時の反応時の水分量は、セルロースに対し49.8質量%であった。続けて、カチオン化剤である3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリド(HAC)の70質量%水溶液(含水量30%、純度90%以上、四日市合成株式会社製、製品名「CTA−65」)112.0質量部(粉末状セルロースのAGU1モルに対しHACとして0.68モル)を噴霧投入し、内温を50℃±5℃に調節しつつ、2時間攪拌を継続した。この時の反応時の水分量は、セルロースに対し83.4質量%であった。その後、内温40℃まで冷却し、セルロース誘導体であるカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースを得た。反応槽単位体積あたりの全仕込み量は174kg/mとした。
カチオン化ヒドロキシプロピルセルロースのPO平均付加モル数は2.34、カチオン置換度は0.17であった。
<Step (II)>
100 parts by mass of the powdered cellulose obtained in the step (I) was put into a reaction tank with a jacket to which the main wing and the chopper wing were attached as a stirrer as a mass part excluding water. After replacing the gas phase part in the tank with nitrogen, 24.5 parts by mass of sodium hydroxide which is a basic compound (1 mol of AGU of powdered cellulose) under stirring at a peripheral speed of the main blade of 3 m / s and a chopper blade of 16 m / s. The aqueous sodium hydroxide solution obtained by mixing 1.0 molar equivalent) and water was sprayed and charged. The amount of water used to prepare the aqueous sodium hydroxide solution was adjusted so that the total amount of the amount of water and the water contained in the powdered cellulose was 49.8 parts by mass as the amount of water in the reaction system. .. Further, the internal temperature was adjusted to 50 ° C. ± 5 ° C. with jacket warm water, and mixing was continued for 2 hours. Next, while adjusting the internal temperature to be maintained at 37 ° C. to 47 ° C., 142.9 parts by mass of propylene oxide (PO) (4.0 mol with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose) was added to the internal pressure of 0.07 to 0. It was charged over about 8 hours so as to maintain the pressure at 10 MPa (gauge pressure). After adding all the propylene oxide, stirring and temperature control were continued for about 3 hours until the internal pressure was sufficiently stabilized. The water content at the time of the reaction at this time was 49.8% by mass with respect to cellulose. Subsequently, a 70% by mass aqueous solution (water content 30%, purity 90% or more) of 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride (HAC), which is a cationizing agent, manufactured by Yokkaichi Chemical Co., Ltd., product name "CTA-65" 112.0 parts by mass (0.68 mol as HAC with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose) was sprayed and added, and stirring was continued for 2 hours while adjusting the internal temperature to 50 ° C. ± 5 ° C. The water content at the time of the reaction at this time was 83.4% by mass with respect to cellulose. Then, it cooled to an internal temperature of 40 degreeC to obtain cationized hydroxypropyl cellulose which is a cellulose derivative. The total amount charged per unit volume of the reaction tank was 174 kg / m 3 .
The average number of moles of PO added to the cationized hydroxypropyl cellulose was 2.34, and the degree of cation substitution was 0.17.

<水溶液の調製>
アンカー翼を備えた撹拌槽にて、イオン交換水1165質量部と、工程(II)で得られたカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース100質量部とを混合し、60〜65℃で4時間撹拌して溶解させた。さらに、50%リンゴ酸7質量部、ベンジルアルコール13質量部を混合した後、3時間混合を継続することで、カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース水溶液を得た。撹拌槽単位体積あたりの全仕込み量は900kg/mとした。
得られたカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース水溶液を用いて、前記方法で水溶液の透明性を評価した。結果を表1に示す。
<Preparation of aqueous solution>
In a stirring tank equipped with an anchor blade, 1165 parts by mass of ion-exchanged water and 100 parts by mass of cationized hydroxypropyl cellulose obtained in step (II) are mixed and dissolved by stirring at 60 to 65 ° C. for 4 hours. I let you. Further, 7 parts by mass of 50% malic acid and 13 parts by mass of benzyl alcohol were mixed, and then the mixing was continued for 3 hours to obtain a cationized hydroxypropyl cellulose aqueous solution. The total amount charged per unit volume of the stirring tank was 900 kg / m 3 .
Using the obtained aqueous solution of cationized hydroxypropyl cellulose, the transparency of the aqueous solution was evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.

実施例2〜5
表1に示す粉砕処理速度で工程(I)を行い、表1に示す水分量、結晶化指数、及びD50の粉末状セルロースを得た。この粉末状セルロースを工程(II)で用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース、及びその水溶液を製造し、前記方法で評価を行った。結果を表1に示す。
Examples 2-5
Step (I) was carried out at the pulverization treatment speed shown in Table 1 to obtain powdered cellulose having a water content, a crystallization index and D50 shown in Table 1. Catified hydroxypropyl cellulose and an aqueous solution thereof were produced by the same method as in Example 1 except that this powdered cellulose was used in the step (II), and evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.

実施例6
表1に示す粉砕処理速度で工程(I)を行い、水分量1.8質量%、結晶化指数−8.1%、体積中位粒径(D50)72.2μmの粉末状セルロースを得た。この粉末状セルロースを大気中に7日間さらして吸湿させ、水分量7.4質量%、結晶化指数8.5%の粉末状セルロースとした。
この粉末状セルロースを用いて、実施例1と同様の方法でカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース、及びその水溶液を製造し、前記方法で評価を行った。結果を表1に示す。
Example 6
Step (I) was carried out at the pulverization treatment rate shown in Table 1 to obtain powdered cellulose having a water content of 1.8% by mass, a crystallization index of −8.1%, and a volume median particle diameter (D50) of 72.2 μm. .. This powdered cellulose was exposed to the air for 7 days to absorb moisture to obtain a powdered cellulose having a water content of 7.4% by mass and a crystallization index of 8.5%.
Using this powdered cellulose, cationized hydroxypropyl cellulose and an aqueous solution thereof were produced by the same method as in Example 1, and evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.

比較例1〜2
表1に示す粉砕処理速度で工程(I)を行い、表1に示す水分量、結晶化指数、及びD50の粉末状セルロースを得た。この粉末状セルロースを工程(II)で用いたこと以外は、実施例1と同様の方法でカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース、及びその水溶液を製造し、前記方法で評価を行った。結果を表1に示す。
Comparative Examples 1-2
Step (I) was carried out at the pulverization treatment speed shown in Table 1 to obtain powdered cellulose having a water content, a crystallization index and D50 shown in Table 1. Catified hydroxypropyl cellulose and an aqueous solution thereof were produced by the same method as in Example 1 except that this powdered cellulose was used in the step (II), and evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.

比較例3
特許文献1の実施例に記載された方法と同様の方法により、セルロース誘導体であるカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースを製造した。具体的には以下のとおりである。
<工程(I)>
(1)裁断処理
セルロース含有原料として、シート状木材パルプ(Tembec社製、結晶化指数:76%、水分量:7質量%)をシュレッダー(株式会社明光商会製、製品名「MSX2000−IVP440F」)にかけてチップ状にした。
(2)乾燥処理
前記(1)の裁断処理により得られたチップ状のパルプを、50℃減圧下で12時間乾燥処理を行い、チップ状の乾燥パルプ(水分量:0.4質量%)を得た。
(3)セルロース粗粉砕処理
前記(2)の乾燥処理により得られた乾燥パルプを、バッチ式振動ミル(中央化工機株式会社製「MB−1」:容器全容積3.5L、ロッドとして、φ30mm、長さ218mm、断面形状が円形のSUS304製ロッド13本、充填率57%)に投入した。振動数20Hz、全振幅8mm、温度30〜70℃の範囲で1時間粉砕処理を行い、粉末状セルロース(結晶化指数:−20.0%、水分量:1.4質量%)を得た。
Comparative Example 3
Cationic hydroxypropyl cellulose, which is a cellulose derivative, was produced by the same method as described in Examples of Patent Document 1. Specifically, it is as follows.
<Step (I)>
(1) Cutting treatment As a cellulose-containing raw material, sheet-shaped wood pulp (manufactured by Tembec, crystallization index: 76%, water content: 7% by mass) is shredded (manufactured by Meiko Shokai Co., Ltd., product name "MSX2000-IVP440F"). It was made into chips.
(2) Drying Treatment The chip-shaped pulp obtained by the cutting treatment of (1) above is dried under reduced pressure at 50 ° C. for 12 hours to obtain chip-shaped dried pulp (moisture content: 0.4% by mass). Obtained.
(3) Cellulose coarse crushing treatment The dried pulp obtained by the drying treatment of (2) above is used as a batch type vibration mill (“MB-1” manufactured by Chuo Kakoki Co., Ltd .: total container volume 3.5 L, φ30 mm as a rod. , 13 rods made of SUS304 having a length of 218 mm and a circular cross-sectional shape, and a filling rate of 57%). The pulverization treatment was carried out for 1 hour in a frequency range of 20 Hz, a total amplitude of 8 mm and a temperature of 30 to 70 ° C. to obtain powdered cellulose (crystallization index: -20.0%, water content: 1.4% by mass).

<工程(II)>
還流管を取り付けた1Lニーダー(株式会社入江商会製、PNV−1型)に、前記工程(I)で得られた粉末状セルロース90g(水分を含まない質量部)を仕込み、次に48%水酸化ナトリウム水溶液9.0g(粉末状セルロースのAGU1モルに対し0.2モル当量)を滴下しながら加え、ニーダーを温水により50℃に加温し、窒素雰囲気下3時間撹拌した。その後、ニーダーを温水により70℃に加温し、カチオン化剤としてグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド(以下、「GMAC」ともいう。阪本薬品工業株式会社製、含水量20%、純度90%以上)11.5g(粉末状セルロースのAGU1モルに対し0.10モル)を滴下した。その後、さらに70℃で3時間撹拌した。
次に温度を50℃に調整し、イオン交換水34.9gを滴下した後、プロピレンオキシド161.1g(粉末状セルロースのAGU1モルに対し5.0モル)を滴下して、プロピレンオキシドが消費され還流が止むまで反応を行った。プロピレンオキシド滴下前の反応系内の水分量は、セルロースに対して50.0質量%であった。その後、生成物をニーダーから取り出し、カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース粉末を得た。カチオン化ヒドロキシプロピルセルロースのPO平均付加モル数は3.20、カチオン置換度は0.08であった。
得られたカチオン化ヒドロキシプロピルセルロース粉末を用いて、実施例1と同様の方法でカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースの水溶液を製造し、前記方法で評価を行った。結果を表1に示す。
<Step (II)>
90 g of powdered cellulose (part by mass not containing water) obtained in the above step (I) was charged into a 1 L kneader (manufactured by Irie Shokai Co., Ltd., PNV-1 type) equipped with a recirculation tube, and then 48% water was added. 9.0 g of an aqueous sodium oxide solution (0.2 mol equivalent to 1 mol of AGU of powdered cellulose) was added dropwise, and the kneader was heated to 50 ° C. with warm water and stirred under a nitrogen atmosphere for 3 hours. Then, the kneader is heated to 70 ° C. with warm water, and 11.5 g of glycidyltrimethylammonium chloride (hereinafter, also referred to as “GMAC”, manufactured by Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd., water content 20%, purity 90% or more) as a cationizing agent. (0.10 mol with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose) was added dropwise. Then, the mixture was further stirred at 70 ° C. for 3 hours.
Next, the temperature was adjusted to 50 ° C., 34.9 g of ion-exchanged water was added dropwise, and then 161.1 g of propylene oxide (5.0 mol with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose) was added dropwise to consume propylene oxide. The reaction was carried out until the reflux stopped. The water content in the reaction system before dropping propylene oxide was 50.0% by mass with respect to cellulose. The product was then removed from the kneader to give a cationized hydroxypropyl cellulose powder. The average number of moles of PO added to the cationized hydroxypropyl cellulose was 3.20, and the degree of cation substitution was 0.08.
Using the obtained cationized hydroxypropyl cellulose powder, an aqueous solution of cationized hydroxypropyl cellulose was produced in the same manner as in Example 1, and evaluated by the above method. The results are shown in Table 1.

注釈)
*1:セルロースに対する水分量(質量%)
*2:セルロースのAGU1モルに対するモル当量
*3:工程(I)の粉砕処理後、大気中にさらして吸湿させた。
*4:バッチ処理を行った。
Note)
* 1: Moisture content (mass%) with respect to cellulose
* 2: Molar equivalent to 1 mol of AGU of cellulose
* 3: After the pulverization treatment in step (I), it was exposed to the air to absorb moisture.
* 4: Batch processing was performed.

表1から明らかなように、工程(I)における水分量及び結晶化指数のうち少なくとも一方の要件を満たさない比較例1〜2、及び、工程(II)における塩基性化合物の使用量が少ない比較例3に比べ、実施例1〜6は、得られたセルロース誘導体(カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース)の2質量%水溶液の光透過率が高く、透明性に優れる水溶液が得られていることがわかる。
また実施例6の結果によれば、工程(I)の粉砕処理で得られる粉末状セルロースが本発明の要件(所定の水分量及び結晶化指数)を満たしていれば、その後に吸湿等により当該セルロースの水分量及び結晶化指数が変化しても、工程(II)でセルロース誘導体の製造原料として使用した際には実施例1〜5と同様に本発明の効果が得られることがわかる。
As is clear from Table 1, Comparative Examples 1 and 2 which do not satisfy at least one of the requirements of the water content and the crystallization index in the step (I), and the comparison in which the amount of the basic compound used in the step (II) is small. Compared with Example 3, in Examples 1 to 6, it can be seen that the 2% by mass aqueous solution of the obtained cellulose derivative (cationized hydroxypropyl cellulose) has a high light transmittance and an aqueous solution having excellent transparency is obtained.
Further, according to the result of Example 6, if the powdered cellulose obtained by the pulverization treatment in the step (I) satisfies the requirements of the present invention (predetermined water content and crystallization index), it is subsequently subjected to moisture absorption or the like. It can be seen that even if the water content and crystallization index of cellulose change, the effects of the present invention can be obtained in the same manner as in Examples 1 to 5 when used as a raw material for producing a cellulose derivative in step (II).

本発明の製造方法により得られたカチオン化ヒドロキシアルキルセルロース等のセルロース誘導体は、水に溶解させると透明性の高い水溶液を得ることができる。当該セルロース誘導体及びその水溶液は、例えばシャンプーやリンス、トリートメント、コンディショナー等の各種毛髪化粧料組成物などに配合することで、品質の安定した製品を供給できる。 When the cellulose derivative such as cationized hydroxyalkyl cellulose obtained by the production method of the present invention is dissolved in water, a highly transparent aqueous solution can be obtained. The cellulose derivative and its aqueous solution can be blended with various hair cosmetic compositions such as shampoos, conditioners, treatments, and conditioners to supply products with stable quality.

Claims (6)

下記の工程(I)及び工程(II)を有する、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法であって、工程(II)において、粉末状セルロースとヒドロキシアルキル化剤とを反応させ、次いでカチオン化剤とを反応させる、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法
工程(I):セルロース含有原料を粉砕処理し、水分量が2.5質量%未満であり、下記計算式(1)により求められる結晶化指数が−3.5%以下の粉末状セルロースを得る工程
結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔式中、I22.6は、X線回折におけるセルロースI型結晶の格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度を示し、I18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
工程(II):工程(I)で得られた粉末状セルロースと、ヒドロキシアルキル化剤及びカチオン化剤とを、該粉末状セルロースの主鎖を構成するセルロースのアンヒドログルコース単位1モルに対し0.5モル当量以上3.0モル当量以下の塩基性化合物の存在下で反応させて、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを得る工程
A method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose , which comprises the following steps (I) and (II) . In step (II), powdered cellulose is reacted with a hydroxyalkylating agent, and then a cationizing agent is used. A method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose .
Step (I): The cellulose-containing raw material is pulverized to obtain powdered cellulose having a water content of less than 2.5% by mass and a crystallization index of −3.5% or less calculated by the following formula (1). Process Crystallization index (%) = [(I 22.6 −I 18.5 ) / I 22.6 ] × 100 (1)
[In the formula, I 22.6 shows the diffraction intensity of the lattice plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) of the cellulose I type crystal in X-ray diffraction, and I 18.5 is the amorphous part (diffraction angle 2θ =). It shows a diffraction intensity of 18.5 °). ]
Step (II): The powdered cellulose obtained in step (I), a hydroxyalkylating agent and a cationizing agent are added to 0 with respect to 1 mol of anhydroglucose unit of the cellulose constituting the main chain of the powdered cellulose. A step of reacting in the presence of a basic compound having an equivalent of 5.5 molar equivalents or more and 3.0 molar equivalents or less to obtain cationized hydroxyalkyl cellulose.
前記ヒドロキシアルキル化剤が炭素数3以上12以下のエポキシアルカンである、請求項に記載のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法。 The method for producing a cationized hydroxyalkyl cellulose according to claim 1 , wherein the hydroxyalkylating agent is an epoxy alkane having 3 to 12 carbon atoms. 前記カチオン化剤が下記一般式(1)又は(2)で表される化合物である、請求項1又は2に記載のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法。

(一般式(1)及び(2)において、R1〜R3は各々独立に炭素数1以上4以下の直鎖又は分岐鎖の炭化水素基を表し、Xはハロゲン原子を表す。一般式(2)においてZはハロゲン原子を表す。)
The method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose according to claim 1 or 2 , wherein the cationizing agent is a compound represented by the following general formula (1) or (2).

(In the general formulas (1) and (2), R 1 to R 3 independently represent a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and X represents a halogen atom (general formula (1) and (2)). In 2), Z represents a halogen atom.)
前記粉砕処理に振動ロッドミルを用いる、請求項1〜のいずれか1項に記載のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法。 The method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose according to any one of claims 1 to 3 , wherein a vibrating rod mill is used for the pulverization treatment. 前記粉砕処理に振動ロッドミル及び高速回転式微粉砕機を用いる、請求項に記載のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法。 The method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose according to claim 4 , wherein a vibrating rod mill and a high-speed rotary pulverizer are used for the pulverization treatment. 前記工程(II)における反応を固相状態で行う、請求項1〜のいずれか1項に記載のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースの製造方法。 The method for producing cationized hydroxyalkyl cellulose according to any one of claims 1 to 5 , wherein the reaction in the step (II) is carried out in a solid phase state.
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