JP6835405B2 - Cleaning method - Google Patents

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本発明は機械攪拌式混合機の洗浄方法に関する。 The present invention relates to a method for cleaning a mechanical stirring mixer.

ヒドロキシアルキルセルロースやそのカチオン化物などの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。
セルロース誘導体は、例えば、粉末状の原料セルロースと、セルロース中の水酸基と反応し得る反応性官能基を有する反応剤とを、混合機内で攪拌しながら反応させることにより製造でき、上記反応を固相状態で行うことにより粉末状のセルロース誘導体が得られる。該セルロース誘導体は混合機から排出され、次いで混合機内は洗浄されるが、洗浄後にセルロース誘導体の一部が混合機内に付着し残存する場合がある。製造物が混合機内に付着したままであるとコンタミネーションが引き起こされるため、各種製造物の製造に用いる混合機の洗浄方法が検討されている。
Cellulose derivatives such as hydroxyalkyl cellulose and cationized products thereof are used as compounding ingredients such as shampoos, rinses, treatments and conditioners, dispersants, modifiers, flocculants and the like, and their uses are diverse.
The cellulose derivative can be produced, for example, by reacting a powdered raw material cellulose with a reactant having a reactive functional group capable of reacting with a hydroxyl group in the cellulose while stirring in a mixer, and the above reaction is carried out in a solid phase. By carrying out in this state, a powdered cellulose derivative can be obtained. The cellulose derivative is discharged from the mixer, and then the inside of the mixer is washed, but after washing, a part of the cellulose derivative may adhere to the inside of the mixer and remain. Contamination is caused if the products remain adhered to the inside of the mixer, and therefore, a cleaning method for the mixer used for manufacturing various products is being studied.

特許文献1には、カチオン化ヒドロキシセルロースの排出後に、残留したカチオン化ヒドロキシセルロースを親水性有機溶剤水溶液により洗浄し排出させる方法が開示されている。
特許文献2には、回転するローターと該ローターに組み合わされたステーターとを有する混合部を有する混合装置の洗浄方法として、前記混合部を水に浸透させつつ、100kPa以下の環境下で前記ローターを回転させ、次いで排水する減圧洗浄工程を有する方法が開示されている。
Patent Document 1 discloses a method in which after discharging the cationized hydroxycellulose, the residual cationized hydroxycellulose is washed with an aqueous solution of a hydrophilic organic solvent and discharged.
Patent Document 2 describes, as a method for cleaning a mixing device having a mixing portion having a rotating rotor and a stator combined with the rotor, the rotor is used in an environment of 100 kPa or less while the mixing portion is permeated into water. A method having a vacuum cleaning step of rotating and then draining is disclosed.

特開2002−3502号公報JP-A-2002-3502 特開2015−144996号公報JP 2015-144996

本発明は、セルロース誘導体などの製造に用いた機械攪拌式混合機を効果的に洗浄しうる方法、及び該方法を含む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 capable of effectively cleaning a mechanical stirring mixer used for producing a cellulose derivative or the like, and a method for producing a cellulose derivative including the method.

本発明は、下記に関する。
[1]下記工程(I)〜工程(III)を有する機械撹拌式混合機の洗浄方法。
工程(I):機械撹拌式混合機内の圧力を80kPa以下に減圧する工程
工程(II):工程(I)の後に前記混合機内に洗浄液を導入し、80kPa以下の減圧下で撹拌する工程
工程(III):工程(II)の後に前記混合機内の圧力を大気圧とし、次いで、前記洗浄液を排出する工程
[2]セルロース誘導体の製造方法であって、該製造方法は
工程(A):塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料と反応剤とを機械撹拌式混合機内で反応させてセルロース誘導体を得る工程、及び、
工程(B):工程(A)で得られたセルロース誘導体を前記混合機から排出する工程、
を有し、次いで前記工程(I)〜工程(III)を行う、セルロース誘導体の製造方法。
The present invention relates to the following.
[1] A method for cleaning a mechanical stirring mixer having the following steps (I) to (III).
Step (I): Step of reducing the pressure in the mechanical stirring type mixer to 80 kPa or less Step (II): Step of introducing a cleaning liquid into the mixer after step (I) and stirring under a reduced pressure of 80 kPa or less ( III): A step of setting the pressure in the mixer to atmospheric pressure after the step (II) and then discharging the cleaning liquid [2] A method for producing a cellulose derivative, wherein the production method is step (A): basic. A step of reacting a cellulose-containing raw material and a reactant in a mechanical stirring mixer in the presence of a catalyst to obtain a cellulose derivative, and
Step (B): A step of discharging the cellulose derivative obtained in the step (A) from the mixer.
A method for producing a cellulose derivative, which comprises the above steps (I) to (III).

本発明によれば、セルロース誘導体などの製造に用いた機械攪拌式混合機を簡便な操作により効果的に洗浄することができるので、大スケールでの製造においても混合機の洗浄不良によるコンタミネーションを生じることなく製造物を製造することができる。 According to the present invention, the mechanical stirring type mixer used for producing cellulose derivatives and the like can be effectively cleaned by a simple operation, so that contamination due to poor cleaning of the mixer can be prevented even in large-scale production. The product can be manufactured without occurring.

機械攪拌式混合機の一実施形態を示す断面模式図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the mechanical stirring type mixer.

セルロース誘導体などの製造に用いた機械撹拌式混合機には、生成物が固着残留して除去困難となる場合がある。特に、固相状態で反応が行われた場合に機械撹拌式混合機内に固着した除去困難な残留物(以下、混合機内に固着した残留物を「付着物」ともいう)に対して、本発明の洗浄方法及び製造方法は有効である。
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。
[洗浄方法]
本発明の機械撹拌式混合機の洗浄方法(以下「本発明の洗浄方法」ともいう)は、下記工程(I)〜工程(III)を有する。
工程(I):機械撹拌式混合機内の圧力を80kPa以下に減圧する工程
工程(II):工程(I)の後に前記混合機内に洗浄液を導入し、80kPa以下の減圧下で撹拌する工程
工程(III):工程(II)の後に前記混合機内の圧力を大気圧とし、次いで、前記洗浄液を排出する工程
なお本明細書において特に言及しない限り、各工程で規定する圧力は絶対圧である。
In the mechanical stirring type mixer used for producing the cellulose derivative and the like, the product may remain stuck and difficult to remove. In particular, the present invention relates to a residue that is difficult to remove (hereinafter, the residue that is fixed in the mixer is also referred to as “adhesion”) that is stuck in the mechanical stirring type mixer when the reaction is carried out in a solid phase state. The cleaning method and the manufacturing method of are effective.
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.
[Washing method]
The cleaning method of the mechanical stirring mixer of the present invention (hereinafter, also referred to as “cleaning method of the present invention”) has the following steps (I) to (III).
Step (I): Reduce the pressure in the mechanical stirring mixer to 80 kPa or less Step (II): After the step (I), introduce the cleaning liquid into the mixer and stir under reduced pressure of 80 kPa or less. III): A step of setting the pressure in the mixer to atmospheric pressure after the step (II) and then discharging the cleaning liquid. Unless otherwise specified in the present specification, the pressure specified in each step is an absolute pressure.

上記工程を有する本発明の洗浄方法は、機械攪拌式混合機(以下、単に「混合機」ともいう)内の洗浄効果に優れる。その理由については以下のように考えられる。
本発明においては、工程(I)で混合機内を減圧にしてから工程(II)で洗浄液を導入する。混合機内を減圧した後に洗浄液を導入すると混合機内に洗浄液が勢いよく供給され、これにより混合機内の付着物をかき取る効果が得られる。また、洗浄液を導入した後に混合機内を減圧にした場合には減圧ラインに洗浄液が揮散、付着して減圧ラインが汚染されることがあるが、本発明の方法ではこの不具合を回避できる。
さらに、工程(I)から工程(II)にかけて混合機内を80kPa以下の減圧にしておくことで、付着物中への洗浄液の浸透が促進され、並びに洗浄液の泡立ちも抑制されるので、付着物のかき取り効果がより向上すると考えられる。
The cleaning method of the present invention having the above steps is excellent in cleaning effect in a mechanical stirring type mixer (hereinafter, also simply referred to as “mixer”). The reason can be considered as follows.
In the present invention, the pressure inside the mixer is reduced in step (I), and then the cleaning liquid is introduced in step (II). When the cleaning liquid is introduced after depressurizing the inside of the mixer, the cleaning liquid is vigorously supplied into the mixer, which has the effect of scraping off the deposits in the mixer. Further, when the pressure inside the mixer is reduced after the cleaning liquid is introduced, the cleaning liquid may volatilize and adhere to the pressure reducing line to contaminate the pressure reducing line. However, this problem can be avoided by the method of the present invention.
Further, by keeping the pressure inside the mixer at 80 kPa or less from the step (I) to the step (II), the permeation of the cleaning liquid into the deposit is promoted and the foaming of the cleaning liquid is suppressed, so that the deposit is suppressed. It is considered that the scraping effect is further improved.

<機械攪拌式混合機>
本発明に用いる機械攪拌式混合機は、少なくとも、反応槽内に攪拌翼を備えたものである。本発明において「混合機内」とは、特に言及しない限り、混合機が有する反応槽内を意味する。当該混合機は、減圧下での反応及び洗浄を可能にする観点からは、密閉性が高く、減圧操作の可能なものが好ましい。また、製造物の製造において反応速度を上げる観点から、加圧操作の可能なものが好ましい。
当該機械攪拌式混合機としては、高速撹拌型混合機、双腕型混合機が挙げられ、製造物の製造時の反応均一性を高める観点、並びに洗浄性の観点から、高速撹拌型混合機が好ましい。高速撹拌型混合機としては、垂直軸回転型混合機と水平軸回転型混合機が挙げられ、製造物が後述するセルロース誘導体である場合、製品化を効率的に行う観点から、水平軸回転型混合機がより好ましい。
<Mechanical stirring type mixer>
The mechanical stirring mixer used in the present invention has at least a stirring blade in the reaction vessel. In the present invention, "inside the mixer" means the inside of the reaction vessel of the mixer unless otherwise specified. From the viewpoint of enabling the reaction and washing under reduced pressure, the mixer is preferably one having high airtightness and capable of depressurizing operation. Further, from the viewpoint of increasing the reaction rate in the production of the product, those capable of pressurization operation are preferable.
Examples of the mechanical stirring type mixer include a high-speed stirring type mixer and a double-armed type mixer. From the viewpoint of improving the reaction uniformity during the production of the product and from the viewpoint of cleanability, the high-speed stirring type mixer is used. preferable. Examples of the high-speed stirring mixer include a vertical-axis rotary mixer and a horizontal-axis rotary mixer. When the product is a cellulose derivative described later, the horizontal-axis rotary type is used from the viewpoint of efficient commercialization. A mixer is more preferred.

垂直軸回転型混合機としては、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製)が挙げられ、なかでもハイスピードミキサーが好ましい。その他、ハイフレックスグラル(株式会社アーステクニカ製)、ニュースピードニーダー(岡田精工株式会社製)、SPG混合機(株式会社ダルトン製)も用いることができる。
水平軸回転型混合機としては、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、なかでもレーディゲミキサーが好ましい。その他、スパルタンリューザー(株式会社ダルトン製)、アペックス・グラニュレーター(大平洋機工株式会社製)も用いることができる。
Examples of the vertical axis rotary mixer include a high-speed mixer (manufactured by EarthTechnica Co., Ltd.) and a vertical granulator (manufactured by Paulek Co., Ltd.), and among them, the high-speed mixer is preferable. In addition, Hiflex Gural (manufactured by EarthTechnica Co., Ltd.), New Speed Kneader (manufactured by Okada Seiko Co., Ltd.), and SPG mixer (manufactured by Dalton Corporation) can also be used.
Examples of the horizontal axis rotary mixer include a Redige mixer (manufactured by Chuo Kiko Co., Ltd. and Redige Co., Ltd.) and a Proshare mixer (manufactured by Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.), and the Redigge mixer is particularly preferable. In addition, Spartan Luzer (manufactured by Dalton Corporation) and Apex Granulator (manufactured by Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.) can also be used.

機械撹拌式混合機において用いられる攪拌翼は、ブレード型、アーム型、リボン型、多段ブレード型、二連アーム型、ベッカーショベル、すき状ショベル、のこ歯状ショベル等のショベル型、二軸羽根型、3翼、フラット羽根、C型羽根などが挙げられる。製造物の製造時の反応均一性を高める観点、並びに洗浄性の観点から、ベッカーショベル、すき状ショベル、のこ歯状ショベル等のショベル型、3翼、フラット羽根、C型羽根が好ましい。 The stirring blades used in the mechanical stirring type mixer are blade type, arm type, ribbon type, multi-stage blade type, double arm type, excavator type such as Becker excavator, plow-shaped excavator, sawtooth excavator, and biaxial blade. Examples include molds, three blades, flat blades, and C type blades. Excavators such as Becker excavators, plow-shaped excavators, and sawtooth-shaped excavators, 3-blades, flat blades, and C-type blades are preferable from the viewpoint of enhancing the reaction uniformity during production of the product and from the viewpoint of cleanability.

機械攪拌式混合機は、主翼である攪拌翼の他に、副翼であるチョッパー翼を有するものでもよい。チョッパー翼を有する混合機としては、プロシェアミキサー、レーディゲミキサー等の水平軸回転型混合機、ハイスピードミキサー、バーチカルグラニュレーター等の垂直軸回転型混合機が挙げられる。これらの中でも、製造物の製造時の反応均一性を高める観点から、水平軸回転型混合機が好ましく、より好ましくはレーディゲミキサーである。 The mechanical stirring type mixer may have a chopper blade as an aileron in addition to the stirring blade as the main blade. Examples of the mixer having a chopper blade include a horizontal axis rotary mixer such as a proshare mixer and a radige mixer, and a vertical axis rotary mixer such as a high speed mixer and a vertical granulator. Among these, a horizontal axis rotary mixer is preferable, and a Ladige mixer is more preferable, from the viewpoint of enhancing the reaction uniformity during the production of the product.

(液添加ノズル)
機械攪拌式混合機は、混合機内に触媒や反応剤等を投入するための液添加ノズルを備えていてもよい。液添加ノズルは、液体の触媒や反応剤等を流下、滴下、噴霧等により混合機内に投入できる機構を有するノズルである。
液添加ノズルは特に限定されないが、例えば、一流体ノズル、二流体ノズル等の噴霧ノズルが好ましく、混合機内に導入される気体量が比較的少なく反応槽内の圧力上昇が起こりにくいなどの点では一流体ノズルがより好ましい。
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。
噴霧ノズルとしては、例えば、一流体ノズルとしては、市販品として、株式会社いけうち社製の扇形ノズル、空円錐ノズル、充円錐ノズルを好適に用いることができる。
(Liquid addition nozzle)
The mechanical stirring type mixer may be provided with a liquid addition nozzle for charging a catalyst, a reactant, or the like into the mixer. The liquid addition nozzle is a nozzle having a mechanism capable of charging a liquid catalyst, a reactant, or the like into the mixer by flowing down, dropping, spraying, or the like.
The liquid addition nozzle is not particularly limited, but for example, a spray nozzle such as a one-fluid nozzle or a two-fluid nozzle is preferable, and the amount of gas introduced into the mixer is relatively small and the pressure in the reaction vessel is unlikely to rise. A one-fluid nozzle is more preferred.
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.
As the spray nozzle, for example, as a one-fluid nozzle, a fan-shaped nozzle, an empty cone nozzle, or a filled cone nozzle manufactured by Ikeuchi Co., Ltd. can be preferably used as a commercially available product.

本発明の洗浄方法は洗浄性が高いため、機械攪拌式混合機が液添加ノズルを備える場合も液添加ノズルの閉塞が起こり難い。この効果について以下に説明する。
本発明の洗浄方法では、工程(I)〜工程(III)を複数回行って混合機内を洗浄した後、さらに後述する減圧乾燥を行ってもよいが、減圧乾燥直前の洗浄液中に混合機内の付着物が多量に溶解していると、該付着物が液添加ノズルにも付着して減圧乾燥時に乾燥固化し、液添加ノズルを閉塞することがある。しかしながら本発明の洗浄方法は減圧乾燥直前の洗浄液中に溶解した付着物の量が少ないので、液添加ノズルにも付着物が付着し難いためである。
液添加ノズルの閉塞をより効果的に抑制する観点からは、工程(III)の後に液添加ノズルに気体を流通させながら混合機内を減圧乾燥することが好ましい。減圧乾燥については後述する。
Since the cleaning method of the present invention has high cleaning properties, even when the mechanical stirring type mixer is provided with the liquid addition nozzle, the liquid addition nozzle is unlikely to be blocked. This effect will be described below.
In the cleaning method of the present invention, the steps (I) to (III) may be performed a plurality of times to clean the inside of the mixer, and then the vacuum drying described later may be performed, but the inside of the mixer is contained in the cleaning liquid immediately before the vacuum drying. If a large amount of deposits are dissolved, the deposits may also adhere to the liquid addition nozzle and dry and solidify during vacuum drying, thereby blocking the liquid addition nozzle. However, in the cleaning method of the present invention, since the amount of deposits dissolved in the cleaning liquid immediately before drying under reduced pressure is small, it is difficult for the deposits to adhere to the liquid addition nozzle.
From the viewpoint of more effectively suppressing the clogging of the liquid addition nozzle, it is preferable to dry the inside of the mixer under reduced pressure while passing gas through the liquid addition nozzle after the step (III). The vacuum drying will be described later.

図1は機械攪拌式混合機の一実施形態を示す断面模式図である。機械撹拌式混合機10は反応槽11内に主翼である攪拌翼12を有し、さらに液添加ノズル20を備える。混合機10は液添加ノズル20を複数備えていてもよい。液添加ノズル20は通常、混合機10の上部に設置される。
混合機10は、主翼である攪拌翼12の他に、副翼であるチョッパー翼(非図示)を有してもよい。チョッパー翼は例えば攪拌翼の回転軸12aの外周に回転可能な状態で設けられ、反応槽11内に収容される。
なお、図1に示す機械攪拌式混合機10は攪拌翼の回転軸12aが略水平方向である水平軸回転型混合機であるが、本発明に用いる機械攪拌式混合機はこの態様に限定されない。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a mechanical stirring mixer. The mechanical stirring type mixer 10 has a stirring blade 12 which is a main blade in the reaction tank 11, and further includes a liquid addition nozzle 20. The mixer 10 may include a plurality of liquid addition nozzles 20. The liquid addition nozzle 20 is usually installed on the upper part of the mixer 10.
The mixer 10 may have a chopper blade (not shown) as an aileron in addition to the stirring blade 12 which is the main blade. The chopper blade is provided, for example, on the outer periphery of the rotating shaft 12a of the stirring blade in a rotatable state, and is housed in the reaction tank 11.
The mechanical stirring type mixer 10 shown in FIG. 1 is a horizontal axis rotating type mixer in which the rotating shaft 12a of the stirring blade is in a substantially horizontal direction, but the mechanical stirring type mixer used in the present invention is not limited to this embodiment. ..

洗浄前の機械撹拌式混合機内は、壁面や撹拌軸にセルロース誘導体などが固着した状態となっている。本発明の洗浄方法により、この固着したセルロース誘導体などが効果的に洗浄される。
<工程(I)>
工程(I)は、機械撹拌式混合機内の圧力を80kPa以下に減圧する工程である。工程(II)の洗浄液導入前に混合機内の圧力を80kPa以下にすることで、混合機内の付着物への洗浄液の浸透効果、及び該付着物のかき取り効果が向上し、洗浄性が向上する。
優れた洗浄効果を得る観点から、上記圧力は好ましくは60kPa以下、より好ましくは50kPa以下、さらに好ましくは45kPa以下である。また、減圧効率の観点から、上記圧力は好ましくは0.01kPa以上、より好ましくは0.1kPa以上、さらに好ましくは1kPa以上、よりさらに好ましくは5kPa以上である。
混合機内を減圧にする方法は特に制限はなく、例えば、真空ポンプを用いる方法が挙げられる。真空ポンプは、バグフィルター等を介して混合機と接続することが好ましい。
Inside the mechanical stirring mixer before cleaning, a cellulose derivative or the like is stuck to the wall surface or the stirring shaft. The cleaning method of the present invention effectively cleans the adhered cellulose derivative and the like.
<Step (I)>
Step (I) is a step of reducing the pressure in the mechanical stirring type mixer to 80 kPa or less. By reducing the pressure in the mixer to 80 kPa or less before introducing the cleaning liquid in step (II), the effect of permeating the cleaning liquid into the deposits in the mixer and the effect of scraping the deposits are improved, and the cleaning performance is improved. ..
From the viewpoint of obtaining an excellent cleaning effect, the pressure is preferably 60 kPa or less, more preferably 50 kPa or less, still more preferably 45 kPa or less. From the viewpoint of decompression efficiency, the pressure is preferably 0.01 kPa or more, more preferably 0.1 kPa or more, still more preferably 1 kPa or more, still more preferably 5 kPa or more.
The method of reducing the pressure inside the mixer is not particularly limited, and examples thereof include a method using a vacuum pump. The vacuum pump is preferably connected to the mixer via a bag filter or the like.

<工程(II)>
工程(II)は、前記工程(I)の後に混合機内に洗浄液を導入し、80kPa以下の減圧下で撹拌する工程である。前記工程(I)で混合機内の圧力を80kPa以下の減圧にし、その後に洗浄液を導入して該減圧下で攪拌することで、常圧で洗浄液を導入した後に減圧した場合と比べると、減圧ラインに洗浄液が揮散、付着して減圧ラインが汚染されるのを回避できる。また、混合機内の付着物中への洗浄液の浸透が促進され、洗浄液の泡立ちも抑制されるので、付着物のかき取り効果が向上する。
優れた洗浄効果を得る観点から、上記圧力は好ましくは60kPa以下、より好ましくは50kPa以下、さらに好ましくは45kPa以下、よりさらに好ましくは30kPa以下、よりさらに好ましくは20kPa以下である。また、減圧効率の観点から、上記圧力は好ましくは0.01kPa以上、より好ましくは0.1kPa以上、さらに好ましくは1kPa以上、よりさらに好ましくは5kPa以上である。
<Step (II)>
The step (II) is a step of introducing a cleaning liquid into the mixer after the step (I) and stirring under a reduced pressure of 80 kPa or less. By reducing the pressure in the mixer to 80 kPa or less in the step (I), then introducing the cleaning liquid and stirring under the reduced pressure, the pressure reducing line is compared with the case where the cleaning liquid is introduced at normal pressure and then reduced. It is possible to prevent the cleaning liquid from volatilizing and adhering to the decompression line and contaminating the decompression line. In addition, the permeation of the cleaning liquid into the deposits in the mixer is promoted, and the foaming of the cleaning liquid is suppressed, so that the effect of scraping the deposits is improved.
From the viewpoint of obtaining an excellent cleaning effect, the pressure is preferably 60 kPa or less, more preferably 50 kPa or less, still more preferably 45 kPa or less, still more preferably 30 kPa or less, still more preferably 20 kPa or less. From the viewpoint of decompression efficiency, the pressure is preferably 0.01 kPa or more, more preferably 0.1 kPa or more, still more preferably 1 kPa or more, still more preferably 5 kPa or more.

(洗浄液)
工程(II)で用いる洗浄液は、洗浄対象である付着物を溶解できるものである限り特に限定されず、水、有機溶剤、界面活性剤又はこれらの混合物が挙げられる。洗浄対象が後述するセルロース誘導体である場合は、水、有機溶剤、又はこれらの混合物が好ましく、水、極性溶剤、又はこれらの混合物がより好ましく、洗浄性及びコストの観点からは水がさらに好ましい。
好ましい極性溶剤としては、イソプロピルアルコール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコール等の炭素数1以上5以下のアルコール;1,4−ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶媒;ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶剤等が挙げられる。
(Cleaning liquid)
The cleaning liquid used in the step (II) is not particularly limited as long as it can dissolve the deposits to be cleaned, and examples thereof include water, an organic solvent, a surfactant, or a mixture thereof. When the object to be washed is a cellulose derivative described later, water, an organic solvent, or a mixture thereof is preferable, water, a polar solvent, or a mixture thereof is more preferable, and water is further preferable from the viewpoint of cleanability and cost.
Preferred polar solvents include alcohols having 1 to 5 carbon atoms such as isopropyl alcohol, isobutyl alcohol and tert-butyl alcohol; and ether solvents such as 1,4-dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether and triethylene glycol dimethyl ether; Examples thereof include aprotonic polar solvents such as dimethylsulfoxide and dimethylformamide.

洗浄液の導入量は、優れた洗浄効果を得る観点から、混合機の単位容量(m)あたりの仕込み量として、好ましくは0.1m以上、より好ましくは0.2m以上、さらに好ましくは0.4m以上であり、攪拌効率の観点から、好ましくは0.8m以下、より好ましくは0.7m以下、さらに好ましくは0.6m以下である。 The amount of the cleaning liquid introduced is preferably 0.1 m 3 or more, more preferably 0.2 m 3 or more, still more preferably 0.2 m 3 or more, as the amount charged per unit capacity (m 3 ) of the mixer from the viewpoint of obtaining an excellent cleaning effect. It is 0.4 m 3 or more, preferably 0.8 m 3 or less, more preferably 0.7 m 3 or less, and further preferably 0.6 m 3 or less from the viewpoint of stirring efficiency.

(攪拌)
工程(II)における攪拌の周速は、洗浄性を向上させる観点から、好ましくは0.2m/秒以上、より好ましくは0.5m/秒以上、さらに好ましくは1.0m/秒以上、よりさらに好ましくは2.0m/秒以上、よりさらに好ましくは3.0m/秒以上であり、また、エネルギー効率及び洗浄液の泡立ち防止の観点から、好ましくは20m/秒以下、より好ましくは15m/秒以下、さらに好ましくは12m/秒以下、よりさらに好ましくは10m/秒以下、よりさらに好ましくは8.0m/秒以下である。
上記攪拌の周速は、混合機の主翼の周速(翼先端の移動速度=主翼径×円周率×回転数)を意味する。
(Stirring)
From the viewpoint of improving the cleanability, the peripheral speed of stirring in the step (II) is preferably 0.2 m / sec or more, more preferably 0.5 m / sec or more, still more preferably 1.0 m / sec or more, still more. It is preferably 2.0 m / sec or more, more preferably 3.0 m / sec or more, and preferably 20 m / sec or less, more preferably 15 m / sec or less, from the viewpoint of energy efficiency and prevention of foaming of the cleaning liquid. It is even more preferably 12 m / sec or less, even more preferably 10 m / sec or less, and even more preferably 8.0 m / sec or less.
The peripheral speed of stirring means the peripheral speed of the main blade of the mixer (moving speed of the tip of the blade = main blade diameter x pi x rotation speed).

工程(II)の攪拌時の温度は特に限定されず、洗浄液の沸点や付着物の溶解性に応じて適宜選択することができる。例えば洗浄液が水であり、付着物がセルロース誘導体である場合には、洗浄性の観点から、攪拌時の温度は好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上、よりさらに好ましくは65℃以上である。また、エネルギー効率の観点から、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは85℃以下である。 The temperature at the time of stirring in the step (II) is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the boiling point of the cleaning solution and the solubility of deposits. For example, when the cleaning liquid is water and the deposit is a cellulose derivative, the temperature during stirring is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, from the viewpoint of cleanability. More preferably, it is 65 ° C. or higher. From the viewpoint of energy efficiency, the temperature is preferably 95 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and even more preferably 85 ° C. or lower.

工程(II)における攪拌は、洗浄性を向上させる観点から、正転方向に攪拌した後、さらに逆転方向に攪拌することが好ましい。正転及び逆転方向に攪拌する際の攪拌の周速及び攪拌温度は同一でも異なっていてもよいが、同一であることが好ましい。 From the viewpoint of improving the detergency, the stirring in the step (II) is preferably stirred in the forward rotation direction and then in the reverse rotation direction. The peripheral speed and stirring temperature of stirring in the forward rotation and reverse rotation directions may be the same or different, but are preferably the same.

工程(II)の攪拌時間は特に制限されないが、洗浄性の観点から、総攪拌時間として好ましくは0.5時間以上、より好ましくは1時間以上、さらに好ましくは2時間以上、よりさらに好ましくは3時間以上である。また、洗浄効率の観点から、好ましくは10時間以下、より好ましくは8時間以下、さらに好ましくは6時間以下である。
正転方向及び逆転方向に攪拌する場合、正転方向の攪拌時間は逆転方向の攪拌時間よりも長いことが好ましく、その比率としては、好ましくは20/1〜2/1、より好ましくは15/1〜3/1、さらに好ましくは10/1〜4/1である。
The stirring time in the step (II) is not particularly limited, but from the viewpoint of cleanability, the total stirring time is preferably 0.5 hours or more, more preferably 1 hour or more, still more preferably 2 hours or more, still more preferably 3 It's more than an hour. Further, from the viewpoint of cleaning efficiency, it is preferably 10 hours or less, more preferably 8 hours or less, and further preferably 6 hours or less.
When stirring in the forward rotation direction and the reverse rotation direction, the stirring time in the normal rotation direction is preferably longer than the stirring time in the reverse rotation direction, and the ratio is preferably 20/1 to 2/1, more preferably 15 /. It is 1 to 3/1, more preferably 10/1 to 4/1.

<工程(III)>
工程(III)は、前記工程(II)の後に混合機内の圧力を大気圧とし、次いで、洗浄液を排出する工程である。工程(III)では、例えば、工程(II)で80kPa以下の減圧になっている混合機内に窒素などの不活性ガス、又は空気等を導入して、混合機内の圧力を大気圧に戻す。製造物の安定性の観点から、混合機内に窒素などの不活性ガスを導入して、混合機内の圧力を大気圧に戻すことが好ましい。次いで、洗浄液を混合機から排出する。
<Step (III)>
The step (III) is a step of setting the pressure in the mixer to atmospheric pressure after the step (II) and then discharging the cleaning liquid. In the step (III), for example, an inert gas such as nitrogen, air, or the like is introduced into the mixer whose pressure is reduced to 80 kPa or less in the step (II) to return the pressure in the mixer to atmospheric pressure. From the viewpoint of product stability, it is preferable to introduce an inert gas such as nitrogen into the mixer to return the pressure in the mixer to atmospheric pressure. Then, the cleaning liquid is discharged from the mixer.

本発明の洗浄方法では、より優れた洗浄効果を得る観点から、工程(I)〜工程(III)の一連の工程を複数回繰り返して行うことが好ましい。繰り返し回数は好ましくは2回以上であり、洗浄効率の観点からは、好ましくは4回以下、より好ましくは3回以下である。
工程(I)〜工程(III)の一連の工程を2回以上行う場合、2回目以降の工程(I)〜工程(III)における好ましい態様は下記である。
洗浄2回目以降の工程(I)における混合機内の圧力は、洗浄1回目の時の圧力よりも高いことが好ましい。洗浄1回目終了後に混合機内に残存した洗浄液が減圧ラインに揮散するのを防止できるためである。この観点から、洗浄2回目以降の工程(I)における混合機内の圧力は、好ましくは60kPa以下、より好ましくは50kPa以下、さらに好ましくは45kPa以下である。また、減圧効率の観点から、上記圧力は好ましくは10kPa以上、より好ましくは20kPa以上である。
洗浄2回目以降の工程(II)における攪拌時間は、洗浄効率の観点から、洗浄1回目の時の攪拌時間よりも短いことが好ましい。洗浄性の観点から、総攪拌時間として好ましくは0.2時間以上、より好ましくは0.5時間以上、さらに好ましくは1時間以上、よりさらに好ましくは1.5時間以上である。また、洗浄効率の観点から、好ましくは8時間以下、より好ましくは6時間以下、さらに好ましくは4時間以下である。
また、洗浄2回目以降の工程(II)における攪拌の周速は、洗浄1回目の時の周速よりも遅いことが好ましく、好ましくは0.05m/秒以上、より好ましくは0.1m/秒以上、さらに好ましくは0.5m/秒以上、よりさらに好ましくは1.0m/秒以上、よりさらに好ましくは2.0m/秒以上であり、また、エネルギー効率及び洗浄液の泡立ち防止の観点から、好ましくは15m/秒以下、より好ましくは12m/秒以下、さらに好ましくは10m/秒以下、よりさらに好ましくは8.0m/秒以下、よりさらに好ましくは7.5m/秒以下である。
上記以外は、洗浄2回目以降の工程(I)〜工程(III)における好ましい態様は、洗浄1回目の時と同じである。
In the cleaning method of the present invention, it is preferable to repeat a series of steps (I) to (III) a plurality of times from the viewpoint of obtaining a more excellent cleaning effect. The number of repetitions is preferably 2 times or more, and from the viewpoint of cleaning efficiency, it is preferably 4 times or less, and more preferably 3 times or less.
When the series of steps (I) to (III) is performed two or more times, the preferred embodiments of the second and subsequent steps (I) to (III) are as follows.
The pressure in the mixer in the second and subsequent cleaning steps (I) is preferably higher than the pressure in the first cleaning. This is because it is possible to prevent the cleaning liquid remaining in the mixer after the first cleaning from volatilizing on the decompression line. From this point of view, the pressure in the mixer in the second and subsequent steps (I) is preferably 60 kPa or less, more preferably 50 kPa or less, still more preferably 45 kPa or less. Further, from the viewpoint of decompression efficiency, the pressure is preferably 10 kPa or more, more preferably 20 kPa or more.
From the viewpoint of cleaning efficiency, the stirring time in the second and subsequent washing steps (II) is preferably shorter than the stirring time in the first washing. From the viewpoint of detergency, the total stirring time is preferably 0.2 hours or more, more preferably 0.5 hours or more, still more preferably 1 hour or more, still more preferably 1.5 hours or more. Further, from the viewpoint of cleaning efficiency, it is preferably 8 hours or less, more preferably 6 hours or less, and further preferably 4 hours or less.
Further, the peripheral speed of stirring in the second and subsequent steps (II) of the washing is preferably slower than the peripheral speed of the first washing, preferably 0.05 m / sec or more, more preferably 0.1 m / sec. The above is more preferably 0.5 m / sec or more, still more preferably 1.0 m / sec or more, still more preferably 2.0 m / sec or more, and is preferable from the viewpoint of energy efficiency and prevention of foaming of the cleaning liquid. Is 15 m / sec or less, more preferably 12 m / sec or less, still more preferably 10 m / sec or less, still more preferably 8.0 m / sec or less, still more preferably 7.5 m / sec or less.
Except for the above, the preferred embodiments in the steps (I) to (III) after the second washing are the same as those in the first washing.

<減圧乾燥>
本発明の洗浄方法は、前記工程(III)の後に混合機内を減圧乾燥することが好ましい(以下「減圧乾燥工程」ともいう)。工程(I)〜工程(III)の一連の工程を2回以上行う場合、減圧乾燥工程は、最後に行った工程(III)の終了後に行う。
減圧乾燥時の混合機内の温度は特に制限されないが、工程(II)の攪拌時の温度と同様の温度で行うことができる。例えば洗浄液が水である場合には、減圧乾燥時の温度は好ましくは40℃以上、より好ましくは50℃以上、さらに好ましくは60℃以上、よりさらに好ましくは65℃以上である。また、エネルギー効率の観点から、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下、さらに好ましくは85℃以下である。
減圧乾燥時の混合機内の圧力は、乾燥速度の観点から低い方が好ましく、好ましくは10kPa以下、より好ましくは8kPa以下、さらに好ましくは5kPa以下である。また、減圧効率の観点から、上記圧力は好ましくは0.1kPa以上、より好ましくは0.2kPa以上、さらに好ましくは0.5kPa以上である。
減圧乾燥時間は特に制限されないが、好ましくは0.2時間以上、より好ましくは0.5時間以上であり、好ましくは6時間以下、より好ましくは3時間以下である。
<Drying under reduced pressure>
In the cleaning method of the present invention, it is preferable to dry the inside of the mixer under reduced pressure after the step (III) (hereinafter, also referred to as “vacuum drying step”). When the series of steps (I) to (III) is carried out twice or more, the vacuum drying step is carried out after the completion of the last step (III).
The temperature inside the mixer during drying under reduced pressure is not particularly limited, but the temperature can be the same as the temperature during stirring in step (II). For example, when the cleaning liquid is water, the temperature during vacuum drying is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 50 ° C. or higher, still more preferably 60 ° C. or higher, and even more preferably 65 ° C. or higher. From the viewpoint of energy efficiency, it is preferably 95 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and even more preferably 85 ° C. or lower.
The pressure in the mixer during vacuum drying is preferably low, preferably 10 kPa or less, more preferably 8 kPa or less, still more preferably 5 kPa or less, from the viewpoint of the drying speed. From the viewpoint of decompression efficiency, the pressure is preferably 0.1 kPa or more, more preferably 0.2 kPa or more, still more preferably 0.5 kPa or more.
The vacuum drying time is not particularly limited, but is preferably 0.2 hours or more, more preferably 0.5 hours or more, preferably 6 hours or less, and more preferably 3 hours or less.

本発明に用いる機械攪拌式混合機が液添加ノズルを備えるものである場合、前記工程(III)の後に液添加ノズルに気体を流通させながら混合機内を減圧乾燥することが好ましい。前記洗浄液中に溶解した付着物が液添加ノズルにも付着し、これが減圧乾燥時に乾燥固化して液添加ノズルを閉塞することがある。しかしながら液添加ノズルに気体を流通させながら混合機内を減圧乾燥することで液添加ノズルの閉塞を効果的に防止できるためである。
流通させる気体は窒素、アルゴン等の不活性ガスが好ましく、窒素がより好ましい。流通させる気体の流量は特に制限されないが、液添加ノズルの閉塞防止効果の観点から、好ましくは0.1Nm/h以上、より好ましくは0.2Nm/h以上、さらに好ましくは0.5Nm/h以上であり、コストの観点から、好ましくは15Nm/h以下、より好ましくは12Nm/h以下、さらに好ましくは10Nm/h以下である。
When the mechanical stirring type mixer used in the present invention is provided with a liquid addition nozzle, it is preferable to dry the inside of the mixer under reduced pressure while passing gas through the liquid addition nozzle after the step (III). The deposits dissolved in the cleaning liquid may also adhere to the liquid addition nozzle, which may dry and solidify during vacuum drying to block the liquid addition nozzle. However, this is because it is possible to effectively prevent the liquid addition nozzle from being blocked by drying the inside of the mixer under reduced pressure while passing gas through the liquid addition nozzle.
The gas to be circulated is preferably an inert gas such as nitrogen or argon, and more preferably nitrogen. The flow rate of the gas to be circulated is not particularly limited, but from the viewpoint of the effect of preventing clogging of the liquid addition nozzle, it is preferably 0.1 Nm 3 / h or more, more preferably 0.2 Nm 3 / h or more, and further preferably 0.5 Nm 3 / h or more, from the viewpoint of cost, preferably not more than 15 Nm 3 / h, more preferably 12Nm 3 / h, more preferably not more than 10 Nm 3 / h.

本発明の洗浄方法は、各種製造物の製造に用いた混合機の洗浄に用いることができるが、特にセルロース誘導体の製造に用いた混合機の洗浄に好適である。混合機内の壁面や撹拌軸に固着しやすいため本発明の優れた洗浄効果を有効に発揮できるという観点からは、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又はその誘導体が好ましく、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースがより好ましく、カチオン化ヒドロキシプロピルセルロースがさらに好ましい。 The cleaning method of the present invention can be used for cleaning the mixer used for producing various products, and is particularly suitable for cleaning the mixer used for producing a cellulose derivative. Hydroxyalkyl cellulose or a derivative thereof is preferable as the cellulose derivative, and cationized hydroxyalkyl cellulose is more preferable, from the viewpoint that the excellent cleaning effect of the present invention can be effectively exhibited because it easily adheres to the wall surface in the mixer or the stirring shaft. , Catified hydroxypropyl cellulose is more preferred.

[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、下記工程(A)及び工程(B)を有し、次いで、前記工程(I)〜工程(III)を行う方法である。
工程(A):塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料と反応剤とを機械撹拌式混合機内で反応させてセルロース誘導体を得る工程
工程(B):工程(A)で得られたセルロース誘導体を前記混合機から排出する工程
[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 (A) and (B), and then performs the steps (I) to (III). The method.
Step (A): A step of reacting a cellulose-containing raw material and a reactant in a mechanical stirring mixer in the presence of a basic catalyst to obtain a cellulose derivative Step (B): A step of obtaining a cellulose derivative obtained in step (A). Step of discharging from the mixer

<セルロース誘導体>
本発明の製造方法で得られるセルロース誘導体としては、前記工程(I)〜工程(III)による優れた洗浄効果を発揮できるという観点から、ヒドロキシアルキルセルロース又はその誘導体が好ましく、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースがより好ましく、カチオン化ヒドロキシプロピルセルロースがさらに好ましい。また、セルロース誘導体の形状は特に限定しないが、例えば粉末、フレーク、ペースト、粒状、塊状であり、粉末が好ましい。粉末状のセルロース誘導体は製造過程で機械撹拌式混合機内に固着しやすいが、前記工程(I)〜工程(III)による洗浄効果を発揮しやすく効果的に洗浄することが可能である。
以下、セルロース誘導体として粉末状のカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを製造する方法を一例として説明するが、本発明の製造方法はこの態様に限定されない。
<Cellulose derivative>
As the cellulose derivative obtained by the production method of the present invention, hydroxyalkyl cellulose or a derivative thereof is preferable, and cationized hydroxyalkyl cellulose is preferable from the viewpoint of exhibiting the excellent cleaning effect of the steps (I) to (III). More preferably, cationized hydroxypropyl cellulose is even more preferable. The shape of the cellulose derivative is not particularly limited, but is, for example, powder, flakes, paste, granular or lumpy, and powder is preferable. Although the powdered cellulose derivative tends to adhere to the inside of the mechanical stirring type mixer in the manufacturing process, it is easy to exert the cleaning effect by the steps (I) to (III) and can be effectively washed.
Hereinafter, a method for producing powdered cationized hydroxyalkyl cellulose as a cellulose derivative will be described as an example, but the production method of the present invention is not limited to this aspect.

<工程(A)>
工程(A)は、塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料と反応剤とを機械撹拌式混合機内で反応させてセルロース誘導体を得る工程である。
工程(A)では、本発明の洗浄方法において記載した機械撹拌式混合機を用いる。該混合機は液添加ノズルを備えたものであることが好ましい。
<Process (A)>
The step (A) is a step of reacting the cellulose-containing raw material and the reactant in the mechanical stirring type mixer in the presence of a basic catalyst to obtain a cellulose derivative.
In the step (A), the mechanical stirring type mixer described in the cleaning method of the present invention is used. The mixer is preferably equipped with a liquid addition nozzle.

(セルロース含有原料)
工程(A)で用い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)
Cellulose-containing raw materials used in step (A) include chemically pure cellulose, various wood chips, pruned branches of various trees, thinned wood, branch wood, construction waste, factory waste, and other wood; from wood. Pulps such as wood pulp produced 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 stems; Various cellulose-containing raw materials such as paddy husks, palm husks, coconut husks and other plant husks can be used. Among these, pulps are preferable.

反応剤との反応性の観点から、工程(A)で用いるセルロース含有原料は粉末状であることが好ましい(以下、粉末状のセルロース含有原料を「粉末状セルロース」ともいう)。
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、粉砕機により粉砕処理する方法が挙げられる。当該粉砕処理では、セルロース含有原料を小粒径化するとともに低結晶化することができるので、反応剤との反応性がより向上する。セルロース含有原料の裁断処理、乾燥処理、及び粉砕処理の方法としては特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
From the viewpoint of reactivity with the reactant, the cellulose-containing raw material used in the step (A) is preferably in the form of powder (hereinafter, the powdered cellulose-containing raw material is also referred to as "powdered cellulose").
Examples of the method for obtaining powdered cellulose include a method in which a cellulose-containing raw material is cut and dried as required, and then pulverized by a pulverizer. In the pulverization treatment, the cellulose-containing raw material can be made smaller in diameter and crystallized, so that the reactivity with the reactant is further improved. The method of cutting, drying, and pulverizing the cellulose-containing raw material is not particularly limited, and a known method can be used.

工程(A)で用いる粉末状セルロースは、その体積中位粒径(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、反応剤との反応均一性の観点からは、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。 The powdery cellulose used in the step (A) has a volume median particle diameter (D50) of preferably 10 μm or more, more preferably 20 μm or more, still more preferably 30 μm or more. From the viewpoint of reaction uniformity with the reactant, D50 is preferably 300 μm or less, more preferably 200 μm or less, still more preferably 100 μm or less.

工程(A)で用いる粉末状セルロースの結晶化指数は、好ましくは25%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは15%以下、よりさらに好ましくは10%以下であり、生産性の観点からは、好ましくは−10%以上である。特に、粉末状セルロースの結晶化指数が10%以下であれば、反応剤との反応性及び反応均一性が良好になる。
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下記計算式(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。
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。〕
The crystallization index of the powdered cellulose used in the step (A) is preferably 25% or less, more preferably 20% or less, further preferably 15% or less, still more preferably 10% or less, and from the viewpoint of productivity. Is preferably -10% or more. In particular, when the crystallization index of powdered cellulose is 10% or less, the reactivity with the reactant and the reaction uniformity are improved.
The cellulose crystallization index refers to the cellulose crystallization index derived from the type I crystal structure of cellulose, and is obtained by the following formula (1) from the results of X-ray crystal diffraction measurement. The lower the value of the crystallization index, the lower the crystallinity of cellulose.
Crystallization index (%) = [(I 22.6- I 18.5 ) / I 22.6 ] x 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 °). ]

また粉末状セルロースの水分量は、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上、さらに好ましくは0.1質量%以上であり、反応剤との反応性の観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは7.0質量%以下、さらに好ましくは4.0質量%以下、よりさらに好ましくは3.0質量%以下である。
上記D50、結晶化指数、及び水分量は、具体的には実施例に記載の方法で測定できる。
The water content of the powdered cellulose is preferably 0.01% by mass or more, more preferably 0.05% by mass or more, still more preferably 0.1% by mass or more, and from the viewpoint of reactivity with the reactants, It is preferably 10% by mass or less, more preferably 7.0% by mass or less, still more preferably 4.0% by mass or less, still more preferably 3.0% by mass or less.
The D50, the crystallization index, and the water content can be specifically measured by the method described in Examples.

(反応剤)
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う。セルロース誘導体としてカチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを製造する場合、反応剤としてはヒドロキシアルキル化剤及びカチオン化剤が用いられる。
(Reactant)
In the present invention, the reactant refers to a compound capable of introducing a substituent by reacting with a primary or secondary hydroxyl group of cellulose. When cationized hydroxyalkyl cellulose is produced as a cellulose derivative, a hydroxyalkylating agent and a cationizing agent are used as the reactants.

〔ヒドロキシアルキル化剤〕
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。
上記の中でも、ヒドロキシアルキル化剤としては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。
[Hydroxyalkylating agent]
Specific examples of the hydroxyalkylating agent include epoxy alkanes, alkyl glycidyl ethers, alkyl halohydrin 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.
Among the above, as the hydroxyalkylating agent, one or more selected from the group consisting of propylene oxide and butylene oxide is preferable, and propylene oxide is more preferable.

〔カチオン化剤〕
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]
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。
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。
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. These cationizing agents can be used alone or in combination of two or more.
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.

(塩基性触媒)
工程(A)で用いる塩基性触媒としては、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。
(Basic catalyst)
Examples of the basic catalyst used in the step (A) 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 trimethylamine. Examples thereof include tertiary amines such as triethylamine. Among these, one or more selected from the group consisting of alkali metal hydroxide and alkaline earth metal hydroxide is preferable, alkali metal hydroxide is more preferable, and selected from the group consisting of sodium hydroxide and potassium hydroxide. One or more of them are more preferable, and sodium hydroxide is even more preferable.

工程(A)における塩基性触媒の使用量は、セルロース含有原料と反応剤との反応を効率よく進行させる観点から、セルロース含有原料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モルに対し好ましくは0.5モル当量以上、より好ましくは0.7モル当量以上、さらに好ましくは0.8モル当量以上である。一方、コストの観点から、当該塩基性触媒の使用量は、セルロース含有原料のAGU1モルに対して好ましくは3.0モル当量以下、より好ましくは2.5モル当量以下、さらに好ましくは2.0モル当量以下、よりさらに好ましくは1.5モル当量以下である。 The amount of the basic catalyst used in the step (A) is an anhydroglucose unit of cellulose (hereinafter, "AGU") constituting the main chain of the cellulose-containing raw material from the viewpoint of efficiently advancing the reaction between the cellulose-containing raw material and the reactant. It is preferably 0.5 molar equivalent or more, more preferably 0.7 molar equivalent or more, still more preferably 0.8 molar equivalent or more with respect to 1 mol. On the other hand, from the viewpoint of cost, the amount of the basic catalyst used is preferably 3.0 molar equivalents or less, more preferably 2.5 molar equivalents or less, still more preferably 2.0 molar equivalents, relative to 1 mol of the cellulose-containing raw material AGU. It is less than or equal to a molar equivalent, more preferably less than or equal to 1.5 molar equivalents.

(反応)
工程(A)では、上記塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料と反応剤とを機械撹拌式混合機内で反応させる。
カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを製造する場合、反応剤として用いるヒドロキシアルキル化剤とカチオン化剤の反応順序は特に制限されないが、塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料とヒドロキシアルキル化剤とを反応させてヒドロキシアルキルセルロースを製造し、次いで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ことが好ましい。
(reaction)
In the step (A), the cellulose-containing raw material and the reactant are reacted in a mechanical stirring type mixer in the presence of the basic catalyst.
In the case of producing cationized hydroxyalkyl cellulose, the reaction order of the hydroxyalkylating agent and the cationizing agent used as a reactant is not particularly limited, but the cellulose-containing raw material is reacted with the hydroxyalkylating agent in the presence of a basic catalyst. It is preferable to produce hydroxyalkyl cellulose and then react the hydroxyalkyl cellulose with a cationizing agent.

〔ヒドロキシアルキル化工程〕
工程(A)の反応では、まず、塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料とヒドロキシアルキル化剤とを機械撹拌式混合機内で反応させてヒドロキシアルキルセルロースを得る(ヒドロキシアルキル化工程)。
塩基性触媒及びヒドロキシアルキル化剤の添加順序には特に制限はないが、セルロース含有原料と塩基性触媒とを混合した後に、ヒドロキシアルキル化剤を添加して反応させることが好ましい。セルロース含有原料と塩基性触媒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、その後のヒドロキシアルキル化剤との反応が効率よく進行するためである。
[Hydroxyalkylation step]
In the reaction of the step (A), first, in the presence of a basic catalyst, the cellulose-containing raw material and the hydroxyalkylating agent are reacted in a mechanical stirring type mixer to obtain hydroxyalkyl cellulose (hydroxyalkylation step).
The order of adding the basic catalyst and the hydroxyalkylating agent is not particularly limited, but it is preferable that the cellulose-containing raw material and the basic catalyst are mixed and then the hydroxyalkylating agent is added for the reaction. This is because the alkali cellulose having high reaction activity is produced by mixing the cellulose-containing raw material and the basic catalyst, so that the subsequent reaction with the hydroxyalkylating agent proceeds efficiently.

上記反応は、固相状態で行われることが好ましい。上記反応を固相状態で行うことにより、セルロース含有原料とヒドロキシアルキル化剤との反応が効率よく進行する。また、例えばヒドロキシアルキル化工程の反応系内に大過剰の水が存在すると、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。そのため上記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。
ヒドロキシアルキル化工程における反応時の水分量は、セルロース含有原料中に塩基性触媒及びヒドロキシアルキル化剤を均一に分散させる観点からは、セルロース含有原料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、上記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、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、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、セルロース含有原料中のセルロースの量とは、セルロース含有原料の質量から該セルロース含有原料中の水分量を差し引いた値を意味する。ヒドロキシアルキル化工程における反応時の水分量は、当該工程に供されるセルロース含有原料中の水分量と、当該工程で必要に応じ添加する水の量の合計を意味する。
例えばヒドロキシアルキル化工程では、まず、混合機内でセルロース含有原料、塩基性触媒、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、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。これにより前述したアルカリセルロースが生成する。
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。
The above reaction is preferably carried out in a solid phase state. By carrying out the above reaction in a solid phase state, the reaction between the cellulose-containing raw material and the hydroxyalkylating agent proceeds efficiently. Further, for example, if a large excess of water is present in the reaction system of the hydroxyalkylation step, a hydration reaction (side reaction) of the epoxy alkane occurs when a hydroxyalkylating agent such as an epoxy alkane is used, which is a by-product. Is likely to occur and the yield is likely to decrease. Therefore, by carrying out the reaction 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.
The water content during the reaction in the hydroxyalkylation step is preferably more than 0% by mass with respect to the cellulose in the cellulose-containing raw material from the viewpoint of uniformly dispersing the basic catalyst and the hydroxyalkylating agent in the cellulose-containing raw material. Yes, more preferably 2.0% by mass or more, still more preferably 5.0% by mass or more, still more preferably 10% by mass or more, still more preferably 15% by mass or more. From the viewpoint of suppressing the side reaction and improving the yield, the content is preferably 100% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, still more preferably 70% by mass or less, still more preferably 55% by mass or less. is there. In the present invention, if the water content during the reaction is 100% by mass or less, the reaction is in a solid phase state.
The amount of cellulose in the cellulose-containing raw material means a value obtained by subtracting the amount of water in the cellulose-containing raw material from the mass of the cellulose-containing raw material. The water content during the reaction in the hydroxyalkylation step means the sum of the water content in the cellulose-containing raw material provided in the step and the amount of water added as needed in the step.
For example, in the hydroxyalkylation step, first, a cellulose-containing raw material, a basic catalyst, and water if necessary are added and mixed in a mixer, and the mixture is stirred. When water is added, the amount of water added during the reaction is preferably adjusted to be within the above range. As a result, the above-mentioned alkaline cellulose is produced.
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.

混合機内に塩基性触媒を添加する方法としては、セルロース含有原料中に塩基性触媒を均一に分散させる観点から、塩基性触媒又はその溶液を、前記液添加ノズルを用いて混合機内に投入する方法が好ましい。塩基性触媒又はその溶液の投入方法には特に制限はなく、流下、滴下、噴霧のいずれでもよいが、セルロース含有原料中に塩基性触媒を均一に分散させる観点から、噴霧により投入することが好ましい。塩基性触媒が液体であればそのまま投入してもよく、塩基性触媒が固体である場合は塩基性触媒が溶解可能な溶媒に溶解させた溶液を調製し、これを投入する。使用する溶媒は、塩基性触媒が溶解可能であれば特に制限されない。
塩基性触媒が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種以上である場合、当該触媒の水溶液を噴霧投入することが好ましい。塩基性触媒溶液の濃度は噴霧投入が可能な限り特に制限されないが、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上であり、液添加ノズルの閉塞を抑制する観点から、好ましくは45質量%以下、より好ましくは35質量%以下である。
As a method of adding the basic catalyst into the mixer, from the viewpoint of uniformly dispersing the basic catalyst in the cellulose-containing raw material, the basic catalyst or a solution thereof is charged into the mixer using the liquid addition nozzle. Is preferable. The method of adding the basic catalyst or its solution is not particularly limited and may be flowed down, dropped or sprayed, but it is preferable to add the basic catalyst by spraying from the viewpoint of uniformly dispersing the basic catalyst in the cellulose-containing raw material. .. If the basic catalyst is a liquid, it may be added as it is. If the basic catalyst is a solid, a solution dissolved in a solvent in which the basic catalyst can be dissolved is prepared and added. The solvent used is not particularly limited as long as the basic catalyst can be dissolved.
When the basic catalyst is one or more selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides, it is preferable to spray an aqueous solution of the catalyst. The concentration of the basic catalyst solution is not particularly limited as much as possible, but is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and preferably 45% by mass from the viewpoint of suppressing clogging of the liquid addition nozzle. % Or less, more preferably 35% by mass or less.

塩基性触媒又はその溶液の投入完了後、液添加ノズルの閉塞を防止する観点から、液添加ノズルに気体を流通させることが好ましい。流通させる気体は窒素、アルゴン等の不活性ガスが好ましく、窒素がより好ましい。
流通させる気体の流量は特に制限されないが、液添加ノズルの閉塞防止効果の観点から、好ましくは0.1Nm/h以上、より好ましくは0.2Nm/h以上、さらに好ましくは0.5Nm/h以上であり、コストの観点から、好ましくは15Nm/h以下、より好ましくは12Nm/h以下、さらに好ましくは10Nm/h以下である。上記流量は、ノズル1本あたりに流通させる気体の流量である。
液添加ノズルに気体を流通させる時間は、特に制限されないが、好ましくは1分以上、10分以下である。
After the addition of the basic catalyst or its solution is completed, it is preferable to flow the gas through the liquid addition nozzle from the viewpoint of preventing the liquid addition nozzle from being blocked. The gas to be circulated is preferably an inert gas such as nitrogen or argon, and more preferably nitrogen.
The flow rate of the gas to be circulated is not particularly limited, but from the viewpoint of the effect of preventing clogging of the liquid addition nozzle, it is preferably 0.1 Nm 3 / h or more, more preferably 0.2 Nm 3 / h or more, and further preferably 0.5 Nm 3 / h or more, from the viewpoint of cost, preferably not more than 15 Nm 3 / h, more preferably 12Nm 3 / h, more preferably not more than 10 Nm 3 / h. The above flow rate is the flow rate of the gas to be circulated per nozzle.
The time for flowing the gas through the liquid addition nozzle is not particularly limited, but is preferably 1 minute or more and 10 minutes or less.

次いで、上記方法で得られた混合物(アルカリセルロースを含む混合物)に前述したヒドロキシアルキル化剤を添加して、ヒドロキシアルキル化剤と反応させる。ヒドロキシアルキル化剤を添加する方法に特に制限はなく、一括添加、分割添加、連続添加でもよく、あるいはこれらを組み合わせて添加することもできる。
ヒドロキシアルキル化剤の使用量に限定はなく、所望のヒドロキシアルキル基導入量に応じて適宜調整すればよい。例えば、工程(A)で用いられるセルロース含有原料中のセルロースのAGU1モルあたり、好ましくは0.50モル以上、より好ましくは1.0モル以上、さらに好ましくは3.0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(A)で用いられるセルロース含有原料中のセルロースの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6.0モル以下、よりさらに好ましくは5.0モル以下である。
Next, the above-mentioned hydroxyalkylating agent is added to the mixture obtained by the above method (mixture containing alkaline cellulose) and reacted with the hydroxyalkylating agent. The method of adding the hydroxyalkylating agent is not particularly limited, and batch addition, divisional addition, continuous addition, or a combination of these may be used.
The amount of the hydroxyalkylating agent used is not limited, and may be appropriately adjusted according to the desired amount of hydroxyalkyl group introduced. For example, it is preferably 0.50 mol or more, more preferably 1.0 mol or more, and further preferably 3.0 mol or more per 1 mol of AGU of cellulose in the cellulose-containing raw material used in the step (A). 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 10 mol or less, per 1 mol of AGU of cellulose in the cellulose-containing raw material used in the step (A). It is 8.0 mol or less, more preferably 6.0 mol or less, still more preferably 5.0 mol or less.

ヒドロキシアルキル化工程における反応時の攪拌の周速は、反応速度及び反応均一性を向上させる観点から、好ましくは0.2m/秒以上、より好ましくは0.5m/秒以上、さらに好ましくは1.0m/秒以上、よりさらに好ましくは1.5m/秒以上、よりさらに好ましくは2.0m/秒以上であり、また、エネルギー効率の観点から、好ましくは10m/秒以下、より好ましくは9.0m/秒以下、さらに好ましくは8.0m/秒以下、よりさらに好ましくは7.0m/秒以下、よりさらに好ましくは5.0m/秒以下である。
また、混合機がチョッパー翼を有する場合、チョッパー翼の攪拌回転数としては、反応速度及び反応均一性を向上させる観点から、好ましくは1.0m/秒以上、より好ましくは2.0m/秒以上、さらに好ましくは5.0m/秒以上であり、また、エネルギー効率の観点から、好ましくは40m/秒以下、より好ましくは30m/秒以下、さらに好ましくは20m/秒以下である。
From the viewpoint of improving the reaction rate and the reaction uniformity, the peripheral speed of stirring during the reaction in the hydroxyalkylation step is preferably 0.2 m / sec or more, more preferably 0.5 m / sec or more, still more preferably 1. It is 0 m / sec or more, more preferably 1.5 m / sec or more, even more preferably 2.0 m / sec or more, and from the viewpoint of energy efficiency, preferably 10 m / sec or less, more preferably 9.0 m or more. It is less than / sec., More preferably 8.0 m / sec or less, still more preferably 7.0 m / sec or less, still more preferably 5.0 m / sec or less.
When the mixer has a chopper blade, the stirring rotation speed of the chopper blade is preferably 1.0 m / sec or more, more preferably 2.0 m / sec or more, from the viewpoint of improving the reaction rate and the reaction uniformity. It is more preferably 5.0 m / sec or more, and from the viewpoint of energy efficiency, it is preferably 40 m / sec or less, more preferably 30 m / sec or less, still more preferably 20 m / sec or less.

ヒドロキシアルキル化工程における反応温度及び反応時間は特に限定されないが、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、セルロース含有原料又はヒドロキシアルキルセルロース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。
反応時間は、反応収率の観点から好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.3時間以上であり、生産性の観点からは、好ましくは48時間以下、より好ましくは24時間以下である。なおヒドロキシアルキル化工程における反応時間とは、ヒドロキシアルキル化剤の添加開始から反応終了までの経過時間をいう。
The reaction temperature and reaction time in the hydroxyalkylation step are not particularly limited, but from the viewpoint of improving the reaction rate, the reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, still more preferably 25 ° C. or higher. Further, from the viewpoint of the stability of the cellulose-containing raw material or hydroxyalkyl cellulose, the temperature is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower.
The reaction time is preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.3 hours or more from the viewpoint of reaction yield, and preferably 48 hours or less, more preferably 24 hours or less from the viewpoint of productivity. .. The reaction time in the hydroxyalkylation step means the elapsed time from the start of addition of the hydroxyalkylating agent to the end of the reaction.

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.

上記ヒドロキシアルキル化工程を行い、ヒドロキシアルキルセルロースが得られる。セルロース含有原料として粉末状セルロースを用い、固相状態でヒドロキシアルキル化反応を行った場合、粉末状のヒドロキシプロピルセルロースが得られる。 The above hydroxyalkylation step is carried out to obtain hydroxyalkyl cellulose. When powdered cellulose is used as a cellulose-containing raw material and the hydroxyalkylation reaction is carried out in a solid phase state, powdered hydroxypropyl cellulose can be obtained.

〔カチオン化工程〕
次いで、上記のようにして得られた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、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを得る(カチオン化工程)。カチオン化工程は、ヒドロキシアルキル化工程に引き続いて同じ混合機内で行うことができる。
[Cationization step]
Next, the hydroxyalkyl cellulose obtained as described above is reacted with a cationizing agent to obtain cationized hydroxyalkyl cellulose (cationization step). The cationization step can be carried out in the same mixer following the hydroxyalkylation step.

カチオン化工程においては、反応均一性の観点から、混合機内で粉末状のヒドロキシアルキルセルロースを攪拌しながら、カチオン化剤又はその溶液を、液添加ノズルを用いて混合機内に投入して反応させることが好ましい。投入方法には特に制限はなく、流下、滴下、噴霧のいずれでもよいが、反応均一性の観点からは噴霧により投入することが好ましい
本発明において「カチオン化剤又はその溶液」とは、25℃において液体であるカチオン化剤単独、又は、カチオン化剤を溶媒に溶解させた溶液を意味する。該溶媒は、カチオン化剤が溶解する溶媒であれば特に制限されず、水、有機溶剤、並びにこれらの混合物のいずれでもよい。カチオン化剤溶液の濃度は、液添加ノズルを用いて粉末状のヒドロキシアルキルセルロースに噴霧等により投入することが可能である限り特に限定されないが、有効分量として好ましくは50質量%以上、より好ましくは65質量%以上である。
In the cationization step, from the viewpoint of reaction uniformity, the cationizing agent or its solution is poured into the mixer using a liquid addition nozzle to react while stirring the powdered hydroxyalkyl cellulose in the mixer. Is preferable. The charging method is not particularly limited and may be flow-down, dropping, or spraying, but from the viewpoint of reaction uniformity, charging is preferably performed by spraying. In the present invention, the "cationizing agent or its solution" is 25 ° C. Means a liquid cationizing agent alone or a solution in which the cationizing agent is dissolved in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as it is a solvent in which the cationizing agent dissolves, and may be water, an organic solvent, or a mixture thereof. The concentration of the cationizing agent solution is not particularly limited as long as it can be added to powdered hydroxyalkyl cellulose by spraying or the like using a liquid addition nozzle, but the effective amount is preferably 50% by mass or more, more preferably 50% by mass or more. It is 65% by mass 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。
カチオン化剤の使用量は、工程(A)で用いられるセルロース含有原料中のセルロースの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(A)で用いられるセルロース含有原料中のセルロースの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.
The amount of the cationizing agent used is preferably 0.001 mol or more, more preferably 0.01 mol or more, still more preferably 0.10 mol, per 1 mol of AGU of cellulose in the cellulose-containing raw material used in the step (A). The above is even 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, per 1 mol of AGU of cellulose in the cellulose-containing raw material used in the step (A). It is still more preferably 2.0 mol or less, still more preferably 1.5 mol or less, still more preferably 1.0 mol or less, still more preferably 0.80 mol or less.

カチオン化剤又はその溶液の投入完了後、液添加ノズルの閉塞を防止する観点から、液添加ノズルに気体を流通させることが好ましい。流通させる気体の種類、流量、及び流通時間は前記と同じである。 From the viewpoint of preventing the liquid addition nozzle from being clogged after the addition of the cationizing agent or the solution thereof is completed, it is preferable to flow the gas through the liquid addition nozzle. The type, flow rate, and distribution time of the gas to be distributed are the same as described above.

カチオン化工程における攪拌の周速及びその好ましい範囲は、ヒドロキシアルキル化工程と同じである。また、混合機がチョッパー翼を有する場合、チョッパー翼の攪拌回転数及びその好ましい範囲も、ヒドロキシアルキル化工程と同じである。 The peripheral speed of stirring in the cationization step and its preferable range are the same as those in the hydroxyalkylation step. Further, when the mixer has a chopper blade, the stirring rotation speed of the chopper blade and its preferable range are also the same as those in the hydroxyalkylation step.

カチオン化工程は、ヒドロキシアルキルセルロースとカチオン化剤との反応速度を向上させる観点から、塩基性触媒の存在下で行われる。塩基性触媒としては、前記と同様の化合物が挙げられ、前記ヒドロキシアルキル化工程で用いた塩基性触媒をそのまま用いることが好ましい。 The cationization step is carried out in the presence of a basic catalyst from the viewpoint of improving the reaction rate between the hydroxyalkyl cellulose and the cationizing agent. Examples of the basic catalyst include the same compounds as described above, and it is preferable to use the basic catalyst used in the hydroxyalkylation step as it is.

カチオン化工程における反応温度は、特に限定されないが、ヒドロキシアルキルセルロース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、さらに好ましくは70℃以下であり、また、反応速度を向上させる観点から、好ましくは40℃以上、より好ましくは45℃以上である。
また、カチオン化工程における反応時間は、特に限定されないが、収率の観点から、好ましくは0.1時間以上、より好ましくは0.3時間以上、さらに好ましくは0.5時間以上であり、また、生産性の観点から、好ましくは6時間以下、より好ましくは4時間以下、さらに好ましくは3時間以下である。
The reaction temperature in the cationization step is not particularly limited, but from the viewpoint of the stability of hydroxyalkyl cellulose, it is preferably 100 ° C. or lower, more preferably 80 ° C. or lower, still more preferably 70 ° C. or lower, and the reaction rate. From the viewpoint of improvement, it is preferably 40 ° C. or higher, more preferably 45 ° C. or higher.
The reaction time in the cationization step is not particularly limited, but from the viewpoint of yield, it is preferably 0.1 hour or more, more preferably 0.3 hours or more, still more preferably 0.5 hours or more, and also. From the viewpoint of productivity, it is preferably 6 hours or less, more preferably 4 hours or less, still more preferably 3 hours or less.

反応終了後は、必要に応じて塩基性触媒の中和、含水イソプロパノール、含水アセトン溶媒等での洗浄等といった精製操作を行って、カチオン化ヒドロキシアルキルセルロースを単離することもできる。 After completion of the reaction, cationized hydroxyalkyl cellulose can be isolated by performing purification operations such as neutralization of a basic catalyst, washing with hydrous isopropanol, hydrous acetone solvent and the like, if necessary.

<工程(B)>
工程(B)は、工程(A)で得られたセルロース誘導体を前記混合機から排出する工程である。セルロース誘導体の排出方法は特に制限されず、公知の方法を用いることができる。
<Process (B)>
The step (B) is a step of discharging the cellulose derivative obtained in the step (A) from the mixer. The method for discharging the cellulose derivative is not particularly limited, and a known method can be used.

<工程(I)〜工程(III)>
本発明の製造方法は上記工程(A)及び工程(B)を有し、次いで、前述した工程(I)〜工程(III)を行う。工程(I)〜工程(III)、及びその好ましい態様は、本発明の洗浄方法において記載した通りである。
<Step (I) -Step (III)>
The production method of the present invention has the above-mentioned steps (A) and (B), and then the above-mentioned steps (I) to (III) are performed. Steps (I) to (III), and preferred embodiments thereof, are as described in the cleaning method of the present invention.

本発明の製造方法で得られるセルロース誘導体の形状は特に限定されないが、例えば粉末、フレーク、ペースト、粒状、塊状であり、機械撹拌式混合機内に固着物が残留するものに対し有効に適用することができる。
本発明の製造方法で得られるセルロース誘導体は、ヘアシャンプーの他、例えば、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。
The shape of the cellulose derivative obtained by the production method of the present invention is not particularly limited, but it is effectively applied to powders, flakes, pastes, granules, and lumps in which adhered substances remain in the mechanical stirring type mixer. Can be done.
In addition to hair shampoos, the cellulose derivatives obtained by the production method of the present invention can be used in a wide range of fields such as compounding components of hair cosmetic compositions such as rinses, treatments and conditioners, dispersants, modifiers and flocculants. can do.

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(株式会社島津製作所製「MOC−120H」)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0.05%以下となる点を測定の終点とした。測定された水分量をセルロースに対する質量%に換算し、各水分量とした。
(1) Measurement of Moisture Content The water content of pulp and powdered cellulose was measured using an infrared moisture meter (“MOC-120H” manufactured by Shimadzu Corporation). 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 0.05% or less was defined as the end point of the measurement. The measured water content was converted to mass% with respect to cellulose and used as 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 sample for measurement 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)混合機内のセルロース誘導体の付着量
混合機内のセルロース誘導体の付着量は、混合機内に投入したセルロース誘導体の原料の総重量と、後述する工程(B)にて排出したセルロース誘導体の量との差分とした。表1においては、混合機の単位容量(m)当たりの付着量(kg)で表記した。
(4) Adhesion amount of cellulose derivative in the mixer The adhesion amount of the cellulose derivative in the mixer is the total weight of the raw material of the cellulose derivative put into the mixer and the amount of the cellulose derivative discharged in the step (B) described later. It was the difference between. In Table 1, the amount of adhesion (kg) per unit capacity (m 3) of the mixer is shown.

製造例1(粉末状セルロースの製造)
(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、排出粉温度50℃、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20.0kg/hで供給した。
(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、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2.5質量%、結晶化指数は−4.2%、体積中位粒径(D50)は70μmであった。
(1)から(4)の処理は連続的に実施した。
Production Example 1 (Production of powdered cellulose)
(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, the discharge powder temperature was 50 ° C., 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: (112L, 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 20.0 kg / h under the conditions of a continuous vibration mill having a frequency of 16.7 Hz and an amplitude of 13.4 mm.
(4) Cellulose particle size reduction treatment The coarsely pulverized cellulose obtained by the coarse pulverization treatment of (3) above is pulverized using a high-speed rotary pulverizer (manufactured by Dalton Co., Ltd., 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, and coarsely crushed cellulose is supplied from the raw material supply unit at the same supply speed as the coarse crushing process, and powder is supplied from the discharge port. Cellulose was recovered. The water content of the obtained powdered cellulose was 2.5% by mass, the crystallization index was -4.2%, and the volume median particle diameter (D50) was 70 μm.
The processes (1) to (4) were continuously carried out.

実施例1
(カチオン化ヒドロキシプロピルセルロースの製造)
<工程(A−1):ヒドロキシプロピル化工程>
製造例1で得られた粉末状セルロースを、ジャケット付き反応槽の内部に主翼とチョッパー翼を有し、噴霧ノズルを備えた水平軸回転型の機械攪拌式混合機に、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、塩基性触媒である水酸化ナトリウム24.7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、噴霧ノズルを用いて噴霧ノズルにて噴霧投入した。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50質量部となるよう調整した。水酸化ナトリウム水溶液の噴霧終了後、噴霧ノズルに窒素を7Nm/hで3分流通させた。なお、本実施例に記載した窒素の流通量は、いずれも噴霧ノズル1本あたりの流通量である。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。次に主翼周速4.4m/s、チョッパー翼16m/sの撹拌下にて、内温を45℃±5℃に調節しつつ、プロピレンオキシド(PO)143.3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、粉末状のヒドロキシプロピルセルロースを得た。
Example 1
(Production of cationized hydroxypropyl cellulose)
<Step (A-1): Hydroxypropylation step>
The powdered cellulose obtained in Production Example 1 was put into a horizontal axis rotating mechanical stirring mixer having a main wing and a chopper wing inside a reaction tank with a jacket and equipped with a spray nozzle. 100 parts by mass was charged. After replacing the gas phase part in the tank with nitrogen, 24.7 parts by mass of sodium hydroxide (AGU 1 mol of powdered cellulose), which is a basic catalyst, was stirred under a stirring of a main blade peripheral speed of 3 m / s and a chopper blade of 16 m / s. The aqueous sodium hydroxide solution obtained by mixing 1.0 molar equivalent of water with water was sprayed and charged through a spray nozzle. 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 50 parts by mass as the amount of water in the reaction system. After the spraying of the sodium hydroxide aqueous solution was completed, nitrogen was circulated through the spray nozzle at 7 Nm 3 / h for 3 minutes. The amount of nitrogen distributed in this embodiment is the amount of nitrogen distributed per spray nozzle. Further, the internal temperature was adjusted to 50 ° C. ± 5 ° C. with jacket warm water, and mixing was continued for 2 hours. Next, under stirring at a main wing peripheral speed of 4.4 m / s and a chopper blade of 16 m / s, 143.3 parts by mass of propylene oxide (PO) (of powdered cellulose) was adjusted while adjusting the internal temperature to 45 ° C. ± 5 ° C. 4.0 mol per 1 mol of AGU) was added over about 8 hours so as to maintain an internal pressure of 0.07 to 0.10 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 to obtain powdered hydroxypropyl cellulose.

<工程(A−2):カチオン化工程>
工程(A−1)と同じ反応槽にて、攪拌を継続しながら、工程(A−1)で得られた粉末状のヒドロキシプロピルセルロースに対し、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」)112.7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、噴霧ノズルにて噴霧投入した。HAC水溶液の噴霧終了後、噴霧ノズルに窒素を7Nm/hで3分流通させた。その後、内温を50℃±5℃に調節しつつ、2時間攪拌を継続した。続けて、内温40℃まで冷却し、セルロース誘導体である粉末状のカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースを得た。全仕込み量は混合機の単位容量(m)当たり174kgとした。
<Step (A-2): Catification step>
In the same reaction tank as in step (A-1), while continuing stirring, 3-chloro-2-hydroxy, which is a cationizing agent, is applied to the powdered hydroxypropyl cellulose obtained in step (A-1). 70% by mass aqueous solution of propyltrimethylammonium chloride (HAC) (water content 30%, purity 90% or more, manufactured by Yokkaichi Chemical Co., Ltd., product name "CTA-65") 112.7 parts by mass (AGU 1 mol of powdered cellulose) On the other hand, 0.68 mol) as HAC was spray-injected with a spray nozzle. After the spraying of the HAC aqueous solution was completed, nitrogen was circulated through the spray nozzle at 7 Nm 3 / h for 3 minutes. Then, stirring was continued for 2 hours while adjusting the internal temperature to 50 ° C. ± 5 ° C. Subsequently, the mixture was cooled to an internal temperature of 40 ° C. to obtain powdered cationized hydroxypropyl cellulose as a cellulose derivative. The total amount charged was 174 kg per unit capacity (m 3) of the mixer.

<工程(B)>
工程(A−2)で得られたカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースを混合機の底排弁から排出した。排出初期は主翼周速0.8m/s、排出後期は主翼周速3.9m/sで撹拌しながら排出した。また、排出時、チョッパー翼は1.6m/sで間欠的に撹拌した。排出後、混合機内のカチオン化ヒドロキシプロピルセルロースの付着量は混合機の混合機の単位容量(m)当たり0.02kgであった。
<Process (B)>
The cationized hydroxypropyl cellulose obtained in step (A-2) was discharged from the bottom exhaust valve of the mixer. In the early stage of discharge, the peripheral speed of the main wing was 0.8 m / s, and in the latter stage of discharge, the peripheral speed of the main wing was 3.9 m / s. At the time of discharge, the chopper blade was intermittently stirred at 1.6 m / s. After discharge, the amount of cationized hydroxypropyl cellulose adhered in the mixer was 0.02 kg per unit volume (m 3) of the mixer of the mixer.

(洗浄)
工程(B)の後、混合機内の圧力を11kPa(絶対圧)に減圧した(工程(I−1))。
次いで、洗浄液として、混合機の単位容量(m)当たり0.5mの水を仕込んでジャケット温水を80℃に昇温し、主翼周速7.8m/s、チョッパー翼周速7.1m/sにて3時間攪拌した(工程II−1a)。洗浄液の最終到達温度は73℃であった。さらに、主翼の攪拌方向を逆転させて主翼周速7.8m/s、チョッパー翼周速7.1m/sにて0.5時間攪拌した(工程II−1b)。工程II−1b終了後、混合機内の圧力を窒素導入により大気圧にし、次いで洗浄水を排出した(工程(III−1))。排出された洗浄水の泡立ちも観察されなかった。
混合機内の圧力を41kPa(絶対圧)に減圧し(工程(I−2))、洗浄液として、混合機の単位容量(m)当たり0.5mの水を仕込んでジャケット温水を80℃に昇温し、主翼周速6.2m/s、チョッパー翼周速7.1m/sにて2時間攪拌した(工程II−2a)。さらに、主翼の攪拌方向を逆転させて主翼周速6.2m/s、チョッパー翼周速7.1m/sにて0.5時間攪拌した(工程II−2b)。工程II−2b終了後、混合機内の圧力を大気圧にし、次いで洗浄水を排出した(工程(III−2))。
工程(III−2)終了後の混合機内を目視観察したところ、付着物(カチオン化ヒドロキシプロピルセルロース)は残存していなかった。また排出された洗浄水の泡立ちも観察されなかった。
(Washing)
After the step (B), the pressure in the mixer was reduced to 11 kPa (absolute pressure) (step (I-1)).
Next, 0.5 m 3 of water was charged per unit capacity (m 3 ) of the mixer as a cleaning liquid to raise the temperature of the jacket hot water to 80 ° C., and the main wing peripheral speed was 7.8 m / s and the chopper blade peripheral speed was 7.1 m. The mixture was stirred at / s for 3 hours (step II-1a). The final temperature reached of the cleaning liquid was 73 ° C. Further, the stirring direction of the main wing was reversed, and the main wing was stirred at a peripheral speed of 7.8 m / s and a chopper blade at a peripheral speed of 7.1 m / s for 0.5 hours (step II-1b). After the completion of step II-1b, the pressure in the mixer was increased to atmospheric pressure by introducing nitrogen, and then the washing water was discharged (step (III-1)). No bubbling of the discharged wash water was observed.
The pressure inside the mixer is reduced to 41 kPa (absolute pressure) (step (I-2)), and 0.5 m 3 of water is charged per unit capacity (m 3 ) of the mixer as a cleaning liquid to bring the jacket hot water to 80 ° C. The temperature was raised, and the mixture was stirred at a main blade peripheral speed of 6.2 m / s and a chopper blade peripheral speed of 7.1 m / s for 2 hours (step II-2a). Further, the stirring direction of the main wing was reversed, and the main wing was stirred at a peripheral speed of 6.2 m / s and a chopper blade at a peripheral speed of 7.1 m / s for 0.5 hours (step II-2b). After the completion of step II-2b, the pressure in the mixer was adjusted to atmospheric pressure, and then the washing water was discharged (step (III-2)).
When the inside of the mixer was visually observed after the completion of the step (III-2), no deposit (cationized hydroxypropyl cellulose) remained. In addition, no bubbling of the discharged washing water was observed.

工程(III−2)の後、混合機内の減圧乾燥を行った。減圧乾燥はジャケット温水を80℃に昇温し、混合機内の圧力を2kPa(絶対圧)に減圧して、噴霧ノズルに窒素を7Nm/hで流通させながら2時間行った。
減圧乾燥後、噴霧ノズルの閉塞の有無を確認し、閉塞が生じていないことを確認した。
After step (III-2), vacuum drying was performed in the mixer. The vacuum drying was carried out for 2 hours while raising the temperature of the jacket warm water to 80 ° C., reducing the pressure in the mixer to 2 kPa (absolute pressure), and circulating nitrogen at 7 Nm 3 / h through the spray nozzle.
After drying under reduced pressure, it was confirmed whether or not the spray nozzle was blocked, and it was confirmed that no blockage had occurred.

実施例2
実施例1において、プロピレンオキシド(PO)の使用量を150.5質量部(粉末状セルロースのAGU1モルに対し4.2モル)に変更し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を製造した。
また、各工程の条件を表1に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で混合機の洗浄を行った。結果を表1に示す。
Example 2
Hydroxy cationized in the same manner as in Example 1 except that the amount of propylene oxide (PO) used was changed to 150.5 parts by mass (4.2 mol with respect to 1 mol of AGU of powdered cellulose) in Example 1. Propylene cellulose was produced.
In addition, the mixer was washed in the same manner as in Example 1 except that the conditions of each step were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

比較例1
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を製造した。その後、各工程の条件を表1に示すとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様の方法で混合機の洗浄を行った。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
Catified hydroxypropyl cellulose was produced in the same manner as in Example 1. After that, the mixer was washed in the same manner as in Example 1 except that the conditions of each step were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

表1から明らかなように、機械攪拌式混合機の洗浄において、洗浄液を仕込む前に混合機内を80kPa以下に減圧しなかった比較例1では、洗浄後も混合機内に付着物が残存し、排出された洗浄水にも泡立ちが見られた。さらに、比較例1では工程(I)〜(III)終了後の減圧乾燥時に噴霧ノズルに気体を流通させなかったため、噴霧ノズルの閉塞が生じた。
これに対し本願実施例の洗浄方法では、洗浄後の付着物の残存、排出された洗浄水の泡立ちもなく、噴霧ノズルの閉塞も観察されなかった。
As is clear from Table 1, in Comparative Example 1 in which the pressure inside the mixer was not reduced to 80 kPa or less before the cleaning liquid was charged in the cleaning of the mechanical stirring type mixer, deposits remained in the mixer even after cleaning and were discharged. Foaming was also seen in the washed water. Further, in Comparative Example 1, since the gas was not passed through the spray nozzle during vacuum drying after the completion of the steps (I) to (III), the spray nozzle was blocked.
On the other hand, in the cleaning method of the embodiment of the present application, no residual deposits after cleaning, no bubbling of discharged cleaning water, and no clogging of the spray nozzle was observed.

本発明によれば、セルロース誘導体などの製造に用いた機械攪拌式混合機を簡便な操作により効果的に洗浄することができるので、大スケールでの製造においても混合機の洗浄不良によるコンタミネーションを生じることなく製造物を製造することができる。 According to the present invention, the mechanical stirring type mixer used for producing cellulose derivatives and the like can be effectively cleaned by a simple operation, so that contamination due to poor cleaning of the mixer can be prevented even in large-scale production. The product can be manufactured without occurring.

10 機械攪拌式混合機
11 反応槽
12 攪拌翼(主翼)
12a 攪拌翼の回転軸
20 液添加ノズル
10 Mechanical stirring mixer 11 Reaction tank 12 Stirring blade (main blade)
12a Rotating shaft of stirring blade 20 Liquid addition nozzle

Claims (9)

セルロース誘導体の製造に用いた機械撹拌式混合機の洗浄方法であって、該洗浄方法は
工程(A):塩基性触媒の存在下、セルロース含有原料と反応剤とを機械撹拌式混合機内で反応させてセルロース誘導体を得る工程、及び、
工程(B):工程(A)で得られたセルロース誘導体を前記混合機から排出する工程、
を有する方法でセルロース誘導体を製造し、次いで下記工程(I)〜工程(III)を行う、機械撹拌式混合機の洗浄方法
工程(I):前記混合機内の圧力を80kPa以下に減圧する工程
工程(II):工程(I)の後に前記混合機内に洗浄液を導入し、80kPa以下の減圧下で撹拌する工程
工程(III):工程(II)の後に前記混合機内の圧力を大気圧とし、次いで、前記洗浄液を排出する工程
A method for cleaning a mechanically agitated mixer used for producing a cellulose derivative. The cleaning method is a step (A): in the presence of a basic catalyst, a cellulose-containing raw material and a reactant are reacted in a mechanically agitated mixer. To obtain a cellulose derivative, and
Step (B): A step of discharging the cellulose derivative obtained in the step (A) from the mixer.
To produce a cellulose derivative in a way that closed and then performs the following steps (I) ~ step (III), a method of washing mechanical stirring type mixer.
Step (I): Step of reducing the pressure in the mixer to 80 kPa or less Step (II): Step of introducing a cleaning liquid into the mixer after step (I) and stirring under a reduced pressure of 80 kPa or less Step (III) : A step of setting the pressure in the mixer to atmospheric pressure after the step (II) and then discharging the cleaning liquid.
前記洗浄液が水である、請求項に記載の洗浄方法。 The cleaning method according to claim 1 , wherein the cleaning liquid is water. 前記工程(II)の攪拌時の温度が40℃以上である、請求項又はに記載の洗浄方法。 The cleaning method according to claim 1 or 2 , wherein the stirring temperature in the step (II) is 40 ° C. or higher. 前記混合機が液添加ノズルを備え、前記工程(A)において、前記塩基性触媒又はその溶液を、該液添加ノズルを用いて該混合機内に投入する、請求項のいずれか1項に記載の洗浄方法。 Any one of claims 1 to 3 , wherein the mixer is provided with a liquid addition nozzle, and in the step (A), the basic catalyst or a solution thereof is charged into the mixer using the liquid addition nozzle. The cleaning method described in. 前記工程(III)の後に前記混合機内を減圧乾燥する、請求項のいずれか1項に記載の洗浄方法。 The cleaning method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the inside of the mixer is dried under reduced pressure after the step (III). 前記混合機が液添加ノズルを備え、前記工程(III)の後に該液添加ノズルに気体を流通させながら該混合機内を減圧乾燥する、請求項に記載の洗浄方法。 The cleaning method according to claim 5 , wherein the mixer is provided with a liquid addition nozzle, and after the step (III), the inside of the mixer is dried under reduced pressure while flowing gas through the liquid addition nozzle. 前記塩基性触媒が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種以上である、請求項のいずれか1項に記載の洗浄方法。 The cleaning method according to any one of claims 1 to 6 , wherein the basic catalyst is at least one selected from the group consisting of alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides. 前記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である、請求項のいずれか1項に記載の洗浄方法。 The washing method according to any one of claims 1 to 7 , wherein the cellulose derivative is cationized hydroxypropyl cellulose. 前記工程(A)で得られるセルロース誘導体が粉末、フレーク、ペースト、粒状、又は塊状である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の洗浄方法。 The washing method according to any one of claims 1 to 8, wherein the cellulose derivative obtained in the step (A) is powder, flakes, paste, granular, or lumpy.
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