JPH0873501A

JPH0873501A - カルボキシメチルセルロースエーテルアルカリ塩の造粒乾燥方法

Info

Publication number: JPH0873501A
Application number: JP21505894A
Authority: JP
Inventors: Katsuichi Nishizaki; 勝一西崎; Yasuyuki Takamura; 康之高村; Kazuto Jinno; 和人神野; Takao Nishihata; 隆男西畑
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1996-03-19
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP3516358B2

Abstract

(57)【要約】【目的】乾燥粉末の粒径が均一かつ微粉の生成が抑制さ
れ、しかも溶剤を含んだ系においても実施可能なＣＭＣ
スラリーの乾燥方法を提供する。【構成】ＣＭＣの溶剤−水含有スラリーを噴霧乾燥して
粉末化する方法である。この乾燥方法は、不活性ガス雰
囲気下において、ＣＭＣスラリーをチャンバー３内に供
給する際に、上記スラリーを回転円盤５上に流下させ霧
化させることにより乾燥を行う方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、溶剤および水を含有
したカルボキシメチルセルロースエーテルアルカリ塩
（以下「ＣＭＣ」と称す）の造粒乾燥方法に関するもの
であって、水溶解性を改良し、溶解性に優れたＣＭＣが
製造可能な方法である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＣＭＣは、パルプ等を原料とし、
アルカリ反応の後、エーテル化反応を行い、ついで、酢
酸等で中和を行い、脱液濾過して粗製ＣＭＣを作製す
る。そして、メタノール水溶液にして脱塩精製を行い、
つぎに、濾過されたＣＭＣを熱風乾燥し、最後に粉砕す
ることにより製造される。上記熱風乾燥では、通常の乾
燥機が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記乾
燥機による乾燥方法は、下記に示す欠点を有している。

【０００４】ＣＭＣが乾燥機内に付着して、乾燥機の
加熱による着色が生じ（いわゆるスポット）、これが製
品中に混入して品質の低下を招く。得られたＣＭＣの粒径が不均一であり、かつ微粉（粒
径２０μｍ以下）状のものが多いため、粉立ちが多く、
作業性に問題がある。ＣＭＣを使用する際に、粉塵が発生し、人体に刺激性
の悪影響を及ぼす。粒径が不均一かつ微粉が多いため、水への溶解におい
て、継粉が生成しやすく、固まり状となることから溶解
性が悪くなり、溶解に長時間を要する。

【０００５】さらに、通常、水溶液での噴霧乾燥（エア
ー熱風）は、よく行われる方法であるが、溶剤を含んだ
系での噴霧乾燥は、爆発の危険を伴い、工業化に問題が
ある。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みなされ
たもので、乾燥粉末の粒径が均一かつ微粉の生成が抑制
され、しかも溶剤を含んだ系においても実施可能なＣＭ
Ｃの造粒乾燥方法の提供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明のＣＭＣの造粒乾燥方法は、ＣＭＣの溶剤
−水含有スラリーを噴霧乾燥して造粒化する方法であっ
て、上記噴霧乾燥を、不活性ガスおよび空気の少なくと
も一方の雰囲気下において、上記スラリーを回転円盤上
に流下させて霧化させるか、もしくはノズルから噴霧し
て霧化させることにより行うという構成をとる。

【０００８】

【作用】すなわち、この発明は、溶剤−水含有のＣＭＣ
スラリーを、不活性ガスおよび空気の少なくとも一方の
雰囲気下において、回転円盤上に流下させて霧化させ
る。もしくは、ノズルから噴霧して霧化させることによ
り噴霧乾燥して造粒化するＣＭＣの造粒乾燥方法であ
る。このため、従来法の加熱乾燥の着色によるスポット
の混入等が生じず、高品質のＣＭＣ粉末が得られる。し
かも、その粒径は均一であり、かつ粒径が２０μｍ以下
の微粉の含有割合が従来に比べて非常に少ない。したが
って、ＣＭＣを水に溶解する際、従来みられる継粉の生
成から固まり状となる現象が生じず、水に速やかに溶解
するため、使用時、溶解時間が大幅に短縮される。さら
に、粉立ちが少なく、ハンドリング性も良好である。ま
た、ＣＭＣ粉末の使用時の粉塵の発生が少なく、人体に
刺激性の悪影響を及ぼす等の問題が生じることもない。
さらに、溶剤を含んだ系においても、爆発の危険性もな
く乾燥が行える。

【０００９】つぎに、この発明を詳しく説明する。

【００１０】この発明のＣＭＣの造粒乾燥方法におい
て、対象とするＣＭＣは、通常のものであって特に限定
するものではない。例えば、エーテル置換度が０．５〜
２．８で、アルカリ塩の種類としては、ナトリウム塩，
カリウム塩，カルシウム塩，アンモニウム塩等があげら
れる。通常、ナトリウム塩である。そして、ＣＭＣは、
粗製ＣＭＣ、この粗製ＣＭＣを用い副生塩を除く工程を
加えて得られる精製ＣＭＣのいずれを用いてもよい。

【００１１】つぎに、ＣＭＣスラリーにおけるＣＭＣの
含有量は、５〜７０重量％（以下「％」と略す）の範囲
に設定することが好ましい。すなわち、ＣＭＣの含有量
が７０％を超えると、団子状に固化することからほぐれ
ず、スラリー輸送が困難となる。このため、噴霧乾燥を
行うことが非常に難しくなるからである。そして、スラ
リーの溶媒としては、溶剤と水の混合物が用いられる。
このときの両者の混合割合は、重量比で、水／溶剤＝３
／９７〜４０／６０の割合に設定することが好ましく、
特に好ましくは、水／溶剤＝５／９５〜２０／８０であ
る。すなわち、両者の混合割合で、水が３％未満（溶剤
が９７％を超える）では、乾燥して得られるものに微粉
が多く生成しやすい。また、水が４０％を超える（溶剤
が６０％未満）と、水の蒸発潜熱が高く、多くの熱量が
必要になって乾燥コストが高くなり好ましくない。さら
に、ＣＭＣが溶解して系がペースト状になり流動性に劣
る傾向がみられるからである。

【００１２】また、ＣＭＣスラリーの粘度は、１０ｍＰ
ａ・ｓ以上であって、かつスラリー輸送ができ、噴霧乾
燥に供することが可能であれば特に問題はない。

【００１３】上記溶剤は、炭素数１〜４の低級アルコー
ルを用いることが好ましい。例えば、メタノール，エタ
ノール，イソプロピルアルコール等があげられる。

【００１４】つぎに、この発明のＣＭＣの造粒乾燥方法
について説明する。

【００１５】この発明のＣＭＣの造粒乾燥は、例えばつ
ぎのようにして行われる。すなわち、図１に示すよう
に、原料タンク１内にＣＭＣスラリーを投入し、供給ポ
ンプ２により配管を通ってチャンバー３の上部から、チ
ャンバー３内にＣＭＣスラリーを供給し、回転円盤５上
に流下させる。このとき、モーター４に連結された回転
円盤５が回転し、チャンバー３内に供給されたＣＭＣス
ラリーは霧状となる。一方、チャンバー３の側壁上部に
は、気体供給口７が設けられており、送風機６によって
気体がチャンバー３内に供給される。そして、霧状とな
ったＣＭＣスラリーは、供給された気体と接触し乾燥し
て粉末状となる。上記粉末状となったＣＭＣは自重落下
して、下端中央部に設けられた捕集機８に回収される。
また、供給された気体と、気化した溶剤のガスは、排気
口９から吸引され、排風機１２で系外に排気される。１
０は、気体および溶剤ガスに一部同拌し、上記捕集機８
に回収されなかったＣＭＣを回収するためのサイクロン
式捕集機であって、回収されたＣＭＣは上記サイクロン
式捕集機１０の下端中央部に設けられた捕集部１１に回
収される。

【００１６】上記チャンバー３内に供給されるＣＭＣス
ラリーの供給温度は、１０℃〜含有溶剤の沸点の範囲内
に設定される。特に乾燥効率の点から、より高い供給温
度に設定することが好ましい。また、ＣＭＣスラリーの
供給量は、装置全体のスケールおよびＣＭＣ濃度によっ
て適宜に設定される。

【００１７】上記チャンバー３内に供給される気体は、
不活性ガス，空気が用いられ、これらは単独でもしくは
二つを併用した混合気体として使用される。上記不活性
ガスとしては、特に限定するものではなく従来公知のガ
スが用いられる。例えば、窒素ガス、炭酸ガス、あるい
はこれらの混合ガス等があげられる。そして、これら不
活性ガスは繰り返し使用される。また、上記不活性ガス
と空気を混合した混合気体では、上記空気の混合割合は
適宜に設定されるが、爆発限界以下の酸素濃度となるよ
う、上記不活性ガスに空気を混入する必要がある。さら
に、供給される気体として、空気単独を供給する際に
は、爆発が発生しないように、ＣＭＣスラリーのＣＭＣ
濃度が高く、溶剤の含有割合を少なく設定したＣＭＣス
ラリーを用いなければならない。具体的には、ＣＭＣ濃
度（ＣＭＣ含有量）が６０％以上に設定されたＣＭＣス
ラリーを用いる際に、空気のみを単独供給した造粒乾燥
が可能となる。これらチャンバー３内に供給される気体
のなかでも、不活性ガス単独が特に好ましい。

【００１８】そして、気体の供給温度は、気体のチャン
バー３内での温度が８０〜１２０℃の範囲となるよう設
定することが好ましく、この範囲内でより高い温度が好
ましい。そして、上記温度範囲となるように、気体をチ
ャンバー３内に供給する際に、例えば、送風機６によっ
て供給を行うと同時に加熱する。また、気体の供給量
は、装置全体のスケールによって適宜に設定される。

【００１９】また、上記乾燥工程において、チャンバー
３内は、減圧，常圧のいずれであってもよいが、ＣＭＣ
スラリーの操作が容易かつ造粒性が高いこと等の点か
ら、６６０〜７６０ｍｍＨｇの弱減圧から常圧の範囲内
に設定することが好ましい。極端な減圧は、スラリー中
に含有する溶剤が急激にガス化して爆発現象が起き微粉
化するため好ましくない。

【００２０】上記回転円盤５としては、円盤の直径を５
〜２０ｃｍ程度に設定することが好ましく、また、回転
円盤５の回転数は２０００〜８０００ｒｐｍに設定する
ことが好ましい。すなわち、回転数が高過ぎると粒径が
小さくなり微粉化するため、極端な高回転は好ましくな
い。

【００２１】図２はこの発明のＣＭＣの造粒乾燥方法に
用いられる装置の他の例を示すものである。すなわち、
この装置は、回転円盤５を用いたスラリーの霧化に代え
て、供給配管の先端に噴霧用のノズル１３を取り付け、
このノズル１３からＣＭＣスラリーを霧化してチャンバ
ー３内に供給するものである。その他の構成について
は、図１の装置と同様であり、同一部分に同一符号を記
している。

【００２２】また、気体の供給は、図１および図２のい
ずれも、チャンバー３の側壁上部に設けられた不活性ガ
ス供給口７から行われるが、この位置に限定するもので
はなく、チャンバー３の下部から供給してもよく、ま
た、上部と下部の双方から供給してもよい。

【００２３】さらに、ＣＭＣスラリーの霧化に際して、
回転円盤５もしくはノズル１３を用いているが、ＣＭＣ
スラリーの粘度が大きい点を考慮した場合、回転円盤５
を用い、この回転円盤５上にスラリーを流下させ霧化さ
せることがより好ましい。

【００２４】このように噴霧乾燥して得られるＣＭＣの
粉末は、全体の８０％以上が粒径７０〜２００μｍの範
囲内の粉末であり、粒径２０μｍ以下の微粉の含有量
は、全体の２．０％以下となる。上記粒径の測定は、コ
ールターカウンターによって測定され、全体の粒度分布
を確認することができる。この測定の結果は、図３に示
すようなチャート図として示される。図３から、粒径２
０μｍ以下の微粉の含有割合は極僅かであり、全体の８
０％以上が粒径７０〜２００μｍの範囲（斜線部分）の
粒度分布となる。また、得られるＣＭＣ粉末の揮発分は
１０％以下である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明のＣＭＣの造粒
乾燥方法は、溶剤−水含有のＣＭＣスラリーを、不活性
ガスおよび空気の少なくとも一方の雰囲気下において、
回転円盤上に流下させて霧化させる。もしくは、ノズル
から噴霧して霧化させることにより噴霧乾燥して造粒化
する方法である。このため、得られるＣＭＣ粉末は、高
品質で、その粒径は均一であり、かつ２０μｍ以下の粒
径の微粉の含有割合が従来に比べて非常に少ない。した
がって、ＣＭＣ粉末の使用時の粉塵の発生が少なく、ハ
ンドリング性が向上する。また、水への溶解が容易で、
いわゆる継粉等が生じず、均一な水系のものが短時間で
得られ、溶解作業時間の短縮化が図れる。さらに、この
発明の造粒乾燥方法は、溶剤を含むＣＭＣスラリーの乾
燥においても爆発等の危険がなく、溶剤含有ＣＭＣスラ
リーの造粒乾燥の工業化が実現する。

【００２６】つぎに、実施例について比較例と併せて説
明する。

【００２７】ＣＭＣスラリーの乾燥に先立ち、その材料
となる粗製ＣＭＣ，精製ＣＭＣおよびハイグレード精製
ＣＭＣを製造した。

【００２８】〔ＣＭＣの製造Ａ〕原料パルプ（興人社
製，サルフェート法パルプ）を粉砕機（スクリーン直径
０．３ｍｍ）で粉砕した水分６％の微粉砕パルプ３０ｋ
ｇを、イソプロピルアルコール６５０ｋｇと水６０ｋｇ
の混合液の入った１ｍ³反応釜に加え、攪拌した。これ
に、４８％苛性ソーダ３３．２ｋｇを２０〜３０℃にて
１０分間かけ添加し、約３０℃で６０分間攪拌し、アル
カリセルロース化反応を行った。

【００２９】つぎに、これに、クロロ酢酸１５ｋｇを１
０分間添加した後、反応温度を３０℃から７０℃に３０
分間かけて昇温した。そして、７０℃で９０分間攪拌し
てエーテル化反応を行った。その後、５分間で４０℃ま
で冷却した後、酢酸４．６ｋｇを加え、苛性ソーダを中
和した。このような操作により、エーテル化度（ＤＳ）
０．７５のＣＭＣを得た。

【００３０】そして、上記中和操作の後、濾過にて脱溶
液を行い、食塩量１１％を含む７０％濃度の粗製ＣＭＣ
（粗製ＣＭＣ）を得た。続いて、８０％メタノール含
水液７００ｋｇに、濾過した上記粗製ＣＭＣを加え攪
拌し、脱塩洗浄した後、濾過にて脱溶液を行い、食塩量
２％を含む精製ＣＭＣ（精製ＣＭＣ）を得た。さら
に、９０％メタノール含水液７００ｋｇに、濾過した精
製ＣＭＣを加え攪拌した。脱塩洗浄した後、濾過にて
脱溶液を行い、食塩量０．１％を含むハイグレードの精
製ＣＭＣ（ハイグレード精製ＣＭＣ）４２ｋｇを得
た。

【００３１】〔ＣＭＣの製造Ｂ〕エーテル化度（ＤＳ）
が１．５０のＣＭＣを合成し、これを用いた。それ以外
は、上記ＣＭＣの製造Ａと同様の条件にて粗製ＣＭＣ
′、精製ＣＭＣ′、ハイグレード精製ＣＭＣ′を
得た。

【００３２】〔ＣＭＣの製造Ｃ〕エーテル化度（ＤＳ）
が２．３０のＣＭＣを合成し、これを用いた。それ以外
は、上記ＣＭＣの製造Ａと同様の条件にて粗製ＣＭＣ
″、精製ＣＭＣ″、ハイグレード精製ＣＭＣ″を
得た。

【００３３】なお、上記エーテル化度は、つぎのように
して求めた。すなわち、７５℃で３時間真空乾燥した試
料（ＣＭＣ）約１．０ｇを精秤し、るつぼ中で灰化し
た。ついで、これを冷却した後、温水中で灰化物を溶出
し、Ｎ／１０−硫酸５０〜８０ｍｌを加えて酸性にして
煮沸冷却した。そして、過剰の酸をＮ／１０−水酸化ナ
トリウムで逆滴定し、灰分中のアルカリ中和に消費され
た硫酸量よりエーテル化度を求めた。

【００３４】

【実施例１〜１０】上記ＣＭＣの製造Ａ〜Ｃにより合成
された粗製ＣＭＣ、精製ＣＭＣ，′，″、ハイ
グレード精製ＣＭＣを用い、下記の表１に示すアルコ
ールおよび水を同表に示す割合となるよう混合してＣＭ
Ｃスラリーを調製した。このように調製したＣＭＣスラ
リーを用い、図１に示す乾燥機に投入する（ＣＭＣスラ
リーの投入温度は３０℃）とともに、不活性ガスを供給
して、前記乾燥方法に従い噴霧乾燥を行った。この際、
不活性ガスによる熱風を、チャンバー３内に供給して、
サイクロン状の熱風流を生じさせて霧化したＣＭＣスラ
リーをチャンバー３内で乾燥させた。そして、乾燥ＣＭ
Ｃをチャンバー３内の下部にある捕集機８に捕集した。
図１に示す回転円盤５の直径は８ｃｍであり、チャンバ
ー３内は弱減圧状態の７４０ｍｍＨｇであった。なお、
上記乾燥方法における条件を下記の表２に示した。

【００３５】

【実施例１１〜１４】上記ＣＭＣの製造Ａ〜Ｃにより合
成された粗製ＣＭＣ′，″、精製ＣＭＣ″、ハイ
グレード精製ＣＭＣ′を用い、下記の表１に示すアル
コールおよび水を同表に示す割合となるよう混合してＣ
ＭＣスラリーを調製した。このように調製したＣＭＣス
ラリーを用い、図２に示す乾燥機に投入する（ＣＭＣス
ラリーの投入温度は３０℃）とともに、不活性ガスを供
給して、前記乾燥方法に従い、噴霧用のノズル１３から
ＣＭＣスラリーを霧化してチャンバー３内に供給し、噴
霧乾燥を行った。この際、不活性ガスによる熱風を、チ
ャンバー３内に供給して、サイクロン状の熱風流を生じ
させて霧化したＣＭＣスラリーをチャンバー３内で乾燥
させた。そして、乾燥ＣＭＣをチャンバー３内の下部に
ある捕集機８に捕集した。チャンバー３内は弱減圧状態
の６８０ｍｍＨｇであった。なお、上記乾燥方法におけ
る条件を下記の表２に示した。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【比較例１〜３】上記ＣＭＣの製造Ａ〜Ｃにより合成さ
れた粗製ＣＭＣ、精製ＣＭＣ′、ハイグレード精製
ＣＭＣ″をそれぞれ用い（下記の表３に示すＣＭ
Ｃ）、このＣＭＣを、直接、棚式加熱乾燥機で温度１０
０℃雰囲気下、１２０分間の静置乾燥を行った。水分乾
燥時に、一部のＣＭＣが溶融し塊状物に固化したため、
乾燥後、ハンマー式粉砕機（スクリーン直径０．５ｍ
ｍ）で解砕して粉砕した。このように、通常、一般に行
われている方法によりＣＭＣ製品を得た。

【００３９】

【表３】

【００４０】このようにして得られたＣＭＣの性状を分
析した。ＣＭＣの粒度分布は、コールターカウンター
（コールターカウンター社製）で測定し、全体の８０％
以上の粉末が分布する粒度領域（実施例品）もしくは全
体の５０％以上の粉末が分布する粒度領域（比較例
品）、および粒径２０μｍ以下の微粉の含有量を後記の
表４および表５に示す。さらに、ＣＭＣ粉の発塵性およ
び溶解性を目視により下記に従って評価した。また、Ｃ
ＭＣ粉の溶解速度を測定した。その結果を後記の表６に
併せて示す。

【００４１】〔ＣＭＣ粉の発塵性〕ＣＭＣ試料を１００
ｍｌスクリュー管に１／２容量入れ、これを上下に攪拌
した。その結果、微粉の埃立ちがなかったものを○、微
粉の埃立ちが多かったものを×として表示した。

【００４２】〔ＣＭＣ粉の溶解性および溶解速度〕１０
００ｍｌビーカーに水８００ｍｌを入れ、この中にＣＭ
Ｃ試料を８ｇ（１％濃度）加えた。その結果、すぐに分
散状となり水溶解が素早く行えたものを○、すぐに継粉
状の塊が形成され、水溶解に長時間を要したものを×と
して表示した。また、軽く攪拌して、ＣＭＣ試料が完全
に溶解するまでの時間を測定した。

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】

【００４５】

【表６】

【００４６】上記表４〜６の結果から、比較例品はＣＭ
Ｃの分布領域において、全体の５０％以上が粒径３２〜
８５μｍの範囲内であり、かつ粒径２０μｍ以下の微粉
の含有割合が全体の１０％以上である。これに対して、
実施例品は、ＣＭＣの分布領域において、全体の８０％
以上が粒径７０〜２００μｍの範囲内であり、かつ粒径
２０μｍ以下の微粉の含有割合が全体の１．７％以下で
ある。このことから、実施例品は、粒径の小さなものが
少なく、しかも粒径のばらつきの少ない均一なＣＭＣ粉
末が得られたことがわかる。さらに、実施例品では、発
塵性および溶解性の双方において良好な評価結果が得ら
れた。また、水に対する溶解速度も、比較例品に比べて
非常に速いものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＣＭＣの造粒乾燥方法に用いられる装
置を示す断面図である。

【図２】本発明のＣＭＣの造粒乾燥方法に用いられる装
置の他の例を示す断面図である。

【図３】コールターカウンターによって測定されたＣＭ
Ｃ粉末の粒径分布状態を示すチャート図である。

【符号の説明】

３チャンバー５回転円盤８捕集機１３ノズル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カルボキシメチルセルロースエーテルア
ルカリ塩の溶剤−水含有スラリーを噴霧乾燥して造粒化
する方法であって、上記噴霧乾燥を、不活性ガスおよび
空気の少なくとも一方の雰囲気下において、上記スラリ
ーを回転円盤上に流下させて霧化させるか、もしくはノ
ズルから噴霧して霧化させることにより行うことを特徴
とするカルボキシメチルセルロースエーテルアルカリ塩
の造粒乾燥方法。
【請求項２】上記カルボキシメチルセルロースエーテ
ルアルカリ塩の溶剤−水含有スラリー中のカルボキシメ
チルセルロースエーテルアルカリ塩の含有量が、５〜７
０重量％である請求項１記載のカルボキシメチルセルロ
ースエーテルアルカリ塩の造粒乾燥方法。