JPH11512344A - 溶液の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 固体の溶液を形成する方法は、（１）（ａ）液体、（ｂ）粉末の形の上記固体、および（ｃ）上記液体中に溶解している高分子バインダー、を含む分散液を形成すること、並びに（２）上記分散液を、上記粉末が溶媒中に溶解するような条件下で、その溶媒と混合すること、という工程を包含する。この方法により調製された溶液を乾固させると、上記高分子バインダーが上記粉末を結合し、粉塵形成を抑制する。上記方法は、反応性繊維助剤である固体に対する特別の用途を有する。水性液体中の粉末の形の固体の分散液は、大部分の低粘度水溶性セルロースエーテルと、少量の天然多糖類ガムとを含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】 溶液の形成方法 発明の背景 本発明は、液体中における粉末のペースト、スラリー、および分散液に関し、 とりわけこのような物質の溶液の調製の間の、粉末固体の安全な取り扱いのため の方法との特別の関連を有する。 工程段階への粉末固体の流れを測定し、制御することが必要であることが多い 。特に、微粉末を高い割合で含んでいる粉末には、大気中に容易に分散し、粉塵 形成の問題を生ずることがあるものもあるということが知られている。このこと は、有毒物質については特に問題となることがある。粉末固体には、発火または 爆発しやすいものもあるということもまた知られている。さらに、粉末固体には 、例えばスクリューフィーダーを使用して計量する場合に、取り扱いが困難なも のもあるということも知られている。貯蔵および輸送を容易にし、このような問 題を軽減するために、好適な液体中に粉末を分散し、ペースト、スラリー、また は分散液（このような固体／液体の混合物は、これ以降は、すべて分散液と称す る）を形成するのが好都合なこともある。その液体は、工程液、例えばその溶媒 （その固体の溶液を形成することが望ましい場合）か、またはその固体が導入さ れるべき工程段階においてか、もしくはその後に必要とされる何か他の液体のい ずれかであることが多く、かつ好都合である。他の場合には、不活性の液体、も しくは後に蒸発によりその工程から除去することができる揮発性の液体を使用し てもよい。 分散液には、上記固体が上記液体により容易に湿潤されないために、形成が困 難なものもある。分散液中に湿潤剤を包含させて、こ の困難を軽減することが知られている。分散液には、不安定で、貯蔵時、または 、その分散液が剪断力に付される際に、例えばポンプ輸送中に、その固体および 液体の相が分離しがちなものもある。分散液中に分散剤を包含させて、このよう な分離を抑制することが知られている。例えば、分散剤を含む、繊維助剤である 1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ -1,3,5-トリアジン（ＴＡＨＴ）の水性分 散液は、D M Lewis 他により、Journal of the Society of Dyers and Colouris ts，Volume 111，January/February 1995，pages 12-18において説明されている 。 それにもかかわらず、このような分散液が乾固するかもしれないという危険性 は常に存在する。このことは、例えば跳ね掛けのために、または管および容器中 の残渣のために起こることがある。このことが起こると、乾燥粉末の取り扱いに 伴うあらゆる危険が再発する可能性がある。このような問題に対する防止手段を 提供することが本発明の目的である。 発明の開示 本発明によれば、溶媒中に固体の溶液を形成する方法が提供され、その方法は 、（１）（ａ）液体、（ｂ）上記液体中に粉末の形で分散している上記固体、お よび（ｃ）上記液体中に溶解している高分子バインダー、を含む分散液を形成す ること、並びに（２）上記分散液を、上記粉末が上記溶媒中に溶解するような条 件下で、上記溶媒と混合すること、を包含している。 上記液体は、揮発性の液体であることが多く、このような液体をベースとする 分散液は乾固しやすい。その液体は、低粘度、例えば約10 mPa・s （10センチポ アズ）までのものであることが多い。液体の混合物を使用してもよい。多くの用 途に対して、その液体は水 を大部分含むか、または水から本質的になっていてもよく、このような場合、上 記高分子バインダーは水溶性高分子である。本発明における使用に好適な水溶性 高分子バインダーは、当該分野において多数知られている。それらの例は、セル ロースエーテル、例えばカルボキシメチルセルロースおよびアルキルセルロース 、線状多糖類、例えばアルギン酸ナトリウム、キサンタンガムおよびグアールガ ム、ゼラチン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリルアミド）およびアク リル酸系高分子を包含する。その高分子バインダーは、皮膜形成高分子であって もよい。 上記液体は、上記溶媒と同一の物質または物質の混合物であってもよい。この ような場合には、本発明の方法の段階（２）において、追加の溶媒が必要とされ るということが理解されるであろう。このような場合には、その分散液が、溶解 している固体および分散している粉末を含んでいるということが理解されるであ ろう。このような分散液は、さらなる溶媒で容易に希釈され、正確な濃度がわか る溶液を形成することができる。 上記液体に比較的可溶性の固体、および、その分散液の取り扱いにおいて経験 する温度範囲を通して、その液体中での溶解度における著しい変化を示す固体の 、両方の分散液は、貯蔵時に沈降しがちであることがある。このことは、その固 体の、その液体中での部分溶解と、その液体からの再結晶とに帰することができ る。その液体中でのその固体の溶解度は、好ましくは50グラム毎リットル未満、 より好ましくは５グラム毎リットル未満である。標準の取り扱いの間にその分散 液が経験する温度範囲を通しての、その液体中での、その固体の最大溶解度およ び最小溶解度の間の差は、２グラム毎リットル未満であるのが好ましい。 本発明の方法は、上記固体が上記溶媒中で比較的低い溶解度を有 するものである場合に、特に有用なものとなることができる。本発明の方法は、 循環工程液中に溶解している固体の濃度を特定の値に制御することが望まれる際 に、都合よく使用することができる。 本発明の方法において使用される分散液は、既知のタイプの添加剤、例えば湿 潤剤（その分散液の配合を助けるのに役立つ）および／または分散剤（上記粉末 を分散液に維持するのに役立つ）および／または消泡剤をさらに含んでいてもよ い。あらゆる個々の分散液に好適な湿潤剤、分散剤、および消泡剤は、試行錯誤 により容易に選ぶことができる。（使用する場合には、）その分散液における分 散剤の割合は 0.1〜５重量パーセントの範囲にあることが多い。一般に、（使用 する場合には、）ほんの微量の消泡剤しか必要とされず、その分散液において 0 .005〜 0.025重量パーセント（50〜 250ppm ）の範囲にあることが多い。ＴＡＨ Ｔの水性分散液の場合、好適な分散剤の例は、低発泡アニオン界面活性剤、例え ば置換ナフタレンスルホン酸ナトリウム系のものを包含する。リン酸塩含有のア ルコール・エトキシレートもまた有効な分散剤であるけれども、一般に、それら は発泡傾向が強く、従って、あまり好ましいとされないことがある。この用途に おいて、一般に、あまり満足なものではないということが見出されている材料の 例は、リン酸塩含有のアルコールおよびアンモニウムおよびポリアクリル酸ナト リウムを包含する。好適な消泡剤の例は、非イオン系シリコーン消泡剤を包含す る。 本発明の方法において使用される分散液における粉末の濃度は、都合よく、そ の特定の粉末の分散液について知られているものとすることができる。その分散 液における粉末の濃度は、その粉末の性状およびそれの取り扱いにおいて使用さ れるべき装備のような要因に依存して、幅広い範囲にわたって変えることができ るということ は容易に理解されるであろう。その分散液におけるその固体の割合は、20〜60重 量パーセントの範囲にあることが多い。 上記粉末における粒子の数平均粒径は、一般に 750ミクロン未満であり、100 ミクロン未満であることが多く、通常は 0.1ミクロンよりも大きい。それらの粒 子の数平均粒径は、都合よく、10〜 400ミクロンの範囲とすることができる。本 発明の方法は、回転楕円体、フレーク、および針を包含する、低アスペクト比お よび特に高アスペクト比（２：１〜 100：１、概して10：１〜 100：１の範囲に ある最小直径に対する最大直径の比）の両方の粒子に適用することができる。 上記粉末は反応性物質であることが多い。本発明において使用することができ る粉末の例は、さまざまなタイプの繊維助剤を包含する。このような繊維助剤は 、それらが適用される生地と反応することができる化学薬品を包含する。このよ うな反応性繊維助剤は、循環浴において溶液から生地に適用するのが好都合であ ることが多く、本発明の方法は、このような溶液の製造に特に適している。米国 特許出願第53110424号（その内容は参考文献として本明細書中に組み込まれる） において説明されているように、このような繊維助剤には、リヨセル(lyocell) 繊維と反応して、このような繊維のフィブリル化に対する耐性を高めることがで きるものもある。このような繊維助剤の特定の例は、1,3,5-トリアクリロイルヘ キサヒドロ -1,3,5-トリアジン（ＴＡＨＴ）であり、その使用は、公開された国 際特許出願第 WO-A-94/09191号および第 WO-A-95/28516号、並びに国際特許出願 第PCT/GB/00609号（公開日1996年 9月19日）（それらの内容は参考文献として本 明細書中に組み込まれる）において、説明されている。 本発明の方法は、第三級アミン -N-オキシド水溶液、例えばN-メ チルモルホリン -N-オキシド水溶液におけるセルロース溶液の分野においても用 途が見出される。例えば米国特許出願第 5,413,631号（その内容は参考文献とし て本明細書中に組み込まれる）において説明されているように、このような溶液 は、アミンオキシドおよび水におけるセルロースのスラリーから水を蒸発させる ことにより、調製することができる。例えば、欧州特許出願第 0,047,929号にお いて説明されているように、このような溶液中に、少量の、１種またはそれ以上 の熱安定剤を包含させることが知られている。好適な安定剤は、ポリフェノール 、例えば没食子酸およびそのエステル（没食子酸プロピルを包含している）を包 含する。その溶液における安定剤の濃度は、一般に0.01〜 0.5重量パーセントの 範囲にある。本発明によれば、20〜60重量パーセントの安定剤（部分的には溶液 中にあり、部分的には粉末として分散している）、40〜80重量パーセントの水、 および0.01〜３重量パーセントの水溶性中性セルロースエーテルのような高分子 バインダー、例えばメチルセルロースまたはヒドロキシプロピルメチルセルロー スを含む分散液をセルロースのスラリーまたは溶液に添加することにより、速度 を制御しながら、セルロースのスラリーまたは溶液中に、その安定剤を都合よく 導入し、溶解することができる。 上記粉末が反応性物質である際には、上記分散液または溶液における上記粉末 と上記高分子バインダーとの間の反応は望ましくないことが多いということが理 解されるであろうから、上記高分子バインダーの選択には注意を払うべきである 。 本発明の方法において使用される分散液における高分子バインダーの最低濃度 は、その分散液が乾燥された際に、その高分子バインダーにより、上記粉末のす べてが保持されるようなものであるのが望ましい。この濃度が、その粉末の性状 およびその分散液における その濃度に依存するということは容易に理解されるであろう。一般に、本発明の 恩恵に浴するために、この最少量よりもかなり高濃度の高分子バインダーを使用 する必要は無く、一般に、より高濃度の高分子バインダーの使用は、結果として 加工費の増大につながるであろうということは容易に理解されるであろう。さら に、高分子バインダーのこの望ましい最低濃度は、あらゆる個々の場合において 、試行錯誤により容易に決定することができるということが理解されるであろう 。その分散液における高分子バインダーの濃度が、0.1〜 5.0重量パーセント、 場合によっては 0.5〜 2.0重量パーセントの範囲にあるのが適切であると見出さ れることが多い。一般に、その高分子バインダーは、その分散液のための粘度調 整剤として役立ち、それにより、貯蔵時に、その固体を懸濁液に維持するのを助 けるという追加の利点を有している。高分子バインダーの混合物を使用してもよ い。本発明の好ましい態様において、その高分子バインダーは、大部分（概して 80〜99.9重量パーセント、好ましくは90〜99.5重量パーセント）の皮膜形成高分 子と、少量（概して 0.1〜20重量パーセント、好ましくは 0.5〜10重量パーセン ト）の、分散される固体に対する良好な懸濁特性を有する高分子とを含み、本発 明は、バインダーとして、このような高分子の混合物を含んでいる分散液を提供 する。その溶媒が水性液体である水性の系の場合は、好適な皮膜形成高分子の例 は、水溶性セルロースエーテル、特に、中性セルロースエーテル、例えばメチル セルロースおよびヒドロキシプロピルメチルセルロースを包含し、並びに良好な 懸濁特性を有する高分子の例は、天然多糖類ガム、例えばキサンタンガム、グア ールガム、およびイナゴマメガムを包含する。セルロースエーテルは、幅広い範 囲にわたる、制御された溶液粘度を有するものを、商業的に入手することができ る。例えば周囲温度において低剪断条件 下で測定した２％溶液の粘度が１〜20 mPa・s の範囲にある低粘度セルロースエ ーテルが好ましいとされることがある。良好な懸濁特性を有する高分子は、周囲 温度において低剪断条件下で測定した１％溶液の粘度が 1,000〜10,000 mPa・s の範囲にある。（水溶性高分子の粘度は、市販において、一般に、このような様 式で表示されるということが認められるであろう。）ガム、例えばキサンタンガ ムの溶液の粘度は、非常に低濃度においてさえ、濃度の上昇に伴って、急激に上 昇しがちであり、このようなガムを単独で使用する場合の粘度制御を困難にして いる。従って、この態様は、良好な懸濁特性、良好な皮膜形成特性、および容易 な分散液の粘度制御の組み合わせを与える。 本発明の方法において使用される分散液が乾固した場合は、遊離粉末の取り扱 いに伴うあらゆる危険を最小化しつつ、粉末および高分子バインダーの乾燥した 混合物を容易に収集して、廃棄または回収することができる。その乾燥した混合 物は、その高分子バインダーおよび存在するその他の物質の性状に依存して、だ いたいは硬質固体またはペースト状固体の形をとることができる。 本発明の方法は、粉末の形で取り扱われる際に、１種またはそれ以上の危険な 特性を示す固体の取り扱いに特に適している。このような危険な特性の例は、動 植物に対する急性または慢性特性、易燃性（可燃性）、および爆発性を包含する 。 本発明は、以下の実施例により説明され、そこにおける部および割合は、特に 明記しない限り、重量法による。 実施例１ セロゲンＨＲ(Sellogen HR)（Henkel KGaA の商標）（界面活性剤、ビス（1- メチルエチル）ナフタレンスルホン酸ナトリウム）（ １部）を水（53部）に溶解した。粉末の形の1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒド ロ -1,3,5-トリアジン（ＴＡＨＴ）（45部）を、その溶液に添加し、高剪断ミキ サーを使用して、その混合物を約５分間にわたって攪拌した。次に、あらゆる泡 を消すように、静かに攪拌しながら、ＲＤアンチフォームエマルション(RD Anti foam Emulsion)（Dow Corning Corp．の商標）（非イオン・シリコーン消泡剤） （ 0.005部）を添加した。次に、その混合物を、その中に渦が形成されるような 条件下で、高剪断ミキサーで攪拌した。コーゲルＴ１２２５(Courgel T1225)（C ourtaulds Chemicals（Holdings）Limited の商標）（周囲温度において低剪断 条件下で測定した場合に公称で５〜６ mPa・s の２％溶液の粘度を有するヒドロ キシプロピルメチルセルロース99部と、キサンタンガム１部とからなっている、 水溶性高分子バインダーのブレンド）（１部）を、その渦の最も外側の縁にゆっ くりと添加した。添加完了後、その混合物を、高分子バインダーが完全に溶解す るまで、約20分にわたって静かに攪拌した。それから、得られた分散液を水で希 釈して、リヨセル繊維への適用に好適なＴＡＨＴを含んでいる水溶液を得ること ができた。その分散液は、良好な貯蔵安定性（耐沈降性）を示した。その分散液 の試料を乾固させると、比較的無塵の固体が生成した。対照的に、高分子バイン ダーをまったく含んでいないＴＡＨＴの水中分散液（本発明に準じたものではな い）を乾固させると、微細な粉塵が形成される。 実施例２ 高剪断ミキサーで攪拌しながら、1.5部のコーゲルＴ１２２５を65〜75℃の水5 2.5部に添加した。その混合物を放冷すると、その結果、そのコーゲルＴ１２２ ５（熱水には僅かしか溶けない）は溶解した。その放冷した混合物に、攪拌しな がら、ＴＡＨＴ（46部）を 添加し、次いで、微量のシリコーン消泡剤を添加した。得られた分散液を水で希 釈して、ＴＡＨＴ溶液を得ることができた。 実施例３ 高剪断混合しながら上記コーゲルＴ１２２５を14.5部の熱水に添加し、得られ た分散液を35部の冷水で速やかに希釈し、それから、上記高分子バインダーが溶 解するまで攪拌し、その混合物を冷却したことを除いては、実施例２を繰り返し た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，Ｂ Ｒ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｔ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ (72)発明者 フィリップ，ケビン アイルランド国，カウンティー コーク, キャリガライン，オーチャード ライズ23 (72)発明者 ロス，ジョージ ラッセル イギリス国，ナンイートン シーブイ12 ９ピーイー，ブルキングトン，ヘムズウォ ース ドライブ 11 (72)発明者 タウルソン，デイビッド ステファン イギリス国，コベントリー シーブイ２ ３ジェイピー，ウィケン，ブラックベリー レーン，72

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．溶媒中に固体の溶液を形成する方法であって、（１）（ａ）液体、（ｂ） 上記液体中に粉末の形で分散している上記固体、および（ｃ）上記液体中に溶解 している高分子バインダー、を含む分散液を形成すること、並びに（２）上記分 散液を、上記粉末が上記液体中に溶解するような条件下で、上記溶媒と混合する こと、という工程を包含することを特徴とする方法。 ２．上記液体と上記溶媒とが、同一の物質または物質の混合物であることを特 徴とする、請求項１に記載の方法。 ３．上記固体が反応性繊維助剤であることを特徴とする、請求項１または２の いずれか１項に記載の方法。 ４．上記固体が1,3,5-トリアクリロイルヘキサヒドロ -1,3,5-トリアジンであ ることを特徴とする、請求項３に記載の方法。 ５．上記液体が水を少なくとも大部分含んでいること、および上記高分子バイ ンダーが水溶性高分子であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に 記載の方法。 ６．上記分散液が高分子バインダーを 0.1〜 5.0重量パーセント含むことを特 徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。 ７．上記粉末が10〜 400ミクロンの範囲にある数平均粒径を有する粒子からな ることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。 ８．上記高分子バインダーが皮膜形成高分子であることを特徴とする、請求項 １〜７のいずれか１項に記載の方法。 ９．上記高分子バインダーが80〜99.9重量パーセントの皮膜形成高分子と 0.1 〜20重量パーセントの天然多糖類ガムとを含むことを 特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 １０．上記皮膜形成高分子が、周囲温度において低剪断条件下で測定した場合 に１〜20 mPa・s の範囲にある２％溶液の粘度を有するセルロースエーテルであ ることを特徴とする、請求項９に記載の方法。 １１．上記分散液における固体の量が20〜60重量パーセントの範囲にあること を特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。 １２．上記粉末が２：１〜 100：１の範囲にあるアスペクト比を有する粒子か らなることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。 １３．水性液体中の粉末の形の固体の分散液であって、その中に溶解している 高分子バインダーを含むこと、並びにその高分子バインダーが、（ａ）周囲温度 において低剪断条件下で測定した２％溶液の粘度が１〜20 mPa・s の範囲にある 水溶性セルロースエーテルを80〜99.9重量パーセント、および（ｂ）周囲温度に おいて低剪断条件下で測定した１％溶液の粘度が 1,000〜10,000 mPa・s の範囲 にある天然多糖類ガムを 0.1〜20重量パーセント含むことを特徴とする分散液。 １４．構成成分（ａ）の量が90〜99.5重量パーセントの範囲内にあり、構成成 分（ｂ）の量が 0.5〜10重量パーセントの範囲内にあることを特徴とする、請求 項１３に記載の分散液。 １５．上記水溶性水溶性セルロースエーテルが中性セルロースエーテルである ことを特徴とする、請求項１３または請求項１４に記載の分散液。 １６．上記天然多糖類ガムが、キサンタンガム、グアールガムおよびイナゴマ メガムからなる群より選ばれることを特徴とする、請 求項１３〜１５のいずれか１項に記載の分散液。 １７．上記分散液における高分子バインダーの量が 0.1〜 5.0重量パーセント の範囲にあることを特徴とする、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の分散 液。 １８．上記分散液における固体の量が20〜60重量パーセントの範囲にあること を特徴とする、請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の分散液。 １９．上記固体が反応性繊維助剤であることを特徴とする、請求項１３〜１８ のいずれか１項に記載の分散液。 ２０．上記固体が1,3,5-トリアクロイルヘキサヒドロ -1,3,5-トリアジンであ ることを特徴とする、請求項１９に記載の分散液。