JPS5811881B2 - リユウサンカセルロ−スノセイゾウホウ - Google Patents

リユウサンカセルロ−スノセイゾウホウ

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JPS5811881B2
JPS5811881B2 JP8933875A JP8933875A JPS5811881B2 JP S5811881 B2 JPS5811881 B2 JP S5811881B2 JP 8933875 A JP8933875 A JP 8933875A JP 8933875 A JP8933875 A JP 8933875A JP S5811881 B2 JPS5811881 B2 JP S5811881B2
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water
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sulfated
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雑賀大弐
中山清
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Lion Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硫酸化前のセルロースの活性化法を改良した硫
酸化セルロースの製造法に関する。
従来セルロースを硫酸化する場合、セルロースを溶解す
る適当な溶媒が見当らないことから、不均一系で反応を
行っている。
そのため、得られる硫酸化セルロースには未反応のセル
ロースが残存し、水に溶解させた場合に水溶液はこの未
反応のセルロースが浮遊するために濁りが生ずる欠点が
あった。
この濁りは透明感を必要とする化粧品や食品に硫酸化セ
ルロースを増粘剤などとして配合する場合に大きな障害
となっているのが現状である。
この未反応のセルロースを無くすため、セルロースをジ
メチルホルムアミド沖でジメチルホルムアミド−8O3
錯体を作用させ、一度反応物をジメチルホルムアミドに
溶解させ、さらに反応させる方法がとられているが、こ
の方法では反応性が強すぎてセルロース主鎖の開裂が起
り、結果として得られる硫酸化セルロースの水溶液の透
明性は良好となるが、粘度の低下をきたし、増粘効果が
薄れ実用上問題となっている。
またさらに硫酸やクロルスルホン酸を直接作用させる方
法もあるが、これらの方法では、さらに酸度が高すぎる
ためセルロースの加水分解などが副反応としておこり、
DS(置換度、すなわち、セルロース分子のグリコース
残基は平均3個の水酸基を有し、そのためS03基の置
換は3個まで可能であり、完全に置換した場合はDS=
3となる。
)も上がらず、得られる硫酸化セルロースの水溶液の粘
度も低い。
そこで本発明者らは先に増粘剤としての効果がすぐれた
硫酸化セルロースを得るためセルロースを硫酸化前に第
3級アミン類中で加熱することによってセルロースを活
性化し、これをルイス塩基−803錯体で硫酸化するこ
とによって低濃度で高粘度の水溶液ないし水膨潤液を与
える硫酸化セルロースの製造法を提案した(特願昭49
−87776号(特開昭51−16392号)、特願昭
49−87777号(特開昭51−16393号))。
これらの方法によって得られる硫酸化セルロースの水溶
液ないし水膨潤液の透明性は必ずしも充分満足されるも
のでなかった。
セルロースが第3級アミン中で加熱されることにより活
性化されるのはセルロース繊維間さらにバ一部の結晶領
域までかかるアミンが浸透しセルロース分子間の水素結
合が切断されるためと考えられている。
本発明者らはさらにかかるアミンの浸透を良くし、未反
応のセルロースが残らないように十分なセルロースの活
性化方法を鋭意研究した結果、本発明に到達し、上記従
来の欠点を一掃することに成功した。
本発明は、セルロースをルイス塩基−8O3錯体により
硫酸化して硫酸化セルロースを製造する方法において、
硫酸化以前の工程でセルロースを0.3〜2.0重量%
の水分を含む第3級アミン中で処理して活性化してのち
硫酸化する硫酸化セルロースの製造法である。
本発明において、1種または2種以上の第3級アミンに
0.3〜2.0重量%の水分量を含ませることはセルロ
ースの膨潤を促進し、第3級アミンのセルロース繊維間
、さらにはセルロース分子間への浸透を容易にし、その
結果セルロースの活性化が十分に行なわれ、したがって
硫酸化反応も十分進行し、未反応セルロースが少なく、
得られる硫酸化セルロースの水溶液ないしは水膨潤液の
透明性も良好となる。
さらには従来、水分は反応系中の酸度を上げ、その結果
として、セルロースの加水分解などの副反応を促進して
いたが、第3級アミンと組合せれば第3級アミンの塩基
性のため、酸度の上昇が抑えられ、セルロースの重合度
の低下が少なく、高粘度で高置換度の硫酸化セルロース
が得られる。
本発明において第3級アミンに含まれる水分量は0.3
〜2,0重量%であり、特に好ましくは0.5〜1.0
重量%である。
本発明において、水分量が0.3重量%未満では効果が
すくなく、2.0重量%を超える場合は硫酸化剤の水に
よる分解量が多くなり好ましくない。
本発明に用いる原料セルロースは木材パルプ、コツトン
リンターパルプ、ラミー、木綿などの1種または2種以
上である。
反応性が比較的高いという点で木材パルプおよびコツト
ンリンターパルプが特に好ましい。
これらの原料セルロースは硫酸化する前に規定の水分量
を添加した第3級アミン中で加熱処理するのである。
本発明にいう第3級アミンとはピリジン、ピコリン、ル
チジン、トリエチルアミン、トリメチルアミン、トリプ
ロピルアミン、トリブチルアミンなどのアミン類の1種
または2種以上である。
これらのアミン類の中でピリジン類は特に有効である。
第3級アミンの使用量はセルロース1重量部に対し5〜
15重量部、好ましくは5〜11重量部である。
原料セルロースに第3級アミン類および水を浸透あるい
は吸着させセルロースを十分に活性化するには5重量部
以上の第3級アミンが必要であり、また15重量部を越
えて第3級アミンを添加しても活性化効果はさほど向上
せず、また経済的にも不利である。
本発明における活性化処理条件は厳密には使用する第3
級アミンの種類、原料セルロースの種類によって異なる
が、本発明では通常は処理温度30〜150℃で処理時
間は0.5時間以上が適当である。
このようにして、セルロースを活性化したのちルイス塩
基−8O3錯体を硫酸化剤として用いセルロースを硫酸
化する。
本発明のルイス塩基−8O3錯体にはトリエチルアミン
−8O3、トリメチルアミン−5O3、ピリジン−8O
3、ピコリン−8O3、ルチジン−8Oa、ジメチルホ
ルムアミド−8O3、ジオキサン−8O3、トリn−ブ
チルホスフェート−8O3などの1種または2種以上を
混合使用できる。
硫酸化前のセルロースの活性化処理に本発明の活性化方
法を使用しても、硫酸化工程において硫酸あるいはクロ
ルスルホン酸をそのまま硫酸化剤に用いたのでは、本発
明の目的とする硫酸化セルロースを得ることはできない
これは硫酸あるいはクロルスルホン酸をそのまま硫酸化
剤として使用した場合には酸度が高すぎるためセルロー
スの加水分解などの重合度を低下させる副反応が起きや
すく、結果として低粘度、低置換度で、かつ着色のはな
はだしい硫酸化セルロースしか得られない。
また他に硫酸化剤としてスルファミン酸を用いる方法も
あるが、この方法は反応性が低いため高温反応を必要と
し、結果としてセルロースの重合度の低下をきたし、粘
度の低いものしか得られない。
これに対し、ルイス塩基−8O3錯体を硫酸化剤とし、
硫酸化に使用し、前記本発明の活性化方法と組合せた場
合には酸度も高くならず、種種の反応分散媒が選択使用
でき、反応性もルイス塩基を選択することにより調整で
きる。
この事実は、分子切断をきたし易いセルロースの硫酸化
には、きわめて有利である。
本発明の方法に使用する反応分散媒は硫酸化剤と反応し
ない溶媒であって、例えばジクロルメタン、1,2−ジ
クロルエタンなどのハロゲン化炭化水素、ピリジン、ピ
コリン、ルチジン、トリメチルアミン、トリエチルアミ
ンなどの第3級アミン類、ヘキサン、ジメチルスルホキ
シド、ジメチルホルムアミドなどが使用される。
ここで使用される反応分散媒は前記したルイス塩基と同
一のものを選べば操作が簡単となり、さらには硫酸化反
応前のセルロースの活性化処理に使用する第3級アミン
とも同一のものを選べば、さらに操作が簡単となり、か
つ良好な結果が得られる。
この事実から本発明に使用する反応分散媒にはピリジン
、ピコリン、ルチジン、トリメチルアミン、トリエチル
アミンなどを使用するのが最適である。
本発明における反応分散媒の使用量はセルロース1重量
部に対して5〜100重量部添加される。
この添加量は原料セルロースの形態が繊維状の場合は1
0〜100重量部、粉体の場合は5〜50重量部が好ま
しい。
硫酸化温度はルイス塩基−SO3錯体の反応性によって
適宜選択される。
例えば、反応性の高いジオキサン−SO3錯体を硫酸化
剤として用いる場合には5℃以下が好ましく、ピリジン
−SO3錯体を用いる場合は40〜110℃が適当であ
る。
こうして得られたセルロースの硫酸化反応生成物は公知
の処理法すなわちNaQ H、Na 2 C03。
NaHCO3、CH3COONa 、KOH,に2CO
3゜KHCOa 、CH3CO0K、CH3ONaなど
の中和剤により処理されて硫酸化セルロースのアルカリ
金属塩となる。
本発明によって得られる硫酸化セルロースのアルカリ金
属塩は低濃度で高粘度の水溶液ないし水膨潤液が得られ
ることから、増粘剤として優れた効果を発揮し、特に透
明感がすぐれていることから化粧品組成物や食品添加物
として使用するのに適している。
また歯磨組成物中に粘結剤として配合すれば、その使用
感や歯磨チューブから押出したときの歯磨の外観の向上
を計ることができる。
実施例 1 温度計、攪拌機、空冷管および滴下漏斗を備えたフラス
コに木材バルブシート(溶解用パルプ、JIS P4
O10,5,5,Aによる粘度5、含水率4,3%)を
約2〜3mm角に裁断したもの10.Olと所定量の水
を添加したピリジン100tを入れ80℃で4時間加熱
してセルロースを活性化する。
この活性化に使用したピリジンを沢別し、新たにピリジ
ン200tを加え40℃以下で12.OfのSO3(液
体)をゆっくりと滴下し、滴下終了後に80℃で4時間
攪拌しながら反応させる。
反応終了後にピリジンを除き、反応物を水溶化ナトリウ
ム6.21を溶解したメタノール100fI中に浸漬し
、室温に一昼夜放置してナトリウム塩に変える。
メタノールを除去したのち乾燥して21.8fの硫酸化
セルロースナトリウム塩を得て、ついでこのものの各種
性状を測定した。
このものの1%水溶液ないし水膨潤液粘度はB型粘度計
〔ブルックフィールド型粘度計(B r ook−fi
eld 5ynchro Eleetric Vis
c。
−meter)6rpm、25°C〕で測定した。
また透明度は硫酸化セルロースナトリウム塩の1%水溶
液ないし水膨潤液をガラス製ビーカー中に液深3.Oa
nまで入れ、それを一定の白色印刷紙上に黒色印刷イン
キで印刷した字を解読できる活字のポイントによって評
価する。
活字の大きさ36ポイント(12×12mm)を解読で
きた場合の評価1.24ポイン)(8×8w1)を解読
できた場合の評価2、同様に18ポイント(6×6mm
)を解読できた場合の評価3.10ポイン)(3×3m
m)の場合の評価4.6ポイン)(2×2mm)の場合
評価5とし、これらの中間の場合は例えば3.5などと
して評価した。
これらの測定値をまとめると第1表の如くである。
このように実施例の性状は何れもすぐれている。
実施例 2 温度計、攪拌機、空冷管および滴下漏斗を備えたフラス
コに木材バルブシート(製紙用パルプ、JIS P4
O10,5,5,Aによる粘度5.5)を約2〜3mm
角に裁断したもの10.OS’とトリエチルアミン12
0?および水0.62rを入れ75℃で3時間加熱して
活性化を行なった。
トリエチルアミンをろ過して新らたに150gのトリエ
チルアミンを加え、これに11.7S’の5O3(液体
)を30℃以下に保持しつつゆっくりと滴下した。
この滴下終了後70°Cで7時間反応させ、反応終了後
トリエチルアミンを除き、水酸化ナトリウム6.4gを
溶解したメタノール100g中に浸漬し、室温で一夜放
置してナトリウム塩に変えた。
メタノール除去後乾燥して19.1gの硫酸化セルロー
スナトリウム塩を得、これの性状を測定してDS=1.
32.1%水膨潤液の粘度は2100センチポイズ(B
型粘度計、6 rpm、25℃)で、透明度5のすぐれ
たものであった。
実施例 3 温度計、攪拌機、空冷管および滴下漏斗を備えたフラス
コに木材パルプパウダー(溶解用パルプ、JIS P
4O10,5,5,Aによる粘度4.5)io、oyを
0.50Si’の水を加えたγ−ピコリン100グとと
もに仕込み90℃で2時間加熱処理する。
ついでr−ピコリンを戸別したのち新らたにγ−ピコリ
ン250グを加え12.2rの5O3(液体)を40℃
以下に保持しながらゆっくりと滴下する。
滴下終了後温度を85℃まで上げ、攪拌しながら5時間
反応させる。
γ−ピコリンを除去後、反応物を水酸化ナトリウム6.
02を溶解したメタノール100を中に浸漬し室温に一
夜放置する。
メタノールを除去後乾燥し、得られた硫酸化セルロース
ナトリウム塩の収量は21.5SFであった。
このもののDS=1.52であり、1%水膨潤液の粘度
は840センチポイズ(B型粘度計、6rpm、25°
C)であり、透明度は5であった。
ここで得られた硫酸化セルロースナトリウム塩10.0
?を約2%の水膨潤液とし、ホモジナイザー(株式会社
日本精機製作所製)を用いて110000rpで5分間
処理し、振動、衝撃、剪断などの物理的エネルギーを付
与せしめ、次いで大量のイングロパノールで再沈殿し、
一過、乾燥して得られたものの1%水膨潤液の粘度は1
600センチポイズであり、透明度は5であり、ホモジ
ナイザー処理により粘度はほぼ2倍に上昇できた。
実施例 4 上記の実施例3と同様の反応において原料セルロースに
コツトンリンターパルプ(JIS P4O10,5,
5,Aによる粘度20)を使用した場合、得られる硫酸
化セルロースナトリウム塩の収量は18.6fであり、
DS=1.27.1%水膨潤液の粘度は8200センチ
ポイズ、透明度は4.5であった。
実施例 5 木材バルブシート(製紙用パルプ、JIS P4O1
0,5,5,Aによる粘度5.8 )10.01を約2
〜3朋角に裁断し、水0.82gを加えたピリジン90
gとともに温度計、攪拌機、空冷管および滴下漏斗を備
えたフラスコに仕込み90℃で2時間加熱してセルロー
スを処理する。
次にピリジンをろ別し、新たにまたピリジン200gを
添加する。
これにSOa (液体)12.2gを40℃以下に保持
しながら滴下し、滴下終了後温度を75℃まで上げ6時
間反応させる。
反応終了後ピリジンを除去し、反応物を6.31の水酸
化ナトリウムを溶解した、メタノール150g中に浸漬
させ、室温に一夜放置してナトリウム塩に変える。
メタノールを除去乾燥し得られた硫酸化セルロースナト
リウム塩は23.Ogであった。
このもののDS=1.72であり、1%水膨潤液の粘度
は2000センチポイズ(B型粘度計、6rpm25°
C)であり、透明度は5であった。
実施例 6 木材バルブシート(溶解用パルプ、JIS P4O1
0,5,5,Aによる粘度8.3 )10.Ofを約3
〜5mm角に裁断し、ピリジンの代りにγ−ピコリンを
用いて実施例5と同様の反応を行なった。
この際、セルロースの活性化処理のためγ−ピコリンに
加えた水は0.35S’、反応に使用した5O3(液体
)は11.7gである。
こうして得られた硫酸化セルロースナトリウム塩の収量
は20.9gであり、DS=1.48.1%水膨潤液の
粘度は1500センチポイズ、透明度は5のすぐれたも
のであった。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 セルロースをルイス塩基−803錯体により硫酸化
    して硫酸化セルロースを製造する方法において、硫酸化
    以前の工程でセルロースを0.3〜2.0重量%の水分
    を含む第3級アミンとの共存下で処理して活性化しての
    ち硫酸化することを特徴とする硫酸化セルロースの製造
    法。
JP8933875A 1975-07-22 1975-07-22 リユウサンカセルロ−スノセイゾウホウ Expired JPS5811881B2 (ja)

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