JPH02235901A - 高分子量，高粘度セルロースエーテルの粒度を低下させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・本発明は、高粘度セルロースエーテルの製造方法に関
する。

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は、水性塗料、食糧
および化粧品のような様々な用途の増粘剤として用いら
れる。現在、これらの生成物の２パーセント水溶液粘度
は５　ｃｐｓ以下から最大約１００，　０００ｃｐｓに
まで及び、正確な値はこの物質中のセルロースボリマー
主鎖の分子量の関数である。通常、セルロースボリマー
の分子量が大きくなればセルロースエーテル生成物の固
有粘度は大きくなる。木材および綿リンターセルロース
がセルロースエーテルを製造するために用いられるが、
木材バルブの使用が経済的に好ましい。１．ＯＯ．００
０ｃｐｓの高粘度生成物の製造にはより高価な綿リンタ
ーが必要であった。

１００，０００ｃｐｓ以上の固有粘度を有ずろセルロー
スエーテル生成物は、原料使用量が少なくおよびコスト
を下げるのでより有効な増粘を提供する。しかし、製造
工程の間おこるセルロースポリマー主鎖の化学的並びに
ｍ械的分解のため、そのような高粘度セルロースエーテ
ルの製造は不可能であった。例えば、この工程のアルカ
リ化およびエーテル化の間の酸化剤、例えば空気の存在
は、生成物の粘度を低下させる。また、生成物が抽出並
びに乾燥される前６こ過剰の苛性アルカリが中和されな
いと粘度は失われる。仕上げ前に酸化剤の除去および過
剰の苛性アルカリの中和に注意をしても、最終生成物を
得るためこの物質をポールミル、ハンマーミルおるいは
ティスクミルで粉砕する際、明らかな粘度の｝員失があ
る。従って、セルロースエーテルを粉砕する際明らかな
粘度の低下が生ずるので、粒度の小さく、粘度の高い生
成物を製造することは困難である。

粒度が小さく、セルロースボリマー主鎖の分解が最小で
あるセルロースエーテル生成物の製造方法を有すること
が望ましい。得られるセルロースエーテル生成物は、よ
り高い固有粘度を有する。

本発明は、実質的に粘度を変化させないで、高分子量、
高粘度セルロースエーテルの粒度を低下させる方法に関
し、実質的に乾燥した、高分子量セルロースエーテルを
高速空気流衝撃ミル内で粉砕することを含んでなる（粉
砕前に、このセルロースエーテルは２０℃で約１００，
　０００ｃｐｓ以上の粘度を有する）。

驚くへきことに、温和な機械条件下で製造されたセルロ
ースエーテル生成物は、ボールミル粉砕のような方法Ｃ
こよって製造された実質的に等しい粒度を有する生成物
と止較して、より大きな固有粘度を有することがわかっ
た。

他の態様において、本発明は高速空気流衝撃ミルの条件
下で粘度が高く、実質的に乾燥したセルロースエーテル
を粉砕するごとによって製造した、粘度が高く、粒度の
低下したセルロースエーテル生成物である。

このセルロースエーテルは、少量のセルロースエーテル
のみが望ましいが、増粘剤として要求されるところで用
いてよい。さらに、このセルロスエーテルは剪断に対し
敏感であるので、この高粘度セルロースエーテルは、粘
度低下が望ましい用途に有効である。

本発明で用いられる好ましいセルロースエーテルは、ナ
トリウム力ルボキシメチル、メチル、エチル、ヒドロキ
シエチル、ヒドロキシプ口ビル、ピド口キシブチル基、
およびそれらの組み合わせで置換している。本発明のよ
り好ましいセルロースエーテルは、メチル、ヒドロキシ
プ口ビル、ヒドロキシブヂル基、およびそれらの組み合
わせで置換している。本発明の最も好ましいセルロース
エーテルは、２７〜３２重量パーセントのメ１・キシ置
換を有するメチルセルロースおよび４〜３２重量パーセ
ン１・のヒドロキシプロピル置換並びに１６〜３０重量
パーセン１・のメトキシ置換を有するヒドロキシプロピ
ルメチルセルロースである。

さらに、粉砕前に本発明で用いられる高分子量、高粘度
セルロースエーテルは、２０℃において約１００．　０
００ｃｐｓ以上、好ましくは３００，　０００ｃｐｓ以
上、最も好ましくは１００．０００　〜３００，０００
ｃｐｓの粘度を有する。

本発明の温和な機械的衝撃条件は、最初の粒子の破壊が
粒子と衝撃グラインダーの速く動く部分との直接接触よ
り生ずる条件と規定する。ハンマーミルとは異なり、粒
子のほとんどの破壊は、高速空気流衝撃ミル内の高い空
気乱流のため粒子粒子接触によりηずる。典型的には、
小さな粒子は接触あたりの時間で唯一の面で接触してい
る大きな粒子により提供される。そのような条件は、例
えば高速空気流衝撃ミルを用いることにより得られる。

粒子はグラインダーの表面の間でスライスされるような
剪断により粒度が低下する。この条件下での衝撃により
、高粘度セルロースエーテル生成物が形成される。

この温和な機械的衝堅ミルは、他の粉砕方法にみられる
ようなセルロースポリマー主鎖のひどい機械的分解を避
ける。例えば、ボールミルは、粉砕媒体として典型的に
はスチール製の硬質ボールを用いるタンブリング衝撃ミ
ルである。そのようなボールミルにおいて、粒子の最初
の破壊作用は、材料が粉砕媒体あるいはボールの素成分
の間にとられられた隙におこる。ボールミル（粒子は２
つの硬い表面の間に圧迫される）の条件は、粒子が高速
での衝撃の間１つの硬い表面にあたる高速空気流衝撃ミ
ルの条件とは基本的に異なる。

ボールミル６こ加え、ハンマーミルは同じ粉砕工程で用
いられる。この工程は複雑なため、細かいセルロースエ
ーテル粒度は製造困難である。その問題の１つは、ハン
マーミルが容易に熱を放出せず、従って過熱することて
あり、ポリマーの熱分解のため微粒子を製造することは
とても困難である。この過熱問題に加え、ハンマーミル
は細かくおよびとても粘度の高い粒子を製造するよう衝
撃を加えることはできない。

この高粘度セルロースエーテルの製造において、同筒形
の内壁からわずか数ミリメートルである回転ブレードの
１枚以上の層に材料が供給される。

この壁は表面に衝撃を加えるため通常のこぎり状であり
、衝撃を加えた粒子の動く方向に対し垂直である。材料
はミル内を吹く空気流によりこの環を通る。この環にお
いてブレードと材料、内壁と材料、および粒子の間に高
度の衝撃がおこる。

ハンマーミルとは異なり、空気は材料をミル内に通す動
力である。この空気は粒子に衝撃を与える乱流を提供す
る。また、それは粉砕から熱を除去するだめの熱移動媒
体である。従って、この工程はハンマーミルでの困難さ
、例えば不十分な熱除去によるボリマー分解および燃焼
を避ける。

造された実質的に同じ粒度を有する生成物とくらべより
大きな固有粘度を有するセルロースエーテル生成物を与
える。好ましくは、そのような粘度はボールミル生成物
の粘度の数倍、例えば少なくとも１，５倍、より好まし
《は少なくとも２倍、最も好ましくは少なくとも３倍で
ある。「実質的に同じ」粒度とは、生成分が等しいＵ．
Ｓ．メッシュサイズのスクリーンを通すことによって分
類されることを意味する。

通常、高分子量セルロースエーテルは、温和な機械的衝
撃を加える前に実質的に乾燥している。

「実質的に乾燥している」セルロースエーテルとは、セ
ルロースエーテルが約３重量パーセント未満の水分含量
を有することを意味する。

この温和な機械的衝撃工程は、粉砕前に最初のセルロー
スエーテルが有すると実質的に同じ粘度と共に高分子量
を有するセルロースエーテル生成物を形成する。この高
分子量、高粘度セルロースエーテル生成物は、２０℃に
おいて１００，　０００ｃｐｓ以上、好まし《は３００
，　０００ｃｐｓ以上、最も好ましくは１００，０００
〜３００，　０００ｃｐｓの粘度を有する。

セルロースエーテル生成物の粒度は、粉砕後とても細か
い粒子であり、４０〜４００　［１．Ｓ．メッシュ、好
ましくは８０〜３２５　Ｕ．Ｓ，メソシュである。

このように、本発明の方法は従来可能であったものより
高い固有粘度を有するセルロースエーテル生成物の製造
を可能にする。そのような高粘度生成物は、より有効な
増粘剤を提供し、従ってコストを低下させる。さらに、
本発明の方法は原料として高価な綿リンターを用いない
で１００，　０００ｃｐｓ〜３００　，　０００ｃｐｓ
およびそれ以上の粘度を有するセルロースエーテル生成
物の製造を可能にする。さらに、本発明は生成物に数倍
の粘度を与え、あまり高価でない低分子量木材パルブの
使用を可能にし、この範囲の粘度を有するセルロースエ
ーテル生成物を与える。

■よ ヒド口キシプ口ピルメチルセルロースの未粉砕サンプル
についてまず約３１６，　０００ｃｐｓの２パーセント
水溶液粘度を有することを測定した。この粘度はＵ　ｂ
ｂｅｌｏｈｄｅチューブＡＳＴＭ　０１３４７を用いる
方法によッテ測定した。ＭＴＫＲＯＰＵＬＶＥＲＩＺＥ
Ｒ　ＡＣＭ回転衝撃空気流衝撃ミル内で苛性アルカリの
非存在下８０Ｕ．Ｓ．メッシュより細かい粒度にこの材
料の一部を粉砕し、約２８６，　０００ｃｐｓの２パー
セント溶液粘度を有するヒドロキシプロビルメチルセル
ロース生成物を得た。

開八」北較工 比較として、１．５インチ（３．８ｃｍ）のスチールボ
ールを含む長さ３０フィート（９１５　ｃｍ）　、直径
６フィー１−　（１８３　ｃｍ）のボールミルグライン
ダー内で例１の未粉砕材料の一部を８０Ｕ．Ｓ．メッシ
ュより細かい粒度に粉砕し、約１００，　０００ｃｐｓ
の２パーセント溶液粘度を有するヒドロキシプロピルメ
チルセルロース生成物を得た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に粘度を変えないで高分子量、高粘度セルロ
   ースエーテルの粒度を低下させる方法であって、実質的
   に乾燥した高分子量セルロースエーテルを高速空気流衝
   撃ミル内で粉砕する（粉砕前のセルロースエーテルは２
   ０℃で約１００，０００ｃｐｓ以上の粘度を有する）こ
   とを含んでなる方法。 ２、セルロースエーテル生成物がメチルセルロースエー
   テルまたはヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテ
   ルである、請求項１記載の方法。 ３、メチルセルロースエーテルが２７〜３２重量パーセ
   ントのメトキシ置換を有する、請求項２記載の方法。 ４、ヒドロキシプロピルメチルセルロースエーテルが、
   ４〜３２重量パーセントのヒドロキシプロピル置換およ
   び１６〜３０重量パーセントのメトキシル置換を有する
   、請求項２記載の方法。 ５、高分子量セルロースエーテルが、粉砕前に２０℃に
   おいて１００，０００〜３００，０００ｃｐｓの粘度を
   有する、請求項１記載の方法。 ６、セルロースエーテル生成物が４０〜４００Ｕ．Ｓ．
   メッシュの粒度を有する、請求項１記載の方法。 ７、セルロースエーテル生成物が８０〜３２５Ｕ．Ｓ．
   メッシュの粒度を有する、請求項６記載の方法。 ８、上記請求項のいずれか記載の方法により製造される
   、高分子量、高粘度セルロースエーテル生成物。