JPS62240301A - セルロ−スの解重合方法 - Google Patents

セルロ−スの解重合方法

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JPS62240301A
JPS62240301A JP8120286A JP8120286A JPS62240301A JP S62240301 A JPS62240301 A JP S62240301A JP 8120286 A JP8120286 A JP 8120286A JP 8120286 A JP8120286 A JP 8120286A JP S62240301 A JPS62240301 A JP S62240301A
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JP
Japan
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cellulose
depolymerization
degree
polymerization
concentration
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JP8120286A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Okajima
邦彦 岡島
Toshihiko Matsui
敏彦 松井
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Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セルロースの解重合方法、即ちセルロースの
分子量の制御(特に分子量を低下させる)方法に関する
〔従来の技術〕
セルロース化学に従事する者にとって、セルロースの解
重合技術は、セルロース自体の改質や機能付与に直接関
係する化学修飾、いわゆるセルロースの誘導体化に匹敵
する程有用な技術の1つである。セルロースの解重合方
法としては古くから化学物質と熱とを併用する方法が唯
一のものとして知られているにすぎず、他にこれといっ
た技術はない、特に化学物質に塩酸、リン酸、硫酸等の
鉱酸を用いた場合を酸加水分解法と呼び、解重合方法の
うちで主流をなすものである。この方法は数%〜敗十%
の濃度の鉱酸の水溶液にセルロースを分散せしめ、所望
の重合度に合わせ、任意の温度で任意の時間処理すれば
よい、FL酸のかわりに苛性ソーダや苛性カリ等の塩基
や過酸化水素、次亜塩素酸ソーダ等を用い、同様の処理
で解重合させる方法も知られている。これらの方法は、
化学試剤の濃度が比較的高濃度でなければならず、更に
は水溶液中にセルロースを分散させた状態で処理するた
め浴比が限定され一度に多くのセルロースを処理するこ
とは難しい、従ってセルロースを単・に解重合させるだ
けの目的でこれらの方法を用いるのは工業的にも経済的
にも得策とは言えない。
本発明者らはかかる点に鑑み、化学物質の使用盪が少な
くてすみ、しかも一度に大量に解重合処理できる方法に
ついて鋭意検討を重ねた結果、本発明に至ったものであ
る。
〔発明のく解決しようとする問題点〕
本発明は、経済的かつ工業的なセルロースの解重合方法
の従供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の目的はセルロースを化学的物理的処理によって
解重合させるに際し、セルロースに対し、30〜700
%の水分と、その水分に対し0.05〜3重量%の酸、
塩基、あるいは酸化剤等の解重合剤を含有せしめた混合
物を280℃以下の処理温度で混練・破砕処理すること
を特徴とするセルロースの解重合方法によって達成され
る。
本発明による解重合方法に用いられるセルロースとして
は、天然再生、初期重合度、結晶化度等特に制約されう
るべき要件は無く、各種のセルロースを用いることがで
きる。但し処理にあたっては、その水分率が30〜70
0%の範囲にすることが必要である。水分率の設定にあ
たっては、所望の重合度に応じ、使用する解重合剤の種
類や濃度、処理温度によって適宜調整して定めなければ
ならない。水分率が30%以下になると水分率の制御が
難しくなるばかりか、解重合効果を期待するには解重合
剤の濃度を高くする必要があり、それに体の変質をきた
すこと等より望ましくない。一方、水分率が700%以
上の場合、例えばエクストルーダー押出機による混練・
破砕処理時においてはパフタフロー現象(不要なあるい
は過剰な水分が試料供給ホッパーより逆流する)が生起
し易くなったり、内攪拌ボールミルによる処理の場合、
セルロース混合物が所定の処理温度になるまでに長時間
を要することになるので、経済性、操作性等の実際面か
ら好ましくない。水分率の制御は、セントル遠心機の如
き、脱水機で容易にコントロールすることができる。こ
こで水分率とは、乾燥セルロース重量に対する水の量で
あって、セルロースl kgに対して水1 ktr含む
場合100%である。
本発明に使用できる解重合剤は酸、塩基、酸化剤等であ
って、例えば、フン化水素、塩化水素、リン酸、ピロリ
ン酸、硝酸、硫酸、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム
、水酸化カリウム、過酸化水素、過塩素酸、重クロム酸
ソーダ等が掲げられる。
かかる解重合剤は水に対して0.05〜3重量%の濃度
で本発明法に適用される。この濃度は前述の酸加水分解
法で実際に解重合させる時の濃度(数%〜数十%)に較
べ極めて低い。濃度がO,OS%以下の場合、解重合さ
れにくくなるので望ましくない。
一方、3%以上になると解重合剤の種類や処理温度によ
っても異なるがセルロースを構成するグルコース環が化
学的な分解を受けたり、混練機自体を腐食せしめる恐れ
があるので好ましくない。
本発明に於ける構成上の最大の特徴は、かかる解重合剤
を含む水とセルロースとの混合物を・280℃以下の温
度で混練・破砕処理するとごろにある。
解重合剤の濃度が低いにもかかわず効果的に解重合せし
める原理は定かではないか■混練・破砕装置内で前記セ
ルロース混合物がひんばんに打砕効果や剪断作用を受け
る。■高温状態で解重合剤が活性化されている。■特に
処理温度が100℃以上の場合水素気圧と試料供給バラ
ンスにより前記セルロース混合物に大気圧以上(場合に
よっては数十kg/c+A)の圧力が作用する、等の相
乗効果であろうと考えている。
本発明法に於ける処理温度とは、処理時の混練・破砕装
置自体の制御温度を意味し、これら装置の内部で摩擦熱
等によって局所的に発生する温度効果については無視し
ている。該処理温度は本発明では通常280℃以下で行
なわれる。処理温度が280℃以上になると、セルロー
スが変質し、実用的なセルロースの解重合物を得ること
はできない。
処理温度は通常100℃以上が好ましいが、混練・破砕
装置にエクストルーダー押出機や石ウス式粉砕微粒化機
を用いた場合、室温(25℃)程度でも装欽内蔀でのセ
ルロースに加わる剪断力や局所的な発熱等の作用による
と思われる程の解重合効果があることから処理温度の下
限については特に規定しない。
一方、本発明に使用できる混練・破砕装置としては、エ
クストルーダー押出機、内撹拌型ボールミル、石ウス式
粉砕機、ロータ/ライナー型微粉砕機等があげられる。
〔実施例〕
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明が
これら実施例に何ら制約されるべきものではないことは
明らかである。
なを、本実施例でいう重合度とは、次の操作に依って求
めたものを云う。すなわち、基本的にセルロースをカド
キセン溶媒に溶解し、その粘度から決定する。試薬特級
のエチレンジアミン(以下EDAと略記)  900g
を蒸留水2414gに0℃下に保ちながら徐々に混合す
る。この混合液を0℃に保持しながら酸化カドミウム(
Cd O)318gを2〜3時間かけて徐々に混合し、
−15℃で24h「静置する。次にこの混合液をデカン
テーションにより上澄み液を採取し該溶液950m1に
EDA5Qrrl、蒸留水155m/ 、苛性ソーダ1
4gをカロえる。このようにして得られた?容?&をカ
ドキセン原液とする。秤量したセルロースを6℃以下に
保ちなからカドキセン原液に溶解した後、カドキセンと
同体積の蒸留水で希釈する。ゼルロースの重量(g)を
カドキセン原液及び蒸留水の体積の和(dl)で割り、
セルロース溶液の濃度C(g/d1)とする。
ウベローデ型溶液粘度計(水の落下秒数80〜120s
ec % 20℃)を用いて、セルロース/カドキセノ
溶液の粘度を測定する。25°Cに於けるセルロース/
カドキセノ溶液の落下秒数をt、同体積の蒸留水で希釈
したカドキセン原液の落下秒数をで定義される〔η〕を
固有粘度と呼び、この値をBrown 、 Wirks
tr’amの粘度式〔η) = 3.85 X 10−
 ” M v 、o+ ”に代入して、粘度平均分子量
πVを算出する。しかる後、πVをセルロースのグルコ
ースモノマ一単位の分子量162で割った値を重合度と
する。
〔η〕を測定するにあたり(t/lo   1)/Cの
濃度依存性に関する経験則から、濃度C(g/dりにお
けるtの値1点だけ用いて、以下の2次方程式を解いて
〔η〕を求める事も可能である。
Ck(η〕2+〔η) −V=0 ただし、v= (t/1O−1)/C k = 0.08261 V + 0.2061次mヨ
ー アラスカパルプ(粘度平均重合度1150) 5kgを
0、1%の塩酸水溶液501に25℃下で30分間浸漬
后、セントル脱水機で脱水し、水分率の異なる混合物を
調製した。かかる水分率の異なるセルロース混合物を1
50℃の処理温度で2軸押用機を用いて混練・破砕処理
した后、水洗/乾燥した。
得られたセルロースは、全て粉末伏であった。2軸の押
出機には、L広鉄工所製アルファライザー100型(ス
クリュー径80amφ、L/D=8)を使用し、スクリ
ュー回転数120rpmバレル温度150℃、グイ出口
径17mmφの条件で処理した。第1表に得られた処理
物の重合度を示している。
fml  (比較例)のように処理時の水分率が低いと
混練・破砕時に摩擦熱等により変質をきたす。
実施■二l レオニアパルプ(粘度平均重合度1200)  1 k
gを濃度の異なる(0.01.0.0?5  、0.5
 、1.5 、3.0゜5.0%)過酸化水素水溶液1
01に夫々25°C下で60分間浸漬させた後、セント
ル脱水機で脱水し水分率を100%に調整した。かかる
セルロース混合物を池貝鉄工製2軸エクストルーダーP
CM30型(スクリュー径291φ、L/D=25)を
用い、処理温度100℃(バレル温度)、スクリュー回
転数IQOrpm 、グイ出口径オープンの条件で処理
した。得られた処理物は、過酸化水素の濃度が高くなる
とともに着色度(黄味)も増していたが、1%のアンチ
ホルミン水溶液(漂白剤)で洗浄することにより全て白
色になった。得られたセルロースの重合度を第2表にま
とめて示す。
第2表 比較例!lh6にみられるように過酸化水素の濃度が低
くなると重合度の低下は極めて小さいことが判かる。l
1k7〜Na1Oから判かるように解重合の程度は、解
重合剤の濃度に比例するが、ある濃度以上になるとレベ
ルオフすることが1Vhllから判かる。このことから
過酸化水素の場合、諸条件を固定すれば3%前後でレベ
ルオフ重合度に達する。
経済的見地から過酸化水素は3%以下の濃度で使用する
ことがのぞましい。
尖旌■二主 アラスカパルプ(粘度平均重合度1150) 5kgを
0.1%水酸化すl−1jウム水溶液501に25℃下
で60分間浸漬后、セントル脱水機で脱水し、水分率を
130%に調整した。かかるセルロース混合物2.3 
kgをKCK社製−軸エクストルーダ−80×2−35
V E X (6)型を用い、夫々異なる処理温度で処
理した。得られた処理物を0.1%の希酢酸で中和/水
洗し乾燥した。生成物の重合度を第3表に示す。
第3表から判かるように処理温度を変えることにより、
重合度を任意に制御することが可能である。Nl116
°(比較例)の場合、生成物がカッ色味をおびセルロー
スの変質(赤外吸収スペクトルでカルボニル基の存在を
認めた)が認められた。−15の場合も生成物にやや着
色が認められたが、赤外吸収スペクトル的には変質は認
められなかった。
ス1に土 サイコアパルプ(粘度平均重合度1000)  1 k
gを0.1%硫酸水溶液101に25℃下で30分間浸
漬后、セントル脱水機で脱水し、水分率を200%に調
整した。かかるセルロース混合物を内撹拌型ボールミル
(アトライター0)を用い、処理温度120℃(ジャケ
ット温度)撹拌数9Orpmで処理した后、水洗/乾燥
した。
得られたセルロースの重合度は、327で白色粉末状を
呈していた。
〔発明の効果〕
本発明による解重合方法によれば、酸加水分解法の如き
従来法に較べ、解重合剤の濃度にしても一定量のセルロ
ースを処理するに要する媒体(解重合剤+水)の量(浴
比)からしても極めて少量の解重合剤で済む。又、かか
る処理物の最終水分率も低いので洗浄/精製等の後処理
が楽に−なる。
更に、酸加水分解法の場合、セルロースをレベルオフ重
合度まで解重合させるのに最低数時間を必要とし、しか
もバッチ処理となるが、本発明の方法では、連続かつ瞬
時に処理できるので極めて経済的な方法といえる。一方
、形態的には、重合度の大小にかかわらず粉末状で取り
出せるので2次、3次加工への展開も容易となる。
本発明法によって得られるセルロースは、ノンカロリー
食品およびその添加剤、医薬品添加剤、。
機能性セルロース調製用反応基材、家畜用食料、粉体モ
デル物質、低重合度標準セルロース等の分野・用途に展
開できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、セルロースを化学的物理的処理によって解重合させ
    るに際し、セルロースに対し、30〜700%の水分と
    、その水分に対し0.05〜3重量%の酸、塩基、ある
    いは酸化剤等の解重合剤を含有せしめた混合物を280
    ℃以下の処理温度で混練・破砕処理することを特徴とす
    るセルロースの解重合方法。
JP8120286A 1986-04-10 1986-04-10 セルロ−スの解重合方法 Pending JPS62240301A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537347A (ja) * 2002-07-26 2005-12-08 エフ エム シー コーポレーション 微結晶質セルロースの製造
JP2009040837A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Asahi Kasei Fibers Corp 綿を含む廃棄材料から回収された綿
JP2009149734A (ja) * 2007-12-19 2009-07-09 Kao Corp 低分子量アルギン酸又はその誘導体の製造方法
JP2010047622A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Kao Corp 低結晶性セルロースの製造方法
WO2015105030A1 (ja) * 2014-01-10 2015-07-16 三菱瓦斯化学株式会社 セルロースの製造方法
JP2017533325A (ja) * 2014-10-31 2017-11-09 ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー セルロースエーテルのエステルを調製するための効率的な方法

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