JP2905236B2 - カルボキシメチルセルロース水性懸濁液の製造法 - Google Patents

カルボキシメチルセルロース水性懸濁液の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、水溶性カルボキシメチルセルロースポリマ
ーの安定な水性懸濁液の製造法、本製造法によって作製
される水性懸濁液、及び水溶性カルボキシメチルセルロ
ースの水溶液を作製するのにこれらの水性懸濁液を使用
すること、に関する。
カルボキシメチルセルロースポリマーの水溶性塩(通
常はナトリウム塩であり、カルボキシメチルセルロース
に言及するときは一般にナトリウム塩を意味している)
は、多くの工業的プロセス及び消費製品において有用な
アニオン性ポリマーである。
(従来の技術) 従来、カルボキシメチルセルロースは乾燥粒状物の形
態で取り扱われている。乾燥したカルボキシメチルセル
ロースに付きものの問題点として、ダストが生成するこ
と、水性系に加えたときに分散性が良くないこと、そし
て溶解時間がかなり長いこと、等が挙げられる。
乾燥粒状カルボキシメチルセルロースによるダスト
は、類似の粒状物質において見られるのと同じ取り扱い
上の問題を生じる。1つの大きな問題は粉体爆発の恐れ
があることである。
水溶性カルボキシメチルセルロースは吸湿性があるた
め空気中から水分を吸収し、従って粒子の凝集を引き起
こす。このような凝集粒子は、水性系中に分散させるの
が不可能ではないにしても困難である。
カルボキシメチルセルロースは、水性系に加えると凝
集するか又は塊を形成する。多くの場合、撹拌しながら
ポリマーを水性系に徐々に加えることによって凝集を少
なくすることができる。しかしながら、このようなゆっ
くりとした溶解では、製造操作のスピードが大幅に低下
してしまう。
米国特許第4,283,229号明細書は、アルミナが懸濁液
に加えられても、ノニオン性の水溶性セルロースエーテ
ル誘導体を4〜12%の電解質溶液に加えることによって
安定な懸濁液を作製できる、ということを開示してい
る。適切な電解質は、鉱酸又は有機酸の金属塩もしくは
アンモニウム塩であり、特に、カチオンとしてアルカリ
金属イオン、アルカリ土類金属イオン、亜鉛イオン、銅
イオン、鉄イオン、又はマグネシウムイオンを、そして
アニオンとして硫酸イオン、炭酸イオン、ケイ酸イオ
ン、亜硫酸イオン、ハロゲンイオン、リン酸イオン、硝
酸イオン、亜硝酸イオン、酢酸イオン、ギ酸イオン、酒
石酸イオン、又はクエン酸イオン(これらの水素塩も含
む)を含んだ塩類である。比較例V1とV2は、それぞれ28
重量%及び20重量%の炭酸カリウム水溶液を使用して得
た、25重量%のメチルヒドロキシエチルセルロース分散
液を示している。しかしながら、米国特許第4,283,229
号明細書はカルボキシメチルセルロースに関するもので
はなく、またその方法においては、ゲルの形成を防止す
る高濃度のカルボキシメチルセルロースを含有した懸濁
液は製造されていない。
“懸濁液",“分散液",“溶液",及び他の用語はしばし
ば混同して使用されることがある。従って本明細書で
は、水溶性カルボキシメチルセルロース塩粒子のような
固体粒子が水中に分散されているような系を意味するの
に、“懸濁液”と“分散液”のいずれも使用することに
する。“溶液”とは、炭酸カリウム又は水溶性カルボキ
シメチルセルロース塩のような溶質と水との均質混合物
を意味する。
(発明が解決しようとする課題) 滑らかに流動し、ポンプによるくみ上げが容易で、且
つ凝集物を形成することなく水溶性カルボキシメチルセ
ルロースの水溶液を作製するのに使用することのでき
る、高濃度のカルボキシメチルセルロースを含有した懸
濁液を迅速且つ効果的に製造する方法が求められてい
る。
(課題を解決するための手段) 本発明によれば、水溶性カルボキシメチルセルロース
塩の水性懸濁液を製造する方法は、(a)少なくとも33
重量%の炭酸カリウムを水中に溶解する工程;及び
(b)その中に、得られる水性懸濁液の全重量を基準と
して少なくとも8重量%のカルボキシメチルセルロース
塩を、撹拌しながら分散させる工程;を含むことを特徴
とする。
好ましくは33〜60重量%(最も好ましくは40〜50重量
%)の炭酸カリウムが水中に溶解される。カリウム塩の
濃度の選択は、カルボキシメチルセルロースの種類及び
その添加量によって変わる。より多くの量のカルボキシ
メチルセルロースを懸濁させるためには、より高い濃度
の炭酸カリウムを使用する必要がある。
他の添加剤を使用する場合、これらはカリウム塩を加
える前に水に加えなければならない。例えば1種以上の
懸濁安定剤(例えば親水性の熱分解法シリカ、アタパル
ジャイト等のクレー、又は炭酸カリウム水溶液に溶解し
うるようなカチオン基もしくは低分子量を有する水溶性
ポリマー)を、懸濁液の全重量を基準として最高2%
(好ましくは0.5〜1重量%)の量にて水中に加える。
使用できいる他の添加剤としては、顔料、分散剤、界
面活性剤、グリコール、及び増粘剤等がある。
さらに本発明によれば、少なくとも8重量%の水溶性
カルボキシメチルセルロースを含んだ水性懸濁液は、さ
らに少なくとも33重量%の炭酸カリウムを含むこと、そ
して水溶性カルボキシメチルセルロースの水溶液を作製
するのに使用されることを特徴とする。
本発明に従って分散されるアニオン性カルボキシメチ
ルセルロース塩は水溶性であり、5重量%水溶液におい
て1,000センチポアズ(1.000Pa s)以上の動的粘度を有
する。濃度が5〜10重量%を越えると、これらの水溶液
はポンプによるくみ上げができなくなるか又は水溶性カ
ルボキシメチルセルロースの水溶液が作製できなくな
る。粘度が高くなりすぎ、ゲルを形成することさえある
からである。
本発明の懸濁液の粘度レベルは、カルボキシメチルセ
ルロースの分子量(又は溶液粘度)とは本質的に無関係
であり、存在するカルボキシメチルセルロースの量に比
例し、炭酸カリウムの濃度に反比例する。
アニオン性の水溶性カルボキシメチルセルロース塩は
全て本発明に従って分散させることができるが、本発明
での使用に対して好ましいポリマーは、約0.4〜1.2のカ
ルボキシメチル置換度(アンヒドログルコース単位1個
当たりのカルボキシメチル基の数)を有する従来のカル
ボキシメチルセルロースナトリウムである。
本発明による水溶性カルボキシメチルセルロースの濃
度は、好ましくは8〜35%、さらに好ましくは20〜30%
の範囲である。
“安定な”とは、分散相(水溶性カルボキシメチルセ
ルロース)と水性相が調製後においてある所定時間分離
しないこと、あるいは分離が起こったとしても、ごくわ
ずかな撹拌によってカルボキシメチルセルロースを再び
分散させることができること、を意味する。安定性は、
使用するカルボキシメチルセルロースの種類、及びカル
ボキシメチルセルロースと塩の濃度等によって変わる。
本発明の懸濁液は、作製されたままの状態にて安定であ
る。本発明の懸濁液は、作製後少なくとも3時間、好ま
しくは作製後少なくとも1日、最も好ましくは作製後少
なくとも1ケ月安定である。本発明の懸濁液の安定性
は、連行空気を除去するように減圧下にて分散液を混合
することによってさらに向上させることができる。本発
明の懸濁液において安定性が改良されれば、ある場所に
て作製して、使用される他の場所にこれを輸送すること
が可能となる。
本発明の懸濁液を水中又は水溶液中に注ぎ込んで、水
溶性カルボキシメチルセルロースの水溶液を作製するこ
とができる。撹拌を行えば溶解が促進される。さらに本
懸濁液は、それぞれの最終用途に対し必要に応じて、振
りかけたり、噴霧したりすることができる。
本発明の水溶性カルボキシメチルセルロース懸濁液
は、乾燥状態の水溶性カルボキシメチルセルロースが従
来使用されているような実質的に全ての用途(唯一の制
約条件は、ある限定された用途においては炭酸カリウム
の使用が望ましくないことである)に使用することがで
きる。本発明の分散液を使用することができる用途とし
ては、水の清澄化、ミネラル処理(mineral processin
g)、食品・医薬品の増粘、化粧品の増粘、農業用品の
増粘、油田での使用、建築用品(例えば、目地用セメン
ト、セラミック、ラテックス塗料、及び紙用塗料等)、
乳化重合用、並びに懸濁重合用などの用途がある。
本発明の高濃度水溶性カルボキシメチルセルロース懸
濁液を使用することの利点としては、カルボキシメチル
セルロースの増粘作用を制御できること(増粘時間が大
幅に短縮される)、及び取り扱いと計量操作が容易であ
ること、が挙げられる。
本発明の水性懸濁液を使用して得られる水性系のいか
なる粒状性も、比較的均一なカルボキシメチルセルロー
ス置換度を有するカルボキシメチルセルロース〔例え
ば、CMC−7M8SXF(デラウェア州,ウィルミントンのア
クアロン・カンパニー(Aqualon Co.)製〕を使用する
ことによって少なくすることができる(“粒状性”と
は、懸濁液を水中に加えたときに、容易に視認しうる多
くの未溶解“ゲルスペック(gel specs)”が存在して
いることを意味している。これらのゲルスペックは、希
釈媒体に対しても不溶のことがあり、一般には性能の低
下を引き起こす)。
以下に実施例を記載して本発明を説明する。実施例中
に記載の部及びパーセントは全て重量基準である。水は
蒸留水を使用した。
実施例1 炭酸カリウム水溶液を作製した。ストーマー粘度計を
使用して、系の粘度をカルボキシメチルセルロース添加
量の関数として記録しながら、カルボキシメチルセルロ
ースを水溶液中に100gずつ加えた(各100gの添加後、粘
度を測定する前にサンプルを15分撹拌した)。系の粘度
がストーマー粘度計によって測定しうる最大値(140ク
レブス単位(Krebs Unit)以上の粘度に相当し、この粘
度においてはこれらの系は流し込みがしにくくなる)を
越えるまで、カルボキシメチルセルロースを各サンプル
に加えた。得られた結果を第1表に示す。
上記結果から、本発明に従って炭酸カリウムを使用す
ると安定なカルボキシメチルセルロース懸濁液が得られ
ることがわかる。種々のCMCを塩の水溶液に加えると、C
MCは溶解しなかったが、15分後においていかなる粒子も
視認されないような流動性の懸濁液が形成された。
さらに上記結果から、比較的高濃度のカルボキシメチ
ルセルロースを含んでいて、しかも高粘度とはならない
ような懸濁液を作製できることがわかる。懸濁液の粘度
は、懸濁されるカルボキシメチルセルロースの分子量と
は無関係であり、カルボキシメチルセルロースの添加量
に比例して増大した。さらに、懸濁液の粘度は炭酸カリ
ウムの濃度に反比例しており、このことは流動性液体の
形で懸濁させることのできいるカルボキシメチルセルロ
ースの最大量が炭酸カリウムの濃度に依存していること
を示している。従って、より高い濃度のカルボキシメチ
ルセルロースを含んだ流動性の懸濁液を作製するには、
より多くのパーセントの炭酸カリウムが必要であった。
実施例2 比較のため、炭酸カリウムの28%水溶液(米国特許第
4,283,229号明細書に記載)を、カルボキシメチルセル
ロースに対する懸濁用媒体として試験した。28%炭酸カ
リウム水溶液を使用して、実施例1に記載の手順を繰り
返した。得られた結果を第2表に示す。
米国特許第4,283,229号明細書に記載の実施例VIに従
って作製した炭酸カリウム溶液は、試験したカルボキシ
メチルセルロースサンプルのいずれに対しても懸濁液を
作製するのに効果的ではなかった。全ての例において、
カルボキシメチルセルロースは溶解し、懸濁液よりむし
ろかなり高粘度のカルボキシメチルセルロース溶液を形
成することが観察された。カルボキシメチルセルロース
が溶解したという事実は、第2表の例における、より高
い分子量のカルボキシメチルセルロース(例えば、CMC
−7MXF及びCMC−7HXF)の場合に見られるような系の急
激な粘度上昇によって定量的に証明された。
実施例3 実施例1の手順に従って作製した5gの懸濁液を95gの
希釈水に加えることによって溶液を作製した。使用した
懸濁液とポリマー及び得られた結果を第3表に示す。
本発明の懸濁液は分散し、そして急速に増粘して高粘
度の溶液を形成するのが観察された。
サンプル4(比較的均一なカルボキシメチル置換度を
有するカルボキシメチルセルロース)の場合に最も良い
結果が得られた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08J 3/03 - 3/07 C08B 15/04 C08L 1/08

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)少なくとも33重量%の炭酸カリウム
    を水中に溶解する工程;及び(b)その中に、得られる
    水性懸濁液の全重量を基準として少なくとも8重量%の
    カルボキシメチルセルロース塩を、撹拌しながら分散さ
    せる工程; を含むことを特徴とする、水溶性カルボキシメチルセル
    ロース塩の水性懸濁液の製造方法。
  2. 【請求項2】炭酸カリウムと水の合計量の33〜60重量%
    の炭酸カリウムを水中に溶解することをさらに特徴とす
    る、請求項1に記載のカルボキシメチルセルロース水性
    懸濁液の製造方法。
  3. 【請求項3】40〜50重量%の炭酸カリウムを水中に溶解
    することをさらに特徴とする、請求項2に記載のカルボ
    キシメチルセルロース水性懸濁液の製造方法。
  4. 【請求項4】8〜35重量%のカルボキシメチルセルロー
    ス塩を水中に分散させることをさらに特徴とする、請求
    項1、2または3に記載のカルボキシメチルセルロース
    水性懸濁液の製造方法。
  5. 【請求項5】20〜30重量%のカルボキシメチルセルロー
    ス塩を水中に分散させることをさらに特徴とする、請求
    項4に記載のカルボキシメチルセルロース水性懸濁液の
    製造方法。
  6. 【請求項6】前記カルボキシメチルセルロース塩がカル
    ボキシメチルセルロースナトリウムであることをさらに
    特徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のカルボキ
    シメチルセルロース水性懸濁液の製造方法。
  7. 【請求項7】水性懸濁液の全重量を基準として最高2%
    の懸濁安定剤を水中に加えることをさらに特徴とする、
    請求項1〜6のいずれかに記載のカルボキシメチルセル
    ロース水性懸濁液の製造方法。
  8. 【請求項8】前記懸濁安定剤が、熱分解法シリカ、クレ
    ー、または炭酸カリウム水溶液に可溶性の、カチオン基
    もしくは低分子量を有する水溶性ポリマーであることを
    さらに特徴とする、請求項7に記載のカルボキシメチル
    セルロース水性懸濁液の製造方法。
  9. 【請求項9】連行空気を減圧によって除去する、請求項
    1〜8のいずれかに記載のカルボキシメチルセルロース
    水性懸濁液の製造方法。
  10. 【請求項10】前記カルボキシメチルセルロースが、5
    重量%水溶液において1000センチポアズ(1.000Pa s)
    以上の動的粘度を有する、請求項1〜9のいずれかに記
    載のカルボキシメチルセルロース水性懸濁液の製造方
    法。
  11. 【請求項11】少なくとも8重量%の水溶性カルボキシ
    メチルセルロースを含んだ水性懸濁液であって、少なく
    とも33重量%の炭酸カリウムをさらに含むことを特徴と
    する水性懸濁液。
  12. 【請求項12】水溶性カルボキシメチルセルロース塩の
    水溶液の製造方法であって、請求項11に記載の水性懸濁
    液を水または水溶液に加えることを特徴とする前記の方
    法。
JP1339907A 1988-12-28 1989-12-27 カルボキシメチルセルロース水性懸濁液の製造法 Expired - Lifetime JP2905236B2 (ja)

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