(57)【要約】  本発明は、セルロース粉末調製方法における、メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩の使用、ならびにセルロースパルプの粉砕および得られた粒子のふるい分けをオンラインで行なうことができる前記方法に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、そして少なくとも２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）の、セルロース粉末を調製する方法における使用。
【請求項２】
篩が、少なくとも１つのふるい分け層と、ふるい分け層に機械的安定性を与える少なくとも１つの支持層とを有することを特徴とする請求項１に記載の使用。
【請求項３】
セルロースが乾燥状態でふるい分けされることを特徴とする請求項１または２に記載の使用。
【請求項４】
ふるい分け層のメッシュまたは孔寸法が１０００μｍ未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の使用。
【請求項５】
ふるい分け層のメッシュまたは孔寸法が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項４に記載の使用。
【請求項６】
ふるい分け層のメッシュまたは孔寸法が２５０μｍ未満であることを特徴とする請求項５に記載の使用。
【請求項７】
支持層がふるい分け層より粗いメッシュまたは孔寸法を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の使用。
【請求項８】
少なくともふるい分け層が支持層に焼結されていることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の使用。
【請求項９】
（ａ）セルロースパルプを粉砕する工程、
（ｂ）メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、そして少なくとも２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）によって、所望の最大粒子寸法またはより小さな寸法を有する粒子を分離する工程、および
（ｃ）すべてのパルプ物質が所望の最大粒子寸法を有するようになるまで、篩を通過しない残留粒子をさらに粉砕する工程
を含む、決められた最大粒子寸法を有するセルロース粉末を製造する方法。
【請求項１０】
セルロース粉末の粒子寸法が１０００μｍ未満であることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
セルロース粉末の粒子寸法が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
セルロース粉末の粒子寸法が２５０μｍ未満であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
セルロースが乾燥状態でふるい分けられることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
篩が、少なくとも１つのふるい分け層と、ふるい分け層に機械的安定性を与える少なくとも１つの支持層とを有することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
ふるい分け層に安定性を与える層が、ふるい分け層より粗いメッシュまたは孔寸法を有することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
少なくともふるい分け層が支持層に焼結されていることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
（ｉ）請求項９〜１６のいずれか１項に記載の方法によってセルロース粉末を用意する工程、および
（ｉｉ）工程（ｉ）のセルロース粉末を１種または２種以上の誘導体化剤と接触させ、セルロース誘導体を生成する工程
を含むセルロース誘導体を調製する方法。
【請求項１８】
セルロース誘導体がセルロースエーテルまたはセルロースエステルであることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース粉末を調製する方法における、メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩の使用に、ならびにセルロースパルプの粉砕と得られた粒子のふるい分けをオンラインで実行することができる前記方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
細かい粒子状のセルロースは、様々な用途において、例えばセルロースエーテルの製造に、使用されている。前記セルロース粒子の調製のために、一般に、乾燥したセルロースパルプがシート、ロールまたはベールの形態で供給され、セルロース粉砕機の取入口に供給され、セルロース粉末に粉砕される。多くの場合、粉砕機はカッティングミル（例えばナイフミル）である。得られた生成物の粒子寸法を調整するために、粉砕機は、通常、出口に篩（screen）またはふるい（sieve）を有している。多くの場合、細かい粒子寸法は製品性能特性に満たすのに、または効率的なさらなる処理（例えばセルロースの誘導体化）のために望ましい。細かい粒子寸法を得るために、数工程の粉砕および／または数工程のふるい分けを行なうか、または最初の粉砕工程直後に細かい篩を使用するかのいずれかを行なうことができるが、そのような細かい篩は、粗い篩よりも破れる傾向がはるかに大きい。したがって、セルロースのロール、シートまたはベールの粉砕直後に細かい粉末セルロースを得ることは、細かいメッシュ寸法を有する篩の容易な破損のために、困難または不可能である場合がある。
【０００３】
従来、粉末を調製するプロセスにおいて、金属ワイヤーの織られた篩が使用され、それは２５０μｍを超える篩寸法には信頼できる操作を可能にする。その寸法未満では、篩を張力下で支持体の上に固定する技術が適用されてもよく、それによって、篩の寿命が長くなる。しかしながら、２１０μｍより下のメッシュ寸法を有する篩は、なお、この取付技術を用いてさえ、受け入れがたいほど頻繁に篩破損を示す。
【０００４】
欧州特許出願公開第３２６９３９号明細書は、異なる層が異なる太さのワイヤーを有しそして異なるメッシュ寸法を提供する、いくつかの層を有する金属ワイヤーのウェブを使用した濾過によって、懸濁液からセルロースエーテルを分離しそしてきれいにする方法を提供する。濾過の後、セルロースエーテル粒子はウェブから回収される。
【０００５】
金属ワイヤーウェブの２つの異なる層を含む、１つの商業上入手可能な焼結された篩のタイプが、「ＴＯＰＭＥＳＨ」の名称でシュペール社（Spoerl KG）（ドイツ国シグマリンゲンドルフ（Sigmaringendorf））によって提供されている。これらの製品は、濾過ケークがフィルターメッシュウェブの上に形成され、回収された濾過ケークから望まれない物質を分離することができることを意味する、濾過のためのウェブとして提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３２６９３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、所望の粒子寸法を有するセルロース粉末の容易な取り扱いと高生産量を提供する、セルロース粉末の調製のための改善された方法を提供することであった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層を含む篩であって、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比が１．０５：１〜３０：１であり、そして少なくとも２つの層が全面にわたって互いに分離することができないような篩の、セルロース粉末を調製する方法における使用によって達成される。
【０００９】
この目的は、また、次の工程を含む、決められた最大粒子寸法を有するセルロース粉末の製造方法によって達成される。
ａ．セルロースパルプを粉砕する工程、
ｂ．孔またはメッシュ寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、そして少なくとも２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）によって、所望の最大粒子寸法またはより小さな寸法を有する粒子を分離する工程、および
ｃ．すべてのパルプ物質が所望の最大粒子寸法を有するようになるまで、篩を通過しない残留粒子をさらに粉砕する工程。
【００１０】
本発明は、さらに、セルロース誘導体を調製する方法に関する。その方法は、次の工程を含む。
（ｉ）前記の方法によってセルロース粉末を提供する工程、および
（ｉｉ）工程（ｉ）のセルロース粉末を１種または２種以上の誘導体化剤と接触させ、セルロース誘導体を生成させる工程。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
層は、決められた寸法の目開きを提供する材料であれば、いかなる材料であってもよい。しかしながら、織られたウェブ、例えば、決められたメッシュまたは孔寸法を提供する金属ワイヤーウェブまたは類似のウェブが好ましい。そのような織られたウェブ（例えば金属ワイヤーで作られたウェブ）は、ウェブのメッシュまたは孔を通過する粒子寸法を選択するためにふるいとして使用することができる。金属ワイヤーは、好ましくは、ステンレス鋼のような耐食材料で作られる。
【００１２】
本発明の好ましい態様によれば、セルロース粉末の調製に使用される篩は少なくとも２つの層を含み、それらの層の少なくとも２つは異なるメッシュまたは孔寸法を有し、そしてこれらの２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、一方の層はより小さな孔寸法を有するふるい分け層としての役目を果たし、そして他方の層はより大きな孔寸法を有しかつふるい分け層に機械的安定性を与える支持層としての役目を果たす。
【００１３】
より好ましい実施態様において、ふるい分け層の孔寸法は、１０００μｍ未満、好ましくは５００μｍ未満、より好ましくは４００μｍ未満、特に好ましくは２５０μｍ未満である。ふるい分け層の孔寸法は、確かに、後の処理において使用されるセルロース粉末の所望の粒子寸法に依存する。本発明による篩であれば、粉化工程の間に受け入れがたいほど頻繁な篩破損のない２１０μｍ未満の孔またはメッシュ寸法を有する篩を使用することが可能である。
【００１４】
第二の層も同様に、例えば金属ワイヤーの織られたウェブのような、織られたウェブであってもよい。ただし、その織られたウェブの孔またはメッシュ寸法は、ふるい分け層のメッシュまたは孔寸法より大きいすなわち粗い。支持層のメッシュ寸法は、好ましくは２５０〜５０００μｍ、より好ましくは３００〜４０００μｍ、最も好ましくは５００〜３０００μｍの範囲にある。支持層は、好ましくは、ワイヤーが０．２〜０．６ｍｍ、好ましくは０．３〜０．５ｍｍの太さを有する金属メッシュから調製される。
【００１５】
ふるい分け層と支持層のメッシュまたは孔寸法の比は、１．０５〜３０の範囲、好ましくは２〜２０の範囲、そして最も好ましくは４〜１０の範囲にある。例えば、セルロースの最も細かい決定ふるいが１５０μｍのメッシュ寸法を有する場合は、支持層の最も好ましいメッシュ寸法は６００μｍ〜１５００μｍの範囲になるであろう。支持篩があまりにも大きなメッシュ寸法を有する場合は、頻繁にふるいが破損する（篩に穴があく）傾向があり、その結果、支持層の役割をする小さなメッシュ寸法を有するふるいは、開いた篩の領域を制限し、それによりセルロース粉砕機の処理能力を制限する。
【００１６】
異なる孔またはメッシュ寸法を有する２つの層のこの配置は、所望の粒子寸法の粉末を調製するのに十分細かい篩を提供し、それにおいては、細かい篩は粒子寸法分離の責任を負うが、それ自体は数日間破れずに運転するために十分な機械的安定性を有しておらず、その細かい篩は十分な機械的安定性を与えるより強いワイヤーを有するより粗い篩によって支持されている。この配置によって、セルロースを粉砕する工程における篩の寿命は、かなり増加し、例えば２週間超に増加し得る。
【００１７】
１つの好ましい実施態様において、セルロース粉末を調製する工程において使用される篩は、金属ワイヤークロスの少なくとも２つの層を含む。両方のふるいは、例えば焼結法によって、例えばいくつかまたはすべての接触点を連結することによって、全面にわたって互いに分離することができない。用語「全面について互いに分離することができない」とは、ここで用いるときは、少なくとも２つの層のいくつかのまたはすべての接触点が重力または機械的圧力以外の力によって連結され、重力または機械的圧力が存在しない状態でさえ少なくとも２つの層が接触したままであることを意味する。例えば、篩の２つの層を無傷のままにしておくことができないような力によってのみ篩の２つの層を分離することができる場合に、層は「互いに分離することができない」とここでは定義される。
【００１８】
１つの特に好ましいタイプの篩は、焼結篩タイプであり、それは、必要とされるメッシュまたは孔寸法の比を満足するようにメッシュ寸法が適合されるならば、シュペール社（Spoerl KG Praezisionsdrahtweberei）（ドイツ国シグマリンゲンドルフ（Sigmaringendorf））によって「ＴＯＰＭＥＳＨ」の商品名で販売され、市場で入手可能である。しかしながら、セルロース粉末を調製する工程において使用される本発明に記述された特徴を満たすふるいまたはウェブの各タイプは、本件特許請求の範囲内に入ると見なされるべきである。
【００１９】
例えば金属ワイヤー正方形ウェブのメッシュまたは孔寸法は、それぞれ２つの隣接したワイヤーの距離（間隔）によって定義される。これは、（ワイヤーから形成された）２つの隣接した正方形の中心の間の距離から、正方形に分割しているワイヤーの太さを差し引いた値を測定することによって決定することができる。（シュティース（Stiess）、機械プロセス工学（mechanische Verfahrenstechnik）、スプリンガー出版（Springer Verlag）、１９９５年）
【００２０】
本発明によって、決められた最大粒子寸法を有するセルロース粉末の製造のための方法が提供され、その方法は次の工程を含む。
ａ）セルロースパルプを粉砕する工程、
ｂ）孔またはメッシュ寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、そして少なくとも２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）によって、所望の最大粒子寸法またはより小さな寸法を有する粒子を分離する工程、
ｃ）すべてのパルプ物質が所望の最大粒子寸法を有するようになるまで、篩を通過しない残留粒子をさらに粉砕する工程。
【００２１】
好ましくは、工程ａ）の粉砕は、一般に用いられているセルロース粉砕機において行なわれ、それは、テーブルローラーミルまたはカッティングミル（例えばナイフミル）であってもよい。その粉砕は、通常、乾燥状態で行なわれ、セルロースパルプはロールまたはシートの形態で供給され（必要ならば巻き出され）、セルロース粉砕機に供給され、セルロース粉末に粉砕される。
【００２２】
所望の粒子寸法以下の粒子を分離する工程ｂ）は、セルロースパルプの粉砕の直後に、「オンライン」で行なうことができる。セルロースの望ましい粒子寸法は後の工程に依存し、対応するメッシュまたは孔寸法を有する対応する篩（ふるい）の選択によって決めることができる。セルロース粉末の最大粒子寸法は、一般に、５００μｍ以下、好ましくは２１０μｍ以下、より好ましくは１５０μｍ以下、最も好ましくは６０μｍ以下である。上述したように、結果として生じるセルロース粉末の粒子寸法を選択するためのふるいまたは篩の層のメッシュまたは孔寸法は、支持層のメッシュまたは孔寸法より小さい。
【００２３】
工程ｃ）によれば、所望の粒子寸法を決める篩を通過しない粒子はさらに粉砕される。オンライン処理においては、残留粒子は粉砕機を出ないで、すべての物質が所望の最大粒子寸法を有し、篩（ふるい）を通過することができるようになるまで粉砕機の中にとどまる。
【００２４】
メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層を有する篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、これらの２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）の使用によって、篩破損の頻度はかなり減らすことができる。上記のメッシュまたは孔寸法の比の細かいおよび粗い篩の層の組合わせは、より長い寿命のための鍵と見なすことができる。そして、その効果は、両方の層すなわち粗い篩の層と細かい篩の層を互いに強い融合プロセスによって連結することによってさらに増加させることができる。強い融合プロセスは、基本的に、例えば焼結法によって、より粗い支持体のマトリックスの上に細かい篩を「溶接」する。
【００２５】
破損のないより長い篩の寿命は、修理を少なくし、かつ篩を交換する作業を少なくする。さらに、小さな破損点を通してさえ、粒子は通過することができ、所望の粒子寸法の要求を満たさない。そのような小さな点破損を回避することによって、不良品の生産は、２１０μｍ未満のメッシュまたは孔寸法を有する篩でさえ、かなり減らすことができる。これは、セルロースを非常に細かい（２１０μｍ未満の）粒子に粉砕することを可能にし、それは、新しい製品特性、例えば増加した流れ特性、増加したセルロースの反応性、セルロースの誘導体のより高い嵩密度、セルロース誘導体の改善された溶解特性および透明度をもたらす。セルロースが増加した流れ特性を提供するので、セルロースの誘導体化のための反応器の充填量は増加させることができ、それは反応器の能力を十分に使用することができるようにする。
【００２６】
粉砕されたセルロースの粒子寸法は、任意の既知の方法、例えば、アルペン・エアー・ジェット・シーブ（Alpine air jet sieves）（アルペン（Alpine）（ホソカワ・アルペン（Hosokawa-Alpine））、ドイツ国アウクスブルク（Augsburg））で測定することができる。その分析は１つの試料当たり１つのふるいで行なわれる。分析を始める前に、空のふるいの質量を測定する。その後、ふるいをエアー・ジェット・シーブの上に置く。２０．０ｇの試料をふるいの全面に広げ、６分間、ふるい分けの工程を実行する。ふるいの下の減圧は、３００ｍｍ水柱減圧（２９４１Ｐａ）である。ふるい分け工程の終了の後、再び、残留試料を含むふるいの重さを量る。
【００２７】
上述したように、本発明においては、メッシュまたは孔寸法の異なる少なくとも２つの層からなる篩（ただし、少なくとも２つの層のメッシュまたは孔寸法の比は１．０５：１〜３０：１であり、そしてこれらの２つの層は全面にわたって互いに分離することができない。）を使用する。３つ以上の層を有する篩を使用してもよい。例えば、篩は、上記の２つの層と、上記の２つの層から分離することができる１つ以上の追加の層とを含むものであってもよい。しかしながら、この配置は好ましくない。本発明の好ましい実施態様によれば、メッシュまたは孔寸法が異なりかつ全面にわたって互いに分離することができない２〜３層の層を含む篩が使用される。３層篩の場合には、２つの隣接した層の、または１番目の層と３番目の層の、メッシュまたは孔寸法の比は、１．０５：１〜３０：１、好ましくは２〜２０、そして最も好ましくは４〜１０である。最も好ましくは、１番目の層と２番目の層のメッシュまたは孔寸法の比は、また２番目の層と３番目の層のメッシュまたは孔寸法の比も、１．０５：１〜３０：１、好ましくは２〜２０、そして最も好ましくは４〜１０である。
【００２８】
本発明の方法によって調製されたセルロース粉末は、好ましくは、高品質セルロース誘導体の調製に使用することができる。セルロースの誘導体化のための方法は、当業者に知られており、例えば米国特許第４，４１０，６９３号明細書、米国特許第４，４５６，７５１号明細書および米国特許第４，６５０，８６３号明細書に記載され、そのような方法は、誘導体の特性と可能な用途とともに、例えば、「ウルマン工業化学百科事典（Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry）」，第５版，第Ａ５巻，ワインハイム（Weinheim），ＶＣＨ出版社（VCH Verlagsgesellschaft），１９８６年，ｐ．４６１−４８８に、または「有機化学の方法（Methoden der organischen Chemie）」，第４版，第Ｅ２０巻，シュトゥットガルト（Stuttgart），ゲオルク・チーメ出版社（Georg Thieme Verlag），１９８７年，高分子材料（Makromolekulare Stoffe），第３章，ｐ．２０４８−２０７６、またはエル・デンゲス（R. Doenges）著，「セルロースエーテルの調製方法および可能な用途の発展（Developments in preparation methods and possible uses of cellulose ethers）」，紙（Das Papier），ダルムシュタット（Darmstadt），ツェルヘミング協会（Verein Zellcheming）編，１９９７年，第１２巻，ｐ．６５３−６６０に記載されている。得られたセルロース誘導体は、英国特許出願公開第２２６２５２７号明細書に記載されたようなものに相当するかもしれず、その教示に従ってさらに処理することができる。
【００２９】
好ましいセルロース誘導体は、セルロースエステルおよびセルロースエーテルであり、特にエチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースおよびカルボキシメチルヒドロキシエチルセルロースである。
【００３０】
好ましくは、当該誘導体はセルロースエーテルおよびエステルであり、次の工程からなる方法によって調製される。
（ｉ）上記の方法によってセルロース粉末を用意する工程、および
（ｉｉ）工程（ｉ）のセルロース粉末を１種または２種以上のエーテル化剤および／またはエステル化剤と反応させ、セルロースエーテルまたはエステルを得る工程。
【００３１】
セルロース粉末の反応は、好ましくは、アルキル化剤（例えばクロロメタン、ブロモメタン、クロロエタン、ブロモエタンなど）またはヒドロキシル化剤（例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシドなど）のような、任意のエーテル化剤またはエステル化剤の使用を含む。
【００３２】
好ましくは、セルロース粉末は、工程（ｉｉ）の前に、アルカリ性物質の使用によって、既知の方法で活性化される。当該活性化は、例えば、セルロースをＮａＯＨで処理することによって行なうことができる。
【００３３】
本発明は、次の実施例によってさらに説明されるが、それらの実施例は本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
【実施例】
【００３４】
実験１
木材パルプセルロース（エゾマツ）のロールから非常に細かいセルロース粉末を得るために、生産規模のパルプ粉砕機に、ステンレス鋼で作られた１８０μｍのメッシュ寸法の既知の単層の篩を取り付ける。非常に短時間（２時間）後に篩の破損が観察される。
【００３５】
実験２
実施例１と同一のパルプ粉砕機に、全面にわたって焼結されたステンレス鋼で作られた２層篩を取り付ける。その篩は、ドイツ国シュペール社（Spoerl KG Praezisionsdrahtweberei）によって「ＴＯＰＭＥＳＨ」の商品名で販売されている。ふるい分け層のメッシュ寸法は１５０μｍである。支持層のメッシュ寸法は６３０μｍである。支持層のメッシュワイヤーの太さは０．４ｍｍである。粉砕機は、１８日間の全試験運転の間、篩の破損なしで、運転される。
【００３６】
実験３
実施例１と同一のパルプ粉砕機に、ステンレス鋼で作られた３１５μｍの既知の単層の篩を取り付け、木材パルプセルロース（エゾマツ）のロールを連続的に粉砕する。篩は３週間運転した後に破れて、新しいものと交換しなければならない。
【国際調査報告】
2009537309.tif 000002
2009537309.tif 000003
2009537309.tif 000004