(57)【要約】【解決手段】本発明は、水酸化コリン、溶剤、並びに水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤を含む組成物に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化コリン、溶剤、並びに水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤を含む組成物。
【請求項２】
安定剤が、水素化ホウ素ナトリウム塩、又はその他の水素化ホウ素アルカリ金属塩であるところの請求項1記載の組成物。
【請求項３】
水酸化コリンの量が、組成物の合計重量に基づいて10〜60重量%、好ましくは40〜50重量%であるところの請求項1又は2記載の組成物。
【請求項４】
安定剤の量が、1〜500ppm、好ましくは50〜200ppmであるところの請求項1〜3のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項５】
ナトリウムサルファイト又はその他の追加の安定化化合物の一つ以上を含むところの請求項1〜4のいずれか一つに記載の組成物。
【請求項６】
水酸化コリン、安定剤及び溶剤の合計重量に基づいて、10〜60重量%の水酸化コリン、並びに水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤の5〜20重量%を含み、かつ残部が溶剤であるところのマスターバッチ。
【請求項７】
水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤を水酸化コリン溶液と一緒にすることにより、請求項1〜5のいずれか一つに記載の組成物を製造する方法。
【請求項８】
水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤の存在下に、エチレンオキシドをトリメチルアミンと反応させる段階を含み、ここで、該安定剤が、エチレンオキシド、トリメチルアミン及び/又は該反応混合物に加えられるところの請求項1〜5のいずれか一つに記載の組成物を製造する方法。
【請求項９】
安定剤が、水素化ホウ素ナトリウム塩、又はその他の水素化ホウ素アルカリ金属塩であるところの請求項7又は8記載の方法。
【請求項１０】
紙の製造において請求項1〜5のいずれか一つに記載の組成物を使用する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水酸化コリン、安定剤及び溶剤を含む組成物、該組成物を製造するための方法、及びその使用法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コリン塩基又は(2-ヒドロキシルエチル)トリメチルアンモニウムヒドロキシドとしてまた知られている水酸化コリンは、多くの使用のために適切な周知の有機塩基である。
【０００３】
しかし、特に水中の水酸化コリンの組成物は、徐々に分解するプロセスを受ける。この分解のための主な理由は、コリン塩基がそれ自体を攻撃すると言うコリン塩基の性質にあると考えられ、その結果として、この分解の生成物が更に反応される。この分解の基礎をなす化学は、全く複雑であり、かつ未だ十分には理解されていないが、それは、より長い貯蔵の間に、茶色から黒色に変わること及び沈殿を起こすことをコリン塩基溶液にもたらす。
【０００４】
この分解を回避するために、水酸化コリンの水性組成物に安定剤を添加することは知られており、これは、透明な溶液としてのコリン塩基溶液のより長い貯蔵を可能にする。
【０００５】
米国特許第4,294,911号明細書は、水性の水酸化コリン組成物にサルファイトの安定化濃縮物を加えることを開示している。サルファイトは通常、安価かつ簡単に入手可能なナトリウムサルファイト塩として加えられる。ナトリウムサルファイトを使用することの欠点は、濃縮されたコリン塩基溶液が、比較的短い時間に更に薄黒くなることであり、これは、濃縮されたコリン塩基溶液中でのナトリウムサルファイトの低溶解性に依存すると信じられている。例えば、45重量%の水性のコリン塩基溶液中で、0.5重量%未満のナトリウムサルファイトが溶解する。より溶解するサルファイトが存在するが、これらは、より一層高価であり及び/又は簡単に入手可能ではない。
【０００６】
米国特許第4,686,002号明細書は、水性の水酸化コリン組成物へのホルムアルデヒドの安定化濃縮物の添加を開示している。ホルムアルデヒドは、環境問題の故に多くの用途から禁止されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記欠点を有しない水酸化コリンの安定化された組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的は、水酸化コリン、溶剤、並びに水素化物及びコリンサルファイトの群から選ばれる一つ以上安定剤を含む組成物を提供することにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の組成物において使用される安定剤は、ナトリウムサルファイトに比較してより長い時間、該組成物にその白色を保持させる。本発明の安定剤は更に、それらが通常、組成物中により少ない塩を持ち込み、より少量の水素化物が通常、ナトリウムサルファイト塩を含む慣用の組成物に比較して組成物を薄黒くすることを防止するために要求され、かつコリンサルファイトは、組成物に組成物に何らの塩も持ち込まないと言う利点を有する。
【００１０】
米国特許第6,065,424号明細書において、水酸化コリン又は水素化ホウ素塩を含む水性組成物が議論されていることが注意されるべきである。しかし、この明細書は、水酸化コリンと水素化ホウ素塩との組成物を開示していない。この明細書は、水素化コリン溶液を安定化することに関せず、また水素化ホウ素塩が水酸化コリンを安定化し得ると言う事実さえも認めていない。
【００１１】
本発明に従う組成物の好ましい態様において、溶剤は水又はアルコールであり、より好ましくは水又はメタノールであり、最も好ましくは水である。しかし、また、これら溶剤の混合物が使用され得る。
【００１２】
更に好ましい態様において、本発明は、水酸化コリン及び水素化ホウ素化合物を含む組成物に関し、ここで、水素化ホウ素化合物の量は、重量基準で水酸化コリンの量より少ない。
【００１３】
他の好ましい態様において、本発明に従う組成物は、組成物の合計重量に基づいて10〜60重量%の水酸化コリンを含む。より好ましい態様において、該組成物は、組成物の合計重量に基づいて、20〜55重量%の水酸化コリンを含み、かつ最も好ましい態様において、それは30〜50重量%を含む。
【００１４】
更に他の好ましい態様において、本発明に従う組成物は、1ppm〜1,000ppm、好ましくは10ppm〜500ppm、及び最も好ましくは50ppm〜200ppmの量において安定剤としての水素化物を含む。もし、安定剤がコリンサルファイトなら、本発明に従う組成物は、該組成物の合計重量に基づいて、0.1〜19重量%、好ましくは0.2〜5重量%、及び最も好ましくは0.5〜1重量%のコリンサルファイトを含む。これらの量の安定剤を含む組成物は、安定剤としてナトリウムサルファイトを含む慣用のコリン塩基組成物より高い色安定性を表す。
【００１５】
本発明は更に、水酸化コリン、安定剤及び溶剤の合計重量に基づいて、10〜60重量%の水酸化コリン、並びに水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤の5〜20重量%を含み、かつ残部が溶剤であるところのマスターバッチに関する。典型的には大量の安定剤を含むところのそのようなマスターバッチは、溶液を安定化するために所望量において水酸化コリン溶液に加えられ得る。そのようなマスターバッチは、マスターバッチの合計量に基づいて、好ましくは8〜15重量%の安定剤、かつ最も好ましくは10〜12重量%の安定剤を含む。
【００１６】
本発明の安定剤は、水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる。該水素化物は通常、強力な還元剤であり、かつ当業者に公知の任意の水素化物であり得る。水素化物の適切な例は、水素化リチウム、水素化アルミニウム、及び水素化ホウ素である。好ましい水素化物は水素化ホウ素である。この出願において、術語「水素化ホウ素」は、B2H6(ボロエタン)、B4H10(ボロブタン)、B5H9、及びB10H14(ボロデカン) のような式BxHy(ここで、x及びyは0より大きい整数である)を持つ水素化ホウ素、並びにこれらから誘導されたアニオン、例えば、BH4-としてまた公知の、ホウ素と水素との分子を含む任意の化合物又は該化合物の混合物を言う。気体状水素化ホウ素は、それらが取り扱いが困難でありかつ安全危険性を負わせ得る故に、余り好ましくない。好ましい水素化ホウ素は、水素化ホウ素から誘導された一つ以上のアニオンを含む。好ましい水素化ホウ素は、BH4-塩であり、かつ特に好ましくは水素化ホウ素アルカリ金属塩である。好ましい水素化ホウ素アルカリ金属塩は、その市場における入手性及び製造、取り扱いかつ使用することが比較的安全であると言う事実の故に、水素化ホウ素ナトリウム(NaBH4)である。
【００１７】
本発明に従う代わりの好ましい態様において、該組成物は、ポリマー担体に固定されるところの水素化物、そしてとりわけ、水素化ホウ素化合物を含む。そのような水素化(ホウ素)化合物の使用は、水素化(ホウ素)安定剤が、所望されるとき、例えば、水素化(ホウ素)又は無機対イオンが有害な効果を有するところの適用において使用されるとき、コリン塩基溶液から容易に取り除かれ得ると言う利点を有する。
【００１８】
他の好ましい実施態様において、該組成物は、一つ以上の追加の安定化化合物を含む。そのような安定化化合物の適切な例は、サルファイト、ホルムアルデヒド、ヒドロキシルアミン、これらの誘導体及び混合物を含む。好ましくは、第二の安定化化合物は、サルファイト又はサルファイト誘導体である。サルファイト誘導体は、例えば、ジチオナイトを含む。より好ましい態様において、サルファイトはナトリウムサルファイトである。他のより好ましい態様において、二つ以上の追加の安定化化合物が使用される。
【００１９】
安定剤、そしてとりわけ、水素化ホウ素の利点は、それらの還元力及びコリン塩基製造法とのそれらの適合性である。これらの還元力の故に、コリン塩基溶液は透明かつペーパーホワイト色である。水素化物、そしてとりわけ、水素化ホウ素化合物は、既に黄色化されかつなお透明及び白色溶液を提供するところのコリン塩基混合物に加えられさえし得る。
【００２０】
本発明の安定剤の他の利点は、それらが強力なアルカリ性の条件下で安定であると言うことである。これは、コリン塩基中での安定剤の濃度が、水酸化コリン及び安定剤の両方の所望の性質を一緒にするために十分高い量に増加され得ることを意味する。これは特に、水素化ホウ素が安定剤として使用されるとき有利である。
【００２１】
該方法は更に、水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤を水酸化コリン溶液と一緒にすることにより、請求項１〜５のいずれか一つに記載の組成物を製造する方法に関する。
【００２２】
本発明の安定剤がコリン塩基の製造法と適合し得ると言う事実は、水酸化コリンを製造する方法において出発物質及び/又は反応混合物に安定剤を加えることを可能にする。
【００２３】
それ故、本発明はまた、水素化物及びコリンサルファイトより成る群から選ばれる一つ以上の安定剤の存在下に、エチレンオキシドをトリメチルアミンと反応させる段階を含む、本発明の組成物を製造する方法に関し、ここで、該安定剤は、エチレンオキシド、トリメチルアミン及び/又は該反応混合物に加えられる。コリン塩基を製造するためのこの方法は、０〜７０℃の温度で不活性雰囲気においてエチレンオキシドをトリメチルアミンと反応させることにより通常実行される。
【００２４】
もし、コリンサルファイトが安定剤として使用されるなら、エチレンオキシド及びトリメチルアミンを反応させることにより製造される水酸化コリン溶液を二酸化硫黄にさらすことによりインサイツでコリンサルファイトを製造することがまた考えられる。水酸化コリン溶液中のコリンサルファイトの得られた量は、水酸化コリン溶液が二酸化硫黄にさらされる時間に依存するであろう。ある時間の間、水酸化コリン溶液を二酸化硫黄にさらすことにより、コリンサルファイトの得られる量は、所望されるように設定され得る。
【００２５】
本発明の好ましい実施態様において、コリン塩基を製造するために、安定剤、とりわけ、水素化ホウ素が、最終生成物溶液の合計重量に基づいて1〜1,000ppm、好ましくは10〜500ppm、より好ましくは50〜200ppmの水素化ホウ素が存在するような量で使用される。
【００２６】
上記方法により本発明に従うマスターバッチを製造することを望むなら、安定剤は、最終生成物溶液の合計重量に基づいて5〜20重量%、好ましくは8〜15重量%、及び最も好ましくは10〜12重量%が存在するような量で使用される。
【００２７】
本発明の他の好ましい態様において、コリン塩基は、10〜50℃の間の温度で製造され、かつ不活性雰囲気が、不活性ガスにより反応器及び溶液をフラッシュすることにより作り出される一方、不活性ガス、通常窒素の安全な圧力が、反応段階の間に維持される。該方法のより好ましい態様において、温度は15〜45℃であら、最も好ましくは、およそ室温の温度である。
【００２８】
本発明に従う組成物は多くの適用のために適している。既に上で示されたように、コリン塩基中の安定剤の量は比較的高くあり得る故に、該組成物はまた、安定剤がなお活性であるところにおける適用において使用され得る。この観点において、本発明の安定剤、そしてとりわけ、水素化ホウ素は、紙の製造及び漂白における使用のために特に適している。
【００２９】
従って、紙パルプを漂白するための方法はまた、本発明の適用により保護される。この方法において、紙パルプは本発明に従う組成物と接触される。
【００３０】
水素化ホウ素塩を含む水性の組成物は、紙を漂白するために公知であり、かつ例えば、国際特許出願公開第88/10334号公報に開示されている。しかし、紙を漂白するための水酸化コリン及び水素化ホウ素塩を含む水性の組成物は、その使用のために開示されていない。加えて、水素化ホウ素が活性であるところの適用において使用されるために知られている水素化ホウ素溶液はしばしば、苛性ソーダ中の水素化ホウ素の溶液であり、これはしばしば、苛性ソーダ溶液と適合し得ないところの適用、例えば、紙の製造のためにそれらを余り適していないものにする。
【００３１】
本発明は今、下記の実施例により更に説明されるであろう。
【００３２】
製造実施例A
水中のコリン塩基の溶液は、116グラムのエチレンオキシドを417グラムの水中の150グラムのトリメチルアミンの溶液と反応させることにより1リットルの圧力オートクレーブ中で製造される。冷却ジャケットを使用することにより、反応の間の温度が15〜45℃の間に保持される。開始前に、反応器は窒素でフラッシュされ、そして2〜3バールの窒素の安全圧力が、エトキシル化段階の間維持される。
【００３３】
水中の45重量%コリン塩基の得られた溶液が、下記の実施例1〜3において使用される。
【００３４】
製造実施例B
コリンサルファイトの溶液が、製造実施例Aの45重量%の水性のコリン塩基溶液に、化学量論量における気体状二酸化硫黄を加えることにより製造される。得られたコリンサルファイトの53重量%溶液が、下記の実施例1、2、5及び6において使用される。
【００３５】
製造実施例C
コリン塩基中の水素化ホウ素ナトリウムの溶液は、12重量%の水素化ホウ素の濃度が達成されるまで、製造実施例Aの45重量%の水性のコリン塩基溶液に固体状水素化ホウ素ナトリウムを加えることにより製造される。得られた水性組成物は、下記の製造実施例Dにおいて使用される。
【００３６】
製造実施例D
水中のコリン塩基の溶液が、417グラムの水中において116グラムのエチレンオキシドと150グラムのトリメチルアミンとを反応させることにより1リットルの圧力オートクレーブ中で作られる。冷却ジャケットを使用することにより、反応の間の温度が、15〜45℃に保持される。開始前に、反応器が窒素でフラッシュされ、そして2〜3バールの窒素の安全圧力が、エトキシル化段階の間に維持される。反応を開始する前に、実施例Cに記載された水素化ホウ素の0.85グラムが加えられる。得られた水性組成物が、下記の実施例4及び5において使用される。
【００３７】
比較実施例1
製造実施例Aのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。製造実施例Bのコリンサルファイト溶液が、試料中のコリンサルファイトの合計濃度が0.2重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液は僅かに黄色であったが、なお透明であった(即ち、沈殿はなかった)。
【００３８】
比較実施例2
製造実施例Aのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。製造実施例Bのコリンサルファイト溶液が、試料中のコリンサルファイトの合計濃度が0.4重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液は僅かに黄色であったが、なお透明であった。
【００３９】
比較実施例3
製造実施例Aのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。パラホルムアルデヒドが、試料中のパラホルムアルデヒドの合計濃度が0.4重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液は薄黒くなり、かつ褐色沈殿の層が、試料ボトルの底部に形成された。
【００４０】
実施例4
製造実施例Dのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液はなお透明でありかつペーパーホワイト色であった。
【００４１】
実施例5
製造実施例Dのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。製造実施例Bのコリンサルファイト溶液が、両者の試料中のコリンサルファイトの合計濃度が0.4重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液はなお透明でありかつペーパーホワイト色であった。
【００４２】
実施例6
製造実施例Dのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。製造実施例Bのコリンサルファイト溶液が、両者の試料中のコリンサルファイトの合計濃度が2.6重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液はなお透明でありかつペーパーホワイト色であった。
【００４３】
実施例7
製造実施例Dのコリン塩基溶液の110グラムの二つの試料が、窒素によるフラッシュ下に100ミリリットルの試料ボトル中に入れられた。ナトリウムサルファイトが、両者の試料中のナトリウムサルファイトの合計濃度が0.5重量%であるまで加えられた。試料ボトルが閉じられ、そして環境条件下に貯蔵された。4ヵ月後、該溶液はなお透明でありかつペーパーホワイト色であったが、溶解していないナトリウムサルファイトの白色層が、試料ボトルの底部に形成された。
【国際調査報告】
2008505867.tif 000002
2008505867.tif 000003
2008505867.tif 000004