(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させて反応生成物を得る工程と、
前記反応生成物を洗浄脱液して水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程と、
前記水溶性非イオン性セルロースエーテルと、前記水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率を５５〜９０質量％とする量の７０℃以上の水を混合して含水率が５５〜９０質量％の含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程と、
前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを冷却する工程と、
冷却された含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを乾燥粉砕する工程と
を少なくとも含む粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法であって、
前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程が、撹拌混合装置内において、前記水溶性非イオン性セルロースエーテルと前記７０℃以上の水を同時に接触させて撹拌混合することを含み、得られた含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率が、前記７０℃以上の水と混合する直前の前記水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率よりも５質量％以上高い、粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法。
【請求項２】
前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程において、前記７０℃以上の水と混合する直前の前記水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率が、３０〜６０質量％である請求項１に記載の粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法。
【請求項３】
前記冷却する工程が、前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを０〜４０℃に冷却することを含む請求項１又は請求項２に記載の粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材分野、化学分野、医薬品分野、食品分野等で利用される、嵩密度の高い、粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水溶性非イオン性セルロースエーテルは、医薬、食品用バインダー、崩壊剤、各種溶媒の増粘剤、建築材料用保水剤、押し出し成形製法におけるバインダー、懸濁安定剤等として使用されている。
【０００３】
水溶性非イオン性セルロースエーテルは、通常、粉末状の形態で提供される。粉末状の形態においては、嵩密度が高いものが好ましい。なぜなら、嵩密度が高い程、輸送や貯蔵スペースが削減されるからである。また、通常嵩密度が高いほど粉末の流動性が優れる。流動性が優れると、例えばホッパーから粉末を投入する際に、ブリッジ等のトラブルを発生しにくい。
【０００４】
嵩密度が高い水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る方法としては、水で湿っているセルロースエーテルに水を加えて混合することにより、含水率５０質量％から８０質量％のセルロースエーテル供給組成物を生じさせ、これを高速回転インパクトミル内で加熱しながら粉砕する方法（特許文献１）、７０℃以上の熱水でセルロースエーテルを分散させ、５０℃を超える温度に維持したまま、含水率７２質量％〜８８質量％になるように圧搾又は濾過し、その後、該含水セルロースエーテルを５０℃以下に冷却する方法がある（特許文献２）。また、医薬用徐放性製剤に用いる多糖類誘導体の調製方法として、多糖類誘導体を０〜７５℃の水に接触させて、水と多糖類誘導体の質量比が０．４〜５０の組成物とした後、乾燥と粉砕を同時に行う方法がある（特許文献３）。更に、水溶性セルロース誘導体に５０℃以上の水を添加して、含水率３５〜９０質量％とし、品温が５０℃を下回ることなく、乾燥・粉砕装置に供される方法がある（特許文献４）。また、含水率３０〜８０％、品温４０〜１２０℃のセルロース化合物を、−１０〜１００℃に冷却した後、乾燥、粉砕を行う方法がある（特許文献５）。冷水を加えた場合に、個々の内部の粒子の湿潤が不完全な塊の混合物を形成するため、７．５ ×１０−９〜１×１０−８ｍ２の断面積を有する多数のオリフィスを通して押し出すことにより、この不均一さを解消する方法がある（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４０６０１号公報
【特許文献２】米国特許第２３３１８６４号明細書
【特許文献３】国際公開第２０１２０１５５３４号
【特許文献４】国際公開第２０１２１３８５３１号
【特許文献５】英国特許第２２６２５２７号明細書
【特許文献６】特表平１０−５０２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の方法は、水で湿っているセルロースエーテルに水を加えて混合する際に、セルロースエーテルの塊の表面のみが溶解し、表面に高粘性のゲル状の膜を形成するため、塊の内部まで水が到達せず、水の分布が不均一となり、結果として未溶解の部分が繊維状のセルロースエーテルとして残存し、嵩密度が劣る場合があるという問題があった。また、不均一さをカバーすべく、過大の水を添加することにより、後の乾燥工程で、過剰のエネルギーを消費するという問題があった。また、特許文献２の方法は、多量の熱水中にセルロースエーテルを添加して含水率を所望の値とするために、圧搾量又は濾過量を調節する必要がある。圧搾量又は濾過量は、通常、ケーキ前後の差圧（例えば、真空度）と、圧搾時間又は濾過時間とにより調節される。しかし、ケーキに発生するクラックからのショートパスや、セルロースエーテルの粒子径の変動、セルロースエーテルの置換度や重合度に起因するケーキの密度の変動、セルロースエーテルが一部溶解すること、濾材の目詰まりの度合いの変動等の理由により、ケーキ及び濾材の圧搾抵抗又は濾過抵抗が一定とはならないため、圧搾量又は濾過量の調節が困難となり、含水率が所望の値とならない結果、嵩密度が劣る場合があった。更に、特許文献３の方法は、多糖類誘導体と接触させる水の温度が、０〜７５℃の範囲において、比較的低温（例えば、４０℃以下）特に実施例で示される０〜１０℃では、特許文献１と同様の問題が起こる場合があり、比較的高温（例えば、７０℃を超える場合）では、セルロースエーテルの溶解が進みづらく、未溶解の部分が繊維状のセルロースエーテルとして残存し、嵩密度が高い水溶性非イオン性セルロースエーテルを得られない場合があった。特許文献４及び特許文献５の方法も、セルロースエーテルの溶解が進みづらく、未溶解の部分が繊維状のセルロースエーテルとして残存し、嵩密度が高い水溶性非イオン性セルロースエーテルを得られない場合があった。特許文献６の方法は、強い押し出し圧力により多数のオリフィスが変形、破損したり、押し出しを一時停止した際にオリフィス表面又は内部でセルロースエーテルが乾固、閉塞し、それにより押し出しを再開できない場合があり、工業的に満足できるものではなかった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、必要最小限の水の添加量で、嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを安価に、安定的に製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の目的を達成するために鋭意検討を行った結果、必要最小限量の水を添加することにより、含水率が正確に調節され、それにより嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを安定的に製造でき、また、後の乾燥工程で、過剰のエネルギーを消費することなく製造できることを見出し、本発明を完成した。
本発明によれば、アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させて反応生成物を得る工程と、前記反応生成物を洗浄脱液して水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程と、前記水溶性非イオン性セルロースエーテルと、前記水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率を５５〜９０質量％とする量の７０℃以上の水を混合して含水率が５５〜９０質量％の含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程と、前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを冷却する工程と、冷却された含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを乾燥粉砕する工程とを少なくとも含む粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法であって、前記含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程が、撹拌混合装置内において、前記水溶性非イオン性セルロースエーテルと前記７０℃以上の水を同時に接触させて撹拌混合することを含み、得られた含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率が、前記７０℃以上の水と混合する直前の前記水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率よりも５質量％以上高い、粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの製造方法を提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率を５５〜９０質量％とする量の必要最小限量の７０℃以上の水の添加により、嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを安定的に製造し、また、乾燥工程でのエネルギー消費量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】７０℃以上の水との混合と冷却を別々の装置で行う例を示す。
【図２】７０℃以上の水との混合と冷却を同一の装置で行う例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルとしては、アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース等が挙げられる。アルキルセルロースとしては、ＤＳが１．０〜２．２のメチルセルロース、ＤＳが２．０〜２．６のエチルセルロース等が挙げられる。ヒドロキシアルキルセルロースとしては、ＭＳが０．０５〜３．０のヒドロキシエチルセルロース、ＭＳが０．０ ５〜３．３のヒドロキシプロピルセルロース等が挙げられる。ヒドロキシアルキルアルキルセルロースとしては、ＤＳが１．０〜２．２、ＭＳが０．１〜０．６のヒドロキシエチルメチルセルロース、ＤＳが１．０〜２．２、ＭＳが０．１〜０．６のヒドロキシプロピルメチルセルロース、ＤＳが１．０〜２．２、ＭＳが０．１〜０．６のヒドロキシエチルエチルセルロースが挙げられる。なお、ＤＳは、置換度(degree of substitution)を表し、セルロースのグルコース環単位当たりに存在するアルコキシ基の個数であり、ＭＳは、置換モル数(molar substitution)を表し、セルロースのグルコース環単位当たりに付加したヒドロキシアルコキシ基の平均モル数である。ＤＳ及びＭＳは、第１６改訂日本薬局方に基づき測定した値から算出できる。
【００１１】
アルカリセルロースとエーテル化剤を反応させるエーテル化工程で反応生成物として粗水溶性非イオン性セルロースエーテルを得ることができる。アルカリセルロースは、ウッドパルプやリンターパルプ等のパルプに水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物溶液を接触させることにより得ることができる。
アルカリ金属水酸化物溶液とエーテル化剤を併存させて、アルカリセルロースの生成と同時にエーテル化剤と反応させても良いし、アルカリセルロースの生成後にエーテル化剤と反応させてもよい。エーテル化剤としては、塩化メチル等のハロゲン化アルキル、酸化エチレン、酸化プロピレン等の酸化アルキレンが挙げられる。
【００１２】
粗セルロースエーテルは、洗浄・脱液工程を経て精製された水溶性非イオン性セルロースエーテルとなる。洗浄・脱液工程は、洗浄と脱液を別々に行っても同時に行ってよく、例えば、洗浄後に濾過又は圧搾を行ってもよいし、又は洗浄水を注ぎながら濾過又は圧搾を行ってもよい。
洗浄・脱液は、公知の技術を用いて行うことができる。例えば、粗セルロースエーテルに、好ましくは水、より好ましくは熱水（好ましくは８５〜１００℃）を加え、水溶性非イオン性セルロースエーテルの濃度として好ましくは１〜１５質量％のスラリーを形成させ、これを脱液し、必要に応じ圧搾する。
脱液するための装置としては、減圧濾過器、加圧濾過器、遠心脱水機、フィルタープレス、スクリュープレス、Ｖ型ディスクプレス等を用いることができる。圧搾するための装置は、脱液するための装置と同様の装置を用いることができる。必要に応じ、脱液物に引き続き熱水を通過させ更に洗浄したり、濾過物又は圧搾物を再度スラリー化して脱液、圧搾したりすることができる。
【００１３】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水を混合するとき、７０℃以上の水と混合する直前の水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率は、脱液工程におけるエネルギー消費及び不純物の残留の観点から、好ましくは３０〜６０質量％、より好ましくは４０〜５５質量％である。なお、含水率は、第１６改訂日本薬局方の「乾燥減量試験法」に従って測定できる。
【００１４】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水を混合するとき、７０℃以上の水と混合する直前の水溶性非イオン性セルロースエーテルの温度は、水の分布又は後の冷却工程で過大な冷却エネルギー消費の回避の観点から、好ましくは５０℃〜１２０℃、より好ましくは７０℃〜１００℃である。
【００１５】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと混合する水の温度は、７０℃以上であり、好ましくは７０℃〜１２０℃、より好ましくは８０℃〜１００℃である。７０℃を下回ると、水溶性非イオン性セルロースエーテルの塊の表面のみが溶解し、表面に高粘性のゲル状の膜を形成するため、塊の内部まで水が到達せず、水の分布が不均一となり、結果として未溶解の部分が繊維状の水溶性非イオン性セルロースエーテルとして残存し、嵩密度が劣る。１２０℃を超えると、後の冷却工程で過大な冷却エネルギーを消費する場合がある。
【００１６】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水を混合して含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る。含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率が、好ましくは５５〜９０質量％、より好ましくは６０〜８０質量％、になるように、例えば、撹拌混合装置内に７０℃以上の水を添加して撹拌混合する。５５質量％を下回ると、嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得られず、９０質量％を超えると、後の乾燥工程の際に過大なエネルギーを消費する。
含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの温度は、水の分布又は後の冷却工程で過大な冷却エネルギー消費の回避の観点から、好ましくは５０℃〜１２０℃、より好ましくは７０℃〜９０℃である。
【００１７】
得られた含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率は、嵩密度の高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る観点から、７０℃以上の水と混合する直前の水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率よりも、好ましくは５質量％以上、より好ましくは１０質量％以上、更に好ましくは１５質量％以上高い。含水水溶性非イオン性セルロースエーテルの含水率の増加の上限は、後の乾燥工程の際に過大なエネルギー消費の回避の観点から、好ましくは４０質量％である。
【００１８】
水溶性非イオン性セルロースエーテルは、好ましくは、撹拌混合装置内において、７０℃以上の水を同時に接触させて撹拌混合される。すなわち、水溶性非イオン性セルロースエーテルの量に対し、撹拌混合後の含水率が好ましい範囲になるために必要な実質丁度な量の水を同時に出くわすように、同時に接触するのが好ましい。なぜなら、水溶性非イオン性セルロースエーテル又は水のいずれか一方がはじめに大量に撹拌混合装置内に存在し、もう一方をある速度を持って供給した場合、はじめに接触した部分の含水率が過大又は過小となり、水の分布が不均一になる場合があるからである。ただし、水溶性非イオン性セルロースエーテルがスクリューコンベア等の撹拌作用のある輸送設備で撹拌混合装置に供給される場合は、その輸送装置も撹拌混合装置の一部と見なし、輸送装置に７０℃以上の水を添加することが可能である。
【００１９】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと混合する７０℃以上の水は、撹拌混合装置内に連続的に供給されるのが好ましい。なぜなら、水溶性非イオン性セルロースエーテルと混合する水とが、撹拌混合装置内で、同時に接触しやすくなるためである。
水を連続的に供給する方法としては、好ましくは、撹拌混合装置の入口又は内部に滴下、スプレーする方法が挙げられる。なお、滴下、スプレーする箇所は、１箇所又は複数個所に分けて行うことができる。
【００２０】
撹拌混合装置内における７０℃以上の水と混合された水溶性非イオン性セルロースエーテルの滞留時間は、水の分布の観点から、好ましくは１秒〜６０分間、より好ましくは、１〜３０分間、より好ましくは１〜１５分間である。
【００２１】
撹拌混合装置は、公知のものを用いることができる。例えば、リボン型混合機、スクリュー型混合機、ピン付きローター型混合機、パドル型混合機、複数パドル型混合機、プロシェア型混合機、双腕型ねっか機、コニーダー、ボテーター型ねっか機、セルフクリーニング型ねっか機、二軸混練機等である。
【００２２】
撹拌速度は、水の分布又は撹拌のための消費電力の観点から、撹拌羽根の円周速度として好ましくは０．０５〜５０ｍ／ｓ、より好ましくは０．１〜２０ｍ／ｓ、更に好ましくは０．１〜１０ｍ／ｓである。
【００２３】
撹拌混合装置はバッチ式のものより、連続式のものが好ましい。なぜなら、水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水とが、撹拌混合装置内で、同時に接触しやすくなるためである。
撹拌混合装置は、適当な手段により保温又は加熱されるのが好ましい。例えば、断熱材で装置表面を覆ったり、撹拌混合装置としてジャケット付きのものを使用し、ジャケット温度を７０℃以上に保つのが好ましい。なぜなら、添加した水が水溶性非イオン性セルロースエーテルに均一に行き渡る前に、温度低下により溶解が始まるのを防止できるからである。
【００２４】
次に、得られた含水水溶性非イオンセルロースエーテルを冷却する。冷却後の含水水溶性非イオンセルロースエーテルの品温は、冷却エネルギー又は嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る観点から、好ましくは０〜４０℃、より好ましくは１〜３０℃である。
【００２５】
冷却する方法は、公知の技術を用いることができる。例えば、冷却された伝熱面に接触させる方法、冷風に接触させる方法、気化熱を利用する方法を用いることができる。
冷却された伝熱面に接触させる方法により冷却する場合、冷却のための装置は、ジャケット付きのものを使用するのが好ましい。ジャケット温度は好ましくは４０℃以下、より好ましくは−４０℃〜３０℃に保つのが好ましい。４０℃を超えると、嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得られない場合がある。
【００２６】
冷却のための装置内における滞留時間は、嵩密度が高い粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る観点から、好ましくは１０秒〜６０分間、より好ましくは、１分〜３０分間、より好ましくは１〜１５分間である。
冷却は、静置、撹拌冷却のいずれも可能だが、より効率的に冷却するためには撹拌冷却するのが好ましい。
【００２７】
冷却のための撹拌速度は、撹拌のための消費電力又は含水水溶性非イオンセルロースエーテルの水分蒸発の観点から、撹拌羽根の円周速度として、好ましくは０．０５〜５０ｍ／ｓ、より好ましくは０．１〜２０ｍ／ｓ、さらに好ましくは０．１〜１０ｍ／ｓである。
【００２８】
撹拌冷却装置は、公知のものを用いることができる。例えば、リボン型混合機、スクリュー型混合機、ピン付きローター型混合機、パドル型混合機、複数パドル型混合機、プロシェア型混合機、双腕型ねっか機、コニーダー、ボテーター型ねっか機、セルフクリーニング型ねっか機、二軸混練機等である。
冷却のための装置は、バッチ式のものより連続式のものが好ましい。なぜなら、連続式の方が装置の大きさを小さくすることができるからである。
【００２９】
水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水を混合して含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る工程と、得られた含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを冷却する工程は、別々の装置で行っても、一つの装置内で行ってもよい。一つの装置内で行う場合、例えば、装置を２つ以上のゾーンに分け、少なくとも７０℃以上の水を添加し撹拌混合するためのゾーンと、冷却のためのゾーンを含む。冷却のためのゾーンは、７０℃以上の水を添加して撹拌混合するためのゾーンよりも後ろに配置される。７０℃以上の水を添加して撹拌混合するためのゾーンには、好ましくは前記保温又は加熱するための手段を有し、冷却のためのゾーンには前記冷却のための手段を有する。
図１は、水溶性非イオン性セルロースエーテルと７０℃以上の水を混合と、得られた含水水溶性非イオン性セルロースエーテルを冷却を、別々の装置で行う例を示し、図２は、同一の装置内で行う例を示す。図１は、水溶性非イオン性セルロースエーテル１と７０℃以上の水２は、撹拌混合装置３に投入されて撹拌混合された後、冷却装置４で冷却されて、乾燥機若しくは粉砕機又は乾燥と粉砕を同時に行う乾燥粉砕装置５で処理されることを示す。図２は、水溶性非イオン性セルロースエーテル１と７０℃以上の水２は、冷却ゾーンを備えた撹拌混合装置６の撹拌混合するためのゾーン７に投入されて撹拌混合された後、撹拌混合装置６の冷却ゾーン８で冷却されて、乾燥機若しくは粉砕機又は乾燥と粉砕を同時に行う乾燥粉砕装置５で処理されることを示す。
【００３０】
次に、公知の方法により、冷却後の含水水溶性非イオン性セルロースエーテルは、乾燥・粉砕工程を経て粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルとなる。乾燥・粉砕工程は、乾燥と粉砕を別々に行っても同時に行ってよく、例えば、乾燥後に粉砕してもよいし、又は乾燥と同時に粉砕を行ってもよい。
乾燥機としては、パドルドライヤー等の撹拌乾燥機、流動層乾燥機、バンド乾燥機等を用いることができる。
粉砕機としては、ボールミル、振動ミル、衝撃粉砕機、ローラーミル、ジェットミル等を用いることができる。
乾燥と同時に粉砕を行う方法としては、加熱ガスを冷却後の含水水溶性非イオン性セルロースエーテルとともに衝撃粉砕機に導入する方法が挙げられる。
乾燥、粉砕後の水溶性非イオン性セルロースエーテルは、必要に応じ、篩い分け、混合を行い、粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルを得る。
【００３１】
粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルの平均粒子径は、流動性又は溶解速度の観点から、好ましくは３０〜３００μｍ、より好ましくは４０〜２００μｍ、更に好ましくは５０〜１００μｍである。平均粒子径は、ＪＩＳ  Ｋ００６９化学製品のふるい分け試験方法の乾式機械ふるい分け法で測定することができる。
【００３２】
水溶性非イオン性セルロースエーテル粉末の嵩密度は、ゆるめ嵩密度として、流動性又は溶解速度の観点から、好ましくは０．２０〜０．６０ｇ／ｍｌ、より好ましくは０．２５〜０．５０ｇ／ｍｌ、より好ましくは０．３０〜０．４７ｇ／ｍｌである。なお、「ゆるめ嵩密度」は、疎充填の状態の嵩密度をいい、直径５．０３ｃｍ、高さ５．０３ｃｍ（容積１００ｍｌ）の円筒容器（材質：ステンレス）へ試料をＪＩＳの２２メッシュ（目開き７１０μｍ）の篩を通して、上方（２３ｃｍ）から均一に供給し、上面をすり切って秤量することによって測定できる。
【００３３】
水溶性非イオン性セルロースエーテル粉末の２０℃における２質量％水溶液粘度は、必要な粘度を得る観点から、好ましくは２〜６００，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは５〜３００，０００ｍＰａ・ｓが好ましい。なお、水溶性非イオン性セルロースエーテルの２０℃における２質量％水溶液粘度は、第１６改訂日本薬局方ヒプロメロースの粘度測定法第２法に基づき、単一円筒形回転粘度計ブルックフィールド型粘度計ＬＶ型を用いて測定できる。
【００３４】
本発明によれば、粉末状水溶性非イオン性セルロースエーテルは、嵩密度が高いため、輸送や貯蔵スペースが削減される。また、優れた粉体流動性を有するため、例えばホッパーから粉末を投入する際に、ブリッジ等のトラブルを発生しにくい。更に、ホッパー等から粉末を供給する際の定量性や、供給先への充填速度が優れる。このため、医薬、食品用バインダー、崩壊剤、各種溶媒の増粘剤、建築材料用保水剤、押出成形におけるバインダーとして用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
撹拌混合装置として、スプレーノズル付き連続式プロシェア型ミキサーを、冷却装置として、ジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーを用いた。
＜水分及び含水率＞
第１６改訂日本薬局方ヒプロメロースの乾燥減量の測定方法に従い、測定した。
＜置換度＞
第１６改訂日本薬局方ヒプロメロースの置換度の測定方法に従い、測定した。
【００３６】
＜平均粒子径＞
ＪＩＳ  Ｋ００６９化学製品のふるい分け試験方法の乾式機械ふるい分け法を用いた。
篩は、上段より、それぞれ２５０μｍ、１８０μｍ、１５０μｍ、１０６μｍ、７５μｍ、６３μｍ、４５μｍ、及び３８μｍの目開きを有するＪＩＳ標準篩の下に受器を有した。振盪機は、ＧＲＡＤＥＸ  Ｇ２００−ＮＦ１型（ＲＯＴＥＸ社製）を用いた。
試料５０ｇを２５０μｍ篩上に載せ、篩振盪機にて２０分間分級した。それぞれの篩及び受器上に残留した粒子の質量を測定し、各篩上の該粒子の質量割合（％）を算出した。受器から順に目開きの小さな篩上の該粒子の質量割合を積算していき合計が５０％となる粒子径を平均粒子径とした。
【００３７】
＜ゆるめ嵩密度＞
「ゆるめ嵩密度」は、疎充填の状態の嵩密度をいい、直径５．０３ｃｍ、高さ５．０３ｃｍ（容積１００ｍｌ）の円筒容器（材質：ステンレス）へ試料をＪＩＳの２２メッシュ（目開き７１０μｍ）の篩を通して、上方（２３ｃｍ）から均一に供給し、上面をすり切って秤量することによって測定した。
＜２０℃における２質量％水溶液の粘度＞
第１６改訂日本薬局方ヒプロメロースの粘度測定法第２法に基づき、単一円筒形回転粘度計ブルックフィールド型粘度計ＬＶ型を用いて測定した。
【００３８】
実施例１
内部撹拌機付き圧力容器内で、粉末状パルプ１．００質量部に対し、４９質量％水酸化ナトリウム水溶液１．４３質量部を加え、アルカリセルロースを製造した。これに、メトキシ基置換のために塩化メチル０．９７質量部、ヒドロキシプロポキシ基置換のために酸化プロピレン０．２４質量部を加えて６０℃〜９０℃の温度で、２時間反応させ、反応生成物（粗ヒドロキシプロピルメチルセルロース）を得た。その後、粗ヒドロキシプロピルメチルセルロースに対する質量比２０、温度９５℃の水を用いて粗ヒドロキシプロピルメチルセルロースを分散し、濾過により洗浄ケーキを得た。更に、洗浄ケーキにヒドロキシプロピルメチルセルロースに対する質量比１０、温度９５℃の水を加え、濾過し、含水率３５質量％、品温９０℃のヒドロキシプロピルメチルセルロースを得た。
得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースを、引き続き、撹拌羽根の円周速度が１．５ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が９０℃であるスプレーノズル付きプロシェア型ミキサーの入口より、１時間あたり、乾燥ヒドロキシプロピルメチルセルロースとして１．００質量部の速度で連続的に供給した。同時に、スプレーノズルより、９０℃の水を、１時間あたり０．６８４質量部の速度で連続的に供給した。５分間撹拌混合された後、連続的に排出された。排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの含水率は５５質量％、品温は８７℃だった。引き続き、含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースを撹拌羽根の円周速度が１．５ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が３０℃であるジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーに連続的に供給して冷却した。５分間冷却した後、連続的に排出した。排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの品温は４０℃だった。引き続き、１５０℃の熱風が供給されている衝撃粉砕機で、乾燥しながら、同時に粉砕した。
得られた粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００３９】
比較例１
スプレーノズルより、６０℃の水を供給する以外は、実施例１と同様の方法で粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。スプレーノズル付きプロシェア型ミキサーから排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの含水率は５５質量％、品温は７８℃、ジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーから排出された冷却後の含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの品温は３７℃だった。結果を表１に示す。
【００４０】
実施例２
粉末状パルプ１．００質量部に対し、４９質量％水酸化ナトリウム水溶液２．１４質量部、塩化メチル１．４６質量部、酸化プロピレン０．２７質量部を用いた以外は、実施例１と同様の方法で、含水率４５質量％、品温９０℃のヒドロキシプロピルメチルセルロースを得た。
得られたヒドロキシプロピルメチルセルロースを、引き続き、撹拌羽根の円周速度が０．１ｍ／ｓで運転されており、装置表面が断熱材で覆われているスプレーノズル付き二軸混練機の入口より、１時間あたり、乾燥ヒドロキシプロピルメチルセルロースとして１．００質量部の速度で連続的に供給した。同時に、スプレーノズルより、８０℃の水を、１時間あたり、１．０４質量部の速度で供給した。３０分間撹拌混合された後、連続的に排出された。排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの含水率は６５質量％、品温は８３℃だった。引き続き、含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースを撹拌羽根の円周速度が０．１ｍ／ｓで運転されている、ジャケット温度が２０℃であるジャケット付きの二軸混練機に連続的に供給して冷却した。３０分間冷却した後、連続的に排出した。排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの品温は３０℃だった。引き続き、１５０℃の熱風が供給されている衝撃粉砕機で、乾燥しながら、同時に粉砕した。
得られた粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００４１】
比較例２
スプレーノズルより、６０℃の水を供給する以外は、実施例２と同様の方法で粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。スプレーノズル付き二軸混練機から排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの含水率は６５質量％、品温は７６℃、ジャケット付きの二軸混練機から排出された冷却後の含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの品温は２８℃だった。結果を表１に示す。
【００４２】
実施例３
粉末状パルプ１．００質量部に対し、４９質量％水酸化ナトリウム水溶液２．１４質量部、塩化メチル１．４６質量部、酸化プロピレンを加えない以外は実施例１と同様の方法で、含水率６０質量％、品温９０℃のメチルセルロースを得た。
得られたメチルセルロースを、引き続き、撹拌羽根の円周速度が５ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が９０℃であるスプレーノズル付きプロシェア型ミキサーの入口より、１時間あたり、乾燥メチルセルロースとして１．００質量部の速度で連続的に供給した。同時に、スプレーノズルより、７０℃の水を、１時間あたり２．５００質量部の速度で連続的に供給した。１分間撹拌混合された後、連続的に排出された。排出された含水メチルセルロースの含水率は８０質量％、品温は７７℃だった。引き続き、含水メチルセルロースを撹拌羽根の円周速度が５ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が−１０℃であるジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーに連続的に供給して冷却した。１分間冷却した後、連続的に排出した。排出された含水メチルセルロースの品温は１０℃だった。引き続き、１５０℃の熱風が供給されている衝撃粉砕機で、乾燥しながら、同時に粉砕した。
得られた粉末状メチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００４３】
比較例３
スプレーノズルより、６０℃の水を供給する以外は、実施例３と同様の方法で粉末状メチルセルロースを製造した。スプレーノズル付きプロシェア型ミキサーから排出された含水メチルセルロースの含水率は８０質量％、品温は７２℃、ジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーから排出された冷却後の含水メチルセルロースの品温は９℃だった。結果を表１に示す。
【００４４】
実施例４
実施例３と同様の方法で、含水率６０質量％、品温９０℃のメチルセルロースを得た。
得られたメチルセルロースを、引き続き、撹拌羽根の円周速度が２０ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が７０℃であるスプレーノズル付きプロシェア型ミキサーの入口より、１時間あたり、乾燥メチルセルロースとして１．００質量部の速度で連続的に供給した。同時に、スプレーノズルより、７０℃の水を、１時間あたり０．３５７質量部の速度で連続的に供給した。１分間撹拌混合された後、連続的に排出された。排出された含水メチルセルロースの含水率は６５質量％、品温は８５℃だった。引き続き、含水メチルセルロースを撹拌羽根の円周速度が２０ｍ／ｓで運転されており、ジャケット温度が−１０℃であるジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーに連続的に供給して冷却した。１分間冷却した後、連続的に排出した。排出された含水メチルセルロースの品温は１１℃だった。引き続き、１５０℃の熱風が供給されている衝撃粉砕機で、乾燥しながら、同時に粉砕した。
得られた粉末状メチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００４５】
比較例４
スプレーノズルより、６０℃の水を供給する以外は、実施例４と同様の方法で粉末状メチルセルロースを製造した。スプレーノズル付きプロシェア型ミキサーから排出された含水メチルセルロースの含水率は６５質量％、品温は８３℃、ジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーから排出された冷却後の含水メチルセルロースの品温は１１℃だった。結果を表１に示す。
【００４６】
実施例５
実施例３と同様の方法で、含水率６０質量％、品温９０℃のメチルセルロースを得た。
得られたメチルセルロースを、引き続き、撹拌羽根の円周速度が５ｍ／ｓで運転されており、前半部分と後半部分のジャケット温度が異なり、前半部分にスプレーノズルを有するプロシェア型ミキサーの入口より、１時間あたり、乾燥メチルセルロースとして１．００質量部の速度で連続的に供給した。同時に、スプレーノズルより、７０℃の水を、１時間あたり２．５００質量部の速度で供給した。前半部分のジャケット温度は７０℃、後半部分のジャケット温度は−５℃だった。前半部分における撹拌混合時間は３分間、後半部分における冷却時間は５分間だった。連続的に排出された冷却後の含水メチルセルロースの含水率は８０質量％、品温は１０℃だった。引き続き、１５０℃の熱風が供給されている衝撃粉砕機で、乾燥しながら、同時に粉砕した。
得られた粉末状メチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００４７】
実施例６
実施例１と同様の方法で、含水率５５質量％、品温は８７℃の含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースを得た後、実施例１と同様の方法で冷却して品温４０℃の含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースを得た。この含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースを、ジャケット温度１４０℃のパドルドライヤーを用いて水分１質量％まで乾燥させた後、ボールミルで粉砕し、目開き２５０μｍの篩を通過させた。得られた粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースの水分、置換度、２０℃における２質量％水溶液の粘度、平均粒子径及びゆるめ嵩密度の測定結果を表１に示す。
【００４８】
比較例５
スプレーノズルより、６０℃の水を供給する以外は、実施例６と同様の方法で粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースを製造した。スプレーノズル付きプロシェア型ミキサーから排出された含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの含水率は５５質量％、品温は７８℃、ジャケット付きの連続式プロシェア型ミキサーから排出された冷却後の含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースの品温は３７℃だった。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0006698048.tif 000002
【００５０】
表１に示すように、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを、９０℃（実施例１及び６）並びに８０℃（実施例２）の水と混合して得られた含水ヒドロキシプロピルメチルセルロースと、メチルセルロースを、７０℃（実施例３〜５）の水と混合して得られた含水メチルセルロースは、６０℃（比較例１〜２及び５）の水と混合して得られた含水ヒドロキシプロピルメチルセルロース、６０℃（比較例３〜４）の水と混合して得られた含水メチルセルロースと比べて、ゆるめ嵩密度の高い粉末状ヒドロキシプロピルメチルセルロースを生成した。
【符号の説明】
【００５１】
１  水溶性非イオン性セルロースエーテル
２  ７０℃以上の水
３  撹拌混合装置
４  冷却装置
５  乾燥機、若しくは粉砕機又は乾燥と粉砕を同時に行う乾燥粉砕装置
６  冷却ゾーンを備えた撹拌混合装置
７  撹拌混合するためのゾーン
８  冷却ゾーン
【図１】
0006698048.tif 000003
【図２】
0006698048.tif 000004