(57)【要約】【課題】  水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、低級アルデヒド類等の低分子化合物の粗製ポリアルキレングリコールからの除去を大量に行うことができる精製ポリアルキレングリコールの製造方法の提供。【解決手段】  分子量２００〜１０，０００のポリエチレングリコールを脱泡処理した後、薄膜蒸発処理を行うことにより、ジエチレングリコールの分子量以下の分子量を有する不純物を除去して精製ポリアルキレングリコールを得る。脱泡処理の温度は１００℃以上２２０℃以下、圧力は１３．３Ｐａ以上４，０００Ｐａ以下の範囲である。薄膜蒸発処理の温度は１００℃以上２５０℃以下、圧力は１．３３Ｐａより高く１３．３Ｐａ以下の範囲である。【選択図】  なし 【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗製ポリアルキレングリコールを脱泡処理した後、薄膜蒸発処理を行うことにより、ジエチレングリコールの分子量以下の分子量を有する不純物を除去して精製ポリアルキレングリコールを得ることを特徴とする精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項２】
前記脱泡処理を、温度が１００℃以上２２０℃以下、圧力が１３．３Ｐａ以上４，０００Ｐａ以下の範囲で行う請求項１に記載の精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項３】
前記薄膜蒸発処理を、温度が１００℃以上２５０℃以下、圧力が１．３３Ｐａより高く１３．３Ｐａ以下の範囲で行う請求項１又は２記載の精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項４】
前記ポリアルキレングリコールが、分子量が２００〜１０，０００のポリエチレングリコールである請求項１乃至３の何れかに記載の精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項５】
前記脱泡処理を、連続式で行う請求項１乃至４の何れかに記載の精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項６】
前記脱泡処理を、回分式で行う請求項１乃至４の何れかに記載の精製ポリアルキレングリコールの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至７の何れかに記載の製造方法によって製造された精製ポリアルキレングリコール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精製ポリアルキレングリコールの製造方法に関し、更に詳細には、低沸点化合物、特に水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、低級アルデヒド類等を除去するための精製ポリアルキレングリコールの製造方法及び該方法によって製造された精製ポリアルキレングリコールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的にポリアルキレングリコールは、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等の活性水素を２個以上有する化合物に、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加重合することにより製造される。その際、粗製のポリアルキレングリコールには、製造条件により生成量は異なるものの、少量の低分子化合物としてエチレングリコール、ジエチレングリコール、低級アルデヒド類等が同時に副生される。
【０００３】
粗製のポリアルキレングリコールに含まれる低分子化合物のうち、水は、ポリアルキレングリコールが乳化剤として使用された場合に乳化安定性に悪影響を及ぼす。ポリアルキレングリコールの主たる用途は乳化剤であるため、乳化安定性の低下は非常に大きな問題となる。また、アセトアルデヒド等のアルデヒド類は、臭気を発生させ、またアレルギーの原因物質でもあるため、除去する必要がある。更に、ジエチレングリコールは毒性の問題を生じる。このように低沸点分はさまざまな問題を含んでいる。このため、これら低分子化合物を除去することが望まれている。
【０００４】
粗製ポリアルキレングリコールに含まれる低分子化合物を除去する方法として、アルキレンオキサイド付加反応後、反応槽内を減圧にする方法が考えられる。しかし、この方法では、水、アセトアルデヒド等のより分子量の低い成分は除去できるが、これらより沸点の高いジエチレングリコールのような物質の除去は困難である。また、薄膜分子蒸留機を用いて高真空下で低沸点化合物を除する方法もあるが（特許文献１）、発泡等の発生により処理能力が低下するため、大量処理には適さない。
【特許文献１】特開２００３−１１３２３９号公報、請求項３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、本発明の課題は、低分子化合物である水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、低級アルデヒド類等の除去を大量に行うことができる精製ポリアルキレングリコールの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の精製ポリアルキレングリコールの製造方法は、粗製ポリアルキレングリコールを脱泡処理した後、薄膜蒸発処理を行うことにより、ジエチレングリコールの分子量以下の分子量を有する不純物を除去して精製ポリアルキレングリコールを得ることを特徴とする。
【０００７】
前記脱泡処理の温度は１００℃以上２２０℃以下、圧力は１３．３Ｐａ以上４，０００Ｐａ以下の範囲であることが好ましい。
【０００８】
また、前記薄膜蒸発処理の温度は１００℃以上２５０℃以下、圧力は１．３３Ｐａより高く１３．３Ｐａ以下の範囲であることが好ましい。
【０００９】
ここで、本発明の製造方法は、前記ポリアルキレングリコールが、分子量２００〜１０，０００のポリエチレングリコールである場合に適している。
【００１０】
前記脱泡処理は、連続式でも回分式でも行うことが可能である。
【００１１】
本発明の製造方法では、脱泡処理及び薄膜蒸発処理により、例えば、化学分析、高速液体クロマトグラフ（ＨＰＬＣ）等の機器分析等によっても、実質的に検出することができない程度まで低分子化合物を除去することが可能となる。
【００１２】
なお、本発明に言う「精製」とは、公知のポリアルキレングリコールの精製に於けるポリアルキレングリコール製造時に使用される触媒及び触媒の中和塩の除去とは異なり、上記の公知の精製方法によっては除去されない、粗製ポリアルキレングリコール中に含まれる水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒド等を除去することを言う。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように、薄膜蒸発処理に先だって脱泡処理を行うことにより、薄膜蒸発処理に於ける発泡を防止することができるので、処理量を増加させることができる。しかも、薄膜蒸発処理を高い圧力（低真空度）の下でも行うことができるので、動力の低い真空ポンプであっても大量の処理量を行うことができる。また、ポリアルキレングリコールの着色が生じやすい２００℃以上の高温での処理時間を短くすることができるので、ポリアルキレングリコールの熱履歴による色相悪化を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明に於けるポリアルキレングリコールは、活性水素を２個以上有する有機化合物にアルキレンオキサイドを付加した、水酸基を２個以上有し、かつ、末端に水酸基を有する有機化合物である。
【００１５】
本発明に於けるポリアルキレングリコールの調製に使用される活性水素２個以上有する化合物としては、一般に、アルコール性水酸基、アミノ基、フェノール性水酸基を有する化合物を挙げることができる。その具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、水、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ビスフェノールＡ、ブチルアミン、アニリングリセリン、トリメチロールプロパン、トリス（ヒドロキシエチル）イソシアヌレート、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミン、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン等の化合物が挙げられる。
【００１６】
前記活性水素２個以上有する化合物に付加されるアルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等であり、これらのアルキレンオキサイドを１種又は２種以上併用したものも本発明に使用することができる。特に、エチレンオキサイドと他のアルキレンオキサイドとを併用したものが好適に使用される。２種以上のポリアルキレングリコールを併用する場合、アルキレンオキサイドの付加形態が、ブロック又はランダムのいずれの付加形態であっても、本発明を適用することができる。
【００１７】
本発明の製造方法は、ポリアルキレングリコールが、分子量２００〜１０，０００、特に２００〜６，０００のポリエチレングリコールである場合に適している。この分子量が２００より小さいと、除去すべき低分子化合物以外のポリエチレングリコールも一部除去されてしまうことがあり、また、分子量が上記範囲より大きいと、ポリエチレングリコールの溶融粘度が高くなり、分子蒸留機による処理時の移送、薄膜化等が困難となる傾向がある。
【００１８】
本発明に於いて、粗製ポリアルキレングリコールから除去される低分子化合物は、ジエチレングリコールの分子量以下のものであり、例えば、水、エチレングリコール、ジエチレングリコール、アセトアルデヒド及びホルムアルデヒドから選択される化合物を挙げることができる。
【００１９】
本発明に於ける脱泡処理は、薄膜蒸発機等の連続式の装置を用いて行うことができ、また、撹拌装置付きの脱気槽等の装置を用いて回分式で行うこともできる。この脱泡処理に於ける温度は、１００℃以上２２０℃以下であることが好ましく、１００℃以上２００℃以下であることがより好ましい。この温度が１００℃より低いと脱泡効果が得られず、次の薄膜蒸発処理に於いて発泡等が生ずるので好ましくない。また、２２０℃より高いと、得られる精製ポリアルキレングリコールが着色する傾向が現れるので好ましくない。また、脱泡処理時の圧力は、１３．３Ｐａ以上４，０００Ｐａ以下の範囲が好ましい。この圧力が１３．３Ｐａより低いと、薄膜蒸発処理に際して発泡が生じ、また、４，０００Ｐａを超えると脱泡効果が得られなくなるので好ましくない。
【００２０】
本発明に於ける薄膜蒸発処理は、薄膜式分子蒸留機を用いて行うことができる。一般的に、薄膜式分子蒸留機には、液体を落下させながら薄膜化して減圧環境下で分離する流下膜式のものと、高速回転盤上に液体を供給しながら回転盤の回転による遠心力で薄膜化して分離する遠心式のものとがある。本発明では何れの方法も使用し得るが、薄い膜厚が得られ易く、低分子化合物の分離が良好であるという点から、遠心式分子蒸留機の方が好ましい。
【００２１】
遠心式分子蒸留機を使用する場合、ポリアルキレングリコールを溶融させて液化させる工程と、液体のポリアルキレングリコールを回転盤まで誘導する工程と、誘導する工程中にポリアルキレングリコールを所定温度に調整する温度調整工程と、高真空下で高速回転盤に液体のポリアルキレングリコールを供給して薄膜化することにより低分子化合物を気化させる気化工程とにより構成されている。
【００２２】
発明に於ける遠心式分子蒸留機による処理は、粗製ポリアルキレングリコールの回転盤への供給温度、回転盤の回転速度、真空度、回転盤上に於けるポリアルキレングリコールの膜厚等の条件に影響される。具体的には、粗製ポリアルキレングリコールの回転盤への供給温度（薄膜蒸発処理温度）は、１００〜２５０℃であることが好ましく、１４０〜２２０℃であることがより好ましい。この温度が１００℃より低いと、低分子化合物を効果的に除去することができず、また、２５０℃より高いと、得られる精製ポリアルキレングリコールが熱劣化するおそれがある。
【００２３】
また、遠心式分子蒸留機を使用する場合の回転盤の回転速度は、５００〜２０００ｒｐｍの範囲が好ましい。回転盤の回転速度が５００ｒｐｍより低いと、ポリアルキレングリコールが十分に薄膜化されず、２０００ｒｐｍより高いと、低分子化合物を効果的に除去することができないので好ましくない。
【００２４】
薄膜蒸発処理の際の圧力は、１．３３Ｐａより高く１３．３Ｐａ以下の範囲であることが好ましい。圧力が１３．３Ｐａより高い場合は充分に低分子化合物を除去することはできず、また、圧力を１．３３Ｐａ以下にすることは差し支えないが、不必要に低い圧力にすることは、大きな真空ポンプの動力が必要となるので好ましくない。
【００２５】
更に、遠心式分子蒸留機を使用する場合の回転盤上での膜厚は、その端部で１０〜１００μｍの範囲であることが好ましい。この膜厚が１０μｍより小さいと、効率的な蒸留機による処理はできるが、その膜厚を得るためには回転盤の回転数を非常に高くすることが必要となり、困難を伴う。また、膜厚が１００μｍより大きいと、低分子化合物を効果的に除去することができなくなるので好ましくない。
【００２６】
これらの条件は固定的なものではなく、ポリアルキレングリコールが得られれば特に上記の運転条件に拘束されるものではない。また、本発明に於いて効率よく低分子化合物を除去するために、共沸化合物を予め添加しておいてもよい。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例及び比較例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００２８】
（実施例１）
公知の方法により、エチレングリコール１モルにエチレンオキサイド１０モルを付加反応させて、粗製ポリエチレングリコール（分子量５００）を製造した。この粗製物の水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量、ジエチレングリコール含有量、及び色相を後述する方法により測定した後、薄膜蒸発機（神網パンテック製ワイプレン１２−４）を使用して脱泡処理を行った。処理条件は、供給温度１００℃、本体温度１２０℃、処理圧力５０Ｐａ、供給流量１０ｋｇ／ｈであった。次に、薄膜分子蒸留機（日本車両製ＭＤ−３８０）による薄膜蒸発処理を行った。処理条件は、供給温度１５０℃、本体温度２００℃、処理圧力４Ｐａ、供給流量６０ｋｇ／ｈであった。以上の処理の前後に於ける各測定値を表１に示した。
【００２９】
（実施例２）
公知の方法により、エチレングリコール１モルにエチレンオキサイド４０モルを付加反応させて、粗製ポリエチレングリコール（分子量１８００）を製造した。この粗製物の水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量、ジエチレングリコール含有量、及び色相を後述する方法により測定した後、撹拌付脱気槽（５０Ｌ）を使用して脱泡処理を行った。処理条件は、槽内温度１５０℃、処理圧力２０Ｐａ、処理時間２時間であった。次に、薄膜分子蒸留器（日本車両製ＭＤ−３８０）による薄膜蒸発処理を行った。処理条件は、供給温度１５０℃、本体温度２００℃、処理圧力２Ｐａ、供給流量４０ｋｇ／ｈであった。以上の処理の前後に於ける各測定値を表１に示した。
【００３０】
（実施例３）
公知の方法により、エチレングリコール１モルにエチレンオキサイド１０モルを付加反応させて、粗製ポリエチレングリコール（分子量５００）を製造した。この粗製物の水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量、ジエチレングリコール含有量、及び色相を後述する方法により測定した後、薄膜蒸発機（神鋼パンテック製ワイプレン１２−４）を使用して脱泡処理を行った。処理条件は、供給温度１００℃、本体温度１２０℃、処理圧力５０Ｐａ、供給流量１０ｋｇ／ｈであった。脱泡処理したポリエチレングリコールを、同じ薄膜蒸発機を用い、条件を変えて薄膜蒸発処理を行った。処理条件は、供給温度１６０℃、本体温度２１０℃、処理圧力１．５Ｐａ、供給流量５０ｋｇ／ｈであった。以上の処理の前後に於ける各測定値を表１に示した。
【００３１】
（比較例１）
公知の方法により、エチレングリコール１モルにエチレンオキサイド１０モルを付加反応させて、粗製ポリエチレングリコール（分子量５００）を製造した。この粗製物の水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量、ジエチレングリコール含有量、及び色相を後述する方法により測定した後、脱泡処理を行うことなく、薄膜分子蒸留器（日本車両製ＭＤ−３８０）による薄膜蒸発処理を行った。処理条件は、供給温度２００℃、本体温度２１０℃、処理圧力０．２７Ｐａ、供給流量２０ｋｇ／ｈであった。以上の処理の前後に於ける各測定値を表１に示した。
【００３２】
【表１】
2005048037.tif 000002
【００３３】
表１の結果から、何れの実施例に於いても、処理後の水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量及びジエチレングリコール含有量は測定限界以下となっており、また、色相も１５以下の良好な値となっている。これに対して、比較例１に於いては、水分、アセトアルデヒド含有量、エチレングリコール含有量及びジエチレングリコール含有量は測定限界以下となっているものの、処理温度が２００℃を超えて２１０℃まで加熱されているために色相は２０となっており、着色が起こり易いことが分かる。また、薄膜蒸発処理に際して、実施例１〜３では、上述のように供給流量が４０〜６０ｋｇ／ｈであり、大量処理が可能であったのに対して、比較例１では供給流量２０ｋｇ／ｈであり、処理量を上げることができないことが分かる。
【００３４】
＜測定方法＞
（エチレングリコール及びジエチレングリコールの含有量の測定法）
ポリアルキレングリコール中のエチレングリコール含有量及びジエチレングリコール含有量は、以下のようにして測定した。予めエチレングリコール及びジエチレングリコールについて、分取用ＧＰＣで溶出時間を測定しておく。次に、ポリアルキレングリコール中のエチレングリコール及びジエチレングリコールを上記分取用ＧＰＣで分取し、これをキャピラリーＧＣで定量した。この測定方法における分析限界は、５ｐｐｍ以下である。
【００３５】
（アセトアルデヒドの定量）
アセトアルデヒドの定量は、ポリアルキレングリコールを水に溶解させた後、２，４−ジニトロフェニルヒドラジンと反応させてヒドラゾン化合物を生成させ、次にこのヒドラゾン化合物を塩化メチレンで抽出した。次に、塩化メチレン抽出液をアセトニトリルで所定の濃度に希釈し、このアセトニトリル溶液をＨＰＬＣで測定することにより、アセトアルデヒドの定量を行った。
【００３６】
（ポリアルキレングリコールの水分測定法）
ポリアルキレングリコール中の水分は、ポリアルキレングリコールを予め水分既知のトルエンに所定の濃度で溶解し、カールフィッシャー水分計を用いて測定した。その際、分子蒸留及び水分測定の操作中に、雰囲気中の水分吸収を避けるため、分子蒸留に於いては流出物出口を囲い、乾燥空気を流しながら流出物を取り出した。また、水分測定は、グローボックス内で乾燥空気雰囲気で行った。測定限界は５ｐｐｍである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の精製ポリアルキレングリコールの製造方法によれば、水が含まれていないために乳化安定性に優れた精製ポリアルキレングリコールが得られ、また、アセトアルデヒド等のアルデヒド類が含まれていないため、臭気、アレルギー等の問題もなく、更に、ジエチレングリコールの含まれていないため、毒性の問題も生じない。従って、本発明の製造方法により得られる精製ポリアルキレングリコールは、化粧品、塗料等の種々の分野に於いて有用である。
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月29日(2003.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載の製造方法によって製造された精製ポリアルキレングリコール。