(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化する方法において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理し、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出して、別の容器に移し、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に加温することなく、撹拌しながらセルロースを微粉化することを特徴とするセルロースの微粉化方法。
【請求項２】
前記セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態は、加熱処理した後のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態から処理前のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態が推定できる状態であり、セルロースの場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が４０％以内、セルロースを含む被処理物の場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内であることを特徴とする請求項1記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項３】
前記セルロースを含む被処理物はセルロースを含む繊維、及び／又は繊維製品であることを特徴とする請求項１又は２記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項４】
前記酸触媒はプロトン酸、ブレンステッド酸、ルイス酸の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項５】
前記酸触媒の存在下は、酸触媒が水溶液または非水溶液中に存在することであることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項６】
前記加溶媒分解に用いられる溶媒は、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類から選ばれる単独溶媒又はこれらの混合溶媒であることを特徴とする請求項１〜５いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項７】
界面活性剤の存在下に行うことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
【請求項８】
請求項1記載のセルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化する方法を実施化する装置において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を容器に供給する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃で加熱処理する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態として得る容器、及びセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出し、別の容器に移動する手段、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に撹拌しながら微粉化してセルロースを製造する容器、及び微粉化してセルロースを分離回収する手段を有することを特徴とするセルロースを微粉化する装置。
【請求項９】
セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化することにより除去を行うセルロースの選別除去方法において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理し、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出して、別の容器に移し、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に加温することなく、撹拌しながらセルロースを微粉化して除去を行うこと特徴とするセルロースの選別除去方法。
【請求項１０】
前記セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態は、加熱処理した後のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態から処理前のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態が推定できる状態であり、セルロースの場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が４０％以内、セルロースを含む被処理物の場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内であることを特徴とする請求項９記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１１】
前記セルロースを含む被処理物はセルロースを含む繊維、及び／又は繊維製品であることを特徴とする請求項９又は１０記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１２】
前記酸触媒はプロトン酸、ブレンステッド酸、ルイス酸の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項９〜１１いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１３】
前記酸触媒の存在下は、酸触媒が水溶液または非水溶液中に存在することであることを特徴とする請求項９〜１２いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１４】
前記加溶媒分解に用いられる溶媒は、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類から選ばれる単独溶媒又はこれらの混合溶媒であることを特徴とする請求項９〜１３いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１５】
界面活性剤の存在下に行うことを特徴とする請求項９〜１４いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
【請求項１６】
請求項９記載のセルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解によりセルロースの選別除去方法を実施化する装置において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を容器に供給する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態として得る容器、及びセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出し、別の容器に移動する手段、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に４０℃以下の温度で撹拌しながら微粉化してセルロースを製造する容器、及び微粉化したセルロースを分離回収する手段を有することを特徴とするセルロースの選別除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロースの微粉化、及びセルロース系高分子を含む加工品などの被処理物からセルロース系高分子を選別除去する技術に関し、更に詳しくは酸触媒存在下、溶媒等で加熱するセルロースの微粉化方法、及びセルロース系高分子を含む加工品などを溶媒等で加熱してセルロース系高分子を微粉化することにより選別除去を行う方法とそれを実施するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロースは天然高分子として様々な植物中に含まれているが、セルロースの高度な利用、或いはセルロースを含む製品を再利用するための一つの技術に、セルロースを微粉化する技術が有る。例えば、微粉化したセルロースは、濾過助剤、食品物性改良剤、プラスチック充填剤、合成皮革充填剤、塗料添加剤、溶接用添加剤など多方面に渡り広く用いられている。
【０００３】
セルロースを微粉化する技術としては、機械的にセルロースを粉砕して微粉化することが行われているが、微粉化に長い時間を要するという問題が有った。
【０００４】
また、セルロースを化学的に分解して微粉化する方法も考えられるが、セルロースは化学的には非常に安定な化合物でその分解は容易ではない。セルロースはグルコースがβ−１，４−グリコシド結合した天然高分子であり、セルロースの構成単位であるグルコースは本来親水性であるにもかかわらず、セルロース繊維は水不溶性である。これは、セルロース分子同士が強い水素結合により会合し、結晶化したためであると考えられる。例えば、希酸によりセルロース繊維の非晶質領域を加水分解処理して得られる結晶性セルロースはその収率が９０％であるといわれているが、このことはセルロース繊維中で結晶領域が９０％に近い値で存在することを示唆している。この結晶性セルロースは、例えば３Ｎ塩酸で室温で強く撹拌しても、１週間経過後も大きな変化は生じない程安定なものであった。
【０００５】
セルロースを流動化する方法として、これまでに、ＨＣｌ、ＮＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４を触媒とし、へキサン、ジクロロメタン、ニトロベンゼン、ニトロメタン等の有機溶媒や水中での綿の長繊維の低温処理（例えば、非特許文献１〜２参照）、或いはＨＣｌ触媒を用いた含水ベンゼン中でのセルロースの加水分解が試みられ（例えば、非特許文献３参照）、その流動性が向上することが知られているが、これらの条件ではセルロースの可溶化や微粉化を起こすまでには至らなかった。
【０００６】
また、木材、セルロース等は酸触媒の存在でポリエチレングリコール（ＰＥＧ４００）のようなポリオール中で分解、可溶化することが知られている（例えば、非特許文献４参照）が、この方法ではセルロースを微粉化することはできなかった。
【０００７】
更に、セルロースの分解により高分子鎖を短くする方法として、リン酸、希硫酸又は濃硫酸などの酸を用いた各種抽出法（例えば、非特許文献５−９参照）、塩化水素を濃塩酸又はガスの形態で使用する方法（例えば、非特許文献１０―１３参照）などが知られているが、これらの方法ではセルロース微粉末の生成は報告されていなかった。
【０００８】
しかしながら何れの方法も長時間の処理を必要としたり、操業安全性や簡便性に問題が有ったため、溶媒と触媒の組み合わせと処理条件の検討により（例えば、特許文献１参照）、簡便な方法でかつ短時間で直接セルロースを微粉化する技術が報告されているが、生成したセルロース微粉末が高温溶媒中で生成し、その分離は溶媒の温度を下げて行う必要が有る為に、連続的な処理では温度の上下を繰り返すことになり、その際に大きなエネルギー損失が生じると言う問題が有る。
【０００９】
一方、セルロース系高分子は現在、衣料品や紙製品の原料として広く大量に用いられている。しかしながら、セルロース系高分子は単独で用いられるばかりではなく、合成高分子などと一緒に加工品とされることが多い。例えば衣料品においては、綿とポリエステル等の混紡などとして広く利用されている。これらの衣料品の縫製過程における裁断屑や端切れ、及び古着などが毎年大量に発生しているが、セルロース系高分子と合成高分子等との簡便な選別技術が無いため、これらの加工品を有効にリサイクルする上で大きな問題になっていた（非特許文献１４）。
【００１０】
現在これらの加工品は多くの場合、最終的には細かく裁断した後に土中への埋め立てや焼却処分などがなされているが、より効果的なリサイクルにより高度の利用が可能となれば持続的な社会の発展に必要な、省資源、省エネルギー、地球温暖化防止技術となる。そこで、セルロース系高分子を含む被処理物から、酸触媒の存在下でセルロース系高分子を含む被処理物を溶媒中で加熱することによりセルロース系高分子を選択的に分解し、セルロース系高分子を選別除去する方法が報告されているが（例えば、特許文献２参照）、この報告ではセルロース系高分子を酸触媒の存在下で加熱し、選択的に微粉化する操作が同一の反応槽中で行われるため、セルロース系高分子の微粉化が終了して生成した、セルロース系微粉末、それ以外の固体残存物、及び酸触媒を含む溶媒の分離を行う際に溶媒の温度を下げる必要が有るので、連続的な処理では温度の上下を繰り返すことになり、その際に大きなエネルギー損失が生じると言う問題が有る。
【００１１】
【非特許文献１】T. K. Solodkova, E. N. Tarasova, Z. Sh. Sharshenalieva, Izv. Akad. Nauk Kirg. SSR, (5), 39-41 (1983) [Chem. Abstr., 100, 23671]
【非特許文献２】T. Rosenau, A. Potthast, A. Hofinger, H. Sixta, P. Kosma, Holzforschung, 55(6), 661-666 (2001)
【非特許文献３】Thomas P. Nevell, William R. Upton, Carbohydrate Research, 49, 163-174 (1976)
【非特許文献４】Tatsuhiko Yamada, Yanhong Hu, Hirokuni Ono, Nippon Setchaku Gakkaishi, 37(12), 471-478 (2001).
【非特許文献５】Jun Seok Kim, Y. Y. Lee, Robert W. Torget, Applied Biochemistry and Biotechnology, 91-93, 331 (2001)
【非特許文献６】V. T. Rovenskii, E. I. Sokol, T. G. Luts, Khim. Drev., (4), 34-37 (1988) [Chem. Abstr., 109, 151718]
【非特許文献７】V. T. Rovenskii, E. I. Sokol, G. I. Druzhinina, L. V. Matvienko, Khim. Drev., (4), 29-33 (1988) [Chem. Abstr., 109, 151717]
【非特許文献８】A. M. Shishko, L. G. Vinokurova, I. N. Abranpal’skii, S. V. Berlin, Vestsi Akad. Navuk BSSR, Ser. Khim. Navuk, (3), 36-40 (1989) [Chem. Abstr., 112, 38388]
【非特許文献９】Hans M. Deger, Comm. Eur. Communities, [Rep.] EUR, EUR 11084, Degrad. Lignocellul. Ruminants Ind. Processes, 85-8 (1987) [Chem. Abstr., 109, 131024]
【非特許文献１０】William S. Mok, Michael J. Antal, Jr., Gabor Varhegyi, Ind. Eng. Chem. Res., 31(1), 94-100 (1992).
【非特許文献１１】Yuan Li, Yan-ning Sun, Wei-ping Ban, Dalian Qinggongye Xueyuan Xuebao, 19(3), 169-171 (2000) [Chem. Abstr., 134, 282288]
【非特許文献１２】L. D. Ivanova, Khim. Delignifikatsii Tsellyul., 100-5.  Edited by: Zakis, G. F. Zinatne: Riga, Latvia. (1991) [Chem. Abstr., 118, 256803]
【非特許文献１３】Tatsuyosi Kobayashi, Hiroshi Ogawa, Linchan Huaxue Yu Gongye, 12(4), 249-57 (1992) [Chem. Abstr., 121, 258116]
【非特許文献１４】繊維製品リサイクル懇談会報告書、経済産業省製造産業局繊維課
【特許文献１】大内秋比古、安藤亘、セルロースの微粉化方法と装置、特願2006-013545、特開2006-233193
【特許文献２】大内秋比古、安藤亘、セルロース系高分子の選別除去方法および装置、特願2006-013574、特開2006-233194
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような問題点を克服するためになされたものであって、大きなエネルギーの損失を生ずることの無いセルロースの微粉化方法、及びセルロースの選別除去方法とこれを実施するための装置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】
【００１３】
本発明者らは、かかる従来技術の難点を解消するために鋭意検討した結果、セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒存在下で加熱する手段と、加熱処理をしたセルロース又はセルロースを含む被処理物を低温溶媒中で撹拌する手段を分離することにより、その目的が達成しうることを見い出し、この知見に基づき本発明をなすに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化する方法において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理し、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出して、別の容器に移し、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に加温することなく、撹拌しながらセルロースを微粉化することを特徴とするセルロースの微粉化方法。
（２）前記セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態は、加熱処理した後のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態から処理前のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態が推定できる状態であり、セルロースの場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が４０％以内、セルロースを含む被処理物の場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内であることを特徴とする（１）記載のセルロースの微粉化方法。
（３）前記セルロースを含む被処理物はセルロースを含む繊維、及び／又は繊維製品であることを特徴とする（１）又は（２）記載のセルロースの微粉化方法。
（４）前記酸触媒はプロトン酸、ブレンステッド酸、ルイス酸の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする（１）〜（３）いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
（５）前記酸触媒の存在下は、酸触媒が水溶液または非水溶液中に存在することであることを特徴とする（１）〜（４）いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
（６）前記加溶媒分解に用いられる溶媒は、水、アルコール類、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類から選ばれる単独溶媒又はこれらの混合溶媒であることを特徴とする（１）〜（５）いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
（７）界面活性剤の存在下に行うことを特徴とする（１）〜（６）いずれか記載のセルロースの微粉化方法。
（８）（１）記載のセルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化する方法を実施化する装置において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を容器に供給する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃で加熱処理する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態として得る容器、及びセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出し、別の容器に移動する手段、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に撹拌しながら微粉化してセルロースを製造する容器、及び微粉化したセルロースを分離回収する手段を有することを特徴とするセルロースを微粉化する装置。
（９）セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解により微粉化することにより除去を行うセルロースの選別除去方法において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理し、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出して、別の容器に移し、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に加温することなく、撹拌しながらセルロースを微粉化して除去を行うこと特徴とするセルロースの選別除去方法。
（１０）前記セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態は、加熱処理した後のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態から処理前のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態が推定できる状態であり、セルロースの場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が４０％以内、セルロースを含む被処理物の場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内であることを特徴とする（９）記載のセルロースの選別除去方法。
（１１）前記セルロースを含む被処理物はセルロースを含む繊維、及び／又は繊維製品であることを特徴とする（９）又は（１０）記載のセルロースの選別除去方法。
（１２）前記酸触媒はプロトン酸、ブレンステッド酸、ルイス酸の少なくとも一つを含むものであることを特徴とする（９）〜（１１）いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
（１３）前記酸触媒の存在下は、酸触媒が水溶液または非水溶液中に存在することであることを特徴とする（９）〜（１２）いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
（１４）前記加溶媒分解に用いられる溶媒は、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類から選ばれる単独溶媒又はこれらの混合溶媒であることを特徴とする（９）〜（１３）いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
（１５）界面活性剤の存在下に行うことを特徴とする（９）〜（１４）いずれか記載のセルロースの選別除去方法。
（１６）（９）記載のセルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒の存在下、加溶媒分解によりセルロースの選別除去方法を実施化する装置において、セルロース又はセルロースを含む被処理物を容器に供給する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物を撹拌することなく、８０〜１５０℃の温度で加熱処理する手段、セルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態として得る容器、及びセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態を実質的に保持した状態で取り出し、別の容器に移動する手段、前記温度よりも低い温度で溶媒の存在下に４０℃以下の温度で撹拌しながら微粉化してセルロースを製造する容器、及び微粉化したセルロースを分離回収する手段を有することを特徴とするセルロースの選別除去装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明方法およびこれを実施するための装置によれば、大きなエネルギーの損失を生ずること無く簡便な方法でセルロースの微粉化、及びセルロースの微粉化による選別除去をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の対象となるセルロース、又はセルロースを含む被処理物とは、セルロースそれ自体のみならずセルロースを含む非加工品や加工品が包含される。このようなセルロースを含む非加工品としては木材、藁、樹木などの葉などの植物由来物質等が挙げられ、加工品としては綿、麻、パルプ等のセルロースからなる高分子、アセチル化セルロース等の化学的に修飾されたセルロースからなる高分子、キチンやキトサン等のセルロースの一部の水酸基が他の官能基に置換された高分子、セルロースの一部の構造が置換された高分子等が含まれる。また、これらを含む製品等も含まれ、セルロースやセルロース系高分子を含む加工品であればよい。本発明で好ましく用いられる加工品は、綿や麻等のセルロース繊維や粒子、及びセルロースとポリエステルの混紡繊維、及び／又は混紡繊維製品である。しかしながらこれらに限定されるものではなくセルロース、又はセルロースを含む被処理物一般で有ればよい。
【００１７】
本発明における酸触媒はプロトン酸、ブレンステッド酸、及びルイス酸のいずれかを単独で用いても良いが、複数のものを組み合わせた混合触媒として用いることもできる。
プロトン酸やブレンステッド酸としては、塩酸、硫酸、リン酸、ギ酸、酢酸、炭酸などが、ルイス酸としては、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛、四フッ化ホウ素亜鉛などが例示されるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
また、これらの酸触媒は溶媒に溶解もしくは分散させて水溶液または非水溶液の形態で用いることもできる。
溶媒としては、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類等の単独溶媒あるいはこれらの混合溶媒が挙げられる。酸触媒の含有量は溶媒に対する酸触媒の飽和濃度以下であれば特に制限はないが、好ましくは溶媒に対して、０．０１重量％〜飽和溶液、より好ましくは０．１〜飽和溶液とするのが適当である。
【００１９】
本発明における溶媒としては、非プロトン性溶媒とプロトン性溶媒のいずれも用いることができ、これらの非プロトン性溶媒やプロトン性溶媒は単独で用いても良いが、非プロトン性溶媒同士の混合溶媒、プロトン性溶媒同士の混合溶媒、非プロトン性溶媒とプロトン性溶媒の混合溶媒としてもよい。
【００２０】
非プロトン性溶媒としては、従来公知の非プロトン性溶媒の中で反応を阻害しないものが全て使用できる。このような非プロトン性溶媒としては、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドなどの極性溶媒の他に、デカン、ドデカン、テトラデカン等の脂肪族炭化水素や、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素（分子内に脂肪族基を有する芳香族炭化水素も含む）等の無極性溶媒も用いることができるが、これらに限定されるものではなく非プロトン性溶媒で有ればいずれのものであってもよい。
【００２１】
また、プロトン性溶媒としては従来公知のプロトン性溶媒の中で反応を阻害しないものが全て使用できる。このようなプロトン性溶媒としては、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノアルキルエーテル、エチレングリコールモノアリールエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノアルキルエーテル、ジエチレングリコールモノアリールエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノアルキルエーテル、プロピレングリコールモノアリールエーテル、各種ジオール類、各種ジオール類のモノアルキルエーテル、各種ジオール類のモノアリールエーテル、グリセリン、グリセリン誘導体、ポリオール、プロピルアミン、エチレンジアミン、有機酸（酢酸）などの各種カルボン酸、各種ポリカルボン酸、などを挙げることができるが、これらに限定されるものではなくプロトン性溶媒で有ればいずれのものであってもよい。
【００２２】
また、セルロース又はセルロースを含む被処理物の構造体内部への溶媒、及び／又は酸触媒の浸透を図るために、界面活性剤を添加することが好ましい。界面活性剤としては、セルロース系高分子の分解を著しく阻害するものでなければ従来公知の界面活性剤が全て使用できる。
このような界面活性剤としては、たとえば、高級脂肪酸アルカリ塩、アルキル硫酸塩、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、スルホコハク酸エステル塩などの陰イオン界面活性剤、高級アミンハロゲン酸塩、ハロゲン化アルキルピリジニウム、第四アンモニウム塩などの陽イオン界面活性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセリドなどの非イオン界面活性剤、アミノ酸などの両性表面活性剤などが例示される。
また、これらの界面活性剤のいずれかを単独で用いても良いが、複数の界面活性剤からなる混合物を用いることもできる。また、それらの界面活性剤の溶液を用いることもできるが、このような溶媒としては、水、アルコール類、鎖状または環状の炭化水素類、エーテル類等の単独溶媒あるいはこれらの混合溶媒が挙げられる。界面活性剤の含有量は溶媒に対する界面活性剤の飽和濃度以下であれば特に制限はないが、好ましくは溶媒に対して、０．０００１〜５０重量％、より好ましくは０．０１〜１０重量％とするのが適当である。
【００２３】
本発明における加熱温度としては特別な制約はなく、用いる溶媒の沸点以下、かつ凝固点以上の温度であればよいが、プロトン性溶媒の含有量が１０％以下の場合にはプロトン性溶媒の沸点を超えた温度を用いることができる。本発明において好ましく使用される温度は０℃以上、２００℃以下である。本発明で特に好ましく用いられる加熱温度は８０〜１５０℃である。
【００２４】
なお、本発明方法は、セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒を含む溶媒と加熱処理し、次いでこれを加熱処理に用いた温度より低温の媒体中で撹拌すればよく、特にその実施の態様に制限はない。
【００２５】
好ましい実施の態様としてセルロースの微粉化の場合は、セルロース又はセルロースを含む被処理物を酸触媒を含む溶媒に含浸することにより加熱処理し、該セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態で引き上げ、これを加熱処理に用いた溶媒より温度の低い溶媒中に投入して撹拌する方法が挙げられる。また、セルロース又はセルロースを含む被処理物に酸触媒を含む溶媒を含浸させた後、該セルロース又はセルロースを含む被処理物を高温媒体に含浸させ、該セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態で引き上げ、これを加熱処理より温度の低い溶媒中で撹拌する方法も有る。また、これらの処理はバッチプロセスと連続プロセスの何れでも行うことができる。ここで、セルロース又はセルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態とは、加熱処理した後のセルロース又はセルロースを含む被処理物の形態から処理前の形態が推定できる状態で、具体的には、セルロースの場合には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースの重量の減少が４０％以内、好ましくはその減少が２０％以内、更に好ましくはその減少が１０％以内に収まる状態、セルロースを含む被処理物の場合には、セルロースを含む被処理物の重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内、好ましくはその減少が２０％以内、更に好ましくはその減少が１０％以内に収まる状態のことを表す。
【００２６】
セルロースを含む被処理物からのセルロースの選別除去の場合は、セルロースを含む被処理物を酸触媒を含む溶媒に含浸して加熱処理し、該セルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態で引き上げ、これを加熱処理に用いた溶媒より温度の低い溶媒中に投入して撹拌することによりセルロースは微粉化されるが、他の被処理物の形態は変化しないので、両者を選別することができる。また、セルロースを含む被処理物に酸触媒を含む溶媒を含浸させた後、該セルロースを含む被処理物を高温媒体に含浸させ、該セルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態で引き上げ、これを高温溶媒より温度の低い溶媒中で撹拌することでも同様の効果があり、セルロースは微粉化されるが、他の被処理物の形態は変化しないので、両者を選別することができる。また、これらの処理もバッチプロセスと連続プロセスの何れでも行うことができる。ここで、セルロースを含む被処理物がその形態を実質的に保持した状態とは、加熱処理した後のセルロースを含む被処理物の形態から処理前の形態が推定できる状態で、具体的には、加熱処理のみで起こるセルロースの微粉化によるセルロースを含む被処理物の重量の減少が含まれるセルロースの重量の４０％以内、好ましくはその減少が２０％以内、更に好ましくはその減少が１０％以内に収まる状態のことを表す。
【００２７】
本発明方法を実施するための代表的なセルロースの微粉化及びセルロースの選別除去装置の幾つかを以下に例示するが、本装置はこれらに限定されるものではない。
図１の装置は、酸触媒を含む高温溶媒にセルロースを含浸させ、次いで低温溶媒中で撹拌することによりセルロースを微粉化し、これを分離回収する手段とを備えたものである。この装置によれば、セルロース粉末の分離を高温溶媒を冷却することなく低温で行うことができるのでプロセスの大きな省エネルギー化が期待される。
図２の装置は、図１の装置において、あらかじめ、酸触媒と溶媒をセルロースに含有させる手段を付設しておき、これに、加熱する手段と、低温で撹拌する手段と、セルロースの粉末を回収する手段とを備えたものである。この装置によれば、酸の使用量を大幅に低減する効果が期待される。
図３の装置は、酸触媒を含む高温溶媒にセルロースを含む被処理物を含浸させ、次いで低温溶媒中での撹拌によりセルロースを微粉化し、これを分離回収する手段とを備えたものである。この装置によれば、セルロース粉末とその他材料の分離を高温溶媒を冷却することなく低温で行うことができるのでプロセスの大きな省エネルギー化が期待される。
図４の装置は、図３の装置において、あらかじめ、酸触媒と溶媒をセルロースを含む被処理物に含有させる手段を付設しておき、これに、加熱する手段と、低温で撹拌する手段と、セルロースの粉末とその他材料を分離回収する手段とを備えたものである。この装置によれば、酸の使用量を大幅に低減する効果が期待される。
【００２８】
次に実施例に基づき、本発明を更に詳細に説明する。しかしながら、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２９】
綿布を９５℃の１０Ｎ硫酸に６０秒含浸し、元の形態を保った綿布を引き上げ、別の容器で１０分間水中で撹拌したところ、綿布は完全に微粉末となり水中に分散し、撹拌を止めると次第に沈降した。１０Ｎ硫酸を含む容器中には綿の微粉末は観測されず、水中で撹拌して得られた綿の微粉末を濾別、乾燥すると、最初の綿布の重量と同じ重量の綿の微粉末が得られ、簡便な操作により綿（セルロース）を微粉化することができた。
【実施例２】
【００３０】
ポリエステル／綿混紡（65:35、ニット）を９５℃の１０Ｎ硫酸に６０秒含浸し、元の形態を保った布を引き上げ、別の容器で４分間水中で撹拌したところ、ポリエステルの布のみ残り、綿は微粉末となり水中に分散した。撹拌した水中からポリエステルの布を除き、撹拌を止めると綿の微粉末は次第に沈降した。１０Ｎ硫酸を含む容器中には綿の微粉末は観測されず、水中で撹拌して得られた綿の微粉末を濾別、乾燥すると、計算により求めた最初の布に含まれていた綿の重量と同じ重量の微粉末が得られた。また、水中から取り除いたポリエステルの布を乾燥すると、計算により求めた最初の布に含まれていたポリエステルの重量と同じ重量のポリエステルが得られ、簡便な操作によりポリエステル／綿混紡から綿（セルロース）を選別除去することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明方法を実施するために使用される代表的なセルロースの微粉化装置の説明図。
【図２】本発明方法を実施するために使用される他の代表的なセルロースの微粉化装置の説明図。
【図３】本発明方法を実施するために使用される代表的なセルロースの微粉化及びセルロースの選別除去装置の説明図。
【図４】本発明方法を実施するために使用される更に他の代表的なセルロースの微粉化及びセルロースの選別除去装置の説明図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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