セルロースを原料として、CMC-Na二段階法で製造されました。まず、セルロースのアルカリ化工程です。セルロースは水酸化ナトリウムと反応してアルカリセルロースを生成し、次にアルカリセルロースはクロロ酢酸と反応してCMC-Naを生成します。これをエーテル化といいます。
反応系はアルカリ性である必要があります。このプロセスはウィリアムソンエーテル合成法に属し、反応機構は求核置換反応です。反応系はアルカリ性であり、水の存在下ではグリコール酸ナトリウム、グリコール酸などの副生成物などの副反応が起こります。副反応の存在により、アルカリとエーテル化剤の消費量が増加し、エーテル化効率が低下します。同時に、副反応中にグリコール酸ナトリウム、グリコール酸などの塩不純物が生成され、製品の純度と性能が低下する可能性があります。副反応を抑制するためには、アルカリを適切に使用するだけでなく、十分なアルカリ化を行うために、水系の量、アルカリ濃度、撹拌方法を制御する必要があります。同時に、製品の粘度と置換度に関する要件を考慮し、撹拌速度と温度を総合的に検討する必要があります。これらの制御などの要因により、エーテル化速度が向上し、副反応の発生が抑制されます。
CMC-Naの工業生産は、エーテル化媒体の違いにより、水系法と溶媒系法の2種類に分けられます。反応媒体として水を用いる方法は水系法と呼ばれ、アルカリ性媒体や低品位のCMC-Naの製造に用いられます。反応媒体として有機溶媒を用いる方法は溶媒法と呼ばれ、中品位および高品位のCMC-Naの製造に適しています。これらの2つの反応は、混練工程に属するニーダー内で行われ、現在CMC-Naを製造する主な方法です。
水媒法：
水媒法は、アルカリセルロースとエーテル化剤を遊離アルカリと水の条件下で反応させる、初期の工業生産プロセスです。アルカリ化とエーテル化の過程では、システム内に有機媒体は存在しません。水媒法の設備要件は比較的単純で、投資額も少なく、コストも低くなります。欠点は、大量の液体媒体を必要としないこと、反応熱によって温度が上昇し、副反応速度が加速し、エーテル化効率が低下し、製品品質が低下することです。この方法は、洗剤、繊維糊剤などの中低級CMC-Na製品の製造に用いられます。
溶媒法：
溶媒法は有機溶媒法とも呼ばれ、その主な特徴は、有機溶媒を反応媒体（希釈剤）としてアルカリ化反応とエーテル化反応を行うことです。反応希釈剤の量に応じて、混練法とスラリー法に分けられます。溶媒法は水法の反応プロセスと同じで、アルカリ化とエーテル化の2段階から構成されますが、この2段階の反応媒体が異なります。溶媒法は、水法に固有のアルカリ浸漬、加圧、粉砕、熟成などのプロセスを省略し、アルカリ化とエーテル化をすべて混練機内で行います。欠点は、温度制御性が比較的悪く、スペース要件とコストが高いことです。もちろん、異なる設備レイアウトの生産のためには、システム温度、供給時間などを厳密に制御する必要があり、優れた品質と性能を持つ製品を製造することができます。
投稿日時: 2024年4月25日