カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）CMCはセルロースのカルボキシメチル化誘導体であり、セルロースガムとも呼ばれ、最も重要なイオン性セルロースガムです。CMCは通常、天然セルロースを苛性アルカリおよびモノクロロ酢酸と反応させることで得られるアニオン性高分子化合物です。その分子量は数千万から数百万の範囲です。
【性質】白色の粉末、無臭、水に溶けて高粘度溶液を形成し、エタノールなどの溶剤には溶けません。
【用途】懸濁・乳化作用、凝集力、耐塩性に優れており、「工業用グルタミン酸ナトリウム」として広く使用されています。
CMCの調製
CMCの工業生産は、エーテル化媒体の違いにより、水系法と溶剤系法の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性法と呼ばれ、アルカリ性媒体や低品位CMCの製造に用いられます。一方、反応媒体として有機溶剤を用いる方法は溶剤法と呼ばれ、中品位および高品位CMCの製造に適しています。これらの反応はいずれもニーダー内で行われ、混練工程に属し、現在CMCを製造する主な方法です。
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水ベースの方法
水系法は、遊離アルカリと水の状態でアルカリセルロースとエーテル化剤を反応させる、初期の工業生産プロセスです。アルカリ化およびエーテル化プロセス中、システム内に有機媒体は存在しません。水系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、大量の液体媒体が不足し、反応熱によって温度が上昇し、副反応の速度が加速されるため、エーテル化効率が低く、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製品の製造に使用されます。
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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）として用いて、アルカリ化反応および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。溶媒法は水系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。溶媒法では、水系法に固有の浸漬、圧搾、粉砕、熟成などのプロセスが省略され、アルカリ化とエーテル化はすべて混練機内で行われます。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。そのプロセスフローチャートを図 2 に示します。
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ナトリウムの製造状況カルボキシメチルセルロース農業副産物から
作物副産物は種類が豊富で入手しやすいという特徴があり、CMC製造の原料として幅広く利用することができます。現在、CMCの生産原料は主に精製セルロースであり、綿繊維、キャッサバ繊維、麦わら繊維、竹繊維、麦わら繊維などが挙げられます。しかし、あらゆる分野におけるCMCの応用が継続的に推進されるにつれ、既存の原料処理資源の下で、より安価でより幅広い原料源をCMC製造に活用することが、間違いなく重要な課題となるでしょう。
見通し
カルボキシメチルセルロースナトリウムは、乳化剤、凝集剤、増粘剤、キレート剤、保水剤、接着剤、サイズ剤、フィルム形成剤などとして使用できます。電子工学、皮革、プラスチック、印刷、セラミック、日用化学などの分野で広く使用されており、その優れた性能と幅広い用途により、常に新しい応用分野が開拓されています。現在、グリーンケミカル生産の概念が広く普及する中、海外では、カルボキシメチルセルロースナトリウムに関する研究が盛んに行われています。CMC調製技術は、安価で入手しやすい生物学的原料とCMC精製のための新しい方法の探索に重点を置いています。我が国は農業資源が豊富な国として、セルロース改質技術の面では原料の利点がありますが、バイオマスセルロース繊維の供給源が多様であることによる調製プロセスの不一致や成分の大きな違いなどの問題もあります。バイオマス材料の利用の適切さには依然として欠陥があるため、これらの分野でのさらなる成果には広範な研究が必要です。
投稿日時: 2024年4月25日