ขั้นตอนการผลิตและขอบเขตการใช้งานของ HPMC

1. บทนำเกี่ยวกับไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC)

ไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส (HPMC)เป็นอีเธอร์เซลลูโลสที่ไม่ใช่ไอออนิกซึ่งผลิตจากเส้นใยฝ้ายธรรมชาติหรือเยื่อไม้โดยผ่านการดัดแปลงทางเคมี HPMC มีคุณสมบัติในการละลายน้ำได้ดี มีความข้น มีเสถียรภาพ มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์ม และเข้ากันได้ทางชีวภาพ จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง ยา อาหาร สารเคมีในชีวิตประจำวัน และสาขาอื่นๆ

2. ขั้นตอนการผลิต HPMC

การผลิต HPMC ประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญหลักๆ ดังต่อไปนี้:

การเตรียมวัตถุดิบ

วัตถุดิบหลักของ HPMC คือเซลลูโลสธรรมชาติที่มีความบริสุทธิ์สูง (โดยปกติมาจากฝ้ายหรือเยื่อไม้) ซึ่งต้องมีการบำบัดเบื้องต้นเพื่อขจัดสิ่งเจือปนและรับรองความบริสุทธิ์และความสม่ำเสมอของเซลลูโลส

การบำบัดด้วยด่าง

ใส่เซลลูโลสลงในเครื่องปฏิกรณ์และเติมสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) ในปริมาณที่เหมาะสมเพื่อทำให้เซลลูโลสพองตัวในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเพื่อสร้างเซลลูโลสที่เป็นด่าง กระบวนการนี้สามารถเพิ่มกิจกรรมของเซลลูโลสและเตรียมพร้อมสำหรับปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชันในภายหลัง

ปฏิกิริยาการอีเทอร์ริฟิเคชัน

เซลลูโลสที่เป็นด่างจะเติมสารเมทิลเลต (เช่น เมทิลคลอไรด์) และสารไฮดรอกซีโพรพิลเลต (เช่น โพรพิลีนออกไซด์) เพื่อทำปฏิกิริยาอีเทอร์ริฟิเคชัน ปฏิกิริยานี้มักเกิดขึ้นในเครื่องปฏิกรณ์แรงดันสูงแบบปิด ที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด กลุ่มไฮดรอกซิลบนเซลลูโลสจะถูกแทนที่ด้วยกลุ่มเมทิลและไฮดรอกซีโพรพิลเพื่อสร้างไฮดรอกซีโพรพิลเมทิลเซลลูโลส

การล้างแบบเป็นกลาง

ภายหลังจากปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์อาจประกอบด้วยสารเคมีและผลิตภัณฑ์รองที่ยังไม่เกิดปฏิกิริยา ดังนั้น จึงจำเป็นต้องเติมสารละลายกรดเพื่อการบำบัดเพื่อทำให้เป็นกลาง จากนั้นจึงล้างด้วยน้ำปริมาณมากหรือตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อขจัดสารที่มีฤทธิ์เป็นด่างและสิ่งสกปรกที่ตกค้าง

ภาวะขาดน้ำและการทำให้แห้ง

สารละลาย HPMC ที่ล้างแล้วจะถูกปั่นหรือกรองเพื่อกำจัดน้ำส่วนเกินออก จากนั้นจึงใช้เทคโนโลยีการอบแห้งที่อุณหภูมิต่ำเพื่อสร้างผงแห้งหรือเกล็ดเพื่อรักษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของ HPMC

การบดและการคัดกรอง

HPMC แห้งจะถูกส่งไปยังอุปกรณ์บดเพื่อบดให้ได้ผง HPMC ที่มีขนาดอนุภาคต่างกัน จากนั้นจึงทำการคัดกรองและจัดระดับเพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์มีความสม่ำเสมอเพื่อตอบสนองความต้องการการใช้งานที่แตกต่างกัน

การบรรจุและการเก็บรักษา

หลังจากตรวจสอบคุณภาพแล้ว ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะถูกบรรจุตามการใช้งานที่แตกต่างกัน (เช่น 25 กก./ถุง) และจัดเก็บในสภาพแวดล้อมที่แห้งและมีอากาศถ่ายเทเพื่อป้องกันความชื้นหรือการปนเปื้อน

3. พื้นที่การใช้งานหลักของ HPMC

เนื่องจาก HPMC มีคุณสมบัติในการทำให้ข้น สร้างฟิล์ม กักเก็บน้ำ สร้างอิมัลชัน และเข้ากันได้ทางชีวภาพที่ดี จึงทำให้ HPMC ได้รับการนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายอุตสาหกรรม:

อุตสาหกรรมการก่อสร้าง

HPMC เป็นสารเติมแต่งที่สำคัญสำหรับวัสดุก่อสร้าง โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับ:

ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์: เพิ่มความลื่นไหลในการก่อสร้าง ปรับปรุงการยึดเกาะ และป้องกันการสูญเสียน้ำมากเกินไป

กาวติดกระเบื้อง: เพิ่มการกักเก็บน้ำของกาวติดกระเบื้องและปรับปรุงประสิทธิภาพการก่อสร้าง

ผลิตภัณฑ์ยิปซั่ม: ปรับปรุงความทนทานต่อการแตกร้าวและการใช้งานในการก่อสร้าง

ผงอุดรอยรั่ว: ปรับปรุงการยึดเกาะ ทนทานต่อรอยแตกร้าว และความสามารถในการป้องกันการหย่อนคล้อย

พื้นปรับระดับอัตโนมัติ: เพิ่มความลื่นไหล ทนทานต่อการสึกหรอ และมีเสถียรภาพ

อุตสาหกรรมยา

HPMC ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านเภสัชกรรมเช่น:

สารเคลือบและสร้างฟิล์มสำหรับเม็ดยา: ปรับปรุงเสถียรภาพของยาและควบคุมอัตราการปลดปล่อยยา

การเตรียมยาแบบออกฤทธิ์ยาวนานและแบบควบคุมการออกฤทธิ์: ใช้ในยาเม็ดออกฤทธิ์ยาวนานและเปลือกแคปซูลออกฤทธิ์ควบคุมการออกฤทธิ์เพื่อควบคุมการปล่อยยา

สารทดแทนแคปซูล: ใช้ในการผลิตแคปซูลมังสวิรัติ (แคปซูลผัก)

4. อุตสาหกรรมอาหาร

HPMC ใช้เป็นสารเติมแต่งอาหาร โดยหลักๆ แล้วใช้สำหรับ:

สารเพิ่มความข้นและอิมัลซิไฟเออร์: ใช้ในผลิตภัณฑ์เบเกอรี่ เจลลี่ ซอส ฯลฯ เพื่อปรับปรุงรสชาติอาหาร

สารคงตัว: ใช้ในไอศกรีมและผลิตภัณฑ์นมเพื่อป้องกันการตกตะกอนของโปรตีน

อาหารมังสวิรัติ: ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นให้กับอาหารจากพืชเพื่อทดแทนสารคงตัวที่มาจากสัตว์ เช่น เจลาติน

อุตสาหกรรมเคมีรายวัน

HPMC เป็นส่วนผสมที่สำคัญในเครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์ดูแลส่วนบุคคล:

ผลิตภัณฑ์ดูแลผิว: ใช้ในโลชั่น มาส์กหน้า ฯลฯ เพื่อให้ความชุ่มชื้นและคงความคงตัว

แชมพูและเจลอาบน้ำ: เพิ่มความเสถียรของโฟมและปรับปรุงความหนืด

ยาสีฟัน : ใช้เป็นสารเพิ่มความข้นและเพิ่มความชุ่มชื้นเพื่อปรับปรุงรสชาติ

สีและหมึก

HPMC มีคุณสมบัติในการสร้างฟิล์มและความเสถียรในการแขวนลอยที่ดี และสามารถใช้สำหรับ:

สีน้ำยาง: ปรับปรุงการแปรงสีและคุณสมบัติของสีให้ดีขึ้น และป้องกันการตกตะกอน

หมึก: ปรับปรุงคุณสมบัติการไหลและปรับปรุงคุณภาพการพิมพ์

การใช้งานอื่น ๆ

HPMC ยังใช้สำหรับ:

อุตสาหกรรมเซรามิก : ใช้เป็นสารยึดเกาะ ปรับปรุงความแข็งแรงของแผ่นเซรามิกให้แข็งแรงยิ่งขึ้น

การเกษตร: ใช้เป็นสารแขวนลอยของยาฆ่าแมลงและสารเคลือบเมล็ดพืชเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพของสาร

อุตสาหกรรมการผลิตกระดาษ: ในฐานะตัวแทนปรับขนาด ปรับปรุงคุณสมบัติการทนน้ำและการพิมพ์ของกระดาษ

เอชพีเอ็มซีเป็นวัสดุโพลีเมอร์ที่มีฟังก์ชันการใช้งานอย่างแพร่หลาย ใช้กันอย่างแพร่หลายในการก่อสร้าง ยา อาหาร สารเคมีในชีวิตประจำวัน สารเคลือบผิว และอุตสาหกรรมอื่นๆ กระบวนการผลิตประกอบด้วยการปรับสภาพวัตถุดิบ การทำให้เป็นด่าง การทำให้เป็นอีเทอร์ การซัก การทำให้แห้ง การบด และขั้นตอนอื่นๆ แต่ละขั้นตอนมีผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย ด้วยการปรับปรุงข้อกำหนดการปกป้องสิ่งแวดล้อมและการเติบโตของความต้องการของตลาด เทคโนโลยีการผลิต HPMC ก็ได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้น