図面 (/)

技術 増加した粘度および粉末度を有するセルロースエーテル製品を製造する方法

出願人 ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー
発明者 シュレジガー,ハルトビヒバイアー,ローラントアウリエル,ダニエルエンゲルハルト,ユルゲンヘール,フランククロール,エリック-アンドレアスクル,アルネヘニンクパンネーク,エルン-ベルントシュミット,マルクオリバー
出願日 2006年8月3日 (14年4ヶ月経過) 出願番号 2008-526402
公開日 2009年2月5日 (11年10ヶ月経過) 公開番号 2009-504853
状態 特許登録済
技術分野 高分子物質の処理方法 高分子組成物
主要キーワード 輸送気体 計量スクリュー 粉砕乾燥装置 気体循環 計量投入 剪断勾配 セッコウプラスター 回転粉砕機
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年2月5日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題・解決手段

本発明は、高吸水性重合体SAP)を含水セルロースエーテル一緒に乾燥、粉砕、または粉砕乾燥することを特徴とする、セルロースエーテル製品を製造する方法に関する。本発明は、また、その方法によって製造されたセルロースエーテル製品に関する。

概要

背景

概要

本発明は、高吸水性重合体SAP)を含水セルロースエーテル一緒に乾燥、粉砕、または粉砕乾燥することを特徴とする、セルロースエーテル製品を製造する方法に関する。本発明は、また、その方法によって製造されたセルロースエーテル製品に関する。

目的

しかしながら、上述の方法は、いくつかの用途に必要な粘度を有する製品を提供することができない。さらに、上述の方法によって調製された製品の粉末度は、改良を必要とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

増加した粘度および粉末度セルロースエーテル製品を調製する方法であって、(a)25〜75質量%の範囲の水分率を有する含水セルロースエーテルを、乾燥セルロースエーテル基準で0.1〜4質量%の粉末高吸収性重合体SAP)と混合して、粉砕基剤を作る工程、および(b)粉砕基剤を乾燥および粉砕または粉砕乾燥する工程を含むことを特徴とする方法。

請求項2

含水セルロースエーテルが45〜65質量%の範囲の水分率を有することを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項3

乾燥セルロースエーテル基準で0.5〜2質量%の粉末SAPが工程(a)で使用されることを特徴とする請求項1または2に記載の方法。

請求項4

さらなる添加物が工程(a)で加えられることを特徴とする先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。

請求項5

粉砕基剤が、粉砕基剤の全質量を基準として45〜80質量%の範囲の水分率を有することを特徴とする先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。

請求項6

セルロースエーテルメチルセルロースまたはメチルヒドロキシアルキルセルロースから選ばれることを特徴とする先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。

請求項7

SAPが、架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸澱粉アクリロニトリルグラフト共重合体の(部分)加水分解物、(部分的に)中和された澱粉・アクリル酸グラフト共重合体、(部分的に)加水分解された酢酸ビニルアクリル酸エステル共重合体、(部分的に)加水分解されたアクリロニトリルまたはアクリルアミド共重合体、そのような加水分解物の架橋された製品および架橋された陽イオン単量体重合体から選ばれることを特徴とする先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。

請求項8

請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法によって得ることができるセルロースエーテル製品。

請求項9

セルロースエーテル製品が、2.55s−1の剪断勾配および20℃において、2質量%水溶液で、40000mPasより大きい粘度を有することを特徴とする請求項8に記載のセルロースエーテル製品。

請求項10

建築材料系中の添加物としての、請求項8または9に記載のセルロースエーテル製品の使用。

技術分野

0001

本発明は、高吸収性重合体SAP)を含水セルロースエーテルと共に乾燥し粉砕するまたは粉砕乾燥することを特徴とする、セルロースエーテル製品を調製する方法に関し、そしてまたこの方法から生じるセルロースエーテル製品にも関する。

0002

セルロースエーテルは目立った性質を有し、したがって広く使用されており、例えば、増粘剤接着剤結合剤分散剤水分保持剤保護コロイド、安定剤として使用されており、そしてまた沈殿防止剤乳化剤、および薄膜形成剤としても使用されている。

0003

セルロースエーテルがセルロースアルカリ分解およびそれに続く、塩化メチルエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのようなエーテル化剤でのエーテル化によって調製されることは周知の事実である。しかしながら、合成されたままの粗セルロース誘導体産業用途に有用であるためには、それは、まず洗浄され、圧縮され、粉砕され、そして乾燥されなければならない。

0004

それの水溶液の粘度は、セルロースエーテルの可能性のある産業上の用途を決定するのに極めて重要な要因である。それの水溶液の粘度は、主としてそれのセルロース分子鎖長によって決定され、従って使用される原料に依存する。

0005

いかなる所与の原料についても、製品の粘度の増加をもたらす製造方法に対する需要が引き続きある。

0006

選ばれる粉砕機の型が、得られるセルロースエーテルの粘度に影響を及ぼし得ることは、例えば欧州特許第0384046号明細書から知られている。

0007

さらに、セルロースエーテルに他の添加剤または充填剤を組み合わせることは、それが産業用配合物用に特定の性質を達成するのを可能にすることがよく知られている。

0008

米国特許第4487864号明細書は、ポリアクリルアミド系SAPおよびセルロースエーテルからなる組成物を開示している。それは、セルロースエーテル単独で達成されるよりもタイル接着剤または漆喰のような様々な建築用途において改善された保水性を達成すると言われている。使用される組成物は、個々の成分の粉末の混合物である。これらは0.05%〜50%のSAPを含む。

0009

類似のセルロースエーテルとSAPの粉末混合物およびその壁紙接着剤の用途が、独国特許第3929400号明細書に記載されている。

0010

欧州特許第0327351号明細書は、SAPがポリアクリル酸系である組成物に関する。セルロースエーテル:SAPの比(質量部)は、3:1〜1:3の範囲にある。好ましい比は1:1である。使用される組成物は個々の成分の粉末の混合物である。

0011

論文「セルロースエーテルを配合した非常に有効な増粘剤系(Highly effective thickening systems with cellulose ether combinations)」,セルロース系材料化学生化学材料局面(Cellulosics: Chem., Biochem Mater. Aspects),1993年,p.325−330は、1:1の質量部比でMHECとSAPを同時使用した水溶液の粘度に関する相乗効果について記載している。

0012

欧州特許第0384046号明細書
米国特許第4487864号明細書
独国特許第3929400号明細書
欧州特許第0327351号明細書
「セルロースエーテルを配合した非常に有効な増粘剤系(Highly effective thickening systems with cellulose ether combinations)」,セルロース系材料:化学・生化学材料局面(Cellulosics: Chem., Biochem Mater. Aspects),1993年,p.325−330

発明が解決しようとする課題

0013

しかしながら、上述の方法は、いくつかの用途に必要な粘度を有する製品を提供することができない。さらに、上述の方法によって調製された製品の粉末度は、改良を必要とする。

課題を解決するための手段

0014

驚いたことに、
(a)水分率が25〜75質量%の範囲の含水セルロースエーテルを、乾燥セルロースエーテル基準で0.1〜4質量%の粉末SAPと混合して、粉砕基剤(Mahlgutes)を作る工程、および
(b)粉砕基剤を乾燥および粉砕または粉砕乾燥(Mahltrocknung)する工程
からなる方法が、次の性質、すなわち
先行技術(粉末配合物)と比較してより高い水溶液粘度(Viskositat in Wasser)および/または
・先行技術(粉末配合物)と比較してより高い粉末度(Feinheit)
を特色とするセルロースエーテル製品を提供することが今見いだされた。

0015

従って、本発明は、さらに、
a)セルロースエーテル、
b)乾燥セルロースエーテル基準で0.1〜4質量%のSAP、および
c)所望によりさらなる添加剤
を含むセルロースエーテル製品であって、
添加剤b)は、混合しながらそして適切な場合はさらなる水を加えて、含水セルロースエーテル質量基準で25〜75質量%の範囲の水分率を有する含水セルロースエーテルの中に粉末として計量添加されたことを特徴とするセルロースエーテル製品を提供する。

0016

本発明の方法に従って、粗セルロースエーテルを洗浄した後の含水セルロースエーテルはそのまま、例えば、SAPと混合され、そして、適切な場合は、そのすぐ後の操作工程のために、水を継続的に添加し混合することによって、理想的な水分率に調整される。SAPは、ここでは、粉末の形で加えられる。このように添加剤を加えられた含水セルロースエーテルは、その後、従来の方法で、もし望むならば単一の工程で(いわゆる粉砕乾燥操作として)乾燥および粉砕される。

0017

使用されるセルロースエーテルは、好ましくは、メチルセルロースおよびその誘導体である。

0018

メチルセルロースとは、本発明の範囲においては、メチルセルロース(MC)、メチルヒドロキシエチルセルロース(MHEC)、メチルヒドロキシプロピルセルロースMHPC)、メチルヒドロキシエチルヒドロキシプロピルセルロースメチルエチルヒドロキシエチルセルロースおよびメチルヒドロキシエチルヒドロキシブチルセルロースのような任意のメチル含有セルロースエーテルをいう。

0019

セルロースエーテルのアルキル置換の程度は、一般に、置換度(DS)によって記述される。DSはアンヒドログルコース単位(AGU)当たりの置換されたOH基の平均の数である。メチル置換は、例えば、DS(メチル)またはDS(M)として報告される。

0020

ヒドロキシアルキル置換の程度は、通例、モル置換(MS)の表現で記述される。MSは、アンヒドログルコース単位1モル当たりのエーテルの形でくっついたエーテル化剤の平均のモル数である。例えばエーテル化剤エチレンオキシドによるエーテル化は、MS(ヒドロキシエチル)またはMS(HE)として報告される。エーテル化剤プロピレンオキシドによるエーテル化は、同様に、MS(ヒドロキシプロピル)またはMS(HP)として報告される。

0021

側鎖基は、ザイゼル(Zeisel)法(文献:ジー・バーテルマス(G.Bartelmus)およびアールケットラー(R. Ketterer)著,分析化学誌(Z. Anal. Chem.),1977年,第286巻,p.161−190)を使用して決定される。

0022

メチルセルロースまたはメチルヒドロキシアルキルセルロースを使用すると、特に好ましい。メチルヒドロキシエチルセルロースまたはメチルヒドロキシプロピルセルロースが、最も好ましいメチルヒドロキシアルキルセルロースである。

0023

メチルヒドロキシアルキルセルロースの場合は、DS(メチル)が0.9〜3の範囲にあり、MS(ヒドロキシアルキル)は0.05〜1の範囲にある。好ましくは、DS(メチル)は1.1〜1.8の範囲にあり、MS(ヒドロキシアルキル)は0.10〜0.7の範囲にある。最も好ましくは、DS(メチル)は1.3〜1.6の範囲にあり、MS(ヒドロキシアルキル)は0.25〜0.50の範囲にある。メチルヒドロキシエチルセルロースが特に使用される。

0024

洗浄および濾過に続いて、セルロースエーテルの製造において典型的に得られる含水濾過ケークは、含水セルロースエーテル質量基準で25〜75質量%の範囲の水分率を有する。45〜65質量%の範囲の水分率を有するような含水濾過ケークを使用するのが好ましい。

0025

これらは乾燥したSAP粉末と混合される。この混合操作の前に、中にまたは後に、望む場合は、配合物の顆粒の水分率を調節するために、さらなる水を添加してもよい。さらなる水は、好ましくは、SAPが混合された後に加えられる。

0026

このように製造された配合物の水分率(顆粒水分率)は、通例、配合物の全質量を基準として45〜80質量%の範囲にあり、好ましくは60〜75質量%の範囲に、そしてより好ましくは65〜75質量%の範囲にある。

0027

本発明のための高吸収性重合体(SAP)は、膨潤性であるが水には溶けない架橋した有機重合体である。それらは、それら自身の質量の数倍に、場合によってはそれら自身の質量の数百倍に、水で膨潤する。SAPは、重合性単量体と少量の架橋剤との遊離基重合で形成された格子構造を含む。

0028

適したSAPは、化学用語では、架橋された部分的に中和されたポリアクリル酸澱粉アクリロニトリルグラフト共重合体の(部分)加水分解物、(部分的に)中和された澱粉・アクリル酸グラフト共重合体、(部分的に)加水分解された酢酸ビニルアクリル酸エステル共重合体、(部分的に)加水分解されたアクリロニトリルまたはアクリルアミド共重合体、そのような加水分解物の架橋された製品および架橋された陽イオン単量体重合体を含む。特に、架橋された高吸収性重合体は、次の単量体を単独でまたは組み合わせて含むことができる。アクリル酸、メタクリル酸ビニルスルホン酸スチレンスルホン酸、2−(メタアクリルアミド2−メチルプロパンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、2−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸およびそれらの塩。さらに(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸N,N−ジメチルアミノプロピル、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミドおよびそれらの第四級塩ならびにビニルピロリドン。有用な架橋剤としては、例えば、メタクリル酸アリルジアクリル酸ジエチレングリコールエトキシ化トリアクリルトリメチロールプロパンエチレングリコールジグリシジルエーテルメチレンビスアクリルアミドテトラアリルオキシエタントリアリルアミンおよびトリアクリル酸トリメチロールプロパンが挙げられる。高吸収性重合体に関するさらに詳しい情報は、書籍フレドリック・エル・ブーフホルツ(Fredric L. Buchholz)およびアンドリュー・テー・グレアム(Andrew T. Graham)編,「最新高吸収性重合体技術(Modern Superabsorbent Polymer Technology)」,ウィリーVC出版(Verlag Wiley-VCH),1998年に見いだすことができる。

0029

ポリアクリレート系ポリメタクリレート系、およびそれらに対応する共重合体系のSAPが好ましい。

0030

SAP粉末の粒度分布は、例えばレーザー回折法(例えばシンパテック社(Sympatec)製のRODOS粉末分散付きHELOS機器)を使用して測定することができる。レーザー光線光路中粒子系によって生じる回折像は、フラウンホーファー理論に従って分析される。

0031

粒度分布は、しばしば、X10、X50およびX90値によって特徴づけられる。これらは、それぞれ、累積分布の10%、50%および90%に対応する粒度を表現する。

0032

本発明は、好ましくは、X50値が250μm未満でかつX90値が400μm未満のSAP粉末を利用する。好ましくは、X50値が150μm未満でかつX90値が300μm未満であり、より好ましくはX50値が100μm未満でかつX90値が200μm未満である。

0033

使用されるSAPの量は、乾燥セルロースエーテル基準で0.1〜4質量%の範囲にある。好ましくは0.5〜2質量%を使用する。特に好ましくは、0.6〜1.2質量%を使用する。SAPは、好ましくは、含水セルロースエーテルの中に粉末の形で添加される。

0034

SAPの添加を要件とする本発明の方法は、本発明ではない粉末配合物と比較して、結果として生じる製品の(典型的には約1.5%水溶液として測定された)粘度を高める。粘度は、好ましくは3%超、より好ましくは6%超、高められる。特に、12%超、高められることさえある。

0035

本発明の方法の製品のV2粘度は、典型的には、40000mPasよりも大きく、好ましくは70000mPasよりも大きく、そして最も好ましくは85000mPasよりも大きい。

0036

V2粘度は回転粘度計(例えばHaakeVT550)を使用して測定された、剪断勾配2.55s−1および20℃における2質量%水溶液の粘度である。

0037

さらに、本発明のセルロースエーテル製品の粉末度は、0.5〜2.0質量%の範囲の好ましい量のSAPが使用されたときに増加することが観察される。セルロースエーテル製品の粉末度とは、本発明の文脈においては、0.063mmのを通過する割合(篩下)をいう。セルロースエーテル製品の粉末度は、典型的に、SAPを含まない対照に比べて、15%超、そして好ましくは25%超、増加する。増加した粉末度は、特に、細かい粒度のSAPに観察される。

0038

望む場合または必要な場合は、例えばグリオキサールおよび/または緩衝混合液のような、さらなる添加物を、例えば水溶液の形で、含水セルロースエーテルに加えることができる。その後、溶解遅延製品が結果として得られる。溶解遅延セルロース誘導体の調製は、長い間、当業者に知られている。

0039

SAP含有粉砕基剤は、乾燥および粉砕される。望む場合は、1つの操作(粉砕乾燥)で乾燥および粉砕される。乾燥および粉砕または粉砕乾燥は、従来技術の方法に従って実行される。好ましくは、粉砕および乾燥は、1つの操作で組み合わされて実行される。望む場合または必要な場合は、製品のさらなる粉砕を達成するために、さらなる従来技術の粉砕工程を実行することができる。

0040

その代わりに、粉砕および乾燥または粉砕乾燥に影響する工程条件は、製品の粉末度が変わらないが製品を微粉砕するためのエネルギー入力が減少するように、変えることができる。

0041

本発明は、さらに、本発明のセルロースエーテル製品の建築材料系における使用を提供する。

0042

本発明のセルロースエーテル製品は、好ましくは、タイル接着剤、セメントプラスターまたはセッコウプラスターのような漆喰、充填用配合物、押し出されるセメント質の系、および他の建築材料における添加物としての使用を見いだす。

0043

特定の建築材料系における使用にセルロースエーテル製品を適応させるために、望む場合または必要な場合は、例えば米国特許出願公開第4654085号明細書に記載されているような、粉末の添加物をさらに添加することができる。

0044

実施例1〜11において使用される粉砕乾燥装置、および粉砕乾燥操作は、以下のように記述することができる。

0045

粉砕装置は、7つの粉砕トラックを含む、篩がない高速気流回転粉砕機からなる。粉砕機は、その下流側で、サイクロン分離器および袋濾過機に連結されている。そのクリーンガス側には送風機があり、送風機はごみがない気体流熱交換器の中に運び、熱交換器では輸送気体が必要とされる乾燥温度過熱される。

0046

計量スクリューは、第一および第二の粉砕トラックのレベルで粉砕機の中に顆粒を計量投入する(dosiert)ために使用される。計量スクリューの上流多孔板は、供給原料を直径約10mmの個々のストランドに分割する。

0047

入って来る輸送気体は、標準圧力で150〜190℃の範囲の温度を有する。粉砕の後、輸送気体の温度は120〜130℃の範囲にある。循環させる気体の量は、(粉砕機の下流で)毎時1500〜1700立方メーター操作条件で測定)の範囲にある。過剰の輸送気体は系から取り出される。

0048

顆粒の処理量は、乾燥製品の約20kg/hの処理量を与えるように設定される。

0049

別段の明記がない限り、報告されるメチルヒドロキシエチルセルロースおよびメチルヒドロキシプロピルセルロースの粘度は、20℃および2.55s−1の剪断勾配(機器:Haake RotoviskoVT550)において乾燥セルロースエーテルの水溶液で測定した。

0050

実施例1〜8
レーディゲ社(Lodige)製の300Lのの刃混合機(Pflugscharmischer)の中で、含水メチルヒドロキシエチルセルロース固形分62質量%、DS(M)1.42およびMS(HE)0.31)の33kgのバッチを、乾燥MHEC基準で1質量%のSAP粉末(表1参照)と30〜20℃で激しく混合し、生じる顆粒が72〜73質量%の範囲の顆粒水分率(全質量基準)を有するように水を噴霧する。続いて、顆粒を、上述した粉砕乾燥装置で、微粉砕すると同時に乾燥する。各操作を2度実行し、得られた製品を分析した。表1は、各々の場合(実施例2、4、6および8)における平均値を報告する。

0051

比較のために、SAPを加えずに、操作を行った。そのようにして得られたMHEC粉末は、粉砕乾燥の後、適切な量のSAP粉末と混合し、粉末配合物を得た(比較例1、3、5および7)。

0052

0053

DefosorbTMはデフテック社(Defotec)の商標である。LuquasorbTMはバスフ社の商標である。DefosorbTMおよびLuquasorbTM製品はポリアクリレート系およびポリメタクリレート系のSAPである。

0054

他の点では匹敵する条件の下で、本発明の方法は、明確に、より高い粘度を有する製品を与える。

0055

実施例9〜11
レーディゲ社製の300Lの鋤の刃混合機の中で、含水メチルヒドロキシエチルセルロース(固形分62質量%、DS(M)1.33およびMS(HE)0.33)の33kgのバッチを、乾燥MHEC基準でSAP粉末(表2参照)と30〜20℃で激しく混合し、生じる顆粒が72〜73質量%の範囲の顆粒水分率(全質量基準)を有するように水を噴霧する。続いて、顆粒を、7つの粉砕トラックの代わりに5つの粉砕トラックを有する上述の粉砕乾燥装置で、微粉砕すると同時に乾燥する。5つの粉砕トラックの使用は、機械的エネルギー入力を減少させる。同時に、気体循環速度は、(粉砕機の下流で)(操作条件下で)毎時950〜1050立方メーターに設定する。入って来る輸送気体は、標準圧力で200〜230℃の範囲の温度を有する。粉砕の後、輸送気体の温度は120〜130℃の範囲にある。

0056

0057

本発明の方法は、比較例に比べて、明確に、より高い粘度(実施例10)および粉末度の製品を提供する。

0058

実施例12および13
造粒機の中で、1.60のDS(M)および0.16のMS(HP)を有するMHPCを、全質量基準で約55%の水を含む濾過ケークの形で、乾燥質量基準で0.0質量%または0.8質量%のDefosorb CL 200 ADと混合し、続いて、水で、全質量基準で約62質量%の水分率に調節した。生じた顆粒を、電気乾燥器(Stromtrockner)の中で約35質量%の水分率に乾燥し、続いて、ポールマン社(Pallmann)製コントラセレクター(Contra Selector)篩かご粉砕機の中で粉砕乾燥した。

0059

SAP含有セルロースエーテル製品は増加した粘度および粉末度を有する。各設定は2度実行した。表3は平均値を報告する。

0060

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い法人

関連性が強い法人一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ