カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）の製造工程と用途範囲
カルボキシメチルセルロースナトリウム（CMC）は、陰イオン性、直鎖状、水溶性のセルロースエーテルであり、天然セルロースとクロロ酢酸を化学的に修飾して得られる誘導体です。その水溶液は、増粘、皮膜形成、結合、保水性、コロイド保護、乳化、懸濁などの機能を有し、凝集剤、キレート剤、乳化剤、増粘剤、保水性剤、サイジング剤、皮革、プラスチック、印刷、セラミックス、日用化学工業などの分野で幅広く使用されています。
カルボキシメチルセルロースナトリウムは、一般的に粉末状の固体で、時には顆粒状または繊維状で、色は白または淡黄色、特別な臭いはなく、高分子化学物質であり、強い濡れ性があり、水に溶け、水中で透明度の高い粘性溶液を形成します。エタノール、エーテル、クロロホルム、ベンゼンなどの一般的な有機溶液には不溶ですが、水には溶けます。直接水に溶かすと比較的ゆっくりですが、溶解度は非常に高く、水溶液は一定の粘性を持ちます。固体は、一定の吸湿性と湿度を持つため、一般的な環境ではより安定しており、乾燥した環境では長期間保存できます。
①製造工程
1. 水媒体法
水石炭法は、カルボキシメチルセルロースナトリウムの工業的製造における比較的初期の製造プロセスである。このプロセスでは、アルカリセルロースとエーテル化剤が遊離酸素イオンを含む水溶液中で反応し、有機溶媒を使用せずに水が反応媒体として用いられる。
2. 溶媒法
溶媒法は有機溶媒法であり、水媒体法をベースに、反応媒体として水を有機溶媒に置き換えて開発された製造プロセスです。有機溶媒中でアルカリセルロースとモノクロロ酢酸をアルカリ化およびエーテル化するプロセスです。反応媒体の量に応じて、混練法とスライシングスラリー法に分けられます。混練法で使用される有機溶媒の量は混練法よりもはるかに多く、混練法で使用される有機溶媒の量はセルロース量の体積重量比であるのに対し、混練法で使用される有機溶媒の量はセルロース量の体積重量比です。スライシングスラリー法でカルボキシメチルセルロースナトリウムを製造する場合、反応固体はシステム内でスラリーまたは懸濁状態にあるため、スライシングスラリー法は懸濁法とも呼ばれます。
3. スラリー法
スラリー法は、カルボキシメチルセルロースナトリウムを製造するための最新技術です。スラリー法では、高純度のカルボキシメチルセルロースナトリウムを製造できるだけでなく、置換度が高く、置換が均一なカルボキシメチルセルロースナトリウムも製造できます。スラリー法の製造工程は、おおよそ次のとおりです。粉末状に粉砕した綿パルプをイソプロピルアルコールを備えた縦型アルカリ化装置に送り、混合しながら水酸化ナトリウム溶液を添加し、アルカリ化します。アルカリ化温度は約20℃です。アルカリ化後、原料を縦型エーテル化装置に送り、クロロ酢酸のイソプロピルアルコール溶液を添加し、エーテル化温度は約65℃です。製品の具体的な用途や品質要件に応じて、アルカリ化濃度、アルカリ化時間、エーテル化剤の量、エーテル化時間などのプロセスパラメータを調整できます。
②適用範囲
1. CMCは食品用途において優れた乳化安定剤および増粘剤であるだけでなく、優れた冷凍および融解安定性も持ち、製品の風味を向上させ、保存期間を延長することができます。
2. 洗剤において、CMCは防汚再付着剤として使用でき、特に疎水性合成繊維織物の防汚再付着効果はカルボキシメチル繊維よりも著しく優れている。
3. 石油掘削では、泥水安定剤、保水剤として油井を保護するために使用でき、各油井への使用量は浅井戸で2～3トン、深井戸で5～6トンです。
4. 繊維産業において、サイジング剤、捺染・染色スラリーの増粘剤、繊維捺染・硬化仕上げ剤として使用される。
5. 塗料の沈降防止剤、乳化剤、分散剤、レベリング剤、接着剤として使用され、塗料の固形分を溶剤中に均一に分散させ、塗料が長期間層状に分離しないようにします。また、パテにも使用されます。
6. カルシウムイオンの除去における凝集剤としてはグルコン酸ナトリウムよりも効果的であり、陽イオン交換剤としては交換容量が最大1.6ml/gである。
7. 製紙業界では、紙のサイズ剤として使用され、紙の乾燥強度と湿潤強度、耐油性、インク吸収性、耐水性を大幅に向上させることができます。
8. 化粧品中のハイドロゾルとして、歯磨き粉の増粘剤として使用され、その配合量は約5%である。