1.CMC 意味
カルボキシメチルセルロースナトリウム（略してCMC）は水溶性セルロースエーテルであり、食品、医薬品、日用化学品、石油、繊維、製紙などの産業で広く使用されています。効率的で多機能な添加剤として、CMCは増粘、安定化、乳化、保水などの優れた特性を持っています。このガイドでは、CMCの原料源、適用範囲、生産プロセス、市場展望について詳しく紹介し、この重要な製品について包括的な理解をお客様に提供します。
2.CMCの歴史的発展
19世紀初頭：科学者たちは初めてセルロースが化学的方法で修飾できることを発見しました。
1918年、ドイツの化学者が初めてカルボキシメチルセルロース（CMC）を合成しました。
1930年代：工業生産が始まり、最初は接着剤や繊維産業で使用されました。
1950年代：食品グレードのCMCが使用を承認され、食品添加物（E466）となりました。
21世紀には、環境保護の需要の高まりに伴い、医薬品や新エネルギーなどの分野でのCMCの応用が急速に拡大しています。
今日、CMCは世界で最も広く使用されている水溶性セルロースエーテルの1つとなり、年間生産量は100万トンを超えています。2. カルボキシメチルセルロースナトリウムの原料源
3. CMCの原料の供給源
1綿ステープルフリース
綿リンターは綿加工の副産物です。セルロース含有量が高く（>90%）、高純度であるため、高品質のCMCを製造するための優れた原料です。
医薬品および食品グレードのCMCの生産に適用されます。
2) 木材パルプ
化学的または機械的なパルプ化プロセスを通じて木材から抽出され、セルロース含有量は約70%から85%です。
比較的低コストで、油田掘削、繊維印刷・染色などの産業用CMCの生産にしばしば使用されます。
(3) 他の植物繊維
竹やサトウキビの残渣などの材料もCMCの原料として使用できますが、特定の要件を持つ製品に通常使用され、適用は少ないです。
4. カルボキシメチルセルロースナトリウムの適用範囲
優れた性能を持つCMCは、複数の産業で重要な役割を果たしています：
(1) 食品産業
- 増粘剤：アイスクリーム、ヨーグルト、ゼリーなどに使用され、味を改善します。
- 安定剤：飲料の層分離を防ぎ、保存期間を延ばします。
- 保水剤：パンやケーキの水分を保持し、老化を遅らせます。
(2) 医薬品産業
- 錠剤結合剤：錠剤の成形性と溶解性を向上させます。
- 医薬品添加物：軟膏やゲルの増粘と安定化に使用されます。
- 人工涙液：ドライアイ症候群を緩和するための潤滑剤として。
(3) 日用化学製品
- 歯磨き粉：ペーストに適切な粘度と光沢を与えます。
- シャンプーとボディウォッシュ：一貫性を高め、ユーザーエクスペリエンスを向上させます。
- 化粧品：ローションやフェイシャルマスクの安定化と増粘に使用されます。
(4) 石油産業
- 掘削液添加剤：泥の粘度を高め、井戸壁を安定させます。
- 破砕液：シェールガス抽出における水圧破砕に使用されます。
(5) 繊維と製紙
- 繊維印刷と染色: サイズ剤として、繊維の結合力を高めます。
- 製紙用サイズ剤: 紙の強度と耐水性を向上させます。
(6) その他の応用
CMCは、セラミックス、コーティング、建材などの産業でも、バインダーやレオロジー修飾剤として広く使用されています。
5. ナトリウムカルボキシメチルセルロースの製造プロセス
CMCの製造は、アルカリ化、エーテル化、中和、精製、乾燥などのステップを含みます。
(1) アルカリ化反応
セルロースは水酸化ナトリウム (NaOH) と反応してアルカリセルロースを形成します。
Cell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2OCell-OH + NaOH → Cell-ONa + H2O
(2) エーテル化反応
アルカリセルロースとクロロ酢酸ナトリウム (ClCHCOONa) の反応によりカルボキシメチル基が導入されます:
Cell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaClCell-ONa + ClCH2COONa → Cell-O-CH2COONa + NaCl
(3) 中和と精製
酸（塩酸など）でpHを中性（6-8）に調整します。
副産物（NaClやグリコール酸ナトリウムなど）は、水洗およびアルコール洗浄によって除去されます。
(4) 乾燥と粉砕
噴霧乾燥または流動層乾燥によって粉末CMCが得られました。
必要に応じて細かさを調整します（80メッシュ - 200メッシュ）。
(5) 品質管理
- 置換度 (DS) : カルボキシメチル化の程度を測定し、通常0.4から1.5の範囲で、食品グレードのDSは≥0.7です。
- 純度:塩化物や重金属などの不純物の含有量を検出します。
- 粘度: 異なる用途には異なる粘度の要求があります（例えば、1%溶液の粘度は10から10,000 mPa·sの間です）。
6. CMCの市場展望
環境保護と健康意識の向上に伴い、CMCの市場需要は増加し続けています:
- 食品と医薬品: 合成添加物の代替として自然で安全なCMC。
- 新エネルギーと環境保護: リチウム電池セパレーターや下水処理などの新興分野で使用されます。
- 世界市場: CMC市場規模は2025年までに20億米ドルを超えると推定されています。
7. 適切なCMC製品の選び方?
CMCを選ぶ際に顧客が考慮すべき要素:
応用分野: 食品グレード、医薬品グレード、または工業グレード
- 置換度 (DS) : 高DS (>0.8) は高粘度の要求に適しています。
- 粘度範囲: 低粘度 (<100 mPa·s) は飲料に使用され、高粘度 (>1000 mPa·s) は掘削液に使用されます。
- 溶解性: 一部の製品は冷水で直ちに溶解する必要があり、他の製品は加熱によって溶解する必要があります。
8.結論
ナトリウムカルボキシメチルセルロース (CMC) は、多機能で環境に優しい高分子材料として、多くの産業で欠かせない役割を果たしています。食品の増粘剤、医薬品の賦形剤、石油採掘、日用化学工業のいずれにおいても、CMCは効率的なソリューションを提供します。技術の進歩に伴い、CMCの応用範囲はさらに拡大し、市場の見通しは明るいです。
