JP2018030966A - Fibrous cellulose-containing material - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、長期保管した後であっても、再分散液から透明性の高いシートを形成し得る繊維状セルロース含有物を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む繊維状セルロース含有物であって、繊維状セルロースの含有量は、前記繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上であり、条件1で測定した粘度が3000mPa・s以上であり、条件2aで測定した粘度をηBとし、条件2bで測定した粘度をηCとした場合、ηB/ηCの値は0.7よりも大きい繊維状セルロース含有物に関する。
【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a fibrous cellulose-containing material capable of forming a highly transparent sheet from a re-dispersed liquid even after long-term storage.
The present invention relates to a fibrous cellulose-containing material containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, and the content of fibrous cellulose is 5 mass relative to the total mass of the fibrous cellulose-containing material. %, The viscosity measured in condition 1 is 3000 mPa · s or more, the viscosity measured in condition 2a is ηB, and the viscosity measured in condition 2b is ηC, the value of ηB / ηC is 0.7 Larger fibrous cellulosic content.
[Selection figure] None
Description
本発明は、繊維状セルロース含有物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a fibrous cellulose-containing material.
近年、石油資源の代替及び環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維径が10μm以上50μm以下の繊維状セルロース、特に木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。 In recent years, materials that use reproducible natural fibers have attracted attention due to the substitution of petroleum resources and the growing environmental awareness. Among natural fibers, fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, in particular, fibrous cellulose (pulp) derived from wood has been widely used mainly as a paper product so far.
繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。近年は、このような微細繊維状セルロースから構成されるシートや、微細繊維状セルロース含有シートと樹脂を含む複合シートが開発されている。また、微細繊維状セルロースは増粘作用を発揮することができるため、微細繊維状セルロースを増粘剤として各種用途に用いることも検討されている。 As the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. In recent years, a sheet composed of such fine fibrous cellulose and a composite sheet containing a fine fibrous cellulose-containing sheet and a resin have been developed. Further, since fine fibrous cellulose can exert a thickening action, it has been studied to use fine fibrous cellulose as a thickener for various applications.
微細繊維状セルロースを例えば増粘剤として使用する場合には、微細繊維状セルロースを分散させた液体を加工工場等に輸送することが行われている。しかし、微細繊維状セルロースを分散させた液体には大量の分散媒が含まれているため、輸送に係る費用が高いという問題がある。このため、輸送コストを削減するために、微細繊維状セルロースを分散させた液体を出来る限り濃縮した形態とすることが望まれている。 In the case of using fine fibrous cellulose as a thickener, for example, a liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed is transported to a processing factory or the like. However, since the liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed contains a large amount of dispersion medium, there is a problem that the cost for transportation is high. For this reason, in order to reduce transportation cost, it is desired to make the liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed as concentrated as possible.
例えば、特許文献1には、微細繊維状セルロースを含む乾燥固形物が開示されている。特許文献1では、アニオン変性セルロースナノファイバーの水性懸濁液のpHを9〜11に調整した後に、脱水・乾燥させることによりアニオン変性セルロースナノファイバーの乾燥固形物を得ている。また、特許文献2には、カルボキシ基含有セルロース繊維からセルロースナノファイバーを製造するセルロースナノファイバーの製造工程と、セルロースナノファイバーと再分散促進剤を混合しゲル状体を得る工程が開示されている。ここでは、ゲル状体に、有機性の液体化合物と分散剤とを混合することで、セルロースナノファイバーを再分散させ、セルロースナノファイバー分散液を得ている。 For example, Patent Document 1 discloses a dry solid containing fine fibrous cellulose. In patent document 1, after adjusting the pH of the aqueous suspension of anion-modified cellulose nanofibers to 9 to 11, a dry solid of anion-modified cellulose nanofibers is obtained by dehydration and drying. Patent Document 2 discloses a process for producing cellulose nanofibers from a carboxy group-containing cellulose fiber, and a process for obtaining a gel by mixing cellulose nanofibers and a redispersion accelerator. . Here, the cellulose nanofibers are redispersed by mixing an organic liquid compound and a dispersant in the gel-like body, thereby obtaining a cellulose nanofiber dispersion.
微細繊維状セルロースの乾燥固形物やゲル状体などの濃縮物は、良好な再分散性を有していることが好ましい。例えば、微細繊維状セルロースの再分散液を用いて微細繊維状セルロース含有シートを形成する場合もあるが、この場合には、微細繊維状セルロース含有シートは透明性を有していることが求められており、再分散液とする前の微細繊維状セルロースの乾燥固形物や濃縮物を長期保管した後であっても、微細繊維状セルロース含有シートは高い透明性を有していることが求められている。 It is preferable that concentrates such as dry solids and gels of fine fibrous cellulose have good redispersibility. For example, a fine fibrous cellulose-containing sheet may be formed using a re-dispersed liquid of fine fibrous cellulose. In this case, the fine fibrous cellulose-containing sheet is required to have transparency. Even after long-term storage of dry solids and concentrates of fine fibrous cellulose prior to redispersion, the fine fibrous cellulose-containing sheet is required to have high transparency. ing.
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、再分散液とする前の微細繊維状セルロースの乾燥固形物や濃縮物を長期保管した後であっても、再分散液から透明性の高いシートを形成することが可能なセルロース含有物を実現することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve such problems of the prior art, the present inventors re-dispersed even after long-term storage of a dry solid matter or concentrate of fine fibrous cellulose before being used as a redispersion liquid. The study was carried out for the purpose of realizing a cellulose-containing material capable of forming a highly transparent sheet from the liquid.
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む繊維状セルロース含有物において、粘度を特定の条件で測定した際に、各条件における粘度が所定の条件を満たすように調整することにより、繊維状セルロース含有物を長期保管した後であってもその再分散液から透明性の高いシートが形成され得ることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of earnest studies to solve the above problems, the present inventors, in a fibrous cellulose-containing product containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, when measuring the viscosity under specific conditions, It has been found that a highly transparent sheet can be formed from the redispersed liquid even after the fibrous cellulose-containing material has been stored for a long period of time by adjusting the viscosity under each condition to satisfy a predetermined condition.
Specifically, the present invention has the following configuration.
[1] 繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む繊維状セルロース含有物であって、繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上であり、以下の条件1で測定した粘度が3000mPa・s以上であり、以下の条件2aで測定した粘度をηBとし、以下の条件2bで測定した粘度をηCとした場合、ηB/ηCの値は0.7よりも大きい繊維状セルロース含有物;
(条件1)
繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る;スラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る;スラリーBを自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌し、23℃に24時間静置した後に、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する;
(条件2a)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する;
(条件2b)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度12000r・cm/分で5分間撹拌してスラリーA'を得る;スラリーAに代えてスラリーA'を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する。
[2] 金属成分の含有量が、繊維状セルロース含有物の全質量に対して0.5質量%以下である[1]に記載の繊維状セルロース含有物。
[3] 固形状である[1]又は[2]に記載の繊維状セルロース含有物。
[4] 以下の条件3aで測定した粘度をηDとし、以下の条件3bで測定した粘度をηEとした場合、ηD/ηEの値は0.7よりも大きい[1]〜[3]のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物;
(条件3a)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する;
(条件3b)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件2b)と同様にして粘度を測定する。
[5] 界面活性剤をさらに含む[1]〜[4]のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
[6] 水溶性有機化合物をさらに含む[1]〜[5]のいずれかに記載の繊維状セルロース含有物。
[1] A fibrous cellulose-containing material containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, and the content of fibrous cellulose is 5% by mass or more based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material, When the viscosity measured under Condition 1 is 3000 mPa · s or more, the viscosity measured under Condition 2a below is ηB, and the viscosity measured under Condition 2b below is ηC, the value of ηB / ηC is 0.7 Greater fibrous cellulose content;
(Condition 1)
The fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry A; After allowing A to stand at 23 ° C. for 24 hours, it is diluted so that the solid content concentration is 0.4 mass%, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry B; Stir for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a revolutionary stirrer and let stand at 23 ° C. for 24 hours, then rotate for 3 minutes at 23 ° C. and 3 rpm to measure the viscosity using a B-type viscometer;
(Condition 2a)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 1) except that the fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours is used;
(Condition 2b)
The fibrous cellulose-containing material that was allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours was dispersed in water so that the solid content concentration was 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and the mixture was stirred for 5 minutes at a stirring speed of 12000 r · cm / min. Thus, slurry A ′ is obtained; the viscosity is measured in the same manner as in (Condition 1) except that slurry A ′ is used instead of slurry A.
[2] The fibrous cellulose-containing material according to [1], wherein the content of the metal component is 0.5% by mass or less based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material.
[3] The fibrous cellulose-containing material according to [1] or [2], which is solid.
[4] When the viscosity measured under the following condition 3a is ηD and the viscosity measured under the following condition 3b is ηE, the value of ηD / ηE is any of [1] to [3] greater than 0.7 A fibrous cellulose-containing material according to claim 1;
(Condition 3a)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 1) except that the fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used;
(Condition 3b)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 2b) except that a fibrous cellulose-containing material that has been allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used.
[5] The fibrous cellulose-containing material according to any one of [1] to [4], further including a surfactant.
[6] The fibrous cellulose-containing product according to any one of [1] to [5], further including a water-soluble organic compound.
本発明によれば、長期保管後であっても再分散液から透明性の高いシートを形成し得る繊維状セルロース含有物が得られる。 According to the present invention, a fibrous cellulose-containing material capable of forming a highly transparent sheet from the redispersion liquid even after long-term storage is obtained.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.
(繊維状セルロース含有物)
本発明は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(以下、微細繊維状セルロースともいう)を含む繊維状セルロース含有物に関する。繊維状セルロース含有物における繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上である。本発明の繊維状セルロース含有物においては、以下の条件1で測定した粘度が3000mPa・s以上であり、以下の条件2aで測定した粘度をηBとし、以下の条件2bで測定した粘度をηCとした場合、ηB/ηCの値は0.7よりも大きい。
(Fibrous cellulose-containing material)
The present invention relates to a fibrous cellulose-containing material containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less (hereinafter also referred to as fine fibrous cellulose). The content of fibrous cellulose in the fibrous cellulose-containing material is 5% by mass or more with respect to the total mass of the fibrous cellulose-containing material. In the fibrous cellulose-containing material of the present invention, the viscosity measured under the following condition 1 is 3000 mPa · s or more, the viscosity measured under the following condition 2a is ηB, and the viscosity measured under the following condition 2b is ηC. In this case, the value of ηB / ηC is larger than 0.7.
ここで、条件1、条件2a及び2bは以下のとおりである。
(条件1)
繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る;スラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る;スラリーBを自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌し、23℃に24時間静置した後に、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。
(条件2a)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する。
(条件2b)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度12000r・cm/分で5分間撹拌してスラリーA'を得る;スラリーAに代えてスラリーA'を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する。
Here, Condition 1, Conditions 2a and 2b are as follows.
(Condition 1)
The fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry A; After allowing A to stand at 23 ° C. for 24 hours, it is diluted so that the solid content concentration is 0.4 mass%, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry B; The mixture is stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a revolutionary stirrer and allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and then rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm with a B-type viscometer to measure the viscosity.
(Condition 2a)
The viscosity is measured in the same manner as above (Condition 1) except that a fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours is used.
(Condition 2b)
The fibrous cellulose-containing material that was allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours was dispersed in water so that the solid content concentration was 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and the mixture was stirred for 5 minutes at a stirring speed of 12000 r · cm / min. Thus, slurry A ′ is obtained; the viscosity is measured in the same manner as in (Condition 1) except that slurry A ′ is used instead of slurry A.
本発明の繊維状セルロース含有物は、上記構成を有するため、良好な再分散性を発揮することができ、水等の溶媒に分散した後には優れた増粘性を発揮することができる。具体的には、繊維状セルロース含有物の再分散液の初期粘度は3000mPa・s以上であればよく、5000mPa・s以上であることが好ましく、6000mPa・s以上であることがより好ましく、10000mPa・s以上であることがさらに好ましい。繊維状セルロース含有物の再分散液の初期粘度は、上述した条件1のとおりに測定をする。まず、繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る。この場合、繊維状セルロース含有物は、調製後、室温に置いて20時間経過していないものを用いる。そして、このスラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る。スラリーBを50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌する。自転公転撹拌機を用いた撹拌では、脱泡処理が行われる。その後、23℃に24時間静置し、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。なお、スラリーA及びスラリーBを得る工程における撹拌速度2250r・cm/分での撹拌には、ディスパーザー(撹拌TKロボミクス、特殊機化工業社製、半径1.5cmの撹拌羽を使用)を用いることができる。また、自転公転撹拌機としては、例えば自転公転式スーパーミキサーを用いることができ、シンキー社製のARE−250を挙げることができる。そして、B型粘度計としては、BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVTを用いることができる。 Since the fibrous cellulose-containing material of the present invention has the above-described configuration, it can exhibit good redispersibility, and can exhibit excellent thickening after being dispersed in a solvent such as water. Specifically, the initial viscosity of the re-dispersion of the fibrous cellulose-containing material may be 3000 mPa · s or more, preferably 5000 mPa · s or more, more preferably 6000 mPa · s or more, and 10000 mPa · s. More preferably, it is s or more. The initial viscosity of the re-dispersion of the fibrous cellulose-containing material is measured according to the condition 1 described above. First, the fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45% by mass or more and 0.7% by mass or less, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry A. . In this case, the fibrous cellulose-containing material is used after preparation and at room temperature for which 20 hours have not elapsed. And this slurry A is left still at 23 degreeC for 24 hours, Then, it dilutes so that solid content concentration may be 0.4 mass%, and it stirs for 5 minutes with the stirring speed of 2250 r * cm / min, and obtains the slurry B. Slurry B is put into a glass screw bottle with a capacity of 50 mL, and stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a rotating and rotating stirrer. In the stirring using the rotation / revolution stirrer, defoaming treatment is performed. Thereafter, the mixture is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and is rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm using a B-type viscometer, and the viscosity is measured. In addition, a disperser (stirring TK Robotics, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd., using a stirring blade with a radius of 1.5 cm) is used for stirring at a stirring speed of 2250 r · cm / min in the step of obtaining slurry A and slurry B. be able to. In addition, as the revolution / revolution stirrer, for example, a revolution / revolution supermixer can be used, and ARE-250 manufactured by Shinky Corporation can be exemplified. And as a B-type viscometer, the BLOOKFIELD company make and analog viscometer T-LVT can be used.
本発明の繊維状セルロース含有物は、長期保管後であっても再分散後に優れた増粘性を発揮することができる。すなわち、本発明の繊維状セルロース含有物は長期保管性に優れており、長期保管後であっても一定以上の粘度を発現することができる。長期保管後の再分散液の粘度は、条件2aで測定することができる。条件2aでは、まず、繊維状セルロース含有物を23℃で240時間静置する。その後、繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る。このスラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る。スラリーBを50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌する。自転公転撹拌機を用いた撹拌では、脱泡処理が行われる。その後、23℃に24時間静置し、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。なお、攪拌装置や粘度計については、条件1と同様のものを用いることができる。
条件2aで測定された再分散液の粘度は、3000mPa・s以上であることが好ましく、5000mPa・s以上であることがより好ましく、8000mPa・s以上であることがさらに好ましく、9000mPa・s以上であることが特に好ましい。
The fibrous cellulose-containing material of the present invention can exhibit excellent thickening after redispersion even after long-term storage. That is, the fibrous cellulose-containing material of the present invention is excellent in long-term storage properties, and can exhibit a certain viscosity or more even after long-term storage. The viscosity of the redispersion liquid after long-term storage can be measured under condition 2a. In condition 2a, first, the fibrous cellulose-containing material is allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours. Thereafter, the fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry A. . After this slurry A is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, it is diluted so that the solid content concentration becomes 0.4 mass%, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry B. Slurry B is put into a glass screw bottle with a capacity of 50 mL, and stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a rotating and rotating stirrer. In the stirring using the rotation / revolution stirrer, defoaming treatment is performed. Thereafter, the mixture is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and is rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm using a B-type viscometer, and the viscosity is measured. In addition, about the stirring apparatus and a viscometer, the thing similar to the conditions 1 can be used.
The viscosity of the redispersion liquid measured under Condition 2a is preferably 3000 mPa · s or more, more preferably 5000 mPa · s or more, further preferably 8000 mPa · s or more, and 9000 mPa · s or more. It is particularly preferred.
また、本発明の繊維状セルロース含有物は、長期保管後に撹拌力の強弱による粘度差が少ないことに特徴がある。具体的には、条件2aで測定した粘度をηBとし、条件2bで測定した粘度をηCとした場合、ηB/ηCの値は0.7よりも大きければよく、0.8以上であることが好ましく、0.9以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましい。ここで、条件2aで測定した粘度ηBは、長期保管後の再分散液に通常の撹拌を行い、その後測定した粘度であり、条件2bで測定した粘度ηCは、長期保管後の再分散液に強い撹拌を行い、その後測定した粘度である。条件2bでは、まず、繊維状セルロース含有物を23℃で240時間静置する。その後、繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度12000r・cm/分で5分間撹拌してスラリーA'を得る。このスラリーA'を23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーB'を得る。スラリーB'を50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌する。自転公転撹拌機を用いた撹拌では、脱泡処理が行われる。その後、23℃に24時間静置し、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。なお、攪拌装置や粘度計については、条件1と同様のものを用いることができる。
条件2bで測定された再分散液の粘度は、3000mPa・s以上であることが好ましく、5000mPa・s以上であることがより好ましく、8500mPa・s以上であることがさらに好ましい。
Further, the fibrous cellulose-containing material of the present invention is characterized in that there is little difference in viscosity due to the strength of stirring force after long-term storage. Specifically, when the viscosity measured under condition 2a is ηB and the viscosity measured under condition 2b is ηC, the value of ηB / ηC only needs to be greater than 0.7 and should be 0.8 or more. Preferably, it is 0.9 or more, more preferably 1.0 or more. Here, the viscosity ηB measured under the condition 2a is a viscosity obtained by performing normal stirring on the re-dispersed liquid after long-term storage and then measured, and the viscosity ηC measured under the condition 2b is applied to the re-dispersed liquid after long-term storage. Viscosity measured after strong stirring. In condition 2b, first, the fibrous cellulose-containing material is allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours. Thereafter, the fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45% by mass or more and 0.7% by mass or less, and stirred at a stirring speed of 12000 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry A ′. obtain. This slurry A ′ is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, then diluted so that the solid content concentration becomes 0.4 mass%, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry B ′. Slurry B ′ is placed in a 50 mL glass screw bottle and stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a rotating and rotating stirrer. In the stirring using the rotation / revolution stirrer, defoaming treatment is performed. Thereafter, the mixture is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and is rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm using a B-type viscometer, and the viscosity is measured. In addition, about the stirring apparatus and a viscometer, the thing similar to the conditions 1 can be used.
The viscosity of the redispersion liquid measured under Condition 2b is preferably 3000 mPa · s or more, more preferably 5000 mPa · s or more, and further preferably 8500 mPa · s or more.
本発明の繊維状セルロース含有物においては、条件1で測定した再分散液の粘度を3000mPa・s以上とし、かつ条件2aで測定した再分散液の粘度ηBを、条件2bで測定した再分散液の粘度ηCで除すことで得られる数値(ηB/ηC)を0.7よりも大きくすることにより、長期保管後であっても再分散液から透明性の高いシートを形成することができる。また、本発明は、上記条件を全て満たす繊維状セルロース含有物を製造することに成功したものでもあり、このような粘度条件とシートの透明性との関係性を初めて見出したものでもある。なお、特定の粘度条件を満たす繊維状セルロース含有物は、例えば、繊維状セルロース含有物に添加する添加剤の種類や量をコントロールしたり、繊維状セルロース含有物の製造工程を適切に制御することで得ることができる。 In the fibrous cellulose-containing material of the present invention, the redispersion liquid was measured under condition 2b, with the viscosity of the redispersion liquid measured under condition 1 being 3000 mPa · s or more and the viscosity ηB of the redispersion liquid measured under condition 2a. By making the numerical value (ηB / ηC) obtained by dividing by the viscosity ηC of greater than 0.7, a highly transparent sheet can be formed from the redispersed liquid even after long-term storage. In addition, the present invention has succeeded in producing a fibrous cellulose-containing material that satisfies all the above conditions, and has also found for the first time the relationship between such viscosity conditions and sheet transparency. In addition, the fibrous cellulose-containing material that satisfies a specific viscosity condition is, for example, controlling the type and amount of additives added to the fibrous cellulose-containing material, or appropriately controlling the manufacturing process of the fibrous cellulose-containing material. Can be obtained at
本発明の繊維状セルロース含有物においては、以下の条件3aで測定した粘度をηDとし、以下の条件3bで測定した粘度をηEとした場合、ηD/ηEの値は0.7よりも大きいことが好ましく、0.8以上であることがより好ましく、1.0以上であることがさらに好ましい。 In the fibrous cellulose-containing material of the present invention, when the viscosity measured under the following condition 3a is ηD and the viscosity measured under the following condition 3b is ηE, the value of ηD / ηE is greater than 0.7. Is more preferable, 0.8 or more is more preferable, and 1.0 or more is further preferable.
ここで、条件3a及び3bは以下のとおりである。
(条件3a)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する。
(条件3b)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件2b)と同様にして粘度を測定する。
Here, the conditions 3a and 3b are as follows.
(Condition 3a)
The viscosity is measured in the same manner as above (Condition 1) except that the fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used.
(Condition 3b)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 2b) except that a fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used.
条件3aでは、まず、繊維状セルロース含有物を50℃で72時間静置する。その後、繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る。このスラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る。スラリーBを50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌する。自転公転撹拌機を用いた撹拌では、脱泡処理が行われる。その後、23℃に24時間静置し、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。なお、攪拌装置や粘度計については、条件1と同様のものを用いることができる。
条件3aで測定された再分散液の粘度は、2000mPa・s以上であることが好ましく、3000mPa・s以上であることがより好ましく、4000mPa・s以上であることがさらに好ましく、5000mPa・s以上であることが特に好ましい。
In condition 3a, first, the fibrous cellulose-containing material is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours. Thereafter, the fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry A. . After this slurry A is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, it is diluted so that the solid content concentration becomes 0.4 mass%, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry B. Slurry B is put into a glass screw bottle with a capacity of 50 mL, and stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a rotating and rotating stirrer. In the stirring using the rotation / revolution stirrer, defoaming treatment is performed. Thereafter, the mixture is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and is rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm using a B-type viscometer, and the viscosity is measured. In addition, about the stirring apparatus and a viscometer, the thing similar to the conditions 1 can be used.
The viscosity of the redispersion liquid measured under Condition 3a is preferably 2000 mPa · s or more, more preferably 3000 mPa · s or more, further preferably 4000 mPa · s or more, and 5000 mPa · s or more. It is particularly preferred.
条件3bでは、まず、繊維状セルロース含有物を50℃で72時間静置する。その後、繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度12000r・cm/分で5分間撹拌してスラリーA'を得る。このスラリーA'を23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーB'を得る。スラリーB'を50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌する。自転公転撹拌機を用いた撹拌では、脱泡処理が行われる。その後、23℃に24時間静置し、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する。なお、攪拌装置や粘度計については、条件1と同様のものを用いることができる。
条件3bで測定された再分散液の粘度は、3000mPa・s以上であることが好ましく、5000mPa・s以上であることがより好ましく、6000mPa・s以上であることがさらに好ましく、8000mPa・s以上であることが特に好ましい。
In condition 3b, first, the fibrous cellulose-containing material is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours. Thereafter, the fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45% by mass or more and 0.7% by mass or less, and stirred at a stirring speed of 12000 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry A ′. obtain. This slurry A ′ is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, then diluted so that the solid content concentration becomes 0.4 mass%, and stirred at a stirring speed of 2250 r · cm / min for 5 minutes to obtain slurry B ′. Slurry B ′ is placed in a 50 mL glass screw bottle and stirred for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a rotating and rotating stirrer. In the stirring using the rotation / revolution stirrer, defoaming treatment is performed. Thereafter, the mixture is allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, and is rotated at 23 ° C. for 3 minutes at 3 rpm using a B-type viscometer, and the viscosity is measured. In addition, about the stirring apparatus and a viscometer, the thing similar to the conditions 1 can be used.
The viscosity of the redispersion liquid measured under Condition 3b is preferably 3000 mPa · s or more, more preferably 5000 mPa · s or more, further preferably 6000 mPa · s or more, and 8000 mPa · s or more. It is particularly preferred.
条件3a及び3bにおける測定においてもηD/ηEの値を上記範囲内に制御することにより、長期保管後であっても再分散液から透明性の高いシートを形成しやすくなる。 Even in the measurement under the conditions 3a and 3b, by controlling the value of ηD / ηE within the above range, it becomes easy to form a highly transparent sheet from the redispersion liquid even after long-term storage.
繊維状セルロース含有物の形態は特に制限されるものではなく、例えば、固形状、ゲル状、液状といった種々の形態で存在することができる。中でも繊維状セルロース含有物は、固形状もしくはゲル状であることが好ましく、固形状であることがより好ましい。また、繊維状セルロース含有物は、粉粒物であることがさらに好ましい。ここで、粉粒物は、粉状及び/又は粒状の物質である。なお、粉状物質は、粒状物質よりも小さいものをいう。一般的には、粉状物質は粒子径が1nm以上0.1mm未満の微粒子をいい、粒状物質は、粒子径が0.1mm以上10mm以下の粒子をいう。なお、広義の意味では、ゲル状も固形状の一形態であると言えるから、固形状に分類される場合もある。 The form of the fibrous cellulose-containing material is not particularly limited, and can be present in various forms such as a solid form, a gel form, and a liquid form. Among these, the fibrous cellulose-containing material is preferably solid or gel, and more preferably solid. Further, the fibrous cellulose-containing material is more preferably a granular material. Here, the granular material is a powdery and / or granular substance. The powdery substance is smaller than the granular substance. In general, a powdery substance refers to fine particles having a particle diameter of 1 nm to less than 0.1 mm, and a granular substance refers to particles having a particle diameter of 0.1 mm to 10 mm. In a broad sense, it can be said that a gel is also a solid form, and may be classified as a solid.
本発明の繊維状セルロース含有物は、微細繊維状セルロースを5質量%以上含有する。このため、繊維状セルロース含有物は、微細繊維状セルロース濃縮物や微細繊維状セルロース凝集物と呼ぶこともできる。繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上であればよく、7.5質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロースの含有量の上限値は特に限定されるものではないが、例えば95質量%とすることができる。本発明の繊維状セルロース含有物中には、繊維状セルロースが高濃度で存在しており、濃縮された形態となっているため、保管コストや輸送コストを低減することができる。また、例えば増粘剤や複合化する際の原料として用いる場合は、水の持ち込み量を少なくすることもできる。さらに、繊維状セルロース含有物の含有量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロース含有物中における繊維状セルロースの安定性を高めることもできる。 The fibrous cellulose-containing material of the present invention contains 5% by mass or more of fine fibrous cellulose. For this reason, the fibrous cellulose-containing material can also be called a fine fibrous cellulose concentrate or a fine fibrous cellulose aggregate. The content of fibrous cellulose should just be 5 mass% or more with respect to the total mass of a fibrous cellulose containing material, It is more preferable that it is 7.5 mass% or more, It is further more preferable that it is 10 mass% or more. preferable. Moreover, the upper limit of content of fibrous cellulose is not specifically limited, For example, it can be 95 mass%. In the fibrous cellulose-containing material of the present invention, fibrous cellulose is present at a high concentration and is in a concentrated form, so that storage costs and transportation costs can be reduced. In addition, for example, when used as a thickener or a raw material for compounding, the amount of water brought in can be reduced. Furthermore, the stability of the fibrous cellulose in the fibrous cellulose-containing material can be increased by setting the content of the fibrous cellulose-containing material within the above range.
なお、繊維状セルロースの含有量が、繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上10質量%未満の範囲である場合は、一般的に、繊維状セルロース含有物はゲル状である。また、繊維状セルロースの含有量が、繊維状セルロース含有物の全質量に対して10質量%以上である場合は、繊維状セルロース含有物は固形状である。 In addition, when content of fibrous cellulose is the range of 5 mass% or more and less than 10 mass% with respect to the total mass of fibrous cellulose containing material, generally fibrous cellulose containing material is a gel form. . Moreover, when content of fibrous cellulose is 10 mass% or more with respect to the total mass of fibrous cellulose containing material, fibrous cellulose containing material is solid.
本発明の繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.5質量%のスラリーにした際に、該スラリーのpHは4以上であることが好ましく、4.5以上であることがより好ましく、5.0以上であることがさらに好ましく、6.0以上であることが特に好ましい。また、固形分濃度が0.5質量%のスラリーのpHは、13以下であることが好ましく、12以下であることがより好ましく、11以下であることがさらに好ましい。固形分濃度が0.5質量%のスラリーのpHを上記範囲内とすることにより、繊維状セルロース含有物の長期保管安定性をより高めることができる。 When the fibrous cellulose-containing material of the present invention is made into a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass, the pH of the slurry is preferably 4 or more, more preferably 4.5 or more. Is more preferably 0.0 or more, and particularly preferably 6.0 or more. Further, the pH of the slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass is preferably 13 or less, more preferably 12 or less, and further preferably 11 or less. By setting the pH of the slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass within the above range, the long-term storage stability of the fibrous cellulose-containing material can be further improved.
固形分濃度が0.5質量%のスラリーのpHは、微細繊維状セルロース含有物をイオン交換水に添加し、固形分濃度が0.5質量%のスラリーとした後、マグネチックスターラーで撹拌し、全体が混ざった後に測定する。装置に表示されたpHの読み取りは、マグネチックスターラーによる撹拌開始から5分以上経過後に行う。また、測定時の温度は23℃とした。pHの測定装置としては、公知の測定機器を用いることができる。 The pH of the slurry with a solid content concentration of 0.5% by mass is obtained by adding a fine fibrous cellulose-containing material to ion-exchanged water to obtain a slurry with a solid content concentration of 0.5% by mass, and then stirring with a magnetic stirrer. Measure after the whole is mixed. The pH displayed on the apparatus is read after 5 minutes or more from the start of stirring by the magnetic stirrer. Moreover, the temperature at the time of measurement was 23 degreeC. As the pH measuring device, a known measuring device can be used.
本発明の繊維状セルロース含有物に含まれる粗大セルロース繊維量の割合は、特に限定されないが、好ましくは50%未満である。粗大セルロース繊維量は、30%未満であることがより好ましく、10%未満であることがさらに好ましい。ここで、粗大セルロース繊維量は、以下の方法で測定したものである。
まず、微細繊維状セルロースのスラリーにイオン交換水を添加して、繊維固形分濃度を0.2質量%に調整する。次いで12000G×10minの条件で遠心分離し、得られた上澄み液を回収する。そして、上澄み液の固形分濃度を測定する。そして、下記式により、粗大セルロース繊維の割合を算出する。
粗大セルロース繊維の割合(%)=100−(上澄み液の固形分濃度/0.2質量%×100)
The ratio of the amount of coarse cellulose fibers contained in the fibrous cellulose-containing product of the present invention is not particularly limited, but is preferably less than 50%. The amount of coarse cellulose fibers is more preferably less than 30%, and even more preferably less than 10%. Here, the amount of coarse cellulose fibers is measured by the following method.
First, ion-exchanged water is added to the slurry of fine fibrous cellulose to adjust the fiber solid content concentration to 0.2% by mass. Next, the mixture is centrifuged under the condition of 12000 G × 10 min, and the resulting supernatant is recovered. Then, the solid content concentration of the supernatant is measured. And the ratio of a coarse cellulose fiber is computed by a following formula.
Ratio of coarse cellulose fiber (%) = 100− (solid content concentration of supernatant / 0.2% by mass × 100)
(繊維状セルロース)
本発明の繊維状セルロース含有物は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(微細繊維状セルロース)を含む。微細繊維状セルロースは、イオン性官能基を有する繊維であることが好ましく、この場合イオン性官能基は、アニオン性官能基(以下、アニオン基ともいう)であることが好ましい。アニオン基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基(単にリン酸基ということもある)、カルボキシル基又はカルボキシル基に由来する置換基(単にカルボキシル基ということもある)、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基及びカルボキシル基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。なお、本明細書においては、リン酸基を有する繊維状セルロースは、リン酸化微細繊維状セルロースと呼ぶこともある。
(Fibrous cellulose)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention contains fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less. The fine fibrous cellulose is preferably a fiber having an ionic functional group. In this case, the ionic functional group is preferably an anionic functional group (hereinafter also referred to as an anionic group). Examples of the anionic group include a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group (sometimes simply referred to as a phosphate group), a carboxyl group or a substituent derived from a carboxyl group (sometimes simply referred to as a carboxyl group), In addition, it is preferably at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxyl group Is more preferable, and a phosphate group is particularly preferable. In addition, in this specification, the fibrous cellulose which has a phosphoric acid group may be called a phosphorylated fine fibrous cellulose.
微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、入手しやすく安価である点から、パルプを用いることが好ましい。パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。木材パルプの中でも化学パルプはセルロース比率が大きいため、繊維微細化(解繊)時の微細繊維状セルロースの収率が高く、またパルプ中のセルロースの分解が小さく、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる点で好ましい。中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを含有するシートは高強度が得られる傾向がある。 Although it does not specifically limit as a fibrous cellulose raw material for obtaining a fine fibrous cellulose, It is preferable to use a pulp from the point of being easy to acquire and cheap. Examples of the pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), oxygen bleached craft Chemical pulps such as pulp (OKP) are listed. Moreover, semi-chemical pulps such as semi-chemical pulp (SCP) and chemi-ground wood pulp (CGP), mechanical pulps such as ground wood pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) and the like can be mentioned, but are not particularly limited. Non-wood pulp includes cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweed, chitin, chitosan, etc., but is not particularly limited. . The deinking pulp includes deinking pulp made from waste paper, but is not particularly limited. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more. Among the above pulps, wood pulp containing cellulose and deinked pulp are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose during fiber refinement (defibration) is high, and the degradation of cellulose in the pulp is small, and the fineness of long fibers with a large axial ratio is high. It is preferable at the point from which fibrous cellulose is obtained. Of these, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected. Sheets containing long fibrous fine fibrous cellulose having a large axial ratio tend to provide high strength.
微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、より好ましくは2nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは2nm以上10nm以下であるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しにくくなる傾向がある。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が1000nm以下である単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less as observed with an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and further preferably 2 nm or more and 10 nm or less, but is not particularly limited. When the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) as the fine fibrous cellulose tend to be difficult to be expressed because the cellulose molecules are dissolved in water. . The fine fibrous cellulose is monofilamentous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, for example.
微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。 Measurement of the fiber width of the fine fibrous cellulose by electron microscope observation is performed as follows. An aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and the suspension is cast on a carbon film-coated grid subjected to a hydrophilic treatment to prepare a sample for TEM observation. To do. When a wide fiber is included, an SEM image of the surface cast on glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary location in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicular to the straight line is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。微細繊維状セルロースの平均繊維幅(単に、「繊維幅」ということもある。)はこのように読み取った繊維幅の平均値である。 The width of the fiber that intersects with the straight line X and the straight line Y is visually read from the observation image that satisfies the above conditions. In this way, at least three sets of images of the surface portion that do not overlap each other are observed, and the width of the fiber intersecting with the straight line X and the straight line Y is read for each image. Thus, at least 20 × 2 × 3 = 120 fiber widths are read. The average fiber width (sometimes simply referred to as “fiber width”) of fine fibrous cellulose is an average value of the fiber widths read in this way.
微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上800μm以下がさらに好ましく、0.1μm以上600μm以下が特に好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制でき、また微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、TEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and particularly preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. By making the fiber length within the above range, the destruction of the crystalline region of the fine fibrous cellulose can be suppressed, and the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be made an appropriate range. Note that the fiber length of the fine fibrous cellulose can be determined by image analysis using TEM, SEM, or AFM.
微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。この場合、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418Å) monochromatized with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions of 2θ = 14 ° to 17 ° and 2θ = 22 ° to 23 °.
The proportion of the I-type crystal structure in the fine fibrous cellulose is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more. In this case, further superior performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion coefficient. The degree of crystallinity is obtained by measuring an X-ray diffraction profile and determining the crystallinity by a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, 29, 786, 1959).
微細繊維状セルロースは、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基を有することが好ましい。リン酸基はリン酸からヒドロキシル基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には−PO3H2で表される基である。リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮重合した基、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれ、イオン性置換基であっても、非イオン性置換基であってもよい。 The fine fibrous cellulose preferably has a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group. The phosphoric acid group is a divalent functional group equivalent to the phosphoric acid obtained by removing the hydroxyl group. Specifically, it is a group represented by —PO 3 H 2 . Substituents derived from phosphoric acid groups include substituents such as groups obtained by polycondensation of phosphoric acid groups, salts of phosphoric acid groups, and phosphoric acid ester groups. It may be a group.
本発明では、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、下記式(1)で表される置換基であってもよい。
式(1)中、a、b、m及びnはそれぞれ独立に整数を表す(ただし、a=b×mである);αn(n=1〜nの整数)及びα’はそれぞれ独立にR又はORを表す。Rは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、又はこれらの誘導基である;βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In formula (1), a, b, m and n each independently represent an integer (where a = b × m); α n (n = 1 to n) and α ′ are each independently R or OR is represented. R represents a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group. , An aromatic group, or a derivative group thereof; β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.
<リン酸基導入工程>
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(以下、「リン酸化試薬」又は「化合物A」という)を反応させることにより行うことができる。このようなリン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーにリン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。
<Phosphate group introduction process>
In the phosphate group introduction step, the fiber raw material containing cellulose is reacted with at least one selected from a compound having a phosphate group and a salt thereof (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent” or “compound A”). Can be performed. Such a phosphorylating reagent may be mixed in a powder or aqueous solution with a dry or wet fiber raw material. As another example, a phosphorylating reagent powder or an aqueous solution may be added to the fiber raw material slurry.
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(リン酸化試薬又は化合物A)を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」という)の存在下で行ってもよい。 The phosphoric acid group introduction step can be performed by reacting at least one selected from a compound having a phosphoric acid group and a salt thereof (a phosphorylating reagent or compound A) with a fiber raw material containing cellulose. This reaction may be carried out in the presence of at least one selected from urea and derivatives thereof (hereinafter referred to as “compound B”).
化合物Aを化合物Bの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態の繊維原料に化合物A及び化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。 As an example of a method for causing Compound A to act on a fiber raw material in the presence of Compound B, a method of mixing a powder or an aqueous solution of Compound A and Compound B with a dry or wet fiber raw material can be mentioned. Another example is a method in which powders and aqueous solutions of Compound A and Compound B are added to the fiber raw material slurry. Of these, since the uniformity of the reaction is high, a method of adding an aqueous solution of Compound A and Compound B to a dry fiber material, or a powder or an aqueous solution of Compound A and Compound B to a wet fiber material The method is preferred. Moreover, the compound A and the compound B may be added simultaneously, or may be added separately. Moreover, you may add the compound A and the compound B first used for reaction as aqueous solution, and remove an excess chemical | medical solution by pressing. The form of the fiber raw material is preferably cotton or thin sheet, but is not particularly limited.
本実施態様で使用する化合物Aは、リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種である。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸のリチウム塩としては、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、またはポリリン酸リチウムなどが挙げられる。リン酸のナトリウム塩としてはリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、またはポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。リン酸のカリウム塩としてはリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、またはポリリン酸カリウムなどが挙げられる。リン酸のアンモニウム塩としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。
Compound A used in this embodiment is at least one selected from a compound having a phosphate group and a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphate group include, but are not limited to, phosphoric acid, lithium salt of phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, ammonium salt of phosphoric acid, and the like. Examples of the lithium salt of phosphoric acid include lithium dihydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. Examples of the sodium salt of phosphoric acid include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyphosphate. Examples of the potassium salt of phosphoric acid include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, and potassium polyphosphate. Examples of the ammonium salt of phosphoric acid include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate.
これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、またはリン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。リン酸二水素ナトリウム、またはリン酸水素二ナトリウムがより好ましい。 Among these, phosphoric acid and phosphoric acid are introduced efficiently from the viewpoint that the introduction efficiency of phosphate groups is high, the fibrillation efficiency is easily improved in the fibrillation process described later, the cost is low, and the industrial application is easy. Sodium salt, potassium salt of phosphoric acid, and ammonium salt of phosphoric acid are preferable. Sodium dihydrogen phosphate or disodium hydrogen phosphate is more preferable.
また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは特に限定されないが、リン酸基の導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましく、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3以上pH7以下がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。 In addition, compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is increased and the efficiency of introduction of phosphate groups is increased. The pH of the aqueous solution of Compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of introduction of phosphate groups is increased, and more preferably pH 3 or more and pH 7 or less from the viewpoint of suppressing the hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of Compound A may be adjusted by, for example, using a phosphoric acid group-containing compound that exhibits acidity and an alkalinity, and changing the amount ratio thereof. You may adjust pH of the aqueous solution of the compound A by adding an inorganic alkali or an organic alkali to the thing which shows acidity among the compounds which have a phosphoric acid group.
繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量は0.5質量%以上100質量%以下が好ましく、1質量%以上50質量%以下がより好ましく、2質量%以上30質量%以下が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。また、繊維原料に対するリン原子の添加量を100質量%以下とすることにより、リン酸化効率を高めつつも使用する化合物Aのコストを抑制することができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but when the amount of compound A added is converted to phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5 mass% to 100 mass%. Or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and most preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. If the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. Moreover, the cost of the compound A to be used can be suppressed while improving phosphorylation efficiency by making the addition amount of the phosphorus atom with respect to a fiber raw material into 100 mass% or less.
本実施態様で使用する化合物Bとしては、尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、1−エチル尿素などが挙げられる。 Examples of the compound B used in this embodiment include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.
化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましく、150質量%以上300質量%以下であることが特に好ましい。 Compound B is preferably used as an aqueous solution in the same manner as Compound A. Moreover, since the uniformity of reaction increases, it is preferable to use the aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved. The amount of Compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, and 100% by mass or more and 350% by mass or less. More preferably, it is more preferably 150% by mass or more and 300% by mass or less.
化合物Aと化合物Bの他に、アミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In addition to Compound A and Compound B, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among these, triethylamine is known to work as a good reaction catalyst.
リン酸基導入工程においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。具体的には50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱には減圧乾燥機、赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いてもよい。 In the phosphoric acid group introduction step, it is preferable to perform a heat treatment. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which a phosphate group can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, it is preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. Moreover, you may use a vacuum dryer, an infrared heating apparatus, and a microwave heating apparatus for a heating.
加熱処理の際、化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Aが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Aの濃度にムラが生じる可能性があり、繊維表面へのリン酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料中の化合物Aの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は攪拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。 During the heat treatment, while water is contained in the fiber raw material slurry to which compound A is added, if the time for allowing the fiber raw material to stand still becomes long, the compound A dissolved with water molecules moves to the fiber raw material surface with drying. To do. Therefore, the concentration of the compound A in the fiber raw material may be uneven, and the introduction of phosphate groups on the fiber surface may not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of unevenness in concentration of Compound A in the fiber material due to drying, a very thin sheet-like fiber material is used, or the fiber material and Compound A are kneaded or stirred with a kneader or the like and dried by heating or reduced pressure. The method should be taken.
加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分及びリン酸基などの繊維の水酸基への付加反応で生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましく、例えば送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもでき、軸比の高い微細繊維を得ることができる。 The heating device used for the heat treatment is preferably a device that can always discharge the moisture retained by the slurry and the moisture generated by the addition reaction of the fibers such as phosphate groups to the hydroxyl group of the fiber, such as a blower oven. Etc. are preferred. If water in the system is always discharged, the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the esterification, can be suppressed, and the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber can also be suppressed. A fine fiber having a high axial ratio can be obtained.
加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 The heat treatment time is also affected by the heating temperature, but it is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, preferably 1 second or more and 1000 seconds or less after moisture is substantially removed from the fiber raw material slurry. Preferably, it is 10 seconds or more and 800 seconds or less. In the present invention, the amount of phosphate groups introduced can be within a preferred range by setting the heating temperature and the heating time to appropriate ranges.
リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1mmol/g以上3.65mmol/g以下であることが好ましく、0.14mmol/g以上3.5mmol/g以下がより好ましく、0.2mmol/g以上3.2mmol/g以下がさらに好ましく、0.4mmol/g以上3.0mmol/g以下が特に好ましく、最も好ましくは0.6mmol/g以上2.5mmol/g以下である。リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細化が容易でありながらも、微細繊維状セルロース同士の水素結合も残すことが可能で、シートとした場合には良好な強度発現が期待できる。 The amount of phosphate group introduced is preferably 0.1 mmol / g or more and 3.65 mmol / g or less, more preferably 0.14 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. 0.2 mmol / g or more and 3.2 mmol / g or less is more preferable, 0.4 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less is particularly preferable, and most preferably 0.6 mmol / g or more and 2.5 mmol / g or less. . By making the introduction amount of the phosphoric acid group within the above range, the fiber raw material can be easily refined, and the stability of the fine fibrous cellulose can be enhanced. In addition, by making the introduction amount of phosphoric acid groups within the above range, it is possible to leave hydrogen bonds between fine fibrous celluloses while being easy to make fine, and when used as a sheet, it has good strength Expression can be expected.
リン酸基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。具体的には、解繊処理工程により微細化を行い、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをイオン交換樹脂で処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定することができる。 The amount of phosphate group introduced into the fiber material can be measured by a conductivity titration method. Specifically, by performing the defibration process step, after treating the resulting fine fibrous cellulose-containing slurry with an ion exchange resin, by determining the change in electrical conductivity while adding an aqueous sodium hydroxide solution, The amount introduced can be measured.
伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図1に示した曲線を与える。最初は、急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。さらにその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。すなわち、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致することから、単にリン酸基導入量(またはリン酸基量)、または置換基導入量(または置換基量)と言った場合は、強酸性基量のことを表す。すなわち、図1に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とする。 In conductivity titration, when alkali is added, the curve shown in FIG. 1 is given. Initially, the electrical conductivity rapidly decreases (hereinafter referred to as “first region”). Thereafter, the conductivity starts to increase slightly (hereinafter referred to as “second region”). Thereafter, the conductivity increment increases (hereinafter referred to as “third region”). That is, three areas appear. Among these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strongly acidic groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Will be equal. When the phosphoric acid group undergoes condensation, apparently weakly acidic groups are lost, and the amount of alkali required in the second region is reduced compared to the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups coincides with the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation, so that the amount of phosphate groups introduced (or the amount of phosphate groups) or the amount of substituent introduced (or the amount of substituents) is simply When said, it represents the amount of strongly acidic group. That is, the alkali amount (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 is divided by the solid content (g) in the titration target slurry to obtain the substituent introduction amount (mmol / g).
リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリン酸基が導入されるので好ましい。 The phosphate group introduction step may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. In this case, more phosphoric acid groups are introduced, which is preferable.
<カルボキシル基の導入>
本発明においては、微細繊維状セルロースがカルボキシル基を有するものである場合、たとえば繊維原料にTEMPO酸化処理などの酸化処理を施すことや、カルボン酸由来の基を有する化合物、その誘導体、またはその酸無水物もしくはその誘導体によって処理することで、カルボキシル基を導入することができる。
<Introduction of carboxyl group>
In the present invention, when the fine fibrous cellulose has a carboxyl group, for example, the fiber raw material is subjected to an oxidation treatment such as a TEMPO oxidation treatment, a compound having a carboxylic acid-derived group, a derivative thereof, or an acid thereof. A carboxyl group can be introduced by treatment with an anhydride or a derivative thereof.
カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等トリカルボン酸化合物が挙げられる。 The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. .
カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。 The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. It is done.
カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a derivative of the compound which has a carboxyl group, The derivative of the acid anhydride of the compound which has a carboxyl group and the acid anhydride imidation of a compound which has a carboxyl group are mentioned. Although it does not specifically limit as an acid anhydride imidation thing of a compound which has a carboxyl group, Imidation thing of dicarboxylic acid compounds, such as maleimide, succinic acid imide, and phthalic acid imide, is mentioned.
カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。 The acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least some of the hydrogen atoms of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, etc. are substituted (for example, alkyl group, phenyl group, etc. ) Are substituted.
カルボキシル基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1mmol/g以上3.65mmol/g以下であることが好ましく、0.14mmol/g以上3.5mmol/g以下がより好ましく、0.2mmol/g以上3.2mmol/g以下がさらに好ましく、0.4mmol/g以上3.0mmol/g以下が特に好ましく、最も好ましくは0.6mmol/g以上2.5mmol/g以下である。 The amount of carboxyl group introduced is preferably 0.1 mmol / g or more and 3.65 mmol / g or less, more preferably 0.14 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less, per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferably 0.2 mmol / g or more and 3.2 mmol / g or less, particularly preferably 0.4 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less, and most preferably 0.6 mmol / g or more and 2.5 mmol / g or less.
<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性官能基導入工程と、後述する解繊処理工程の間にアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、官能基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されないが、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよい。溶媒は、極性溶媒(水、またはアルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が特に好ましい。
<Alkali treatment>
When manufacturing a fine fibrous cellulose, you may perform an alkali treatment between an ionic functional group introduction | transduction process and the defibration process mentioned later. Although it does not specifically limit as a method of an alkali treatment, For example, the method of immersing a functional group introduction | transduction fiber in an alkaline solution is mentioned.
The alkali compound contained in the alkali solution is not particularly limited, but may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent is preferably a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Of the alkaline solutions, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution is particularly preferred because of its high versatility.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は特に限定されないが、5℃以上80℃以下が好ましく、10℃以上60℃以下がより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5分以上30分以下が好ましく、10分以上20分以下がより好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は特に限定されないが、リン酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。
Although the temperature of the alkali solution in an alkali treatment process is not specifically limited, 5 to 80 degreeC is preferable and 10 to 60 degreeC is more preferable.
The immersion time in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or longer and 30 minutes or shorter, and more preferably 10 minutes or longer and 20 minutes or shorter.
Although the usage-amount of the alkaline solution in an alkali treatment is not specifically limited, It is preferable that it is 100 mass% or more and 100,000 mass% or less with respect to the absolute dry mass of a phosphate group introduction | transduction fiber, and is 1000 mass% or more and 10000 mass% or less. It is more preferable.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、官能基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄しても構わない。アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理済み官能基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of the alkali solution used in the alkali treatment step, the functional group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent before the alkali treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated functional group-introduced fiber with water or an organic solvent before the defibrating treatment step.
<解繊処理>
イオン性官能基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理される。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、繊維を解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得るが、処理装置、処理方法は、特に限定されない。
解繊処理装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミルなどを使用できる。あるいは、解繊処理装置としては、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできる。解繊処理装置は、上記に限定されるものではない。好ましい解繊処理方法としては、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミの心配が少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーが挙げられる。
<Defibration processing>
The ionic functional group-introduced fiber is defibrated in the defibrating process. In the defibrating process, the fiber is usually defibrated using a defibrating apparatus to obtain a fine fibrous cellulose-containing slurry, but the processing apparatus and the processing method are not particularly limited.
As the defibrating apparatus, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type pulverizer), a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type pulverizer, a ball mill, a bead mill, or the like can be used. Alternatively, as a defibrating apparatus, a device for wet grinding such as a disk type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater should be used. You can also. The defibrating apparatus is not limited to the above. Preferable defibrating treatment methods include a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high pressure homogenizer that are less affected by the grinding media and less worried about contamination.
超高圧ホモジナイザーを用いる場合、解繊処理時の圧力は、150MPa以上であることが好ましく、200MPa以上であることがより好ましい。また、解繊処理時の圧力は、500MPa以下であることが好ましい。また、処理回数は、2回以上であることが好ましく、3回以上であることがより好ましい。 When using an ultra-high pressure homogenizer, the pressure during the defibrating treatment is preferably 150 MPa or more, and more preferably 200 MPa or more. Moreover, it is preferable that the pressure at the time of a fibrillation process is 500 Mpa or less. Further, the number of treatments is preferably 2 times or more, and more preferably 3 times or more.
解繊処理の際には、繊維原料を水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましいが、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。 In the defibrating process, it is preferable to dilute the fiber raw material with water and an organic solvent alone or in combination to form a slurry, but there is no particular limitation. As the dispersion medium, in addition to water, a polar organic solvent can be used. Preferable polar organic solvents include alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like, but are not particularly limited. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butyl alcohol. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The dispersion medium may be one type or two or more types. Further, the dispersion medium may contain a solid content other than the fiber raw material, such as urea having hydrogen bonding property.
微細繊維状セルロースは、解繊処理により得られた微細繊維状セルロース含有スラリーを、一度濃縮及び/又は乾燥させた後に、再度解繊処理を行って得てもよい。この場合、濃縮、乾燥の方法は特に限定されないが、例えば、微細繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加する方法、一般に用いられる脱水機、プレス、乾燥機を用いる方法等が挙げられる。また、公知の方法、例えばWO2014/024876、WO2012/107642、及びWO2013/121086に記載された方法を用いることができる。また、微細繊維状セルロース含有スラリーをシート化することで濃縮、乾燥し、該シートに解繊処理を行い、再度微細繊維状セルロース含有スラリーを得ることもできる。 The fine fibrous cellulose may be obtained by once concentrating and / or drying the fine fibrous cellulose-containing slurry obtained by the defibrating treatment and then performing the defibrating treatment again. In this case, the concentration and drying methods are not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a concentrating agent to a slurry containing fine fibrous cellulose, a generally used dehydrator, a press, and a method using a dryer. Moreover, a well-known method, for example, the method described in WO2014 / 024876, WO2012 / 107642, and WO2013 / 121086 can be used. Moreover, it can concentrate and dry by making a fine fibrous cellulose containing slurry into a sheet | seat, a fibrillation process can be performed to this sheet | seat, and a fine fibrous cellulose containing slurry can also be obtained again.
微細繊維状セルロース含有スラリーを濃縮及び/又は乾燥させた後に、再度解繊(粉砕)処理をする際に用いる装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできるが特に限定されない。 The equipment used when the fine fibrous cellulose-containing slurry is concentrated and / or dried and then defibrated (pulverized) again includes high-speed defibrator, grinder (stone mill grinder), high-pressure homogenizer, and ultra-high pressure homogenizer. , High pressure collision type pulverizer, ball mill, bead mill, disk type refiner, conical refiner, biaxial kneader, vibration mill, homomixer under high speed rotation, ultrasonic disperser, beater, etc. There is no particular limitation.
(金属成分)
本発明の繊維状セルロース含有物は、二価以上の金属成分を含んでいてもよい。二価以上の金属成分は、繊維状セルロース含有物の製造工程の凝集工程において、金属塩として添加される成分であることが好ましい。このような金属塩は、微細繊維状セルロースを凝集させる働きをするため、凝集剤と呼ぶこともできる。
(Metal component)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention may contain a bivalent or higher-valent metal component. The divalent or higher metal component is preferably a component added as a metal salt in the aggregation step of the production process of the fibrous cellulose-containing material. Since such a metal salt functions to aggregate fine fibrous cellulose, it can also be called a flocculant.
二価以上の金属成分を含む金属塩としては、例えば、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化銅、硫酸銅、塩化鉄、硫酸鉄、塩化鉛、硫化鉛等が挙げられる。二価以上の金属成分を含む金属塩としては、上記塩のうち1種のみが添加されてもよく、2種以上が添加されてもよい。中でも、二価以上の金属成分を含む金属塩としては、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウム及び硫酸カルシウムから選択される少なくとも1種を用いることが好ましく、塩化アルミニウム及び塩化カルシウムから選択される少なくとも1種を用いることがより好ましい。 Examples of metal salts containing divalent or higher metal components include aluminum sulfate (sulfate band), aluminum chloride, polyaluminum chloride, calcium chloride, magnesium chloride, calcium sulfate, magnesium sulfate, copper chloride, copper sulfate, iron chloride, Examples thereof include iron sulfate, lead chloride, lead sulfide and the like. As a metal salt containing a bivalent or higher-valent metal component, only one of the above-mentioned salts may be added, or two or more may be added. Among these, as the metal salt containing a divalent or higher-valent metal component, it is preferable to use at least one selected from aluminum sulfate (sulfate band), aluminum chloride, polyaluminum chloride, calcium chloride, and calcium sulfate. More preferably, at least one selected from calcium chloride is used.
二価以上の金属成分の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して0.5質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましく、0.2質量%以下であることがさらに好ましく、0.15質量%以下であることがよりさらに好ましく、0.1質量%以下であることが特に好ましい。なお、金属成分の含有量は0質量%であってもよい。 The content of the bivalent or higher metal component is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, based on the total mass of the fibrous cellulose-containing material, It is more preferably no greater than mass%, even more preferably no greater than 0.15 mass%, and particularly preferably no greater than 0.1 mass%. The content of the metal component may be 0% by mass.
なお、本発明の繊維状セルロース含有物中における二価以上の金属成分の含有量は、ICP−AES測定(ICP発光分光分析)により定量することができる。ICP−AES測定により定量を行う際は、まず、微細繊維状セルロース含有物10gを525℃で加熱して灰化する。そして、灰化した微細繊維状セルロース含有物を1%硝酸5mLで溶解し、湿式分解する。この溶液を50mLへ定容し、0.45μmのフィルターでろ過したものをICP−AES測定に用いる。 In addition, content of the metal component more than bivalence in the fibrous cellulose containing material of this invention can be quantified by ICP-AES measurement (ICP emission spectroscopic analysis). When performing quantitative determination by ICP-AES measurement, first, 10 g of the fine fibrous cellulose-containing material is heated at 525 ° C. to be incinerated. Then, the ashed fine fibrous cellulose-containing material is dissolved in 5 mL of 1% nitric acid and wet-decomposed. The volume of this solution is adjusted to 50 mL, and a solution filtered through a 0.45 μm filter is used for ICP-AES measurement.
本発明においては、二価以上の金属成分が含まれる場合は、繊維状セルロース含有物の製造工程において添加された二価以上の金属成分が完全に除去されずに繊維状セルロース含有物中に残留していることを意味する。繊維状セルロース含有物の製造工程では、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液に二価以上の金属成分を添加し、その後に酸を添加することにより二価以上の金属成分が除去される。しかし、この場合、酸により二価以上の金属成分が完全に除去されることはなく、微量の金属成分が最終生成物である繊維状セルロース含有物中にも含まれることになる。 In the present invention, when a bivalent or higher metal component is contained, the bivalent or higher metal component added in the production process of the fibrous cellulose-containing material is not completely removed and remains in the fibrous cellulose-containing material. Means that In the production process of fibrous cellulose-containing material, a metal component having a valence of 2 or more is added to a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, and then the metal component having a valence of 2 or more is removed by adding an acid. Is done. In this case, however, the divalent or higher-valent metal component is not completely removed by the acid, and a trace amount of the metal component is also contained in the fibrous cellulose-containing product as the final product.
(界面活性剤)
本発明の繊維状セルロース含有物は、界面活性剤を含むものであってもよい。本発明の繊維状セルロース含有物の製造工程では、繊維状セルロース含有物のスラリーのpHを調整するためにアルカリ成分等のpH調整剤を添加することがある。界面活性剤は、このようなpH調整剤を表面張力を下げることで繊維状セルロースの繊維間に浸透させやすくする働きをするものと考えられる。具体的には、後述するpH調整工程で添加するアルカリ溶液を繊維状セルロースの繊維間に浸透させやすくする働きをする。このため、このような界面活性剤は浸透助剤と呼ぶこともできる。
(Surfactant)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention may contain a surfactant. In the manufacturing process of the fibrous cellulose-containing material of the present invention, a pH adjusting agent such as an alkali component may be added to adjust the pH of the slurry of the fibrous cellulose-containing material. It is considered that the surfactant functions to facilitate the permeation between the fibers of the fibrous cellulose by lowering the surface tension of such a pH adjusting agent. Specifically, it serves to facilitate the permeation of the alkali solution added in the pH adjusting step described later between the fibers of the fibrous cellulose. For this reason, such surfactants can also be called penetration aids.
界面活性剤は、イオン性界面活性剤であっても、非イオン性界面活性剤であってもよい。イオン性界面活性剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、又は両性界面活性剤を挙げることができる。なお、非イオン性界面活性剤は、ノニオン性界面活性剤と呼ぶこともある。中でも本発明においては、非イオン性界面活性剤を用いることが好ましい。繊維状セルロース含有物が非イオン性界面活性剤を含むことにより、微細繊維状セルロース含有物は、長期保管後であっても再分散後に優れた増粘性を発揮しやすくなる。 The surfactant may be an ionic surfactant or a nonionic surfactant. Examples of the ionic surfactant include an anionic surfactant, a nonionic surfactant, and an amphoteric surfactant. The nonionic surfactant is sometimes referred to as a nonionic surfactant. Among these, in the present invention, it is preferable to use a nonionic surfactant. When the fibrous cellulose-containing material contains a nonionic surfactant, the fine fibrous cellulose-containing material tends to exhibit excellent viscosity after redispersion even after long-term storage.
ノニオン性界面活性剤としては、例えば、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、グリセリンモノ脂肪酸エステル、グリセリンジ脂肪酸エステル、プルロニック、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアシルエステル、アルキルポリグリコシド、脂肪酸メチルグリコシドエステル、アルキルメチルグルカミド、脂肪酸アルカノールアミド等が挙げられる。これらの中でも、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルを用いることが好ましい。 Nonionic surfactants include, for example, polyoxyalkylene alkyl ether, polyglycerol fatty acid ester, glycerol mono fatty acid ester, glycerol di fatty acid ester, pluronic, sorbitan fatty acid ester, polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester, sucrose fatty acid ester, poly Examples thereof include oxyethylene acyl ester, alkyl polyglycoside, fatty acid methyl glycoside ester, alkyl methyl glucamide, and fatty acid alkanolamide. Among these, it is preferable to use polyoxyalkylene alkyl ether.
アニオン性界面活性剤としては、例えば、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム、ラウリル酸ナトリウム、トデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンジアルキル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。 Examples of the anionic surfactant include sodium oleate, potassium oleate, sodium laurate, sodium todecylbenzenesulfonate, sodium alkylnaphthalenesulfonate, sodium dialkylsulfosuccinate, sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate, polyoxyethylene Examples include sodium ethylene alkylallyl ether sulfate, sodium polyoxyethylene dialkyl sulfate, polyoxyethylene alkyl ether phosphate, polyoxyethylene alkyl allyl ether phosphate, and the like.
カチオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルトリメチルアンモニウム塩、ジアルキルジメチルアンモニウム塩、アルキルジメチルベンジルアンモニウム塩、アシルアミノエチルジエチルアンモニウム塩、アシルアミノエチルジエチルアミン塩、アルキルアミドプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルピリジニウム硫酸塩、ステアラミドメチルピリジニウム塩、アルキルキノリニウム塩、アルキルイソキノリニウム塩、脂肪酸ポリエチレンポリアミド、アシルアミノエチルピリジニウム塩、アシルコラミノホルミルメチルピリジニウム塩などの第4級アンモニウム塩、ステアロオキシメチルピリジニウム塩、脂肪酸トリエタノールアミン、脂肪酸トリエタノールアミンギ酸塩、トリオキシエチレン脂肪酸トリエタノールアミン、セチルオキシメチルピリジニウム塩、p−イソオクチルフェノキシエトキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩などのエステル結合アミンやエーテル結合第4級アンモニウム塩、アルキルイミダゾリン、1−ヒドロキシエチル−2−アルキルイミダゾリン、1−アセチルアミノエチル−2−アルキルイミダゾリン、2−アルキル−4−メチル−4−ヒドロキシメチルオキサゾリンなどの複素還アミン、ポリオキシエチレンアルキルアミン、N−アルキルプロピレンジアミン、N−アルキルポリエチレンポリアミン、N−アルキルポリエチレンポリアミンジメチル硫酸塩、アルキルビグアニド、長鎖アミンオキシドなどのアミン誘導体等が挙げられる。 Examples of the cationic surfactant include alkyltrimethylammonium salt, dialkyldimethylammonium salt, alkyldimethylbenzylammonium salt, acylaminoethyldiethylammonium salt, acylaminoethyldiethylamine salt, alkylamidopropyldimethylbenzylammonium salt, and alkylpyridinium salt. Quaternary ammonium salts such as alkylpyridinium sulfate, stearamide methylpyridinium salt, alkylquinolinium salt, alkylisoquinolinium salt, fatty acid polyethylene polyamide, acylaminoethylpyridinium salt, acylcoraminoformylmethylpyridinium salt, Stearooxymethylpyridinium salt, fatty acid triethanolamine, fatty acid triethanolamine formate, trioxyethylene Ester-linked amines such as fatty acid triethanolamine, cetyloxymethylpyridinium salt, p-isooctylphenoxyethoxyethyldimethylbenzylammonium salt, ether-bonded quaternary ammonium salts, alkylimidazolines, 1-hydroxyethyl-2-alkylimidazolines, Complexed amines such as 1-acetylaminoethyl-2-alkylimidazoline, 2-alkyl-4-methyl-4-hydroxymethyloxazoline, polyoxyethylene alkylamine, N-alkylpropylenediamine, N-alkylpolyethylenepolyamine, N- Examples thereof include amine derivatives such as alkyl polyethylene polyamine dimethyl sulfate, alkyl biguanide, and long chain amine oxide.
また、両性界面活性剤としては、例えば、ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、コカミドプロピルベタイン、ラウラミドプロピルベタイン、ココアンホ酢酸ナトリウム等を挙げることができる。 Examples of amphoteric surfactants include lauryldimethylaminoacetic acid betaine, cocamidopropyl betaine, lauramidopropyl betaine, and sodium cocoamphoacetate.
界面活性剤の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましい。また、界面活性剤の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。界面活性剤の含有量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロース含有物は、長期保管後であっても再分散後に優れた増粘性を発揮しやすくなる。 The content of the surfactant is preferably 0.01% by mass or more, and more preferably 0.05% by mass or more with respect to the total mass of the fibrous cellulose-containing material. Further, the content of the surfactant is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less with respect to the total mass of the fibrous cellulose-containing material. Further preferred. By setting the content of the surfactant within the above range, the fine fibrous cellulose-containing material tends to exhibit excellent thickening after redispersion even after long-term storage.
(水溶性有機化合物)
本発明の繊維状セルロース含有物は、水溶性有機化合物を含むものであってもよい。本発明において水溶性有機化合物は隣接する微細繊維状セルロースの間に入り込み、それにより微細繊維状セルロース間に微細なスペースを設けるためのスペーサーとして働く。このため、水溶性有機化合物はスペーサー分子と呼ぶこともできる。このようなスペーサー分子を有する繊維状セルロース含有物においては、繊維状セルロース間に存在する水分が除去(放湿)された場合であっても繊維状セルロースが再分散不可能な状態にまで凝集することが抑制される。このため、繊維状セルロース含有物の再分散性がさらに良化し、長期保管後であっても再分散液から透明性の高いシートを形成しやすくなる。なお、水溶性有機化合物は、上述した界面活性剤と組み合わせ添加されてもよく、単独で添加されてもよい。
(Water-soluble organic compounds)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention may contain a water-soluble organic compound. In the present invention, the water-soluble organic compound penetrates between adjacent fine fibrous celluloses, thereby acting as a spacer for providing a fine space between the fine fibrous celluloses. For this reason, a water-soluble organic compound can also be called a spacer molecule. In the fibrous cellulose-containing material having such spacer molecules, the fibrous cellulose aggregates to a state where it cannot be redispersed even when moisture existing between the fibrous celluloses is removed (moisture release). It is suppressed. For this reason, the redispersibility of the fibrous cellulose-containing material is further improved, and it becomes easy to form a highly transparent sheet from the redispersed liquid even after long-term storage. The water-soluble organic compound may be added in combination with the above-described surfactant, or may be added alone.
水溶性有機化合物は不揮発性であることが好ましい。不揮発性の水溶性有機化合物を用いることにより、微細繊維状セルロース間に入り込んだ後に喪失されることが抑制され、長期保管後の再分散性をより向上させることが可能となる。また、再分散液の粘度や粘度保持率を高めることができる。ここで、本明細書における不揮発性の水溶性有機化合物は例えば、沸点が100℃以上の水溶性有機化合物である。 The water-soluble organic compound is preferably non-volatile. By using a non-volatile water-soluble organic compound, it is suppressed from being lost after entering between the fine fibrous celluloses, and the redispersibility after long-term storage can be further improved. In addition, the viscosity and viscosity retention rate of the redispersed liquid can be increased. Here, the nonvolatile water-soluble organic compound in the present specification is, for example, a water-soluble organic compound having a boiling point of 100 ° C. or higher.
水溶性有機化合物は、1分子中に水素結合に寄与する基を少なくとも1つ有していることが好ましく、2つ以上有していることがより好ましく、3つ以上有していることがさらに好ましい。水素結合に寄与する基としては、例えば、−OH、−NH、−O−、=O、=N−などの基を挙げることができる。 The water-soluble organic compound preferably has at least one group contributing to hydrogen bonding in one molecule, more preferably two or more, and further preferably three or more. preferable. Examples of groups that contribute to hydrogen bonding include groups such as —OH, —NH, —O—, ═O, and ═N—.
水溶性有機化合物1分子中において、水素結合に寄与する基の数を、水溶性有機化合物1分子を構成する炭素数の数で除した値は、0.5以上であることが好ましく、0.6以上であることがより好ましく、0.7以上であることがさらに好ましい。このような水溶性有機化合物を用いることにより、繊維状セルロース含有物の再分散性をより良化させることができる。また、繊維状セルロース含有物の粘度保持率も改善される傾向が見られる。 In one molecule of the water-soluble organic compound, the value obtained by dividing the number of groups contributing to hydrogen bonding by the number of carbon atoms constituting one molecule of the water-soluble organic compound is preferably 0.5 or more. It is more preferably 6 or more, and further preferably 0.7 or more. By using such a water-soluble organic compound, the redispersibility of the fibrous cellulose-containing material can be further improved. Moreover, the tendency for the viscosity retention of the fibrous cellulose-containing material to be improved is also observed.
水溶性有機化合物の分子量全体に対する窒素原子(N)、酸素原子(O)、硫黄原子(S)及びリン原子(P)の原子量の合計は、25%以上であることが好ましく、30%以上であることがより好ましく、40%以上であることがさらに好ましく、50%以上であることが特に好ましい。窒素、酸素、硫黄及びリンの原子量の合計比率を上記範囲とすることにより、再分散性に優れた繊維状セルロース含有物が得られやすくなる。なお、窒素、酸素、硫黄及びリンの原子量の合計比率は、水溶性有機化合物の構成元素比から算出するか、もしくは元素分析によって算出することができる。 The total atomic weight of nitrogen atom (N), oxygen atom (O), sulfur atom (S) and phosphorus atom (P) with respect to the entire molecular weight of the water-soluble organic compound is preferably 25% or more, and 30% or more. More preferably, it is more preferably 40% or more, and particularly preferably 50% or more. By making the total ratio of the atomic weights of nitrogen, oxygen, sulfur and phosphorus within the above range, a fibrous cellulose-containing material excellent in redispersibility can be easily obtained. The total ratio of the atomic weights of nitrogen, oxygen, sulfur and phosphorus can be calculated from the constituent element ratio of the water-soluble organic compound or can be calculated by elemental analysis.
水溶性有機化合物としては、例えば、糖や水溶性高分子、尿素等を挙げることができる。具体的には、トレハロース、尿素、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)等を挙げることができる。また、水溶性有機化合物として、メタクリル酸アルキル・アクリル酸コポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、イソプレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ポリアクリルアミド、キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、プルラン、カラギーナン、ペクチン、チオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、アミロース等のデンプン類、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩を用いることもできる。中でも、水溶性有機化合物は、トレハロース、ポリエチレングリコール(PEG)及び尿素から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 Examples of water-soluble organic compounds include sugars, water-soluble polymers, urea, and the like. Specific examples include trehalose, urea, polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), carboxymethyl cellulose, and polyvinyl alcohol (PVA). Further, as water-soluble organic compounds, alkyl methacrylate / acrylic acid copolymer, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, isoprene glycol, hexylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyacrylamide , Xanthan gum, guar gum, tamarind gum, carrageenan, locust bean gum, quince seed, alginic acid, pullulan, carrageenan, pectin, thiolated starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, amylose and other starches, glycerin Diglycerin, polyglycerin, hyaluronic acid, and metal salts of hyaluronic acid can also be used. Among these, the water-soluble organic compound is preferably at least one selected from trehalose, polyethylene glycol (PEG), and urea.
水溶性有機化合物として水溶性高分子を用いる場合、水溶性高分子の分子量は、100以上であることが好ましく、150以上であることがより好ましい。また、水溶性高分子の分子量は、50000以下であることが好ましく、30000以下であることがより好ましい。 When a water-soluble polymer is used as the water-soluble organic compound, the molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 100 or more, and more preferably 150 or more. Further, the molecular weight of the water-soluble polymer is preferably 50000 or less, and more preferably 30000 or less.
水溶性有機化合物の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して0.1質量%以上であることが好ましく、0.2質量%以上であることがより好ましく、0.5質量%以上であることがさらに好ましい。また、水溶性有機化合物の含有量は、繊維状セルロース含有物の全質量に対して30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましい。水溶性有機化合物の含有量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロース含有物は、長期保管後であっても再分散液から透明性の高いシートを形成しやすくなる。 The content of the water-soluble organic compound is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and 0.5% by mass with respect to the total mass of the fibrous cellulose-containing material. More preferably, it is the above. Moreover, it is preferable that it is 30 mass% or less with respect to the total mass of a fibrous cellulose containing material, and, as for content of a water-soluble organic compound, it is more preferable that it is 20 mass% or less. By setting the content of the water-soluble organic compound within the above range, the fine fibrous cellulose-containing material can easily form a highly transparent sheet from the redispersed liquid even after long-term storage.
(任意成分)
本発明の繊維状セルロース含有物には、上述した成分以外の任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、たとえば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、アルコール、防腐剤、有機微粒子、無機微粒子、樹脂等を挙げることができる。また、任意成分として、有機イオンを添加してもよい。
(Optional component)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention may contain an optional component other than the components described above. Examples of optional components include antifoaming agents, lubricants, ultraviolet absorbers, dyes, pigments, stabilizers, alcohols, preservatives, organic fine particles, inorganic fine particles, resins, and the like. Moreover, you may add an organic ion as an arbitrary component.
また、任意成分としては、吸湿剤を挙げることもできる。吸湿剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ、セピオライト、酸化カルシウム、ケイソウ土、活性炭、活性白土、ホワイトカーボン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。 Moreover, a hygroscopic agent can also be mentioned as an arbitrary component. Examples of the hygroscopic agent include silica gel, zeolite, alumina, sepiolite, calcium oxide, diatomaceous earth, activated carbon, activated clay, white carbon, calcium chloride, magnesium chloride, potassium acetate, dibasic sodium phosphate, sodium citrate and the like. It is done.
(繊維状セルロース含有物の製造方法)
本発明は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を得る工程と、繊維状セルロースを凝集させる工程を含む繊維状セルロース含有物の製造方法に関するものでもある。繊維状セルロースを凝集させる工程としては、例えば、分散液に二価以上の金属成分を添加する工程を挙げることができる。また、このような二価以上の金属成分を添加する工程を含む場合は、金属成分を除去するための酸添加工程をさらに含むことが好ましい。
(Method for producing fibrous cellulose-containing material)
The present invention also relates to a method for producing a fibrous cellulose-containing material, comprising a step of obtaining a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and a step of aggregating the fibrous cellulose. Examples of the step of aggregating fibrous cellulose include a step of adding a bivalent or higher metal component to the dispersion. Moreover, when including the process of adding such a bivalent or more metal component, it is preferable to further include the acid addition process for removing a metal component.
繊維状セルロース含有物の製造方法は、さらにpH調整工程を含むものであってもよい。pH調整工程は、繊維状セルロース含有物を、固形分濃度が0.5質量%のスラリーとした際に、スラリーのpHが4以上となるようにpHを調整する工程であることが好ましい。 The method for producing a fibrous cellulose-containing material may further include a pH adjustment step. The pH adjustment step is preferably a step of adjusting the pH so that the slurry has a pH of 4 or more when the fibrous cellulose-containing material is made into a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass.
繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を得る工程は、上記の(繊維状セルロース)の項目で詳述した工程である。繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を得る工程は、置換基導入工程と、アルカリ処理工程と、解繊処理工程とを含む。 The step of obtaining a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less is the step described in detail in the above item (Fibrous cellulose). The step of obtaining a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less includes a substituent introduction step, an alkali treatment step, and a defibration treatment step.
分散液に二価以上の金属成分を添加する工程では、二価以上の金属成分を含む金属塩を添加することが好ましい。二価以上の金属成分を含む金属塩としては、上述した金属塩を挙げることができる。分散液に二価以上の金属成分を添加する工程では、二価以上の金属成分を含む金属塩を分散液中に含まれる微細繊維状セルロース100質量部に対して、1質量部以上となるように添加することが好ましく、5質量部以上となるように添加することがより好ましい。また、二価以上の金属成分を含む金属塩を分散液中に含まれる微細繊維状セルロース100質量部に対して、100質量部以下となるように添加することが好ましく、50質量部以下となるように添加することがより好ましい。 In the step of adding a divalent or higher metal component to the dispersion, it is preferable to add a metal salt containing a divalent or higher metal component. Examples of the metal salt containing a divalent or higher-valent metal component include the metal salts described above. In the step of adding a divalent or higher metal component to the dispersion, the metal salt containing the divalent or higher metal component is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose contained in the dispersion. It is preferable to add to more preferably 5 parts by mass or more. Moreover, it is preferable to add a metal salt containing a bivalent or higher-valent metal component to 100 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of fine fibrous cellulose contained in the dispersion, and 50 parts by mass or less. It is more preferable to add so that.
金属成分を添加する工程は、二価以上の金属成分を添加した後に濾過工程をさらに含むことが好ましい。このような濾過工程は、金属成分添加工程と酸添加工程の間に設けられ、濾過工程を設けることで、濃縮物を効率よく得ることができる。 The step of adding the metal component preferably further includes a filtration step after adding the bivalent or higher metal component. Such a filtration step is provided between the metal component addition step and the acid addition step, and the concentrate can be efficiently obtained by providing the filtration step.
濾過工程で使用する濾材は特に限定されないが、ステンレス製、濾紙、ポリプロピレン製、ナイロン製、ポリエチレン製、ポリエステル製などの濾材を使用できる。酸を使用することもあるため、ポリプロピレン製の濾材が好ましい。濾材の通気度は低いほど歩留りが高まるため、30cm3/cm2・sec以下、より好ましくは10cm3/cm2・sec以下、さらに好ましくは1cm3/cm2・sec以下である。 The filter medium used in the filtration step is not particularly limited, and filter media such as stainless steel, filter paper, polypropylene, nylon, polyethylene, and polyester can be used. Since an acid may be used, a polypropylene filter medium is preferable. The lower the air permeability of the filter medium, the higher the yield. Therefore, it is 30 cm 3 / cm 2 · sec or less, more preferably 10 cm 3 / cm 2 · sec or less, and further preferably 1 cm 3 / cm 2 · sec or less.
濾過工程はさらに圧縮工程を含んでもよい。圧縮工程では、圧搾装置を用いることもできる。このような装置としては、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレスなど一般的なプレス装置を用いることができ、装置は特に限定されない。圧縮時の圧力は0.2MPa以上であることが好ましく、0.4MPa以上であることがより好ましい。 The filtration step may further include a compression step. In the compression step, a squeezing device can also be used. As such an apparatus, a general press apparatus such as a belt press, a screw press, or a filter press can be used, and the apparatus is not particularly limited. The pressure during compression is preferably 0.2 MPa or more, and more preferably 0.4 MPa or more.
次いで、繊維状セルロース含有物の製造方法は、酸添加工程を含むことが好ましい。繊維状セルロース含有物の製造方法では、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液に二価以上の金属成分を添加し、その後に酸を添加することにより二価以上の金属成分の少なくとも一部が除去される。このため、酸添加工程は、金属塩除去工程とも呼ばれる。酸添加工程では、なるべく多くの金属成分を除去することが好ましいが、完全に金属成分を除去することは不可能であり、最終生成物である繊維状セルロース含有物中に0.5質量%以下の金属成分が残留する場合もある。 Next, the method for producing a fibrous cellulose-containing material preferably includes an acid addition step. In the method for producing a fibrous cellulose-containing material, at least one of the bivalent or higher metal components is added by adding a bivalent or higher metal component to a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, and then adding an acid. Part is removed. For this reason, an acid addition process is also called a metal salt removal process. In the acid addition step, it is preferable to remove as many metal components as possible, but it is impossible to completely remove the metal components, and 0.5 mass% or less in the fibrous cellulose-containing material as the final product. Some metal components may remain.
酸添加工程で添加する酸成分は、無機酸および有機酸のいずれであってもよい。無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等が挙げられる。有機酸としては、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、フマル酸、グルコン酸等が挙げられる。中でも、硫酸及び塩酸から選択される少なくとも1種を添加することが好ましい。使用する酸成分(酸性液)の濃度は特に限定されないが、10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。酸性液の濃度を上記範囲とすることにより、セルロースの分解による劣化を抑制することができる。なお、上記酸のうち少なくとも一部が繊維状セルロース含有物に残留してもよいが、酸添加工程の後にpH調整工程を設けることにより、酸成分を中和することが好ましい。 The acid component added in the acid addition step may be either an inorganic acid or an organic acid. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid and the like. Examples of the organic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, adipic acid, sebacic acid, stearic acid, maleic acid, succinic acid, tartaric acid, fumaric acid, and gluconic acid. Among these, it is preferable to add at least one selected from sulfuric acid and hydrochloric acid. The concentration of the acid component (acid solution) to be used is not particularly limited, but is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and even more preferably 1% or less. By setting the concentration of the acidic liquid in the above range, deterioration due to decomposition of cellulose can be suppressed. In addition, although at least one part may remain in a fibrous cellulose containing material among the said acids, it is preferable to neutralize an acid component by providing a pH adjustment process after an acid addition process.
酸添加工程は、酸を添加した後に濾過工程をさらに含んでもよい。また、濾過工程は、さらに圧縮工程を含んでいてもよい。 The acid addition step may further include a filtration step after adding the acid. Moreover, the filtration process may further include a compression process.
pH調整工程は、繊維状セルロース含有物を、固形分濃度が0.5質量%のスラリーとした際に、スラリーのpHが4以上となるようにpHを調整する工程である。pH調整工程は、酸添加工程で添加された酸成分を中和する工程であるから、中和工程と呼ばれることもある。すなわち、pH調整工程では、アルカリ成分が添加される。なお、これらのアルカリ成分のうち少なくとも一部が繊維状セルロース含有物に残留してもよいが、大部分は、pH調整工程における中和反応に用いられる。 The pH adjustment step is a step of adjusting the pH so that the slurry has a pH of 4 or more when the fibrous cellulose-containing material is made into a slurry having a solid content concentration of 0.5 mass%. Since the pH adjustment step is a step of neutralizing the acid component added in the acid addition step, it may be called a neutralization step. That is, an alkali component is added in the pH adjustment step. In addition, although at least one part may remain in a fibrous cellulose containing material among these alkali components, most is used for the neutralization reaction in a pH adjustment process.
pH調整工程で添加するアルカリ成分は、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。無機アルカリ化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、などが挙げられる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン等が挙げられる。中でも、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム及び炭酸水素ナトリウムから選択される少なくとも1種は好ましく用いられ、水酸化ナトリウムは特に好ましく用いられる。 The alkali component added in the pH adjustment step may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. Examples of the inorganic alkali compound include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, sodium hydrogen carbonate, and the like. Organic alkali compounds include ammonia, hydrazine, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, cyclohexylamine, aniline, tetramethyl Ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, pyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine and the like can be mentioned. Among them, at least one selected from lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate and sodium hydrogen carbonate is preferably used. Particularly preferably used.
pH調整工程では、上記アルカリ成分に加えて、界面活性剤及び水溶性有機化合物から選択される少なくとも1種を添加してもよい。この場合、添加する界面活性剤や水溶性有機化合物としては、上述した界面活性剤及び水溶性有機化合物を列挙することができる。 In the pH adjustment step, in addition to the alkali component, at least one selected from a surfactant and a water-soluble organic compound may be added. In this case, the surfactant and the water-soluble organic compound described above can be listed as the surfactant and the water-soluble organic compound to be added.
なお、界面活性剤及び水溶性有機化合物から選択される少なくとも1種は、pH調整工程を設けない場合であっても、添加されてもよい。この場合、界面活性剤及び水溶性有機化合物から選択される少なくとも1種は、上述した金属成分添加工程もしくは酸添加工程の後工程に設けられることが好ましく、酸添加工程の後工程に設けられることがより好ましい。 In addition, at least 1 sort (s) selected from surfactant and a water-soluble organic compound may be added even when not providing a pH adjustment process. In this case, it is preferable that at least one selected from the surfactant and the water-soluble organic compound is provided in the subsequent step of the above-described metal component addition step or the acid addition step, and is provided in the subsequent step of the acid addition step. Is more preferable.
繊維状セルロース含有物の製造工程において界面活性剤を添加する場合は、界面活性剤は、微細繊維状セルロース100質量部に対して、0.001質量部以上となるように添加することが好ましく、0.01質量部以上となるように添加することがより好ましく、0.1質量部以上となるように添加することがさらに好ましい。また、界面活性剤は微細繊維状セルロース100質量部に対して、20質量部以下となるように添加することが好ましく、10質量部以下となるように添加することがより好ましい。 When adding a surfactant in the production process of the fibrous cellulose-containing material, the surfactant is preferably added so as to be 0.001 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose, It is more preferable to add so that it may become 0.01 mass part or more, and it is still more preferable to add so that it may become 0.1 mass part or more. Moreover, it is preferable to add surfactant so that it may become 20 mass parts or less with respect to 100 mass parts of fine fibrous cellulose, and it is more preferable to add so that it may become 10 mass parts or less.
繊維状セルロース含有物の製造工程において水溶性有機化合物を添加する場合は、微細繊維状セルロース100質量部に対して、5質量部以上となるように添加することが好ましく、10質量部以上となるように添加することがより好ましい。また、水溶性有機化合物は微細繊維状セルロース100質量部に対して、200質量部以下となるように添加することが好ましく、100質量部以下となるように添加することがより好ましい。 When a water-soluble organic compound is added in the production process of the fibrous cellulose-containing material, it is preferably added so as to be 5 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose. It is more preferable to add so that. Moreover, it is preferable to add a water-soluble organic compound so that it may become 200 mass parts or less with respect to 100 mass parts of fine fibrous cellulose, and it is more preferable to add so that it may become 100 mass parts or less.
本発明の繊維状セルロース含有物の製造方法は、上述した工程に加えて、粉末化工程をさらに含んでもよい。本発明の繊維状セルロース含有物の製造方法が粉末化工程を含む場合、ミキサー粉砕、噴霧乾燥、オーブン乾燥、有機溶剤による脱水等の方法を採用することができる。これらの方法は適宜組み合わせて行うこともできる。なお、得られる繊維状セルロース含有物は粉粒体であってもよく、フロック状やフレーク状、ペースト状であってもよい。 In addition to the process mentioned above, the manufacturing method of the fibrous cellulose containing material of this invention may further include the powdering process. When the method for producing a fibrous cellulose-containing material of the present invention includes a powdering step, methods such as mixer pulverization, spray drying, oven drying, and dehydration with an organic solvent can be employed. These methods can also be combined appropriately. The obtained fibrous cellulose-containing material may be a powder or a floc, flake, or paste.
(再分散)
上述した工程で製造された微細繊維状セルロース含有物は、水等の溶媒に再分散させることで用いられることが好ましい。このような再分散スラリーを得るために使用する溶媒の種類は、特に限定されないが、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合物を挙げることができる。有機溶媒としては、例えば、アルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、エチレングリコールモノt−ブチルエーテル等が挙げられる。
(Redistribution)
The fine fibrous cellulose-containing material produced in the above-described process is preferably used by being redispersed in a solvent such as water. Although the kind of solvent used in order to obtain such a redispersion slurry is not specifically limited, Water, an organic solvent, and the mixture of water and an organic solvent can be mentioned. Examples of the organic solvent include alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butyl alcohol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol and glycerin. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, and ethylene glycol mono t-butyl ether.
微細繊維状セルロース含有物の再分散は常法により行うことができる。例えば、微細繊維状セルロース含有物に、上記した溶媒を添加して微細繊維状セルロース含有物を含む液を調製する工程と、この微細繊維状セルロース含有物を含む液中の微細繊維状セルロースを分散させる工程により、再分散を行うことができる。 The re-dispersion of the fine fibrous cellulose-containing material can be performed by a conventional method. For example, a step of preparing a liquid containing the fine fibrous cellulose-containing material by adding the above-described solvent to the fine fibrous cellulose-containing material, and dispersing the fine fibrous cellulose in the liquid containing the fine fibrous cellulose-containing material Redispersion can be performed by the process of making it.
微細繊維状セルロース含有物を含む液中の微細繊維状セルロースを分散させる工程に用いる分散装置としては、上記の<解繊処理>において記載した解繊処理装置と同様のものを使用してもよい。 As the dispersing device used in the step of dispersing the fine fibrous cellulose in the liquid containing the fine fibrous cellulose-containing material, the same device as the defibrating treatment device described in the above <defibrating treatment> may be used. .
(用途)
本発明の微細繊維状セルロース含有物の用途は特に限定されない。微細繊維状セルロース含有物は、例えば増粘剤として使用されることが好ましい。この場合、微細繊維状セルロース含有物の再分散スラリーは、増粘剤として各種用途(例えば、食品、化粧品、セメント、塗料、インクなどへの添加物、地下層処理用流体など)に使用することができる。
(Use)
The use of the fine fibrous cellulose-containing material of the present invention is not particularly limited. The fine fibrous cellulose-containing material is preferably used as a thickener, for example. In this case, the re-dispersed slurry of the fine fibrous cellulose-containing material should be used as a thickener for various purposes (for example, additives to foods, cosmetics, cement, paints, inks, underground layer processing fluids, etc.). Can do.
本発明の微細繊維状セルロース含有物は、樹脂やエマルジョンと混合し補強材としての用途に使用することもできる。また、繊維状セルロース含有物のスラリーを用いて成形し、成形体を作製してもよい。この場合、繊維状セルロース含有物のスラリーには、樹脂やエマルジョンを混合することが好ましい。なお、成形体は、シート形状以外に種々の形状であってもよい。さらに、微細繊維状セルロース再分散スラリーを用いて製膜し、各種シートとして使用することもできる。 The fine fibrous cellulose-containing material of the present invention can be mixed with a resin or emulsion and used for use as a reinforcing material. Moreover, it may shape | mold using the slurry of a fibrous cellulose containing material, and may produce a molded object. In this case, it is preferable to mix a resin or an emulsion with the slurry of the fibrous cellulose-containing material. The molded body may have various shapes other than the sheet shape. Furthermore, it can also form into a film using a fine fibrous cellulose redispersion slurry, and can also be used as various sheets.
(シート)
本発明の繊維状セルロース含有物は透明性の高いシートすることができる。具体的には、本発明の繊維状セルロース含有物からシートを形成した場合、シートのヘーズは、5%以下であることが好ましく、2%以下であることがより好ましく、1.5%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることが特に好ましい。ここで、シートのヘーズは、JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM−150)を用いて測定される値である。
(Sheet)
The fibrous cellulose-containing material of the present invention can be a highly transparent sheet. Specifically, when a sheet is formed from the fibrous cellulose-containing material of the present invention, the haze of the sheet is preferably 5% or less, more preferably 2% or less, and 1.5% or less. More preferably, it is 1% or less. Here, the haze of the sheet is a value measured using a haze meter (manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd., HM-150) in accordance with JIS K 7136.
本発明においては、繊維状セルロース含有物を長期保管した後であっても透明性の高いシートを形成することができる。具体的には、繊維状セルロース含有物を23℃で240時間保管した後であっても、上記ヘーズ値を満たすシートを形成することができる。 In the present invention, a highly transparent sheet can be formed even after long-term storage of the fibrous cellulose-containing material. Specifically, even after the fibrous cellulose-containing material is stored at 23 ° C. for 240 hours, a sheet satisfying the haze value can be formed.
なお、ヘーズの測定に用いられるシートの厚みは、5μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましい。またシートの厚みの上限値は、特に限定されないが、たとえば1000μm以下とすることができる。なお、シートの厚みは、触針式厚さ計(マール社製、ミリトロン1202D)で測定することができる。 The thickness of the sheet used for haze measurement is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and further preferably 20 μm or more. Moreover, the upper limit of the thickness of the sheet is not particularly limited, but can be, for example, 1000 μm or less. In addition, the thickness of a sheet | seat can be measured with a stylus type thickness meter (Maltron 1202D by Marl).
また、ヘーズの測定に用いられるシートの坪量は、10g/m2以上であることが好ましく、20g/m2以上であることがより好ましく、30g/m2以上であることがさらに好ましい。また、シートの坪量は、100g/m2以下であることが好ましく、80g/m2以下であることがより好ましい。ここで、シートの坪量は、JIS P 8124に準拠し、算出することができる。 Further, the basis weight of the sheet used for haze measurement is preferably 10 g / m 2 or more, more preferably 20 g / m 2 or more, and further preferably 30 g / m 2 or more. Further, the basis weight of the sheet is preferably 100 g / m 2 or less, and more preferably 80 g / m 2 or less. Here, the basis weight of the sheet can be calculated in accordance with JIS P 8124.
(シートの製造方法)
シートの製造工程は、上述した工程で得られる微細繊維状セルロース含有物の再分散液を基材上に塗工する工程、又は、再分散液を抄紙する工程を含む。なお、本発明においては、微細繊維状セルロース含有物は長期保管をした後のものであってもよく、このような場合であってもヘーズの低いシートを形成することができる。
(Sheet manufacturing method)
The manufacturing process of a sheet | seat includes the process of applying the re-dispersion liquid of the fine fibrous cellulose content obtained at the process mentioned above on a base material, or the process of making a paper of a re-dispersion liquid. In the present invention, the fine fibrous cellulose-containing material may be one after long-term storage, and even in such a case, a sheet having a low haze can be formed.
再分散液をシート化する工程の前には、再分散液に親水性高分子をさらに添加する工程を設けることが好ましい。親水性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール等)、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができる。 It is preferable to provide a step of further adding a hydrophilic polymer to the redispersion liquid before the step of forming the redispersion liquid into a sheet. Examples of hydrophilic polymers include polyethylene glycol, cellulose derivatives (hydroxyethylcellulose, carboxyethylcellulose, carboxymethylcellulose, etc.), casein, dextrin, starch, modified starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), Examples thereof include polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates, polyacrylamide, alkyl acrylate copolymer, urethane copolymer, and the like.
親水性高分子の含有量は、繊維状セルロース100質量部に対して、0.5質量部以上50質量部以下であることが好ましい。親水性高分子の粘度平均分子量は特に限定されないが、1.0×103以上1.0×107以下であることが好ましく、2.0×103以上1.0×107以下であることがより好ましく、5.0×103以上1.0×107以下であることがさらに好ましい。 The content of the hydrophilic polymer is preferably 0.5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the fibrous cellulose. The viscosity average molecular weight of the hydrophilic polymer is not particularly limited, but is preferably 1.0 × 10 3 or more and 1.0 × 10 7 or less, and is 2.0 × 10 3 or more and 1.0 × 10 7 or less. More preferably, it is 5.0 × 10 3 or more and 1.0 × 10 7 or less.
<塗工工程>
塗工工程は、再分散液を基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得る工程である。塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
<Coating process>
A coating process is a process of obtaining a sheet | seat by apply | coating a re-dispersion liquid on a base material, drying this, and peeling the sheet | seat formed from the base material. By using a coating apparatus and a long base material, sheets can be continuously produced.
塗工工程で用いる基材の質は、特に限定されないが、再分散液に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂板又は金属板が好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板及び、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を用いることができる。 The quality of the base material used in the coating process is not particularly limited, but a sheet having higher wettability with respect to the redispersion liquid may be able to suppress shrinkage of the sheet during drying, but the sheet formed after drying. It is preferable to select one that can be easily peeled off. Among them, a resin plate or a metal plate is preferable, but not particularly limited. For example, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polyvinylidene chloride plates, metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, iron plates, etc., and those whose surfaces are oxidized, stainless steel A plate, a brass plate or the like can be used.
塗工工程において、再分散液の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合、所定の厚み、坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠の質は特に限定されないが、乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂板または金属板を成形したものが好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板及び、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。 In the coating process, when the redispersion liquid has a low viscosity and expands on the base material, a damming frame is fixed on the base material to obtain a sheet with a predetermined thickness and basis weight. May be. The quality of the damming frame is not particularly limited, but it is preferable to select one that can easily peel off the edge of the sheet attached after drying. Among them, a molded resin plate or metal plate is preferable, but is not particularly limited. For example, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polyvinylidene chloride plates, metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, iron plates, etc., and their surfaces oxidized, stainless steel A plate, a brass plate or the like can be used.
再分散液を塗工する塗工機としては、例えば、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターが好ましい。 As a coating machine for applying the redispersion liquid, for example, a roll coater, a gravure coater, a die coater, a curtain coater, an air doctor coater or the like can be used. A die coater, a curtain coater, and a spray coater are preferable because the thickness can be made more uniform.
塗工温度は特に限定されないが、20℃以上45℃以下であることが好ましく、25℃以上40℃以下であることがより好ましく、27℃以上35℃以下であることがさらに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、再分散液を容易に塗工でき、上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。 The coating temperature is not particularly limited, but is preferably 20 ° C or higher and 45 ° C or lower, more preferably 25 ° C or higher and 40 ° C or lower, and further preferably 27 ° C or higher and 35 ° C or lower. If the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit value, the redispersion liquid can be easily applied. If the coating temperature is equal to or lower than the upper limit value, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.
塗工工程は、基材上に塗工した再分散液を乾燥させる工程を含むことが好ましい。乾燥方法としては、特に限定されないが、非接触の乾燥方法でも、シートを拘束しながら乾燥する方法の何れでもよく、これらを組み合わせてもよい。 It is preferable that a coating process includes the process of drying the redispersion liquid coated on the base material. Although it does not specifically limit as a drying method, Either a non-contact drying method or the method of drying while restraining a sheet | seat may be sufficient, and these may be combined.
非接触の乾燥方法としては、特に限定されないが、熱風、赤外線、遠赤外線または近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができるが、特に限定されない。加熱乾燥法における加熱温度は特に限定されないが、20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができ、上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制及び微細繊維状セルロースが熱によって変色することを抑制できる。 The non-contact drying method is not particularly limited, but a method of drying by heating with hot air, infrared rays, far infrared rays or near infrared rays (heating drying method) or a method of drying in vacuum (vacuum drying method) is applied. Can do. Although the heat drying method and the vacuum drying method may be combined, the heat drying method is usually applied. Although drying by infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays can be performed using an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device, it is not particularly limited. The heating temperature in the heat drying method is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 25 ° C. or higher and 105 ° C. or lower. If the heating temperature is not less than the above lower limit value, the dispersion medium can be volatilized quickly, and if it is not more than the above upper limit value, it is possible to suppress the cost required for heating and to prevent the fine fibrous cellulose from being discolored by heat. .
<抄紙工程>
シートの製造工程は、再分散液を抄紙する工程を含んでもよい。抄紙工程で抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、これらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等公知の抄紙を行ってもよい。
<Paper making process>
The manufacturing process of the sheet may include a step of making the re-dispersed liquid. Examples of the paper machine in the paper making process include a continuous paper machine such as a long-mesh type, a circular net type, and an inclined type, and a multi-layered paper machine combining these. In the paper making process, known paper making such as hand making may be performed.
抄紙工程では、再分散液をワイヤー上で濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、プレス、乾燥することでシートを得る。再分散液を濾過、脱水する場合、濾過時の濾布としては特に限定されないが、微細繊維状セルロースや防腐剤は通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないことが重要である。このような濾布としては特に限定されないが、有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしては特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。具体的には孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmのポリテトラフルオロエチレンの多孔膜、孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmのポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられるが、特に限定されない。 In the paper making process, the redispersed liquid is filtered and dehydrated on a wire to obtain a wet paper sheet, and then the sheet is obtained by pressing and drying. When the re-dispersed liquid is filtered and dehydrated, the filter cloth at the time of filtration is not particularly limited, but it is important that fine fibrous cellulose and preservatives do not pass through and the filtration rate is not too slow. Although it does not specifically limit as such a filter cloth, The sheet | seat, fabric, and porous film which consist of organic polymers are preferable. The organic polymer is not particularly limited, but non-cellulosic organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like are preferable. Specific examples include a porous film of polytetrafluoroethylene having a pore size of 0.1 μm to 20 μm, for example, 1 μm, polyethylene terephthalate or polyethylene woven fabric having a pore size of 0.1 μm to 20 μm, for example, 1 μm, but is not particularly limited.
再分散液からシートを製造する方法としては、特に限定されないが、例えばWO2011/013567に記載の製造装置を用いる方法等が挙げられる。この製造装置は、微細繊維状セルロースを含む再分散液を無端ベルトの上面に吐出し、吐出された再分散液から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させて繊維シートを生成する乾燥セクションとを備えている。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 The method for producing the sheet from the redispersion liquid is not particularly limited, and examples thereof include a method using a production apparatus described in WO2011 / 013567. This manufacturing apparatus discharges a redispersion liquid containing fine fibrous cellulose onto the upper surface of an endless belt, and squeezes a dispersion medium from the discharged redispersion liquid to generate a web, and dries the web. And a drying section for producing a fiber sheet. An endless belt is disposed from the squeezing section to the drying section, and the web generated in the squeezing section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.
採用できる脱水方法としては特に限定されないが、紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては特に限定されないが、紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどの方法が好ましい。 The dehydration method that can be employed is not particularly limited, and examples thereof include a dehydration method that is usually used in paper production. A method of dehydrating with a long net, a circular net, an inclined wire, etc., and then dehydrating with a roll press is preferable. The drying method is not particularly limited, and examples thereof include methods used in paper production. For example, methods such as a cylinder dryer, a Yankee dryer, hot air drying, a near infrared heater, and an infrared heater are preferable.
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.
<製造例1>
針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)700ml)を使用した。上記針葉樹クラフトパルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を含浸し、リン酸二水素アンモニウム49質量部、尿素130質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。得られた薬液含浸パルプを105℃の乾燥機で乾燥し、水分を蒸発させてプレ乾燥させた。その後、140℃に設定した送風乾燥機で、10分間加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
<Production Example 1>
Oji Paper's pulp (solid content 93% by weight, basis weight 208 g / m 2 sheet, Canadian standard freeness (CSF) 700 ml measured by disaggregation and measured according to JIS P 8121) is used as the conifer kraft pulp did. 100 parts by mass (absolute dry mass) of the above-mentioned softwood kraft pulp is impregnated with a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea, and compressed to 49 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate and 130 parts by mass of urea. Pulp was obtained. The obtained chemical solution-impregnated pulp was dried with a dryer at 105 ° C. to evaporate the moisture and pre-dried. Then, it heated for 10 minutes with the ventilation dryer set to 140 degreeC, the phosphate group was introduce | transduced into the cellulose in a pulp, and the phosphorylated pulp was obtained.
得られたリン酸化パルプを絶乾質量で100g分取し、10Lのイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。次いで、得られた脱水シートを10Lのイオン交換水で希釈し、撹拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加し、pHが12以上13以のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。 100 g of the obtained phosphorylated pulp was collected at an absolutely dry mass, 10 L of ion exchange water was poured, and the mixture was stirred and dispersed uniformly, followed by filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet twice. Next, the obtained dehydrated sheet was diluted with 10 L of ion exchange water, and a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion exchange water was added. The step of stirring and dispersing uniformly, followed by filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet was repeated twice.
得られた脱水シートに対し、先と同様にして、リン酸基を導入する工程、濾過脱水する工程を繰り返し、リン酸化セルロースの脱水シートを得た。得られた脱水シートの赤外線吸収スペクトルをFT−IRで測定した。その結果、1230cm-1以上1290cm-1以下にリン酸基に基づく吸収が観察され、リン酸基の付加が確認された。 In the same manner as described above, the step of introducing phosphate groups and the step of filtration and dehydration were repeated on the obtained dehydrated sheet to obtain a dehydrated sheet of phosphorylated cellulose. The infrared absorption spectrum of the obtained dehydration sheet was measured by FT-IR. As a result, absorption based on phosphate groups was observed at 1230 cm −1 or more and 1290 cm −1 or less, and addition of phosphate groups was confirmed.
得られたリン酸化セルロースにイオン交換水を添加し、2質量%スラリーを調製した。このスラリーを、さらに湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で245MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロースAを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースはセルロースI型結晶を維持していることを確認した。 Ion exchange water was added to the obtained phosphorylated cellulose to prepare a 2% by mass slurry. This slurry was further treated three times at a pressure of 245 MPa with a wet atomization apparatus (manufactured by Sugino Machine, Optimizer) to obtain fine fibrous cellulose A. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose I type crystals.
<製造例2>
製造例1において、アルティマイザー処理の代わりにクリアランスを100μmに設定したシングルディスクリファイナーを3回パスさせることで、微細繊維状セルロースBを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースはセルロースI型結晶を維持していることを確認した。
<Production Example 2>
In Production Example 1, fine fibrous cellulose B was obtained by passing a single disc refiner having a clearance of 100 μm three times instead of the optimizer treatment. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose I type crystals.
<置換基量の測定>
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基の導入量であり、この値が大きいほど、多くのリン酸基が導入されている。置換基導入量は、対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈した後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、図1(リン酸基)に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とした。算出した結果、微細繊維状セルロースA及びBともに1.60mmol/gであった。
<Measurement of substituent amount>
The amount of substituent introduction is the amount of phosphate groups introduced into the fiber material, and the larger this value, the more phosphate groups are introduced. The amount of substituent introduced was measured by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content was 0.2% by mass, and then treating with ion-exchange resin and titration with alkali. In the treatment with an ion exchange resin, 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) is added to the 0.2 mass% fibrous cellulose-containing slurry and shaken for 1 hour. Went. Thereafter, the mixture was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry. In titration using an alkali, a change in the value of electrical conductivity exhibited by the slurry was measured while adding a 0.1N sodium hydroxide aqueous solution to the fibrous cellulose-containing slurry after ion exchange. That is, the alkali amount (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 (phosphate group) is divided by the solid content (g) in the titration target slurry, and the substituent introduction amount (mmol / g). As a result of the calculation, both the fine fibrous celluloses A and B were 1.60 mmol / g.
<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。
解繊パルプスラリーの上澄み液を濃度0.01質量%以上0.1質量%以下に水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。微細繊維状セルロースAは、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることを確認した。また、微細繊維状セルロースBには、後述する方法で測定される粗大セルロース繊維、幅1000nm以下の微細繊維が混在していることを確認した。
<Measurement of fiber width>
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method.
The supernatant liquid of the defibrated pulp slurry was diluted with water to a concentration of 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less and dropped onto a carbon grid membrane subjected to a hydrophilic treatment. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.). It was confirmed that the fine fibrous cellulose A was a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm. Moreover, it confirmed that the coarse fibrous fiber measured by the method mentioned later and the fine fiber of width 1000nm or less were mixed in the fine fibrous cellulose B.
<粗大セルロース繊維量の測定>
粗大セルロース繊維量は、以下の方法で測定した。まず、微細繊維状セルロースのスラリーにイオン交換水を添加して、繊維固形分濃度を0.2質量%に調整した。次いで、冷却高速遠心分離機(コクサン社製、H−2000B)を用いて12000G×10minの条件で遠心分離し、得られた上澄み液を回収した。そして、上澄み液の固形分濃度を測定した。そして、下記式により、粗大セルロース繊維の割合を算出した。
粗大セルロース繊維の割合(%)=100−(上澄み液の固形分濃度/0.2質量%×100)
なお、微細繊維状セルロースA及び微細繊維状セルロースBについて粗大セルロース繊維量を算出した結果、微細繊維状セルロースAは0.9%、微細繊維状セルロースBは86.4%であった。
<Measurement of coarse cellulose fiber content>
The amount of coarse cellulose fibers was measured by the following method. First, ion-exchange water was added to the slurry of fine fibrous cellulose to adjust the fiber solid content concentration to 0.2% by mass. Next, the mixture was centrifuged at 12000 G × 10 min using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B), and the resulting supernatant was collected. And the solid content density | concentration of the supernatant liquid was measured. And the ratio of the coarse cellulose fiber was computed by the following formula.
Ratio of coarse cellulose fiber (%) = 100− (solid content concentration of supernatant / 0.2% by mass × 100)
As a result of calculating the amount of coarse cellulose fibers for fine fibrous cellulose A and fine fibrous cellulose B, fine fibrous cellulose A was 0.9% and fine fibrous cellulose B was 86.4%.
<実施例1>
微細繊維状セルロースAの分散液(2質量%)を500g取り、そこに0.5質量%に希釈した塩化カルシウム水溶液を250g加えてゲル化させた。濾過後、濾紙にて圧搾し、微細繊維状セルロースの濃度が20質量%の濃縮物1を得た。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液250gに30分間浸漬し、その後濾過し、濾紙にて圧搾することで微細繊維状セルロースの濃度が20質量%の濃縮物2を得た。100質量部の濃縮物2に対し、0.35N水酸化ナトリウム水溶液を100質量部、ノニオン性界面活性剤(サンノプコ社製、SNウェットPUR)を0.2質量部加え、薬さじでよく練り混ぜ、ミキサー(岩谷産業社製、ミルサー800DG)で粉砕し、微細繊維状セルロースの濃度が10質量%の微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 1>
500 g of a dispersion (2% by mass) of fine fibrous cellulose A was taken, and 250 g of a calcium chloride aqueous solution diluted to 0.5% by mass was added thereto for gelation. After filtration, the mixture was pressed with filter paper to obtain a concentrate 1 having a fine fibrous cellulose concentration of 20% by mass. This concentrate was immersed in 250 g of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes, then filtered, and pressed with a filter paper to obtain a concentrate 2 having a fine fibrous cellulose concentration of 20% by mass. Add 100 parts by weight of 0.35N sodium hydroxide aqueous solution and 0.2 parts by weight of nonionic surfactant (San Nopco, SN wet PUR) to 100 parts by weight of concentrate 2, and mix well with a spoon. Then, the mixture was pulverized with a mixer (Milcer 800DG, manufactured by Iwatani Corporation) to obtain a fine fibrous cellulose-containing product (concentrate 3) having a fine fibrous cellulose concentration of 10% by mass.
<実施例2>
実施例1において、サンプル作製の際、2回目の圧搾において濃縮物を微細繊維状セルロースの濃度が20質量%ではなく微細繊維状セルロースの濃度が40質量%になるまで圧搾し、濃縮物2を得た。100質量部の濃縮物2に対し、0.7N水酸化ナトリウム水溶液を100質量部、ノニオン性界面活性剤(SNウェットPUR)を0.4質量部になるように加えて混ぜ、微細繊維状セルロースの濃度が20質量%の濃縮物を得た以外は、実施例1と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 2>
In Example 1, during the preparation of the sample, the concentrate was squeezed in the second pressing until the concentration of fine fibrous cellulose was not 20% by mass, but the concentration of fine fibrous cellulose was 40% by mass. Obtained. To 100 parts by mass of concentrate 2, 0.7N sodium hydroxide aqueous solution was added to 100 parts by mass and nonionic surfactant (SN wet PUR) was added to 0.4 parts by mass, and mixed to obtain fine fibrous cellulose. A fine fibrous cellulose-containing material (concentrate 3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that a concentrate having a concentration of 20% by mass was obtained.
<実施例3>
実施例1において、サンプル作製の際、2回目の圧搾において濃縮物を微細繊維状セルロースの濃度が20質量%ではなく微細繊維状セルロースの濃度が40質量%になるまで圧搾し、濃縮物2を得た。100質量部の濃縮物2に対し、0.7N水酸化ナトリウム水溶液を92質量部、ノニオン性界面活性剤(SNウェットPUR)を0.4質量部、トレハロース(東京化成工業社製)を8質量部になるように加えて混ぜ、微細繊維状セルロースの濃度が20質量%の濃縮物を得た以外は、実施例1と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 3>
In Example 1, during the preparation of the sample, the concentrate was squeezed in the second pressing until the concentration of fine fibrous cellulose was not 20% by mass, but the concentration of fine fibrous cellulose was 40% by mass. Obtained. For 100 parts by mass of concentrate 2, a 0.7N sodium hydroxide aqueous solution is 92 parts by mass, a nonionic surfactant (SN wet PUR) is 0.4 parts by mass, and trehalose (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) is 8 parts by mass. A fine fibrous cellulose-containing material (concentrate 3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that a concentrate having a fine fibrous cellulose concentration of 20% by mass was obtained. .
<実施例4>
実施例3において、トレハロースの代わりにポリエチレングリコール200(東京化成工業社製)を用いた以外は、実施例3と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 4>
In Example 3, a fine fibrous cellulose-containing material (Concentrate 3) was obtained in the same manner as in Example 3 except that polyethylene glycol 200 (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) was used instead of trehalose.
<実施例5>
実施例1において、ノニオン性界面活性剤(SNウェットPUR)を添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 5>
In Example 1, a fine fibrous cellulose-containing material (Concentrate 3) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the nonionic surfactant (SN wet PUR) was not added.
<実施例6>
実施例2において、ノニオン性界面活性剤(SNウェットPUR)を添加しなかった以外は、実施例2と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物3)を得た。
<Example 6>
In Example 2, a fine fibrous cellulose-containing material (Concentrate 3) was obtained in the same manner as in Example 2 except that the nonionic surfactant (SN wet PUR) was not added.
<実施例7>
微細繊維状セルロースA分散液(2質量%)100質量部に対し、トレハロースを0.5質量部になるように混合し、50℃の乾燥機で乾燥させて微細繊維状セルロースの濃度が70質量%の濃縮物を得た。
<Example 7>
Trehalose is mixed at 0.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose A dispersion (2% by mass), and dried with a dryer at 50 ° C., so that the concentration of the fine fibrous cellulose is 70 masses. % Concentrate was obtained.
<比較例1>
実施例1において、水酸化ナトリウム水溶液とノニオン性界面活性剤(SNウェットPUR)を添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。
<Comparative Example 1>
In Example 1, a fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aqueous sodium hydroxide solution and the nonionic surfactant (SN wet PUR) were not added.
<比較例2>
実施例1において、微細繊維状セルロースAの代わりに微細繊維状セルロースBを用いた以外は、実施例1と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。
<Comparative example 2>
In Example 1, a fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) was obtained in the same manner as in Example 1 except that fine fibrous cellulose B was used instead of fine fibrous cellulose A.
<比較例3>
実施例7において、トレハロースを加えずに乾燥させ、85質量%の濃縮物を得た以外は、実施例7と同様の方法で微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。しかし、乾燥した後に水中に分散させようとしても、微細繊維状セルロースが沈殿してしまい、均一な分散液が得られなかったため、評価は行わなかった。
<Comparative Example 3>
In Example 7, a fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) was obtained in the same manner as in Example 7 except that drying was performed without adding trehalose to obtain an 85 mass% concentrate. However, even if it was attempted to be dispersed in water after drying, fine fibrous cellulose was precipitated, and a uniform dispersion was not obtained, so evaluation was not performed.
(評価)
(条件1の評価)
実施例及び比較例で得た微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)をイオン交換水に添加し、固形分濃度が0.5質量%のスラリーを100g作製した。その後、マグネチックスターラーで撹拌しながら1N水酸化ナトリウムを滴下し、スラリーのpHを10に調整した。このスラリーをディスパーザー(撹拌TKロボミクス、特殊機化工業社製、半径1.5cmの撹拌羽を使用)にて、1500rpm(2250r・cm/m)で5分間撹拌した。24時間後、スラリーをイオン交換水で0.4質量%になるように希釈し、ディスパーザーで2250r・cm/mで5分間撹拌した。得られたスラリーを50mL容量のガラススクリュービンに入れ、自転公転式スーパーミキサー(ARE−250、シンキー社製)にて、2200rpm、2分間脱泡モードで処理を行った。23℃の環境で24時間静置し、B型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、初期粘度を測定した。
(Evaluation)
(Evaluation of condition 1)
The fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in Examples and Comparative Examples was added to ion-exchanged water, and 100 g of a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass was produced. Thereafter, 1N sodium hydroxide was added dropwise while stirring with a magnetic stirrer to adjust the pH of the slurry to 10. This slurry was stirred for 5 minutes at 1500 rpm (2250 r · cm / m) with a disperser (stirring TK Robotics, manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd., using a stirring blade with a radius of 1.5 cm). After 24 hours, the slurry was diluted to 0.4% by mass with ion exchange water, and stirred with a disperser at 2250 r · cm / m for 5 minutes. The obtained slurry was put into a 50 mL capacity glass screw bottle, and processed in a defoaming mode at 2200 rpm for 2 minutes with a rotation and revolution super mixer (ARE-250, manufactured by Shinkey Corp.). The mixture was allowed to stand in an environment of 23 ° C. for 24 hours, and rotated at 23 ° C. for 3 minutes at a rotation speed of 3 rpm using a B-type viscometer (manufactured by BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT) to measure the initial viscosity.
(条件2の評価)
実施例及び比較例で得た微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を23℃で10日間保存した後、条件1の評価と同様に分散、評価を行い、粘度ηBを測定した。また、0.5質量%のスラリーを作製する際の撹拌力を8000rpm(12000r・cm/m)としたものを作製し、同様の手順で希釈、脱泡、粘度測定を行い、粘度ηCを測定した。
(Evaluation of condition 2)
After the fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in Examples and Comparative Examples was stored at 23 ° C. for 10 days, it was dispersed and evaluated in the same manner as in the condition 1, and the viscosity ηB was measured. In addition, a slurry with a stirring force of 8000 rpm (12000 r · cm / m) for preparing a 0.5 mass% slurry was prepared, and the viscosity ηC was measured by performing dilution, defoaming and viscosity measurement in the same procedure. did.
(条件3の評価)
実施例及び比較例で得た微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を50℃で3日間保存した後、条件2の評価と同様に分散、評価を行い、粘度ηD(2250r・cm/mで分散)、ηE(12000r・cm/mで分散)を測定した。
(Evaluation of condition 3)
After the fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in Examples and Comparative Examples was stored at 50 ° C. for 3 days, it was dispersed and evaluated in the same manner as in the evaluation of Condition 2, and the viscosity ηD (at 2250 r · cm / m Dispersion) and ηE (dispersion at 12000 r · cm / m) were measured.
(スラリーのpH)
実施例及び比較例で得た微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)をイオン交換水に添加し、固形分濃度が0.5質量%のスラリーを100g作製した。マグネチックスターラーで撹拌し、全体が混ざった後(5分以上経過後)にpHを測定した。
(PH of slurry)
The fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in Examples and Comparative Examples was added to ion-exchanged water, and 100 g of a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass was produced. The mixture was stirred with a magnetic stirrer, and the pH was measured after the whole was mixed (after 5 minutes or more).
(シートの作成)
実施例及び比較例で得た微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を23℃で10日間保存した後、0.5質量%になるようにイオン交換水に添加し、1N水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、pHを10に調整し、スラリーを作製した。このスラリー100質量部に対し、ポリエチレングリコール4000000(和光純薬工業社製)の0.5質量%水溶液を、ポリエチレングリコールが15質量部になるように添加した。仕上がり坪量が30g/m2になるように混合液を計量し、アクリル板に展開し、50℃のオーブンで乾燥した。なお、所定の坪量になるよう、アクリル板上には堰止用の板を配置し、得られるシートが四角形になるようにした。このシートのヘーズを、JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM−150)を用いて測定した。
(Create a sheet)
After the fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) obtained in Examples and Comparative Examples was stored at 23 ° C. for 10 days, it was added to ion-exchanged water so as to be 0.5% by mass, and a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added. The slurry was added dropwise, the pH was adjusted to 10, and a slurry was prepared. A 0.5% by mass aqueous solution of polyethylene glycol 4000000 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 100 parts by mass of the slurry so that polyethylene glycol was 15 parts by mass. The mixed solution was weighed so that the finished basis weight was 30 g / m 2 , developed on an acrylic plate, and dried in an oven at 50 ° C. In addition, the board for a dam was arrange | positioned on an acrylic board so that it might become predetermined | prescribed basic weight, and it was made for the sheet | seat obtained to become a rectangle. The haze of this sheet was measured using a haze meter (manufactured by Murakami Color Research Laboratory Co., Ltd., HM-150) according to JIS K 7136.
表1に示したように、条件1および2を満たすような濃縮物を作製することで、保存後に分散し、シート化した際のヘーズ値が低く抑えられる濃縮物を得ることができた。一方、比較例の濃縮物は、シート化した際のヘーズ値が満足のいくものではなかった。 As shown in Table 1, by producing a concentrate satisfying the conditions 1 and 2, it was possible to obtain a concentrate that was dispersed after storage and that had a low haze value when formed into a sheet. On the other hand, the concentrate of the comparative example was not satisfactory in haze value when formed into a sheet.
Claims (6)
前記繊維状セルロースの含有量は、前記繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上であり、
以下の条件1で測定した粘度が3000mPa・s以上であり、以下の条件2aで測定した粘度をηBとし、以下の条件2bで測定した粘度をηCとした場合、ηB/ηCの値は0.7よりも大きい繊維状セルロース含有物;
(条件1)
繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーAを得る;スラリーAを23℃に24時間静置した後に、固形分濃度が0.4質量%となるように希釈し、撹拌速度2250r・cm/分で5分間撹拌してスラリーBを得る;スラリーBを自転公転撹拌機を用いて撹拌速度2200rpmで2分間撹拌し、23℃に24時間静置した後に、B型粘度計を用いて23℃にて回転数3rpmで3分間回転させ、粘度を測定する;
(条件2a)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する;
(条件2b)
23℃で240時間静置した繊維状セルロース含有物を固形分濃度が0.45質量%以上0.7質量%以下となるように水に分散させ、撹拌速度12000r・cm/分で5分間撹拌してスラリーA'を得る;スラリーAに代えてスラリーA'を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する。 A fibrous cellulose-containing material containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less,
Content of the said fibrous cellulose is 5 mass% or more with respect to the total mass of the said fibrous cellulose containing material,
When the viscosity measured under the following condition 1 is 3000 mPa · s or more, the viscosity measured under the following condition 2a is ηB, and the viscosity measured under the following condition 2b is ηC, the value of ηB / ηC is 0. A fibrous cellulose content greater than 7;
(Condition 1)
The fibrous cellulose-containing material is dispersed in water so that the solid content concentration is 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry A; After allowing A to stand at 23 ° C. for 24 hours, it is diluted so that the solid content concentration is 0.4 mass%, and stirred for 5 minutes at a stirring speed of 2250 r · cm / min to obtain slurry B; Stir for 2 minutes at a stirring speed of 2200 rpm using a revolutionary stirrer and let stand at 23 ° C. for 24 hours, then rotate for 3 minutes at 23 ° C. and 3 rpm to measure the viscosity using a B-type viscometer;
(Condition 2a)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 1) except that the fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours is used;
(Condition 2b)
The fibrous cellulose-containing material that was allowed to stand at 23 ° C. for 240 hours was dispersed in water so that the solid content concentration was 0.45 mass% or more and 0.7 mass% or less, and the mixture was stirred for 5 minutes at a stirring speed of 12000 r · cm / min. Thus, slurry A ′ is obtained; the viscosity is measured in the same manner as in (Condition 1) except that slurry A ′ is used instead of slurry A.
(条件3a)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件1)と同様にして粘度を測定する;
(条件3b)
50℃で72時間静置した繊維状セルロース含有物を用いる以外は、上記(条件2b)と同様にして粘度を測定する。 The value of (eta) D / (eta) E is larger than 0.7 when the viscosity measured on the following conditions 3a is set to (eta) D, and the viscosity measured on the following conditions 3b is set to (eta) E. Containing fibrous cellulose;
(Condition 3a)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 1) except that the fibrous cellulose-containing material that is allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used;
(Condition 3b)
Viscosity is measured in the same manner as described above (Condition 2b) except that a fibrous cellulose-containing material that has been allowed to stand at 50 ° C. for 72 hours is used.
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0841103A (en) * | 1994-07-26 | 1996-02-13 | New Oji Paper Co Ltd | Method for producing water-absorbent cellulose material |
| JPH0985080A (en) * | 1995-09-27 | 1997-03-31 | Oji Paper Co Ltd | Method for producing water-absorbent cellulose material |
| JP2010168716A (en) * | 2008-12-26 | 2010-08-05 | Oji Paper Co Ltd | Method of production of microfibrous cellulose sheet |
| WO2011070923A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 王子製紙株式会社 | Process for producing sheet of finely fibrous cellulose, and composite obtained by impregnating the sheet of finely fibrous cellulose with resin |
| WO2016060120A1 (en) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | 王子ホールディングス株式会社 | Composition including fine cellulose fiber |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0841103A (en) * | 1994-07-26 | 1996-02-13 | New Oji Paper Co Ltd | Method for producing water-absorbent cellulose material |
| JPH0985080A (en) * | 1995-09-27 | 1997-03-31 | Oji Paper Co Ltd | Method for producing water-absorbent cellulose material |
| JP2010168716A (en) * | 2008-12-26 | 2010-08-05 | Oji Paper Co Ltd | Method of production of microfibrous cellulose sheet |
| WO2011070923A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 王子製紙株式会社 | Process for producing sheet of finely fibrous cellulose, and composite obtained by impregnating the sheet of finely fibrous cellulose with resin |
| WO2016060120A1 (en) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | 王子ホールディングス株式会社 | Composition including fine cellulose fiber |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020241680A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-12-03 | 王子ホールディングス株式会社 | Fibrous cellulose, fibrous cellulose dispersion liquid, and fibrous cellulose production method |
| JPWO2020241680A1 (en) * | 2019-05-31 | 2021-09-13 | 王子ホールディングス株式会社 | Method for producing fibrous cellulose, fibrous cellulose dispersion liquid and fibrous cellulose |
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