JP2010201414A - Method of manufacturing filmy molded article - Google Patents

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Kenta Mukai
健太 向井
Yoshiaki Kumamoto
吉晃 熊本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a filmy molded article which is suitable as an oxygen-barrier film having a high oxygen-barrier property even in a high humidity atmosphere, and to provide a filmy molded article. <P>SOLUTION: The method of manufacturing the filmy molded article includes a process of forming a film of suspension containing cellulose fibers and a process of drying the article by heating subsequently. The cellulose fibers contain fibers of an average fiber diameter ≤200 nm, wherein cellulose that composes the cellulose fibers has a carboxyl group content of 0.1-2 mmol/g. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、酸素、水蒸気、二酸化炭素、窒素等の各種ガスの透過を抑制できるガスバリア性を有したフィルム等の製造方法として好適な膜状成形体の製造方法と、前記方法で得られた膜状成形体に関する。   The present invention relates to a method for producing a film-like molded article suitable as a method for producing a film having a gas barrier property capable of suppressing permeation of various gases such as oxygen, water vapor, carbon dioxide, and nitrogen, and a film obtained by the method. Relates to a molded article.

現状の酸素、水蒸気等のガスバリア用材料は、主として化石資源から製造されているため、非生分解性であり、焼却処分せざるを得ない。そこで、再生産可能なバイオマスを原料として、生分解性のある酸素バリア材料を製造することが検討されている。   Since current gas barrier materials such as oxygen and water vapor are mainly produced from fossil resources, they are non-biodegradable and must be incinerated. Therefore, it has been studied to produce a biodegradable oxygen barrier material using reproducible biomass as a raw material.

特許文献1は、微結晶セルロースを含有するコーティング剤と、それを基材に塗布した積層材料に関する発明である。原料となる微結晶セルロース粉末は、平均粒径が100μm以下のものが好ましいことが記載され、実施例では、平均粒径が3μmと100μmのものが使用されているだけであり、後述の繊維の微細化処理についての記載は一切なく、塗布したコーティング剤層の緻密性や膜強度、基材との密着性に改善の余地がある。   Patent Document 1 is an invention relating to a coating agent containing microcrystalline cellulose and a laminated material in which the coating agent is applied to a substrate. It is described that the microcrystalline cellulose powder as a raw material preferably has an average particle size of 100 μm or less. In the examples, only those having an average particle size of 3 μm and 100 μm are used. There is no description about the refinement treatment, and there is room for improvement in the denseness and film strength of the applied coating agent layer and the adhesion to the substrate.

さらに特許文献1は、コーティング材に添加剤を加えることで、得られる塗膜の耐湿性が向上できることが記載されている。   Further, Patent Document 1 describes that the moisture resistance of the obtained coating film can be improved by adding an additive to the coating material.

特許文献2には微細セルロース繊維に関する発明が開示されており、コーティング材として使用できる可能性が記載されているが、具体的な効果が示された用途については記載されていないし、耐湿化に関する記載もない。   Patent Document 2 discloses an invention related to fine cellulose fibers, and describes the possibility of being used as a coating material, but does not describe the use for which a specific effect has been shown, and describes moisture resistance. Nor.

非特許文献1には、酸素バリア等のガスバリア性を発揮することについての開示は全くなされていない。
特開2002−348522号公報 特開2008−1728号公報 Bio MACROMOLECULES Volume7, Number6,2006年6月,Published by the American Chemical Society
Non-Patent Document 1 does not disclose any gas barrier properties such as an oxygen barrier.
JP 2002-348522 A JP 2008-1728 A Bio MACROMOLECULES Volume7, Number6, June 2006, Published by the American Chemical Society

本発明は、高湿度雰囲気中でも高い酸素バリア性を有する酸素バリア膜として好適な膜状成形体を得ることができる、成形体の製造方法と、前記方法で得られた膜状成形体を提供することを課題とする。   The present invention provides a method for producing a molded body capable of obtaining a film-shaped molded body suitable as an oxygen barrier film having a high oxygen barrier property even in a high humidity atmosphere, and a film-shaped molded body obtained by the method. This is the issue.

本願発明は、課題の解決手段として、下記の各発明を提供する。
(1)セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物を形成させる工程と、その後、加熱による乾燥工程を有している膜状成形体の製造方法であって、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものを含み、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
(2)前記加熱による乾燥工程において、前記膜状成形体の含水率を、23℃で60%RHでの平衡含水率の1〜90%まで乾燥する請求項1記載の製造方法。
(3)前記加熱による乾燥工程において、加熱温度が50〜250℃である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。
(4)前記セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物を形成させる工程と加熱による乾燥工程の間に、該膜状物の含水率を温度20℃±15℃、湿度45〜85%RHでの平衡含水率まで乾燥した状態で保持する工程を有している、請求項1〜3のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。
The present invention provides the following inventions as means for solving the problems.
(1) A method for producing a film-shaped formed body having a step of forming a film-like product of a suspension containing cellulose fibers, and then a drying step by heating,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fibers include those having an average fiber diameter of 200 nm or less, and the cellulose constituting the cellulose fibers has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
(2) The manufacturing method according to claim 1, wherein in the drying step by heating, the moisture content of the film-shaped molded body is dried to 1 to 90% of the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH.
(3) The manufacturing method of the film-shaped molded object of Claim 1 or 2 whose heating temperature is 50-250 degreeC in the drying process by the said heating.
(4) Between the step of forming a film of the suspension containing the cellulose fibers and the drying step by heating, the water content of the film is 20 ° C. ± 15 ° C. and the humidity is 45 to 85% RH. The manufacturing method of the film-shaped molded object of any one of Claims 1-3 which has the process hold | maintained in the state dried to the equilibrium moisture content of.

本発明の製造方法により得られた膜状成形体は、高湿度雰囲気中でも高い酸素バリア性を有する酸素バリア膜として使用することができる。   The film-like molded body obtained by the production method of the present invention can be used as an oxygen barrier film having a high oxygen barrier property even in a high humidity atmosphere.

<製造原料となる特定のセルロース繊維の製造>
本発明で用いるセルロース繊維は、平均繊維径が200nm以下のものを含み、好ましくは1〜200nm、より好ましくは1〜100nm、更に好ましくは1〜50nmのものである。平均繊維径は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。
<Manufacture of specific cellulose fiber used as manufacturing raw material>
The cellulose fibers used in the present invention include those having an average fiber diameter of 200 nm or less, preferably 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, and still more preferably 1 to 50 nm. An average fiber diameter is calculated | required by the measuring method as described in an Example.

本発明で用いるセルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量は、高いガスバリア性を得ることができる観点で、0.1〜2mmol/gであり、好ましくは0.4〜2mmol/g、より好ましくは0.6〜1.8mmol/gであり、更に好ましくは0.6〜1.6mmol/gである。カルボキシル基含有量は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。カルボキシル基含有量が0.1mmol/g未満であると、後述の繊維の微細化処理を行っても、セルロース繊維の平均繊維径が200nm以下に微細化されない。   The carboxyl group content of cellulose constituting the cellulose fiber used in the present invention is 0.1 to 2 mmol / g, preferably 0.4 to 2 mmol / g, more preferably from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties. Is 0.6 to 1.8 mmol / g, more preferably 0.6 to 1.6 mmol / g. Carboxyl group content is calculated | required by the measuring method as described in an Example. When the carboxyl group content is less than 0.1 mmol / g, the average fiber diameter of the cellulose fibers is not refined to 200 nm or less even when the fiber refinement process described below is performed.

本発明の製造方法を適用して膜状成形体を得たとき、前記範囲内でカルボキシル基含有量が大きい方が酸素バリア性を高くすることができるので好ましい。酸素バリア性を高める観点から、カルボキシル基含有量は、前記範囲内で1.0mmol/g以上が好ましく、1.4mmol/g以上がより好ましい。   When a film-like molded product is obtained by applying the production method of the present invention, it is preferable that the carboxyl group content is larger within the above range because the oxygen barrier property can be increased. From the viewpoint of enhancing the oxygen barrier property, the carboxyl group content is preferably 1.0 mmol / g or more, more preferably 1.4 mmol / g or more within the above range.

なお、本発明で用いるセルロース繊維は、セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が上記範囲のものであるが、実際の製造過程における酸化処理等の制御状態によっては、酸化処理後のセルロース繊維中に前記範囲を超えるものが不純物として含まれることもあり得る。   The cellulose fiber used in the present invention has a content of carboxyl group of cellulose constituting the cellulose fiber in the above range, but depending on the control state such as oxidation treatment in the actual production process, the cellulose fiber after oxidation treatment What exceeds the said range may be contained in it as an impurity.

本発明で用いるセルロース繊維は、平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350、さらに好ましくは100〜235のものである。平均アスペクト比は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。   The cellulose fibers used in the present invention have an average aspect ratio of 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, still more preferably 100 to 350, and still more preferably 100 to 235. An average aspect ratio is calculated | required by the measuring method as described in an Example.

本発明で用いるセルロース繊維は、例えば、次の方法により製造することができる。まず、原料となる天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約10〜1000倍量(質量基準)の水を加え、ミキサー等で処理して、スラリーにする。   The cellulose fiber used by this invention can be manufactured by the following method, for example. First, about 10 to 1000 times the amount (mass basis) of water is added to the raw natural fiber (absolute dry basis), and processed with a mixer or the like to form a slurry.

原料となる天然繊維としては、例えば、木材パルプ、非木材パルプ、コットン、バクテリアセルロース等を用いることができる。   Examples of natural fibers that can be used as raw materials include wood pulp, non-wood pulp, cotton, and bacterial cellulose.

次に、触媒として2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)を使用して、前記天然繊維を酸化処理する。触媒としては他に、TEMPOの誘導体である4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、及び4−フォスフォノオキシ−TEMPO等を用いることができる。   Next, the natural fiber is oxidized using 2,2,6,6, -tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) as a catalyst. In addition, 4-acetamido-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 4-phosphonooxy-TEMPO and the like, which are derivatives of TEMPO, can be used as the catalyst.

TEMPOの使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、0.1〜10質量%となる範囲である。   The amount of TEMPO used is in a range of 0.1 to 10% by mass with respect to natural fibers (absolute dry standard) used as a raw material.

酸化処理時には、TEMPOと共に、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤、臭化ナトリウム等の臭化物を共酸化剤として併用する。   During the oxidation treatment, an oxidant such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide are used in combination with TEMPO as a co-oxidant.

酸化剤は次亜ハロゲン酸又はその塩、亜ハロゲン酸又はその塩、過ハロゲン酸又はその塩、過酸化水素、及び過有機酸などが使用可能であるが、好ましくは次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムなどのアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩である。酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜100質量%となる範囲である。   As the oxidizing agent, hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogenic acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, or the like can be used. Alkali metal hypohalites such as sodium bromite. The amount of the oxidizing agent used is in a range of about 1 to 100% by mass with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.

共酸化剤としては、臭化アルカリ金属、例えば臭化ナトリウムを使用することが好ましい。共酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜30質量%となる範囲である。   As a co-oxidant, it is preferable to use an alkali metal bromide such as sodium bromide. The usage-amount of a co-oxidant is the range used as about 1-30 mass% with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.

スラリーのpHは、酸化反応を効率良く進行させる点から9〜12の範囲で維持されることが望ましい。   The pH of the slurry is desirably maintained in the range of 9 to 12 from the viewpoint of allowing the oxidation reaction to proceed efficiently.

酸化処理の温度(前記スラリーの温度)は、1〜50℃において任意であるが、室温で反応可能であり、特に温度制御は必要としない。また反応時間は1〜240分間が望ましい。   The temperature of the oxidation treatment (temperature of the slurry) is arbitrary at 1 to 50 ° C., but the reaction is possible at room temperature, and temperature control is not particularly required. The reaction time is preferably 1 to 240 minutes.

酸化処理後に、使用した触媒等を水洗等により除去する。この段階では反応物繊維は微細化されていないので、水洗とろ過を繰り返す精製法で行うことができる。必要に応じて乾燥処理した繊維状や粉末状の酸化セルロース繊維を得ることができる。   After the oxidation treatment, the used catalyst or the like is removed by washing with water or the like. At this stage, since the reaction fiber is not refined, it can be performed by a purification method in which washing and filtration are repeated. If necessary, dry-treated fibrous or powdered oxidized cellulose fibers can be obtained.

その後、該酸化セルロースを水等の溶媒中に分散し、微細化処理をする。微細化処理は、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサーで所望の繊維幅や長さに調整することができる。この工程での固形分濃度は50質量%以下が好ましい。それを超えると分散にきわめて高いエネルギーを必要とすることから好ましくない。   Thereafter, the oxidized cellulose is dispersed in a solvent such as water and refined. Refinement treatment is performed by a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-axis extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, and a domestic juicer mixer. And can be adjusted to length. The solid concentration in this step is preferably 50% by mass or less. Beyond that, it is not preferable because very high energy is required for dispersion.

このような微細化処理により、平均繊維径が200nm以下のセルロース繊維を得ることができ、更に平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350、さらに好ましくは100〜235のものであるセルロース繊維を得ることができる。本発明の製造方法を適用したとき、アスペクト比が小さい方が、即ち、平均繊維長が短い方が酸素バリア性を高くすることができるので好ましい。酸素バリア性を高める観点から、前記平均繊維径と前記平均アスペクト比の範囲であるとき、平均アスペクト比は350以下が好ましく、235以下がより好ましい。   By such refinement treatment, cellulose fibers having an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained, and the average aspect ratio is 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, still more preferably 100 to 350, and still more preferably. Can obtain cellulose fibers of 100-235. When the production method of the present invention is applied, a smaller aspect ratio, that is, a shorter average fiber length is preferable because the oxygen barrier property can be increased. From the viewpoint of enhancing the oxygen barrier property, when the average fiber diameter is in the range of the average aspect ratio, the average aspect ratio is preferably 350 or less, and more preferably 235 or less.

その後、必要に応じて固形分濃度を調整した懸濁液状(目視的に無色透明又は不透明な液)又は必要に応じて乾燥処理した粉末状(但し、セルロース繊維が凝集した粉末状物であり、セルロース粒子を意味するものではない)を得ることができる。なお、懸濁液にするときは、水のみを使用したものでもよいし、水と他の有機溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)や界面活性剤、酸、塩基等との混合溶媒を使用したものでもよい。   Thereafter, a solid (concentrated, transparent or opaque liquid) with a solid content adjusted as necessary, or a powder that is dried as necessary (however, it is a powder in which cellulose fibers are aggregated, Cellulose particles are not meant). In addition, when making into suspension, what used only water may be used, and the mixed solvent of water, other organic solvents (for example, alcohol, such as ethanol), surfactant, an acid, a base, etc. was used. It may be a thing.

このような酸化処理及び微細化処理により、セルロース構成単位のC6位の水酸基がアルデヒド基を経由してカルボキシル基へと選択的に酸化され、前記カルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのセルロースからなる、平均繊維径が200nm以下の微細化された高結晶性セルロース繊維を得ることができる。なお、前記酸化反応においては、未反応の水酸基とアルデヒド基が残存する。アルデヒド基の残存量は、カルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gであるとき、0.1〜0.6mmol/gである。   By such oxidation treatment and refinement treatment, the hydroxyl group at the C6 position of the cellulose structural unit is selectively oxidized to a carboxyl group via an aldehyde group, and the carboxyl group content is 0.1 to 2 mmol / g. Highly crystalline cellulose fibers that are made of cellulose and have an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained. In the oxidation reaction, unreacted hydroxyl groups and aldehyde groups remain. The residual amount of aldehyde groups is 0.1 to 0.6 mmol / g when the carboxyl group content is 0.1 to 2 mmol / g.

この高結晶性セルロース繊維はセルロースI型結晶構造を有している。これは、このセルロース繊維は、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース固体原料が表面酸化されて、微細化された繊維であることを意味する。すなわち、天然セルロース繊維はその生合成の過程において生産されるミクロフィブリルと呼ばれる微細な繊維が多束化して高次な固体構造が構築されているが、そのミクロフィブリル間の強い凝集力(表面間の水素結合)を、アルデヒド基あるいはカルボキシル基の導入によって弱め、さらに微細化処理を経ることで微細セルロース繊維が得られる。   This highly crystalline cellulose fiber has a cellulose I-type crystal structure. This means that the cellulose fiber is a fiber that is refined by surface oxidation of a naturally-derived cellulose solid raw material having an I-type crystal structure. In other words, natural cellulose fibers have a high-order solid structure built up by bundling fine fibers called microfibrils produced in the process of biosynthesis. The fine cellulose fiber is obtained by weakening the hydrogen bond) by introducing an aldehyde group or a carboxyl group, and further through a refinement treatment.

そして、酸化処理条件を調整することにより、前記のカルボキシル基含有量を所定範囲内にて増減させ、極性を変化させたり、該カルボキシル基の静電反発や前述の微細化処理したりすることにより、セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比等を制御することができる。   And by adjusting the oxidation treatment conditions, the carboxyl group content is increased or decreased within a predetermined range, the polarity is changed, or the carboxyl group is subjected to electrostatic repulsion or the above-described refinement treatment. The average fiber diameter, average fiber length, average aspect ratio and the like of the cellulose fiber can be controlled.

上記の酸化処理、微細化処理によって得られたセルロース繊維は、下記の(I)、(II)、(III)の要件を満たすことができる。
(I):固形分0.1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液中のセルロース繊維質量に対して、目開き16μmのガラスフィルターを通過できるセルロース繊維の質量分率が5%以上である、性能の良好なセルロース繊維を得ること。
(II):固形分1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液中に、粒子径が1μm以上のセルロースの粒状体を含まないこと。
(III):固形分1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液の光透過率が、0.5%以上になること。
Cellulose fibers obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment can satisfy the following requirements (I), (II), and (III).
(I): The mass fraction of cellulose fibers that can pass through a glass filter having an aperture of 16 μm is 5% or more with respect to the mass of cellulose fibers in the cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 0.1 mass%. To obtain cellulose fibers with good performance.
(II): The cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 1% by mass does not contain cellulose granules having a particle size of 1 μm or more.
(III): The light transmittance of the cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 1% by mass is 0.5% or more.

要件(I):上記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分0.1質量%の懸濁液は、目開き16μmのガラスフィルターを通過させたときに、該ガラスフィルター通過前の懸濁液中に含まれる全セルロース繊維量に対して質量分率5%以上が該ガラスフィルターを通過できるものである(該ガラスフィルターを通過できる微細セルロース繊維の質量分率を微細セルロース繊維含有率とする)。ガスバリア性の観点から、微細セルロース繊維含有率は、好ましくは30%以上、より好ましくは90%以上である。   Requirement (I): When the suspension having a solid content of 0.1% by mass obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment is passed through a glass filter having an aperture of 16 μm, the suspension before passing through the glass filter is suspended. A mass fraction of 5% or more with respect to the total amount of cellulose fibers contained in the suspension can pass through the glass filter (the mass fraction of fine cellulose fibers that can pass through the glass filter is defined as the content of fine cellulose fibers). To do). From the viewpoint of gas barrier properties, the fine cellulose fiber content is preferably 30% or more, more preferably 90% or more.

要件(II):上記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分1質量%の懸濁液は、原料として用いた天然繊維が微細化されており、粒子径が1μm以上のセルロースの粒状体は含まないものが好ましい。ここで、粒状体とは、略球状であり、その形状を平面に投影した投影形状を囲む長方形の長軸と短軸の比(長軸/短軸)が最大でも3以下であるものとする。粒状体の粒子径は、長軸と短軸の長さの相加平均値とする。この粒状体の有無の判定は、後述の光学顕微鏡による観察で行った。   Requirement (II): The suspension having a solid content of 1% by mass obtained by the above-described oxidation treatment and refinement treatment has a refined natural fiber used as a raw material, and is a cellulose granule having a particle diameter of 1 μm or more. What does not contain a body is preferable. Here, the granular material is substantially spherical, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the rectangle surrounding the projected shape obtained by projecting the shape onto a plane is 3 or less at the maximum. . The particle diameter of the granular material is an arithmetic average value of the lengths of the major axis and the minor axis. The presence / absence of the granular material was determined by observation with an optical microscope described later.

要件(III):前記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分1質量%のセルロース繊維懸濁液は、光透過率が0.5%以上であることが好ましく、ガスバリア性の観点から、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは60%以上である。   Requirement (III): The cellulose fiber suspension having a solid content of 1% by mass obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment preferably has a light transmittance of 0.5% or more, from the viewpoint of gas barrier properties. More preferably, it is 40% or more, and further preferably 60% or more.

そして、上記の酸化処理、微細化処理により得られるセルロース繊維を含む膜状成形体は、微細セルロース繊維間の水素結合や架橋的な強い相互作用が生まれ、ガスの溶解、拡散を抑制し、高い酸素バリア性等のガスバリア性を発現できるものと考えられる。また、セルロース繊維の巾や長さによって、成形後のセルロース繊維間の細孔サイズや細孔分布を変化させることができるため(即ち、分子篩効果を変化させることができるため)、分子選択的バリア性も期待できる。   And the film-like molded object containing the cellulose fiber obtained by said oxidation process and refinement | miniaturization process produces the hydrogen bond between fine cellulose fibers, and a strong cross-linking interaction, suppresses melt | dissolution and diffusion of gas, and is high It is considered that gas barrier properties such as oxygen barrier properties can be expressed. In addition, since the pore size and pore distribution between the molded cellulose fibers can be changed depending on the width and length of the cellulose fibers (that is, the molecular sieve effect can be changed), a molecular selective barrier. We can expect sex.

本発明のセルロース繊維懸濁液は、目的に応じた成形ができるように固形分濃度を調整すればよく、例えば、固形分濃度は0.05〜30質量%の範囲にすることができる。   What is necessary is just to adjust solid content concentration so that the shaping | molding according to the objective can perform the cellulose fiber suspension of this invention, for example, solid content concentration can be made into the range of 0.05-30 mass%.

セルロース繊維懸濁液に含まれていてもよい他の成分としては、公知の充填剤、顔料等の着色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、粘土鉱物(モンモリロナイト等)、金属塩、コロイダルシリカ、アルミナゾル、酸化チタン等を配合することができる。   Other components that may be contained in the cellulose fiber suspension include known fillers, colorants such as pigments, ultraviolet absorbers, antistatic agents, clay minerals (montmorillonite, etc.), metal salts, colloidal silica, Alumina sol, titanium oxide or the like can be blended.

<膜状物を形成させる工程>
本工程は、上記方法で得られたセルロース繊維を含む懸濁液を調製し、セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物(湿潤しており流動性のある状態)を形成させる工程である。
<Step of forming a film-like material>
This step is a step of preparing a suspension containing the cellulose fiber obtained by the above method and forming a film-like product (wet and fluid) of the suspension containing the cellulose fiber.

本工程では、例えば、
(i)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上に膜状物を形成させる工程、と、
(ii)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、樹脂フィルム等の基材上に膜状物を形成する工程、
のいずれかの方法を適用することができる。
In this process, for example,
(I) using a suspension containing cellulose fibers to form a film on the substrate; and
(Ii) forming a film-like material on a substrate such as a resin film using a suspension containing cellulose fibers;
Either method can be applied.

〔(i)の成形方法〕
ガラス板等の基板上に、粘度が10〜5000mPa・s程度のセルロース繊維懸濁液を流延塗布して膜状物を製造する。この方法を適用した場合、後に加熱、乾燥してから、基板から引き剥がすことで膜状成形体を得ることができる。用いるセルロース繊維懸濁液に含まれるセルロース繊維のカルボキシル基量やアスペクト比、及び膜状成形体の厚みを制御することにより、仕様(ハイバリア性、透明性など)に応じた膜状成形体を得ることができる。
[Forming method (i)]
A cellulose fiber suspension having a viscosity of about 10 to 5000 mPa · s is cast-coated on a substrate such as a glass plate to produce a film-like material. When this method is applied, a film-like molded body can be obtained by heating and drying later and then peeling off from the substrate. By controlling the carboxyl group amount and aspect ratio of the cellulose fiber contained in the cellulose fiber suspension to be used and the thickness of the film-shaped molded body, a film-shaped molded body corresponding to the specifications (high barrier property, transparency, etc.) is obtained. be able to.

〔(ii)の成形方法〕
樹脂フィルムなどの基材の一面又は両面に対して、塗布法、噴霧法、浸漬法等の公知の方法により、好ましくは塗布法又は噴霧法により、セルロース繊維懸濁液を付着させ、基材上に膜状物を形成させる。この方法を適用した場合、後に加熱、乾燥してから、基材に膜状成形体が積層した複合成形体が得られる。
[Forming method (ii)]
A cellulose fiber suspension is adhered to one or both surfaces of a substrate such as a resin film by a known method such as a coating method, a spraying method, or a dipping method, preferably by a coating method or a spraying method. To form a film. When this method is applied, a composite molded body in which a film-shaped molded body is laminated on a substrate after heating and drying is obtained.

基材となる成形体は、所望形状及び大きさのフィルム、シート、織布、不織布等の薄状物、各種形状及び大きさの箱やボトル等の立体容器等を用いることができる。これらの成形体は、紙、板紙、プラスチック、金属(多数の穴の開いたものや金網状のもので、主として補強材として使用されるもの)又これらの複合体等からなるものを用いることができ、それらの中でも、紙、板紙等の植物由来材料、生分解性プラスチック等の生分解性材料又はバイオマス由来材料にすることが好ましい。基材となる成形体は、同一又は異なる材料(例えば接着性やぬれ性向上剤)の組み合わせからなる多層構造にすることもできる。   As the molded body serving as the base material, a thin film such as a film, a sheet, a woven fabric, and a non-woven fabric having a desired shape and size, and a three-dimensional container such as a box or bottle having various shapes and sizes can be used. These molded products may be made of paper, paperboard, plastic, metal (a material having a large number of holes or a wire mesh, which is mainly used as a reinforcing material), or a composite of these. Among them, it is preferable to use plant-derived materials such as paper and paperboard, biodegradable materials such as biodegradable plastics, or biomass-derived materials. The molded body serving as the base material can have a multilayer structure made of a combination of the same or different materials (for example, adhesiveness and wettability improver).

基材となるプラスチックは、用途に応じて適宜選択することができるが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン6、66、6/10、6/12等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸(PLA)、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル、セルロース等のセロハン、三酢酸セルロース(TAC)等から選ばれる1又は2以上を用いることができる。   The plastic used as the base material can be appropriately selected according to the application, but polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides such as nylon 6, 66, 6/10, and 6/12, polyethylene terephthalate (PET), and polybutylene. One or more selected from polyesters such as terephthalate, aliphatic polyester, polylactic acid (PLA), polycaprolactone, polybutylene succinate, cellophane such as cellulose, cellulose triacetate (TAC), and the like can be used.

基材となる成形体の厚みは特に制限されるものではなく、用途に応じた強度が得られるように適宜選択すればよく、例えば、1〜1000μmの範囲にすることができる。   The thickness of the molded body serving as the base material is not particularly limited, and may be appropriately selected so that strength according to the application can be obtained. For example, the thickness can be in the range of 1 to 1000 μm.

<加熱による乾燥工程>
加熱による乾燥工程は、基板または基材に前記セルロース繊維懸濁液の膜状物を形成後、加熱しながら乾燥する工程である。セルロース繊維懸濁液の膜状物が湿潤し流動性のある状態のときに加熱しながら乾燥してもよいし、一旦、懸濁液の膜状物が流動性を失うまで乾燥し、膜状成形体を得た後に加熱しながら乾燥してもよい。
<Drying process by heating>
The drying step by heating is a step of drying while heating after forming a film of the cellulose fiber suspension on a substrate or base material. When the membrane of cellulose fiber suspension is wet and fluid, it may be dried while heating, or once dried, the membrane of suspension is lost until it loses fluidity. You may dry, heating after obtaining a molded object.

膜状物の流動性を失うとは、具体的には、(I)の成形方法を適用して成形した場合には、基板からフィルム状成形体を引き剥がすことができる程度であり、(II)の成形方法を適用して成形した場合には、軽く外力を加えた場合(例えば、指でつまんだ場合)基材上のフィルム状成形体がしわになったり、破れたりしない程度である。より具体的には、膜状物を温度20℃±15℃、湿度45〜85%RHでの平衡含水率まで乾燥した状態である。一旦、膜状成形体を、前記の温度及び湿度範囲での平衡含水率で保持することで、中間品としての保管や、印刷又は保護層の積層等の目的に応じた加工を行い易くなるので好ましい。   Specifically, the loss of fluidity of the film-like material means that when the molding method (I) is applied, the film-like molded product can be peeled off from the substrate (II ), The film-like molded product on the substrate is not wrinkled or torn when a light external force is applied (for example, when pinched with a finger). More specifically, the membrane is dried to an equilibrium moisture content at a temperature of 20 ° C. ± 15 ° C. and a humidity of 45 to 85% RH. Once the film-shaped molded body is held at the equilibrium water content in the temperature and humidity ranges, it becomes easier to store as an intermediate product and process according to the purpose such as printing or protective layer lamination. preferable.

膜状成形体が良好なガスバリア性を得るためには、加熱による乾燥工程で、膜状成形体の含水率が、温度が23℃で、相対湿度が60%RHでの平衡含水率より、上限値で90%以下まで乾燥することが好ましく、75%以下まで乾燥することがより好ましく、50%以下まで乾燥することがさらに好ましく、10%以下まで乾燥することがさらに好ましい。加熱による乾燥工程における膜状成形体の含水率の下限値は、前記平衡含水率の1%以上であり、2%以上がより好ましく、5%以上がさらに好ましい。温度が23℃で、相対湿度が60%RHでの平衡含水率は、加熱による乾燥工程後の膜状成形体を、23℃、60%RHの環境で平衡含水率に達するまで保存した後に測定した値である。膜状成形体の含水率と平衡含水率は実施例記載の方法で求められるものである。   In order to obtain a good gas barrier property for the film-shaped molded body, the moisture content of the film-shaped molded body is higher than the equilibrium moisture content at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 60% RH in the drying step by heating. It is preferable to dry to 90% or less, more preferably to 75% or less, more preferably to 50% or less, further preferably to 10% or less. The lower limit of the moisture content of the film-shaped molded body in the drying step by heating is 1% or more of the equilibrium moisture content, more preferably 2% or more, and even more preferably 5% or more. Equilibrium moisture content at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 60% RH is measured after the film-like molded body after drying by heating is stored in an environment of 23 ° C. and 60% RH until the equilibrium moisture content is reached. It is the value. The moisture content and the equilibrium moisture content of the film-like molded product are obtained by the method described in the examples.

加熱による乾燥工程の温度の上限は、50〜250℃が好ましく、100〜160℃がより好ましく、120〜160℃が更に好ましい。温度が50℃以上であると、目的とする含水率に達するまでの時間を短縮することができ、温度が250℃以下であると、熱によりセルロース繊維の膜状成形体や基材にダメージが生じることが抑制できる。乾燥時間、乾燥炉内の圧力、対流条件等は、目的とする含水率に達するように適宜調整することができる。   50-250 degreeC is preferable, as for the upper limit of the temperature of the drying process by heating, 100-160 degreeC is more preferable, and 120-160 degreeC is still more preferable. When the temperature is 50 ° C. or higher, the time required to reach the target moisture content can be shortened, and when the temperature is 250 ° C. or lower, the film-like molded body of cellulose fibers and the substrate are damaged by heat. Occurrence can be suppressed. The drying time, the pressure in the drying furnace, the convection conditions, and the like can be appropriately adjusted so as to reach the target moisture content.

加熱しながら乾燥する装置としては、公知の方法を用いることができ、電気乾燥炉(自然対流式又は強制対流式)、熱風循環式の乾燥炉、遠赤外線による加熱と熱風循環を併用した乾燥炉、加熱しながら減圧できる減圧乾燥炉等が挙げられる。   As an apparatus for drying while heating, a known method can be used, such as an electric drying furnace (natural convection type or forced convection type), a hot air circulation type drying furnace, a drying furnace using both heating by far infrared rays and hot air circulation. And a vacuum drying furnace capable of reducing pressure while heating.

加熱による乾燥を行った後、常温まで冷却し、(I)の成形方法を適用した場合は、基板から引き剥がして膜状成形体を得ることができ、(II)の成形方法を適用した場合は、基材と膜状成形体(セルロース繊維層)の積層構造を有した複合成形体を得ることができる。このとき、膜状成形体の含水率は、その温湿度条件での平行含水率に戻るが、加熱による乾燥工程で、温度が23℃で、相対湿度が60%RHでの平衡含水率よりも小さくなるまで乾燥したものは、良好なガスバリア性が得られる。加熱による乾燥工程で、膜状成形体の構造(セルロース繊維層の構造)に化学的又は物理的な変化が生じて、緻密な構造になり、温湿度変化があってもその緻密な構造が維持されるためと考えられる。   When drying by heating, cooling to room temperature and applying the molding method (I), it can be peeled off from the substrate to obtain a film-like molded product, and when the molding method (II) is applied Can obtain a composite molded body having a laminated structure of a substrate and a film-shaped molded body (cellulose fiber layer). At this time, the moisture content of the film-shaped molded product returns to the parallel moisture content under the temperature and humidity conditions, but in the drying process by heating, the moisture content is higher than the equilibrium moisture content at a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 60% RH. Good gas barrier properties can be obtained by drying to a small extent. In the drying process by heating, chemical or physical changes occur in the structure of the film-shaped molded product (structure of the cellulose fiber layer), resulting in a dense structure, which is maintained even when there is a change in temperature and humidity. It is thought to be done.

セルロース繊維層中の含水率は、加熱・乾燥前後の重量変化の他、熱量測定や赤外線吸収スペクトルなどから定性、定量的に分析できる。   The moisture content in the cellulose fiber layer can be qualitatively and quantitatively analyzed from calorimetry, infrared absorption spectrum, etc., as well as weight changes before and after heating and drying.

本発明の製造方法では、必要に応じて、更に防湿層を形成して、より防湿性を高めることもできる。   In the production method of the present invention, if necessary, a moisture-proof layer can be further formed to further improve the moisture-proof property.

防湿層を積層する方法としては、接着剤を使用する方法、熱融着法等で貼り合わせる方法や、塗布法、噴霧法、浸漬法等の公知の方法を適用できる。ここで、高い防湿性能を有する基材や防湿層は、ポリオレフィンやポリエステル等のプラスチック、これらに無機酸化物(酸化アルミや酸化ケイ素等)を蒸着したもの、これらを板紙に積層したもの、ワックスやワックスを紙にコートしたもの等を用いることができる。高い防湿性能を有する基材や防湿層は、水蒸気透過度が0.1〜600g/m2・day、好ましくは0.1〜300g/m2・day、より好ましくは0.1〜100g/m2・dayのものを用いることが好ましい。前記の高い防湿性能を有する基材や防湿層を有する複合成形体にすることで、セルロース繊維層への水蒸気の溶解、拡散を抑制することができるため、高湿度条件における酸素バリア性をより一層高めることができる。 As a method of laminating the moisture-proof layer, a known method such as a method using an adhesive, a method of bonding by a thermal fusion method, a coating method, a spraying method, or a dipping method can be applied. Here, the base material and the moisture-proof layer having high moisture-proof performance are plastics such as polyolefin and polyester, those obtained by vapor-depositing inorganic oxides (aluminum oxide, silicon oxide, etc.), those laminated on paperboard, wax, For example, paper coated with wax can be used. The substrate or moisture-proof layer having high moisture-proof performance has a water vapor permeability of 0.1 to 600 g / m 2 · day, preferably 0.1 to 300 g / m 2 · day, more preferably 0.1 to 100 g / m. It is preferable to use 2 · day. By making the composite molded body having a substrate and a moisture-proof layer having the above-mentioned high moisture-proof performance, it is possible to suppress the dissolution and diffusion of water vapor into the cellulose fiber layer, thereby further improving the oxygen barrier property under high humidity conditions. Can be increased.

各項目の測定方法は、次のとおりである。   The measurement method for each item is as follows.

(1)セルロース繊維
(1-1)平均繊維径、平均アスペクト比
セルロース繊維の平均繊維径は、0.001質量%に希釈した懸濁液をマイカ上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製,プローブはナノセンサーズ社製Point Probe(NCH)使用)で繊維高さを測定した。セルロース繊維が確認できる画像において、5本以上抽出し、その繊維高さから平均繊維径を求めた。
(1) Cellulose fiber (1-1) Average fiber diameter, average aspect ratio The average fiber diameter of the cellulose fiber was measured by adding a suspension diluted to 0.001% by mass onto mica and drying it as an observation sample. The fiber height was measured with an atomic force microscope (Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital instrument, using a probe made by Nano Sensors, Point Probe (NCH)). In an image in which cellulose fibers can be confirmed, five or more were extracted, and the average fiber diameter was determined from the fiber height.

平均アスペクト比は、セルロース繊維を水で希釈した希薄懸濁液(0.005〜0.04質量%)の粘度から算出した。粘度の測定には、レオメーター(MCR300、DG42(二重円筒)、PHYSICA社製)を用いて、20℃で測定した。セルロース繊維の質量濃度とセルロース繊維懸濁液の水に対する比粘度の関係から、次式でセルロース繊維のアスペクト比を逆算し、セルロース繊維の平均アスペクト比とした。   The average aspect ratio was calculated from the viscosity of a diluted suspension (0.005 to 0.04% by mass) obtained by diluting cellulose fibers with water. The viscosity was measured at 20 ° C. using a rheometer (MCR300, DG42 (double cylinder), manufactured by PHYSICA). From the relationship between the mass concentration of the cellulose fiber and the specific viscosity of the cellulose fiber suspension with respect to water, the aspect ratio of the cellulose fiber was calculated by the following formula to obtain the average aspect ratio of the cellulose fiber.

Figure 2010201414
Figure 2010201414

(The Theory of Polymer Dynamics, M.DOI and D.F.EDWARDS, CLARENDON PRESS・OXFORD,1986,P312に記載の剛直棒状分子の粘度式(8.138)を利用した(ここでは、剛直棒状分子=セルロース繊維とした)。(8.138)式と Lb2×ρ0=M/NAの関係から数式1が導出される。ここで、ηspは比粘度、πは円周率、lnは自然対数、Pはアスペクト比(L/b)、γ=0.8、ρsは分散媒の密度(kg/m3)、ρ0はセルロース結晶の密度(kg/m3)、Cはセルロースの質量濃度(C=ρ/ρs)、Lは繊維長、bは繊維幅(セルロース繊維断面は正方形とする)、ρはセルロース繊維の濃度(kg/m3)、Mは分子量、NAはアボガドロ数を表す)。 (The theory of Polymer Dynamics, M.DOI and DFEDWARDS, CLARENDON PRESS / OXFORD, 1986, P312) The viscosity formula (8.138) of a rigid rod-like molecule was used (here, rigid rod-like molecule = cellulose fiber) ). (8.138) equation and Lb 2 × ρ 0 = M / N equation 1 from the relation of a is derived. here, eta sp is specific viscosity, [pi is circle ratio, ln is natural logarithm, P Is the aspect ratio (L / b), γ = 0.8, ρ s is the density of the dispersion medium (kg / m 3 ), ρ 0 is the density of cellulose crystals (kg / m 3 ), and C is the mass concentration of cellulose (C = ρ / ρ s), L is the fiber length, b is the fiber width (cellulose fiber cross section is a square), [rho is the concentration of cellulose fibers (kg / m 3), M is the molecular weight, the N a represents Avogadro's number) .

(1-2)カルボキシル基含有量(mmol/g)
酸化したパルプの絶乾重量約0.5gを100mlビーカーにとり、イオン交換水を加えて全体で55mlとし、そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mlを加えてパルプ懸濁液を調製し、パルプが十分に分散するまでスタラーにて攪拌した。そして、0.1M塩酸を加えてpH2.5〜3.0としてから、自動滴定装置(AUT−501、東亜デイーケーケー(株)製)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を待ち時間60秒の条件で注入し、パルプ懸濁液の1分ごとの電導度とpHの値を測定し、pH11程度になるまで測定を続けた。そして、得られた電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、カルボキシル基含有量を算出した。
(1-2) Carboxyl group content (mmol / g)
About 0.5 g of the dry weight of oxidized pulp is put in a 100 ml beaker, and ion exchange water is added to make a total of 55 ml. Then, 5 ml of 0.01 M sodium chloride aqueous solution is added to prepare a pulp suspension. Stir with a stirrer until dispersed. Then, 0.1M hydrochloric acid is added to adjust the pH to 2.5 to 3.0, and then 0.05M sodium hydroxide aqueous solution is injected under the condition of a waiting time of 60 seconds using an automatic titrator (AUT-501, manufactured by Toa DK Corporation). Then, the electric conductivity and the pH value of the pulp suspension every minute were measured, and the measurement was continued until the pH became about pH11. And the sodium hydroxide titration amount was calculated | required from the obtained electrical conductivity curve, and carboxyl group content was computed.

天然セルロース繊維はセルロース分子約20〜1500本が集まって形成される高結晶性ミクロフィブリルの集合体として存在する。本発明で採用しているTEMPO酸化反応では、この結晶性ミクロフィブリル表面に選択的にカルボキシル基を導入することができる。したがって、現実には結晶表面にのみカルボキシル基が導入されているが、上記測定方法によって定義されるカルボキシル基含有量はセルロース重量あたりの平均値である。   Natural cellulose fibers exist as aggregates of highly crystalline microfibrils formed by collecting about 20 to 1500 cellulose molecules. In the TEMPO oxidation reaction employed in the present invention, a carboxyl group can be selectively introduced onto the surface of the crystalline microfibril. Therefore, in reality, carboxyl groups are introduced only on the crystal surface, but the carboxyl group content defined by the measurement method is an average value per cellulose weight.

(2)光透過率
分光光度計(UV−2550、株式会社島津製作所製)を用い、濃度1質量%の懸濁液の波長660nm、光路長1cmにおける光透過率(%)を測定した。
(2) Light transmittance Using a spectrophotometer (UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation), light transmittance (%) at a wavelength of 660 nm and an optical path length of 1 cm was measured for a suspension having a concentration of 1% by mass.

(3)セルロース繊維懸濁液中の微細セルロース繊維の質量分率(微細セルロース繊維含有率)(%)
セルロース繊維懸濁液を0.1質量%に調製して、その固形分濃度を測定した。続いて、そのセルロース繊維懸濁液を目開き16μmのガラスフィルター(25G P16,SHIBATA社製)で吸引ろ過した後、ろ液の固形分濃度を測定した。ろ液の固形分濃度(C1)をろ過前の懸濁液の固形分濃度(C2)で除した(C1/C2)値を微細セルロース繊維含有率(%)として算出した。
(3) Mass fraction of fine cellulose fibers in cellulose fiber suspension (fine cellulose fiber content) (%)
A cellulose fiber suspension was prepared to 0.1% by mass, and its solid content concentration was measured. Subsequently, the cellulose fiber suspension was subjected to suction filtration with a glass filter having a mesh size of 16 μm (25GP16, manufactured by SHIBATA), and then the solid content concentration of the filtrate was measured. The (C1 / C2) value obtained by dividing the solid content concentration (C1) of the filtrate by the solid content concentration (C2) of the suspension before filtration was calculated as the fine cellulose fiber content (%).

(4)懸濁液の観察
固形分1質量%に希釈した懸濁液をスライドガラス上に1滴滴下し、カバーガラスをのせて観察試料とした。この観察試料の任意の5箇所を光学顕微鏡(ECLIPSE E600 POL NIKON社製)を用いて倍率400倍で観察し、粒子径が1μm以上のセルロース粒状体の有無を確認した。粒状体とは、略球状であり、その形状を平面に投影した投影形状を囲む長方形の長軸と短軸の比(長軸/短軸)が最大でも3以下であるものとする。粒状体の粒子径は、長軸と短軸の長さの相加平均値とする。このときクロスニコル観察によって、より明瞭に確認することもできる。
(4) Observation of suspension One drop of the suspension diluted to a solid content of 1% by mass was dropped on a slide glass, and a cover glass was placed on it to prepare an observation sample. Arbitrary five places of this observation sample were observed with an optical microscope (manufactured by ECLIPSE E600 POL NIKON) at a magnification of 400 times to confirm the presence or absence of cellulose granules having a particle diameter of 1 μm or more. The granular material is substantially spherical, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the rectangle surrounding the projected shape obtained by projecting the shape onto a plane is 3 or less at the maximum. The particle diameter of the granular material is an arithmetic average value of the lengths of the major axis and the minor axis. At this time, it can be confirmed more clearly by crossed Nicols observation.

(5)膜状成形体(セルロース繊維層)の含水率(%)
初めに膜状成形体の重量を測定する(この重量をaとする)。次に、膜状成形体を、105℃、360mmHgで24時間減圧乾燥した後の重量を測定する(この重量を絶乾重量bとする)。含水率は、膜状成形体の重量(a)に対する、膜状成形体中の水分量(重量aからbを引いたもの)の百分率(%)として算出した((a-b)/a×100)。なお、加熱による乾燥処理後の含水率は、加熱乾燥炉から取り出してから3分後の含水率である。
(5) Moisture content (%) of membrane-shaped molded product (cellulose fiber layer)
First, the weight of the film-shaped molded body is measured (this weight is a). Next, the weight of the film-shaped molded body after drying under reduced pressure at 105 ° C. and 360 mmHg for 24 hours is measured (this weight is defined as the absolute dry weight b). The water content was calculated as a percentage (%) of the amount of water in the film-shaped molded body (weight a minus b) with respect to the weight (a) of the film-shaped molded body ((ab) / ax). 100). In addition, the moisture content after the drying process by heating is a moisture content 3 minutes after taking out from a heating-drying furnace.

(6)膜状成形体(セルロース繊維層)の平衡含水率(%)
加熱による乾燥工程後の膜状成形体を、23℃、60%RHの環境で24時間以上保存した後に、膜状成形体の含水率を測定した値である。
(6) Equilibrium water content (%) of membrane-like molded product (cellulose fiber layer)
This is a value obtained by measuring the moisture content of the film-shaped molded body after storing the film-shaped molded body after the drying step by heating in an environment of 23 ° C. and 60% RH for 24 hours or more.

(7)酸素透過度(等圧法)(cm3/m2・day・Pa)
JIS K7126−2 付属書Aの測定法に準拠して、酸素透過率測定装置OX−TRAN2/21(型式ML&SL、MODERN CONTROL社製)を用い、23℃、湿度50%RHの条件で測定した。具体的には、23℃、湿度50%RHの酸素ガス、23℃、湿度50%の窒素ガス(キャリアガス)環境下で測定を行った。また、一部実施例、比較例に関しては23℃、湿度0%RHの条件で測定を行った。具体的には、23℃、湿度0%RHの酸素ガス、23℃、湿度0%の窒素ガス(キャリアガス)環境下で測定を行った。また、一部実施例、比較例に関しては、23℃、湿度70%RHの条件で測定を行った。具体的には、23℃、湿度70%RHの酸素ガス、23℃、湿度70%の窒素ガス(キャリアガス)環境下で測定を行った。
(7) Oxygen permeability (isobaric method) (cm 3 / m 2 · day · Pa)
Based on the measurement method of JIS K7126-2 appendix A, it measured on 23 degreeC and humidity 50% RH conditions using oxygen permeability measuring apparatus OX-TRAN2 / 21 (model ML & SL, MODERN CONTROL). Specifically, the measurement was performed in an environment of oxygen gas at 23 ° C. and humidity 50% RH and nitrogen gas (carrier gas) at 23 ° C. and humidity 50%. Further, some examples and comparative examples were measured under conditions of 23 ° C. and humidity 0% RH. Specifically, the measurement was performed in an environment of oxygen gas at 23 ° C. and humidity 0% RH and nitrogen gas (carrier gas) at 23 ° C. and humidity 0%. Further, some examples and comparative examples were measured under conditions of 23 ° C. and humidity 70% RH. Specifically, the measurement was performed in an environment of oxygen gas at 23 ° C. and humidity 70% RH and nitrogen gas (carrier gas) at 23 ° C. and humidity 70%.

なお、酸素透過度は膜状成形体を形成後、23℃、50%RHの環境下に24時間以上放置したものを測定した。   The oxygen permeability was measured by leaving the film-like molded body and leaving it in an environment of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours or more.

実施例1
〔セルロース繊維懸濁液の調製〕
(1)原料、触媒、酸化剤、共酸化剤
天然繊維:針葉樹の漂白クラフトパルプ(製造会社:フレッチャー チャレンジ カナダ、商品名 「Machenzie」、CSF650ml)
TEMPO:市販品(製造会社:ALDRICH、Free radical、98%)
次亜塩素酸ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株) Cl:5%)
臭化ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株))。
Example 1
(Preparation of cellulose fiber suspension)
(1) Raw material, catalyst, oxidizing agent, co-oxidizing agent Natural fiber: Bleached kraft pulp of conifers (Manufacturer: Fletcher Challenge Canada, trade name “Machenzie”, CSF 650 ml)
TEMPO: Commercial product (Manufacturer: ALDRICH, Free radical, 98%)
Sodium hypochlorite: Commercial product (Manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Cl: 5%)
Sodium bromide: Commercial product (manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

(2)製造手順
まず、上記の針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分攪拌後、パルプ質量100gに対し、TEMPO1.25質量%、臭化ナトリウム12.5質量%、次亜塩素酸ナトリウム28.4質量%をこの順で添加し、pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムの滴下にてpHを10.5に保持し、酸化反応を行った。
(2) Production procedure First, 100 g of bleached kraft pulp fiber of the above-mentioned coniferous tree was sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then TEMPO 1.25% by mass, sodium bromide 12.5% by mass, hypoxia with respect to 100 g of pulp mass. Sodium chlorate (28.4% by mass) was added in this order, and a pH stud was used to maintain the pH at 10.5 by dropwise addition of 0.5M sodium hydroxide to carry out an oxidation reaction.

次に、120分の酸化時間で滴下を停止し、酸化パルプを得た。該酸化パルプをイオン交換水にて十分洗浄し、脱水処理を行った。その後、酸化パルプ3.9gとイオン交換水296.1gをミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて120分間攪拌することにより、繊維の微細化処理を行い、懸濁液を得た。セルロース繊維は、平均繊維径3.1nm、平均アスペクト比240、カルボキシル基量1.2mmol/gであり、粒子径が1μm以上のセルロース粒状体は存在しなかった。またセルロース繊維懸濁液の光透過率は97.1%で、微細セルロース繊維含有率は90.9%であった。   Next, dripping was stopped at an oxidation time of 120 minutes to obtain oxidized pulp. The oxidized pulp was sufficiently washed with ion exchange water and dehydrated. Thereafter, 3.9 g of oxidized pulp and 296.1 g of ion-exchanged water are stirred for 120 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.), thereby performing fiber refinement treatment and suspension. A liquid was obtained. Cellulose fibers had an average fiber diameter of 3.1 nm, an average aspect ratio of 240, and a carboxyl group content of 1.2 mmol / g, and there were no cellulose granules having a particle diameter of 1 μm or more. The light transmittance of the cellulose fiber suspension was 97.1%, and the content of fine cellulose fibers was 90.9%.

前記セルロース繊維懸濁液100gに、イオン交換水30gとイソプロパノール39g加えて、よく攪拌した。得られたセルロース繊維懸濁液の固形分濃度は0.77%であった。   To 100 g of the cellulose fiber suspension, 30 g of ion-exchanged water and 39 g of isopropanol were added and stirred well. The solid content concentration of the obtained cellulose fiber suspension was 0.77%.

〔膜状物の形成〕
基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、前記の方法で製造されたセルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。
(Formation of film-like material)
On one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness: 25 μm) as a base sheet, the cellulosic fiber suspension produced by the above method is applied to a bar coater (# 50). It was applied with.

〔加熱による乾燥工程〕
次に、室温(23℃)で120分間乾燥した。さらに、電気乾燥炉(自然対流式)で110℃、30分間加熱乾燥して、積層構造を有した複合成形体を得た。加熱による乾燥工程処理前後の膜状成形体(セルロース繊維層)の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表1に示す。
[Drying process by heating]
Next, it was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes. Furthermore, it was heated and dried at 110 ° C. for 30 minutes in an electric drying furnace (natural convection type) to obtain a composite molded body having a laminated structure. Table 1 shows the measurement results of the moisture content, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability before and after the drying step treatment by heating.

なお、表1中のセルロース繊維層の厚みはセルロース繊維の比重を1.5として、湿潤膜厚とセルロース繊維懸濁液の固形分濃度から算出した値である。この値は原子間力顕微鏡で測定した膜厚とよく一致していた。   In addition, the thickness of the cellulose fiber layer in Table 1 is a value calculated from the wet film thickness and the solid content concentration of the cellulose fiber suspension with the specific gravity of the cellulose fiber being 1.5. This value was in good agreement with the film thickness measured with an atomic force microscope.

実施例2〜4
実施例1と同様のセルロース繊維懸濁液を用いて、基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、セルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。
Examples 2-4
Using the same cellulose fiber suspension as in Example 1, on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 25 μm) as a substrate sheet, the cellulose fiber suspension The liquid was applied with a bar coater (# 50).

次に、実施例1と同様に室温(23℃)で120分間乾燥した。さらに、電気乾燥炉(自然対流式)で表1に示す温度と時間で加熱乾燥を行い、積層構造を有した複合成形体を得た。加熱による乾燥工程前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表1に示す。   Next, it was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes in the same manner as in Example 1. Furthermore, it heat-dried at the temperature and time which are shown in Table 1 with an electric drying furnace (natural convection type), and obtained the composite molded object which has a laminated structure. Table 1 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying step by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

実施例5、6
実施例1と同様のセルロース繊維懸濁液を用いて、基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、セルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。
Examples 5 and 6
Using the same cellulose fiber suspension as in Example 1, on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 25 μm) as a substrate sheet, the cellulose fiber suspension The liquid was applied with a bar coater (# 50).

次に、セルロース繊維懸濁液の膜状物が、湿潤した流動状態にあるうちに(塗布後5分以内)に、電気乾燥炉(自然対流式)で表1に示す温度と時間で加熱処理を行い、積層構造を有した複合成形体を得た。加熱による乾燥工程前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表1に示す。   Next, while the film of cellulose fiber suspension is in a wet and fluid state (within 5 minutes after application), heat treatment is carried out at the temperature and time shown in Table 1 in an electric drying oven (natural convection type). A composite molded body having a laminated structure was obtained. Table 1 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying step by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

比較例1
実施例1と同様のセルロース繊維懸濁液を用いて、基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、セルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。
Comparative Example 1
Using the same cellulose fiber suspension as in Example 1, on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 25 μm) as a substrate sheet, the cellulose fiber suspension The liquid was applied with a bar coater (# 50).

次に、実施例1と同様に室温(23℃)で120分間乾燥した後、加熱による乾燥を行わずに、積層構造を有した複合成形体を得た。室温で120分間乾燥した後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表1に示す。   Next, after drying at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes in the same manner as in Example 1, a composite molded body having a laminated structure was obtained without drying by heating. Table 1 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer after drying at room temperature for 120 minutes, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

比較例2、3
カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMC)(商品名HE1500F,製造会社 ダイセル工業(株))10gにイオン交換水90g、イソプロパノール30g加えて、0.7質量%のCMC溶液を調製した。
Comparative Examples 2 and 3
Carboxymethylcellulose sodium salt (CMC) (trade name HE1500F, manufactured by Daicel Industries, Ltd.) 10 g was added 90 g of ion-exchanged water and 30 g of isopropanol to prepare a 0.7 mass% CMC solution.

次に、0.7質量%のCMC溶液を、実施例1と同様に、基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、セルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。   Next, a 0.7% by mass CMC solution was applied on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 25 μm) as a base sheet in the same manner as in Example 1. The cellulose fiber suspension was applied with a bar coater (# 50).

その後、比較例2は、室温(23℃)で120分間乾燥した後、加熱による乾燥理を行わずに積層構造を有した複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表1に示す。   Thereafter, in Comparative Example 2, after drying at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes, a composite molded body having a laminated structure was obtained without performing drying by heating. Table 1 shows the measurement results of oxygen permeability.

比較例3は、比較例2で得た複合成形体を、電気乾燥炉(自然対流式)で、110℃で30分間加熱乾燥して、積層構造を有した複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表1に示す。   In Comparative Example 3, the composite molded body obtained in Comparative Example 2 was heat-dried at 110 ° C. for 30 minutes in an electric drying furnace (natural convection type) to obtain a composite molded body having a laminated structure. Table 1 shows the measurement results of oxygen permeability.

比較例4
ポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の酸素透過度の測定結果を表1に示す。
Comparative Example 4
Table 1 shows the measurement results of oxygen permeability of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness: 25 μm).

Figure 2010201414
Figure 2010201414

実施例1〜6と、比較例1、4から明らかなように、本発明の製造方法で得られた膜状成形体は、加熱による乾燥を行わない場合(比較例1)と比べて、良好な酸素バリア性を有しており、特に、50%RHの測定条件の酸素バリア性が良好である。加熱による乾燥によって、高湿度環境でも酸素バリア性が維持されることが明らかになった。また、23℃、60%RHでの平衡含水率の50%以下まで加熱乾燥した実施例2及び実施例5は、50%RHの測定条件で、より高い酸素バリア性が得られた。23℃、60%RHでの平衡含水率の10%以下まで加熱乾燥した実施例2は、0%RH及び50%RHの測定条件で、さらに高い酸素バリア性が得られた。   As is clear from Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 4, the film-like molded body obtained by the production method of the present invention is better than the case where the drying by heating is not performed (Comparative Example 1). In particular, the oxygen barrier property under the measurement condition of 50% RH is good. It became clear that the oxygen barrier property was maintained even in a high humidity environment by drying by heating. Further, Example 2 and Example 5 which were heat-dried to 50% or less of the equilibrium water content at 23 ° C. and 60% RH exhibited higher oxygen barrier properties under the measurement conditions of 50% RH. In Example 2, which was heat-dried to 10% or less of the equilibrium water content at 23 ° C. and 60% RH, higher oxygen barrier properties were obtained under the measurement conditions of 0% RH and 50% RH.

前記セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物を形成させる工程と加熱による乾燥工程の間に、該膜状物の含水率を常温常湿での平衡含水率まで乾燥した状態で保持する工程を有している実施例1と実施例2は、膜状物の含水率を常温常湿での平衡含水率まで乾燥した状態で保持する工程がない、実施例5と実施例6と同等な酸素バリア性が得られている。常温常湿での平衡含水率まで乾燥した状態で保持する工程により、中間品としての保管や、印刷又は保護層の積層等の目的に応じた加工を行うことが可能になる。   Between the step of forming a film of the suspension containing the cellulose fiber and the drying step by heating, the step of holding the moisture content of the membrane in a dry state up to the equilibrium moisture content at normal temperature and humidity Example 1 and Example 2 possessed are the oxygen equivalent to Example 5 and Example 6 in which there is no step of maintaining the moisture content of the film-like material in a dry state until the equilibrium moisture content at normal temperature and humidity. Barrier properties are obtained. By the process of keeping the moisture content at room temperature and humidity in a dry state, it is possible to carry out processing according to purposes such as storage as an intermediate product, printing or lamination of a protective layer.

比較例2と比較例3は、セルロース分子中にカルボキシル基を有する類似構造物質のCMCNa水溶液から調製した膜状成形体である。この2例では、加熱によって、50%RHにおける酸素バリア性の向上が確認できなかったことから、本発明の膜状成形体の製造方法における、加熱による高湿度下での酸素バリア性の発現は、用いたセルロース繊維の構造的な特性に由来すると考えられる。例えば、本発明で用いたセルロース繊維は、表面に含まれるアルデヒド基がセルロース繊維の水酸基と加熱によって結合する、すなわち架橋することによって、50%RHの湿度環境下でも緻密な構造を維持している可能性が考えられる。   Comparative Example 2 and Comparative Example 3 are film-like molded bodies prepared from CMCNa aqueous solutions of similar structural substances having a carboxyl group in the cellulose molecule. In these two examples, it was not possible to confirm an improvement in oxygen barrier properties at 50% RH by heating, so in the method for producing a film-shaped molded body of the present invention, the expression of oxygen barrier properties under high humidity by heating was It is thought that it originates from the structural characteristics of the used cellulose fiber. For example, the cellulose fiber used in the present invention maintains a dense structure even in a humidity environment of 50% RH by bonding, that is, crosslinking, the aldehyde group contained on the surface with the hydroxyl group of the cellulose fiber by heating. There is a possibility.

実施例7
まず、針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分攪拌後、パルプ質量100gに対し、TEMPO1.25質量%、臭化ナトリウム12.5質量%、次亜塩素酸ナトリウム28.4質量%をこの順で添加し、pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムの滴下にてpHを10.5に保持し、酸化反応を行った。
Example 7
First, 100 g of bleached kraft pulp fiber of conifers was sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then TEMPO 1.25% by mass, sodium bromide 12.5% by mass, sodium hypochlorite 28.4% by mass with respect to 100 g of pulp % Were added in this order, and a pH stud was used to maintain the pH at 10.5 by dropwise addition of 0.5 M sodium hydroxide to carry out an oxidation reaction.

次に、120分の酸化時間で滴下を停止し、酸化パルプを得た。該酸化パルプをイオン交換水にて十分洗浄し、脱水処理を行った。その後、酸化パルプ3.9gとイオン交換水296.1gをミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて10分間攪拌することにより、繊維の微細化処理を行い、セルロース繊維懸濁液を得た。セルロース繊維は、平均繊維径3.3nm、平均アスペクト比305、カルボキシル基量1.2mmol/gであり、粒子径が1μm以上のセルロース粒状体は存在しなかった。またセルロース繊維懸濁液の光透過率は95.5%で、微細セルロース繊維含有率は100%であった。得られたセルロース繊維懸濁液の固形分濃度は1.3%であった。   Next, dripping was stopped at an oxidation time of 120 minutes to obtain oxidized pulp. The oxidized pulp was sufficiently washed with ion exchange water and dehydrated. Thereafter, 3.9 g of oxidized pulp and 296.1 g of ion-exchanged water are stirred for 10 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.), so that the fiber is refined. A suspension was obtained. Cellulose fibers had an average fiber diameter of 3.3 nm, an average aspect ratio of 305, a carboxyl group content of 1.2 mmol / g, and there were no cellulose granules having a particle diameter of 1 μm or more. The light transmittance of the cellulose fiber suspension was 95.5%, and the content of fine cellulose fibers was 100%. The solid content concentration of the obtained cellulose fiber suspension was 1.3%.

基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、前記の方法で製造されたセルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。   On one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness: 25 μm) as a base sheet, the cellulosic fiber suspension produced by the above method is applied to a bar coater (# 50). It was applied with.

次に、室温(23℃)で120分間乾燥した。さらに、電気乾燥炉(自然対流式)で110℃、30分間加熱乾燥して、積層構造を有する複合成形体を得た。加熱による乾燥工程前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表2に示す。   Next, it was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes. Furthermore, it was heated and dried at 110 ° C. for 30 minutes in an electric drying furnace (natural convection type) to obtain a composite molded body having a laminated structure. Table 2 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying step by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

なお、表2中のセルロース繊維層の厚みはセルロース繊維の比重を1.5として、湿潤膜厚とセルロース繊維懸濁液の固形分濃度から算出した値である。この値は原子間力顕微鏡で測定した膜厚とよく一致していた。   The thickness of the cellulose fiber layer in Table 2 is a value calculated from the wet film thickness and the solid content concentration of the cellulose fiber suspension, with the specific gravity of the cellulose fiber being 1.5. This value was in good agreement with the film thickness measured with an atomic force microscope.

実施例8
次亜塩素酸ナトリウムの添加量が7.1質量%であること以外は、実施例7と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例7と同様にして複合成形体を得た。加熱による乾燥工程前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率及び酸素透過度の測定結果を表2に示す。
Example 8
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 7 except that the amount of sodium hypochlorite added was 7.1% by mass, and a composite molded body was obtained in the same manner as in Example 7. Table 2 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying step by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

実施例9
次亜塩素酸ナトリウムの添加量が14.2質量%であること以外は、実施例7と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例7と同様にして複合成形体を得た。加熱による乾燥処理前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表2に示す。
Example 9
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 7 except that the amount of sodium hypochlorite added was 14.2% by mass, and a composite molded body was obtained in the same manner as in Example 7. Table 2 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying treatment by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

実施例10
次亜塩素酸ナトリウムの添加量が56.4質量%であること以外は、実施例7と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例7と同様にして複合成形体を得た。加熱による乾燥工程前後のセルロース繊維層の含水率、23℃60%RHでの平衡含水率、酸素透過度の測定結果を表2に示す。
Example 10
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 7 except that the amount of sodium hypochlorite added was 56.4% by mass, and a composite molded body was obtained in the same manner as in Example 7. Table 2 shows the measurement results of the moisture content of the cellulose fiber layer before and after the drying step by heating, the equilibrium moisture content at 23 ° C. and 60% RH, and the oxygen permeability.

Figure 2010201414
Figure 2010201414

実施例7〜10は、繊維径やカルボキシル基含有量の異なるセルロース繊維懸濁液から作製した膜状成形体である。セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量や平均アスペクト比が異なっても、本発明の製造方法により、全高い酸素バリア性を得られることが分かる。   Examples 7 to 10 are film-shaped molded articles prepared from cellulose fiber suspensions having different fiber diameters and carboxyl group contents. It can be seen that even if the carboxyl group content and the average aspect ratio of cellulose constituting the cellulose fiber are different, the production method of the present invention can provide a high oxygen barrier property.

実施例11
実施例10と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製した。
Example 11
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 10.

基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、前記の方法で製造されたセルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。   On one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness: 25 μm) as a base sheet, the cellulosic fiber suspension produced by the above method is applied to a bar coater (# 50). It was applied with.

次に、室温(23℃)で120分間乾燥した。さらに、電気乾燥炉(自然対流式)で150℃、30分間加熱乾燥して、積層構造を有する複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。   Next, it was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes. Furthermore, it was heated and dried at 150 ° C. for 30 minutes in an electric drying furnace (natural convection type) to obtain a composite molded body having a laminated structure. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

なお、表3中のセルロース繊維層の厚みはセルロース繊維の比重を1.5として、湿潤膜厚とセルロース繊維懸濁液の固形分濃度から算出した値である。この値は原子間力顕微鏡で測定した膜厚とよく一致していた。   In addition, the thickness of the cellulose fiber layer in Table 3 is a value calculated from the wet film thickness and the solid content concentration of the cellulose fiber suspension with the specific gravity of the cellulose fiber being 1.5. This value was in good agreement with the film thickness measured with an atomic force microscope.

実施例12
電気乾燥炉(自然対流式)で150℃、60分間加熱乾燥すること以外は、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 12
A composite molded body was obtained in the same manner as in Example 11 except that heat drying was performed at 150 ° C. for 60 minutes in an electric drying furnace (natural convection type). Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

実施例13
電気乾燥炉(自然対流式)で150℃、180分間加熱乾燥すること以外は、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 13
A composite molded body was obtained in the same manner as in Example 11 except that heat drying was performed at 150 ° C. for 180 minutes in an electric drying furnace (natural convection type). Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

実施例14
ミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて120分間攪拌すること以外は、実施例7と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 14
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 7 except that stirring was performed for 120 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, Osaka Chemical Co., Ltd.). A molded body was obtained. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

実施例15
ミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて120分間攪拌すること以外は、実施例11と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 15
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 11 except that the mixture was stirred for 120 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, Osaka Chemical Co., Ltd.). A molded body was obtained. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

実施例16
ミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて120分間攪拌すること以外は、実施例9と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 16
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 9 except that stirring was performed for 120 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.). A molded body was obtained. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

実施例17
実施例7と同様にしてセルロース繊維懸濁液を調製し、実施例11と同様にして複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 17
A cellulose fiber suspension was prepared in the same manner as in Example 7, and a composite molded body was obtained in the same manner as in Example 11. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

比較例5、6、7
加熱による乾燥を行わないこと以外は、それぞれ実施例14、16、17と同様にして、複合成形体を得た。酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Comparative Examples 5, 6, and 7
A composite molded body was obtained in the same manner as in Examples 14, 16, and 17 except that drying by heating was not performed. Table 3 shows the measurement results of oxygen permeability.

Figure 2010201414
実施例11〜13は、加熱による乾燥時間の異なる膜状成形体であり、高い酸素バリア性を有していることが分かる。また150℃、60分加熱した実施例12において最も高い酸素バリア性を示したことから、加熱による脱水と膜状成形体へのダメージを制御することで、より高い酸素バリア性を得られると考えられる。
Figure 2010201414
It turns out that Examples 11-13 are film-form molded objects from which the drying time by heating differs, and have a high oxygen barrier property. Moreover, since the highest oxygen barrier property was shown in Example 12 heated at 150 ° C. for 60 minutes, it is considered that higher oxygen barrier property can be obtained by controlling dehydration and damage to the film-shaped molded body by heating. It is done.

実施例11、14〜17は、繊維径やカルボキシル基含有量の異なるセルロース繊維懸濁液から作製した膜状成形体である。加熱を行わなかった場合(比較例5〜7)に比べて、酸素バリア性、特に50%RHにおける酸素バリア性が向上していることが分かる。特にセルロース繊維のカルボキシル基含有量1.0以上、平均アスペクト比が350以下である実施例11、14、15、16、17は高い酸素バリア性を得られた。セルロース繊維のカルボキシル基含有量1.4、平均アスペクト比235と180である実施例11、15は、さらに高い酸素バリア性を得られた。   Examples 11 and 14 to 17 are film-shaped molded articles prepared from cellulose fiber suspensions having different fiber diameters and carboxyl group contents. It can be seen that the oxygen barrier property, particularly the oxygen barrier property at 50% RH, is improved as compared with the case where heating is not performed (Comparative Examples 5 to 7). In particular, Examples 11, 14, 15, 16, and 17 in which the carboxyl group content of the cellulose fiber was 1.0 or more and the average aspect ratio was 350 or less obtained high oxygen barrier properties. In Examples 11 and 15 where the carboxyl group content of the cellulose fiber was 1.4 and the average aspect ratio was 235 and 180, higher oxygen barrier properties were obtained.

Claims (4)

セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物を形成させる工程と、その後、加熱による乾燥工程を有している膜状成形体の製造方法であって、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものを含み、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
A process for forming a film-like product of a suspension containing cellulose fibers, and then a method for producing a film-like molded article having a drying step by heating,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fibers include those having an average fiber diameter of 200 nm or less, and the cellulose constituting the cellulose fibers has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
前記加熱による乾燥工程において、前記膜状成形体の含水率を、23℃で60%RHでの平衡含水率の1〜90%まで乾燥する請求項1記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein, in the drying step by heating, the moisture content of the film-shaped molded body is dried to 1 to 90% of an equilibrium moisture content at 23 ° C and 60% RH. 前記加熱による乾燥工程において、加熱温度が50〜250℃である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。   The manufacturing method of the film-shaped molded object of Claim 1 or 2 whose heating temperature is 50-250 degreeC in the drying process by the said heating. 前記セルロース繊維を含む懸濁液の膜状物を形成させる工程と加熱による乾燥工程の間に、該膜状物の含水率を温度20℃±15℃、湿度45〜85%RHでの平衡含水率まで乾燥した状態で保持する工程を有している、請求項1〜3のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。   Between the step of forming a film of the suspension containing the cellulose fibers and the drying step by heating, the water content of the film is balanced at a temperature of 20 ° C. ± 15 ° C. and a humidity of 45 to 85% RH. The manufacturing method of the film-shaped molded object of any one of Claims 1-3 which has the process hold | maintained in the state dried to the rate.
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