JP2011195660A - セルロース膜およびそれを用いた積層材料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも酸化セルロースを含むセルロース膜の、120℃で3時間加熱した後のLab表色系におけるb値と加熱する前のb値との差が、加熱する前のb値の30%以下である。さらに、120℃で1時間加熱した後のLab表色系におけるb値と加熱する前のb値との差が、加熱する前のb値の20%以下である。
【選択図】なし
Description
(酸化セルロースの調製)
セルロースとして汎用的に入手可能な針葉樹漂白パルプを用いた。
セルロース18g(絶乾質量換算)をpH4.8の酢酸ナトリウム緩衝液700gに加え撹拌し、膨潤させた後ミキサーにより解繊した。ここに緩衝液560gと、4−アセトアミドTEMPOを1.8gと亜塩素酸ナトリウム15.3gを加え、0.16mol/L濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液63gを添加し、60℃で48h酸化反応を行った。その後、エタノール10gを添加し、反応を停止した。続いて反応溶液に0.5NのHClを滴下しpHを2まで低下させた。ナイロンメッシュを用いてこの溶液をろ過し、固形分をさらに水で数回洗浄し、反応試薬や副生成物を除去し、固形分濃度4%の水を含有した酸化セルロースを得た。
絶乾質量換算で0.2gの湿潤酸化セルロースをビーカーに量りとり蒸留水を加えて60gとした。0.1Mの塩化ナトリウム水溶液を0.5mL加え、0.5Mの塩酸でpHを3とした後0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して伝導度測定を行った。測定はpHが11程度になるまで続けた。弱酸の中和段階に相当する部分がカルボキシル基量となるので、得られた伝導度曲線から水酸化ナトリウムの添加量を読み取ると、カルボキシル基量は1.60mmol/gであった。
次に、絶乾質量換算で2g湿潤酸化セルロースに0.5Mの酢酸20mLと蒸留水60mLと亜塩素酸ナトリウム1.8gを加えpH4に調整し48時間反応させた。この後上記と同様の手法でカルボキシル基量を測定したところ1.61mmol/gであった。これよりアルデヒド基量は0.01mmol/gと算出できた。
上記により調整した固形分濃度4%の酸化セルロース100g(固形分4g)に蒸留水を加えて400gの酸化セルロース懸濁液とした。水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8に調整した。調製した分散液を回転刃つきミキサーにて90分間処理し、微細セルロース繊維分散液を得た。
(無機層状化合物を添加した微細セルロース分散液の調製)
上記により調整した固形分濃度4%の酸化セルロース50g(固形分2g)、モンモリロナイト(平均粒子径:100〜500nm)2gに蒸留水を加えて400gの懸濁液とした。水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8に調整した。調製した分散液を回転刃つきミキサーにて90分間処理し、モンモリロナイト添加微細セルロース繊維分散液を得た。
(酸化セルロースの調製)
セルロースとして汎用的に入手可能な針葉樹漂白パルプを用いた。
セルロース30g(絶乾質量換算)を蒸留水600gに加え撹拌し、膨潤させた後ミキサーにより解繊した。ここに蒸留水1200gと、予め蒸留水200gに溶解させたTEMPOを0.3g、臭化ナトリウム3gの溶液を加え、2mol/L濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液86gを滴下により添加し、酸化反応を開始した。反応温度は常に20℃以下に維持した。反応中は系内のpHが低下するが、0.5NのNaOH水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。そして、3時間反応させた時点で、エタノール30gを添加し、反応を停止した。続いて反応溶液に0.5NのHClを滴下しpHを2まで低下させた。ナイロンメッシュを用いてこの溶液をろ過し、固形分をさらに水で数回洗浄し、反応試薬や副生成物を除去し、固形分濃度7%の水を含有した酸化セルロースを得た。
実施例と同様にして官能基導入量の測定を行った結果、カルボキシル基量は1.60mmol/g、アルデヒド基量は0.12mmol/gであった。
上記により調整した固形分濃度7%の酸化セルロース57.14g(固形分4g)に蒸留水を加えて400gの酸化セルロース懸濁液とした。水酸化ナトリウム水溶液を用いてpH8に調整した。調製した分散液を回転刃つきミキサーにて90分間処理し、微細セルロース繊維分散液を得た。
実施例1、2および比較例1の微細セルロース繊維分散液を、角型プラスチック容器に流し込み、50℃で一晩乾燥させ、続いて120度で1時間乾燥させることによりセルロースフィルムを得た。得られたセルロースフィルムの厚さは、それぞれ14.2μmと15.0μmであった。
(セルロースフィルムの測色)
実施例1、2および比較例1のセルロースフィルムを120℃で3時間、さらに180℃で1時間加熱した。加熱前、120℃1、2、3時間加熱後、180℃1時間過熱後の、Lab表色系におけるb値を、コニカミノルタ製色彩色差計CR−300を用いて測定した。
実施例1、2および実施例2のセルロースフィルムの25℃における引張り弾性率をエスアイアイ・ナノテクノロジー社製EXSTER DMS6100を用いて測定した。
1・・・基材
2・・・セルロース膜
3・・・セラミック蒸着層
Claims (11)
- 少なくとも酸化セルロースを含むセルロース膜であって、
120℃で3時間加熱した後のLab表色系におけるb値と加熱する前のb値との差が、加熱する前のb値の30%以下であることを特徴とするセルロース膜。 - 120℃で1時間加熱した後のLab表色系におけるb値と加熱する前のb値との差が、加熱する前のb値の20%以下であることを特徴とする請求項1に記載のセルロース膜。
- 引張り弾性率が6GPa以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のセルロース膜。
- 前記酸化セルロースが、ニトロキシラジカル誘導体を触媒とし、亜ハロゲン酸またはその塩を共酸化剤とし、弱酸性から中性条件下で処理した酸化セルロースであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のセルロース膜。
- 前記酸化セルロースが、酸化処理され、分子中に0.1mmol/g以上2mmol/g以下のカルボキシル基を導入した酸化セルロースであることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のセルロース膜。
- 前記酸化セルロースが、数平均繊維径50nm以下のセルロース繊維であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のセルロース膜。
- さらに、無機層状化合物を含むことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のセルロース膜。
- 基材と、前記基材の少なくとも片面に形成した請求項1から7のいずれか1項に記載のセルロース膜とを有することを特徴とする積層材料。
- 前記基材が、ポリ乳酸もしくはポリエステルを有する生分解性樹脂材料、バイオマス由来材料、または紙材料からなることを特徴とする請求項8に記載の積層材料。
- 前記基材および前記セルロース膜からなる層の間、または前記基材もしくは前記セルロース膜の少なくとも片面に、更にセラミック蒸着層を有することを特徴とする請求項8または9に記載の積層材料。
- 前記セラミック蒸着層を構成するセラミックが、酸化ケイ素又は酸化アルミニウムからなることを特徴とする請求項10に記載の積層材料。
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