JP2015117340A - セルロースナノファイバー水性分散体の製造方法及び高濃度化助剤 - Google Patents
セルロースナノファイバー水性分散体の製造方法及び高濃度化助剤 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】セルロースナノファイバー水性分散体を効率的に製造する方法及びこの助剤を提供することである。【解決手段】ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、セルロースを微細化して、セルロースナノファイバー水性分散体を得る微細化工程；又はＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、低濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を濃縮して高濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を得る濃縮工程を含むことを特徴とするセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法を用いる。ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）を必須成分としてなることを特徴とするセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化助剤を用いる。【選択図】なし
Description
本発明はセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法及び高濃度化助剤に関する。
近年、セルロース繊維、特に木材由来のセルロース繊維（パルプ）を種々の方法で微細化したセルロースナノファイバーが、その優れた特性とリサイクル性から注目を集めている。セルロースナノファイバーは水性分散体の状態で製造されるが、製造効率（微細化処理効率、歩留まり、ろ水性）が不十分であり、かつ取扱い性が悪いため、種々の用途へ応用する際の大きな障害となっている。
この問題を解決するため、セルロースナノファイバーの製造工程において、陰イオン性分散剤を使用する方法が知られている（特許文献１）。
陰イオン性分散剤を使用する方法でも、セルロースナノファイバー水性分散体の製造効率（微細化処理効率、歩留まり、ろ水性）が不十分であるという問題がある。
本発明の目的は、セルロースナノファイバー水性分散体を効率的に製造する方法及びこの助剤を提供することである。
本発明の目的は、セルロースナノファイバー水性分散体を効率的に製造する方法及びこの助剤を提供することである。
本発明のセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法の特徴は、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、セルロースを微細化して、セルロースナノファイバー水性分散体を得る微細化工程；又は
ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、低濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を濃縮して高濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を得る濃縮工程を含む点を要旨とする。
ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、低濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を濃縮して高濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を得る濃縮工程を含む点を要旨とする。
本発明のセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化助剤の特徴は、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）を必須成分としてなる点を要旨とする。
本発明の製造方法を用いると、セルロースナノファイバー水性分散体を効率的に製造できる。
本発明のセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化助剤は、セルロースナノファイバー水性分散体を製造する際、高い製造効率（微細化処理効率、歩留まり、ろ水性）を発揮する。したがって、本発明のセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化助剤を用いると、セルロースナノファイバー水性分散体を効率的に製造できる。
本発明において、セルロースナノファイバーとは、平均繊維径が１０〜１００ｎｍ程度（好ましくは１０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは１５〜４０ｎｍ、特に好ましくは２０〜２５ｎｍ）のセルロース微細繊維を意味する。
セルロースナノファイバー水性分散体とは、水を必須成分とする水性媒体にセルロースナノファイバーを分散させたものを意味する。
水性媒体としては、水以外に、低級アルコール(メタノール、エタノール、プロパノール及びイソプロパノール等)、グリコール(エチレングリコール、プロピレングリコール及びジエチレングリコール等)、グリセリン、アセトン等が含まれる。これらは１種又は２種以上を混合して用いることができ、水及び水とその他の媒体との混合液が好ましい。
ＨＬＢは、「新・界面活性剤入門」（藤本武彦著、三洋化成工業株式会社、昭和６０年１１月１日発行）の１２８〜１２９頁に記載されているグリフィンのＨＬＢを意味する。
セルロースの微細化方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、セルロース繊維の水分散液を高圧ホモジナイザー、ビーズミル等により機械的に微細化する方法や、化学処理によってセルロースを微細化しやすい状態にした後に機械的な微細化を行なう方法等が使用できる。
セルロースの濃縮方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、ろ過、プレス脱水及び水性媒体の留去（蒸留、減圧蒸留、浸透膜法等）等が使用できる。
ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）としては、ポリオキシアルキレン鎖を有するＨＬＢ８〜１８の化合物が含まれる。
ＨＬＢとしては、８〜１８が好ましく、さらに好ましくは８．５〜１７．５、特に好ましくは９〜１７、最も好ましくは１０〜１６．５である。
ポリオキシアルキレン化合物（Ａ）としては、一般式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ１）、一般式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ２）、一般式（３）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ３）及び一般式（４）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ４）からなる群より選ばれる少なくとも１種が好ましい。
Ｒ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （１）
｛Ｈ-（ＡＯ）ｎ-｝ｒＲ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｒ２｝ｐ （２）
Ｒ１｛-Ｒ３-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （３）
{Ｒ2-}pＲ1{-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝r （４）
Ｒ１は炭素数１〜２５の活性水素化合物の反応残基、Ｒ２は炭素数１〜２４の１価の有機基、Ｒ３は炭素数１〜２４の２価の有機基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数で一分子中に複数のｎが存在する場合、それぞれ同じでも異なっていてもよく、ｓは１〜５の整数、ｐは１〜５の整数、ｒは０〜４の整数、ｐ＋ｒは１〜５の整数である。
ポリオキシアルキレン化合物（Ａ１）としては、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールの脂肪酸モノエステル及びアルキルアミンのアルキレンオキシド付加物等が含まれる。
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーとしては、エチレンオキシド５〜２００モルとプロピレンオキシド５〜２００モルとの共重合体が含まれ、ポリオキシエチレン（４８モル）ポリオキシプロピレン（３５モル）ブロックポリマー（たとえば、ニューポールＰＥ−７５；ＨＬＢ１０．１、三洋化成工業株式会社）等が挙げられる。
ポリオキシアルキレンアルキルアリールエーテルとしては、炭素数６〜１８のアルキル基を有するアルキルフェノールのエチレンオキシド付加物が含まれ、ポリオキシエチレン（８．５モル）ノニルフェノールエーテル（たとえば、ノニポール８５；ＨＬＢ１２．６、三洋化成工業株式会社、「ノニポール」は同社の登録商標である。）、ポリオキシエチレン（１０モル）ノニルフェノールエーテル（たとえば、ノニポール１００；ＨＬＢ１３．３、三洋化成工業株式会社）等が挙げられる。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテルとしては、炭素数６〜２２のアルカノールのアルキレンオキシド２〜１００モル付加物が含まれ、１級アルカノールのアルキレンオキシド付加物（たとえば、ナロアクティーＣＬ−７０；ＨＬＢ１１．７、三洋化成工業株式会社、「ナロアクティー」は同社の登録商標である。エマルミンＣＯ−２００；ＨＬＢ１５．３、三洋化成工業株式会社、「エマルミン」は同社の登録商標である。ブラウノンＥＨ−１１；１５．８、青木油脂工業）、２級アルカノールのエチレンオキシド付加物（たとえば、サンノニックＳＳ−９０；ＨＬＢ１３．２、三洋化成工業株式会社、「サンノニック」は同社の登録商標である。）等が挙げられる。
ポリオキシアルキレングリコールの脂肪酸モノエステルとしては、数平均分子量２００〜１０００のポリオキシアルキレングリコールと炭素数６〜２２の脂肪酸とのモノエステルが含まれ、数平均分子量６００のポリオキシエチレングリコールとオレイン酸とのモノエステル（たとえば、イオネットＭＯ−６００；ＨＬＢ１３．７、三洋化成工業株式会社）等が挙げられる。
アルキルアミンのアルキレンオキシド付加物としては、炭素数６〜２２の脂肪族アミンのアルキレンオキシド２〜１００モル付加物が含まれ、ラウリルアミンのエチレンオキシド付加物（たとえばブラウノンＬ−２０５；ＨＬＢ１０．４、青木油脂工業株式会社）等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン化合物（Ａ２）としては、ポリオキシアルキレングリコールの脂肪酸ジエステル等が含まれる。
ポリオキシアルキレンの脂肪酸ジエステルとしては、数平均分子量２００〜１０００のポリオキシアルキレングリコールと炭素数６〜２２の脂肪酸とのジエステルが含まれ、数平均分子量６００のポリオキシエチレングリコールとオレイン酸とのジエステル（たとえば、イオネットＤＯ−６００；ＨＬＢ１０．４、三洋化成工業株式会社)等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン化合物（Ａ３）としては、植物油のアルキレンオキシド付加物等が含まれる。
植物油のエチレンオキシド付加物としては、植物油のエチレンオキシド９〜２００モル付加物が含まれ、ひまし油のエチレンオキシド付加物（たとえば、ユニオックスＨＣ−４０；ＨＬＢ−１３．３、日油株式会社、「ユニオックス」は同社の登録商標である。）、硬化ひまし油のエチレンオキシド付加物（たとえば、ＳＵＲＦＲＩＣ ＨＣＯ−２０；ＨＬＢ＝１０、伊東製油）等が挙げられる。
ポリオキシアルキレン化合物（Ａ４）としては、ソルビタン脂肪酸部分エステルのアルキレンオキシド付加物及びグリセリン脂肪酸部分エステルのエチレンオキシド付加物等が含まれる。
ソルビタン脂肪酸部分エステルのアルキレンオキシド付加物としては、ソルビタン脂肪酸部分エステルのエチレンオキシド２〜４０モル付加物が含まれ、ソルビタンモノラウリン酸エステルのエチレンオキシド付加物（たとえば、ノニオンＬＴ−２２１；ＨＬＢ１６．７、日油株式会社）、ソルビタンモノステアリン酸エステルのエチレンオキシド付加物（たとえば、ノニオンＳＴ−２２１；ＨＬＢ１５．７、日油株式会社）及びソルビタンモノオレイン酸エステルのエチレンオキシド付加物（たとえば、ノニオンＯＴ−２２１；ＨＬＢ１５．７、日油株式会社）等が挙げられる。
グリセリン脂肪酸部分エステルのエチレンオキシド付加物としては、グリセリン脂肪酸部分エステルのエチレンオキシド１〜１００モル付加物が含まれ、グリセリンヤシ油脂肪酸部分エステルのエチレンオキシド付加物（たとえば、ユニグリＭＫ−２０７；ＨＬＢ１３．０、日油株式会社、「ユニグリ」は同社の登録商標である。）等が挙げられる。
これらのポリオキシアルキレン化合物のうち、ポリオキシアルキレン化合物（Ａ１）及びポリオキシアルキレン化合物（Ａ２）が好ましく、さらに好ましくはポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレングリコールの脂肪酸モノエステル及びポリオキシアルキレングリコールの脂肪酸ジエステル、特に好ましくはポリオキシアルキレンアルキルエーテルである。
セルロースナノファイバーの含有量（重量％）は、セルロースナノファイバー水性分散体の重量に基づいて、０．１〜１５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜１３、特に好ましくは１〜１０である。
ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の使用量（重量％）は、セルロースナノファイバーの乾燥重量に基づいて、０．１〜３が好ましく、さらに好ましくは０．１２〜２．５、特に好ましくは０．１５〜２、最も好ましくは０．２〜１である。この範囲であると、セルロースナノファイバー水性分散体の製造効率がさらに良好となる。
乾燥重量は、ハロゲン・赤外線水分計（たとえば、ＨＲ−８３Ｐ、メトラー・トレド株式会社製）｝にて、セルロースナノファイバー水性分散体２ｇを１３０℃に加熱して、重量変化が５０秒間で１ｍｇ以下となるまで１３０℃を保った後、残った重量を測定して求める値である。
微細化工程において、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）は、どの段階で添加してもよいが、微細化の初期から存在させることが好ましい。添加の仕方は、一括添加、連続添加又は分割添加のいずれでもよい。
濃縮工程において、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）は、どの段階で添加してもよいが、濃縮の初期から存在させることが好ましい。添加の仕方は、一括添加、連続添加又は分割添加のいずれでもよい。
本発明のセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化剤は、上記のＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）を必須成分としていればよく、水性媒体や公知の消泡剤が含まれていてもよい。
水性媒体を含有する場合、水性媒体の含有量（重量％）は、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の重量に基づいて、１〜２０００が好ましく、さらに好ましくは１０〜１０００である。
消泡剤を含有する場合、消泡剤の含有量（重量％）は、ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の重量に基づいて、０．１〜５０が好ましく、さらに好ましくは１〜１０である。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、特記しない限り、部は重量部を、％は重量％を意味する。
粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）は、ＡＮＴＯＮＰＡＡＲ社製粘弾性測定装置ＭＣＲ３０１にて、コーンプレート（ＣＰ２５−２；プレート径２５ｍｍ、コーン角度２°）を用い、ずり速度を０．０１／ｓから１０００／ｓまで２００秒かけて上昇させた際の粘度を測定して、ずり速度１０／ｓでの粘度を読み取った。
＜実施例１〜１７、比較例１〜７＞
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理を行い、粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）を測定した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理して粘度を測定した（ブランクとして表１に示した。）。
なお、表中、添加量はセルロースナノファイバーの乾燥重量に対する濃度である（以下同様である。）。
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理を行い、粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）を測定した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理して粘度を測定した（ブランクとして表１に示した。）。
なお、表中、添加量はセルロースナノファイバーの乾燥重量に対する濃度である（以下同様である。）。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１１）：ナロアクティーＣＬ−８５、ＨＬＢ１２．６、三洋化成工業株式会社。「ナロアクティー」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１２）：ナロアクティーＣＬ−２００、ＨＬＢ１６．０ 、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１３）：ナロアクティーＣＬ−４００、ＨＬＢ１７．８、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１４）：ナロアクティーＣＬ−４０、ＨＬＢ８．９、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１５）：エマルミン２４０、ＨＬＢ１６．１、三洋化成工業株式会社。「エマルミン」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１６）：サンノニックＳＳ−９０、ＨＬＢ１３．３、三洋化成工業株式会社。「サンノニック」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１７）：ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル（ブラウノンＥＨ−１１）、ＨＬＢ１５．８、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１８）：ポリオキシエチレンイソデシルエーテル（セフティカットＩＤ−１０６１）、ＨＬＢ１３．３、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー（Ａ１９）：ニューポールＰＥ−１０８、ＨＬＢ１５．５、三洋化成工業株式会社。「ニューポール」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１２）：ナロアクティーＣＬ−２００、ＨＬＢ１６．０ 、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１３）：ナロアクティーＣＬ−４００、ＨＬＢ１７．８、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１４）：ナロアクティーＣＬ−４０、ＨＬＢ８．９、三洋化成工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１５）：エマルミン２４０、ＨＬＢ１６．１、三洋化成工業株式会社。「エマルミン」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１６）：サンノニックＳＳ−９０、ＨＬＢ１３．３、三洋化成工業株式会社。「サンノニック」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１７）：ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル（ブラウノンＥＨ−１１）、ＨＬＢ１５．８、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ａ１８）：ポリオキシエチレンイソデシルエーテル（セフティカットＩＤ−１０６１）、ＨＬＢ１３．３、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー（Ａ１９）：ニューポールＰＥ−１０８、ＨＬＢ１５．５、三洋化成工業株式会社。「ニューポール」は同社の登録商標である。
ソルビタン脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物（Ａ３１）：ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート（ノニオンＳＴ−２２１）、ＨＬＢ１５．７、日油株式会社。「ノニオン」は同社の登録商標である。
植物油のエチレンオキシド付加物（Ａ３２）：ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油（ブラウノンＣＷ−１００）、ＨＬＢ１６．５、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシエチレンの脂肪酸エステル（Ａ２１）：イオネットＭＯ−６００、ＨＬＢ１３．７、三洋化成工業株式会社。「イオネット」は同社の登録商標である。
ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル（Ａ１１０）：ノニポール１００、ＨＬＢ１３．３、三洋化成工業株式会社。「ノニポール」は同社の登録商標である。
グリセリン脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物（Ａ３３）：ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸グリセリル（ユニグリＭＫ−２０７）、ＨＬＢ１３．０、日油株式会社、「ユニグリ」は同社の登録商標である。
植物油のエチレンオキシド付加物（Ａ３２）：ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油（ブラウノンＣＷ−１００）、ＨＬＢ１６．５、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシエチレンの脂肪酸エステル（Ａ２１）：イオネットＭＯ−６００、ＨＬＢ１３．７、三洋化成工業株式会社。「イオネット」は同社の登録商標である。
ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル（Ａ１１０）：ノニポール１００、ＨＬＢ１３．３、三洋化成工業株式会社。「ノニポール」は同社の登録商標である。
グリセリン脂肪酸エステルのエチレンオキシド付加物（Ａ３３）：ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸グリセリル（ユニグリＭＫ−２０７）、ＨＬＢ１３．０、日油株式会社、「ユニグリ」は同社の登録商標である。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ｈ１）：ポリオキシエチレン２−エチルヘキシルエーテル（ブラウノンＥＨ−３０）、ＨＬＢ１８．２、青木油脂工業株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ｈ２）：ナロアクティーＣＬ−２０、ＨＬＢ５．７、三洋化成工業株式会社。
ポリアクリル酸ナトリウム（Ｈ３）：重量平均分子量１３，０００。
テトラアルキルアンモニウムクロライド（Ｈ４）：ニッサンカチオン２ＡＢＴ、日油株式会社。
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル（Ｈ２）：ナロアクティーＣＬ−２０、ＨＬＢ５．７、三洋化成工業株式会社。
ポリアクリル酸ナトリウム（Ｈ３）：重量平均分子量１３，０００。
テトラアルキルアンモニウムクロライド（Ｈ４）：ニッサンカチオン２ＡＢＴ、日油株式会社。
＜実施例１８〜２０、比較例８、９＞
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理を行った後、８０℃に加熱しつつ攪拌してセルロースナノファイバーの濃度が６％になるまで濃縮し、得られた６％水分散液の粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）を測定した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理及び濃縮してから粘度を測定した（ブランクとして表２に示した。）。
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理を行った後、８０℃に加熱しつつ攪拌してセルロースナノファイバーの濃度が６％になるまで濃縮し、得られた６％水分散液の粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）を測定した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理及び濃縮してから粘度を測定した（ブランクとして表２に示した。）。
＜実施例２１〜２２、比較例１０＞
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理して調製したサンプル１．７ｇを保水性試験機（ＡＡ−ＧＷＲ、ＫＡＬＴＥＣ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ，ＩＮＣ．社製）を用いて、加圧ろ過（孔径５．０μｍのメンブレンフィルター、圧力１ｂａｒ、加圧時間３分間）して、濃縮セルロースナノファイバーを得た。
そして、メンブランフィルターを抜けてろ過された水の量から、ろ過後のセルロースナノファイバー水分散液の濃度を算出し、下表に示した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理及び加圧ろ過してから濃度を算出した（ブランクとして表３に示した。）。
セルロースナノファイバーの２％水分散液（ＢｉＮＦｉ−ｓ、株式会社スギノマシン）に表１に記載した添加剤｛ポリオキシアルキレン化合物等｝を添加してゴーリンホモジナイザー（マントンゴーリン社製）を用いて６０００ｐｓｉ（４１．３ＭＰａ）で微細化処理して調製したサンプル１．７ｇを保水性試験機（ＡＡ−ＧＷＲ、ＫＡＬＴＥＣ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ，ＩＮＣ．社製）を用いて、加圧ろ過（孔径５．０μｍのメンブレンフィルター、圧力１ｂａｒ、加圧時間３分間）して、濃縮セルロースナノファイバーを得た。
そして、メンブランフィルターを抜けてろ過された水の量から、ろ過後のセルロースナノファイバー水分散液の濃度を算出し、下表に示した。
また、添加剤を添加しないこと以外、上記と同様にして、微細化処理及び加圧ろ過してから濃度を算出した（ブランクとして表３に示した。）。
本発明の製造方法を用いると、ブランクや比較用の方法を用いるものに比べて低粘度のセルロースナノファイバー水性分散体が得られた。すなわち、本発明の製造方法は、セルロースナノファイバー水性分散体の粘度を大幅に低下できるので、生産効率や取り扱い性等が向上し、種々の用途への応用も容易になることが期待できる。また、本発明の高濃度化助剤を用いると、より高濃度のセルロースナノファイバー水性分散体が容易に得られた。
Claims (5)
- ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、セルロースを微細化して、セルロースナノファイバー水性分散体を得る微細化工程；又は
ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の存在下、低濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を濃縮して高濃度のセルロースナノファイバー水性分散体を得る濃縮工程を含むことを特徴とするセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法。 - ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）が、一般式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ１）、一般式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ２）、一般式（３）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ３）及び一般式（４）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ４）からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１に記載のセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法。
Ｒ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （１）
｛Ｈ-（ＡＯ）ｎ-｝ｒＲ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｒ２｝ｐ （２）
Ｒ１｛-Ｒ３-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （３）
{Ｒ2-}pＲ1{-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝r （４）
Ｒ１は炭素数１〜２５の活性水素化合物の反応残基、Ｒ２は炭素数１〜２４の１価の有機基、Ｒ３は炭素数１〜２４の２価の有機基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数で一分子中に複数のｎが存在する場合、それぞれ同じでも異なっていてもよく、ｓは１〜５の整数、ｐは１〜５の整数、ｒは０〜４の整数、ｐ＋ｒは１〜５の整数である。 - ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）の使用量が、セルロースナノファイバーの乾燥重量に基づいて、０．１〜３重量％である請求項１〜３のいずれかに記載のセルロースナノファイバー水性分散体の製造方法。
- ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）を必須成分としてなることを特徴とするセルロースナノファイバー水性分散体用の高濃度化助剤。
- ＨＬＢ８〜１８のポリオキシアルキレン化合物（Ａ）が、一般式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ１）、一般式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ２）、一般式（３）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ３）及び一般式（４）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ａ４）からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項４に記載の高濃度化助剤。
Ｒ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （１）
｛Ｈ-（ＡＯ）ｎ-｝ｒＲ１｛-（ＡＯ）ｎ-Ｒ２｝ｐ （２）
Ｒ１｛-Ｒ３-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝ｓ （３）
{Ｒ2-}pＲ1{-（ＡＯ）ｎ-Ｈ｝r （４）
Ｒ１は炭素数１〜２５の活性水素化合物の反応残基、Ｒ２は炭素数１〜２４の１価の有機基、Ｒ３は炭素数１〜２４の２価の有機基、ＡＯは炭素数２〜４のオキシアルキレン基を表し、ｎは１〜１００の整数で一分子中に複数のｎが存在する場合、それぞれ同じでも異なっていてもよく、ｓは１〜５の整数、ｐは１〜５の整数、ｒは０〜４の整数、ｐ＋ｒは１〜５の整数である。
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