JP2017008176A - セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 - Google Patents
セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017008176A JP2017008176A JP2015123838A JP2015123838A JP2017008176A JP 2017008176 A JP2017008176 A JP 2017008176A JP 2015123838 A JP2015123838 A JP 2015123838A JP 2015123838 A JP2015123838 A JP 2015123838A JP 2017008176 A JP2017008176 A JP 2017008176A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cnf
- dry solid
- cellulose nanofiber
- water
- drying
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Description
水に分散している状態(湿潤状態)のCNFを乾燥させた固形物は、微細なセルロース繊維間に水素結合が形成されるため、この乾燥固形物に水を加えても、乾燥前(湿潤状態)の溶解性、分散性、沈降度、及び粘度などの諸特性が復元しない。このため、CNFは水に分散している状態(湿潤状態)で製造され、乾燥させずに湿潤状態のままで各種用途に使用されることが通常行われている。
しかしながら、この湿潤状態のCNFを安定させるためには、CNFに対して数倍〜数百倍の重量の水が必要であり、保存スペースの確保、保存及び輸送コストの増大等、種々の問題点がある。
[1] セルロースナノファイバーに対して、水溶性高分子を5〜300重量%含有していることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物。
[2] 前記水溶性高分子がカルボキシメチルセルロース及びその塩であることを特徴とする[1]に記載の変性セルロースナノファイバーの乾燥固形物。
[3] [1]〜[2]に記載のセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法であって、セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含有した水性懸濁液を、脱水後にドラム乾燥機を用いて乾燥させることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法。
[4] [1]〜[3]に記載のセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法であって、セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含有した水性懸濁液のpHを9〜11に調整した後に、脱水・乾燥させることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法。
(セルロースナノファイバー)
本発明において、セルロースナノファイバー(CNF)は、繊維幅が4〜500nm程度、アスペクト比が100以上の微細繊維であり、パルプなどのセルロース原料を解繊することによって得ることができる。
本発明において、セルロース原料としては、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものが知られており、本発明ではそのいずれも使用できる。好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。
本発明において、解繊する装置は特に限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置を用いて前記水分散体に強力なせん断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記水分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。また、高圧ホモジナイザでの解繊・分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて、上記のCNFに予備処理を施すことも可能である。
本発明において、水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース)、キサンタンガム、キシログルカン、デキストリン、デキストラン、カラギーナン、ローカストビーンガム、アルギン酸、アルギン酸塩、プルラン、澱粉、かたくり粉、クズ粉、陽性澱粉、燐酸化澱粉、コーンスターチ、アラビアガム、ローカストビーンガム、ジェランガム、ゲランガム、ポリデキストロース、ペクチン、キチン、水溶性キチン、キトサン、カゼイン、アルブミン、大豆蛋白溶解物、ペプトン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミノ酸、ポリ乳酸、ポリリンゴ酸、ポリグリセリン、ラテックス、ロジン系サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド・ポリアミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミン、植物ガム、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー、ポリアクリル酸塩、でんぷんポリアクリル酸共重合体、タマリンドガム、ジェランガム、ペクチン、グァーガム及びコロイダルシリカ並びにそれら1つ以上の混合物をいう。この中でも、カルボキシメチルセルロース及びその塩を用いることが相溶性の点から好ましい。
本発明のCNFの乾燥固形物は、CNF及び水溶性高分子を含有した水性懸濁液を、脱水・乾燥させることで得ることができる。
また、上記水性懸濁液のpHを9〜11に調整することで、更に再分散性の良好なセルロースナノファイバーの乾燥固形物を得ることができる。
本発明方法において、脱水・乾燥方法としては、従来公知のものであれば良く、例えば、スプレイドライ、圧搾、風乾、熱風乾燥、及び真空乾燥を挙げることができる。本発明方法で具体的に用いる乾燥装置の例としては、以下のようなものである。すなわち、連続式のトンネル乾燥装置、バンド乾燥装置、縦型乾燥装置、垂直ターボ乾燥装置、多重段円板乾燥装置、通気乾燥装置、回転乾燥装置、気流乾燥装置、スプレードライヤ乾燥装置、噴霧乾燥装置、円筒乾燥装置、ドラム乾燥装置、スクリューコンベア乾燥装置、加熱管付回転乾燥装置、振動輸送乾燥装置等、回分式の箱型乾燥装置、通気乾燥装置、真空箱型乾燥装置、及び撹拌乾燥装置等の乾燥装置を単独で又は2つ以上組み合わせて用いることができる。これらの中でも、ドラム乾燥装置を用いることが、均一に被乾燥物に熱エネルギーを直接供給するためエネルギー効率の点から好ましい。また、乾燥前の水を含んだセルロースナノファイバーに於いて、乾燥処理効率を上げるために、水分をできるだけ少なくする前濃縮処理を行うことが通常行われるが、この際液粘度の上昇が乾燥処理の障害となる。これに対して、ドラムにブレードやダイ等により薄膜を形成させて乾燥させる事により、乾燥処理をより効率的に、均一に短時間で行うことができる。更に、ドラム乾燥装置は必要以上に熱を加えずに、直ちに乾燥物を回収できる点からも好ましい。
ものではない。
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)を水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150Mpa)で50回処理して、セルロースナノファイバー分散液を得た。得られた繊維は、平均繊維径が60nm、アスペクト比が110であった。
CNF繊維の平均繊維径および平均繊維長は、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析した。なおアスペクト比は下記の式により算出した:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径
上記したCNF(平均繊維径:60nm、アスペクト比:110)の0.7重量%水性懸濁液にカルボキシメチルセルロース(商品名:F350HC−4)をCNFに対して40質量%添加し、TKホモミキサー(12,000rpm)で60分間攪拌した。この水性懸濁液に、水酸化ナトリウム水溶液0.5%を加え、pHを9に調整した後、蒸気圧力0.5MPa.G、ドラム回転数2rpmのドラム乾燥機D0303(カツラギ工業)で乾燥し、水分量5重量%のCNFの乾燥固形物を得た。
次に、上記で得られた乾燥固形物に0.7重量%水性懸濁液になるように水を添加し、TKホモミキサー(12,000rpm)を用いて60分間攪拌し、CNFを再分散した水性懸濁液を得た。
CNF(固形分0.7%、25℃)のB型粘度を測定した。なおB型粘度の測定条件は、回転数30rpm、3分とした。
CNF分散液(固形分0.1%)の透明度(660nm 光の透過率)をUV分光光度計 U−3000(日立ハイテク)を用いて測定した。
B型粘度、透明度の復元率は以下の式で算出した。
復元率(%)=(乾燥前の粘度あるいは透明度)/(再分散後の粘度あるいは透明度)×100
pH調整を行わなかった以外は実施例1と同様にして行った。
カルボキシメチルセルロースを含有しなかった以外は実施例1と同様にして行った。
Claims (4)
- セルロースナノファイバーに対して、水溶性高分子を5〜300重量%含有していることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物。
- 前記水溶性高分子がカルボキシメチルセルロース及びその塩であることを特徴とする請求項1に記載のセルロースナノファイバーの乾燥固形物。
- 請求項1〜2に記載のセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法であって、セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含有した水性懸濁液を、脱水後にドラム乾燥機を用いて乾燥させることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法。
- 請求項1〜3に記載のセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法であって、セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含有した水性懸濁液のpHを9〜11に調整した後に、脱水及び乾燥させることを特徴とするセルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015123838A JP2017008176A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015123838A JP2017008176A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017008176A true JP2017008176A (ja) | 2017-01-12 |
Family
ID=57760873
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015123838A Pending JP2017008176A (ja) | 2015-06-19 | 2015-06-19 | セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2017008176A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018131573A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 日本製紙株式会社 | ゴム組成物の製造方法 |
JP2018131574A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 日本製紙株式会社 | ゴム組成物の製造方法 |
JP2020033531A (ja) * | 2018-08-24 | 2020-03-05 | 日本製紙株式会社 | セルロースナノファイバー及び澱粉を含む組成物 |
JP2020066658A (ja) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 株式会社Kri | 硫酸エステル化セルロースナノファイバー及びその乾燥物 |
JP2021084925A (ja) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 旭化成株式会社 | セルロース組成物 |
CN114685812A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-07-01 | 华南理工大学 | 一种高效浓缩及再分散微/纳米纤维素的方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH093243A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-07 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 水分散性組成物 |
JP2011173993A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 複合体組成物および複合体 |
CN103060937A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-24 | 武汉大学 | 纤维素纳米纤维的制备方法 |
-
2015
- 2015-06-19 JP JP2015123838A patent/JP2017008176A/ja active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH093243A (ja) * | 1995-06-16 | 1997-01-07 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 水分散性組成物 |
JP2011173993A (ja) * | 2010-02-24 | 2011-09-08 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 複合体組成物および複合体 |
CN103060937A (zh) * | 2013-01-29 | 2013-04-24 | 武汉大学 | 纤维素纳米纤维的制备方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018131573A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 日本製紙株式会社 | ゴム組成物の製造方法 |
JP2018131574A (ja) * | 2017-02-17 | 2018-08-23 | 日本製紙株式会社 | ゴム組成物の製造方法 |
JP2020033531A (ja) * | 2018-08-24 | 2020-03-05 | 日本製紙株式会社 | セルロースナノファイバー及び澱粉を含む組成物 |
JP7211048B2 (ja) | 2018-08-24 | 2023-01-24 | 日本製紙株式会社 | セルロースナノファイバー及び澱粉を含む組成物 |
JP2020066658A (ja) * | 2018-10-22 | 2020-04-30 | 株式会社Kri | 硫酸エステル化セルロースナノファイバー及びその乾燥物 |
JP2021084925A (ja) * | 2019-11-25 | 2021-06-03 | 旭化成株式会社 | セルロース組成物 |
CN114685812A (zh) * | 2022-03-15 | 2022-07-01 | 华南理工大学 | 一种高效浓缩及再分散微/纳米纤维素的方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2017008176A (ja) | セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 | |
JP6237251B2 (ja) | アニオン変性セルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法 | |
JP6479687B2 (ja) | アニオン変性セルロースナノファイバーの乾燥固形物及びその製造方法 | |
JP6536120B2 (ja) | アニオン変性セルロースナノファイバーの濃縮物、その製造方法及びその分散液 | |
KR101725029B1 (ko) | 셀룰로오스 다공질체 및 그의 제조방법 | |
Posada et al. | Drying and redispersion of plant cellulose nanofibers for industrial applications: a review | |
JP6876619B2 (ja) | セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法 | |
KR20150082523A (ko) | 건조한 셀룰로스 필라멘트 및 그의 제조 방법 | |
CA2931765C (en) | Process for producing fibrillated cellulose material | |
JP7064481B2 (ja) | ミクロフィブリル化セルロースへ変換するための中間体生成物を製造する方法 | |
CN104903511B (zh) | 纳米原纤化多糖的混合干燥 | |
JP6225760B2 (ja) | 微細繊維状セルロースコンポジットシートの製造方法 | |
Zhang et al. | Redispersibility of cellulose nanoparticles modified by phenyltrimethoxysilane and its application in stabilizing Pickering emulsions | |
JP2016196534A (ja) | セルロース多孔質体の製造方法 | |
JP6671935B2 (ja) | セルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法 | |
JP2017025123A (ja) | セルロースナノファイバー分散体の製造方法および乾燥した化学変性セルロース繊維の分散方法 | |
JP2675643B2 (ja) | 粉粒体状の微小繊維材料及びその製造方法 | |
JP7211048B2 (ja) | セルロースナノファイバー及び澱粉を含む組成物 | |
JP6727531B2 (ja) | セルロースナノファイバーの乾燥固形物の製造方法 | |
JP2018131573A (ja) | ゴム組成物の製造方法 | |
WO2021153063A1 (ja) | セルロースナノファイバー濃縮・乾燥品の製造方法及び減圧ベルト乾燥機 | |
WO2020226061A1 (ja) | カルボキシメチル化セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含む乳化剤と該乳化剤を用いた乳化物の製造方法 | |
JP7303794B2 (ja) | セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法 | |
Jin et al. | Fundamentals of and Advances in Nanocellulose and Nanochitin Systems | |
JP2020182903A (ja) | カルボキシメチル化セルロースナノファイバー及び水溶性高分子を含む乳化剤 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180409 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190326 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190507 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20190508 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20191126 |