JP2017043751A - セルロースエステル水性分散体 - Google Patents

Abstract

【課題】 分散性および塗装性に優れるとともに、乾燥塗膜のタック性を抑制できるセルロースエステル水分散体を提供する。【解決手段】 セルロースエステル（Ａ）およびアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）を含有するセルロースエステル水性分散体であって、前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）が、構成成分として活性水素基含有化合物（Ｂ１）並びに脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）および脂環族ポリイソシアネート（Ｂ２２）からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、セルロースエステル水性分散体である。【選択図】なし

Description

本発明は、セルロースエステル水性分散体に関するものである。

セルロースエステルは、乾燥性を向上できることから、塗料やフィルムなどの用途に広
く使用されている。例えば、特許文献１では、アクリル樹脂を含む被覆用樹脂組成物が開
示されており、セルロースアセテートブチレートを用いることにより塗膜の乾燥性が向上
することが開示されている。

特開２００８−１５６４１５号公報

近年、環境保護やVOC削減などの観点から、塗料やフィルム材料を水系化することが検
討されている。しかし、セルロースエステルは疎水性であるため、単独で水に分散するこ
とは困難である。また、分散性を高めるために一般的に用いられる界面活性剤は、セルロ
ースエステルを水に分散することが困難であることがわかった。さらに、界面活性剤はブ
リードアウトしやすく、乾燥塗膜にタックが生じやすいため、用途によっては使用できな
い場合がある。そこで、本発明は、分散性および塗装性に優れるとともに、乾燥塗膜のタ
ック性を抑制できるセルロースエステル水分散体を提供するものである。

本発明に係るセルロースエステル水性分散体は、セルロースエステル（Ａ）およびアニ
オン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）を含有するセルロースエステル水性分散体であって、前記
アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）が、構成成分として、活性水素基含有化合物（Ｂ１）
並びに脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）および脂環族ポリイソシアネート（Ｂ２２）
からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものである。

前記活性水素基含有化合物（Ｂ１）は、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポ
リオール、ポリエーテルポリオールおよびアニオン性基含有ポリオールからなる群から選
択される少なくとも１種を含有することが好ましい。

前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）におけるカルボキシル基含量は、０．１〜１．
０ｍｍｏｌ／ｇであることが好ましい。

前記セルロースエステル（Ａ）は、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロ
ピオネートおよびセルロースアセテートブチレートから選択される少なくとも１種である
ことが好ましい。

本発明に係るセルロースエステル水性分散体は、さらにアニオン変性セルロースナノフ
ァイバー（Ｃ）を含有することが好ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、酸化セルロース（Ｃ１）である
ことが好ましい。

本発明に係るコーティング組成物は、上記セルロースエステル水性分散体を含有するも
のである。

本発明によれば、分散性および塗装性に優れるとともに、乾燥塗膜のタック性を抑制で
きるセルロースエステル水性分散体を得ることができる。

本実施形態に係るセルロースエステル水性分散体は、セルロースエステル（Ａ）を含有
する。

本発明のセルロースエステル（Ａ）は、セルロースに含まれる水酸基のうち少なくとも
一部が有機エステル基に置換されたものである。

前記有機エステル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチリル基などの脂肪族
アシル基、ベンゾイル基、トルイル基などの芳香族アシル基などが挙げられる。これらの
うち、脂肪族アシル基であることが好ましい。また、ブチリル基を含有することが好まし
く、アセチル基とブチリル基を含有することが好ましい。

前記セルロースエステル（Ａ）は、ブチリル基を２０〜８０質量％含有することが好ま
しい。上記範囲内とすることにより、塗料などの乾燥性をより向上できるとともに、顔料
の配向性をより向上することができる。ブチリル基の含有量は、２５〜７０質量％である
ことがより好ましく、３０〜６５質量％であることがさらに好ましい。

前記セルロースエステル（Ａ）の具体的な化合物としては、例えば、セルロースアセテ
ート、セルロースアセテートプロピオネート、セルロースアセテートブチレート、セルロ
ースプロピオネート、セルロースプロピオネートブチレート、セルロースブチレートなど
が挙げられる。これらのうち、塗料などの乾燥性をより向上できること、また、顔料の配
向性をより向上できることから、セルロースアセテートブチレート、セルロースブチレー
トが好ましく、セルロースアセテートブチレートがより好ましい。

前記セルロースエステル（Ａ）における有機エステル基の平均数は、グルコース単位当
たりの構成グルコース４単位あたり８〜１２個であることが好ましい。上記範囲内とする
ことにより、塗料などの乾燥性をより向上することができる。上記割合は、グルコース単
位あたり９〜１２個であることがより好ましく、１０〜１２個であることがさらに好まし
い。

前記セルロースエステル（Ａ）は、水酸基含有量が０．５〜８質量％であることが好ま
しい。上記範囲内とすることにより、塗料などの乾燥性をより向上することができる。上
記水酸基含有量は、０．８〜５質量％であることがより好ましく、１〜３質量％であるこ
とがさらに好ましい。

前記セルロースエステル（Ａ）の製造方法は特に限定されず、公知の方法により得るこ
とができる。また、市販品を用いることもできる。

前記セルロースエステル（Ａ）のセルロースエステル水性分散体における濃度は、１〜
６０質量％であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエステル水
性分散体の分散性がより優れたものとなる。上記濃度は、５〜５０質量％であることがよ
り好ましく、１０〜４０質量％であることがさらに好ましい。

本実施形態に係るセルロースエステル水性分散体は、アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ
）を含有する。

前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）は、構成成分として、活性水素基含有化合物（
Ｂ１）並びに脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）および脂環族ポリイソシアネート（Ｂ
２２）からなる群から選択される少なくとも１種を含有するものである。なお、本明細書
において、アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の構成成分とは、アニオン性ポリウレタン
樹脂を得るための原料を意味する。

活性水素基含有化合物（Ｂ１）としては、例えば、モノオール、ポリオール、モノアミ
ン、ポリアミンなどが挙げられる。

モノオールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、
ヘキサノール、オクタノール、デカノール、ドデカノール、オクタデカノールなどのモノ
アルコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチル
エーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエ
ーテル、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチ
ルエーテルなどのオキシアルキレン基含有モノオール等が挙げられる。

ポリオールとしては、例えば、多価アルコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステ
ルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリオレフィンポリオール、ポリアクリル
ポリオール、ポリアセタールポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリシロキサンポ
リオール、フッ素ポリオール等が挙げられる。また、アニオン性基含有ポリオールも挙げ
られる。

多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタ
ンジオール、プロピレングリール、ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジ
オール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＢ、ビスフェノールＳ、水素添加ビスフェノ
ールＡ、ジブロムビスフェノールＡ、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ジヒドロキ
シエチルテレフタレート、ハイドロキノンジヒドロキシエチルエーテル、トリメチロール
プロパン、グリセリン、ペンタエリスリトールなどが挙げられる。

ポリエーテルポリオールとしては、例えば、前記多価アルコールのオキシアルキレン誘
導体、ポリテトラメチレングリコール、ポリチオエーテルポリオールなどが挙げられる。
具体的には、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレン
ポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンビスフェノールＡ、ポリオキシプ
ロピレンビスフェノールＡ、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンビスフェノールＡ
、ポリオキシエチレングリセリルエーテル、ポリオキシプロピレングリセリルエーテル、
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリセリルエーテル、ポリオキシエチレントリ
メチロールプロパン、ポリオキシプロピレントリメチロールプロパン、ポリオキシエチレ
ンポリオキシプロピレントリメチロールプロパンなどが挙げられる。

ポリエステルポリオールとしては、例えば、多価アルコールおよびポリエーテルポリオ
ールなどの水酸基含有化合物と、多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物および多価カル
ボン酸エステルなどのカルボン酸誘導体とのエステル化物が挙げられる。具体的には、エ
チレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、メチルペンタンオール、ネオペ
ンチルグリコ−ルおよび１，４−シクロへキサンジメタノールから選択される少なくとも
１種のジオールと、アジピン酸、セバシン酸、イソフタル酸およびテレフタル酸から選択
される少なくとも１種のジカルボン酸とのエステル化物、などが挙げられる。ポリエステ
ルポリオールとしては市販品も使用することができ、例えば、テスラック２４５０、テス
ラック２４５５、テスラック２４５９、テスラック２４６０、テスラック２４６１、テス
ラック２４６２、テスラック２４６４、テスラック２４６９、テスラック２４７１、テス
ラック２４７７、テスラック２４９０、テスラック２５０３−６３、テスラック２５０５
−６３、テスラック２５０６−６３、テスラック２５０８−７０、テスラック５００１−
４０Ｔ、テスラックＴＡ２２−３２５Ｂ（いずれも日立化成株式会社の商品名）、ニッポ
ラン１３６、ニッポラン１４１、ニッポラン１５２、ニッポラン１６３、ニッポラン１６
４、ニッポラン１００４、ニッポラン３０２７、ニッポラン４００２、ニッポラン４００
９、ニッポラン４０１０、ニッポラン４０４０、ニッポラン４０４２、ニッポラン４０７
３、ニッポラン５０１８、ニッポラン５０３５（いずれも東ソー株式会社の商品名）など
が挙げられる。また、ポリエステルポリオールとしては、ヒマシ油ポリオール、ポリカプ
ロラクトンポリオールなども用いることができる。

ポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ジメチルカーボネートなどのカーボネ
ート誘導体と前記多価アルコールからなるものが挙げられる。具体的には、ジメチルカー
ボネートと、エチレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、３−メチル−１
，５−ペンタンジオールおよび１，４−シクロヘキサンジオールから選択される少なくと
も１種とを構成成分とするポリカーボネートポリオールが挙げられる。ポリカーボネート
ポリオールとしては市販品も使用することができ、例えば、ＢｅＮｅＢｉＯＬ ＮＬＤＢ
シリーズ、ＢｅＮｅＢｉＯＬ Ｂシリーズ、ＢｅＮｅＢｉＯＬ ＮＬＢシリーズ、ＢｅＮ
ｅＢｉＯＬ ＨＳＢシリーズ、ＢｅＮｅＢｉＯＬ ＨＳシリーズ（いずれも三菱化学株式
会社の商品名）、クラレポリオールＣシリーズ（株式会社クラレの商品名）、ＥＴＥＲＮ
ＡＣＯＬＬ ＵＨシリーズ、ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＵＨＣシリーズ、ＥＴＥＲＮＡＣＯ
ＬＬ ＵＣシリーズ、ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＵＭシリーズ（いずれも宇部興産株式会社
の商品名）などが挙げられる。

ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプ
レンポリオールやこれらの水素添加物などがあげられる。

これらのうち、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネート
ポリオールが好ましい。また、これらのポリオールの数平均分子量は、５００〜５,００
０であることが好ましい。なお、これらは一種または二種以上を使用することができる。

また、アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の水分散性を高めるために、アニオン性基含
有ポリオールを用いることが好ましい。アニオン性基含有ポリオールとしては、例えば、
ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸などが挙げられる。

モノアミンとしては、例えば、タウリンなどが挙げられる。

ポリアミンとしては、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキシレンジ
アミン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、ピペラジン、ジフェニルメタンジア
ミン、エチルトリレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジプロピレントリアミン、トリ
エチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ピペラジン、イソホロンジアミンなど
が挙げられる。

脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）としては、例えば、テトラメチレンジイソシアネ
ート、ドデカメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４
−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレン
ジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２−メチルペンタン−１，５−ジイソシア
ネート、３−メチルペンタン−１，５−ジイソシアネート等を挙げることができる。これ
らのうち、分散性および塗装性が優れることから、ヘキサメチレンジイソシアネートが好
ましい。

脂環族ポリイソシアネート（Ｂ２２）としては、イソホロンジイソシアネート、水添キ
シリレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，
４−シクロヘキサンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、１，
３−ビス（イソシアネートメチル）シクロヘキサン等を挙げることができる。これらのう
ち、分散性および塗装性が優れることから、イソホロンジイソシアネートおよび４，４’
−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートが好ましい。

本発明のアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）は、さらに、活性水素基含有化合物
（Ｂ１）、脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）および脂環族ポリイソシアネート（Ｂ２
２）以外の構成成分を含有していてもよい。このような構成成分としては、例えば、ポリ
イソシアネートの多量変性体（ビウレット体、カルボジイミド体、イソシアヌレート体な
ど）、オキシム化合物などのブロック剤などが挙げられる。

本発明のアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）は、公知の製法によって得ることができる
。このような製法としては、例えば、モノオール、ポリオールなどの水酸基含有成分と、
脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネートなどのイソシアネート基含有成分
とを反応させてイソシアネート基末端ウレタンプレポリマーとし、必要によりアンモニア
や第３級アミン（トリエチルアミンなど）を用いてアニオン性基を中和し、これを水中に
分散するとともに、水およびポリアミンと鎖伸長反応を行う方法、モノオール、多価アル
コールなどの水酸基含有成分と、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート
などのイソシアネート基含有成分とを反応させて水酸基末端ウレタンプレポリマーとし、
必要によりアンモニアや第３級アミン（トリエチルアミンなど）を用いてアニオン性基を
中和し、これを水中に分散する方法などが挙げられる。

本発明のアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）は、カルボキシル基含量が０．１〜１．０
ｍｍｏｌ／ｇであることが好ましい。上記範囲内であることにより、セルロースエステル
水性分散体の分散性および塗装性がより優れたものとなる。なお、上記カルボキシル基含
量は、アンモニアや第３級アミンにより中和されているカルボキシル基の含量も含むもの
である。

本発明のアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）は、市販品を用いることもでき、例えば、
スーパーフレックス１２６、スーパーフレックス１３０、スーパーフレックス１５０、ス
ーパーフレックス１５０ＨＳ、スーパーフレックス１７０、スーパーフレックス２１０、
スーパーフレックス３００、スーパーフレックス４２０、スーパーフレックス４６０、ス
ーパーフレックス４７０（いずれも第一工業製薬株式会社の商品名）などが挙げられる。

前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）のセルロースエステル水性分散体における濃度
は、０．１〜４０質量％であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロー
スエステル水性分散体の分散性および塗装性がより優れたものとなる。上記濃度は、０．
３〜３０質量％であることがより好ましく、０．５〜１０質量％であることがさらに好ま
しい。

本実施形態に係るセルロースエステル水性分散体は、アニオン変性セルロースナノファ
イバー（Ｃ）を含有することが好ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、最大繊維径が１０００ｎｍ以下
であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエステル水性分散体の
分散性がより優れたものとなる。上記最大繊維径は、５００ｎｍ以下であることがより好
ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、数平均繊維径が１〜５００ｎｍ
であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエステル水性分散体の
分散性がより優れたものとなる。上記数平均繊維径は、２〜１５０ｎｍであることがより
好ましく、２〜１００ｎｍであることがさらに好ましく、３〜８０ｎｍであることが特に
好ましい。

上記セルロース繊維の最大繊維径および数平均繊維径は、例えば、つぎのようにして測
定することができる。すなわち、固形分率で０．０５〜０．１重量％の微細セルロースの
水分散体を調製し、その分散体を、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャス
トして、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察用試料とする。なお、大きな繊維径の繊維を
含む場合には、ガラス上へキャストした表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像を観察して
もよい。そして、構成する繊維の大きさに応じて５０００倍、１００００倍あるいは５０
０００倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。その際に、得られた画像
内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、２０本以上の繊維が交差するよう、
試料および観察条件（倍率等）を調節する。そして、この条件を満たす観察画像を得た後
、この画像に対し、１枚の画像当たり縦横２本ずつの無作為な軸を引き、軸に交錯する繊
維の繊維径を目視で読み取っていく。このようにして、最低３枚の重複しない表面部分の
画像を、電子顕微鏡で撮影し、各々２つの軸に交錯する繊維の繊維径の値を読み取る（し
たがって、最低２０本×２×３＝１２０本の繊維径の情報が得られる）。このようにして
得られた繊維径のデータにより、最大繊維径および数平均繊維径を算出する。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、アスペクト比が５０以上である
ことが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエステル水性分散体の分散性
がより優れたものとなる。上記アスペクト比が１００以上であることがより好ましく、２
００以上であることがさらに好ましい。

上記セルロース繊維のアスペクト比は、例えば以下の方法で測定することができる。す
なわち、セルロース繊維を、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした
後、２％ウラニルアセテートでネガティブ染色したＴＥＭ像（倍率：１００００倍）から
、先に述べた方法に従い、セルロース繊維の数平均繊維径、および繊維長を算出し、これ
らの値を用いて、下記の式（１）に従い、アスペクト比を算出することができる。

アスペクト比＝数平均繊維長（ｎｍ）／数平均繊維径（ｎｍ） ・・・（１）

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、構成するセルロースがＩ型結晶
構造を有することが好ましい。Ｉ型結晶構造を有することにより、分散性がより優れたも
のとなる。ここで、上記セルロース繊維（Ａ）を構成するセルロースがＩ型結晶構造を有
することは、例えば、広角Ｘ線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、２
シータ＝１４〜１７°付近と、２シータ＝２２〜２３°付近の２つの位置に典型的なピー
クをもつことから同定することができる。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）は、セルロース上の水酸基がアニオ
ン性基に置換されていることが好ましい。このようなアニオン性基としては、例えば、カ
ルボキシル基、カルボキシメチル基などのカルボキシル基を含む置換基またはその塩が挙
げられる。セルロース上の水酸基がアニオン性基に置換されていることにより、セルロー
スエステル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。また、前記アニオン性基は、セ
ルロースエステル（Ａ）の分散性がさらに優れることから、無機アルカリ金属または有機
アミンと塩を形成していることが好ましく、無機アルカリ金属との塩がより好ましく、ナ
トリウムやカリウムなどのアルカリ金属との塩がさらに好ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）としては、例えば、酸化セルロース
（Ｃ１）、カルボキシメチル化セルロース（Ｃ２）、多価カルボキシメチルセルロース、
長鎖カルボキシセルロースおよびこれらの無機塩などが挙げられる。これらのうち、分散
性および塗装性がより優れることから、酸化セルロース（Ｃ１）、カルボキシメチル化セ
ルロース（Ｃ２）およびこれらの無機塩から選択される少なくとも１種であることが好ま
しい。また、乾燥塗膜のタック性をより抑制することができることから、酸化セルロース
（Ｃ１）およびその無機塩から選択される少なくとも１種であることが好ましい。乾燥塗
膜のタック性をより抑制できる理由は定かではないが、乾燥した酸化セルロースが水に溶
解しにくいことによるものと想定される。さらに、セルロースエステル水性分散体の分散
性がさらに優れることから、酸化セルロース（Ｃ１）の無機塩であることが好ましい。な
お、上記無機塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩などのアルカリ金属塩が挙げられる
。

前記酸化セルロース（Ｃ１）は、アニオン性基を０．１〜３．０ｍｍｏｌ／ｇ含有する
ことが好ましい。アニオン性基の含有量が上記範囲内であることにより、セルロースエス
テル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。上記アニオン性基の含有量は、０．６
〜２．５ｍｍｏｌ／ｇであることがより好ましく、１．０〜２．２ｍｍｏｌ／ｇであるこ
とがさらに好ましい。

前記酸化セルロース（Ｃ１）は、セミカルバジド法による測定でのアルデヒド基とケト
ン基の合計含有量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましい。上記範囲内とするこ
とにより、セルロースエステル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。上記含有量
は、０．１ｍｍｏｌ以下であることが好ましい。

なお、セミカルバジド法によるアルデヒド基とケトン基との合計含量の測定は、例えば
、次のようにして行われる。すなわち、まず、乾燥させた試料に、リン酸緩衝液によりｐ
Ｈ＝５に調整したセミカルバジド塩酸塩３ｇ／ｌ水溶液を正確に５０ｍｌ加え、密栓し、
二日間振とうする。ついで、この溶液１０ｍｌを正確に１００ｍｌビーカーに採取し、５
Ｎ硫酸を２５ｍｌ、０．０５Ｎヨウ素酸カリウム水溶液５ｍｌを加え、１０分間撹拌する
。その後、５％ヨウ化カリウム水溶液１０ｍｌを加えて、直ちに自動滴定装置を用いて、
０．１Ｎチオ硫酸ナトリウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、下記の式（３）に従い
、試料中のカルボニル基量（アルデヒド基とケトン基との合計含量）を求めることができ
る。

カルボニル基量（ｍｍｏｌ／ｇ）＝（Ｄ−Ｂ）×ｆ×〔０.１２５／ｗ〕 ・・・（３
）
Ｄ：サンプルの滴定量（ｍｌ）
Ｂ：空試験の滴定量（ｍｌ）
ｆ：０.１Ｎチオ硫酸ナトリウム溶液のファクター
ｗ：試料量（ｇ）

また、前記酸化セルロース（Ｃ１）は、フェーリング試薬によってアルデヒド基が検出
されないことが好ましい。アルデヒド基の含有量がフェーリング試薬によって検出されな
いほど少ないことにより、セルロースエステル水性分散体の分散性がより優れたものとな
る。なお、フェーリング試薬によるアルデヒド基の検出方法は、例えば、乾燥させた試料
に、フェーリング試薬（酒石酸ナトリウムカリウムと水酸化ナトリウムとの混合溶液と、
硫酸銅五水和物水溶液）を加えた後、８０℃で１時間加熱したとき、上澄みが青色、セル
ロース部分が紺色を呈するものは、アルデヒド基は検出されなかったと判断することがで
き、上澄みが黄色、セルロース部分が赤色を呈するものは、アルデヒド基は検出されたと
判断することができる。

前記酸化セルロース（Ｃ１）は、例えば、構成するグルコースユニット上の水酸基を酸
化したものが挙げられ、特に、グルコースユニット上の６位の水酸基が選択的に酸化され
たものであることが好ましい。なお、酸化セルロース（Ｃ１）がグルコースユニット上の
６位の水酸基が選択的に酸化されたものであることは、例えば、^１３Ｃ−ＮＭＲチャート
により確認することができる。すなわち、酸化前のセルロースの^１３Ｃ−ＮＭＲチャート
で確認できるグルコース単位の１級水酸基のＣ６位に相当する６２ｐｐｍのピークが、酸
化反応後は消失し、代わりにカルボキシル基等に由来するピーク（１７８ｐｐｍのピーク
はカルボキシル基に由来するピーク）が現れる。このようにして、グルコース単位のＣ６
位水酸基が選択的にカルボキシル基等に酸化されていることを確認することができる。

前記酸化セルロース（Ｃ１）は、例えば、（１）酸化反応工程、（２）還元工程、（３
）精製工程、（４）分散工程（微細化処理工程）等により製造することができ、具体的に
は以下の各工程により製造することが好ましい。

（１）酸化反応工程
天然セルロースとＮ−オキシル化合物とを水（分散媒体）に分散させた後、共酸化剤を
添加して、反応を開始する。反応中は０．５Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨ
を１０〜１１に保ち、ｐＨに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なす。ここで、
共酸化剤とは、直接的にセルロース水酸基を酸化する物質ではなく、酸化触媒として用い
られるＮ−オキシル化合物を酸化する物質のことである。

前記天然セルロースは、植物，動物，バクテリア産生ゲル等のセルロースの生合成系か
ら単離した精製セルロースを意味する。より具体的には、針葉樹系パルプ、広葉樹系パル
プ、コットンリンター，コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ，バガスパルプ等
の非木材系パルプ、バクテリアセルロース（ＢＣ）、ホヤから単離されるセルロース、海
草から単離されるセルロース等をあげることができる。これらは単独でもしくは二種以上
併せて用いられる。これらのなかでも、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリン
ター、コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ，バガスパルプ等の非木材系パルプ
が好ましい。前記天然セルロースは、叩解等の表面積を高める処理を施すと、反応効率を
高めることができ、生産性を高めることができるため好ましい。また、前記天然セルロー
スとして、単離、精製の後、乾燥させない（ネバードライ）で保存していたものを使用す
ると、ミクロフィブリルの集束体が膨潤しやすい状態であるため、反応効率を高め、微細
化処理後の数平均繊維径を小さくすることができるため好ましい。

前記反応における天然セルロースの分散媒体は水であり、反応水溶液中の天然セルロー
ス濃度は、試薬（天然セルロース）の充分な拡散が可能な濃度であれば任意である。通常
は、反応水溶液の重量に対して約５％以下であるが、機械的撹拌力の強い装置を使用する
ことにより反応濃度を上げることができる。

また、前記Ｎ−オキシル化合物としては、例えば、一般に酸化触媒として用いられるニ
トロキシラジカルを有する化合物があげられる。前記Ｎ−オキシル化合物は、水溶性の化
合物が好ましく、なかでもピペリジンニトロキシオキシラジカルが好ましく、特に２，２
，６，６−テトラメチルピペリジノオキシラジカル（ＴＥＭＰＯ）または４−アセトアミ
ド−ＴＥＭＰＯが好ましい。前記Ｎ−オキシル化合物の添加は、触媒量で充分であり、好
ましくは０．１〜４ｍｍｏｌ／ｌ、さらに好ましくは０．２〜２ｍｍｏｌ／ｌの範囲で反
応水溶液に添加する。

前記共酸化剤としては、例えば、次亜ハロゲン酸またはその塩、亜ハロゲン酸またはそ
の塩、過ハロゲン酸またはその塩、過酸化水素、過有機酸等があげられる。これらは単独
でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナ
トリウム等のアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩が好ましい。そして、前記次亜塩素酸ナトリ
ウムを使用する場合は、反応速度の点から、臭化ナトリウム等の臭化アルカリ金属の存在
下で反応を進めることが好ましい。前記臭化アルカリ金属の添加量は、前記Ｎ−オキシル
化合物に対して約１〜４０倍モル量、好ましくは約１０〜２０倍モル量である。

前記反応水溶液のｐＨは約８〜１１の範囲で維持されることが好ましい。水溶液の温度
は約４〜４０℃において任意であるが、反応は室温（２５℃）で行うことが可能であり、
特に温度の制御は必要としない。所望のカルボキシル基量等を得るためには、共酸化剤の
添加量と反応時間により、酸化の程度を制御する。通常、反応時間は約５〜１２０分、長
くとも２４０分以内に完了する。

（２）還元工程
前記酸化セルロースは、前記酸化反応後に、さらに還元反応を行うことが好ましい。具
体的には、酸化反応後の微細酸化セルロースを精製水に分散し、水分散体のｐＨを約１０
に調整し、各種還元剤により還元反応を行う。本発明に使用する還元剤としては、一般的
なものを使用することが可能であるが、好ましくは、ＬｉＢＨ_４、ＮａＢＨ_３ＣＮ、Ｎａ
ＢＨ_４等があげられる。なかでも、コストや利用可能性の点から、ＮａＢＨ_４が好ましい
。

還元剤の量は、微細酸化セルロースを基準として、０．１〜４質量％の範囲が好ましく
、特に好ましくは１〜３質量％の範囲である。反応は、室温または室温より若干高い温度
で、通常、１０分〜１０時間、好ましくは３０分〜２時間行う。

前記の反応終了後、各種の酸により反応混合物のｐＨを約２に調整し、精製水をふりか
けながら遠心分離機で固液分離を行い、ケーキ状の微細酸化セルロースを得る。固液分離
は濾液の電気伝導度が５ｍＳ／ｍ以下となるまで行う。

（３）精製工程
つぎに、未反応の共酸化剤（次亜塩素酸等）や、各種副生成物等を除く目的で精製を行
う。反応物繊維は通常、この段階ではナノファイバー単位までばらばらに分散しているわ
けではないため、通常の精製法、すなわち水洗とろ過を繰り返すことで高純度（９９質量
％以上）の反応物繊維と水の分散体とする。

前記精製工程における精製方法は、遠心脱水を利用する方法（例えば、連続式デカンダ
ー）のように、上述した目的を達成できる装置であればどのような装置を利用しても差し
支えない。このようにして得られる反応物繊維の水分散体は、絞った状態で固形分（セル
ロース）濃度としておよそ１０質量％〜５０質量％の範囲にある。この後の分散工程を考
慮すると、５０質量％よりも高い固形分濃度とすると、分散に極めて高いエネルギーが必
要となることから好ましくない。

（４）分散工程（微細化処理工程）
前記精製工程にて得られる水を含浸した反応物繊維（水分散体）を、分散媒体中に分散
させ分散処理を行う。処理に伴って粘度が上昇し、微細化処理されたセルロースナノファ
イバーの分散体を得ることができる。その後、必要に応じて前記セルロースナノファイバ
ーを乾燥してもよく、上記セルロースナノファイバーの分散体の乾燥法としては、例えば
、分散媒体が水である場合は、スプレードライ、凍結乾燥法、真空乾燥法等が用いられ、
分散媒体が水と有機溶媒の混合溶液である場合は、ドラムドライヤーによる乾燥法、スプ
レードライヤーによる噴霧乾燥法等が用いられる。なお、前記セルロースナノファイバー
の分散体を乾燥することなく、分散体の状態で用いても差し支えない。

前記分散工程で使用する分散機としては、高速回転下でのホモミキサー、高圧ホモジナ
イザー、超高圧ホモジナイザー、超音波分散処理機、ビーター、ディスク型レファイナー
、コニカル型レファイナー、ダブルディスク型レファイナー、グラインダー等の強力で叩
解能力のある装置を使用することにより、より効率的かつ高度なダウンサイジングが可能
となり、経済的に有利に含水潤滑剤組成物を得ることができる点で好ましい。なお、前記
分散機としては、例えば、スクリュー型ミキサー、パドルミキサー、ディスパー型ミキサ
ー、タービン型ミキサー、ディスパー、プロペラミキサー、ニーダー、ブレンダー、ホモ
ジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、ペブルミル、ビーズミル粉砕機等を
用いても差し支えない。また、２種類以上の分散機を組み合わせて用いても差し支えない
。

前記カルボキシメチル化セルロース（Ｃ２）としては、例えば、構成するグルコースユ
ニット上の水酸基を、カルボキシメチル化したものが挙げられる。具体的には以下の各工
程により製造することが好ましい。

前記カルボキシメチル化セルロース（Ｃ２）の製造方法としては、例えば、前記セルロ
ース原料を用いて以下の方法によって製造することができる。すなわち、セルロースを原
料とし、溶媒に質量で３〜２０倍の低級アルコール、具体的にはメタノール、エタノール
、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチ
ルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等の単独、又は２種以上の混合物と水の混合媒体を
使用する。なお、低級アルコールの混合割合は、６０〜９５質量％である。マーセル化剤
としては、セルロースのグルコース残基当たり０．５〜２０倍モルの水酸化アルカリ金属
、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用する。セルロースと溶媒、マーセ
ル化剤を混合してマーセル化処理を行う。このときの反応温度は０〜７０℃、好ましくは
１０〜６０℃であり、反応時間は１５分〜８時間、好ましくは３０分〜７時間である。そ
の後、カルボキシメチル化剤をグルコース残基当たり０．０５〜１０倍モル添加してエー
テル化反応を行う。このときの反応温度は３０〜９０℃、好ましくは４０〜８０℃であり
、反応時間は３０分〜１０時間、好ましくは１時間〜４時間である。カルボキシメチル化
剤としては、モノクロロ酢酸ナトリウムなどが挙げられる。

前記カルボキシメチル化セルロースを高圧ホモジナイザー等によって解繊処理すること
でセルロースナノファイバーを得ることができる。高圧ホモジナイザーとは、ポンプによ
って流体に加圧し、流路に設けた非常に繊細な間隙より噴出させる装置である。粒子間の
衝突、圧力差による剪断力等の総合エネルギーによって乳化・分散・解繊・粉砕・超微細
化を行うことができる。

本発明のホモジナイザーによる処理条件としては、特に限定されるものではないが、圧
力条件としては、３０ＭＰａ以上、好ましくは１００ＭＰａ以上、さらに好ましくは１４
０ＭＰａ以上である。また、高圧ホモジナイザーでの解繊・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、カルボ
キシメチル化セルロースに予備処理を施すことも可能である。

本発明において、カルボキシメチル化セルロース（Ｃ２）のグルコース単位当たりのカ
ルボキシメチル置換度が０．０２以上０．５０以下であることが好ましい。セルロースに
カルボキシメチル置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このた
め、カルボキシメチル置換基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。
グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換基が０．０２〜０．５０であることにより
、セルロースエステル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）のセルロースエステル水性分散体に
おける濃度は、０．０１〜２質量％であることが好ましい。上記範囲内とすることにより
、セルロースエステル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。上記濃度は、０．０
５〜１質量％であることがより好ましく、０．１〜０．５質量％であることがさらに好ま
しい。

前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の含有量は、前記セルロースエステル（Ａ）１
００質量部に対して、１〜３０００質量部であることが好ましい。上記範囲内とすること
により、セルロースエステル水性分散体の分散性および塗装性がより優れたものとなる。
上記含有量は、セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して２〜１０００質量部であ
ることがより好ましく、３〜３００質量部であることがさらに好ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）の含有量は、前記セルロースエステ
ル（Ａ）１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であることが好ましい。上記範囲内
とすることにより、セルロースエステル水性分散体の分散性がより優れたものとなる。上
記含有量は、セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して０．５〜１０質量部である
ことがより好ましく、１〜５質量部であることがさらに好ましい。

前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）の含有量は、前記アニオン性ポリウ
レタン樹脂（Ｂ）１００質量部に対して、０．１〜５０質量部であることが好ましい。上
記範囲内とすることにより、セルロースエステル水性分散体の塗装性がより優れたものと
なる。上記含有量は、アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）１００質量部に対して０．５〜
４０質量部であることがより好ましく、１〜２５質量部であることがさらに好ましい。

本発明のセルロースエステル水性分散体は、溶媒として水を含有するものであるが、さ
らに有機溶媒を含有していてもよい。このような有機溶媒としては、エタノール、プロパ
ノール、ブタノールなどのアルコール溶媒、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン
溶媒、ベンゼン、トルエン、テトラヒドロフラン、塩化メチル、クロロホルムなどが挙げ
られる。セルロースエステル水性分散体における有機溶媒の含有量は、５質量％以下であ
ることが好ましく、３質量％以下であることがより好ましく、１質量％以下であることが
さらに好ましい。なお、上記有機溶媒は、セルロースエステル水性分散体の製造時に使用
した溶媒が残存したものであってもよく、セルロースエステル水性分散体の製造後、別途
混合したものであってもよい。

本発明のセルロースエステル水性分散体は、本発明の効果を阻害しない範囲内で、公知
の添加剤を含有してもよい、このような添加剤としては、例えば、防腐剤、酸化防止剤な
どが挙げられる。

本発明のセルロースエステル水性分散体の製造方法としては、例えば、セルロースエス
テル（Ａ）とアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）、必要によりアニオン変性セルロースナ
ノファイバー（Ｃ）を、水を含む溶媒中で乳化し、必要により有機溶媒を留去する方法が
挙げられる。具体的には、例えば、セルロースエステル（Ａ）を含む有機溶媒溶液とアニ
オン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）を含む有機溶媒溶液、必要によりアニオン変性セルロース
ナノファイバー（Ｃ）を含む溶液とを混合した後、水を加えて乳化し、さらに有機溶媒の
少なくとも一部を減圧下で留去する方法、セルロースエステル（Ａ）を含む有機溶媒溶液
とアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の水分散体、必要によりアニオン変性セルロースナ
ノファイバー（Ｃ）を含む溶液とを混合することにより乳化し、有機溶媒の少なくとも一
部を減圧下で留去する方法、などが挙げられる。なお、上記混合工程や乳化工程は、公知
の方法により行うことができる。

上記製法によりセルロースエステル水性分散体を製造する場合、前記アニオン性ポリウ
レタン樹脂（Ｂ）の含有量は、前記セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して１〜
５０質量部であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエステル水
性分散体の安定性がより優れたものとなる、前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の含
有量は、前記セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して２〜４０質量部であること
がより好ましく、３〜３０質量部であることがさらに好ましい。

また、本発明のセルロースエステル水性分散体の製造方法としては、セルロースエステ
ル（Ａ）とアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）の前駆体であるウレタンプレポリマーとを
水を含む溶媒中で乳化し、続いて上記ウレタンプレポリマーの鎖伸長反応を行うことによ
りアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）とし、少なくとも一部の有機溶媒を留去する方法が
挙げられる。このような製造方法とすることにより、乾燥塗膜の透明性がより優れたもの
となる。具体的には、例えば、セルロースエステル（Ａ）を含む有機溶媒溶液とイソシア
ネート基末端ウレタンプレポリマーを含む有機溶媒溶液とを混合した後、水を加えて乳化
し、必要により前記ポリアミンを用いて鎖伸長反応を行い、有機溶媒の少なくとも一部を
減圧下で留去する方法などが挙げられる。なお、上記混合工程や乳化工程は、公知の方法
により行うことができる。また、さらにアニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）を
用いる場合は、上記工程のいずれかの段階で混合すればよく、製造工程がより簡便になる
ことから、有機溶媒を留去する前に混合することが好ましい。

上記製法によりセルロースエステル水性分散体を製造する場合、前記アニオン性ポリウ
レタン樹脂（Ｂ）の含有量は、前記セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して２０
０〜５０００質量部であることが好ましい。上記範囲内とすることにより、セルロースエ
ステル水性分散体の安定性がより優れたものとなる、前記アニオン性ポリウレタン樹脂（
Ｂ）の含有量は、前記セルロースエステル（Ａ）１００質量部に対して２５０〜４０００
質量部であることがより好ましく、３００〜３０００質量部であることがさらに好ましい
。

本発明のコーティング組成物は、上記セルロースエステル水性分散体を含有するもので
ある。セルロースエステル水性分散体は、コーティング組成物中におけるセルロースエス
テル（Ａ）の含有量が０．１〜１０質量％となるように用いることが好ましい。上記含有
量は、０．５〜７質量％であることがより好ましく、１〜５質量％であることがさらに好
ましい。

本発明のコーティング組成物は、さらに、アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）以外の樹
脂、顔料、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、防錆剤、紫外線吸収剤、表面調整剤、顔料分散
剤などを含有することができる。

樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオ
レフィン樹脂、アクリルウレタン樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。

顔料としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、アルミニウム、マ
イカ、クレー、バリタ、炭酸カルシウム、シリカ、リンモリブデン酸アルミニウム、トリ
ポリリン酸アルミニウムなどが挙げられる。

次に、実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。

本実施例において使用した化合物は下記のとおりである。

＜セルロースエステル（Ａ）＞
（ａ−１）セルロースアセテートブチレート（商品名：ＣＡＢ−５５１−０．２、イース
トマンケミカル社製、有機エステル基の平均数：グルコース４単位あたり１１個、水酸基
含量１．８質量％、ブチリル基含有率：５２質量％）
（ａ−２）セルロースアセテートブチレート（商品名：ＣＡＢ−３８１−０．５、イース
トマンケミカル社製、有機エステル基の平均数：グルコース４単位あたり１１個、水酸基
含量１．３質量％、ブチリル基含有率：３７質量％）
（ａ−３）セルロースアセテートブチレート（商品名：ＣＡＢ−５５３−０．４ 、イー
ストマンケミカル社製、有機エステル基の平均数：グルコース４単位あたり９個、水酸基
含量４．８質量％、ブチリル基含有率：４６質量％）

＜アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）＞
下記製造例１〜１０で得られたアニオン性ポリウレタン樹脂を使用した。なお、製造例
１〜１０におけるポリオール（１）〜（４）は下記のとおりである。

ポリオール（１）：ニッポラン４０１０（商品名、ポリエステルポリオール、数平均分子
量：２０００、日本ポリウレタン工業社製）
ポリオール（２）：テスラック２４７７（商品名、ポリエステルポリオール、数平均分子
量：１７００、日立化成ポリマー社製）
ポリオール（３）：ＥＴＥＲＮＡＣＯＬＬ ＵＨ−２００（商品名、ポリカーボネートポ
リオール、数平均分子量：２０００、宇部興産社製）
ポリオール（４）：ビスフェノールＡブロピレンオキシド１０モル付加物

（製造例１）
ポリオール（１）７７０ｇ、メチルエチルケトン８００ｇを加えて撹拌し、均一溶液と
した。ここに、ヘキサメチレンジイソシアネート１８０ｇを加え７５℃で１時間反応させ
た。その後、ジメチロールプロピオン酸６０ｇ、トリエチルアミン４５ｇを加え、７５℃
で反応させてＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシアネート基を有するプレポリマー溶
液を得た。次いでこのプレポリマーを４０℃まで冷却して、水１８５７ｇを加え、ホモミ
キサーで高速撹拌し、乳化した。続いて、ジエチレントリアミン１５ｇを水１００ｇに溶
解した水溶液を添加し、１時間攪拌を継続した。これを加熱減圧下、メチルエチルケトン
を留去し、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−１）を得た
。（カルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例２）
ポリオール（１）に代えてポリオール（２）を７４５ｇとし、ヘキサメチレンジイソシ
アネートの使用量を１８５ｇに変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、固形分３０
重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−２）を得た。（カルボキシル基含
量：０．４３ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例３）
ポリオール（１）に代えてポリオール（３）を７７０ｇとした以外は、製造例１と同様
の操作を行い、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−３）を
得た。（カルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例４）
ポリオール（１）に代えてポリオール（４）を６７５ｇとし、ヘキサメチレンジイソシ
アネートの使用量を２７５ｇに変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、プレポリマ
ー溶液、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−４）を得た。
（カルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例５）
ポリオール（１）７７０ｇ、トリメチロールプロパン１０ｇ、メチルエチルケトン８０
０ｇを加えて撹拌し、均一溶液とした。ここに、ヘキサメチレンジイソシアネート２００
ｇを加え７５℃で１時間反応させた。その後、ジメチロールプロピオン酸６０ｇ、トリエ
チルアミン４５ｇを加え、７５℃で反応させてＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシア
ネート基を有するプレポリマー溶液を得た。以降の操作は製造例１と同様に行い、固形分
３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−５）を得た。（カルボキシル
基含量：０．４４ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例６）
ポリオール（１）３５０ｇ、ポリオール（４）３６０ｇ、トリメチロールプロパン１０
ｇ、メチルエチルケトン８００ｇを加えて撹拌し、均一溶液とした。ここに、ヘキサメチ
レンジイソシアネート２５０ｇを加え７５℃で１時間反応させた。その後、ジメチロール
プロピオン酸６０ｇ、トリエチルアミン４５ｇを加え、７５℃で反応させてＮＣＯ含量が
１．８重量％の末端イソシアネート基を有するプレポリマー溶液を得た。以降の操作は製
造例１と同様に行い、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−
６）を得た。（カルボキシル基含量：０．４３ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例７）
ポリオール（１）を６６０ｇ、ヘキサメチレンジイソシアネートを２２０ｇ、ジメチロ
ールプロピオン酸を１００ｇ、トリエチルアミンを７５ｇに変更した以外は、製造例１と
同様の操作を行い、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−７
）を得た。（カルボキシル基含量：０．７０ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例８）
ポリオール（１）を８５０ｇ、ヘキサメチレンジイソシアネートを１５０ｇ、ジメチロ
ールプロピオン酸を３０ｇ、トリエチルアミン２３ｇに変更した以外は、製造例１と同様
の操作を行い、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−８）を
得た。（カルボキシル基含量：０．２１ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例９）
ポリオール（１）の使用量を７１０ｇとし、ヘキサメチレンジイソシアネートに代えて
イソホロンジイソシアネート２３０ｇを用いた以外は、製造例１と同様の操作を行い、固
形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−９）を得た。（カルボキ
シル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（製造例１０）
ポリオール（１）の使用量を６６５ｇとし、ヘキサメチレンジイソシアネートに代えて
ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート２６５ｇを用いた以外は、製造例１と同様の操
作を行い、固形分３０重量％のアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−１０）を得
た。（カルボキシル基含量：０．４３ｍｍｏｌ／ｇ）

＜アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）＞
（製造例１１）
針葉樹パルプ２ｇに、水１５０ｍｌ、臭化ナトリウム０．２５ｇ、ＴＥＭＰＯ０．０２
５ｇを加え、充分撹拌して分散させた後、１３重量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液（共酸
化剤）を、上記パルプ１．０ｇに対して次亜塩素酸ナトリウム量が５．２ｍｍｏｌ／ｇと
なるように加え、反応を開始した。反応の進行に伴いｐＨが低下するため、ｐＨを１０〜
１１に保持するように０．５Ｎ水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら、ｐＨの変化が見
られなくなるまで反応させた（反応時間：１２０分）。反応終了後、０．１Ｎ塩酸を添加
して中和した後、ろ過と水洗を繰り返して精製し、繊維表面が酸化されたセルロース繊維
を得た。遠心分離機で固液分離し、純水を加えて固形分濃度４重量％に調整した。得られ
た酸化セルロースに含まれるカルボキシル基量と等量の水酸化ナトリウムを加え、高圧ホ
モジナイザー（スギノマシン社製、スターバースト）を用いて圧力１００ＭＰａで１回処
理した。これを、アニオン変性セルロースナノファイバーの濃度が２重量％となるように
純水で希釈し、Ｔ．Ｋ．ホモミクサー（ＰＲＩＭＩＸ社製）により８０００ｒｐｍで１０
分間撹拌することにより、酸化セルロースナトリウム塩の２重量％水溶液（ｃ１−１）を
得た。

（製造例１２）
１３重量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を、針葉樹パルプ１．０ｇに対して６
．５ｍｍｏｌ／ｇとした以外は、製造例１１と同様の操作を行い、酸化セルロースナトリ
ウム塩の２重量％水溶液（ｃ１−２）を得た。

（製造例１３）
１３重量％次亜塩素酸ナトリウム水溶液の添加量を、針葉樹パルプ１．０ｇに対して１
２．０ｍｍｏｌ／ｇとした以外は、製造例１１と同様の操作を行い、酸化セルロースナト
リウム塩の２重量％水溶液（ｃ１−３）を得た。

（製造例１４）
撹拌機に、パルプ（ＬＢＫＰ、日本製紙社製）を乾燥質量で２００ｇ、水酸化ナトリウ
ムを乾燥質量で１０６ｇ加え、パルプ固形分濃度が１５重量％になるように水を加えた。
その後、３０℃で３０分攪拌した後に７０℃まで昇温し、モノクロロ酢酸ナトリウムを１
４０ｇ（有効成分換算）添加した。１時間反応した後に、反応物を取り出して中和、洗浄
した。その後、カルボキシメチル化したセルロースに水を添加して固形分濃度５重量％と
し、高圧ホモジナイザーにより２０℃、１４０ＭＰａの圧力で５回処理することにより、
カルボキシメチル化セルロースの５重量％水溶液（ｃ２−１）を得た。

（製造例１５）
水酸化ナトリウムの使用量を１７６ｇとし、モノクロロ酢酸ナトリウムの使用量を２３
４ｇ（有効成分換算）とした以外は、製造例１４と同様の操作を行い、カルボキシメチル
化セルロースの５重量％水溶液（ｃ２−２）を得た。

（製造例１６）
水酸化ナトリウムの使用量を３０８ｇとし、モノクロロ酢酸ナトリウムの使用量を４１
０ｇ（有効成分換算）とした以外は、製造例１４と同様の操作を行い、カルボキシメチル
化セルロースの５重量％水溶液（ｃ２−３）を得た。

上記のようにして得られたアニオン変性セルロースナノファイバーについて、下記の基
準に従って、各特性の評価を行った。結果を表１に示す。

＜結晶構造＞
Ｘ線回折装置（リガク社製、ＲＩＮＴ−Ｕｌｔｉｍａ３）を用いて、アニオン変性セル
ロースナノファイバーの回折プロファイルを測定し、２シータ＝１４〜１７°付近と、２
シータ＝２２〜２３°付近の２つの位置に典型的なピークが見られる場合は結晶構造（Ｉ
型結晶構造）が「あり」と評価し、ピークが見られない場合は「なし」と評価した。

＜数平均繊維径、アスペクト比の測定＞
アニオン変性セルロースナノファイバーに純水を加えて１％に希釈し、高圧ホモジナイ
ザー（Ｈ１１、三和エンジニアリング社製）を用いて圧力１００ＭＰａで１回処理した。
そのときのアニオン変性セルロースナノファイバーの数平均繊維径、および繊維長を、透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、日本電子社製ＪＥＭ−１４００）を用いて観察した。すなわち
、各アニオン変性セルロースナノファイバーを親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド
上にキャストした後、２％ウラニルアセテートでネガティブ染色したＴＥＭ像（倍率：１
００００倍）から、先に述べた方法に従い、数平均繊維径、および繊維長を算出した。さ
らに、これらの値を用いてアスペクト比を前述の式（１）に従い算出した。

＜酸化セルロースのカルボキシル基量の測定＞
酸化セルロース０．２５ｇを水に分散させたセルロース水分散体６０ｍｌを調製し、０
．１Ｍの塩酸水溶液によってｐＨを約２．５とした後、０．０５Ｍの水酸化ナトリウム水
溶液を滴下して、電気伝導度測定を行った。測定はｐＨが１１になるまで続けた。電気伝
導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において、消費された水酸化ナトリウム量（Ｖ）か
ら、下記の式（４）に従いカルボキシル基量を求めた。

カルボキシル基量(mmol/g)＝Ｖ(ml)×〔０．０５／セルロース重量〕・・・（４）

＜カルボキシメチル化セルロースのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測
定＞
カルボキシメチル化セルロースの０．６質量％スラリーに調製し、０．１Ｍ塩酸水溶液
を加えてｐＨ２．４とした後、０．０５Ｎの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してｐＨが１
１になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において
消費された水酸化ナトリウム量からカルボキシル基量を測定し、下記の式（５）に従い算
出した。

カルボキシメチル置換度＝（１６２×Ｃ）／（１−５８×Ｃ）・・・（５）
（式中、Ｃはカルボキシル基量(mmol/g)を示す。）

＜酸化セルロースのカルボニル基量の測定（セミカルバジド法）＞
酸化セルロースを約０．２ｇ精秤し、これに、リン酸緩衝液によりｐＨ＝５に調整した
セミカルバジド塩酸塩３ｇ／ｌ水溶液を正確に５０ｍｌ加え、密栓し、二日間振とうした
。つぎに、この溶液１０ｍｌを正確に１００ｍｌビーカーに採取し、５Ｎ硫酸２５ｍｌ、
０．０５Ｎヨウ素酸カリウム水溶液５ｍｌを加え、１０分間撹拌した。その後、５％ヨウ
化カリウム水溶液１０ｍｌを加え、直ちに自動滴定装置を用いて、０．１Ｎチオ硫酸ナト
リウム溶液にて滴定し、その滴定量等から、前述の式（３）に従い、試料中のカルボニル
基量（アルデヒド基とケトン基との合計含量）を求めた。

＜酸化セルロースのアルデヒド基の検出＞
酸化セルロースを０．４ｇ精秤し、日本薬局方に従って調製したフェーリング試薬（酒
石酸ナトリウムカリウムと水酸化ナトリウムとの混合溶液５ｍｌと、硫酸銅五水和物水溶
液５ｍｌ）を加えた後、８０℃で１時間加熱した。そして、上澄みが青色、アニオン変性
セルロースナノファイバー部分が紺色を呈するものはアルデヒド基が検出されなかったと
判断し、「なし」と評価した。また、上澄みが黄色、アニオン変性セルロースナノファイ
バー部分が赤色を呈するものは、アルデヒド基が検出されたと判断し、「あり」と評価し
た。

（実施例１）
セルロースエステル（ａ−１）３０ｇとアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−
１）１０ｇとをメチルエチルケトン８０ｇに溶解した。この溶液をＴ．Ｋ．ホモミクサー
（ＰＲＩＭＩＸ社製）を用いて５０００ｒｐｍで攪拌しながら、水６０ｇを徐々に滴下す
ることにより乳化した。続いて、エバポレーターで溶媒（メチルエチルケトン）を留去す
ることにより、固形分３５重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。

（実施例２）
セルロースエステル（ａ−１）３０ｇとアニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−
１）１０ｇとをメチルエチルケトン８０ｇに溶解した。この溶液をＴ．Ｋ．ホモミクサー
（ＰＲＩＭＩＸ社製）を用いて５０００ｒｐｍで攪拌しながら、製造例１１で得られた酸
化セルロースナトリウム塩の２重量％水溶液（ｃ１−１）１０ｇと水５０ｇとの混合物を
徐々に滴下することにより乳化した。続いて、エバポレーターで溶媒（メチルエチルケト
ン）を留去することにより、固形分３５重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。

（実施例３〜２２）
表２〜３に記載の化合物および割合とした以外は実施例２と同様の操作を行い、セルロ
ースエステル水性分散体を得た。

（実施例２３）
製造例１と同様の方法で、ＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシアネート基を有する
プレポリマー溶液を得た。このプレポリマー溶液１００ｇとセルロースエステル（ａ−１
）１ｇとを混合した溶液をＴ．Ｋ．ホモミクサー（ＰＲＩＭＩＸ社製）を用いて５０００
ｒｐｍで攪拌し、ここにジエチレントリアミン０．８ｇと水１０６ｇとの混合溶液を添加
することにより乳化した。続いて、エバポレーターで溶媒（メチルエチルケトン）を留去
することにより、固形分３１重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン
性ポリウレタン樹脂のカルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（実施例２４）
セルロースエステル（ａ−１）の使用量を３ｇとした以外は実施例２３と同様の操作を
行い、固形分３２重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウレ
タン樹脂のカルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（実施例２５）
セルロースエステル（ａ−１）の使用量を１０ｇとした以外は実施例２３と同様の操作
を行い、固形分３６重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウ
レタン樹脂のカルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（実施例２６）
製造例４と同様の方法で、ＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシアネート基を有する
プレポリマー溶液を得た。その後の操作は実施例２４と同様の方法で行い、固形分３２重
量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウレタン樹脂のカルボキ
シル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（実施例２７）
製造例９と同様の方法で、ＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシアネート基を有する
プレポリマー溶液を得た。その後の操作は実施例２４と同様の方法で行い、固形分３２重
量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウレタン樹脂のカルボキ
シル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（実施例２８）
製造例１０と同様の方法で、ＮＣＯ含量が１．８重量％の末端イソシアネート基を有す
るプレポリマー溶液を得た。その後の操作は実施例２４と同様の方法で行い、固形分３２
重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウレタン樹脂のカルボ
キシル基含量：０．４３ｍｍｏｌ／ｇ）
（実施例２９）
エバポレーターで溶媒（メチルエチルケトン）を留去する前に、酸化セルロースナトリ
ウム塩の２重量％水溶液（ｃ１−１）１０ｇを混合した以外は実施例２３と同様の操作を
行い、固形分２８重量％のセルロースエステル水性分散体を得た。（アニオン性ポリウレ
タン樹脂のカルボキシル基含量：０．４２ｍｍｏｌ／ｇ）

（比較例１）
アニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−１）に代えて、水１０ｇを用いた以外は
実施例１と同様の操作を行ったが、セルロースエステル分散体を得ることができなかった
。

（比較例２）
アニオン性ポリウレタン樹脂の水分散体（ｂ−１）に代えて、アニオン性界面活性剤（
商品名：ハイテノール ＮＦ−１３、第一工業製薬社製）の３０重量％水溶液１０ｇを用
いた以外は実施例１と同様の操作を行ったが、セルロースエステル分散体を得ることがで
きなかった。

実施例１〜２９で得られたセルロースエステル水性分散体を用いて、分散性および塗膜
評価を下記の方法で評価した。結果を表４〜５に示す。

（分散性）
得られたセルロースエステル水性分散体を、２０℃、４０℃に静置した。１日（２４時
間）ごとに沈殿物または分離の有無を確認し、沈殿物または分離のいずれかが見られるま
での日数を評価結果とした。

（塗膜評価）
得られたセルロースエステル水性分散体を、コーターを用いて乾燥膜厚１０μｍとなる
ように塗布した。これを、５０℃で１０分間乾燥し、さらに１５０℃で３０分間加熱する
ことにより塗膜を得た。この塗膜を２０℃まで冷却し、塗膜の外観および透明性を下記の
基準で評価した。

＜塗膜（外観）＞
○：塗りムラおよびピンホールが見られない
×：塗りムラおよびピンホールが見られる

＜塗膜（透明性）＞
◎：濁りが見られない
○：やや濁りが見られる
×：かなり濁りが見られる

実施例１〜２９で得られたセルロースエステル水性分散体３ｇと、市販の水性塗料（商
品名：水性塗料ビッグ１０多用途用、アサヒペイント社製）１００ｇとを混合し、コーテ
ィング組成物を得た。得られたコーティング組成物を用いて、平均粒子径、分散性、塗装
性およびタックを下記の方法で評価した。結果を表４〜５に示す。

（平均粒子径）
ＪＩＳ８８２５に準じて５０％体積平均粒子径を測定した。

（分散性）
コーティング組成物を２０℃で静置し、１日（２４時間）ごとに沈殿物または分離の有
無を確認し、沈殿物または分離のいずれかが見られるまでの日数を評価結果とした。

（塗装性）
コーティング組成物をコーターで乾燥膜厚２０μｍとなるように塗布した。これを、５
０℃で３時間乾燥し、塗膜状態を下記の基準で評価した。
○：塗りムラおよびピンホールがない。
×：塗りムラまたはピンホールがある。

（タック）
上記塗装性の評価で作製した塗膜表面に水を塗布した。水を拭き取った後の塗膜表面の
タック間の有無を、指触にて下記の基準で評価した。
○：タック感がない。
×：タック感がある。

Claims (7)

1. セルロースエステル（Ａ）およびアニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）を含有するセルロ
   ースエステル水性分散体であって、
   前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）が、構成成分として活性水素基含有化合物（Ｂ
   １）並びに脂肪族ポリイソシアネート（Ｂ２１）および脂環族ポリイソシアネート（Ｂ２
   ２）からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、セルロースエステル水性分散
   体。
2. 前記活性水素基含有化合物（Ｂ１）が、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポ
   リオール、ポリエーテルポリオールおよびアニオン性基含有ポリオールからなる群から選
   択される少なくとも１種を含有する、請求項１に記載のセルロースエステル水性分散体。
3. 前記アニオン性ポリウレタン樹脂（Ｂ）におけるカルボキシル基含量が、０．１〜１．
   ０ｍｍｏｌ／ｇである請求項１または２に記載のセルロースエステル水性分散体。
4. 前記セルロースエステル（Ａ）が、セルロースアセテート、セルロースアセテートプロ
   ピオネートおよびセルロースアセテートブチレートから選択される少なくとも１種である
   請求項１〜３のいずれか１項に記載のセルロースエステル水性分散体。
5. さらにアニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）を含有する請求項１〜４のいずれ
   か１項に記載のセルロースエステル水性分散体。
6. 前記アニオン変性セルロースナノファイバー（Ｃ）が、酸化セルロース（Ｃ１）である
   請求項５に記載のセルロースエステル水性分散体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載のセルロースエステル水性分散体を含有するコーテ
   ィング組成物。