JP2017057284A - Fine fibrous cellulose-containing composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition containing fine fibrous cellulose excellent in flowability and re-dispersibility into a solvent such as water.SOLUTION: The invention relates to a composition containing (A) a granular article containing fine fibrous cellulose and moisture and (B) a non-cellulose granular article and having moisture content in the composition of 2 to 94 mass% based on the total mass of the composition and content of the (B) non-cellulose granular article of 0.1 to 12 mass% based on the total mass of the composition.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、微細繊維状セルロース含有組成物に関する。具体的には、本発明は、微細繊維状セルロースと、非セルロース粉粒物を含む組成物であって、流動性と再分散性に優れた組成物に関する。   The present invention relates to a composition containing fine fibrous cellulose. Specifically, the present invention relates to a composition comprising fine fibrous cellulose and non-cellulose powder and having excellent fluidity and redispersibility.

近年、石油資源の代替及び環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維径が10〜50μmの繊維状セルロース、特に木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。   In recent years, materials that use reproducible natural fibers have attracted attention due to the substitution of petroleum resources and the growing environmental awareness. Among natural fibers, fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 to 50 μm, particularly fibrous cellulose (pulp) derived from wood has been widely used mainly as a paper product so far.

また、繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースを含有するシートや複合体は、繊維同士の接点が著しく増加することから、引張強度が大きく向上する。また、繊維幅が可視光の波長より短くなることで、透明度が大きく向上する。例えば、特許文献1には、温度条件や波長等に影響を受けることなく、高い透明性が維持され、繊維とマトリクス材料との複合化により様々な機能性が付与された繊維強化複合材料が開示されている。また、微細繊維状セルロースは、増粘剤などの用途へ使用できることも知られている。   As the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Sheets and composites containing fine fibrous cellulose significantly increase the tensile strength because the contact points between fibers are remarkably increased. Moreover, transparency is greatly improved because the fiber width is shorter than the wavelength of visible light. For example, Patent Document 1 discloses a fiber-reinforced composite material in which high transparency is maintained without being affected by temperature conditions, wavelengths, and the like, and various functions are imparted by combining fibers and a matrix material. Has been. It is also known that fine fibrous cellulose can be used for applications such as thickeners.

微細繊維状セルロースを例えば増粘剤として使用する場合には、微細繊維状セルロースを分散させた液体を加工工場等に輸送することが行われている。しかし、微細繊維状セルロースを分散させた液体には大量の分散媒が含まれているため、輸送に係る費用が高いという問題がある。このため、輸送コストを削減するために、微細繊維状セルロースを分散させた液体を出来る限り濃縮した形態とすることが望まれている。   In the case of using fine fibrous cellulose as a thickener, for example, a liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed is transported to a processing factory or the like. However, since the liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed contains a large amount of dispersion medium, there is a problem that the cost for transportation is high. For this reason, in order to reduce transportation cost, it is desired to make the liquid in which fine fibrous cellulose is dispersed as concentrated as possible.

濃縮形態の1つとしては、粉末形態が知られている。パルプ材の分野においてもセルロースを粉末状にする技術は従来から知られている。例えば、特許文献2及び3には、木材パルプシートを原料として、ローラーミルやカッターミル等を用いて粉末状セルロースを製造する技術が開示されている。また、特許文献4には、圧縮成形用賦形剤に適するセルロース粉末が開示されている。ここでは、セルロース分散液を噴霧乾燥することにより圧縮成形性に優れたセルロース粉末が得られるとされている。   As one of concentrated forms, a powder form is known. Also in the field of pulp materials, a technique for making cellulose into powder is conventionally known. For example, Patent Documents 2 and 3 disclose techniques for producing powdery cellulose using a wood pulp sheet as a raw material and using a roller mill, a cutter mill, or the like. Patent Document 4 discloses a cellulose powder suitable for an excipient for compression molding. Here, it is said that cellulose powder excellent in compression moldability can be obtained by spray drying the cellulose dispersion.

特開2008−24788号公報JP 2008-24788 A 特開2014−88538号公報JP 2014-88538 A 特開2012−207056号公報JP 2012-207056 A 国際公開WO02/02643号公報International Publication WO02 / 02643

セルロース粉末は、梱包する際の充填容易性や、他の成分との混合容易性の観点から、流動性が高いほうが好ましいとされている。従来の繊維径が10〜50μm程度のセルロースから得られたセルロース粉末においても、流動性等について改善が試みられてきた。
しかしながら、微細繊維状セルロースを含む粉末は、従来のセルロース粉末に比べて流動性が著しく劣るという問題があった。これは、微細繊維状セルロースは、繊維径がナノオーダーに微細化された繊維であり、保水性が高いなど通常のセルロース繊維とは物性が異なることに起因する。このため、微細繊維状セルロースを含む粉末の流動性の改善が望まれている。
It is said that the cellulose powder preferably has higher fluidity from the viewpoint of ease of filling at the time of packaging and ease of mixing with other components. In the cellulose powder obtained from cellulose having a conventional fiber diameter of about 10 to 50 μm, attempts have been made to improve fluidity and the like.
However, the powder containing fine fibrous cellulose has a problem that the fluidity is remarkably inferior compared with the conventional cellulose powder. This is because fine fibrous cellulose is a fiber whose fiber diameter is refined to the nano order and has different physical properties from normal cellulose fibers such as high water retention. For this reason, improvement of the fluidity | liquidity of the powder containing a fine fibrous cellulose is desired.

また、微細繊維状セルロースを含む粉末は、再度、水等の溶媒に分散させることが困難な傾向にある。微細繊維状セルロースを含む粉末は、水等への溶媒へ分散することでその作用効果を発揮できるため、優れた再分散性を有することも求められている。   Moreover, the powder containing fine fibrous cellulose tends to be difficult to disperse again in a solvent such as water. Since the powder containing fine fibrous cellulose can exhibit its effect by being dispersed in a solvent in water or the like, it is also required to have excellent redispersibility.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、流動性に優れ、かつ水等の溶媒への再分散性に優れた微細繊維状セルロースを含む粉末(組成物)を提供することを目的として検討を進めた。   Therefore, in order to solve such problems of the prior art, the inventors have obtained a powder (composition) containing fine fibrous cellulose having excellent fluidity and excellent redispersibility in a solvent such as water. We proceeded with the study for the purpose of providing.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と、非セルロース粉粒物を所定の割合で含有させることにより、流動性と再分散性に優れた組成物が得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have made it possible to contain fine granular cellulose and moisture-containing powder and non-cellulosic powder at a predetermined ratio. It has been found that a composition having excellent properties and redispersibility can be obtained.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1](A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と、(B)非セルロース粉粒物を含む組成物であって、組成物中の水分含有量は、組成物の全質量に対して2〜94質量%であり、(B)非セルロース粉粒物の含有量は、組成物の全質量に対して0.1〜12質量%である組成物。
[2]微細繊維状セルロースの含有量は、組成物の全質量に対して5質量%より多い[1]に記載の組成物。
[3]組成物中の水分含有量は、組成物の全質量に対して15〜80質量%である[1]又は[2]に記載の組成物。
[4](B)非セルロース粉粒物は、無機微粒子である[1]〜[3]のいずれかに記載の組成物。
[5](B)非セルロース粉粒物は、疎水性無機微粒子である[1]〜[4]のいずれかに記載の組成物。
[6](B)非セルロース粉粒物は、シリカ微粒子である[1]〜[4]のいずれかに記載の組成物。
[7](B)非セルロース粉粒物は、疎水性シリカ微粒子である[1]〜[6]のいずれかに記載の組成物。
[8]組成物の累積中位径は、100〜1350μmである[1]〜[7]のいずれかに記載の組成物。
[9]組成物の安息角は、4〜50°である[1]〜[8]のいずれかに記載の組成物。
[10]組成物の嵩密度は、0.1〜0.7g/mlである[1]〜[9]のいずれかに記載の組成物。
[11]微細繊維状セルロースはイオン性置換基を有する微細繊維状セルロースである[1]〜[10]のいずれかに記載の組成物。
[12]イオン性置換基はアニオン基である[11]に記載の組成物。
[13]アニオン基は、リン酸基、カルボキシル基及びスルホン基から選択される少なくとも1種である[12]に記載の組成物。
[14]微細繊維状セルロースは、イオン性置換基を0.1〜3.5mmol/g有する[11]〜[13]のいずれかに記載の組成物。
[15]微細繊維状セルロースを含むスラリーを濃縮し、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物を得る工程と、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と(B)非セルロース粉粒物を混合する工程と、を含む組成物の製造方法。
[1] A composition containing (A) fine fibrous cellulose and water and (B) non-cellulose powder, and the water content in the composition is the total mass of the composition. On the other hand, it is 2-94 mass%, (B) Content of a non-cellulose granular material is 0.1-12 mass% with respect to the total mass of a composition.
[2] The composition according to [1], wherein the content of the fine fibrous cellulose is more than 5% by mass with respect to the total mass of the composition.
[3] The composition according to [1] or [2], wherein the water content in the composition is 15 to 80% by mass relative to the total mass of the composition.
[4] The composition according to any one of [1] to [3], wherein the (B) non-cellulose powder is an inorganic fine particle.
[5] The composition according to any one of [1] to [4], wherein the (B) non-cellulose powder particles are hydrophobic inorganic fine particles.
[6] The composition according to any one of [1] to [4], wherein the (B) non-cellulose powder particles are silica fine particles.
[7] The composition according to any one of [1] to [6], wherein the (B) non-cellulose powder particles are hydrophobic silica fine particles.
[8] The composition according to any one of [1] to [7], wherein the cumulative median diameter of the composition is 100 to 1350 μm.
[9] The composition according to any one of [1] to [8], wherein the angle of repose of the composition is 4 to 50 °.
[10] The composition according to any one of [1] to [9], wherein the bulk density of the composition is 0.1 to 0.7 g / ml.
[11] The composition according to any one of [1] to [10], wherein the fine fibrous cellulose is a fine fibrous cellulose having an ionic substituent.
[12] The composition according to [11], wherein the ionic substituent is an anionic group.
[13] The composition according to [12], wherein the anionic group is at least one selected from a phosphate group, a carboxyl group, and a sulfone group.
[14] The composition according to any one of [11] to [13], wherein the fine fibrous cellulose has an ionic substituent of 0.1 to 3.5 mmol / g.
[15] Concentrate the slurry containing fine fibrous cellulose to obtain (A) a fine particle containing fine fibrous cellulose and moisture, (A) a fine granular material containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B And a step of mixing the non-cellulose granules.

本発明によれば、流動性と再分散性に優れた組成物を得ることができる。このように、本発明の組成物は、流動性に優れているため、充填が容易である等のハンドリング性に優れている。また、本発明の組成物は再分散性に優れているため、増粘剤等の用途をはじめ、様々な用途に好ましく用いられる。   According to the present invention, a composition excellent in fluidity and redispersibility can be obtained. Thus, since the composition of this invention is excellent in fluidity | liquidity, it is excellent in handling property, such as being easy to fill. Moreover, since the composition of this invention is excellent in redispersibility, it is preferably used for various uses including uses, such as a thickener.

図1は、繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dripped with respect to the fiber material and the electrical conductivity.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本願明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、セルロース等の繊維の質量に関する値は、特に記載した場合を除き、絶乾質量(固形分)に基づく。「A及び/又はB」は、特に記載した場合を除き、AとBの少なくとも一方であることを指し、Aのみであってもよく、Bのみであってもよく、AとBとの双方であってもよいことを意味する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be made based on representative embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In the present specification, a numerical range expressed using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
Moreover, the value regarding the mass of fibers, such as a cellulose, is based on the absolute dry mass (solid content) except the case where it describes especially. “A and / or B” means at least one of A and B unless otherwise specified, and may be A alone, B alone, or both A and B. Means it may be.

(微細繊維状セルロース含有組成物)
本発明の組成物は、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と、(B)非セルロース粉粒物を含む。この組成物中の水分含有量は、組成物の全質量に対して2〜94質量%であり、(B)非セルロース粉粒物の含有量は、組成物の全質量に対して0.1〜12質量%である。なお、本願明細書において、上記の組成物は、微細繊維状セルロース含有組成物ということもある。
(Fine fibrous cellulose-containing composition)
The composition of the present invention comprises (A) a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) a non-cellulose granular material. The water content in this composition is 2 to 94% by mass relative to the total mass of the composition, and the content of (B) non-cellulose granules is 0.1% relative to the total mass of the composition. ˜12% by mass. In addition, in this-application specification, said composition may be called a fine fibrous cellulose containing composition.

本発明の組成物は、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と、(B)非セルロース粉粒物を含み、かつ各要素の含有量を所定の範囲内とすることにより、優れた流動性を有する。さらに本発明の組成物は、水等への分散媒への再分散性に優れている。このような効果は、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物の周りに、(B)非セルロース粉粒物が存在することにより、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物自体の流動性が良化することにより得られるものと考えられる。また、組成物中には、一定量の水分が含有されており、かつ(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物が細粒化されているため、再分散性に優れているものと考えられる。   The composition of the present invention comprises (A) a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) a non-cellulose granular material, and by setting the content of each element within a predetermined range, Excellent fluidity. Furthermore, the composition of the present invention is excellent in redispersibility in a dispersion medium in water or the like. Such an effect is due to the presence of (B) non-cellulose granular material around (A) fine fibrous cellulose and water-containing powder, and (A) fine fibrous cellulose and water-containing powder. This is considered to be obtained by improving the fluidity of the granules themselves. In addition, the composition contains a certain amount of water, and (A) a fine granular material containing fine fibrous cellulose and water is finely divided, and therefore has excellent redispersibility. it is conceivable that.

本発明の組成物は、粉粒物である。すなわち、本発明の組成物は粉状及び/又は粒状の物質からなる。ここで、粉状物質は、粒状物質よりも小さいものをいう。一般的には、粉状物質は粒子径が1nm以上0.1mm未満の微粒子をいい、粒状物質は、粒子径が0.1〜10mmの粒子をいうが、特に限定されない。
本願明細書における粉粒物の粒子径はレーザー回折法を用いて測定・算出することができる。具体的には、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac3300EXII、日機装株式会社)を用いて測定した値とする。
The composition of the present invention is a granular material. That is, the composition of the present invention comprises a powdery and / or granular material. Here, the powdery substance is smaller than the granular substance. In general, the powdery substance refers to fine particles having a particle diameter of 1 nm or more and less than 0.1 mm, and the granular substance refers to particles having a particle diameter of 0.1 to 10 mm, but is not particularly limited.
The particle diameter of the granular material in the present specification can be measured and calculated using a laser diffraction method. Specifically, the value is measured using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device (Microtrac 3300 EXII, Nikkiso Co., Ltd.).

本発明の組成物における微細繊維状セルロースの含有量は、組成物の全質量に対して5質量%より多いことが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量は、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。微細繊維状セルロースの含有量を上記範囲とすることにより、組成物の流動性と再分散性をより効果的に高めることができる。また、微細繊維状セルロースの含有量を上記範囲とすることにより、微細繊維状セルロースが有する特性が発揮されやすくなる。   The content of fine fibrous cellulose in the composition of the present invention is preferably more than 5% by mass relative to the total mass of the composition. The content of fine fibrous cellulose is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and further preferably 20% by mass or more. By making content of a fine fibrous cellulose into the said range, the fluidity | liquidity and redispersibility of a composition can be improved more effectively. Moreover, the characteristic which a fine fibrous cellulose has is easily exhibited by making content of a fine fibrous cellulose into the said range.

組成物中の水分含有量は、組成物の全質量に対して2〜94質量%であればよい。水分含有量は、5〜92質量%であることが好ましく、10〜90質量%であることがより好ましく、15〜80質量%であることがさらに好ましく、20〜80質量%であることが特に好ましい。水分含有量を上記範囲内とすることにより、組成物の流動性と再分散性をより効果的に高めることができる。   The water content in the composition may be 2 to 94% by mass relative to the total mass of the composition. The water content is preferably 5 to 92% by mass, more preferably 10 to 90% by mass, still more preferably 15 to 80% by mass, and particularly preferably 20 to 80% by mass. preferable. By setting the water content within the above range, the fluidity and redispersibility of the composition can be improved more effectively.

組成物中の(B)非セルロース粉粒物の含有量は、組成物の全質量に対して0.1〜12質量%であればよい。(B)非セルロース粉粒物の含有量は、0.4〜12質量%であることが好ましく、1〜12質量%であることがより好ましく、3〜10質量%であることがさらに好ましい。(B)非セルロース粉粒物の含有量を上記範囲内とすることにより、組成物中の粒子の大きさ(累積中位径)を所望の範囲に制御することができ、静電気の発生等を抑制することができる。これにより、組成物の流動性を効果的に高めることができる。また、(B)非セルロース粉粒物の含有量を上記範囲内とすることにより、組成物の乾燥状態を所望の状態に制御することができるため、再分散性を効果的に高めることができる。   Content of (B) non-cellulose granular material in a composition should just be 0.1-12 mass% with respect to the total mass of a composition. (B) It is preferable that content of a non-cellulose granular material is 0.4-12 mass%, It is more preferable that it is 1-12 mass%, It is further more preferable that it is 3-10 mass%. (B) By making content of a non-cellulose granular material into the said range, the magnitude | size (cumulative median diameter) of the particle | grains in a composition can be controlled to a desired range, generation | occurrence | production of static electricity, etc. Can be suppressed. Thereby, the fluidity | liquidity of a composition can be improved effectively. Moreover, (B) By making content of a non-cellulose granular material into the said range, since the dry state of a composition can be controlled to a desired state, redispersibility can be improved effectively. .

組成物中の微細繊維状セルロースと非セルロース粉粒物の配合比(質量比)は、1:1〜200:1であることが好ましい。微細繊維状セルロースと非セルロース粉粒物の配合比(質量比)を上記範囲内とすることにより、組成物の流動性と再分散性をより効果的に高めることができる。   It is preferable that the compounding ratio (mass ratio) of the fine fibrous cellulose and the non-cellulose granular material in the composition is 1: 1 to 200: 1. By setting the blending ratio (mass ratio) of fine fibrous cellulose and non-cellulose powder within the above range, the fluidity and redispersibility of the composition can be more effectively enhanced.

組成物の累積中位径は、100〜1350μmであることが好ましく、200〜1300μmであることがより好ましく、500〜1200μmであることがさらに好ましい。
組成物中には、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物の1粒子又は複数粒子の周りに、(B)非セルロース粉粒物の1粒子又は複数粒子が存在し、一体となった粒体(粉粒体)が存在する。また、組成物中には、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物の1粒子又は複数粒子、(B)非セルロース粉粒物の1粒子又は複数粒子が単独でも存在する。すなわち、組成物の累積中位径は、組成物中に存在する全種の粒子(粉粒体)の合計累積中位径である。
組成物の累積中位径を上記上限値以下とすることにより、組成物中に含まれる粒子の表面積を適切な範囲とし、水等の分散媒との接触面積を大きくすることができ、再分散性を高めることができる。組成物の累積中位径を上記下限値以上とすることにより、粉舞を抑制することができ、流動性を良化させることができる。また、組成物の累積中位径を上記下限値以上とすることにより、組成物中の粒子同士が意図しない凝集をすることを抑制することができ、流動性及び再分散性を高めることができる。
The cumulative median diameter of the composition is preferably 100 to 1350 μm, more preferably 200 to 1300 μm, and even more preferably 500 to 1200 μm.
In the composition, (A) there is one or more particles of (B) non-cellulose granules around one or more particles of granules containing fine fibrous cellulose and moisture, and There is a granular body (powder body). Further, in the composition, (A) one particle or a plurality of particles of a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) one particle or a plurality of particles of a non-cellulose particle are present alone. That is, the cumulative median diameter of the composition is the total cumulative median diameter of all types of particles (powder particles) present in the composition.
By making the cumulative median diameter of the composition not more than the above upper limit value, the surface area of the particles contained in the composition can be in an appropriate range, the contact area with a dispersion medium such as water can be increased, and redispersion Can increase the sex. By setting the cumulative median diameter of the composition to be equal to or greater than the above lower limit value, dusting can be suppressed and fluidity can be improved. In addition, by setting the cumulative median diameter of the composition to the above lower limit value or more, it is possible to suppress unintended aggregation of particles in the composition, and to improve fluidity and redispersibility. .

組成物の累積中位径は、レーザー回折法を用いて測定・算出することができる。具体的には、レーザー回折散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac3300EXII、日
機装株式会社)を用いて粒子径を測定する。次いで、組成物集団の全体積を100%として累積カーブを求め、その累積カーブが50%となる点の粒子径を算出する。
The cumulative median diameter of the composition can be measured and calculated using a laser diffraction method. Specifically, the particle size is measured using a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device (Microtrac 3300 EXII, Nikkiso Co., Ltd.). Next, a cumulative curve is obtained by setting the total volume of the composition group as 100%, and the particle diameter at the point where the cumulative curve becomes 50% is calculated.

組成物の安息角は、4〜50°であることが好ましく、5〜45°であることがより好ましく、5〜40°であることがさらに好ましく、10〜40°であることが特に好ましい。安息角は、組成物の流動性に関与するパラメーターである。安息角は小さい方が組成物の流動性(フィード性)は高まる傾向にあるが、安息角が小さい場合であっても組成物中に微細粒子が多量に存在する場合は、粉舞が生じるため流動性(フィード性)は悪化する。すなわち、組成物の安息角は上記範囲内であることが好ましく、これにより、効果的に組成物の流動性を高めることができる。   The angle of repose of the composition is preferably 4 to 50 °, more preferably 5 to 45 °, still more preferably 5 to 40 °, and particularly preferably 10 to 40 °. The angle of repose is a parameter involved in the fluidity of the composition. The smaller the angle of repose tends to increase the fluidity (feedability) of the composition, but even if the angle of repose is small, if a large amount of fine particles are present in the composition, powdering occurs. The fluidity (feed property) deteriorates. That is, it is preferable that the angle of repose of the composition is within the above range, and thereby the fluidity of the composition can be effectively increased.

組成物の安息角は、安息角測定器(アズワン)を用いて測定する。具体的には、安息角測定器のシュートに100ml分の組成物を仕込み、シュート口を開いて組成物を下部に落下させる。そして、落下後の組成物の斜面と水平面のなす角度を測定し、組成物の安息角とする。   The angle of repose of the composition is measured using an angle of repose measuring instrument (As One). Specifically, 100 ml of the composition is charged into a chute of an angle of repose measuring instrument, and the chute is opened to drop the composition downward. Then, the angle formed by the slope of the composition after falling and the horizontal plane is measured to obtain the angle of repose of the composition.

組成物の嵩密度は、0.1〜0.7g/mlであることが好ましく、0.2〜0.7g/mlであることがより好ましく、0.2〜0.5g/mlであることがさらに好ましい。嵩密度は大きい程、組成物を構成する粒子の粒径は小さい傾向にある。このため、水等の分散媒との接触面積を大きくすることができ、再分散性が高まる。一方で、嵩密度が大きすぎると、組成物中の粒子同士が意図しない凝集を起こすことがあり、好ましくない。また、嵩密度が小さすぎると、粒子の形状が不均一になり、粒径が大きくなる傾向があるため、流動性(フィード性)が悪化する。すなわち、組成物の嵩密度は上記範囲内であることが好ましく、これにより、効果的に組成物の流動性を高めることができる。   The bulk density of the composition is preferably 0.1 to 0.7 g / ml, more preferably 0.2 to 0.7 g / ml, and 0.2 to 0.5 g / ml. Is more preferable. The larger the bulk density, the smaller the particle size of the particles constituting the composition. For this reason, a contact area with dispersion media, such as water, can be enlarged, and redispersibility improves. On the other hand, if the bulk density is too large, particles in the composition may cause unintended aggregation, which is not preferable. On the other hand, if the bulk density is too small, the shape of the particles becomes non-uniform and the particle size tends to increase, so that the fluidity (feedability) is deteriorated. That is, the bulk density of the composition is preferably within the above range, whereby the fluidity of the composition can be effectively increased.

組成物の嵩密度は、安息角測定器(アズワン)を用いて測定する。具体的には、安息角測定器のシュートに100ml分の組成物を仕込み、シュート口を開いて組成物を下部に落下させ、下に設置した容器(満杯容積∨=50ml)に盛りきり充填する。次に、盛りきり組成物の盛り上がり部分を水平カットし、容積を満杯にする。容器に残存する組成物の質量を秤量し、下記の計算式より嵩密度(g/ml)を算出する。
嵩密度(g/ml)=粉末の質量(g)/粉末の体積(ml)
The bulk density of the composition is measured using an angle of repose measuring instrument (As One). Specifically, 100 ml of the composition is charged into the chute of the angle of repose measuring instrument, the chute is opened, the composition is dropped to the lower part, and the container placed below (full volume ∨ = 50 ml) is filled and filled. . Next, the raised portion of the raised composition is cut horizontally to fill the volume. The mass of the composition remaining in the container is weighed, and the bulk density (g / ml) is calculated from the following formula.
Bulk density (g / ml) = Mass of powder (g) / Volume of powder (ml)

なお、安息角を小さくするためや、嵩密度を大きくするために、組成物中の水分含有量をより低減させることも考えられる。しかし、組成物中の水分含有量が低すぎると、組成物の再分散性が悪化する傾向があり好ましくない。
また、安息角を小さくするためや、嵩密度を大きくするために、組成物中の(B)非セルロース粉粒物の添加量を増やすことも考えられる。しかし、非セルロース粉粒物の添加量が多すぎると、(B)非セルロース粉粒物の粉舞が起こるため、流動性(フィード性)が悪化する傾向にあり好ましくない。また、(B)非セルロース粉粒物の添加量を増やした場合は、多量の非セルロース粉粒物により再分散液の粘度が高まり、再分散が困難になる。
すなわち、本発明では、安息角、累積中位径、嵩密度及び水分含有量等の各要素の配合割合、これら全てのバランスがよいことが重要である。
In order to reduce the angle of repose or increase the bulk density, it is conceivable to further reduce the water content in the composition. However, if the water content in the composition is too low, the redispersibility of the composition tends to deteriorate, such being undesirable.
Further, in order to reduce the angle of repose or increase the bulk density, it is also conceivable to increase the amount of (B) non-cellulose powder particles in the composition. However, when there is too much addition amount of a non-cellulose granular material, since the powder of (B) non-cellulose granular material occurs, it exists in the tendency for fluidity | liquidity (feed property) to deteriorate, and is unpreferable. Moreover, when the addition amount of (B) non-cellulose powder granules is increased, the viscosity of the re-dispersed liquid is increased by a large amount of non-cellulose powder granules, and re-dispersion becomes difficult.
That is, in the present invention, it is important that the blending ratio of each element such as the angle of repose, the cumulative median diameter, the bulk density and the water content, and the balance of all of these are good.

((A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物)
本発明の組成物は、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物を含む。
((A) Fine granules containing fine fibrous cellulose and moisture)
The composition of the present invention includes (A) a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture.

(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物中に含まれる微細繊維状セルロースの濃度は、(A)粒状物の全質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20%質量%以上であることがさらに好ましい。また、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物中に含まれる水分含有量は、(A)粒状物の全質量に対して、2〜94質量%であることが好ましく、10〜90質量%であることがより好ましく、15〜80質量%であることがさらに好ましく、20〜80質量%であることが特に好ましい   (A) The concentration of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose and the granular material containing moisture is preferably 5% by mass or more based on the total mass of the (A) granular material, and is 10 masses. % Or more is more preferable, and 20% by mass or more is further preferable. Moreover, it is preferable that the water | moisture content contained in the granular material containing (A) fine fibrous cellulose and a water | moisture content is 2-94 mass% with respect to the total mass of (A) granular material. More preferably, it is 90 mass%, It is more preferable that it is 15-80 mass%, It is especially preferable that it is 20-80 mass%.

<微細繊維状セルロース>
微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、入手しやすく安価である点から、パルプを用いることが好ましい。パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。木材パルプの中でも化学パルプはセルロース比率が大きいため、繊維微細化(解繊)時の微細繊維状セルロースの収率が高く、またパルプ中のセルロースの分解が小さく、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる点で好ましい。中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを含有するシートは高強度が得られる傾向がある。
<Fine fibrous cellulose>
Although it does not specifically limit as a fibrous cellulose raw material for obtaining a fine fibrous cellulose, It is preferable to use a pulp from the point of being easy to acquire and cheap. Examples of the pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), oxygen bleached craft Chemical pulps such as pulp (OKP) are listed. Further, semi-chemical pulps such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulps such as ground wood pulp (GP), and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP) are exemplified, but not limited thereto. Non-wood pulp includes cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweed, chitin, chitosan, etc., but is not particularly limited. . The deinking pulp includes deinking pulp made from waste paper, but is not particularly limited. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more. Among the above pulps, wood pulp containing cellulose and deinked pulp are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose is high at the time of fiber refinement (defibration), and the cellulose in pulp is small, and the fineness of long fibers with a large axial ratio is high. It is preferable at the point from which fibrous cellulose is obtained. Of these, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected. Sheets containing long fibrous fine fibrous cellulose having a large axial ratio tend to provide high strength.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2〜1000nm、より好ましくは2〜100nmであり、より好ましくは2〜50nmであり、さらに好ましくは2〜10nmであるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しにくくなる傾向がある。   The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less as observed with an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 to 1000 nm, more preferably 2 to 100 nm, more preferably 2 to 50 nm, and still more preferably 2 to 10 nm, but is not particularly limited. When the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) as the fine fibrous cellulose tend to be difficult to be expressed because the cellulose molecules are dissolved in water. .

微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による平均繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05〜0.1質量%の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000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。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。   Measurement of the average fiber width of the fine fibrous cellulose by observation with an electron microscope is performed as follows. An aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05 to 0.1% by mass is prepared, and this suspension is cast on a carbon film-coated grid subjected to a hydrophilic treatment to obtain a sample for TEM observation. When a wide fiber is included, an SEM image of the surface cast on glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.

(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary location in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicular to the straight line is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.

上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。微細繊維状セルロースの平均繊維幅(単に、「繊維幅」ということもある。)はこのように読み取った繊維幅の平均値である。   The width of the fiber that intersects with the straight line X and the straight line Y is visually read from the observation image that satisfies the above conditions. In this way, at least three sets of images of the surface portion that do not overlap each other are observed, and the width of the fiber intersecting with the straight line X and the straight line Y is read for each image. Thus, at least 20 × 2 × 3 = 120 fiber widths are read. The average fiber width (sometimes simply referred to as “fiber width”) of fine fibrous cellulose is an average value of the fiber widths read in this way.

微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1〜1000μmが好ましく、0.1〜800μmがさらに好ましく、0.1〜600μmが特に好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制でき、また微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、TEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。   The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 1000 μm, more preferably 0.1 to 800 μm, and particularly preferably 0.1 to 600 μm. By making the fiber length within the above range, the destruction of the crystalline region of the fine fibrous cellulose can be suppressed, and the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be made an appropriate range. Note that the fiber length of the fine fibrous cellulose can be determined by image analysis using TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14〜17°付近と2θ=22〜23°付近の2箇所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。
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上、さらに好ましくは70%以上である。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418Å) monochromatized with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions near 2θ = 14-17 ° and 2θ = 22-23 °.
The proportion of the I-type crystal structure in the fine fibrous cellulose is preferably 30% or more, more preferably 50% or more, and further preferably 70% or more.

微細繊維状セルロースが含有する結晶部分の比率は、本発明においては特に限定されないが、X線回折法によって求められる結晶化度が60%以上であるセルロースを使用することが好ましい。結晶化度は、好ましくは65%以上であり、より好ましくは70%以上であり、この場合、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。   The ratio of the crystal part contained in the fine fibrous cellulose is not particularly limited in the present invention, but it is preferable to use cellulose having a crystallinity obtained by an X-ray diffraction method of 60% or more. The degree of crystallinity is preferably 65% or more, more preferably 70% or more. In this case, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion. The degree of crystallinity is obtained by measuring an X-ray diffraction profile and determining the crystallinity by a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, 29, 786, 1959).

<化学的処理>
微細繊維状セルロースは、セルロース原料を解繊処理することによって得られる。また、本発明では、解繊処理前にセルロース原料に化学的処理を施し微細繊維状セルロースにイオン性置換基を付加することが好ましい。イオン性置換基はアニオン基であることが好ましく、アニオン基としては、リン酸基、カルボキシル基及びスルホン基から選択される少なくとも1種の置換基を挙げることができる。中でも微細繊維状セルロースは、リン酸基を有することが好ましい。
<Chemical treatment>
Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating a cellulose raw material. Moreover, in this invention, it is preferable to perform a chemical process to a cellulose raw material and to add an ionic substituent to a fine fibrous cellulose before a fibrillation process. The ionic substituent is preferably an anionic group, and examples of the anionic group include at least one substituent selected from a phosphate group, a carboxyl group, and a sulfone group. Among them, the fine fibrous cellulose preferably has a phosphate group.

本発明で使用する微細繊維状セルロースは、イオン性置換基を0.1〜3.5mmol/g有することが好ましい。上述したようなイオン性置換基を上記割合で有する微細繊維状セルロースは、静電反発効果により超微細化することができる点で好ましい。またイオン性置換基を有する微細繊維状セルロースは、静電反発効果により水中で凝集せず、安定する点においても好ましい。   The fine fibrous cellulose used in the present invention preferably has an ionic substituent of 0.1 to 3.5 mmol / g. The fine fibrous cellulose having the above-described ionic substituents in the above ratio is preferable in that it can be ultrafine due to the electrostatic repulsion effect. Moreover, the fine fibrous cellulose having an ionic substituent is preferable in that it does not aggregate in water due to the electrostatic repulsion effect and is stable.

<化学的処理一般>
セルロース原料の化学的処理の方法は、微細繊維を得ることができる方法である限り特に限定されない。化学的処理としては、例えば、酸処理、オゾン処理、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシルラジカル)酸化処理、酵素処理、またはセルロースまたは繊維原料中の官能基と共有結合を形成し得る化合物による処理などが挙げられる。なお、本発明で用いる微細繊維状セルロースはリン酸基又はカルボキシル基を有することが好ましい。このため、化学的処理の方法としては、リン酸基又はカルボキシル基を有する化合物及び/又はその塩による処理を行うことが好ましい。
<General chemical treatment>
The method of chemical treatment of the cellulose raw material is not particularly limited as long as it is a method capable of obtaining fine fibers. Examples of chemical treatment include acid treatment, ozone treatment, TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical) oxidation treatment, enzyme treatment, or sharing with functional groups in cellulose or fiber raw materials. And treatment with a compound capable of forming a bond. In addition, it is preferable that the fine fibrous cellulose used by this invention has a phosphoric acid group or a carboxyl group. For this reason, as a chemical treatment method, treatment with a compound having a phosphate group or a carboxyl group and / or a salt thereof is preferably performed.

酸処理の一例としては、Otto van den Berg; Jeffrey R. Capadona; Christoph Weder;
Biomacromolecules 2007, 8, 1353-1357.に記載されている方法を挙げることができる。具体的には、硫酸や塩酸等により微細繊維状セルロースを加水分解処理する。高濃度の酸処理により製造されるものは、非結晶領域がほとんど分解されており、繊維の短いもの(セルロースナノクリスタルとも呼ばれる)になるが、これらも微細繊維状セルロースに含まれる。
Examples of acid treatment include Otto van den Berg; Jeffrey R. Capadona; Christoph Weder;
The method described in Biomacromolecules 2007, 8, 1353-1357. Can be mentioned. Specifically, the fine fibrous cellulose is hydrolyzed with sulfuric acid, hydrochloric acid, or the like. Those produced by high-concentration acid treatment are almost decomposed in non-crystalline regions and have short fibers (also called cellulose nanocrystals), which are also included in fine fibrous cellulose.

オゾン処理の一例としては、特開2010−254726号公報に記載されている方法を挙げることができるが、特に限定されない。具体的には、繊維をオゾン処理した後、水に分散し、得られた繊維の水系懸濁液を粉砕処理する。   As an example of the ozone treatment, a method described in JP 2010-254726 A can be exemplified, but it is not particularly limited. Specifically, after the fiber is treated with ozone, it is dispersed in water, and the resulting aqueous suspension of the fiber is pulverized.

TEMPO酸化の一例としては、Saito T & al. Homogeneous suspensions of individualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules 2006, 7 (6), 1687-91に記載されている方法を挙げることができる。具体的には、繊維をTEMPO酸化処理した後、水に分散し、得られた繊維の水系懸濁液を粉砕処理する。   An example of TEMPO oxidation includes the method described in Saito T & al. Homogeneous suspensions of individualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules 2006, 7 (6), 1687-91. Specifically, after the fiber is subjected to TEMPO oxidation treatment, it is dispersed in water, and the aqueous suspension of the obtained fiber is pulverized.

酵素処理の一例としては、WO2013/176033号公報(WO2013/176033号公報に記載の内容は全て本願明細書中に引用されるものとする)に記載の方法を挙げることができるが、特に限定されない。具体的には、繊維原料を、少なくとも酵素のEG活性とCBHI活性の比が0.06以上の条件下で、酵素で処理する方法である。   As an example of the enzyme treatment, the method described in WO2013 / 176033 (all contents described in WO2013 / 176033 shall be cited in the present specification) can be mentioned, but is not particularly limited. . Specifically, the fiber raw material is treated with an enzyme at least under a condition where the ratio of the enzyme EG activity to the CBHI activity is 0.06 or more.

セルロースまたは繊維原料中の官能基と共有結合を形成し得る化合物による処理としては、国際公開WO2013/073652(PCT/JP2012/079743)に記載されている「構造中にリン原子を含有するオキソ酸、ポリオキソ酸またはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種の化合物」を使用する方法を挙げることができる。   The treatment with a compound capable of forming a covalent bond with a functional group in cellulose or a fiber raw material is described in International Publication WO2013 / 073652 (PCT / JP2012 / 079743) “an oxo acid containing a phosphorus atom in its structure, And a method using at least one compound selected from polyoxoacids or salts thereof.

<アニオン性置換基導入>
微細繊維状セルロースはアニオン基を有することが好ましい。中でも、アニオン基は、リン酸基(リン酸エステル基ということもある)、カルボキシル基及びスルホン基から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リン酸基で及びカルボキシル基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リン酸基であることが特に好ましい。
<Introduction of anionic substituent>
The fine fibrous cellulose preferably has an anionic group. Among these, the anionic group is preferably at least one selected from a phosphate group (sometimes referred to as a phosphate ester group), a carboxyl group, and a sulfone group, and at least selected from a phosphate group and a carboxyl group. One type is more preferable, and a phosphate group is particularly preferable.

<置換基の導入量>
イオン性置換基の導入量は特に限定されないが、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1〜3.5mmol/gであることが好ましく、0.14〜2.5mmol/gがより好ましく、0.2〜2.0mmol/gがさらに好ましく、0.2〜1.8mmol/gが特に好ましい。イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースのスラリーの粘度を適切な範囲に調整することができる。
<Introduced amount of substituent>
The amount of ionic substituent introduced is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 3.5 mmol / g, more preferably 0.14 to 2.5 mmol / g, per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. 0.2 to 2.0 mmol / g is more preferable, and 0.2 to 1.8 mmol / g is particularly preferable. By making the introduction amount of the ionic substituent within the above range, the fiber raw material can be easily refined, and the stability of the fine fibrous cellulose can be enhanced. Moreover, the viscosity of the slurry of fine fibrous cellulose can be adjusted to an appropriate range by setting the introduction amount of the ionic substituent within the above range.

<リン酸基の導入>
本発明においては、微細繊維状セルロースはリン酸エステル基などのリン酸由来の置換基(単にリン酸基ということもある。)を有していることが好ましい。
<Introduction of phosphate group>
In the present invention, the fine fibrous cellulose preferably has a substituent derived from phosphoric acid such as a phosphate group (sometimes simply referred to as a phosphate group).

<リン酸基導入工程>
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、リン酸基を有する化合物及び/又はその塩(以下、「化合物A」という。)を反応させることにより行うことができる。この反応は、尿素及び/又はその誘導体(以下、「化合物B」という。)の存在下で行ってもよく、これにより、微細繊維状セルロースのヒドロキシル基に、リン酸基を導入することができる。
<Phosphate group introduction process>
The phosphoric acid group introduction step can be performed by reacting a fiber material containing cellulose with a compound having a phosphoric acid group and / or a salt thereof (hereinafter referred to as “compound A”). This reaction may be performed in the presence of urea and / or a derivative thereof (hereinafter referred to as “compound B”), whereby a phosphate group can be introduced into the hydroxyl group of the fine fibrous cellulose. .

リン酸基導入工程は、セルロースにリン酸基を導入する工程を必ず含み、所望により、後述するアルカリ処理工程、余剰の試薬を洗浄する工程などを包含してもよい。   The phosphate group introduction step necessarily includes a step of introducing a phosphate group into cellulose, and may include an alkali treatment step described later, a step of washing excess reagent, and the like as desired.

化合物Aを化合物Bの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物Aおよび化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。   As an example of a method for causing compound A to act on a fiber raw material in the presence of compound B, a method of mixing powder or an aqueous solution of compound A and compound B with a dry or wet fiber raw material can be mentioned. Another example is a method in which powders and aqueous solutions of Compound A and Compound B are added to the fiber raw material slurry. Among these, since the uniformity of the reaction is high, a method of adding an aqueous solution of Compound A and Compound B to a dry fiber material, or a powder or an aqueous solution of Compound A and Compound B to a wet fiber material The method is preferred. Moreover, the compound A and the compound B may be added simultaneously, or may be added separately. Moreover, you may add the compound A and the compound B first used for reaction as aqueous solution, and remove an excess chemical | medical solution by pressing. The form of the fiber raw material is preferably cotton or thin sheet, but is not particularly limited.

本実施態様で使用する化合物Aは、リン酸基を有する化合物及び/又はその塩である。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩などが挙げられるが、特に限定されない。リン酸のリチウム塩としては、リン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、またはポリリン酸リチウムなどが挙げられる。リン酸のナトリウム塩としてはリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、またはポリリン酸ナトリウムなどが挙げられる。リン酸のカリウム塩としてはリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、またはポリリン酸カリウムなどが挙げられる。リン酸のアンモニウム塩としては、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。
Compound A used in this embodiment is a compound having a phosphate group and / or a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphate group include, but are not limited to, phosphoric acid, lithium salt of phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, ammonium salt of phosphoric acid, and the like. Examples of the lithium salt of phosphoric acid include lithium dihydrogen phosphate, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. Examples of the sodium salt of phosphoric acid include sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, and sodium polyphosphate. Examples of the potassium salt of phosphoric acid include potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, and potassium polyphosphate. Examples of the ammonium salt of phosphoric acid include ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate.

これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、またはリン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましい。リン酸二水素ナトリウム、またはリン酸水素二ナトリウムがより好ましい。   Among these, phosphoric acid, sodium phosphate, from the viewpoint of high phosphate group introduction efficiency, easy defibration efficiency in the defibration process described later, low cost, and easy industrial application. A salt, or a potassium salt of phosphoric acid or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable. Sodium dihydrogen phosphate or disodium hydrogen phosphate is more preferable.

また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは特に限定されないが、リン酸基導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましく、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3〜7がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。   In addition, compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is increased and the efficiency of introduction of phosphate groups is increased. The pH of the aqueous solution of Compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of introduction of phosphoric acid groups is high, and more preferably 3 to 7 from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of Compound A may be adjusted by, for example, using a phosphoric acid group-containing compound that exhibits acidity and an alkalinity, and changing the amount ratio thereof. You may adjust pH of the aqueous solution of the compound A by adding an inorganic alkali or an organic alkali to the thing which shows acidity among the compounds which have a phosphoric acid group.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料に対するリン原子の添加量は0.5〜100質量%が好ましく、1〜50質量%がより好ましく、2〜30質量%が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。繊維原料に対するリン原子の添加量が100質量%を超えると、収率向上の効果は頭打ちとなり、使用する化合物Aのコストが上昇する。一方、繊維原料に対するリン原子の添加量を下記下限値以上とすることにより、収率を高めることができる。   The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but when the amount of compound A added is converted to a phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material is preferably 0.5 to 100% by weight, and 1 to 50% by weight. % Is more preferable, and 2 to 30% by mass is most preferable. If the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. When the addition amount of phosphorus atoms with respect to the fiber raw material exceeds 100% by mass, the effect of improving the yield reaches a peak and the cost of the compound A to be used increases. On the other hand, a yield can be raised by making the addition amount of the phosphorus atom with respect to a fiber raw material more than the following lower limit.

本実施態様で使用する化合物Bとしては、尿素、チオ尿素、ビウレット、フェニル尿素、ベンジル尿素、ジメチル尿素、ジエチル尿素、テトラメチル尿素、ベンゾレイン尿素、ヒダントインなどが挙げられる。この中でも低コストで扱いやすく、ヒドロキシル基を有する繊維原料と水素結合を作りやすいことから尿素が好ましい。   Examples of the compound B used in this embodiment include urea, thiourea, biuret, phenylurea, benzylurea, dimethylurea, diethylurea, tetramethylurea, benzoleinurea, and hydantoin. Among these, urea is preferable because it is easy to handle at low cost and easily forms a hydrogen bond with a fiber raw material having a hydroxyl group.

化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。繊維原料に対する化合物Bの添加量は1〜300質量%であることが好ましい。   Compound B is preferably used as an aqueous solution in the same manner as Compound A. Moreover, since the uniformity of reaction increases, it is preferable to use the aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved. The amount of compound B added to the fiber raw material is preferably 1 to 300% by mass.

化合物Aと化合物Bの他に、アミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。   In addition to Compound A and Compound B, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among these, triethylamine is known to work as a good reaction catalyst.

<リン酸基の導入量>
リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1〜3.5mmol/gであることが好ましく、0.14〜2.5mmol/gがより好ましく、0.2〜2.0mmol/gがさらに好ましく、0.2〜1.8mmol/gよりさらに好ましく、0.4〜1.8mmol/gが特に好ましく、最も好ましくは0.6〜1.8mmol/gである。リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースのスラリーの粘度を適切な範囲に調整することができる。
<Introduction amount of phosphate group>
The amount of phosphate groups introduced is preferably 0.1 to 3.5 mmol / g, more preferably 0.14 to 2.5 mmol / g, and more preferably 0.2 to 2 per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. 0.0 mmol / g is more preferable, 0.2 to 1.8 mmol / g is more preferable, 0.4 to 1.8 mmol / g is particularly preferable, and 0.6 to 1.8 mmol / g is most preferable. By making the introduction amount of the phosphoric acid group within the above range, the fiber raw material can be easily refined, and the stability of the fine fibrous cellulose can be enhanced. Moreover, the viscosity of the slurry of a fine fibrous cellulose can be adjusted to an appropriate range by making the introduction amount of phosphoric acid groups within the above range.

リン酸基の繊維原料への導入量は、伝導度滴定法により測定することができる。具体的には、解繊処理工程により微細化を行い、得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをイオン交換樹脂で処理した後、水酸化ナトリウム水溶液を加えながら電気伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定することができる。   The amount of phosphate group introduced into the fiber material can be measured by a conductivity titration method. Specifically, by performing the defibration process step, after treating the resulting fine fibrous cellulose-containing slurry with an ion exchange resin, by determining the change in electrical conductivity while adding an aqueous sodium hydroxide solution, The amount introduced can be measured.

伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図1に示した曲線を与える。最初は、急激に電気伝導度が低下する(以下、「第1領域」という)。その後、わずかに伝導度が上昇を始める(以下、「第2領域」という)。さらにその後、伝導度の増分が増加する(以下、「第3領域」という)。すなわち、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致することから、単にリン酸基導入量(またはリン酸基量)、または置換基導入量(または置換基量)と言った場合は、強酸性基量のことを表す。   In conductivity titration, when alkali is added, the curve shown in FIG. 1 is given. Initially, the electrical conductivity rapidly decreases (hereinafter referred to as “first region”). Thereafter, the conductivity starts to increase slightly (hereinafter referred to as “second region”). Thereafter, the conductivity increment increases (hereinafter referred to as “third region”). That is, three areas appear. Among these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strongly acidic groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Will be equal. When the phosphoric acid group undergoes condensation, apparently weakly acidic groups are lost, and the amount of alkali required in the second region is reduced compared to the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups coincides with the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation, so that the amount of phosphate groups introduced (or the amount of phosphate groups) or the amount of substituent introduced (or the amount of substituents) is simply When said, it represents the amount of strongly acidic group.

<カルボキシル基の導入>
本発明においては、微細繊維状セルロースがカルボキシル基を有するものである場合、上述した<リン酸基導入工程>において、カルボン酸由来の基を有する化合物を用いることで、カルボキシル基を導入することができる。
<Introduction of carboxyl group>
In the present invention, when the fine fibrous cellulose has a carboxyl group, it is possible to introduce a carboxyl group by using a compound having a group derived from a carboxylic acid in the above-described <phosphate group introduction step>. it can.

カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。   The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. It is done.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。   The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. It is done.

カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a derivative of the compound which has a carboxyl group, The derivative of the acid anhydride of the compound which has a carboxyl group and the acid anhydride imidation of a compound which has a carboxyl group are mentioned. Although it does not specifically limit as an acid anhydride imidation thing of a compound which has a carboxyl group, Imidation thing of dicarboxylic acid compounds, such as maleimide, succinic acid imide, and phthalic acid imide, is mentioned.

カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。   The acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least some of the hydrogen atoms of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, etc. are substituted (for example, alkyl group, phenyl group, etc. ) Are substituted.

上記カルボン酸由来の基を有する化合物のうち、工業的に適用しやすく、ガス化しやすいことから、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好ましいが、特に限定されない。   Among the compounds having a group derived from a carboxylic acid, maleic anhydride, succinic anhydride, and phthalic anhydride are preferred because they are easily applied industrially and easily gasified, but are not particularly limited.

<カチオン性置換基導入>
本実施形態においては、イオン性置換基としてカチオン性置換基が微細繊維状セルロースに導入されていてもよい。例えば繊維原料にカチオン化剤およびアルカリ化合物を添加して反応させることにより、繊維原料にカチオン性置換基を導入することができる。
カチオン化剤としては、4級アンモニウム基を有し、かつセルロースのヒドロキシル基と反応する基を有するものを用いることができる。セルロースのヒドロキシル基と反応する基としては、エポキシ基、ハロヒドリンの構造を有する官能基、ビニル基、ハロゲン基等が挙げられる。カチオン化剤の具体例としては、グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロリドなどのグリシジルトリアルキルアンモニウムハライド或いはそのハロヒドリン型の化合物が挙げられる。
アルカリ化合物は、カチオン化反応の促進に寄与するものである。アルカリ化合物は、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩またはアルカリ土類金属のリン酸塩などの無機アルカリ化合物であってもよいし、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物およびその水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等の有機アルカリ化合物であってもよい。カチオン性置換基の導入量の測定は、たとえば元素分析等を用いて行うことができる。
<Cationic substituent introduction>
In this embodiment, a cationic substituent may be introduced into the fine fibrous cellulose as an ionic substituent. For example, a cationic substituent can be introduced into the fiber raw material by adding a cationizing agent and an alkali compound to the fiber raw material and causing the fiber raw material to react.
As the cationizing agent, one having a quaternary ammonium group and a group that reacts with a hydroxyl group of cellulose can be used. Examples of the group that reacts with the hydroxyl group of cellulose include an epoxy group, a functional group having a halohydrin structure, a vinyl group, and a halogen group. Specific examples of the cationizing agent include glycidyltrialkylammonium halides such as glycidyltrimethylammonium chloride and 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride or halohydrin type compounds thereof.
The alkali compound contributes to the promotion of the cationization reaction. Alkali compounds include alkali metal hydroxides or alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates or alkaline earth metal carbonates, alkali metal phosphates or alkaline earth metal phosphates, etc. Organic alkali compounds such as ammonia, aliphatic amines, aromatic amines, aliphatic ammoniums, aromatic ammoniums, heterocyclic compounds and their hydroxides, carbonates, phosphates, etc. It may be. The introduction amount of the cationic substituent can be measured using, for example, elemental analysis.

<アルカリ処理>
微細繊維状セルロースを製造する場合、置換基導入工程と、後述する解繊処理工程の間にアルカリ処理を行うことができる。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、リン酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されないが、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよい。溶媒は、極性溶媒(水、またはアルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が特に好ましい。
<Alkali treatment>
In the case of producing fine fibrous cellulose, alkali treatment can be performed between the substituent introduction step and the defibration treatment step described later. Although it does not specifically limit as a method of an alkali treatment, For example, the method of immersing a phosphate group introduction | transduction fiber in an alkaline solution is mentioned.
The alkali compound contained in the alkali solution is not particularly limited, but may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent is preferably a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Of the alkaline solutions, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution is particularly preferred because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は特に限定されないが、5〜80℃が好ましく、10〜60℃がより好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液への浸漬時間は特に限定されないが、5〜30分間が好ましく、10〜20分間がより好ましい。
アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は特に限定されないが、リン酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100〜100000質量%であることが好ましく、1000〜10000質量%であることがより好ましい。
Although the temperature of the alkali solution in an alkali treatment process is not specifically limited, 5-80 degreeC is preferable and 10-60 degreeC is more preferable.
Although the immersion time in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, it is preferably 5 to 30 minutes, and more preferably 10 to 20 minutes.
Although the usage-amount of the alkaline solution in an alkali treatment is not specifically limited, It is preferable that it is 100-100000 mass% with respect to the absolute dry mass of a phosphate group introduction | transduction fiber, and it is more preferable that it is 1000-10000 mass%.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、リン酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄しても構わない。アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理済みリン酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。   In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkali treatment step, the phosphate group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent before the alkali treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated phosphate group-introduced fiber with water or an organic solvent before the defibrating treatment step.

<解繊処理>
イオン性置換基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理される。解繊処理工程では、通常、解繊処理装置を用いて、繊維を解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得るが、処理装置、処理方法は、特に限定されない。
解繊処理装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミルなどを使用できる。あるいは、解繊処理装置としては、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできる。解繊処理装置は、上記に限定されるものではない。好ましい解繊処理方法としては、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミの心配が少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーが挙げられる。
<Defibration processing>
The ionic substituent-introduced fiber is defibrated in the defibrating process. In the defibrating process, the fiber is usually defibrated using a defibrating apparatus to obtain a fine fibrous cellulose-containing slurry, but the processing apparatus and the processing method are not particularly limited.
As the defibrating apparatus, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type pulverizer), a high-pressure homogenizer, an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type pulverizer, a ball mill, a bead mill, or the like can be used. Alternatively, as a defibrating apparatus, a device for wet grinding such as a disk type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater should be used. You can also. The defibrating apparatus is not limited to the above. Preferable defibrating treatment methods include a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high pressure homogenizer that are less affected by the grinding media and less worried about contamination.

解繊処理の際には、繊維原料を水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましいが、特に限定されない。分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができる。好ましい極性有機溶剤としては、アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。分散媒は1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、分散媒中に繊維原料以外の固形分、例えば水素結合性のある尿素などを含んでも構わない。   In the defibrating process, it is preferable to dilute the fiber raw material with water and an organic solvent alone or in combination to form a slurry, but there is no particular limitation. As the dispersion medium, in addition to water, a polar organic solvent can be used. Preferable polar organic solvents include alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like, but are not particularly limited. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butyl alcohol. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). The dispersion medium may be one type or two or more types. Further, the dispersion medium may contain a solid content other than the fiber raw material, such as urea having hydrogen bonding property.

本発明では、微細繊維状セルロースを濃縮、乾燥させた後に解繊処理を行ってもよい。この場合、濃縮、乾燥の方法は特に限定されないが、例えば、微細繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加する方法、一般に用いられる脱水機、プレス、乾燥機を用いる方法等が挙げられる。また、公知の方法、例えばWO2014/024876、WO2012/107642、およびWO2013/121086に記載された方法を用いることができる。また、濃縮した微細繊維状セルロースをシート化してもよい。該シートを粉砕して解繊処理を行うこともできる。   In the present invention, the fibrillation treatment may be performed after the fine fibrous cellulose is concentrated and dried. In this case, the concentration and drying methods are not particularly limited, and examples thereof include a method of adding a concentrating agent to a slurry containing fine fibrous cellulose, a generally used dehydrator, a press, and a method using a dryer. Moreover, a well-known method, for example, the method described in WO2014 / 024876, WO2012 / 107642, and WO2013 / 121086 can be used. Further, the concentrated fine fibrous cellulose may be formed into a sheet. The sheet can be pulverized to perform a defibrating process.

微細繊維状セルロースを粉砕する際に粉砕に用いる装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を使用することもできるが特に限定されない。   The equipment used for pulverization of fine fibrous cellulose includes high-speed defibrator, grinder (stone mill type pulverizer), high-pressure homogenizer, ultra-high pressure homogenizer, high-pressure collision type pulverizer, ball mill, bead mill, disk type refiner, conical An apparatus for wet pulverization such as a refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater, and the like can be used, but is not particularly limited.

<その他の成分>
(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物は、微細繊維状セルロースと水分の他に他の成分を含んでいてもよい。その他の成分としては、水溶性高分子や界面活性剤を挙げることができる。水溶性高分子としては、合成水溶性高分子(例えば、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルアルコール、メタクリル酸アルキル・アクリル酸コポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、イソプレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ポリアクリルアミドなど)、増粘多糖類(例えば、キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、プルラン、カラギーナン、ペクチンなど)、セルロース誘導体(例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒロドキシエチルセルロースなど)、カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、アミロース等のデンプン類、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類等、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩等を挙げることができる。また、界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤を使用することができる。
<Other ingredients>
(A) The granular material containing fine fibrous cellulose and moisture may contain other components in addition to the fine fibrous cellulose and moisture. Examples of other components include water-soluble polymers and surfactants. Examples of water-soluble polymers include synthetic water-soluble polymers (for example, carboxyvinyl polymer, polyvinyl alcohol, alkyl methacrylate / acrylic acid copolymer, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, Dipropylene glycol, polypropylene glycol, isoprene glycol, hexylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyacrylamide, etc.), thickening polysaccharides (eg, xanthan gum, guar gum, tamarind gum, carrageenan, locust bean gum, quince seed, alginic acid , Pullulan, carrageenan, pectin, etc.), cellulose derivatives (eg, carboxymethylcellulose, methylcellulose) Hydroxyethyl cellulose, etc.), cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, starch such as amylose, glycerins such as glycerin, diglycerin, polyglycerin, etc., hyaluronic acid, hyaluronic acid A metal salt etc. can be mentioned. Moreover, as a surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant can be used.

((B)非セルロース粉粒物)
本発明の組成物は、(B)非セルロース粉粒物を含む。非セルロース粉粒物は、非セルロース粉粒物の全質量に対してセルロースを1質量%以下含む粉粒物であり、好ましくは、セルロースの含有量が0質量%の粉粒物である。
非セルロース粉粒物は粉状及び/又は粒状の物質からなる。ここで、粉状物質は、粒状物質よりも小さいものをいい、粒子径が1nm以上0.1mm未満の微粒子をいう。また、粒状物質は、粒子径が0.1〜10mmの粒子をいう。なお、粒子径は、「(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物」の項目で記載した方法と同様の方法で算出することができる。
((B) non-cellulose powder)
The composition of the present invention comprises (B) a non-cellulose powder. The non-cellulose granular material is a granular material containing 1% by mass or less of cellulose with respect to the total mass of the non-cellulose granular material, and is preferably a granular material having a cellulose content of 0% by mass.
Non-cellulose granules consist of powdered and / or granular materials. Here, the powdery substance is smaller than the granular substance, and is a fine particle having a particle diameter of 1 nm or more and less than 0.1 mm. Moreover, a granular material means a particle | grain with a particle diameter of 0.1-10 mm. The particle diameter can be calculated by a method similar to the method described in the item “(A) Fine granular material containing fine fibrous cellulose and moisture”.

中でも、(B)非セルロース粉粒物は粉状物質であることが好ましい。(B)非セルロース粉粒物としては、例えば、無機微粒子や有機微粒子を挙げることができる。
無機微粒子としては、金属、ガラス繊維、岩石成分、無機化合物、化学合成により製造された成分等からなる微粒子が挙げられるがこれらに限定されない。例えば、ゼオライト、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、カーボンブラック、ケイ酸アルミニウム、ケイソウ土、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、シリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、アルミナ水和物、アルミノシリケート、ベーマイト、擬ベーマイト、酸化鉄などが挙げられる。
有機微粒子としては、樹脂、天然物由来の成分、糖類、化学合成により製造された成分等からなる微粒子が挙げられるがこれらに限定されない。例えば、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリシロキサン、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリカーボネート、ポリアミド、キチン、キトサン、デキストリン、オリゴ糖、コムギデンプン、コメデンプン、トウモロコシデンプン、バレイショデンプン、デキストリン、シクロデキストリン、乳糖、ブドウ糖、砂糖、還元麦芽糖、ソルビトール、エリスリトール、キシリトール、ラクチトール、マンニトール、乳酸菌、カゼインなどの微粒子を挙げることができる。
上述した微粒子は単独で用いることが好ましいが、複数種を組み合わせて用いてもよい。
Especially, it is preferable that (B) non-cellulose granular material is a powdery substance. Examples of (B) non-cellulose powders include inorganic fine particles and organic fine particles.
Examples of the inorganic fine particles include, but are not limited to, fine particles composed of metals, glass fibers, rock components, inorganic compounds, components produced by chemical synthesis, and the like. For example, zeolite, light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, magnesium carbonate, kaolin, talc, calcium sulfate, barium sulfate, titanium oxide, zinc oxide, zinc sulfide, zinc carbonate, satin white, carbon black, aluminum silicate, diatomaceous earth , Calcium silicate, magnesium silicate, silica, aluminum hydroxide, alumina, alumina hydrate, aluminosilicate, boehmite, pseudoboehmite, iron oxide and the like.
Examples of the organic fine particles include, but are not limited to, fine particles composed of a resin, a component derived from a natural product, a saccharide, a component produced by chemical synthesis, and the like. For example, acrylic resin, polystyrene, polysiloxane, melamine resin, benzoguanamine resin, polytetrafluoroethylene, polycarbonate, polyamide, chitin, chitosan, dextrin, oligosaccharide, wheat starch, rice starch, corn starch, potato starch, dextrin, cyclodextrin And microparticles such as lactose, glucose, sugar, reduced maltose, sorbitol, erythritol, xylitol, lactitol, mannitol, lactic acid bacteria, and casein.
The above-mentioned fine particles are preferably used alone, but a plurality of them may be used in combination.

(B)非セルロース粉粒物の一次平均粒子径は、3〜2000nmであることが好ましく、5〜500nmであることがより好ましく、5〜50nmであることがさらに好ましい。また、(B)非セルロース粉粒物のBET法による比表面積は、20〜500m2/gであることが好ましく、30〜400m2/gであることがより好ましく、50〜300m2/gであることがさらに好ましい。(B)非セルロース粉粒物の一次平均粒子径や比表面積を上記範囲内とすることにより、組成物の流動性をより効果的に高めることができる。 (B) It is preferable that the primary average particle diameter of a non-cellulose granular material is 3-2000 nm, It is more preferable that it is 5-500 nm, It is further more preferable that it is 5-50 nm. Also, (B) a specific surface area by the BET method of the non-cellulosic granular material is preferably 20 to 500 m 2 / g, more preferably 30 to 400 m 2 / g, with 50 to 300 m 2 / g More preferably it is. (B) The fluidity | liquidity of a composition can be improved more effectively by making the primary average particle diameter and specific surface area of a non-cellulose granular material into the said range.

本発明では、(B)非セルロース粉粒物としては無機微粒子を用いることが好ましく、疎水性無機微粒子を用いることがより好ましい。本発明では、疎水性無機微粒子は、炭素原子の含有量が1.0質量%以上の微粒子であることが好ましく、疎水基を有する無機微粒子であることがより好ましい。疎水性無機微粒子中の炭素原子の含有量は1.5〜10質量%以上であることが好ましく、1.5〜7質量%以上であることがより好ましい。
また、疎水基としては、極性基を有さない炭化水素基を有する基等を挙げることができる。炭化水素基を有する基としては、例えば、アルキル基やフェニル基を挙げることができる。また、炭化水素基を有する基としては、アルキルシリル基やシロキサン結合を有する基等も例示することができる。アルキルシリル基としては、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル基等を挙げることができる。また、シロキサン結合を有する基としては、ジメチルポリシロキサン基等を挙げることができる。
In the present invention, inorganic fine particles are preferably used as the non-cellulose powder (B), and hydrophobic inorganic fine particles are more preferably used. In the present invention, the hydrophobic inorganic fine particles are preferably fine particles having a carbon atom content of 1.0% by mass or more, and more preferably inorganic fine particles having a hydrophobic group. The carbon atom content in the hydrophobic inorganic fine particles is preferably 1.5 to 10% by mass or more, and more preferably 1.5 to 7% by mass or more.
Examples of the hydrophobic group include a group having a hydrocarbon group that does not have a polar group. Examples of the group having a hydrocarbon group include an alkyl group and a phenyl group. Examples of the group having a hydrocarbon group include an alkylsilyl group and a group having a siloxane bond. Examples of the alkylsilyl group include a trimethylsilyl group, a triethylsilyl group, and a triisopropylsilyl group. Examples of the group having a siloxane bond include a dimethylpolysiloxane group.

中でも、(B)非セルロース粉粒物はシリカ微粒子であることが好ましく、疎水性シリカ微粒子であることがより好ましい。疎水性シリカ微粒子は、疎水基を有するシリカ微粒子であることが好ましく、疎水基としては上述したような基を挙げることができる。中でも、トリメチルシリル基を有するシリカ微粒子や、ジメチルポリシロキサン基を有するシリカ微粒子を用いることが好ましい。   Among these, (B) the non-cellulose powder is preferably silica fine particles, and more preferably hydrophobic silica fine particles. The hydrophobic silica fine particles are preferably silica fine particles having a hydrophobic group, and examples of the hydrophobic group include the groups described above. Among these, it is preferable to use silica fine particles having a trimethylsilyl group or silica fine particles having a dimethylpolysiloxane group.

無機微粒子に表面処理剤を用いて表面処理を行うことで、疎水性を付与してもよい。好ましい表面処理剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリル化剤、フッ化アルキル基を有するシランカップリング剤、有機チタネート系カップリング剤、アルミニウム系のカップリング剤、シリコーンオイル、変性シリコーンオイル等を挙げることができる。   Hydrophobicity may be imparted by performing a surface treatment on the inorganic fine particles using a surface treatment agent. Preferred surface treatment agents include, for example, silane coupling agents, silylating agents, silane coupling agents having an alkyl fluoride group, organic titanate coupling agents, aluminum coupling agents, silicone oils, modified silicone oils, and the like. Can be mentioned.

(その他の成分)
本発明の組成物は、さらに吸湿剤などを含有してもよい。吸湿剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、アルミナ、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、水溶性酢酸セルロース、ポリエチレングリコール、セピオライト、酸化カルシウム、ケイソウ土、活性炭、活性白土、ホワイトカーボン、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム及び吸水性ポリマー等が挙げられる。
(Other ingredients)
The composition of the present invention may further contain a hygroscopic agent. Examples of the moisture absorbent include silica gel, zeolite, alumina, carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, water-soluble cellulose acetate, polyethylene glycol, sepiolite, calcium oxide, diatomaceous earth, activated carbon, activated clay, white carbon, calcium chloride, magnesium chloride, acetic acid. Examples include potassium, dibasic sodium phosphate, sodium citrate, and a water-absorbing polymer.

また、本発明の組成物は、さらに他の成分を含有してもよい。他の成分としては、水溶性高分子や界面活性剤を挙げることができる。水溶性高分子としては、合成水溶性高分子(例えば、カルボキシビニルポリマー、ポリビニルアルコール、メタクリル酸アルキル・アクリル酸コポリマー、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、イソプレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ポリアクリルアミドなど)、増粘多糖類(例えば、キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、プルラン、カラギーナン、ペクチンなど)、セルロース誘導体(例えば、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒロドキシエチルセルロースなど)、カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、アミロース等のデンプン類、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン等のグリセリン類等、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩等を挙げることができる。また、界面活性剤としては、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤を使用することができる。   The composition of the present invention may further contain other components. Examples of other components include water-soluble polymers and surfactants. Examples of water-soluble polymers include synthetic water-soluble polymers (for example, carboxyvinyl polymer, polyvinyl alcohol, alkyl methacrylate / acrylic acid copolymer, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate, polyethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, Dipropylene glycol, polypropylene glycol, isoprene glycol, hexylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyacrylamide, etc.), thickening polysaccharides (eg, xanthan gum, guar gum, tamarind gum, carrageenan, locust bean gum, quince seed, alginic acid , Pullulan, carrageenan, pectin, etc.), cellulose derivatives (eg, carboxymethylcellulose, methylcellulose) Such as hydroxyethyl cellulose), cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, starch such as amylose, glycerol such as glycerin, diglycerin, polyglycerin, etc., hyaluronic acid, hyaluronic acid A metal salt etc. can be mentioned. Moreover, as a surfactant, a nonionic surfactant, an anionic surfactant, and a cationic surfactant can be used.

(組成物の製造方法)
本発明は、微細繊維状セルロースのスラリーを得る工程と、微細繊維状セルロースを含むスラリーを濃縮し、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物(濃縮物)を得る工程と、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物(濃縮物)と(B)非セルロース粉粒物を混合する工程と、を含む組成物の製造方法に関するものである。
(Method for producing composition)
The present invention includes a step of obtaining a slurry of fine fibrous cellulose, a step of concentrating the slurry containing fine fibrous cellulose, and (A) obtaining a granular material (concentrate) containing fine fibrous cellulose and moisture; The present invention relates to a method for producing a composition comprising: A) a granular material (concentrate) containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) a step of mixing non-cellulose granular material.

微細繊維状セルロースのスラリーを得る工程は、上述したような化学的処理工程と解繊処理工程を含むことが好ましい。必要に応じて、化学的処理と解繊処理工程の間にアルカリ処理工程等のその他の工程を設けてもよい。   The step of obtaining a fine fibrous cellulose slurry preferably includes a chemical treatment step and a defibration treatment step as described above. If necessary, other steps such as an alkali treatment step may be provided between the chemical treatment and the defibration treatment step.

微細繊維状セルロースを含むスラリーを濃縮し、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物(濃縮物)を得る工程(以下、濃縮工程ともいう)は、微細繊維状セルロースのスラリー中の水分の一部を除いて濃縮物を得る工程である。この工程では、濃縮物に水分の一部は残留するため、濃縮物には、水分と微細繊維状セルロースが含有される。   The step of concentrating the slurry containing fine fibrous cellulose and (A) obtaining a granular material (concentrate) containing fine fibrous cellulose and moisture (hereinafter also referred to as the concentration step) is performed in the slurry of fine fibrous cellulose. In this step, a part of the water is removed to obtain a concentrate. In this step, since a part of the water remains in the concentrate, the concentrate contains water and fine fibrous cellulose.

濃縮工程では、微細繊維状セルロースのスラリーに濃縮剤を添加して、ゲル化を行う工程であることが好ましい。濃縮剤としては、酸、アルカリ、多価金属の塩、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤などが挙げられる。中でも、濃縮剤は多価金属の塩であることが好ましい。多価金属の塩としては、例えば、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム等を挙げることができる。   In the concentration step, it is preferable to add a concentration agent to the slurry of fine fibrous cellulose to perform gelation. Examples of the thickener include acids, alkalis, polyvalent metal salts, cationic surfactants, anionic surfactants, cationic polymer flocculants, anionic polymer flocculants and the like. Among these, the concentration agent is preferably a polyvalent metal salt. Examples of the polyvalent metal salt include aluminum sulfate (sulfuric acid band), polyaluminum chloride, calcium chloride, aluminum chloride, magnesium chloride, calcium sulfate, magnesium sulfate and the like.

濃縮工程では、濃縮剤を添加した後に濾過処理を行うことが好ましい。濾過処理工程は圧縮工程を含むことが好ましい。このような圧縮工程を設けることにより、濃縮物中の水分の含有量を好ましい範囲に調節することができる。   In the concentration step, it is preferable to perform filtration after adding the concentration agent. The filtration treatment step preferably includes a compression step. By providing such a compression step, the water content in the concentrate can be adjusted to a preferred range.

濾過処理工程で使用する濾材は特に限定されないが、ステンレス製、濾紙、ポリプロピレン製、ナイロン製、ポリエチレン製、ポリエステル製などの濾材を使用できる。酸を使用することもあるため、ポリプロピレン製の濾材が好ましい。濾材の通気度は低いほど歩留りが高まるため、30cm3/cm2・sec以下、より好ましくは10cm3/cm2・sec以下、さらに好ましくは1cm3/cm2・sec以下である。
圧縮工程では、圧搾装置を用いてもよい。このような装置としては、ベルトプレス、スクリュープレス、フィルタープレスなど一般的なプレス装置を用いることができ、装置は特に限定されない。
圧縮工程に供するスラリーの濃度は、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、2質量%以上であることがさらに好ましい。圧縮工程に供するスラリーの濃度を上記範囲内とすることにより、脱水濾液の増加を抑制でき、脱水工程を効率よく行うことができる。圧縮時の圧力は0.2MPa以上であることが好ましく、0.4MPa以上であることがより好ましい。
The filter medium used in the filtration process is not particularly limited, and filter media such as stainless steel, filter paper, polypropylene, nylon, polyethylene, and polyester can be used. Since an acid may be used, a polypropylene filter medium is preferable. The lower the air permeability of the filter medium, the higher the yield. Therefore, it is 30 cm 3 / cm 2 · sec or less, more preferably 10 cm 3 / cm 2 · sec or less, and further preferably 1 cm 3 / cm 2 · sec or less.
In the compression step, a squeezing device may be used. As such an apparatus, a general press apparatus such as a belt press, a screw press, or a filter press can be used, and the apparatus is not particularly limited.
The concentration of the slurry used for the compression step is preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 2% by mass or more. By making the density | concentration of the slurry used for a compression process in the said range, the increase in a dehydration filtrate can be suppressed and a dehydration process can be performed efficiently. The pressure during compression is preferably 0.2 MPa or more, and more preferably 0.4 MPa or more.

濃縮工程は、さらに酸処理工程を含んでもよい。酸処理工程は、上記の濾過処理工程等の前後に設けられることが好ましく、濾過処理工程の後に設けられることが好ましい。酸処理工程が濾過処理工程の後の設けられる場合、酸処理工程は濃縮剤を除去するための酸洗浄工程であってもよい。
酸処理工程では、例えば、無機酸(硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等)、有機酸(ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、フマル酸、グルコン酸等)を用いて処理を行うことが好ましい。具体的には、上述した工程で得られた濃縮物を上記の酸性液に浸漬することが好ましい。使用する酸性液の濃度は特に限定されないが、10%以下が好ましく、より好ましくは5%以下、さらに好ましくは1%以下である。酸性液の濃度を上記範囲とすることにより、セルロースの分解による劣化を抑制することができる。
The concentration step may further include an acid treatment step. The acid treatment step is preferably provided before and after the filtration treatment step and the like, and is preferably provided after the filtration treatment step. When the acid treatment step is provided after the filtration treatment step, the acid treatment step may be an acid washing step for removing the concentration agent.
In the acid treatment step, for example, inorganic acids (sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, etc.), organic acids (formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, adipic acid, sebacic acid, stearic acid, maleic acid, succinic acid , Tartaric acid, fumaric acid, gluconic acid and the like). Specifically, it is preferable to immerse the concentrate obtained in the above-described step in the acidic solution. The concentration of the acidic solution to be used is not particularly limited, but is preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and still more preferably 1% or less. By setting the concentration of the acidic liquid in the above range, deterioration due to decomposition of cellulose can be suppressed.

さらに酸処理工程の後には、濾過を行うことが好ましい。この濾過処理工程では、さらに圧縮工程を行ってもよい。   Furthermore, it is preferable to perform filtration after the acid treatment step. In this filtration treatment step, a compression step may be further performed.

濃縮工程では、さらに乾燥工程を設けてもよい。乾燥工程を設ける場合は、酸処理工程の後に設けることが好ましい。乾燥工程は、オーブン乾燥工程であることが好ましく、例えば、30〜70℃に設定をしたオーブンで、1〜60分間乾燥を行うことが好ましい。   In the concentration step, a drying step may be further provided. When providing a drying process, it is preferable to provide after an acid treatment process. The drying step is preferably an oven drying step, and for example, drying is preferably performed for 1 to 60 minutes in an oven set to 30 to 70 ° C.

濃縮工程で得られる濃縮物の固形分濃度は、5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20%質量%以上であることがさらに好ましい。   The solid concentration of the concentrate obtained in the concentration step is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 20% by mass or more.

濃縮工程では、濃縮方法として、有機溶剤による脱水を用いてもよい。有機溶剤を用いて濃縮した後、乾燥工程を設けてもよい。有機溶剤によって処理した後に乾燥することで、微細繊維状セルロースの水素結合を抑制することができ、再分散性の観点から好ましい。   In the concentration step, dehydration with an organic solvent may be used as a concentration method. After concentration using an organic solvent, a drying step may be provided. By drying after treating with an organic solvent, hydrogen bonding of fine fibrous cellulose can be suppressed, which is preferable from the viewpoint of redispersibility.

有機溶剤の例としては、特に限定されず、次のものが例示できる:メタノール、エタノール、1−プロパノール(n−プロパノール)、1−ブタノール(n−ブタノール)、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール(イソプロパノール、2−プロパノール)、イソペンチルアルコール(イソアミルアルコール)、t−ブチルアルコール(2−メチル−2−プロパノール)、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン(MEK」)、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル−ノルマル−ブチルケトン、エチルエーテル(ジエチルエーテル)、エチレングリコールモノエチルエーテル(セロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(セロソルブアセテート)、エチレングリコールモノ−ノルマル−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF、N,N−ジメチルホルムアミド)、ジメチルアセトアミド(DMAc、DMA、N,N−ジメチルアセトアミド)、オルト−ジクロルベンゼン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル(酢酸イソアミル)、酢酸エチル、酢酸ノルマル−ブチル、酢酸ノルマル−プロピル、酢酸ノルマル−ペンチル(酢酸ノルマル−アミル)、酢酸メチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、ジクロルメタン(二塩化メチレン)、スチレン、テトラクロルエチレン(パークロルエチレン)、1,1,1−トリクロルエタン、トルエン、ノルマルヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロルエタン(二塩化エチレン)、1,2−ジクロルエチレン(二塩化アセチレン)、1,1,2,2−テトラクロルエタン(四塩化アセチレン)、トリクロルエチレン、二硫化炭素、ガソリン、コールタールナフサ(ソルベントナフサを含む。)、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレビン油、ミネラルスピリット(ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリット及びミネラルターペンを含む。)。   Examples of the organic solvent are not particularly limited and can include the following: methanol, ethanol, 1-propanol (n-propanol), 1-butanol (n-butanol), 2-butanol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol (Isopropanol, 2-propanol), isopentyl alcohol (isoamyl alcohol), t-butyl alcohol (2-methyl-2-propanol), 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran ( THF), acetone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone (MEK)), methyl cyclohexanol, methyl cyclohexanone, methyl normal-butyl ketone, ethyl ether (diethyl ether), ethylene glycol monoethyl ether (Cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether acetate (cellosolve acetate), ethylene glycol mono-normal-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF, N, N- Dimethylformamide), dimethylacetamide (DMAc, DMA, N, N-dimethylacetamide), ortho-dichlorobenzene, xylene, cresol, chlorobenzene, isobutyl acetate, isopropyl acetate, isopentyl acetate (isoamyl acetate), ethyl acetate, normal acetate -Butyl, normal-propyl acetate, normal-pentyl acetate (normal-amyl acetate), methyl acetate, cyclohexanol, cyclohexane Sanone, dichloromethane (methylene dichloride), styrene, tetrachloroethylene (perchlorethylene), 1,1,1-trichloroethane, toluene, normal hexane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane (ethylene dichloride) 1,2-dichloroethylene (acetylene dichloride), 1,1,2,2-tetrachloroethane (acetylene tetrachloride), trichloroethylene, carbon disulfide, gasoline, coal tar naphtha (including solvent naphtha). , Petroleum ether, petroleum naphtha, petroleum benzine, turpentine, mineral spirits (including mineral thinners, petroleum spirits, white spirits and mineral terpenes).

また有機溶剤の例としては、特に限定されないが、水と混和性を有するものが好ましく、さらに極性を有するものが好ましい。極性を有する有機溶剤の好ましい例としては、アルコール類、ジオキサン類(1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン)、テトラヒドロフラン(THF)等が挙げられるが、特に限定されない。アルコール類の具体例は、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、またはt−ブチルアルコール等である。それら以外の極性を有する有機溶剤の好ましい例としては、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、またはジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられる。ケトン類としては、アセトンまたはメチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテルまたはテトラヒドロフラン(THF)等が挙げられる。有機溶剤を選択する際、溶解パラメーター値(SP値)を考慮してもよい。2つの成分のSP値の差が小さいほど溶解度が大きくなることが経験的に知られているため、水との混和性がよいとの観点からは、水に近いSP値を有する有機溶剤を選択することができる。   Further, examples of the organic solvent are not particularly limited, but those having miscibility with water are preferable, and those having polarity are more preferable. Preferable examples of the organic solvent having polarity include alcohols, dioxanes (1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane), tetrahydrofuran (THF) and the like, but are not particularly limited. Specific examples of alcohols are methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, t-butyl alcohol, and the like. Preferable examples of organic solvents having other polarities include ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of ethers include diethyl ether and tetrahydrofuran (THF). When selecting the organic solvent, the solubility parameter value (SP value) may be taken into consideration. It is empirically known that the smaller the difference between the SP values of the two components, the greater the solubility. Therefore, from the viewpoint of good miscibility with water, an organic solvent having an SP value close to water is selected. can do.

濃縮剤と有機溶剤を組み合わせて濃縮、または乾燥を行ってもよい。工程順序は特に限定されないが、濃縮剤によって濃縮した後に有機溶剤による処理を行うことで、有機溶剤の使用量を減らすことができるため好ましい。   Concentration or drying may be performed by combining a thickener and an organic solvent. Although the process order is not particularly limited, it is preferable to perform treatment with an organic solvent after concentration with a concentrating agent because the amount of the organic solvent used can be reduced.

濃縮剤と有機溶剤を組み合わせて濃縮、または乾燥を行う場合、有機溶剤の添加に先立って、濃縮剤を用いて微細繊維状セルロース濃度を5質量%以上にすることが好ましく、10質量%以にすることがより好ましく、20質量%以上にすることがさらに好ましい。微細繊維状セルロース濃度を上記範囲とすることにより、有機溶剤の必要量が抑制されるため好ましい。   When concentration or drying is performed by combining a concentration agent and an organic solvent, it is preferable to use a concentration agent to increase the concentration of fine fibrous cellulose to 5% by mass or more prior to the addition of the organic solvent. More preferably, it is more preferably 20% by mass or more. By setting the fine fibrous cellulose concentration within the above range, the necessary amount of the organic solvent is suppressed, which is preferable.

有機溶剤による処理前または処理後、または処理中にアルカリ性または酸性の溶液を加えてもよい。アルカリ性の溶液を加えることで濃縮物を再分散させる際に微細繊維状セルロースの電荷が高まり再分散しやすくなる。濃縮物はアルカリ性の溶液を加えることで膨潤し、濃縮度合いが悪化する可能性があるため、有機溶剤の存在下で添加することが好ましい。有機溶剤が膨潤を抑制することができる。
酸性の溶液は濃縮剤を微細繊維状セルロース濃縮物または乾燥物から除去するために用いられるが、有機溶剤が共存することで濃縮剤が除去された微細繊維状セルロース濃縮物または乾燥物の膨潤を抑えることができる。
An alkaline or acidic solution may be added before or after the treatment with the organic solvent, or during the treatment. When the concentrate is redispersed by adding an alkaline solution, the fine fibrous cellulose is increased in charge and easily redispersed. It is preferable to add the concentrate in the presence of an organic solvent because the concentrate swells by adding an alkaline solution and the concentration degree may deteriorate. An organic solvent can suppress swelling.
Acidic solutions are used to remove the concentrate from the fine fibrous cellulose concentrate or dried product, but the presence of the organic solvent causes the fine fibrous cellulose concentrate or dried product to swell in the presence of the organic solvent. Can be suppressed.

濃縮剤と有機溶剤を併用する際の有機溶剤の使用量は特に限定されないが、微細繊維状セルロースの絶乾質量に対して100〜100000質量%であることが好ましく、100〜10000質量%であることがより好ましく、100〜1000質量%であることがさらに好ましい。有機溶剤の使用量を上記範囲内とすることにより、有機溶剤の使用量を抑制しつつも、膨潤抑制効果が十分に得られるため好ましい。   The amount of the organic solvent used when the concentrating agent and the organic solvent are used is not particularly limited, but is preferably 100 to 100,000% by mass, more preferably 100 to 10000% by mass with respect to the absolutely dry mass of the fine fibrous cellulose. Is more preferable, and it is further more preferable that it is 100-1000 mass%. By setting the amount of the organic solvent used within the above range, it is preferable because the swelling suppression effect can be sufficiently obtained while suppressing the amount of the organic solvent used.

これらの濃縮剤は1種類でも良いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。乾燥方法としては、例えば、一般に用いられる乾燥機を用いる方法等が挙げられる。   One type of these thickeners may be used, or two or more types may be used in combination. Examples of the drying method include a method using a commonly used dryer.

(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と(B)非セルロース粉粒物を混合する工程(以下、混合工程ともいう)は、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物に(B)非セルロース粉粒物を添加して、撹拌混合を行う工程である。混合工程では、撹拌機を用いて撹拌混合を行うことが好ましい。
なお、混合工程では、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物を再度溶液中に分散させた後に、非セルロース粉粒物を添加する方法も採用できる。混合工程では、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物の流動性が確保されており、非セルロース粉粒物と均一に撹拌ができる方法を採用することが好ましい。
(A) The granular material containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) the step of mixing non-cellulose granular material (hereinafter, also referred to as mixing step) is (A) the granular material containing fine fibrous cellulose and moisture. In this step, (B) non-cellulose powder is added to the product, followed by stirring and mixing. In the mixing step, it is preferable to perform stirring and mixing using a stirrer.
In the mixing step, it is also possible to employ a method in which (A) a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture is dispersed again in the solution and then the non-cellulose granular material is added. In the mixing step, it is preferable to employ a method in which (A) the flowability of the fine granular cellulose and water-containing granular material is ensured, and the non-cellulose granular material can be stirred uniformly.

上記の工程を経ることで微細繊維状セルロース含有組成物が得られる。この組成物の保存温度は、4〜40℃が好ましく、4〜30℃がさらに好ましい。圧力は、常圧で保管することが好ましい。湿度は、70%以下が好ましく、60%以下がさらに好ましい。   A fine fibrous cellulose containing composition is obtained by passing through said process. The storage temperature of this composition is preferably 4 to 40 ° C, more preferably 4 to 30 ° C. The pressure is preferably stored at normal pressure. The humidity is preferably 70% or less, and more preferably 60% or less.

微細繊維状セルロース含有組成物を保存する場合は、例えば、アルミパウチ等の袋や密封できる容器に添加し、密封後、保存することが好ましい。また、アルミパウチや密封した容器はそのままの形態で輸送することができる。   When the fine fibrous cellulose-containing composition is stored, it is preferably added to a bag such as an aluminum pouch or a container that can be sealed, and stored after sealing. Aluminum pouches and sealed containers can be transported as they are.

<再分散>
上述した工程で得られた微細繊維状セルロース含有組成物は、水等の溶媒に再分散させることで用いられることが好ましい。このような再分散スラリーを得るために使用する溶媒の種類は、特に限定されないが、水、有機溶媒、水と有機溶媒との混合物を挙げることができる。有機溶媒としては、例えば、アルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられる。アルコール類としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、エチレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。エーテル類としては、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチ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、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、エチレングリコールモノt−ブチルエーテル等が挙げられる。
<Redispersion>
The fine fibrous cellulose-containing composition obtained in the steps described above is preferably used by being redispersed in a solvent such as water. Although the kind of solvent used in order to obtain such a redispersion slurry is not specifically limited, Water, an organic solvent, and the mixture of water and an organic solvent can be mentioned. Examples of the organic solvent include alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and t-butyl alcohol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol and glycerin. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, and ethylene glycol mono t-butyl ether.

微細繊維状セルロース含有組成物の再分散は常法により行うことができる。例えば、微細繊維状セルロース含有組成物に、上記した溶媒を添加して微細繊維状セルロース含有組成物を含む液を調製する工程と、この微細繊維状セルロース含有組成物を含む液中の微細繊維状セルロースを分散させる工程により、再分散を行うことができる。   Redispersion of the fine fibrous cellulose-containing composition can be performed by a conventional method. For example, a step of adding a solvent to the fine fibrous cellulose-containing composition to prepare a liquid containing the fine fibrous cellulose-containing composition, and a fine fibrous form in the liquid containing the fine fibrous cellulose-containing composition Redispersion can be performed by the step of dispersing cellulose.

微細繊維状セルロース含有組成物を含む液中の微細繊維状セルロースを分散させる工程に用いる分散装置としては、上記の<解繊処理>において記載した解繊処理装置と同様のものを使用してもよい。   As the dispersing device used in the step of dispersing the fine fibrous cellulose in the liquid containing the fine fibrous cellulose-containing composition, the same device as the defibrating treatment device described in the above <defibrating treatment> may be used. Good.

(用途)
本発明の微細繊維状セルロース含有組成物の用途は特に限定されない。微細繊維状セルロース含有組成物は、例えば増粘剤として使用されることが好ましい。この場合、微細繊維状セルロース含有組成物の再分散スラリーは、増粘剤として各種用途(例えば、食品、化粧品、セメント、塗料、インクなどへの添加物など)に使用することができる。また、樹脂やエマルションと混合し補強材としての用途に使用することもできる。さらに、微細繊維状セルロース再分散スラリーを用いて製膜し、各種フィルムとして使用することもできる。
(Use)
The use of the fine fibrous cellulose-containing composition of the present invention is not particularly limited. The fine fibrous cellulose-containing composition is preferably used as a thickener, for example. In this case, the re-dispersed slurry of the fine fibrous cellulose-containing composition can be used as a thickener for various uses (for example, additives to food, cosmetics, cement, paint, ink, etc.). Moreover, it can also mix with resin and emulsion and can also be used for the use as a reinforcing material. Furthermore, it can form into a film using fine fibrous cellulose redispersion slurry, and can also be used as various films.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。   The features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, and the like shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples shown below.

[製造例1]
微細繊維状セルロース1(CNF1)の製造
尿素100g、リン酸二水素ナトリウム二水和物55.3g、リン酸水素二ナトリウム41.3gを109gの水に溶解させてリン酸化試薬を調製した。
乾燥した針葉樹晒クラフトパルプの抄上げシートをカッターミルおよびピンミルで処理し、綿状の繊維にした。この綿状の繊維を絶対乾燥質量で100g取り、リン酸化試薬をスプレーでまんべんなく吹きかけた後、手で練り合わせ、薬液含浸パルプを得た。
得られた薬液含浸パルプを140℃に加熱したダンパー付きの送風乾燥機にて、160分間加熱処理し、リン酸化パルプを得た。
[Production Example 1]
Production of Fine Fibrous Cellulose 1 (CNF1) 100 g of urea, 55.3 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate, and 41.3 g of disodium hydrogen phosphate were dissolved in 109 g of water to prepare a phosphorylating reagent.
The dried softwood bleached kraft pulp paper was processed with a cutter mill and a pin mill to form cotton-like fibers. 100 g of this cotton-like fiber was taken in absolute dry mass, and the phosphorylating reagent was sprayed evenly with a spray, and then kneaded by hand to obtain a chemical-impregnated pulp.
The obtained chemical-impregnated pulp was heat-treated for 160 minutes in a blower dryer with a damper heated to 140 ° C. to obtain phosphorylated pulp.

得られたリン酸化パルプをパルプ質量で100g分取し、10Lのイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。次いで、得られた脱水シートを10Lのイオン交換水で希釈し、撹拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加し、pHが12〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。得られた脱水シートをFT−IRで赤外線吸収スペクトルを測定した。その結果、1230〜1290cm-1にリン酸基に基づく吸収が観察され、リン酸基の付加が確認された。従って、得られた脱水シート(リン酸オキソ酸導入セルロース)は、セルロースのヒドロキシル基の一部が下記構造式(1)の官能基で置換されたものであった。 The obtained phosphorylated pulp was fractionated by 100 g, and 10 L of ion-exchanged water was poured, stirred and dispersed uniformly, and then subjected to filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet, which was repeated twice. Next, the obtained dehydrated sheet was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion exchange water was added. The step of stirring and dispersing uniformly, followed by filtration and dehydration to obtain a dehydrated sheet was repeated twice. An infrared absorption spectrum of the obtained dehydrated sheet was measured by FT-IR. As a result, absorption based on phosphate groups was observed at 1320 to 1290 cm −1 , confirming the addition of phosphate groups. Therefore, the obtained dehydrated sheet (phosphoric acid oxyacid-introduced cellulose) was one in which a part of the hydroxyl group of cellulose was substituted with the functional group of the following structural formula (1).

Figure 2017057284
Figure 2017057284

式中、a,b,m及びnはそれぞれ独立に自然数を表す(ただし、a=b×mである。)。α1,α2,・・・,αnおよびα’はそれぞれ独立にR又はORを表す。Rは、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、およびこれらの誘導基のいずれかである。βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In the formula, a, b, m and n each independently represent a natural number (where a = b × m). α 1 , α 2 ,..., α n and α ′ each independently represent R or OR. R represents a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group. , Aromatic groups, and any of these derived groups. β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.

得られたリン酸化セルロースにイオン交換水を添加し、0.5質量%スラリーを調製した。このスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理し、セルロース1懸濁液を得た。
このセルロース1懸濁液を、さらに湿式微粒化装置(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で245MPaの圧力にて1回処理し、微細繊維状セルロース1(CNF1)を得た。X線回折により、微細繊維状セルロース1(CNF1)はセルロースI型結晶を維持していた。
Ion exchange water was added to the obtained phosphorylated cellulose to prepare a 0.5 mass% slurry. This slurry was defibrated for 30 minutes under a condition of 21500 rotations / minute using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by M Technique Co., Ltd.) to obtain a cellulose 1 suspension.
This cellulose 1 suspension was further treated once with a wet atomizer ("Ultimizer" manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) at a pressure of 245 MPa to obtain fine fibrous cellulose 1 (CNF1). By X-ray diffraction, fine fibrous cellulose 1 (CNF1) maintained a cellulose type I crystal.

(リン酸基の導入量(置換基量)の測定)
置換基導入量は、繊維原料へのリン酸基の導入量であり、この値が大きいほど、多くのリン酸基が導入されている。置換基導入量は、対象となる微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈した後、イオン交換樹脂による処理、アルカリを用いた滴定によって測定した。イオン交換樹脂による処理では、0.2質量%繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った。その後、目開き90μmのメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離した。アルカリを用いた滴定では、イオン交換後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測した。すなわち、図1に示した曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して、置換基導入量(mmol/g)とした。
(Measurement of phosphate group introduction amount (substituent amount))
The amount of substituent introduction is the amount of phosphate groups introduced into the fiber material, and the larger this value, the more phosphate groups are introduced. The amount of substituent introduced was measured by diluting the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content was 0.2% by mass, and then treating with ion-exchange resin and titration with alkali. In the treatment with an ion exchange resin, 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) is added to the 0.2 mass% fibrous cellulose-containing slurry and shaken for 1 hour. Went. Thereafter, the mixture was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry. In titration using an alkali, a change in the value of electrical conductivity exhibited by the slurry was measured while adding a 0.1N sodium hydroxide aqueous solution to the fibrous cellulose-containing slurry after ion exchange. That is, the alkali amount (mmol) required in the first region of the curve shown in FIG. 1 was divided by the solid content (g) in the titration target slurry to obtain the substituent introduction amount (mmol / g).

[製造例2]
微細繊維状セルロース2(CNF2)の製造
乾燥質量200g相当分の未乾燥の針葉樹晒クラフトパルプとTEMPO2.5gと、臭化ナトリウム25gを水1500mlに分散させた。その後、13質量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が5.0mmolになるように加えて反応を開始した。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を終了した。
その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、10Lのイオン交換水を添加した。次に、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水して、脱水シートを得る工程を2回繰り返した。得られた脱水シートをFT−IRで赤外線吸収スペクトルを測定した。その結果、1730cm-1にカルボキシル基に基づく吸収が観察され、カルボキシル基の付加が確認された。この脱水シート(TEMPO酸化セルロース)を用いて、微細繊維状セルロースを調製した。
[Production Example 2]
Production of fine fibrous cellulose 2 (CNF2) Undried softwood bleached kraft pulp equivalent to a dry mass of 200 g, TEMPO 2.5 g, and sodium bromide 25 g were dispersed in 1500 ml of water. Then, 13 mass% sodium hypochlorite aqueous solution was added so that the quantity of sodium hypochlorite might be set to 5.0 mmol with respect to 1.0 g of pulp, and reaction was started. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10 to 11, and the reaction was terminated when no change in pH was observed.
Thereafter, the pulp slurry was dehydrated to obtain a dehydrated sheet, and then 10 L of ion exchange water was added. Next, after stirring and uniformly dispersing, the process of dewatering by filtration to obtain a dehydrated sheet was repeated twice. An infrared absorption spectrum of the obtained dehydrated sheet was measured by FT-IR. As a result, absorption based on a carboxyl group was observed at 1730 cm −1 , confirming the addition of a carboxyl group. Using this dehydrated sheet (TEMPO oxidized cellulose), fine fibrous cellulose was prepared.

上記で得られたカルボキシル基が付加したTEMPO酸化セルロースにイオン交換水を添加し、0.5質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理し、セルロース2懸濁液を得た。
このセルロース2懸濁液を、さらに湿式微粒化装置(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で245MPaの圧力にて10回処理し、微細繊維状セルロース2(CNF2)を得た。X線回折により、微細繊維状セルロース2(CNF2)はセルロースI型結晶を維持していた。
Ion exchange water was added to the TEMPO-oxidized cellulose to which the carboxyl group was added as described above to prepare a slurry of 0.5% by mass. This slurry was defibrated for 30 minutes at 21500 rpm using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by MTechnic Co., Ltd.) to obtain a cellulose 2 suspension.
This cellulose 2 suspension was further treated 10 times at a pressure of 245 MPa with a wet atomizer (“Ultimizer” manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain fine fibrous cellulose 2 (CNF2). By X-ray diffraction, fine fibrous cellulose 2 (CNF2) maintained the cellulose I type crystal.

<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロース1及び2の繊維幅を下記の方法で測定した。
解繊パルプスラリーの上澄み液を濃度0.01〜0.1質量%に水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。製造例1及び2では、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることを確認した。
<Measurement of fiber width>
The fiber width of the fine fibrous cellulose 1 and 2 was measured by the following method.
The supernatant liquid of the defibrated pulp slurry was diluted with water to a concentration of 0.01 to 0.1% by mass and dropped onto a hydrophilic carbon grid membrane. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.). In Production Examples 1 and 2, it was confirmed that the fine fibrous cellulose had a width of about 4 nm.

微細繊維状セルロース1及び2の結晶化度については、X線回折装置を用いて測定し、下記の計算式から求めた。なお、下記計算式の「結晶化指数」は、「結晶化度」ともいう。   About the crystallinity degree of the fine fibrous cellulose 1 and 2, it measured using the X-ray-diffraction apparatus and calculated | required from the following formula. The “crystallization index” in the formula below is also referred to as “crystallinity”.

セルロースI型結晶化指数(%)=〔(I22.6−I18.5)/I22.6〕×100 (1)
〔I22.6は、X線回折における格子面(002面)(回折角2θ=22.6°)の回折強度、及びI18.5は、アモルファス部(回折角2θ=18.5°)の回折強度を示す。〕
0.45≦αω(m・rad/sec) (2)
〔αは、片振幅(m)、ωは、角速度(rad/sec)を示す。〕。
Cellulose type I crystallization index (%) = [(I22.6-I18.5) /I22.6] × 100 (1)
[I22.6 is the diffraction intensity of the grating plane (002 plane) (diffraction angle 2θ = 22.6 °) in X-ray diffraction, and I18.5 is the diffraction of the amorphous part (diffraction angle 2θ = 18.5 °). Indicates strength. ]
0.45 ≦ αω (m · rad / sec) (2)
[Α represents a half amplitude (m), and ω represents an angular velocity (rad / sec). ].

微細繊維状セルロース1及び2の置換基量及び結晶化度は表1に示した。   The amount of substituents and crystallinity of the fine fibrous celluloses 1 and 2 are shown in Table 1.

Figure 2017057284
Figure 2017057284

<実施例1>
CNF1の固形分濃度が0.4質量%になるように水に希釈した。この希釈液100mlに対して濃縮剤として塩化カルシウム1gを添加してゲル化させた。このゲルを濾過した後、濾紙で2分間圧縮し、固形分濃度21.4質量%の濃縮物を得た。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液100mlに30分間浸漬後、濾過し、固形分濃度21.2質量%の濃縮物を得た。なお、この濃縮物の固形分以外の残部は水分である。
この濃縮物96.2質量部に対してシリカ(AEROSIL(登録商標)R 812 S(日本アエロジル)、以下、「シリカA」という。)を3.8質量部添加し、ミキサーで撹拌した。このようにして、実施例1の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 1>
The solution was diluted in water so that the solid content concentration of CNF1 was 0.4% by mass. 1 g of calcium chloride was added as a concentrating agent to 100 ml of this diluted solution to cause gelation. The gel was filtered and then compressed with filter paper for 2 minutes to obtain a concentrate having a solid content concentration of 21.4% by mass. This concentrate was immersed in 100 ml of 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes and then filtered to obtain a concentrate having a solid content concentration of 21.2% by mass. The balance other than the solid content of the concentrate is moisture.
3.8 parts by mass of silica (AEROSIL (registered trademark) R 812 S (Nippon Aerosil), hereinafter referred to as "silica A")) was added to 96.2 parts by mass of the concentrate, and the mixture was stirred with a mixer. Thus, the fine fibrous cellulose containing composition of Example 1 was obtained.

<実施例2>
実施例1において、濾紙での圧縮時間を30秒に変更した以外は実施例1と同様の方法で濃縮物を得た。濃縮物の固形分濃度は4.1質量%であった。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液100mLに30分間浸漬後、濾過し、固形分濃度5.6質量%の濃縮物を得た。以降の処理は実施例1と同様とし、実施例1の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 2>
In Example 1, a concentrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the compression time on the filter paper was changed to 30 seconds. The solid content concentration of the concentrate was 4.1% by mass. This concentrate was immersed in 100 mL of a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes and then filtered to obtain a concentrate having a solid content concentration of 5.6% by mass. The subsequent treatment was the same as in Example 1, and the fine fibrous cellulose-containing composition of Example 1 was obtained.

<実施例3>
実施例1において、濾紙での圧縮時間を60秒に変更した以外は実施例1と同様の方法で濃縮物を得た。濃縮物の固形分濃度は8.1質量%であった。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液100mLに30分間浸漬後、濾過し、固形分濃度10.5質量%の濃縮物を得た。以降の処理は実施例1と同様とし、実施例3の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 3>
In Example 1, a concentrate was obtained in the same manner as in Example 1 except that the compression time on the filter paper was changed to 60 seconds. The solid content concentration of the concentrate was 8.1% by mass. This concentrate was immersed in 100 mL of a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes and then filtered to obtain a concentrate having a solid content concentration of 10.5% by mass. The subsequent treatment was the same as in Example 1, and the fine fibrous cellulose-containing composition of Example 3 was obtained.

<実施例4>
実施例1と同様の方法で濃縮物を得た。濃縮物の固形分濃度は21.4質量%であった。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液100mLに30分間浸漬後、濾過し、固形分濃度21.2質量%の濃縮物を得た。この濃縮物を60℃のオーブンで15分間加熱処理し、固形分濃度31.2質量%の濃縮物を得た。この濃縮物96.2質量部に対してシリカ(AEROSIL(登録商標)R 812 S、日本アエロジル株式会社製、以下、「シリカA」という。)を3.8質量部添加し、ミキサーで撹拌した。このようにして、実施例4の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 4>
A concentrate was obtained in the same manner as in Example 1. The solid content concentration of the concentrate was 21.4% by mass. This concentrate was immersed in 100 mL of a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes and then filtered to obtain a concentrate having a solid content concentration of 21.2% by mass. This concentrate was heat-treated in an oven at 60 ° C. for 15 minutes to obtain a concentrate having a solid content concentration of 31.2% by mass. 3.8 parts by mass of silica (AEROSIL (registered trademark) R 812 S, manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., hereinafter referred to as “silica A”) was added to 96.2 parts by mass of the concentrate, and the mixture was stirred with a mixer. . Thus, the fine fibrous cellulose containing composition of Example 4 was obtained.

<実施例5>
60℃のオーブンにおける加熱時間を25分とし、固形分濃度42.2質量%の濃縮物を得た以外は、実施例4と同様の方法で実施例5の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 5>
The fine fibrous cellulose-containing composition of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the heating time in an oven at 60 ° C. was 25 minutes and a concentrate having a solid content concentration of 42.2% by mass was obtained. It was.

<実施例6>
60℃のオーブンにおける加熱時間を35分とし、固形分濃度50.3質量%の濃縮物を得た以外は、実施例4と同様の方法で実施例6の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 6>
The fine fibrous cellulose-containing composition of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the heating time in an oven at 60 ° C. was 35 minutes and a concentrate with a solid content concentration of 50.3% by mass was obtained. It was.

<実施例7>
60℃のオーブンにおける加熱時間を45分とし、固形分濃度63.5質量%の濃縮物を得た以外は、実施例4と同様の方法で実施例7の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 7>
The fine fibrous cellulose-containing composition of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the heating time in an oven at 60 ° C. was 45 minutes and a concentrate having a solid content concentration of 63.5% by mass was obtained. It was.

<実施例8>
60℃のオーブンにおける加熱時間を50分とし、固形分濃度94.1質量%の濃縮物を得た以外は、実施例4と同様の方法で実施例8の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 8>
The fine fibrous cellulose-containing composition of Example 8 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the heating time in an oven at 60 ° C. was 50 minutes and a concentrate having a solid content concentration of 94.1% by mass was obtained. It was.

<実施例9>
CNF2の固形分濃度が0.4質量%になるように水に希釈した。この希釈液100mlに対して濃縮剤として塩化カルシウム1gを添加してゲル化させた。このゲルを濾過した後、濾紙で2分間圧縮し、固形分濃度19.8質量%の濃縮物を得た。この濃縮物を0.1N塩酸水溶液100mlに30分間浸漬後、濾過し、固形分濃度20.2質量%の濃縮物を得た。以降の処理は実施例1と同様とし、実施例9の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 9>
The solution was diluted in water so that the solid content concentration of CNF2 was 0.4% by mass. 1 g of calcium chloride was added as a concentrating agent to 100 ml of this diluted solution to cause gelation. The gel was filtered and then compressed with filter paper for 2 minutes to obtain a concentrate having a solid content concentration of 19.8% by mass. This concentrate was immersed in 100 ml of 0.1N aqueous hydrochloric acid for 30 minutes and then filtered to obtain a concentrate having a solid content concentration of 20.2% by mass. The subsequent treatment was the same as in Example 1, and the fine fibrous cellulose-containing composition of Example 9 was obtained.

<実施例10>
シリカAをシリカB(AEROSIL(登録商標)200、日本アエロジル株式会社製)に変更した以外は全て実施例1と同様とし、実施例10の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 10>
Except having changed the silica A into the silica B (AEROSIL (trademark) 200, Nippon Aerosil Co., Ltd. make), it was all the same as that of Example 1, and the fine fibrous cellulose containing composition of Example 10 was obtained.

<実施例11>
シリカAを疎水化酸化チタン(STV−455、チタン工業株式会社製)に変更した以外は全て実施例1と同様とし、実施例11の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 11>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Example 11 was obtained in the same manner as in Example 1 except that silica A was changed to hydrophobic titanium oxide (STV-455, manufactured by Titanium Industry Co., Ltd.).

<実施例12>
濃縮物99.5質量部に対して、シリカAの添加量を0.5質量部とした以外は全て実施例1と同様とし、実施例12の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 12>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Example 12 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of silica A added was 0.5 parts by mass with respect to 99.5 parts by mass of the concentrate.

<実施例13>
濃縮物95.2質量部に対して、シリカAの添加量を4.8質量部とした以外は全て実施例1と同様とし、実施例13の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 13>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Example 13 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of silica A added was 4.8 parts by mass with respect to 95.2 parts by mass of the concentrate.

<実施例14>
濃縮物90.9質量部に対して、シリカAの添加量を9.1質量部とした以外は全て実施例1と同様とし、実施例14の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Example 14>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Example 14 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of silica A added was 9.1 parts by mass with respect to 90.9 parts by mass of the concentrate.

<比較例1>
実施例1において、シリカAを添加しなかった以外は全て実施例1と同様とし、比較例1の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Comparative Example 1>
In Example 1, except that silica A was not added, everything was the same as Example 1, and the fine fibrous cellulose-containing composition of Comparative Example 1 was obtained.

<比較例2>
60℃のオーブンにおける加熱時間を90分とし、98.3質量%の濃縮物を得た以外は、実施例4と同様の方法で比較例2の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Comparative example 2>
The fine fibrous cellulose-containing composition of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 4 except that the heating time in an oven at 60 ° C. was 90 minutes and a 98.3% by mass concentrate was obtained.

<比較例3>
濃縮物99.95質量部に対して、シリカAの添加量を0.05質量部とした以外は全て実施例1と同様とし、比較例3の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Comparative Example 3>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Comparative Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of silica A added was 0.05 parts by mass with respect to 99.95 parts by mass of the concentrate.

<比較例4>
濃縮物87質量部に対して、シリカAの添加量を13質量部とした以外は全て実施例1と同様とし、比較例4の微細繊維状セルロース含有組成物を得た。
<Comparative example 4>
A fine fibrous cellulose-containing composition of Comparative Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of silica A added was 13 parts by mass with respect to 87 parts by mass of the concentrate.

実施例及び比較例で用いた非セルロースシリカの物性は下記の通りである。   The physical properties of the non-cellulose silica used in Examples and Comparative Examples are as follows.

Figure 2017057284
Figure 2017057284

(安息角の測定)
実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物の安息角を安息角測定器(アズワン)を用いて測定した。安息角測定器のシュートに100ml分の微細繊維状セルロース含有組成物を仕込み、シュート口を開いて微細繊維状セルロース含有組成物を下部に落下させた。落下後の微細繊維状セルロース含有組成物の斜面と水平面のなす角度を測定し、安息角とした。
(Measurement of repose angle)
The angle of repose of the fine fibrous cellulose-containing compositions obtained in Examples and Comparative Examples was measured using an angle of repose measuring instrument (As One). A fine fibrous cellulose-containing composition for 100 ml was charged into a chute of an angle of repose measuring instrument, the chute was opened, and the fine fibrous cellulose-containing composition was dropped to the lower part. The angle formed by the slope of the fine fibrous cellulose-containing composition after dropping and the horizontal plane was measured and defined as the angle of repose.

(累積中位径の測定)
実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物の累積中位径はレーザー回折散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac3300EXII、日機装株式会社)
を用いて測定した。
(Measurement of cumulative median diameter)
The cumulative median diameter of the fine fibrous cellulose-containing compositions obtained in Examples and Comparative Examples is a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring device (Microtrac 3300 EXII, Nikkiso Co., Ltd.).
It measured using.

(嵩密度の測定)
実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物の嵩密度を安息角測定器(アズワン)を用いて測定した。安息角測定器のシュートに100ml分の微細繊維状セルロース含有組成物を仕込み、シュート口を開いて微細繊維状セルロース含有組成物を下部に落下させ、下に設置した容器(満杯容積∨=50ml)に盛りきり充填した。次に、盛りきり微細繊維状セルロース含有組成物の盛り上がり部分を水平カットし、容積を満杯にした。容器に残存する微細繊維状セルロース含有組成物の質量を秤量し、下記の計算式より嵩密度(g/ml)を算出した。
嵩密度(g/ml)=粉末の質量(g)/粉末の体積(ml)
(Measurement of bulk density)
The bulk density of the fine fibrous cellulose-containing compositions obtained in Examples and Comparative Examples was measured using an angle of repose measuring instrument (As One). A fine fibrous cellulose-containing composition for 100 ml is charged into a shoot of an angle of repose measuring instrument, a chute is opened, the fine fibrous cellulose-containing composition is dropped to the lower part, and a container placed underneath (full capacity ∨ = 50 ml) Filled up and down. Next, the raised portion of the swelled fine fibrous cellulose-containing composition was horizontally cut to fill the volume. The mass of the fine fibrous cellulose-containing composition remaining in the container was weighed, and the bulk density (g / ml) was calculated from the following formula.
Bulk density (g / ml) = Mass of powder (g) / Volume of powder (ml)

(評価)
(フィード性の評価)
実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物をビーカー(容積100ml)に仕込み、質量W1(g)を秤量した。ビーカーを静かに下向きに180℃回転させ、粉末を落下させた。落下した微細繊維状セルロース含有組成物の質量W2(g)を秤量した。仕込んだ微細繊維状セルロース含有組成物の質量に対する落下した微細繊維状セルロース含有組成物の質量の割合を下記の計算式で算出し、下記評価基準でフィード性を評価した。なお、本願明細書においてフィード性が良好であることは、組成物の流動性に優れることを意味する。
フィード性(%)=W2/W1x100
<フィード性評価基準>
◎:95%以上
○:80%以上、95%未満
×:80%未満
(Evaluation)
(Evaluation of feed properties)
The fine fibrous cellulose-containing compositions obtained in the examples and comparative examples were charged into a beaker (volume: 100 ml), and the mass W1 (g) was weighed. The beaker was gently rotated 180 ° C. downward to drop the powder. The mass W2 (g) of the dropped fine fibrous cellulose-containing composition was weighed. The ratio of the mass of the fallen fine fibrous cellulose containing composition with respect to the mass of the prepared fine fibrous cellulose containing composition was computed with the following formula, and feed property was evaluated with the following evaluation criteria. In addition, in this-application specification, that feed property is favorable means that it is excellent in the fluidity | liquidity of a composition.
Feedability (%) = W2 / W1 × 100
<Feeding evaluation criteria>
◎: 95% or more ○: 80% or more, less than 95% ×: less than 80%

(再分散性の評価)
実施例及び比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物をイオン交換水100mlに添加し、水酸化ナトリウムで中和した。この水溶液を1500rpmで5分間撹拌し、0.4質量%の微細繊維状セルロースを含有する溶液を調製した。溶液を30分間静置し、分離の有無を観察し、下記の基準で再分散性を評価した。
<再分散性の評価基準>
◎:水と分離せずに均一に分散している。
○:若干、濁りが認められるが、水と分離せずに分散している。
×:水と分離している。
(Evaluation of redispersibility)
The fine fibrous cellulose-containing composition obtained in Examples and Comparative Examples was added to 100 ml of ion exchange water and neutralized with sodium hydroxide. This aqueous solution was stirred at 1500 rpm for 5 minutes to prepare a solution containing 0.4% by mass of fine fibrous cellulose. The solution was allowed to stand for 30 minutes, the presence or absence of separation was observed, and redispersibility was evaluated according to the following criteria.
<Evaluation criteria for redispersibility>
(Double-circle): It disperse | distributes uniformly, without isolate | separating with water.
○: Some turbidity is observed, but dispersed without being separated from water.
X: Separated from water.

Figure 2017057284
Figure 2017057284

Figure 2017057284
Figure 2017057284

実施例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物は、フィード性及び再分散性に優れていた。一方、比較例で得られた微細繊維状セルロース含有組成物は、フィード性及び再分散性のいずれか又は両方が劣っており、好ましい性状を有していないことがわかる。   The fine fibrous cellulose-containing composition obtained in the examples was excellent in feedability and redispersibility. On the other hand, it turns out that the fine fibrous cellulose containing composition obtained by the comparative example is inferior in feed property and redispersibility, or both, and does not have a preferable property.

本発明は、流動性(フィード性)及び再分散性に優れた微細繊維状セルロース含有組成物を提供することができる。   The present invention can provide a fine fibrous cellulose-containing composition excellent in fluidity (feedability) and redispersibility.

Claims (15)

(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と、(B)非セルロース粉粒物を含む組成物であって、
前記組成物中の水分含有量は、前記組成物の全質量に対して2〜94質量%であり、
前記(B)非セルロース粉粒物の含有量は、前記組成物の全質量に対して0.1〜12質量%である組成物。
(A) A composition containing fine fibrous cellulose and moisture, and (B) a composition containing non-cellulose granules,
The water content in the composition is 2 to 94% by mass with respect to the total mass of the composition,
Content of the said (B) non-cellulose powder granular material is 0.1-12 mass% with respect to the total mass of the said composition.
前記微細繊維状セルロースの含有量は、前記組成物の全質量に対して5質量%より多い請求項1に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the content of the fine fibrous cellulose is more than 5% by mass with respect to the total mass of the composition. 前記組成物中の水分含有量は、前記組成物の全質量に対して15〜80質量%である請求項1又は2に記載の組成物。   The composition according to claim 1 or 2, wherein the water content in the composition is 15 to 80% by mass relative to the total mass of the composition. 前記(B)非セルロース粉粒物は、無機微粒子である請求項1〜3のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the (B) non-cellulose granular material is an inorganic fine particle. 前記(B)非セルロース粉粒物は、疎水性無機微粒子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-cellulose powder (B) is hydrophobic inorganic fine particles. 前記(B)非セルロース粉粒物は、シリカ微粒子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 4, wherein the non-cellulose powder (B) is silica fine particles. 前記(B)非セルロース粉粒物は、疎水性シリカ微粒子である請求項1〜6のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 6, wherein the non-cellulose powder (B) is hydrophobic silica fine particles. 前記組成物の累積中位径は、100〜1350μmである請求項1〜7のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the cumulative median diameter of the composition is 100 to 1350 µm. 前記組成物の安息角は、4〜50°である請求項1〜8のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 1 to 8, wherein an angle of repose of the composition is 4 to 50 °. 前記組成物の嵩密度は、0.1〜0.7g/mlである請求項1〜9のいずれか1項に記載の組成物。   The bulk density of the said composition is 0.1-0.7 g / ml, The composition of any one of Claims 1-9. 前記微細繊維状セルロースはイオン性置換基を有する微細繊維状セルロースである請求項1〜10のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to claim 1, wherein the fine fibrous cellulose is a fine fibrous cellulose having an ionic substituent. 前記イオン性置換基はアニオン基である請求項11に記載の組成物。   The composition according to claim 11, wherein the ionic substituent is an anionic group. 前記アニオン基は、リン酸基、カルボキシル基及びスルホン基から選択される少なくとも1種である請求項12に記載の組成物。   The composition according to claim 12, wherein the anionic group is at least one selected from a phosphate group, a carboxyl group, and a sulfone group. 前記微細繊維状セルロースは、イオン性置換基を0.1〜3.5mmol/g有する請求項11〜13のいずれか1項に記載の組成物。   The composition according to any one of claims 11 to 13, wherein the fine fibrous cellulose has an ionic substituent of 0.1 to 3.5 mmol / g. 微細繊維状セルロースを含むスラリーを濃縮し、(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物を得る工程と、
前記(A)微細繊維状セルロースと水分を含む粉粒物と(B)非セルロース粉粒物を混合する工程と、を含む組成物の製造方法。
Concentrating the slurry containing fine fibrous cellulose, (A) obtaining a granular material containing fine fibrous cellulose and moisture,
(A) The process of mixing the granular material containing a fine fibrous cellulose and a water | moisture content, and the (B) non-cellulose granular material, The manufacturing method of the composition containing.
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