JP2017095813A - Dewatering process of chemically modified pulp - Google Patents

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利一 村松
宏 新倉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a dewatering process of a chemically modified pulp which concentrates the chemically modified pulp as well as largely reduces residual amount of various chemicals used for chemical modification and remained in the chemically modified pulp or inorganic salts which are by-products.SOLUTION: There is provided a method for dewatering a dispersion of a chemically modified pulp obtained by chemical modification treatment of a pulp raw material, including pressing and dewatering the chemically modified pulp dispersion under a treatment condition of 2 to 10 MPa.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、化学変性パルプの脱水方法に関する。   The present invention relates to a method for dehydrating chemically modified pulp.

化学変性パルプ(酸化パルプ、カルボキシメチル化パルプ、カチオン化パルプなど)を水中でミキサーなどの機械処理を施すことにより、高粘度で透明なセルロースナノファイバー水分散液を得ることが知られている。(非特許文献1)。
化学変性パルプを出発原料としたセルロースナノファイバーは、生分解性のある水分散型新規素材であり、セルロースファイバー表面に局在する化学修飾された部分を基点として、自由に改質することができる。また、セルロースナノファイバーは、分散液の形態であるため、各種水溶性ポリマーとのブレンド、有機・無機系顔料と複合化することも可能である。さらに、セルロースナノファイバーをシート化、あるいは繊維化することも可能である。セルロースナノファイバーのこのような特性を活かした用途として高機能包装材料、透明有機基盤部材、高機能繊維、分離膜、再生医療材料などが想定されている。今後、セルロースナノファイバーの特徴を最大限活用することで循環型の安全・安心社会形成に不可欠な新規高機能性商品を開発することが期待されている。
It is known that chemically modified pulp (oxidized pulp, carboxymethylated pulp, cationized pulp, etc.) is subjected to mechanical treatment such as a mixer in water to obtain a highly viscous and transparent cellulose nanofiber aqueous dispersion. (Non-Patent Document 1).
Cellulose nanofibers using chemically modified pulp as a starting material is a novel biodegradable water-dispersible material that can be modified freely based on chemically modified parts localized on the surface of cellulose fibers. . In addition, since the cellulose nanofiber is in the form of a dispersion liquid, it can be blended with various water-soluble polymers and combined with organic / inorganic pigments. Furthermore, cellulose nanofibers can be formed into sheets or fibers. High-performance packaging materials, transparent organic base materials, high-performance fibers, separation membranes, regenerative medical materials, and the like are assumed as applications utilizing such characteristics of cellulose nanofibers. In the future, it is expected to develop new highly functional products that are essential for the formation of a recycling-type safety and security society by making the best use of the characteristics of cellulose nanofibers.

Saito, T., et al., Cellulose Commun., 14 (2), 62 (2007)Saito, T., et al., Cellulose Commun., 14 (2), 62 (2007)

しかし、化学変性パルプは水との親和性が非常に高いため、無変性のパルプと比較して、その保水性は極端に高くなる。このため、変性パルプの脱水性は非常に低いものであり、高濃度のセルロースナノファイバー分散液を調製できないといった問題がある。また、洗浄及び脱水を繰り返さないと変性パルプ中に残留する変性に使用された各種薬品や、副生成物の無機塩などを十分に除去できないといった問題があった。   However, chemically modified pulp has a very high affinity with water, and its water retention is extremely high compared to unmodified pulp. For this reason, the dewaterability of the modified pulp is very low, and there is a problem that a high concentration cellulose nanofiber dispersion cannot be prepared. Further, there is a problem that various chemicals used for modification remaining in the modified pulp and inorganic salts of by-products cannot be sufficiently removed unless washing and dehydration are repeated.

そこで、本発明は、化学変性パルプを高濃度化するとともに、化学変性パルプ中に残留する化学変性に使用された各種薬品や、副生成物の無機塩などの残留量を大幅に低減させた化学変性パルプの脱水方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a chemical that has a highly reduced concentration of chemically modified pulp and greatly reduces the residual amount of various chemicals used for chemical modification remaining in the chemically modified pulp and inorganic salts of by-products. It aims at providing the dehydration method of a modified pulp.

本発明は下記の(1)〜(4)を提供する。
(1) パルプ原料を化学変性処理して得られる化学変性パルプの分散液を脱水する方法であって、該化学変性パルプ分散液を、2〜10MPaの処理条件で圧搾して脱水することを特徴とする化学変性パルプ分散液の脱水方法。
(2) 前記化学変性パルプが、化学変性パルプを構成するセルロースのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01〜0.50であるカルボキシメチル化パルプであることを特徴とする、(1)に記載の変性パルプの脱水方法。
(3) 前記化学変性パルプが、化学変性パルプを構成するセルロースのグルコース単位当たりのカチオン置換度が0.02〜0.50であるカチオン化パルプであることを特徴とする(1)に記載の変性パルプの脱水方法。
(4) (1)〜(3)のいずれか一項に記載の脱水方法により得られた変性パルプを解繊・分散することを特徴とするセルロースナノファイバーの製造方法。
The present invention provides the following (1) to (4).
(1) A method of dehydrating a dispersion of chemically modified pulp obtained by chemically modifying pulp raw material, wherein the chemically modified pulp dispersion is squeezed and dehydrated under a processing condition of 2 to 10 MPa. A method for dehydrating a chemically modified pulp dispersion.
(2) The chemically modified pulp is a carboxymethylated pulp having a degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of cellulose constituting the chemically modified pulp of 0.01 to 0.50, (1) 2. A method for dewatering a modified pulp according to 1.
(3) The chemically modified pulp is a cationized pulp having a cation substitution degree per glucose unit of cellulose constituting the chemically modified pulp of 0.02 to 0.50. A method for dewatering modified pulp.
(4) A method for producing cellulose nanofiber, comprising defibrating and dispersing the modified pulp obtained by the dehydration method according to any one of (1) to (3).

本発明によれば、化学変性パルプを高濃度化するとともに、化学変性パルプ中に残留する化学変性に使用された各種薬品や、副生成物の無機塩などの残留量を大幅に低減させた化学変性パルプの脱水方法を提供することができる。   According to the present invention, the chemical modified pulp is highly concentrated, and the chemicals used for chemical modification remaining in the chemically modified pulp and the residual amount of by-products such as inorganic salts are greatly reduced. A method for dewatering a modified pulp can be provided.

本発明は、化学変性パルプを2〜10MPaの条件下で圧搾処理する脱水方法に関するものであり、化学変性パルプを高濃度化することができるとともに、化学変性パルプ中に含まれる、化学変性に使用された各種薬品や、副生成物の無機塩などの残留を著しく低減させることができる。   The present invention relates to a dehydration method in which chemically modified pulp is squeezed under conditions of 2 to 10 MPa, and the chemically modified pulp can be highly concentrated and used for chemical modification contained in the chemically modified pulp. Residues such as various chemicals and by-product inorganic salts can be significantly reduced.

(パルプ原料)
化学変性パルプを製造するためのパルプ原料としては、例えば、植物性材料(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物性材料(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものを挙げることができ、それらのいずれも使用できる。好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。
このうち、白色度が80%以上の漂白済みクラフトパルプ、白色度が80%以上の漂白済みサルファイトパルプ、粉末セルロース、または微結晶セルロース粉末を用いることが量産化やコストの観点から好ましい。また、粉末セルロース及び微結晶セルロース粉末を用いると、高濃度であってもより低い粘度を有するセルロースナノファイバー分散液を製造することができるから、とりわけ好ましい。
(Pulp raw material)
Examples of pulp raw materials for producing chemically modified pulp include plant materials (for example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, farmland waste, cloth, pulp (conifer unbleached kraft pulp (NUKP), conifer bleach). Kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP) thermomechanical pulp (TMP), regenerated pulp , Waste paper, etc.), animal materials (for example, ascidians), algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria (Acetobacter)), microbial products, etc., any of which can be used. Is a cellulose fiber derived from plants or microorganisms, more preferably cellulosic derived from plants. Scan is a fiber.
Of these, bleached kraft pulp having a whiteness of 80% or more, bleached sulfite pulp having a whiteness of 80% or more, powdered cellulose, or microcrystalline cellulose powder is preferably used from the viewpoint of mass production and cost. In addition, it is particularly preferable to use powdered cellulose and microcrystalline cellulose powder because a cellulose nanofiber dispersion having a lower viscosity can be produced even at a high concentration.

粉末セルロースとは、木材パルプの非結晶部分を酸加水分解処理で除去した後、粉砕・篩い分けすることで得られる微結晶性セルロースからなる棒軸状粒子である。粉末セルロースにおけるセルロースの重合度は100〜500程度であり、X線回折法による粉末セルロースの結晶化度は70〜90%であり、レーザー回折式粒度分布測定装置による体積平均粒子径は好ましくは100μm以下であり、より好ましくは50μm以下である。体積平均粒子径が100μm以下であると、流動性に優れるセルロースナノファイバー分散液を得ることができる。本発明で用いる粉末セルロースとしては、例えば、精選パルプを酸加水分解した後に得られる未分解残渣を精製・乾燥し、粉砕・篩い分けするといった方法により製造される棒軸状である一定の粒径分布を有する結晶性セルロース粉末を用いてもよいし、KCフロック(登録商標)(日本製紙社製)、セオラス(商標)(旭化成ケミカルズ社製)、アビセル(登録商標)(FMC社製)などの市販品を用いてもよい。   Powdered cellulose is a rod-like particle made of microcrystalline cellulose obtained by removing a non-crystalline part of wood pulp by acid hydrolysis and then pulverizing and sieving. The degree of polymerization of cellulose in the powdered cellulose is about 100 to 500, the degree of crystallinity of the powdered cellulose by X-ray diffraction method is 70 to 90%, and the volume average particle diameter by a laser diffraction type particle size distribution analyzer is preferably 100 μm. Or less, more preferably 50 μm or less. When the volume average particle diameter is 100 μm or less, a cellulose nanofiber dispersion excellent in fluidity can be obtained. As the powdered cellulose used in the present invention, for example, a fixed particle size in the form of a rod shaft produced by a method of purifying and drying an undegraded residue obtained after acid hydrolysis of a selected pulp, pulverizing and sieving. Crystalline cellulose powder having a distribution may be used, such as KC Flock (registered trademark) (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.), Theoras (trademark) (manufactured by Asahi Kasei Chemicals), Avicel (registered trademark) (manufactured by FMC), etc. Commercial products may be used.

(カルボキシメチル化)
本発明において、化学変性パルプとして、カルボキシメチル化したパルプを用いる場合、カルボキシメチル化したパルプは、上記のパルプ原料を公知の方法でカルボキシメチル化することにより得てもよく、市販品を用いてもよい。いずれの場合も、パルプの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル基置換度が0.01〜0.50となるものが好ましい。そのようなカルボキシメチル化したパルプを製造する方法の一例として次のような方法を挙げることができる。パルプを発底原料にし、溶媒として3〜20重量倍の水及び/又は低級アルコール、具体的には水、メタノール、エタノール、N−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、N−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノール等の単独、又は2種以上の混合媒体を使用する。なお、低級アルコールを混合する場合の低級アルコールの混合割合は、60〜95重量%である。マーセル化剤としては、発底原料の無水グルコース残基当たり0.5〜20倍モルの水酸化アルカリ金属、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用する。発底原料と溶媒、マーセル化剤を混合し、反応温度0〜70℃、好ましくは10〜60℃、かつ反応時間15分〜8時間、好ましくは30分〜7時間、マーセル化処理を行う。その後、カルボキシメチル化剤をグルコース残基当たり0.05〜10.0倍モル添加し、反応温度30〜90℃、好ましくは40〜80℃、かつ反応時間30分〜10時間、好ましくは1時間〜4時間、エーテル化反応を行う。
(Carboxymethylation)
In the present invention, when a carboxymethylated pulp is used as the chemically modified pulp, the carboxymethylated pulp may be obtained by carboxymethylating the above pulp raw material by a known method, using a commercially available product. Also good. In any case, it is preferable that the degree of carboxymethyl group substitution per anhydroglucose unit of the pulp is 0.01 to 0.50. The following method can be mentioned as an example of the method of manufacturing such a carboxymethylated pulp. Pulp is used as a starting material, and 3 to 20 times by weight of water and / or lower alcohol as a solvent, specifically water, methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, tertiary A single solvent such as butanol or a mixed medium of two or more is used. In addition, the mixing ratio of the lower alcohol when mixing the lower alcohol is 60 to 95% by weight. As the mercerizing agent, 0.5 to 20 times moles of alkali metal hydroxide, specifically sodium hydroxide or potassium hydroxide is used per anhydroglucose residue of the bottoming material. A bottoming raw material, a solvent, and a mercerizing agent are mixed and subjected to mercerization treatment at a reaction temperature of 0 to 70 ° C., preferably 10 to 60 ° C., and a reaction time of 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours. Thereafter, a carboxymethylating agent is added in an amount of 0.05 to 10.0 times mol per glucose residue, a reaction temperature of 30 to 90 ° C., preferably 40 to 80 ° C., and a reaction time of 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour. Perform etherification reaction for ~ 4 hours.

(カチオン化)
本発明において、化学変性パルプとして、カチオン化したパルプを用いる場合、上記のセルロース原料に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アルキルアンモニウムハイドライト又はそのハロヒドリン型などのカチオン化剤と触媒である水酸化アルカリ金属(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)を水及び/又は炭素数1〜4のアルコールの存在下で反応させることによって、カチオン変性されたパルプを得ることができる。なお、この方法において、得られるカチオン変性されたパルプのグルコース単位当たりのカチオン置換度は、反応させるカチオン化剤の添加量、水及び/又は炭素数1〜4のアルコールの組成比率をコントロールすることによって、調整することができる。
(Cationization)
In the present invention, when a cationized pulp is used as the chemically modified pulp, a cationizing agent and a catalyst such as glycidyltrimethylammonium chloride, 3-chloro-2hydroxypropyltrialkylammonium hydride, or a halohydrin type thereof are used as the cellulose raw material. A cation-modified pulp can be obtained by reacting an alkali metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) in the presence of water and / or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms. In this method, the degree of cation substitution per glucose unit of the cation-modified pulp obtained is controlled by the amount of cationizing agent to be reacted, the composition ratio of water and / or alcohol having 1 to 4 carbon atoms. Can be adjusted.

カチオン変性されたパルプのグルコース単位当たりのカチオン置換度は0.02〜0.50であることが好ましい。パルプにカチオン置換基を導入することで、パルプ同士が電気的に反発する。このため、カチオン置換基を導入したパルプは容易にナノ解繊することができる。なお、グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.02より小さいと、十分にナノ解繊することができない。一方、グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.50より大きいと、膨潤あるいは溶解するため、ナノファイバーとして得られなくなる場合がある。   The degree of cation substitution per glucose unit of the cation-modified pulp is preferably 0.02 to 0.50. By introducing cationic substituents into the pulp, the pulps are electrically repelled. For this reason, the pulp which introduce | transduced the cation substituent can be nano-defibrated easily. In addition, when the cation substitution degree per glucose unit is smaller than 0.02, nano-fibrosis cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the degree of cation substitution per glucose unit is more than 0.50, it may swell or dissolve, and may not be obtained as a nanofiber.

(エステル化)
本発明において、化学変性パルプとして、リン酸基を導入したパルプを用いる場合、パルプ原料に、リン酸基を有する化合物としては、リン酸、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、メタリン酸ナトリウム、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、メタリン酸カリウム、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、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらは1種、あるいは2種以上を併用してリン酸基を導入することができる。パルプ原料に対するリン酸基を有する化合物の割合は、パルプ原料の固形分100重量部に対して、リン元素に換算した添加量が0.1〜500重量部であることが好ましく、1〜400重量部であることがより好ましく、2〜200重量部であることがさらに好ましい。
(Esterification)
In this invention, when using the pulp which introduce | transduced the phosphate group as a chemically modified pulp, as a compound which has a phosphate group to a pulp raw material, phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, phosphoric acid Trisodium, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, phosphoric acid Examples include triammonium, ammonium pyrophosphate, and ammonium metaphosphate. These may be used alone or in combination of two or more to introduce a phosphate group. The ratio of the compound having a phosphoric acid group to the pulp raw material is preferably 0.1 to 500 parts by weight, preferably 1 to 400 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the pulp raw material. More preferably, it is 2 to 200 parts by weight.

(高圧プレスによる洗浄・脱水処理)
本発明において、化学変性パルプを2〜10MPaの条件下で圧搾処理することが重要である。圧搾処理における加圧が2MPa未満の場合では、十分に化学変性パルプを高濃度化できないとともに、化学変性パルプ中に残留する化学変性に使用した各種薬品(触媒、無機塩類、塩素化物など)や、副生成物の無機塩などを十分排除することが困難である。一方、加圧が10MPaを超えた場合では、化学変性パルプの高濃度化、化学変性パルプ中に残留する各種薬品の量において、変化はほとんど見られない。また、酸化パルプを2〜10MPaの条件下で圧搾処理する時間は、特に限定されるものではないが、通常10〜60分程度、好ましくは20〜30分程度である。
(Washing / dehydration treatment by high pressure press)
In the present invention, it is important to squeeze the chemically modified pulp under conditions of 2 to 10 MPa. When the pressure in the pressing treatment is less than 2 MPa, the chemical-modified pulp cannot be sufficiently concentrated, and various chemicals (catalyst, inorganic salts, chlorinated substances, etc.) used for the chemical modification remaining in the chemically-modified pulp, It is difficult to sufficiently eliminate by-product inorganic salts and the like. On the other hand, when the pressurization exceeds 10 MPa, there is almost no change in the concentration of chemically modified pulp and the amount of various chemicals remaining in the chemically modified pulp. Moreover, although the time which squeezes an oxidized pulp on the conditions of 2-10 Mpa is not specifically limited, Usually, it is about 10-60 minutes, Preferably it is about 20-30 minutes.

本発明において、圧搾処理には、高圧フィルタープレスやチューブプレスを使用することが好ましい。高圧フィルタープレスの一例として、スラリー圧力を発生させる高圧打込みポンプ、脱水を行う高圧フィルタープレス本体のから構成されるものを挙げることができ、この高圧フィルタープレスに補助機器として、フィルタープレスの濾布から脱水ケーキをはく離する装置、濾布表面の目詰まりを防止する洗浄装置を取付けたタイプもある。   In the present invention, it is preferable to use a high-pressure filter press or a tube press for the pressing treatment. As an example of the high-pressure filter press, a high-pressure driving pump that generates slurry pressure, and a high-pressure filter press main body that performs dehydration can be cited. As an auxiliary device for this high-pressure filter press, from the filter cloth of the filter press There are also types that are equipped with a device for peeling dehydrated cake and a cleaning device for preventing clogging of the filter cloth surface.

(セルロースナノファイバーの製造:解繊・分散処理)
本発明で得られた化学変性パルプの脱水物(脱水ケーキ)は適切な濃度に再分散した後、解繊処理することでセルロースナノファイバーを得ることができる。解繊処理に用いる装置の種類としては、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置が挙げられるが、透明性と流動性に優れるセルロースナノファイバー分散液を効率よく得るには、50MPa以上、好ましくは100MPa以上、さらに好ましくは140MPa以上の条件下で分散できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザーで処理することが好ましい。
(Manufacture of cellulose nanofiber: defibration / dispersion treatment)
Cellulose nanofibers can be obtained by re-dispersing the dehydrated product (dehydrated cake) of the chemically modified pulp obtained in the present invention to an appropriate concentration and then defibrating. The types of equipment used for the defibrating treatment include high-speed rotating, colloid mill, high-pressure, roll mill, and ultrasonic equipment. Cellulose nanofiber dispersions that excel in transparency and fluidity can be used efficiently. In order to obtain well, it is preferable to treat with a wet high pressure or ultra high pressure homogenizer that can be dispersed under conditions of 50 MPa or more, preferably 100 MPa or more, more preferably 140 MPa or more.

次に実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明するが、以下の実施例は、本発明の好適な例を具体的に説明したものであり、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。   Next, the present invention will be described in more detail based on examples. However, the following examples are specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to these examples. It is not something.

(実施例1)
<カルボキシメチル化(CM化)パルプの製造>
パルプを撹拌することができる反応器に、パルプ(LBKP、日本製紙(株)製)を乾燥重量で250gを撹拌しながら50重量%水酸化ナトリウム水溶液を112gと、水67gを添加した。30℃で30分攪拌した後、撹拌しながら35重量%モノクロロ酢酸ナトリウム水溶液を364g添加した。その後、30℃で30分攪拌し、30分かけて70℃まで昇温し、70℃で1時間反応した。その後、反応物を取り出して中和、洗浄して、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度0.25のカルボキシメチル化されたセルロース(カルボキシメチル化パルプ)を得た。カルボキシメチル化パルプの1%スラリーを小型高圧フィルタープレス(YTOH2型、薮田機械社製)で2MPa、15分間処理した。得られたカルボキシメチル化パルプの固形分は10質量%であった。
洗浄後のカルボキシメチル化パルプ中に残留するCl−イオン量を調べるため、超純水を加えて1%スラリーにしたものをよく攪拌後、ろ過し、得られた洗浄液をイオンクロマトグラフィー(型番ICS−2000、DIONEX社製)を用いて測定した。Cl− 濃度は0mg/Lであった。
Example 1
<Manufacture of carboxymethylated (CM) pulp>
To a reactor capable of stirring the pulp, 112 g of a 50 wt% aqueous sodium hydroxide solution and 67 g of water were added while stirring 250 g of pulp (LBKP, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) in dry weight. After stirring at 30 ° C. for 30 minutes, 364 g of 35 wt% aqueous sodium monochloroacetate solution was added with stirring. Then, it stirred at 30 degreeC for 30 minutes, heated up to 70 degreeC over 30 minutes, and reacted at 70 degreeC for 1 hour. Thereafter, the reaction product was taken out, neutralized and washed to obtain carboxymethylated cellulose (carboxymethylated pulp) having a carboxymethyl substitution degree of 0.25 per glucose unit. A 1% slurry of carboxymethylated pulp was treated with a small high-pressure filter press (YTOH2 type, manufactured by Iwata Kikai Co., Ltd.) at 2 MPa for 15 minutes. The obtained carboxymethylated pulp had a solid content of 10% by mass.
In order to investigate the amount of Cl- ions remaining in the carboxymethylated pulp after washing, ultrapure water added to make a 1% slurry well stirred and filtered, and the resulting washing solution was subjected to ion chromatography (model ICS) -2000, manufactured by DIONEX). The Cl- concentration was 0 mg / L.

<グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定方法>
カルボキシメチル基の置換度は、試料を0.6重量%スラリーに調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.4とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量からカルボキシル基量を測定し、下式を用いて算出した。ここで言う置換度とは、無水グルコース単位1モル当たりの置換基のモル数の平均値を表している。
カルボキシメチル置換度=(162×C)/(1−58×C)
<Measurement method of carboxymethyl substitution degree per glucose unit>
The degree of substitution of the carboxymethyl group was determined by preparing a sample in 0.6% by weight slurry, adding 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution to pH 2.4, then dropping 0.05 N aqueous sodium hydroxide solution dropwise to adjust the pH to 11 Then, the electric conductivity was measured until the amount of carboxylic acid group was determined, and the amount of carboxyl groups was measured from the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid where the change in electric conductivity was slow. The degree of substitution referred to here represents the average value of the number of moles of substituents per mole of anhydroglucose unit.
Carboxymethyl substitution degree = (162 × C) / (1-58 × C)

(実施例2)
圧搾圧を10MPaとした以外、実施例1と同様に処理した。固形分は13質量%であった。洗浄後のカルボキシメチル化パルプ中のCl は検出されなかった。
(Example 2)
It processed like Example 1 except the pressing pressure having been 10 Mpa. The solid content was 13% by mass. Cl in the carboxymethylated pulp after washing was not detected.

(実施例3)
<カチオン化パルプの製造>
パルプを攪拌することができるパルパーに、パルプ(LBKP、日本製紙(株)製)を乾燥重量で200g、水酸化ナトリウムを乾燥重量で24g加え、パルプ固形濃度が15%になるように水を加えた。その後、30℃で30分攪拌した後に70℃まで昇温し、カチオン化剤として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ライドを190g(有効成分換算)添加した。1時間反応した後に、反応物を取り出して中和、洗浄してカチオン変性されたセルロースを得た。カチオン化パルプの1%スラリーを小型高圧フィルタープレス(YTOH2型、薮田機械社製)で2MPa、15分間処理した。カチオン化パルプの固形分は7質量%であった。
洗浄後のカチオン化パルプ中に残留するCl−イオン量を調べるため、超純水を加えて1%スラリーにしたものをよく攪拌後、ろ過し、得られた洗浄液をイオンクロマトグラフィー(型番ICS−2000、DIONEX社製)を用いて測定した。Cl− 濃度は0mg/Lであった。
(Example 3)
<Manufacture of cationized pulp>
Add pulp (LBKP, Nippon Paper Industries Co., Ltd.) by dry weight 200g and sodium hydroxide 24g by dry weight to a pulper that can stir the pulp, and add water so that the pulp solid concentration is 15%. It was. Then, after stirring for 30 minutes at 30 ° C., the temperature was raised to 70 ° C., and 190 g (in terms of active ingredient) of 3-chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium chloride was added as a cationizing agent. After reacting for 1 hour, the reaction product was taken out, neutralized and washed to obtain cation-modified cellulose. A 1% slurry of cationized pulp was treated with a small high-pressure filter press (YTOH2 type, manufactured by Iwata Kikai Co., Ltd.) at 2 MPa for 15 minutes. The solid content of the cationized pulp was 7% by mass.
In order to investigate the amount of Cl- ions remaining in the cationized pulp after washing, a 1% slurry obtained by adding ultrapure water was thoroughly stirred and filtered, and the resulting washing solution was subjected to ion chromatography (model number ICS- 2000, manufactured by DIONEX). The Cl- concentration was 0 mg / L.

<グルコース単位当たりのカチオン置換度の測定方法>
カチオン基の置換度は、Klason法により試料(カチオン変性されたセルロース)のリグニン含有量を測定した後に、全窒素分析計TN−10(三菱化学製)を用いて元素分析法によって試料の窒素含有量(重量%)を測定し、次式により算出して求めた。ここでの置換度は、無水グルコース単位1モル当たりの置換基のモル数の平均値を表す。
<Measurement method of degree of cation substitution per glucose unit>
The degree of substitution of the cationic group was determined by measuring the lignin content of the sample (cation-modified cellulose) by the Klason method, and then using the total nitrogen analyzer TN-10 (manufactured by Mitsubishi Chemical) to analyze the nitrogen content of the sample. The amount (% by weight) was measured and calculated by the following formula. The degree of substitution here represents the average value of the number of moles of substituents per mole of anhydroglucose unit.

カチオン置換度=(162×N)/{(1−151.6×400−151.6×N)×(1−0.01×L)}
N:窒素含有量
L:リグニン含有量
Degree of cation substitution = (162 × N) / {(1-151.6 × 400-151.6 × N) × (1-0.01 × L)}
N: Nitrogen content L: Lignin content

(実施例4)
圧搾圧を10MPaとした以外、実施例3と同様に処理した。固形分は11質量%であった。洗浄後のカチオン化パルプ中のCl は検出されなかった。
Example 4
The same treatment as in Example 3 was performed except that the pressing pressure was 10 MPa. The solid content was 11% by mass. Cl in the cationized pulp after washing was not detected.

(比較例1)
圧搾圧を1MPaとした以外、実施例1と同様に処理した。固形分は6%であった。洗浄後の酸化パルプ中のCL 濃度は5mg/Lであった。
(Comparative Example 1)
The same treatment as in Example 1 was performed except that the pressing pressure was 1 MPa. The solid content was 6%. The CL concentration in the oxidized pulp after washing was 5 mg / L.

(比較例2)
圧搾圧を1MPaとした以外、実施例3と同様に処理した。固形分は4%であった。洗浄後の酸化パルプ中のCL 濃度は9mg/Lであった。
(Comparative Example 2)
The same treatment as in Example 3 was performed except that the pressing pressure was 1 MPa. The solid content was 4%. The CL concentration in the oxidized pulp after washing was 9 mg / L.

Claims (4)

パルプ原料を化学変性処理して得られる化学変性パルプの分散液を脱水する方法であって、該化学変性パルプ分散液を、2〜10MPaの処理条件で圧搾して脱水することを特徴とする化学変性パルプ分散液の脱水方法。 A method for dehydrating a dispersion of chemically modified pulp obtained by chemically modifying a pulp raw material, wherein the chemically modified pulp dispersion is squeezed and dehydrated under a processing condition of 2 to 10 MPa. A method for dewatering a modified pulp dispersion. 前記化学変性パルプが、化学変性パルプを構成するセルロースのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01〜0.50であるカルボキシメチル化パルプであることを特徴とする、請求項1に記載の変性パルプ分散液の脱水方法。 The said chemically modified pulp is the carboxymethylated pulp whose carboxymethyl substitution degree per glucose unit of the cellulose which comprises a chemically modified pulp is 0.01-0.50, The characterized by the above-mentioned. A method for dewatering a modified pulp dispersion. 前記化学変性パルプが、化学変性パルプを構成するセルロースのグルコース単位当たりのカチオン置換度が0.02〜0.50であるカチオン化パルプであることを特徴とする請求項1に記載の化学変性パルプ分散液の脱水方法。 The chemically modified pulp according to claim 1, wherein the chemically modified pulp is a cationized pulp having a cation substitution degree per glucose unit of cellulose constituting the chemically modified pulp of 0.02 to 0.50. Method for dehydrating the dispersion. 請求項1〜3のいずれか一項に記載の脱水方法により得られた化学変性パルプを解繊・分散することを特徴とするセルロースナノファイバーの製造方法。 The manufacturing method of the cellulose nanofiber characterized by disentangling and disperse | distributing the chemically modified pulp obtained by the dehydration method as described in any one of Claims 1-3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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