JP2019035095A - 繊維状セルロース含有組成物、その製造方法、及び膜 - Google Patents

Abstract

【課題】塗工適性に優れたセルロース含有組成物、その製造方法、および膜を提供すること。【解決手段】繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０−３質量部以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、微細繊維状セルロース含有組成物、その製造方法及び膜に関する。

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１０μｍ以上５０μｍ以下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。

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。近年は、このような微細繊維状セルロースから構成されるシートや、微細繊維状セルロース含有シートと樹脂を含む複合シートが開発されている。また、微細繊維状セルロースは増粘作用を発揮することができるため、微細繊維状セルロースを増粘剤として各種用途に用いることも検討されている。

微細繊維状セルロースの分散体の製造方法として、特許文献１には、化学変性したセルロース繊維を解繊してセルロースナノファイバー分散体とすることが記載されている。特許文献１には、化学変性したセルロース繊維として、酵素で処理されたセルロース繊維を使用してもよいことが記載されている。また、特許文献２には、酸化セルロースを水性媒体中で微細化して、微細セルロース繊維の分散液を得ることが記載されている。特許文献２にはセルロース原料に酵素処理を行ってもよいことが記載されている。

特開２０１７−２１３６号公報 特開２０１５−２２１８４４号公報

本発明者らは、塗料の補強を目的として微細繊維状セルロースを使用することを検討してきた。しかし、微細繊維状セルロースは高粘度であることから、粘度上昇を望まない使用用途では、補強に十分な量の微細繊維状セルロースを添加することが困難であった。たとえば塗料により塗膜を形成する際には、微細繊維状セルロースは、粘度が低い方がより塗工適性に優れている。本発明は、塗工適性に優れたセルロース含有組成物、その製造方法、および膜を提供することを解決すべき課題とする。

本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースを含有する組成物において、酵素を添加して組成物の粘度を調節することにより、塗工適性に優れたセルロース含有組成物を提供できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。
本発明は、以下の構成を有する。

［１］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物。
［２］ 前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上である、［１］に記載のセルロース含有組成物。
［３］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記酵素のエンドグルカナーゼ活性が８４０Ｕ／Ｌ以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物。
［４］ 前記酵素のエンドグルカナーゼ活性が０．０８４Ｕ／Ｌ以上である、［３］に記載のセルロース含有組成物。
［５］ 前記繊維状セルロースが、イオン性置換基を有する、［１］から［４］の何れか一に記載のセルロース含有組成物。
［６］ 前記繊維状セルロースが、リン酸基又はリン酸基由来の置換基を有する、［１］から［５］の何れか一に記載のセルロース含有組成物。
［７］ 前記繊維状セルロースの重合度が、２００以上４５０以下である、［１］から［６］の何れか一に記載のセルロース含有組成物。
［８］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含む膜であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下である、膜。
［９］ 前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上である、［８］に記載の膜。
［１０］ 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース１質量部に対して、１×１０^−３質量部以下の酵素を添加する工程を含む、セルロース含有組成物の製造方法。

本発明によれば、塗工適性に優れたセルロース含有組成物を提供することができる。

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。 図２は、カルボキシル基を有する繊維原料に対するＮａＯＨ滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。

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。

（セルロース含有組成物）
本発明は、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース（以下、微細繊維状セルロースともいう）とタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物に関する。

タンパク質の含有量は、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下であればよく、１×１０^−４質量部以下が好ましく、１×１０^−５質量部以下がより好ましく、５．０×１０^−６質量部以下が特に好ましい。タンパク質の含有量は、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上が好ましく、３×１０^−７質量部以上がより好ましく、１×１０^−６質量部以上がさらに好ましい。
タンパク質の含有量は、酵素の添加量を調整すること、又は酵素処理を含む微細繊維状セルロースの製造プロセスを調整すること等により制御できる。本実施形態では、たとえば酵素処理を行うタイミング等に起因してタンパク質量を調整することができる。タンパク質の含有量を上記の範囲内とすることにより良好な塗工適性を達成することができる。

セルロース含有組成物におけるタンパク質の含有量は、例えばビュレット法、Ｌｏｗｒｙ法、蛍光法、色素結合法によって求めることができる。ビュレット法によってタンパク質の含有量を求める場合には、牛血清アルブミン水溶液（タンパク質量が５．０質量％以下となるように調製したもの）に対し４倍量のビュレット薬を加えて混合し、２０℃から２５℃の環境下で３０分放置した後、分光光度計を使用し５４０ｎｍの吸光波長を測定し、測定値をもとに、検量線を引く。次に、セルロース含有組成物に対し、４倍量のビュレット試薬を加えてよく混合し、２０℃から２５℃の環境下で３０分放置した後、分光光度計を使用し５４０ｎｍの吸光波長を測定する。測定値を検量線へ書き込むことにより、セルロース含有組成物に含まれるタンパク質量を求めることができる。

さらに本発明は、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記酵素のエンドグルカナーゼ活性が８４０Ｕ／Ｌ以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物に関する。

酵素のエンドグルカナーゼ活性は、８４０Ｕ／Ｌ以下であればよい。酵素のエンドグルカナーゼ活性の下限値は、０．０８４Ｕ／Ｌ以上が好ましく、０．８４Ｕ／Ｌ以上がより好ましく、１Ｕ／Ｌ以上がより好ましく、２Ｕ／Ｌ以上がさらに好ましく、３Ｕ／Ｌ以上が特に好ましい。酵素のエンドグルカナーゼ活性の上限値は、８４Ｕ／Ｌ以下が好ましく、８．４Ｕ／Ｌ以下がより好ましく、７Ｕ／Ｌ以下がさらに好ましく、６Ｕ／Ｌ以下が特に好ましい。
酵素のエンドグルカナーゼ活性は、酵素の添加量を調整すること、又は酵素処理を含む微細繊維状セルロースの製造プロセスを調整すること等により制御できる。本実施形態では、たとえば酵素処理を行うタイミング等に起因して酵素のエンドグルカナーゼ活性を調整することができる。酵素のエンドグルカナーゼ活性を上記の範囲内とすることにより良好な塗工適性を達成することができる。

セルロース含有組成物における酵素のエンドグルカナーゼ活性（ＥＧ活性とも言う）は、下記のように測定することができる。
濃度１％（Ｗ／Ｖ）のカルボキシルメチルセルロースの基質溶液（濃度１００ｍＭ、ｐＨ５．０の酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液含有）を調製する。製造直後のセルロース含有組成物を予め緩衝液（前記同様）で希釈（希釈倍率は下記酵素溶液の吸光度が下記グルコース標準液から得られた検量線に入るようにする）する。９０μｌの前記基質溶液に前記希釈して得られた評価用スラリー溶液１０μｌを添加し、３７℃、３０分間反応させる。検量線を作成するために、イオン交換水（ブランク）、グルコース標準液（濃度０．５〜５．６ｍＭからすくなくとも濃度が異なる標準液４点）を選択し、それぞれ１００μｌを用意し、３７℃、３０分間保温する。前記反応後の酵素含有評価用スラリー溶液、検量線用ブランク及びグルコース標準液に、それぞれ３００μｌのＤＮＳ発色液(１．６質量％のＮａＯＨ、１質量％の３，５−ジニトロサリチル酸、３０質量％の酒石酸カリウムナトリウム)を加えて、５分間煮沸し発色させる。発色後直ちに氷冷し、２ｍｌのイオン交換水を加えてよく混合した。３０分間静置した後、１時間以内に吸光度を測定する。吸光度の測定は９６穴マイクロウェルプレートに２００μｌを分注し、マイクロプレートリーダーを用い、５４０ｎｍの吸光度を測定する。ブランクの吸光度を差し引いた各グルコース標準液の吸光度とグルコース濃度を用い検量線を作成する。セルロース含有組成物中のグルコース相当生成量はセルロース含有組成物の吸光度からブランクの吸光度を引いてから検量線を用いて算出する。1分間に1μｍｏｌのグルコース等量の還元糖を生成する酵素量を１単位と定義し、下記式からＥＧ活性を求める。
ＥＧ活性＝緩衝液で希釈して得られたセルロース含有組成物1ｍｌのグルコース相当生成量（μｍｏｌ）/３０分×希釈倍率

本発明のセルロース含有組成物は、繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下であればよい。上記粘度の下限は、１００ｍＰａ・ｓ以上が好ましく、２００ｍＰａ・ｓ以上がより好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以上がさらに好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以上が特に好ましい。上記粘度の上限は、１００００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、
８０００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましく、６５００ｍＰａ・ｓ以下がより一層好ましく、５０００ｍＰａ・ｓ以下がさらに好ましく、４０００ｍＰａ・ｓ以下がさらに一層好ましく、３０００ｍＰａ・ｓ以下が特に好ましく、２０００ｍＰａ・ｓ以下が最も好ましい。

上記粘度は、セルロース含有組成物の製造から２４時間後に、イオン交換水を注ぎ、固形分濃度が０．４質量％となるよう調製し、その後、２５℃の環境下にて２４時間静置し、Ｂ型粘度計（Ｎｏ．３ローター、またはＮｏ．２ローター、またはＮｏ．１ローター）（ＢＬＯＯＫＦＩＥＬＤ社製、アナログ粘度計Ｔ−ＬＶＴ）を用いて２５℃にて回転数３ｒｐｍで３分間回転させて測定した粘度である。

本発明のセルロース含有組成物は、上記構成を有することにより、塗工適性が向上している。本発明においては、解繊後の微細繊維状セルロースに対して酵素を加えることにより機械的処理に頼らない微細繊維状セルロースの粘度の調整を効率的に行うことができ、これにより塗工適性の向上を図ることができる。また、解繊後の微細繊維状セルロースに酵素を添加することにより効率的な粘度の減少を実現できることから、添加する酵素の量を低減することができる。本発明のセルロース含有組成物を用いて膜を作製する場合には、上記した効果により、膜の光学物性及び機械物性を良好なものとすることができる。これは、酵素を多量に添加した場合には、酵素由来のタンパク質が結晶化することにより物性が劣化することを抑制できることによるものと推測される。

セルロース含有組成物の形態は特に制限されるものではなく、例えば、粉体や、スラリー、固体といった種々の形態で存在することができる。中でもセルロース含有組成物は、スラリーであることが好ましい。

（繊維状セルロース）
本発明のセルロース含有組成物は、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース（微細繊維状セルロースとも言う）を含む。微細繊維状セルロースは、イオン性置換基を有する繊維であることが好ましく、この場合イオン性置換基は、アニオン性置換基（以下、アニオン基ともいう）であることが好ましい。アニオン基としては、例えば、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基（単にリン酸基ということもある）、カルボキシル基又はカルボキシル基に由来する置換基（単にカルボキシル基ということもある）、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基（単にスルホン基ということもある）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。

微細繊維状セルロースの含有量は、セルロース含有組成物の全固形分量に対して、０.５質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、２０質量％以上であることがより一層好ましく、４０質量％以上であることがさらに好ましく、５０質量％以上であることがさらに一層好ましく、５５質量％以上であることが最も好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量は９５質量％以下であることが好ましい。

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膜は高強度が得られる傾向がある。

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２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下、より好ましくは２ｎｍ以上１０００ｎｍ未満、より好ましくは２ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、より好ましくは２ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であるが、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。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が１０００ｎｍ以下である単繊維状のセルロースである。

微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度０．０５質量％以上０．１質量％以下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。

（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。

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。

微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、０．１μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上８００μｍ以下がさらに好ましく、０．１μｍ以上６００μｍ以下が特に好ましい。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。

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°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の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。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）。

微細繊維状セルロースは、リン酸基又はリン酸基由来の置換基を有することが好ましい。リン酸基はリン酸からヒドロキシル基を取り除いたものにあたる、２価の官能基である。具体的には−ＰＯ_３Ｈ_２で表される基である。リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮重合した基、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれ、イオン性置換基であっても、非イオン性置換基であってもよい。

本発明では、リン酸基又はリン酸基に由来する置換基は、下記式（１）で表される置換基であってもよい。

式（１）中、ａ、ｂ、ｍ及びｎはそれぞれ独立に整数を表す（ただし、ａ＝ｂ×ｍである）；α及び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、又はこれらの誘導基である；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。

＜リン酸基の導入＞
リン酸基の導入は、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その塩から選択される少なくとも１種（以下、「リン酸化試薬」又は「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。このようなリン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーにリン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。

リン酸基の導入は、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その塩から選択される少なくとも１種（リン酸化試薬又は化合物Ａ）を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも１種（以下、「化合物Ｂ」という）の存在下で行ってもよい。

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及び化合物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及び化合物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及び化合物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及び化合物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。

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その塩から選択される少なくとも１種である。
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。

これらのうち、リン酸基の導入の効率が高く、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。

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、リン酸基の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以上ｐＨ７以下がさらに好ましい。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。

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（絶乾質量）に対するリン原子の添加量は０．５質量％以上１００質量％以下が好ましく、１質量％以上５０質量％以下がより好ましく、２質量％以上３０質量％以下が最も好ましい。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。また、繊維原料に対するリン原子の添加量を１００質量％以下とすることにより、リン酸化効率を高めつつも使用する化合物Ａのコストを抑制することができる。

本実施態様で使用する化合物Ｂとしては、尿素、ビウレット、１−フェニル尿素、１−ベンジル尿素、１−メチル尿素、１−エチル尿素などが挙げられる。

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（絶乾質量）に対する化合物Ｂの添加量は１質量％以上５００質量％以下であることが好ましく、１０質量％以上４００質量％以下であることがより好ましく、１００質量％以上３５０質量％以下であることがさらに好ましく、１５０質量％以上３００質量％以下であることが特に好ましい。

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。

リン酸基の導入においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。具体的には５０℃以上３００℃以下であることが好ましく、１００℃以上２５０℃以下であることがより好ましく、１３０℃以上２００℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱には減圧乾燥機、赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いてもよい。

加熱処理の際、化合物Ａを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Ａが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Ａの濃度にムラが生じる可能性があり、繊維表面へのリン酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料中の化合物Ａの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Ａを混練又は攪拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。

加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分及びリン酸基などの繊維の水酸基への付加反応で生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましく、例えば送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもでき、軸比の高い微細繊維を得ることができる。

加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから１秒以上３００分以下であることが好ましく、１秒以上１０００秒以下であることがより好ましく、１０秒以上８００秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。

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、５．２０ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましく、０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上３．６５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることがより好ましく、０．１４ｍｍｏｌ／ｇ以上３．５ｍｍｏｌ／ｇ以下がより一層好ましく、０．２ｍｍｏｌ／ｇ以上３．２ｍｍｏｌ／ｇ以下がさらに好ましく、０．４ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏｌ／ｇ以下が特に好ましく、最も好ましくは０．６ｍｍｏｌ／ｇ以上２．５ｍｍｏｌ／ｇ以下である。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、微細化が容易でありながらも、微細繊維状セルロース同士の水素結合も残すことが可能で、膜とした場合には良好な強度発現が期待できる。

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。

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。なお、第２領域と第３領域の境界点は、伝導度の２回微分値、すなわち伝導度の増分（傾き）の変化量が最大となる点で定義される。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。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）とする。

リン酸基導入工程は、少なくとも１回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリン酸基が導入されるので好ましい。

＜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、たとえば繊維原料にＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）酸化処理などの酸化処理を施すことや、カルボン酸由来の基を有する化合物、その誘導体、またはその酸無水物もしくはその誘導体によって処理することで、カルボキシル基を導入することができる。

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、アコニット酸等トリカルボン酸化合物が挙げられる。

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。

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。

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。

カルボキシル基の導入量は、微細繊維状セルロース１ｇ（質量）あたり０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上３．６５ｍｍｏｌ／ｇ以下であることが好ましく、０．１４ｍｍｏｌ／ｇ以上３．５ｍｍｏｌ／ｇ以下がより好ましく、０．２ｍｍｏｌ／ｇ以上３．２ｍｍｏｌ／ｇ以下がさらに好ましく、０．４ｍｍｏｌ／ｇ以上３．０ｍｍｏｌ／ｇ以下が特に好ましく、最も好ましくは０．６ｍｍｏｌ／ｇ以上２．５ｍｍｏｌ／ｇ以下である。
カルボキシル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。伝導度滴定では、アルカリを加えていくと、図２に示した曲線を与える。図２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）とする。

＜アルカリ処理＞
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性官能基導入工程と、後述する解繊処理工程の間にアルカリ処理を行ってもよい。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、官能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。

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℃以上８０℃以下が好ましく、１０℃以上６０℃以下がより好ましい。
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分以上３０分以下が好ましく、１０分以上２０分以下がより好ましい。
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質量％以上１０００００質量％以下であることが好ましく、１０００質量％以上１００００質量％以下であることがより好ましい。

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、官能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、アルカリ処理済み官能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。

＜解繊処理＞
繊維状セルロースは、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。

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。

微細繊維状セルロースは、解繊処理により得られた微細繊維状セルロース含有スラリーを、一度濃縮及び／又は乾燥させた後に、再度解繊処理を行って得てもよい。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、及びＷＯ２０１３／１２１０８６に記載された方法を用いることができる。また、微細繊維状セルロース含有スラリーをシート化することで濃縮、乾燥し、上記シートに解繊処理を行い、再度微細繊維状セルロース含有スラリーを得ることもできる。

微細繊維状セルロース含有スラリーを濃縮及び／又は乾燥させた後に、再度解繊（粉砕）処理をする際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。

＜酵素処理＞
本発明のセルロース含有組成物は、タンパク質を含み、上記タンパク質は酵素を含む。
本発明で用いる酵素は、セルラーゼ系酵素であり、セルロースの加水分解反応機能を有する触媒ドメインの高次構造に基づく糖質加水分解酵素ファミリーに分類される。セルラーゼ系酵素はセルロース分解特性によってエンド型グルカナーゼ（ｅｎｄｏ−ｇｌｕｃａｎａｓｅ）とセロビオヒドロラーゼ（ｃｅｌｌｏｂｉｏｈｙｄｒｏｌａｓｅ）に分類される。エンド型グルカナーゼはセルロースの非晶部分や可溶性セロオリゴ糖、又はカルボキシメチルセルロースのようなセルロース誘導体に対する加水分解性が高く、それらの分子鎖を内側からランダムに切断し、重合度を低下させる。しかし、エンド型グルカナーゼは結晶性を有するセルロースミクロフィブリルへの加水分解反応性は低い。これに対して、セロビオヒドロラーゼはセルロースの結晶部分を分解し、セロビオースを与える。また、セロビオヒドロラーゼはセルロース分子の末端から加水分解し、エキソ型或いはプロセッシブ酵素とも呼ばれる。本発明においては、エンド型グルカナーゼを使用することが好ましい。

本発明において使用する酵素としては、エンド型グルカナーゼ及びセロビオヒドロラーゼ以外に、ヘミセルラーゼ系酵素を使用してもよい。ヘミセルラーゼ系酵素の中でもキシランを分解する酵素であるキシラナーゼ（ｘｙｌａｎａｓｅ）、マンナンを分解する酵素であるマンナーゼ（ｍａｎｎａｓｅ）、又はアラバンを分解する酵素であるアラバナーゼ（ａｒａｂａｎａｓｅ）が挙げられる。また、ペクチンを分解する酵素であるペクチナーゼもヘミセルラーゼ系酵素として使用することができる。ヘミセルラーゼ系酵素を産生する微生物はセルラーゼ系酵素も産生する場合が多い。

ヘミセルロースは植物細胞壁のセルロースミクロフィブリル間にあるペクチン類を除いた多糖類である。ヘミセルロースは多種多様で植物の種類や細胞壁の壁層間でも異なる。木材においては針葉樹の２次壁ではグルコマンナンが主成分であり、広葉樹の２次壁では４−Ｏ−メチルグルクロノキシランが主成分である。そのため、針葉樹から微細繊維を得るためにはマンナーゼを使用する方が好ましく、広葉樹の場合はキシラナーゼを使用する方が好ましい。

本発明によれば、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース１質量部に対して、１×１０^−３質量部以下の酵素を添加する工程を含む、セルロース含有組成物の製造方法が提供される。微細繊維状セルロースに対して酵素を添加することにより、微細繊維状セルロースと酵素を反応させることができる。本発明においては、酵素処理後に、微細繊維状セルロースの洗浄工程を行わない形態を採用することができる。
本発明においては、酵素処理後に酵素を失活させてもよい。酵素を失活させるための方法としては、微細繊維状セルロースと酵素の混合物を加熱して１００℃にし、温度を保ったまま３０分〜１時間静置したり、微細繊維状セルロースと酵素の混合物に対し、強塩基を加えてｐＨを１０以上に調整することなどが挙げられるが、特に限定されない。
上記したセルロース含有組成物の製造方法により、本発明のセルロース含有組成物を製造することができる。

繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース１質量部に対して添加する酵素の量は、１×１０^−３質量部以下であればよく、１×１０^−４質量部以下が好ましく、１×１０^−５質量部以下がより好ましく、５．０×１０^−６質量部以下が特に好ましい。また、酵素の添加量は、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上が好ましく、３×１０^−７質量部以上がより好ましく、１×１０^−６質量部以上がさらに好ましい。
酵素の添加量を上記の範囲内とすることにより、製造されるセルロース含有組成物の良好な塗工適性を達成することができる。

微細繊維状セルロースと酵素との反応時間は、特に限定されないが、一般的には１分〜２４時間が好ましく、１分〜１時間がより好ましい。
微細繊維状セルロースと酵素の反応温度及び反応ｐＨは、使用する酵素の至適温度及び至適ｐＨに保つことが好ましく、一般的には、２０℃〜８０℃、ｐＨ４．５〜９．５に保つことが好ましい。
反応条件を上記の範囲内とすることにより、製造されるセルロース含有組成物の良好な塗工適性を達成することができる。

＜重合度＞
本発明のセルロース含有組成物において、繊維状セルロースの重合度は特に限定されないが、２００以上４５０以下であることが好ましく、２５０以上４００以下であることがより好ましく、２５０以上３５０以下であることがよりさらに好ましく、２７０以上３００以下であることが特に好ましい。

繊維状セルロースの重合度は、下記の論文を参考にして算出する。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.

具体的には、微細繊維状セルロースをイオン交換水で含有量が２±０．３質量％となるように希釈した懸濁液３０ｇを、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させる。さらに凍結乾燥機で５日間以上乾燥させた後、１０５℃に設定した定温乾燥機で３時間以上４時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得る。
リファレンスを測定するために、空の５０ｍｌ容量のスクリュー管に純水１５ｍｌと１ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン１５ｍｌを加え、０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液を調製する。キャノンフェンスケ粘度計に上記の０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液１０ｍｌを入れ、５分間置いた後、２５℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とする。

次に、微細繊維状セルロースの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース０．１４ｇ以上０．１６ｇ以下を空の５０ｍｌ容量のスクリュー管に量り取り、純水１５ｍｌを添加する。さらに１ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン１５ｍｌを加え、自転公転式スーパーミキサーで１０００ｒｐｍ、１０分撹拌し、微細繊維状セルロースが溶解した０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液とする。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液１０ｍｌを入れ、５分間置いた後、２５℃における落下時間を測定する。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液の落下時間とする。

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロース溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出する。なお、下記の平均重合度は二回以上測定した場合は、各回の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量：ａ（ｇ）（但し、ａは０．１４以上０．１６以下）
溶液のセルロース濃度：ｃ＝ａ／３０（ｇ／ｍＬ）
溶媒落下時間：ｔ_０（ｓｅｃ）
微細繊維状セルロース溶液の落下時間：ｔ（ｓｅｃ）
溶液の相対粘度：η_ｒｅｌ＝ｔ／ｔ_０
溶液の比粘度：η_ｓｐ＝η_ｒｅｌ―１
固有粘度：［η］＝η_ｓｐ／ｃ（１＋０．２８η_ｓｐ）
重合度：ＤＰ＝［η］／０．５７
なお、微細繊維状セルロースの平均重合度は、上記方法で算出されるものであるため、粘度平均重合度と呼ばれることもある。

（親水性高分子）
本発明のセルロース含有組成物は、親水性高分子をさらに含んでいてもよい。特に、繊維状セルロース含有組成物が塗膜形成用スラリーである場合は、親水性高分子を含むことが好ましい。塗膜形成用スラリーが親水性高分子を含むことにより、透明性が高くかつ機械的強度に優れた微細繊維状セルロース含有膜を得ることができる。

親水性高分子としては、例えば、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体（ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等）、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール（アセトアセチル化ポリビニルアルコール等）、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体などを挙げることができる。中でも、親水性高分子は、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、変性ポリビニルアルコール（変性ＰＶＡ）及びポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）であることがより好ましい。

親水性高分子の含有量は、繊維状セルロース１００質量部に対して、０．５質量部以上であることが好ましく、３質量部以上であることがより好ましく、５質量部以上であることがさらに好ましく、１０質量部以上であることが特に好ましい。また、親水性高分子の含有量は、繊維状セルロース１００質量部に対して、５０００質量部以下であることが好ましく、１０００質量部以下であることがより好ましく、５００質量部以下であることがさらに好ましく、１００質量部以下であることが特に好ましい。

親水性高分子の粘度平均分子量は特に限定されないが、１．０×１０^３以上１．０×１０^７以下であることが好ましく、２．０×１０^３以上１．０×１０^７以下であることがより好ましく、５．０×１０^３以上１．０×１０^７以下であることがさらに好ましい。

（任意成分）
本発明の繊維状セルロース含有組成物には、上述した成分以外の任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、たとえば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、有機系粒子、帯電防止剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、防腐剤、架橋剤等を挙げることができる。また、任意成分として、有機イオンを添加してもよい。

任意成分として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を添加してもよい。これらの樹脂はエマルジョンとして添加されてもよい。熱硬化性樹脂エマルジョン、光硬化性樹脂エマルジョンの具体例としては、特開２００９−２９９０４３号公報に記載のものが挙げられる。

（セルロース含有膜）
本発明は、上述したセルロース含有組成物から形成されたセルロース含有膜に関するものでもある。本発明は、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有膜であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下である、セルロース含有膜に関するものである。なお、本願明細書において、膜とは、他の基材上に積層された膜や、基材から剥離されたシートなどを含む。

セルロース含有膜におけるタンパク質の含有量は、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下であればよく、１×１０^−４質量部以下が好ましく、１×１０^−５質量部以下がより好ましく、５．０×１０^−６質量部以下が特に好ましい。セルロース含有膜におけるタンパク質の含有量は、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上が好ましく、３×１０^−７質量部以上がより好ましく、１×１０^−６質量部以上がさらに好ましい。
セルロース含有膜におけるタンパク質の含有量は、酵素の添加量を調整すること、又は酵素処理を含む微細繊維状セルロースの製造プロセスを調整すること等により制御できる。本実施形態では、たとえば酵素処理を行うタイミングや、酵素処理後であって膜形成工程の前に洗浄工程を含まないこと等に起因して、セルロース含有膜におけるタンパク質量を調整することができる。セルロース含有膜におけるタンパク質の含有量を、繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下とすることにより、セルロース含有膜の光学物性を良好なものとすることができる。

本発明のセルロース含有膜のヘーズは、２．０％未満であることが好ましく、１．５％未満であることがより好ましく、１．０％未満であることがさらに好ましい。セルロース含有膜のヘーズは、ＪＩＳ Ｋ ７１３６に準拠し、ヘーズメータ（村上色彩技術研究所社製、ＨＭ−１５０）を用いて測定される値である。

本発明のセルロース含有膜の引張弾性率は、１ＧＰａ以上であることが好ましく、２ＧＰａ以上であることがより好ましく、４ＧＰａ以上であることがさらに好ましい。また、セルロース含有膜の引張弾性率の上限値に特に制限はないが、例えば、５０ＧＰａ以下とすることができる。セルロース含有膜の引張弾性率は、ＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠し、引張試験機テンシロン（エー・アンド・デイ社製）を用いて測定した値である。引張弾性率を測定する際には、２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿したものを測定用の試験片とし、２３℃、相対湿度５０％の条件下で測定を行う。

本発明のセルロース含有膜の厚みは特に限定されるものではないが、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、セルロース含有膜の厚みの上限値は、特に限定されないが、たとえば１０００μｍ以下とすることができる。なお、セルロース含有膜の厚みは、触針式厚さ計（マール社製、ミリトロン１２０２Ｄ）で測定することができる。

本発明のセルロース含有膜の坪量は、１０ｇ／ｍ^２以上であることが好ましく、２０ｇ／ｍ^２以上であることがより好ましく、３０ｇ／ｍ^２以上であることがさらに好ましい。また、セルロース含有膜の坪量は、１００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましく、８０ｇ／ｍ^２以下であることがより好ましい。ここで、セルロース含有膜の坪量は、ＪＩＳ Ｐ ８１２４に準拠し、算出することができる。

（膜の形成方法）
セルロース含有膜の形成工程は、繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースと、タンパク質とを含むスラリーを得る工程と、このスラリーを基材上に塗工する工程、又は、スラリーを抄紙する工程を含む。

スラリーを得る工程では、スラリーに含まれる微細繊維状セルロース１質量部に対して、１×１０^−３質量部以下の酵素を添加すればよい。

スラリーを得る工程では、親水性高分子をさらに添加することが好ましい。また、親水性高分子の他に、ポリアミンポリアミドエピハロヒドリンや、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などの熱可塑性樹脂を添加してもよい。このように親水性高分子等を添加することにより、透明性と機械的強度に優れたセルロース含有膜を形成することができる。なお、親水性高分子等を添加する場合、微細繊維状セルロースに酵素を添加する前に、親水性高分子等を添加してもよい。

＜塗工工程＞
塗工工程は、スラリーを得る工程で得られたスラリーを基材上に塗工し、これを乾燥して膜を形成する工程である。形成されたセルロース含有膜は、基材から剥離せずに用いてもよいが、基材から剥離することによりシート単体として用いてもよい。塗工装置と長尺の基材を用いることで、セルロース含有膜を連続的に生産することができる。

塗工工程で用いる基材の材質は、特に限定されないが、組成物（スラリー）に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のセルロース含有膜の収縮等を抑制することができて良いが、セルロース含有膜を基材から剥離して使用する場合には、乾燥後に形成されたセルロース含有膜が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。

塗工工程において、スラリーの粘度が低く、基材上で展開してしまう場合、所定の厚み、坪量のセルロース含有膜を得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠の質は特に限定されないが、乾燥後に付着するセルロース含有膜の端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂板または金属板を成形したものが好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板及び、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。

スラリーを塗工する塗工機としては、例えば、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターが好ましい。

塗工温度は特に限定されないが、２０℃以上４５℃以下であることが好ましく、２５℃以上４０℃以下であることがより好ましく、２７℃以上３５℃以下であることがさらに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、スラリーを容易に塗工でき、上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。

塗工工程においては、セルロース含有膜の仕上がり坪量が１０ｇ／ｍ^２以上１００ｇ／ｍ^２以下、好ましくは２０ｇ／ｍ^２以上６０ｇ／ｍ^２以下になるようにスラリーを塗工することが好ましい。坪量が上記範囲内となるように塗工することで、強度に優れたセルロース含有膜が得られる。

塗工工程は、基材上に塗工したスラリーを乾燥させる工程を含むことが好ましい。乾燥方法としては、特に限定されないが、非接触の乾燥方法でも、セルロース含有膜を拘束しながら乾燥する方法の何れでもよく、これらを組み合わせてもよい。

非接触の乾燥方法としては、特に限定されないが、熱風、赤外線、遠赤外線または近赤外線により加熱して乾燥する方法（加熱乾燥法）、真空にして乾燥する方法（真空乾燥法）を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができるが、特に限定されない。加熱乾燥法における加熱温度は特に限定されないが、２０℃以上１５０℃以下とすることが好ましく、２５℃以上１０５℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができ、上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制及び微細繊維状セルロースが熱によって変色することを抑制できる。

＜抄紙工程＞
セルロース含有膜の製造工程は、スラリーを抄紙する工程を含んでもよい。抄紙工程で抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、これらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等公知の抄紙を行ってもよい。

抄紙工程では、スラリーをワイヤー上で濾過、脱水して湿紙状態のセルロース含有膜を得た後、プレス、乾燥することでセルロース含有膜を得る。スラリーを濾過、脱水する場合、濾過時の濾布としては特に限定されないが、微細繊維状セルロースや防腐剤は通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないことが重要である。このような濾布としては特に限定されないが、有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしては特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。具体的には孔径０．１μｍ以上２０μｍ以下、例えば１μｍのポリテトラフルオロエチレンの多孔膜、孔径０．１μｍ以上２０μｍ以下、例えば１μｍのポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられるが、特に限定されない。

スラリーからセルロース含有膜を製造する方法としては、特に限定されないが、例えばＷＯ２０１１／０１３５６７に記載の製造装置を用いる方法等が挙げられる。この製造装置は、微細繊維状セルロースを含むスラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出されたスラリーから分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させて繊維シートを生成する乾燥セクションとを備えている。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。

採用できる脱水方法としては特に限定されないが、紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては特に限定されないが、紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどの方法が好ましい。

（積層体）
上述した工程で得られたセルロース含有膜に、さらに他の層を積層して積層体を形成してもよい。このような他の層は、セルロース含有膜の両表面上に設けられていてもよいが、セルロース含有膜の一方の面上にのみ設けられていてもよい。セルロース含有膜の少なくとも一方の面上に積層される他の層としては、例えば、樹脂層や無機層を挙げることができる。

積層体の具体例としては、例えば、
セルロース含有膜の少なくとも一方の面上に樹脂層が直接積層された積層体；
セルロース含有膜の少なくとも一方の面上に無機層が直接積層された積層体；
樹脂層、セルロース含有膜、無機層がこの順で積層された積層体；
セルロース含有膜、樹脂層、無機層がこの順で積層された積層体；及び
セルロース含有膜、無機層、樹脂層がこの順で積層された積層体：
を挙げることができる。
積層体の層構成は上記に限定されるものではなく、用途に応じて種々の態様とすることができる。

＜樹脂層＞
樹脂層は、天然樹脂や合成樹脂を主成分とする層である。ここで、主成分とは、樹脂層の全質量に対して、５０質量％以上含まれている成分を指す。樹脂の含有量は、樹脂層の全質量に対して、６０質量％以上であることが好ましく、７０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがさらに好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。なお、樹脂の含有量は、１００質量％とすることもでき、９５質量％以下であってもよい。

天然樹脂としては、例えば、ロジン、ロジンエステル、水添ロジンエステル等のロジン系樹脂を挙げることができる。

合成樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂及びアクリル樹脂から選択される少なくとも１種であることが好ましい。中でも、合成樹脂はポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ポリカーボネート樹脂であることがより好ましい。なお、アクリル樹脂は、ポリアクリロニトリル及びポリ（メタ）アクリレートから選択される少なくともいずれか１種であることが好ましい。

樹脂層を構成するポリカーボネート樹脂としては、例えば、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。これらの具体的なポリカーボネート系樹脂は公知であり、例えば特開２０１０−０２３２７５号公報に記載されたポリカーボネート系樹脂が挙げられる。

樹脂層を構成する樹脂は１種を単独で用いてもよく、複数の樹脂成分が共重合または、グラフト重合してなる共重合体を用いてもよい。また、複数の樹脂成分を物理的なプロセスで混合したブレンド材料として用いてもよい。

セルロース含有膜と樹脂層の間には、接着層が設けられていてもよく、また接着層が設けられておらず、セルロース含有膜と樹脂層が直接密着をしていてもよい。セルロース含有膜と樹脂層の間に接着層が設けられる場合は、接着層を構成する接着剤として、例えば、アクリル系樹脂を挙げることができる。また、アクリル系樹脂以外の接着剤としては、例えば、塩化ビニル樹脂、（メタ）アクリル酸エステル樹脂、スチレン／アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル／（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン／酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、ＳＢＲ、ＮＢＲ等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。

セルロース含有膜と樹脂層の間に接着層が設けられていない場合は、樹脂層が密着助剤を有してもよく、また、樹脂層の表面に親水化処理等の表面処理を行ってもよい。
密着助剤としては、例えば、イソシアネート基、カルボジイミド基、エポキシ基、オキサゾリン基、アミノ基及びシラノール基から選択される少なくとも１種を含む化合物や、有機ケイ素化合物が挙げられる。中でも、密着助剤はイソシアネート基を含む化合物（イソシアネート化合物）及び有機ケイ素化合物から選択される少なくとも１種であることが好ましい。有機ケイ素化合物としては、例えば、シランカップリング剤縮合物や、シランカップリング剤を挙げることができる。
なお、親水化処理以外の表面処理の方法としては、コロナ処理、プラズマ放電処理、ＵＶ照射処理、電子線照射処理、火炎処理等を挙げることができる。

＜無機層＞
無機層を構成する物質としては、特に限定されないが、例えばアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン；これらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、もしくは酸化炭化窒化物；またはこれらの混合物が挙げられる。高い防湿性が安定に維持できるとの観点からは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化炭化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化炭化窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、またはこれらの混合物が好ましい。

無機層の形成方法は、特に限定されない。一般に、薄膜を形成する方法は大別して、化学的気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＣＶＤ）と物理成膜法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＰＶＤ）とがあるが、いずれの方法を採用してもよい。ＣＶＤ法としては、具体的には、プラズマを利用したプラズマＣＶＤ、加熱触媒体を用いて材料ガスを接触熱分解する触媒化学気相成長法（Ｃａｔ−ＣＶＤ）等が挙げられる。ＰＶＤ法としては、具体的には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等が挙げられる。

また、無機層の形成方法としては、原子層堆積法（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＡＬＤ）を採用することもできる。ＡＬＤ法は、形成しようとする膜を構成する各元素の原料ガスを、層を形成する面に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する方法である。成膜速度が遅いという欠点はあるが、プラズマＣＶＤ法以上に、複雑な形状の面でもきれいに覆うことができ、欠陥の少ない薄膜を成膜することが可能であるという利点がある。また、ＡＬＤ法には、膜厚をナノオーダーで制御することができ、広い面を覆うことが比較的容易である等の利点がある。さらにＡＬＤ法は、プラズマを用いることにより、反応速度の向上、低温プロセス化、未反応ガスの減少が期待できる。

（用途）
本発明のセルロース含有組成物は、例えば、塗料、樹脂、エマルジョン、水硬性材料（セメント）、又はゴムと混合し補強材として用いることができる。本発明のセルロース含有組成物のスラリーを用いて製膜して、セルロース含有膜を作製してもよい。本発明のセルロース含有組成物は、増粘剤として各種用途に使用することもできる。

セルロース含有膜は、各種のディスプレイ装置、各種の太陽電池、等の光透過性基板の用途に適している。また、電子機器の基板、家電の部材、各種の乗り物や建物の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適している。さらに、糸、フィルタ、織物、緩衝材、スポンジ、研磨材などの他、セルロース含有膜そのものを補強材として使う用途にも適している。

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。

［実施例１］
＜リン酸基導入繊維状セルロースの作製＞
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（固形分９３質量％、坪量２０８ｇ／ｍ２シート状、離解してＪＩＳ Ｐ ８１２１に準じて測定されるカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）が７００ｍｌ）を使用した。
この原料パルプに対してリン酸化処理を次のようにして行った。
まず、上記原料パルプ１００質量部（絶乾質量）に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム４５質量部、尿素１２０質量部、水１５０質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを１６５℃の熱風乾燥機で２００秒加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。

次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、リン酸化パルプ１００ｇ（絶乾質量）に対して１０Ｌのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下となった時点で、洗浄終点とした。

次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対してアルカリ処理を次のようにして行った。
まず、洗浄後のリン酸化パルプを１０Ｌのイオン交換水で希釈した後、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することにより、ｐＨが１２以上１３以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、アルカリ処理が施されたリン酸化パルプを得た。
次いで、アルカリ処理後のリン酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。

これにより得られたリン酸化パルプに対しＦＴ−ＩＲを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、１２３０ｃｍ−１付近にリン酸基に基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、後述する測定方法で測定されるリン酸基量（強酸性基量）は、１．４５ｍｍｏｌ／ｇだった。

また、得られたリン酸化パルプを供試して、Ｘ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。

＜解繊処理＞
得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。
このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて４回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Ａを得た。
Ｘ線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースＩ型結晶を維持していることが確認された。
また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、３〜５ｎｍであった。

＜リン酸基量の測定＞
微細繊維状セルロースのリン酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液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て作成した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記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後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理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、３０秒に１回、５０μＬずつ加えながら、スラリーが示す電気伝導度の値の変化を計測することにより行った。リン酸基量（ｍｍｏｌ／ｇ）は、計測結果のうち図１に示す第１領域に相当する領域において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）で除して算出した。

＜繊維幅の測定＞
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。
湿式微粒化装置にて処理をして得られた上記微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が０．０１質量％以上０．１質量％以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、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。

＜酵素処理＞
微細繊維状セルロース分散液Ａに、微細繊維状セルロース１質量部に対して、酵素含有液（ＡＢ Ｅｎｚｙｍｅｓ社製、 ＥＣＯＰＵＬＰ Ｒ、酵素含有量は約５質量％）を３．０×１０^−６質量部添加し、１８，５００回転で２分間撹拌した。これを回収し、評価用スラリーを得た。

［実施例２］
実施例１の＜酵素処理＞において、微細繊維状セルロース１質量部数に対して、酵素含有液を１．０×１０^−２質量部添加した。その他の手順は実施例１と同様にし、評価用スラリーを得た。

［実施例３］
実施例１の＜酵素処理＞において、微細繊維状セルロース１質量部数に対して、酵素含有液を１．０×１０^−５質量部添加した。その他の手順は実施例１と同様にし、評価用スラリーを得た。

［実施例４］
実施例１の＜酵素処理＞において、微細繊維状セルロース１質量部数に対して、酵素含有液を４．７６×１０^−５質量部添加した。その他の手順は実施例１と同様にし、評価用スラリーを得た。

［実施例５］
実施例４において、微細繊維状セルロース分散液Ａの代わりに、後述の微細繊維状セルロース分散液Ｂを使用した。その他の手順は実施例４と同様にし、評価用スラリーを得た。なお、微細繊維状セルロース分散液Ｂは以下の方法で製造した。

＜ＴＥＭＰＯ酸化＞
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ（未乾燥）を使用した。
この原料パルプに対してアルカリＴＥＭＰＯ酸化処理を次のようにして行った。
まず、乾燥質量１００質量部相当の上記原料パルプと、ＴＥＭＰＯ（２，２，６，６−テトラメチルピペリジン−１−オキシル）１．６質量部と、臭化ナトリウム１０質量部を、水１００００質量部に分散させた。次いで、１３質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、１．０ｇのパルプに対して３．８ｍｍｏｌ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以上１０．５以下に保ち、ｐＨに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした。

＜ＴＥＭＰＯ酸化パルプの洗浄＞
次いで、得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、ＴＥＭＰＯ酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下となった時点で、洗浄終点とした。
この脱水シートに対して、残存するアルデヒド基の追酸化処理を次のようにして行った。

乾燥質量１００質量部相当の上記脱水シートを、０．１ｍｏｌ／Ｌ酢酸緩衝液（ｐＨ４．８）１００００質量部に分散させた。次いで８０％亜塩素酸ナトリウム１１３質量部を加え、直ちに密閉した後、マグネチックスターラーを用いて５００ｒｐｍで撹拌しながら室温で４８時間反応させ、パルプスラリーを得た。

次いで、得られた追酸化済みＴＥＭＰＯ酸化パルプに対して洗浄処理を行った。
洗浄処理は、追酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が１００μＳ／ｃｍ以下となった時点で、洗浄終点とした。これにより得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプについて、後述する測定方法で測定されるカルボキシル基量は、１．３０ｍｍｏｌ／ｇであった。
また、得られたＴＥＭＰＯ酸化パルプを供試して、Ｘ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。

＜解繊処理＞
得られた脱水シートにイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて４回処理し、微細繊維状セルロース分散液Ｂを得た。

＜カルボキシル基量の測定＞
微細繊維状セルロースのカルボキシル基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース含有スラリーにイオン交換水を添加して、含有量を０．２質量％とし、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、０．２質量％の微細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；オルガノ株式会社製、コンディショング済）を加え、１時間振とう処理を行った後、目開き９０μｍのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の微細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することにより行った。カルボキシル基量（ｍｍｏｌ／ｇ）は、計測結果のうち図２に示す第１領域に相当する領域において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）で除して算出した。

［比較例１］
実施例１において、＜酵素処理＞を行わなかった。上記以外は実施例１と同様にし、評価用スラリーを得た。

［比較例２］
＜酵素処理＞
実施例１の、＜リン酸基導入繊維状セルロースの作製＞で得たアルカリ処理、洗浄処理後のリン酸化パルプをイオン交換水で２％に希釈した後、酵素含有液の添加を行った。酵素含有液の添加量は、固形分量１質量部数に対して、酵素含有液を４．７６×１０^−５質量部数添加とした。次いで、このリン酸化パルプを２５℃の環境下に２４時間静置した後、脱水して脱水シートを得た後、５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水した。その後、再度５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水した。

上記濾過脱水後のリン酸化パルプについて、上述の方法で測定したリン酸基量（強酸性基量）は、１．４５ｍｍｏｌ／ｇであった。また、Ｘ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。

＜解繊処理＞
得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。
このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて４回処理し、微細繊維状セルロースを含む評価用スラリーを得た。
Ｘ線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースＩ型結晶を維持していることが確認された。
また、微細繊維状セルロースの繊維幅を上述の透過型電子顕微鏡を用いた方法で測定したところ、３〜５ｎｍであった。

［比較例３］
実施例５において、＜ＴＥＭＰＯ酸化＞を経て得たアルカリ処理、洗浄処理後のＴＥＭＰＯ酸化パルプをイオン交換水で２％に希釈した後、酵素含有液の添加を行った。酵素含有液の添加量は、固形分量１質量部数に対して、酵素含有液を４．７６×１０^−５質量部数添加数とした。次いで、このＴＥＭＰＯ酸化パルプを２５℃の環境下に２４時間静置した後、脱水して脱水シートを得た後、５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水した。その後、再度５０００質量部のイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水した。

上記濾過脱水後のＴＥＭＰＯ酸化パルプについて、上述の方法で測定したカルボキシル基量（強酸性基量）は、１．３０ｍｍｏｌ／ｇであった。またＸ線回折装置にて分析を行ったところ、２θ＝１４°以上１７°以下付近と２θ＝２２°以上２３°以下付近の２箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。

＜解繊処理＞
得られた脱水シートにイオン交換水を添加し、固形分濃度が２質量％のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置（スギノマシン社製、スターバースト）で２００ＭＰａの圧力にて４回処理し、微細繊維状セルロースを含む評価用スラリーを得た。Ｘ線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を上述の透過型電子顕微鏡を用いた方法で測定したところ、３〜５ｎｍであった。

［比較例４］
比較例３において、酵素含有液の添加量を、固形分量１質量部数に対して、１．０×１０^−１質量部数とした。上記以外は比較例３と同様にし、評価用スラリーを得た。

［比較例５］
実施例１において、微細繊維状セルロース１質量部に対して、酵素含有液１質量部数添加した。上記以外は実施例１と同様にし、評価用スラリーを得た。

＜測定＞
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた評価用スラリーを用いて、以下の方法に従って測定を行った。

［粘度］
評価用スラリーの製造から２４時間後にイオン交換水を注ぎ、固形分濃度が０．４質量％となるよう調製した。その後、２５℃の環境下にて２４時間静置し、Ｂ型粘度計（Ｎｏ．３ローター）（ＢＬＯＯＫＦＩＥＬＤ社製、アナログ粘度計Ｔ−ＬＶＴ）を用い
て２５℃にて回転数３ｒｐｍで３分間回転させて粘度を測定した。

［重合度］
微細繊維状セルロースを構成するセルロース分子の平均重合度の評価は下記の論文を参考に行なった。
TAPPI International Standard; ISO/FDIS 5351, 2009.
Smith, D. K.; Bampton, R. F.; Alexander, W. J. Ind. Eng. Chem.,Process Des. Dev. 1963, 2, 57-62.

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２±０．３質量％となるように希釈した懸濁液３０ｇを、遠沈管に分取して冷凍庫に一晩静置し、凍結させた。さらに凍結乾燥機で５日間以上乾燥させた後、１０５℃に設定した定温乾燥機で３時間以上４時間以下加熱し、絶乾状態の微細繊維状セルロースを得た。
リファレンスを測定するために、５０ｍｌ容量の空のスクリュー管に純水１５ｍｌと１ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン１５ｍｌを加え、０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液を調製した。キャノンフェンスケ粘度計に上記の０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液１０ｍｌを入れ、５分間置いた後、２５℃における落下時間を測定して溶媒落下時間とした。

次に、微細繊維状セルロースの粘度を測定するため、絶乾状態の微細繊維状セルロース０．１４ｇ以上０．１６ｇ以下を空の５０ｍｌ容量のスクリュー管に量り取り、純水１５ｍｌを添加した。さらに１ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン１５ｍｌを加え、自転公転式スーパーミキサーで１０００ｒｐｍ１０分撹拌し、０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液とした。リファレンスの測定と同様に、キャノンフェンスケ粘度計に調製した０．５ｍｏｌ／Ｌの銅エチレンジアミン溶液１０ｍｌを入れ、５分間置いた後、２５℃における落下時間を測定した。落下時間の測定は三回行い、その平均値を微細繊維状セルロース溶液の落下時間とした。

測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロースの質量、溶媒落下時間、及び微細繊維状セルロース溶液の落下時間から下式を用いて重合度を算出した。なお、下記の平均重合度は三回測定した値の平均値である。
測定に用いた絶乾状態の微細繊維状セルロース質量：ａ（ｇ）（但し、ａは０．１４以上０．１６以下）
溶液のセルロース濃度：ｃ＝ａ／３０（ｇ／ｍＬ）
溶媒落下時間：ｔ_０（ｓｅｃ）
微細繊維状セルロース溶液の落下時間：ｔ（ｓｅｃ）
溶液の相対粘度：η_ｒｅｌ＝ｔ／ｔ_０
溶液の比粘度：η_ｓｐ＝η_ｒｅｌ―１
固有粘度：［η］＝η_ｓｐ／ｃ（１＋０．２８η_ｓｐ）
重合度：ＤＰ＝［η］／０．５７

［エンドグルカナーゼ（ＥＧ）活性］
評価用スラリーのＥＧ活性は下記のように測定し、定義した。
濃度１％（Ｗ／Ｖ）のカルボキシルメチルセルロース(ＣＭＣＮａ Ｈｉｇｈ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ：Ｃａｔ Ｎｏ．１５０５６１，ＭＰ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．)の基質溶液（濃度１００ｍＭ、ｐＨ５．０の酢酸−酢酸ナトリウム緩衝液含有）を調製した。製造直後の評価用スラリーを予め緩衝液（前記同様）で希釈（希釈倍率は下記酵素溶液の吸光度が下記グルコース標準液から得られた検量線に入るようにした）した。９０μｌの前記基質溶液に前記希釈して得られた評価用スラリー溶液１０μｌを添加し、３７℃、３０分間反応させた。

検量線を作成するために、イオン交換水（ブランク）、グルコース標準液（濃度０．５〜５．６ｍＭからすくなくとも濃度が異なる標準液４点）を選択し、それぞれ１００μｌを用意し、３７℃、３０分間保温した。
前記反応後の酵素含有評価用スラリー溶液、検量線用ブランク及びグルコース標準液に、それぞれ３００μｌのＤＮＳ発色液(１．６質量％のＮａＯＨ、１質量％の３，５−ジニトロサリチル酸、３０質量％の酒石酸カリウムナトリウム)を加えて、５分間煮沸し発色させた。発色後直ちに氷冷し、２ｍｌのイオン交換水を加えてよく混合した。３０分間静置した後、１時間以内に吸光度を測定した。

吸光度の測定は９６穴マイクロウェルプレート（２６９６２０、ＮＵＮＣ社製）に２００μｌを分注し、マイクロプレートリーダー（ｉｎｆｉｎｉｔｅＭ２００、ＴＥＣＡＮ社製）を用い、５４０ｎｍの吸光度を測定した。

ブランクの吸光度を差し引いた各グルコース標準液の吸光度とグルコース濃度を用い検量線を作成した。評価用スラリー溶液中のグルコース相当生成量は評価用スラリー溶液の吸光度からブランクの吸光度を引いてから検量線を用いて算出した（評価用スラリー溶液の吸光度が検量線に入らない場合は前記緩衝液で評価用スラリーを希釈する際の希釈倍率を変えて再測定を行う）。1分間に1μｍｏｌのグルコース等量の還元糖を生成する酵素量を１単位と定義し、下記式からＥＧ活性を求めた。
ＥＧ活性＝緩衝液で希釈して得られた評価用サンプル溶液1ｍｌのグルコース相当生成量（μｍｏｌ）/３０分×希釈倍率 [福井作蔵, “生物化学実験法 (還元糖の定量法)第二版 ”, 学会出版センター、ｐ２３〜２４ （１９９０年）参照]

なお、評価用スラリーを製造してから２４時間経過後に同様の測定をした。
全ての実施例において、ＥＧ活性は、酵素の添加直後の評価用スラリーと、評価用スラリーを製造してから２４時間経過後の評価用スラリーとで変化はなかった。

［タンパク質の含有量］
評価用スラリーに含まれるタンパク質は、ビュレット法によって求めた。
牛血清アルブミンに対し純水を加え、タンパク質の質量％が５．０％以下となるように調製した。
上記にて調製した牛血清アルブミン溶液に対し、４倍量のビュレット薬を加えてよく混合し、２０℃から２５℃の環境下で３０分放置した。その後、分光光度計を使用し５４０ｎｍの吸光波長を測定した。測定値をもとに、検量線を引いた。
次に、評価用スラリーを分取し、４倍量のビュレット試薬を加えてよく混合し、２０℃から２５℃の環境下で３０分放置した。その後、分光光度計を使用し５４０ｎｍの吸光波長を測定した。測定値は検量線へ書き込み、評価用スラリーに含まれるタンパク質量を求めた。

＜評価＞
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた評価用スラリーを以下の方法に従って評価した。

［セルロース含有膜の光学物性］
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた評価用スラリーを使用してセルロース含有膜を形成し、ヘーズを測定した。なお、セルロース含有膜の形成方法は後述する。
ＪＩＳ Ｋ ７１３６に準拠し、ヘーズメータ（村上色彩技術研究所社製、ＨＭ−１５０）を用いてヘーズを測定した。実施例の評価結果において、ヘーズが１．０％未満であるなら◎、１．５％未満であるなら○、２．０％未満であるなら△、２．０％以上ならば×と表記した。

セルロース含有膜の形成方法：
評価用スラリーを、固形分濃度が１．０質量％となるようイオン交換水を添加して濃度調整を行った。
次いで、この微細繊維状セルロース分散液１００質量部に対して、水溶性ポリエステル樹脂（互応化学社製、プラスコートＺ−２２１、固形分濃度は２０質量％）を１００質量部添加し、塗料組成物Ａを得た。
次いで、得られる塗膜（上記塗料組成物Ａの固形分から構成される）の仕上がり坪量が５０ｇ／ｍ２になるように塗工液を計量して、市販のアクリル板に塗工し、５０℃、相対湿度１５％の恒温恒湿器にて乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の金枠（内寸が１８０ｍｍ×１８０ｍｍの金枠）を配置した。乾燥後に形成された塗膜をアクリル板から剥離し、微細繊維状セルロースを含む、厚さ３７μｍの塗膜（セルロース含有膜）を得た。

［セルロース含有膜の機械物性］
上記の［セルロース含有膜の光学物性］にて得られたセルロース含有膜を使用し、引張弾性率を測定した。
試験片の長さを８０ｍｍ、チャック間距離を５０ｍｍとした以外はＪＩＳ Ｐ ８１１３に準拠し、引張試験機テンシロン（エー・アンド・デイ社製）を用いて引張弾性率を測定した。なお、引張弾性率を測定する際には、２３℃、相対湿度５０％で２４時間調湿したものを試験片として使用し、２３℃、相対湿度５０％の条件下で測定を行った。実施例の評価結果において、引張弾性率が４ＧＰａ以上であるなら◎、２ＧＰａ以上であるなら○、１ＧＰａ以上であるなら△、１ＧＰａ未満ならば×と表記した。

［セルロース含有膜形成時の塗工適性］
実施例１〜５及び比較例１〜５で得られた評価用スラリー１００質量部に対して、水溶性ポリエステル樹脂（互応化学社製、プラスコートＺ−２２１、固形分濃度は２０質量％）を１００質量部添加し、塗料組成物Ｂを得た。次いで、この塗料組成物Ｂを、フィルムアプリケーターを使用してポリカーボネートフィルム（帝人社製、パンライトＰＣ−２１５１、厚み３００μｍ）上に塗工してウェット膜を形成した。なお、フィルムアプリケーターの塗工幅は１５０ｍｍ、ギャップ（塗工厚）は３ｍｍとした。評価用スラリーを塗工する際の塗工適性について、官能評価を行った。ウェット膜の目視確認時に、凹凸が見られない場合は◎、多少の凹凸が見られる場合は○、目立った凹凸が見られる場合は△、凹凸により連続したウェット膜が形成できない場合には×と表記した。

表１から明らかなように、タンパク質の含有量、及びエンドグルカナーゼ活性が好適な範囲にある実施例１〜５では、膜とした際の光学物性、機械物性が良好であり、塗工適性にも優れる評価用スラリーが得られた。
一方、表２から明らかなように、酵素を添加しない比較例１では、塗工適性が劣る結果となった。また、比較例２〜４では、パルプに対して酵素処理をした後に、イオン交換水により酵素を洗浄しているが、このような場合においてもタンパク質の含有量とエンドグルカナーゼ活性は低く、かつ塗工適性が劣る結果となった。また、タンパク質の含有量、及びエンドグルカナーゼ活性が好適な範囲より高い比較例５においては、膜の光学物性が不良であった。

Claims (10)

1. 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物。
2. 前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上である、請求項１に記載のセルロース含有組成物。
3. 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含むセルロース含有組成物であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記酵素のエンドグルカナーゼ活性が８４０Ｕ／Ｌ以下であり、前記繊維状セルロースの固形分濃度を０．４質量％として２５℃及び回転数３ｒｐｍの条件で測定した粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上１１０００ｍＰａ・ｓ以下である、セルロース含有組成物。
4. 前記酵素のエンドグルカナーゼ活性が０．０８４Ｕ／Ｌ以上である、請求項３に記載のセルロース含有組成物。
5. 前記繊維状セルロースが、イオン性置換基を有する、請求項１から４の何れか一項に記載のセルロース含有組成物。
6. 前記繊維状セルロースが、リン酸基又はリン酸基由来の置換基を有する、請求項１から５の何れか一項に記載のセルロース含有組成物。
7. 前記繊維状セルロースの重合度が、２００以上４５０以下である、請求項１から６の何れか一項に記載のセルロース含有組成物。
8. 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロースとタンパク質とを含む膜であって、前記タンパク質は酵素を含み、前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−３質量部以下である、膜。
9. 前記タンパク質の含有量が、前記繊維状セルロース１質量部に対して１×１０^−７質量部以上である、請求項８に記載の膜。
10. 繊維幅が１０００ｎｍ以下の繊維状セルロース１質量部に対して、１×１０^−３質量部以下の酵素を添加する工程を含む、セルロース含有組成物の製造方法。

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