JP2019218506A - Method for producing composition comprising cellulose nanofiber and polyvinyl alcohol-based polymer - Google Patents

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健嗣 藤井
Taketsugu Fujii
健嗣 藤井
皓章 安井
Hiroaki Yasui
皓章 安井
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Jujo Paper Co Ltd
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Abstract

To provide a method for producing a composition comprising a cellulose nanofiber and a polyvinyl alcohol-based polymer having low viscosity and good handling.SOLUTION: There is provided a composition comprising a cellulose nanofiber and a polyvinyl alcohol-based polymer which is obtained by fibrillating a mixture of cellulose and a polyvinyl alcohol-based polymer, wherein the fibrillation is performed using a medium-agitation type disperser, a high pressure type disperser, or a rotation type disperser.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a composition containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer.

従来、ポリビニルアルコール系樹脂は、その水溶性、接着性を利用して種々の分野、例えば接着剤、フィルム、シートなどの成型物の他、分散剤、繊維用糊剤等の用途の分野に広く用いられている。そして、近年その接着強度、フィルム強度、紙加工時のバリヤー性等の改良のため、比較的重合度の高いポリビニルアルコール系樹脂が多用される傾向にある。   BACKGROUND ART Conventionally, polyvinyl alcohol-based resins have been widely used in various fields such as molded products such as adhesives, films, sheets, etc., as well as in dispersants, sizing agents for fibers, etc. by utilizing their water solubility and adhesiveness. Used. In recent years, polyvinyl alcohol-based resins having a relatively high degree of polymerization tend to be frequently used in order to improve the adhesive strength, film strength, barrier properties during paper processing, and the like.

かかる用途においてポリビニルアルコール系樹脂は、水溶液として用いられることが多いが、重合度が高くなるにつれてポリビニルアルコール系樹脂の粘度は非常に高くなり、例えば、平均重合度3000、平均ケン化度99モル%のポリビニルアルコール系樹脂4重量%の水溶液の場合、粘度(B型粘度計にて測定)は、約100cps(20℃)程度に達し、その取り扱いや塗工操作等に障害が起こり易い。   In such applications, the polyvinyl alcohol-based resin is often used as an aqueous solution, but as the degree of polymerization increases, the viscosity of the polyvinyl alcohol-based resin becomes extremely high. For example, the average degree of polymerization is 3000, and the average degree of saponification is 99 mol%. In the case of a 4% by weight aqueous solution of a polyvinyl alcohol-based resin, the viscosity (measured with a B-type viscometer) reaches about 100 cps (20 ° C.), and handling and coating operations are likely to be troublesome.

一方、近年、直径が1〜100nm程度の天然繊維または合成繊維は一般に、ナノファイバーと呼ばれており、ナノファイバーの一つであるセルロースナノファイバーは、ポリビニルアルコール系樹脂との複合化など、様々な用途への展開が期待されている。   On the other hand, in recent years, natural fibers or synthetic fibers having a diameter of about 1 to 100 nm are generally called nanofibers. Cellulose nanofibers, which are one of the nanofibers, have been used for various purposes such as complexing with a polyvinyl alcohol-based resin. It is expected to expand to various applications.

セルロースナノファイバーを得る方法としては、セルロース繊維を水中でN−オキシル化合物等の存在下で酸化し、不純物を除去し、分散力を加える方法が知られている(特許文献1)。通常、セルロースナノファイバーは水分散液の状態で製造され、水分散液の状態で他材料との複合化に供されており、耐熱水性、耐熱性の優れたPVA系重合体組成物、フィルム、繊維等の製造方法が知られている(特許文献2)。   As a method for obtaining cellulose nanofibers, there is known a method in which cellulose fibers are oxidized in water in the presence of an N-oxyl compound or the like, impurities are removed, and a dispersing force is applied (Patent Document 1). Usually, cellulose nanofibers are produced in the form of an aqueous dispersion, and are provided for complexation with other materials in the form of an aqueous dispersion.Heat-resistant water, a PVA-based polymer composition having excellent heat resistance, a film, A method for producing fibers and the like is known (Patent Document 2).

特開2008−001728号公報JP 2008-001728 A 特開2010−242063号公報JP 2010-24203 A

しかしながら、前述の方法では、当該水分散液は粘度が高く取扱いが困難である場合がある。例えば、ポリビニルアルコール系重合物とセルロースナノファイバー分散液を混合した分散液を塗工する場合、粘度が高すぎてフィルム化が困難であり、また、基材に均一に塗布する際に、ポリビニルアルコール系重合物とセルロースナノファイバー分散液を混合した分散液の粘度が高いことに起因して、両成分が分離して異物状の欠陥が発生するという問題があった。   However, in the above-mentioned method, the aqueous dispersion may have a high viscosity and may be difficult to handle. For example, when coating a dispersion of a mixture of a polyvinyl alcohol-based polymer and a cellulose nanofiber dispersion, it is difficult to form a film because the viscosity is too high. Due to the high viscosity of the dispersion obtained by mixing the system polymer and the cellulose nanofiber dispersion, there has been a problem that both components are separated and a foreign defect is generated.

そこで、本発明は、低粘度でハンドリング良好である、セルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む組成物を製造する方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing a composition containing cellulose nanofiber and a polyvinyl alcohol-based polymer, which has low viscosity and good handling.

本発明は以下を提供する。
<1>
(A)セルロースとポリビニルアルコール系重合体を混合して、混合物を得る工程と、
(B)前記混合物を解繊して、セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液を得る工程、
を含むことを特徴とする、セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液の製造方法。
<2>
前記解繊が、媒体攪拌型分散機、高圧式分散機または回転式分散機を用いて行われることを特徴とする、<1>に記載の方法。
<3>
前記セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液に、更にポリビニルアルコール系重合体を添加することを特徴とする、<1>又は<2>に記載の方法。
<4>
前記解繊が、高圧式分散機を用いた、1MPa〜400MPaの操作圧力による処理であることを特徴とする、<1>乃至<3>に記載の方法。
<5>
前記混合物が、セルロースに対してポリビニルアルコール系重合体を1〜90質量部含有していることを特徴とする、<1>乃至<4>に記載の方法。
<6>
前記セルロースが、化学変性セルロースであることを特徴とする、<1>乃至<5>に記載の方法。
The present invention provides the following.
<1>
(A) a step of mixing cellulose and a polyvinyl alcohol-based polymer to obtain a mixture;
(B) a step of fibrillating the mixture to obtain a dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer;
A method for producing a dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer, comprising:
<2>
The method according to <1>, wherein the defibration is performed using a medium stirring type disperser, a high-pressure disperser, or a rotary disperser.
<3>
The method according to <1> or <2>, wherein a polyvinyl alcohol-based polymer is further added to the dispersion containing the cellulose nanofibers and the polyvinyl alcohol-based polymer.
<4>
The method according to any one of <1> to <3>, wherein the defibration is a process using an operating pressure of 1 MPa to 400 MPa using a high-pressure disperser.
<5>
The method according to any one of <1> to <4>, wherein the mixture contains 1 to 90 parts by mass of a polyvinyl alcohol-based polymer with respect to cellulose.
<6>
The method according to any one of <1> to <5>, wherein the cellulose is a chemically modified cellulose.

本発明によれば、低粘度でハンドリング良好である、セルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む組成物の製造方法を提供することができる。さらには、前記組成物から作製したフィルムは、フィルム内の相構造が均一となるため、異物状の欠陥の発生が減少する。   According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a composition containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer, which has low viscosity and good handling. Further, the film produced from the composition has a uniform phase structure in the film, so that the occurrence of foreign defects is reduced.

以下に本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail.

<セルロースナノファイバー>
本発明において、セルロースナノファイバー(以下、CNFということがある。)は、セルロース系原料であるパルプなどがナノメートルレベルまで微細化されたもので、繊維幅が1〜500nm程度の微細繊維である。セルロースナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、原子間力顕微鏡(AFM)または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、各繊維を観察した結果から得られる繊維径および繊維長を平均することによって得ることができる。
<Cellulose nanofiber>
In the present invention, the cellulose nanofiber (hereinafter, sometimes referred to as CNF) is a fine fiber having a fiber width of about 1 to 500 nm, which is obtained by pulverizing a cellulose-based material such as pulp to a nanometer level. . The average fiber diameter and average fiber length of cellulose nanofibers are obtained by averaging the fiber diameter and fiber length obtained from the result of observing each fiber using an atomic force microscope (AFM) or a transmission electron microscope (TEM). Can be obtained by

セルロースナノファイバーは、パルプに機械的な力を加えて微細化することで得られ、あるいは、カルボキシル化したセルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)、カルボキシメチル化したセルロース、リン酸エステル基を導入したセルロースのようなアニオン変性セルロース、カチオン化したセルロースなどの変性セルロースを解繊することによって得ることができる。微細繊維の平均繊維長と平均繊維径は、酸化処理、解繊処理により調整することができる。   Cellulose nanofibers are obtained by mechanically applying pulp to micronization, or obtained by carboxylated cellulose (also called oxidized cellulose), carboxymethylated cellulose, or cellulose into which a phosphate group is introduced. It can be obtained by fibrillating modified cellulose such as anion-modified cellulose and cationized cellulose. The average fiber length and the average fiber diameter of the fine fibers can be adjusted by oxidation treatment and defibration treatment.

酸化セルロースナノファイバーの平均アスペクト比は、通常50以上である。上限は特に限定されないが、通常は1000以下である。平均アスペクト比は、下記の式により算出することができる:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径
The average aspect ratio of the oxidized cellulose nanofiber is usually 50 or more. The upper limit is not particularly limited, but is usually 1,000 or less. The average aspect ratio can be calculated by the following equation:
Aspect ratio = average fiber length / average fiber diameter

<セルロース>
本発明に用いるセルロースは、特に限定されないが、例えば、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等が挙げられる。本発明で用いるセルロースは、これらのいずれかであってもよいし2種類以上の組み合わせであってもよいが、好ましくは植物又は微生物由来のセルロース(例えば、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(例えば、セルロース繊維)である。
<Cellulose>
Cellulose used in the present invention is not particularly limited. For example, plants (eg, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural waste, cloth, pulp (conifer unbleached kraft pulp (NUKP), conifer bleached kraft pulp ( NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood unbleached sulphite pulp (NUSP), softwood bleached sulphite pulp (NBSP) thermomechanical pulp (TMP), recycled pulp, used paper, etc. ), Animals (for example, ascidians), algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria (Acetobacter)), microorganism products, etc. The cellulose used in the present invention may be any of these, or may be two or more. , But preferably cellulose derived from plants or microorganisms (eg, A cellulose fiber), more preferably from plant-derived cellulose (e.g., cellulose fibers).

本発明に用いるセルロースは、解繊工程での解繊を効率よく行うために、セルロースをアニオン変性やカチオン変性等の化学変性を施した、化学変性セルロースであることが好ましい。   The cellulose used in the present invention is preferably chemically modified cellulose obtained by subjecting cellulose to chemical modification such as anion modification or cation modification in order to efficiently perform defibration in the defibration step.

本発明に用いるセルロースの数平均繊維径は特に制限されないが、一般的なパルプである針葉樹クラフトパルプの場合は30〜60μm程度、広葉樹クラフトパルプの場合は10〜30μm程度である。その他のパルプの場合、一般的な精製を経たものは50μm程度である。例えばチップ等の数cm大のものを精製したものである場合、リファイナー、ビーター等の離解機で機械的処理を行い、50μm程度に調整することが好ましい。   The number average fiber diameter of cellulose used in the present invention is not particularly limited, but is about 30 to 60 μm in the case of softwood kraft pulp, which is a general pulp, and is about 10 to 30 μm in the case of hardwood kraft pulp. In the case of other pulp, those having undergone general purification are about 50 μm. For example, in the case of purifying a chip or the like having a size of several centimeters, it is preferable to perform a mechanical treatment with a disintegrator such as a refiner or a beater to adjust the diameter to about 50 μm.

<化学変性セルロース>
[カルボキシメチル化]
本発明において、変性セルロースとして、カルボキシメチル化したセルロースを用いる場合、カルボキシメチル化したセルロースは、上記のセルロース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いし、市販品を用いてもよい。いずれの場合も、セルロース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セルロース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。セルロースを発底原料にし、溶媒として3〜20質量倍の水及び/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質量%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。
<Chemically modified cellulose>
[Carboxymethylation]
In the present invention, when carboxymethylated cellulose is used as the modified cellulose, the carboxymethylated cellulose may be obtained by carboxymethylating the above cellulose raw material by a known method, or using a commercially available product. Is also good. In any case, it is preferable that the degree of carboxymethyl group substitution per anhydroglucose unit of cellulose is 0.01 to 0.50. An example of a method for producing such carboxymethylated cellulose includes the following method. Cellulose is used as the 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 medium such as butanol, or a mixed medium of two or more kinds is used. The mixing ratio of the lower alcohol when the lower alcohol is mixed is 60 to 95% by mass. As the mercerizing agent, 0.5 to 20 moles of an alkali metal hydroxide, specifically, sodium hydroxide or potassium hydroxide, is used per anhydroglucose residue in the starting material. The bottom starting material, the solvent and the mercerizing agent are mixed, and the mercerizing treatment is performed 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, the reaction temperature is 30 to 90 ° C, preferably 40 to 80 ° C, and the reaction time is 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour. Perform the etherification reaction for ~ 4 hours.

なお、本明細書において、化学変性セルロースナノファイバーの調製に用いる化学変性セルロースの一種である「カルボキシメチル化したセルロース」は、水に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものをいう。   In the present specification, `` carboxymethylated cellulose '', which is one type of chemically modified cellulose used for preparing chemically modified cellulose nanofibers, maintains at least a part of a fibrous shape even when dispersed in water. Means something.

[カルボキシル化]
本発明において、変性セルロースとしてカルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されるものではないが、カルボキシル化の際には、アニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、カルボキシル基の量が0.6〜2.0mmol/gとなるように調整することが好ましく、1.0mmol/g〜2.0mmol/gになるように調整することがさらに好ましい。
[Carboxylation]
In the present invention, when a carboxylated (oxidized) cellulose is used as the modified cellulose, the carboxylated cellulose (also referred to as oxidized cellulose) can be obtained by carboxylating (oxidizing) the above-mentioned cellulose raw material by a known method. . Although not particularly limited, in the case of carboxylation, the amount of the carboxyl group is adjusted to be 0.6 to 2.0 mmol / g with respect to the absolute dry mass of the anion-modified cellulose nanofiber. It is more preferable to adjust so as to be 1.0 mmol / g to 2.0 mmol / g.

カルボキシル化(酸化)方法の一例として、セルロース原料を、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物もしくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物との存在下で酸化剤を用いて水中で酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、セルロース表面のグルコピラノース環のC6位の一級水酸基が選択的に酸化され、表面にアルデヒド基と、カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート基(−COO−)とを有するセルロース繊維を得ることができる。反応時のセルロースの濃度は特に限定されないが、5質量%以下が好ましい。   As an example of the carboxylation (oxidation) method, a cellulose raw material is oxidized in water using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide or a mixture thereof. Methods can be mentioned. By this oxidation reaction, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the cellulose surface is selectively oxidized, and the cellulose fiber having an aldehyde group and a carboxyl group (—COOH) or a carboxylate group (—COO—) on the surface. Can be obtained. The concentration of cellulose during the reaction is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less.

N−オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシラジカル(TEMPO)およびその誘導体(例えば4−ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。   An N-oxyl compound refers to a compound that can generate a nitroxy radical. As the N-oxyl compound, any compound can be used as long as it promotes a target oxidation reaction. For example, 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivative (for example, 4-hydroxy TEMPO) can be mentioned.

N−オキシル化合物の使用量は、原料となるセルロースを酸化できる触媒量であればよく、特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.01〜10mmolが好ましく、0.01〜1mmolがより好ましく、0.05〜0.5mmolがさらに好ましい。また、反応系に対し0.1〜4mmol/L程度が好ましい。   The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount capable of oxidizing cellulose as a raw material. For example, the amount is preferably 0.01 to 10 mmol, more preferably 0.01 to 1 mmol, and still more preferably 0.05 to 0.5 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose. Further, the amount is preferably about 0.1 to 4 mmol / L with respect to the reaction system.

臭化物とは臭素を含む化合物であり、その例には、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が含まれる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、その例には、ヨウ化アルカリ金属が含まれる。臭化物またはヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。臭化物およびヨウ化物の合計量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.1〜100mmolが好ましく、0.1〜10mmolがより好ましく、0.5〜5mmolがさらに好ましい。   Bromide is a compound containing bromine, examples of which include alkali metal bromides that can dissociate and ionize in water. The iodide is a compound containing iodine, and examples thereof include an alkali metal iodide. The amount of bromide or iodide used can be selected within a range that can promote the oxidation reaction. The total amount of bromide and iodide is, for example, preferably 0.1 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 10 mmol, and still more preferably 0.5 to 5 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose.

酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などを使用できる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。酸化剤の使用量としては、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.5〜500mmolが好ましく、0.5〜50mmolがより好ましく、1〜25mmolがさらに好ましく、3〜10mmolが最も好ましい。また、例えば、N−オキシル化合物1molに対して1〜40molが好ましい。   As the oxidizing agent, known agents can be used, and for example, halogen, hypohalous acid, halogenous acid, perhalic acid or salts thereof, halogen oxide, peroxide and the like can be used. Among them, sodium hypochlorite which is inexpensive and has a low environmental load is preferable. The amount of the oxidizing agent to be used is, for example, preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, still more preferably 1 to 25 mmol, and most preferably 3 to 10 mmol, based on 1 g of absolutely dried cellulose. Further, for example, 1 to 40 mol is preferable for 1 mol of the N-oxyl compound.

セルロースの酸化は、比較的温和な条件であっても反応を効率よく進行させられる。よって、反応温度は4〜40℃が好ましく、また15〜30℃程度の室温であってもよい。反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpHの低下が認められる。酸化反応を効率よく進行させるためには、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を添加して、反応液のpHを8〜12、好ましくは10〜11程度に維持することが好ましい。反応媒体は、取扱容易性や、副反応が生じにくいこと等から、水が好ましい。   The oxidation of cellulose allows the reaction to proceed efficiently even under relatively mild conditions. Therefore, the reaction temperature is preferably 4 to 40 ° C, and may be room temperature of about 15 to 30 ° C. Since a carboxyl group is generated in the cellulose as the reaction proceeds, a decrease in the pH of the reaction solution is observed. In order to allow the oxidation reaction to proceed efficiently, it is preferable to add an alkaline solution such as an aqueous solution of sodium hydroxide and maintain the pH of the reaction solution at about 8 to 12, preferably about 10 to 11. The reaction medium is preferably water because of its ease of handling and less occurrence of side reactions.

酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常は0.5〜6時間、例えば、0.5〜4時間程度である。   The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of the oxidation, and is usually 0.5 to 6 hours, for example, about 0.5 to 4 hours.

また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、効率よく酸化させることができる。   Further, the oxidation reaction may be performed in two stages. For example, the oxidized cellulose obtained by filtration after the completion of the first-stage reaction is oxidized again under the same or different reaction conditions, so that the efficiency is improved without being inhibited by the salt produced as a by-product in the first-stage reaction. Can be oxidized well.

カルボキシル化(酸化)方法の別の例として、オゾンを含む気体とセルロース原料とを接触させることにより酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、グルコピラノース環の少なくとも2位および6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50〜250g/m3であることが好ましく、50〜220g/m3であることがより好ましい。セルロース原料に対するオゾン添加量は、セルロース原料の固形分を100質量部とした際に、0.1〜30質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0〜50℃であることが好ましく、20〜50℃であることがより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、1〜360分程度であり、30〜360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化および分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となる。オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて、追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸などが挙げられる。例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶媒中に溶解して酸化剤溶液を作成し、溶液中にセルロース原料を浸漬させることにより追酸化処理を行うことができる。   As another example of the carboxylation (oxidation) method, there can be mentioned a method of oxidizing by contacting a gas containing ozone with a cellulose raw material. By this oxidation reaction, at least the hydroxyl groups at the 2- and 6-positions of the glucopyranose ring are oxidized, and the cellulose chain is decomposed. The ozone concentration in the gas containing ozone is preferably 50 to 250 g / m3, and more preferably 50 to 220 g / m3. The amount of ozone added to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 5 to 30 parts by mass, when the solid content of the cellulose raw material is 100 parts by mass. The ozone treatment temperature is preferably from 0 to 50 ° C, and more preferably from 20 to 50 ° C. The ozone treatment time is not particularly limited, but is about 1 to 360 minutes, preferably about 30 to 360 minutes. When the ozone treatment conditions are within these ranges, cellulose can be prevented from being excessively oxidized and decomposed, and the yield of oxidized cellulose is improved. After the ozone treatment, an additional oxidation treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used in the re-oxidation treatment is not particularly limited, and examples thereof include chlorine compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, and peracetic acid. For example, these oxidizing agents may be dissolved in a polar organic solvent such as water or alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and the cellulose material may be immersed in the solution to perform additional oxidation treatment.

酸化セルロースのカルボキシル基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件をコントロールすることで調整することができる。   The amount of the carboxyl group of the oxidized cellulose can be adjusted by controlling the reaction conditions such as the amount of the oxidizing agent and the reaction time.

[エステル化]
化学変性セルロースとして、エステル化したセルロースを使用できる。当該セルロースは、前述のセルロース系原料にリン酸系化合物Aの粉末や水溶液を混合する方法、セルロース系原料のスラリーにリン酸系化合物Aの水溶液を添加する方法により得られる。
[Esterification]
Esterified cellulose can be used as the chemically modified cellulose. The cellulose is obtained by a method of mixing a powder or an aqueous solution of the phosphoric acid compound A with the above-mentioned cellulose-based material, or a method of adding an aqueous solution of the phosphoric acid compound A to a slurry of the cellulose-based material.

リン酸系化合物Aとしては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ポリホスホン酸あるいはこれらのエステルが挙げられる。これらは塩の形態であってもよい。これらの中でも、低コストであり、扱いやすく、またパルプ繊維のセルロースにリン酸基を導入して、解繊効率の向上が図れるなどの理由からリン酸基を有する化合物が好ましい。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種以上を併用できる。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、下記解繊工程で解繊しやすく、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、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩がより好ましい。特にリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムが好ましい。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前記リン酸系化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。リン酸系化合物Aの水溶液のpHは、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いが、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3〜7が好ましい。   Examples of the phosphoric acid compound A include phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, polyphosphonic acid and esters thereof. These may be in the form of salts. Among these, compounds having a phosphate group are preferable because they are low-cost, are easy to handle, and can improve the defibration efficiency by introducing a phosphate group into cellulose of the pulp fiber. Compounds having a phosphate group include phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, phosphorus Examples include tripotassium acid, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium metaphosphate. These can be used alone or in combination of two or more. Among them, phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, phosphoric acid are preferred from the viewpoints of high efficiency of phosphate group introduction, easy defibration in the following defibration step, and easy industrial application. Are more preferred. Particularly, sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are preferable. In addition, the phosphoric acid-based compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is increased and the efficiency of introducing a phosphate group is increased. The pH of the aqueous solution of the phosphoric acid compound A is preferably 7 or less from the viewpoint of increasing the efficiency of introducing a phosphate group, but is preferably from 3 to 7 from the viewpoint of suppressing the hydrolysis of pulp fibers.

リン酸エステル化セルロースの製造方法の一例として以下の方法を挙げることができる。固形分濃度0.1〜10質量%のセルロース系原料の分散液に、リン酸系化合物Aを撹拌しながら添加してセルロースにリン酸基を導入する。セルロース系原料を100質量部とした際に、リン酸系化合物Aの添加量はリン元素量として、0.2〜500質量部であることが好ましく、1〜400質量部であることがより好ましい。リン酸系化合物Aの割合が前記下限値以上であれば、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。しかし、前記上限値を超えると収率向上の効果は頭打ちとなるのでコスト面から好ましくない。   The following method can be mentioned as an example of the method for producing the phosphorylated cellulose. The phosphoric acid-based compound A is added to the dispersion of the cellulose-based raw material having a solid concentration of 0.1 to 10% by mass while stirring to introduce a phosphate group into the cellulose. When the cellulose-based material is 100 parts by mass, the amount of the phosphoric acid-based compound A is preferably 0.2 to 500 parts by mass, more preferably 1 to 400 parts by mass, as the amount of phosphorus element. . When the ratio of the phosphoric acid compound A is equal to or more than the lower limit, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. However, if the ratio exceeds the upper limit, the effect of improving the yield will level off, which is not preferable in terms of cost.

この際、セルロース原料、リン酸系化合物Aの他に、これ以外の化合物Bの粉末や水溶液を混合してもよい。化合物Bは特に限定されないが、塩基性を示す窒素含有化合物が好ましい。ここでの「塩基性」は、フェノールフタレイン指示薬の存在下で水溶液が桃〜赤色を呈すること、または水溶液のpHが7より大きいことと定義される。本発明で用いる塩基性を示す窒素含有化合物は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、アミノ基を有する化合物が好ましい。例えば、尿素、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が、特に限定されない。この中でも低コストで扱いやすい尿素が好ましい。化合物Bの添加量はセルロース原料の固形分100質量部に対して、2〜1000質量部が好ましく、100〜700質量部がより好ましい。反応温度は0〜95℃が好ましく、30〜90℃がより好ましい。反応時間は特に限定されないが、1〜600分程度であり、30〜480分がより好ましい。エステル化反応の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度にエステル化されて溶解しやすくなることを防ぐことができ、リン酸エステル化セルロースの収率が良好となる。得られたリン酸エステル化セルロース懸濁液を脱水した後、セルロースの加水分解を抑える観点から、100〜170℃で加熱処理することが好ましい。さらに、加熱処理の際に水が含まれている間は130℃以下、好ましくは110℃以下で加熱し、水を除いた後、100〜170℃で加熱処理することが好ましい。   At this time, in addition to the cellulose raw material and the phosphoric acid-based compound A, other powders or aqueous solutions of the compound B may be mixed. The compound B is not particularly limited, but a nitrogen-containing compound showing basicity is preferable. As used herein, "basic" is defined as the aqueous solution exhibiting a pink to red color in the presence of the phenolphthalein indicator, or the pH of the aqueous solution being greater than 7. The nitrogen-containing compound having basicity used in the present invention is not particularly limited as long as the effects of the present invention are exhibited, but a compound having an amino group is preferable. Examples include, but are not limited to, urea, methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among these, urea which is easy to handle at low cost is preferable. The amount of the compound B to be added is preferably 2 to 1000 parts by mass, more preferably 100 to 700 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the cellulose raw material. The reaction temperature is preferably from 0 to 95C, more preferably from 30 to 90C. The reaction time is not particularly limited, but is about 1 to 600 minutes, more preferably 30 to 480 minutes. When the conditions of the esterification reaction are within these ranges, it is possible to prevent the cellulose from being excessively esterified and from being easily dissolved, and the yield of the phosphate esterified cellulose is improved. After dehydrating the obtained phosphated cellulose suspension, it is preferable to perform a heat treatment at 100 to 170 ° C from the viewpoint of suppressing hydrolysis of cellulose. Furthermore, it is preferable to heat at a temperature of 130 ° C. or lower, preferably 110 ° C. or lower while water is contained during the heat treatment, remove the water, and then heat-treat at 100 to 170 ° C.

リン酸エステル化されたセルロースのグルコース単位当たりのリン酸基置換度は0.001〜0.40であることが好ましい。セルロースにリン酸基置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、リン酸基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。なお、グルコース単位当たりのリン酸基置換度が0.001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リン酸基置換度が0.40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。解繊を効率よく行なうために、上記で得たリン酸エステル化されたセルロース系原料は煮沸した後、冷水で洗浄することで洗浄されることが好ましい。   The phosphoric acid-substituted cellulose preferably has a phosphate group substitution degree per glucose unit of 0.001 to 0.40. By introducing a phosphate group substituent into cellulose, the celluloses repel each other electrically. For this reason, the cellulose into which the phosphate group has been introduced can be easily nanofibrillated. If the degree of substitution of the phosphate group per glucose unit is less than 0.001, nanofibrillation cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the degree of substitution of the phosphate group per glucose unit is larger than 0.40, it may not be obtained as a nanofiber because of swelling or dissolution. In order to carry out defibration efficiently, it is preferable to wash the phosphoric acid-esterified cellulose-based material obtained above by boiling and then washing with cold water.

[カチオン化]
化学変性セルロースとして、前記セルロースをさらにカチオン化したセルロースを使用することができる。当該カチオン変性されたセルロースは、前記セルロース原料に、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また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、水または炭素数1〜4のアルコールの存在下で反応させることによって得ることができる。
[Cationization]
As the chemically modified cellulose, cellulose obtained by further cationizing the above cellulose can be used. The cation-modified cellulose is obtained by adding a cationizing agent such as glycidyltrimethylammonium chloride, 3-chloro-2-hydroxypropyltrialkylammonium hydride or its halohydrin type to the cellulose raw material, and an alkali metal hydroxide as a catalyst ( Sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) in the presence of water or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms.

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。セルロースにカチオン置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、カチオン置換基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。グルコース単位当たりのカチオン置換度が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。解繊を効率よく行なうために、上記で得たカチオン変性されたセルロース系原料は洗浄されることが好ましい。当該カチオン置換度は、反応させるカチオン化剤の添加量、水または炭素数1〜4のアルコールの組成比率によって調整できる。   The degree of cation substitution per glucose unit is preferably from 0.02 to 0.50. By introducing a cation substituent into the cellulose, the celluloses repel each other electrically. For this reason, the cellulose into which the cation substituent is introduced can be easily nano-defibrated. If the degree of cation substitution per glucose unit is smaller than 0.02, nanofibrillation cannot be sufficiently performed. On the other hand, if the degree of cation substitution per glucose unit is greater than 0.50, the swelling or dissolution may result in the inability to obtain a nanofiber. In order to perform defibration efficiently, the cation-modified cellulose-based material obtained above is preferably washed. The degree of cation substitution can be adjusted by the amount of the cationizing agent to be reacted and the composition ratio of water or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms.

<セルロース系原料の分散>
本発明のセルロースを分散する処理においては通常、溶媒に変性セルロースを分散する。溶媒は、変性セルロースを分散できるものであれば特に限定されないが、例えば、水、有機溶媒(例えば、メタノール等の親水性の有機溶媒)、それらの混合溶媒が挙げられる。セルロース系原料が親水性であることから、溶媒は水であることが好ましい。
<Dispersion of cellulosic material>
In the process for dispersing cellulose of the present invention, the modified cellulose is usually dispersed in a solvent. The solvent is not particularly limited as long as the modified cellulose can be dispersed, and examples thereof include water, an organic solvent (for example, a hydrophilic organic solvent such as methanol), and a mixed solvent thereof. The solvent is preferably water because the cellulosic material is hydrophilic.

分散体中の酸化セルロースの固形分濃度は、通常は0.1重量%以上、好ましくは0.2重量%以上、より好ましくは0.3重量%以上である。これにより、セルロース繊維原料の量に対する液量が適量となり効率的である。上限は、通常10重量%以下、好ましくは6重量%以下である。これにより流動性を保持することができる。   The solid content concentration of the oxidized cellulose in the dispersion is usually 0.1% by weight or more, preferably 0.2% by weight or more, more preferably 0.3% by weight or more. This makes the liquid amount appropriate for the amount of the cellulose fiber raw material, which is efficient. The upper limit is usually 10% by weight or less, preferably 6% by weight or less. Thereby, fluidity can be maintained.

解繊処理に先立ち、必要に応じて予備処理を行ってもよい。予備処理は、高速せん断ミキサーなどの混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて行えばよい。   Prior to the defibrating treatment, a preliminary treatment may be performed as necessary. The preliminary treatment may be performed using a mixing, stirring, emulsifying, or dispersing device such as a high-speed shear mixer.

<ポリビニルアルコール系重合体>
ポリビニルアルコール系重合体は、ビニルエステル系モノマーを重合し、得られるビニルエステル系重合体をけん化することにより製造することができる。ビニルエステル系モノマーとしては、例えば、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサティック酸ビニル等を挙げることができ、これらのなかでも酢酸ビニルが好ましい。
<Polyvinyl alcohol polymer>
The polyvinyl alcohol-based polymer can be produced by polymerizing a vinyl ester-based monomer and saponifying the obtained vinyl ester-based polymer. Examples of vinyl ester monomers include, for example, vinyl formate, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl valerate, vinyl laurate, vinyl stearate, vinyl benzoate, vinyl pivalate, vinyl versatate, and the like. Of these, vinyl acetate is preferred.

本発明において使用されるポリビニルアルコール系重合体(以下、ポリビニルアルコールをPVAということがある)は、とくに制限されないが、けん化度70〜100モル%、好適には80〜99.8モル%、重合度300〜3000、好適には500〜2000のPVA系重合体が好適に使用される。   The polyvinyl alcohol-based polymer (hereinafter, polyvinyl alcohol is sometimes referred to as PVA) used in the present invention is not particularly limited, but has a saponification degree of 70 to 100 mol%, preferably 80 to 99.8 mol%, A PVA-based polymer having a degree of 300 to 3000, preferably 500 to 2000 is suitably used.

PVA系重合体のけん化度は、けん化によりビニルアルコール単位に変換され得る単位の中で、実際にビニルアルコール単位にけん化されている単位の割合を示し、JIS K6726試験法に準じて測定される。   The degree of saponification of a PVA-based polymer indicates the ratio of units actually saponified to vinyl alcohol units among units that can be converted to vinyl alcohol units by saponification, and is measured according to JIS K6726 test method.

重合度(Po)は、JIS K6726試験法に準じて測定される値であり、PVA系重合体を再けん化し、精製した後、30℃の水中で測定した極限粘度[η](単位:デシリットル/g)から次式により求められる。
Po = ([η]×103/8.29)(1/0.62)
The degree of polymerization (Po) is a value measured according to the JIS K6726 test method. The intrinsic viscosity [η] (unit: deciliters) measured in water at 30 ° C. after re-saponifiing and purifying a PVA-based polymer. / G) by the following equation.
Po = ([η] × 103 / 8.29) (1 / 0.62)

本発明において使用されるポリビニルアルコール系重合体は、適宜変性されていてもよく、カルボキシル変性ポリビニルアルコール系重合体、シラノール変性ポリビニルアルコール系重合体、カチオン変性ポリビニルアルコール系重合体、末端アルキル変性ポリビニルアルコール系重合体などを用いることができる。   The polyvinyl alcohol-based polymer used in the present invention may be appropriately modified, and may be appropriately modified, such as a carboxyl-modified polyvinyl alcohol-based polymer, a silanol-modified polyvinyl alcohol-based polymer, a cation-modified polyvinyl alcohol-based polymer, and a terminal alkyl-modified polyvinyl alcohol. A system polymer or the like can be used.

本発明における組成物の製造方法では、その目的、用途に応じ、各種添加剤、たとえば可塑剤、界面活性剤、架橋剤を配合することができる。ここで、可塑剤としては、多価アルコールが好ましく、例えば、エチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリメチロールプロパン等を挙げることができ、これらの1種または2種以上を混合して使用することができる。これらの中でも、エチレングリコール、グリセリンおよびジグリセリンが好ましい。   In the method for producing a composition according to the present invention, various additives, for example, a plasticizer, a surfactant, and a crosslinking agent can be blended according to the purpose and use. Here, the plasticizer is preferably a polyhydric alcohol, and examples thereof include ethylene glycol, glycerin, diglycerin, propylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, and trimethylolpropane. Species or a mixture of two or more can be used. Among these, ethylene glycol, glycerin and diglycerin are preferred.

<組成物>
本発明における組成物における溶媒は、水、水溶性有機溶媒、あるいはこれらの混合溶媒であることが好ましい。セルロースおよびセルロースナノファイバーの分散性を考慮すると、液体媒体としては水、または水と水溶性有機溶媒との混合溶媒が好ましい。
<Composition>
The solvent in the composition of the present invention is preferably water, a water-soluble organic solvent, or a mixed solvent thereof. Considering the dispersibility of cellulose and cellulose nanofibers, the liquid medium is preferably water or a mixed solvent of water and a water-soluble organic solvent.

水溶性有機溶媒とは、水に溶解する有機溶媒である。その例として、メタノール、エタノール、2−プロパノール、ブタノール、グリセリン、アセトン、メチルエチルケトン、1,4−ジオキサン、N−メチル−2−ピロリドン、テトラヒドロフラン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、およびこれらの組合せが挙げられる。中でもメタノール、エタノール、2−プロパノール等の炭素数が1〜4の低級アルコールが好ましく、安全性および入手容易性の観点から、メタノール、エタノールがより好ましく、エタノールがさらに好ましい。前記混合溶媒中の水溶性有機溶媒の量は、70質量%以下が好ましく、50質量%以下がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。また、発明の効果を損なわない程度で、当該液体媒体は非水溶性有機溶媒を含んでいてもよい。   A water-soluble organic solvent is an organic solvent that dissolves in water. Examples include methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, glycerin, acetone, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, Dimethyl sulfoxide, acetonitrile, and combinations thereof. Among them, lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, such as methanol, ethanol, and 2-propanol, are preferable. From the viewpoint of safety and availability, methanol and ethanol are more preferable, and ethanol is still more preferable. The amount of the water-soluble organic solvent in the mixed solvent is preferably 70% by mass or less, more preferably 50% by mass or less, and even more preferably 10% by mass or more. Further, the liquid medium may contain a water-insoluble organic solvent to the extent that the effects of the invention are not impaired.

本発明において、セルロースとポリビニルアルコール系重合体を混合して、混合物を得る際、セルロースの固形分1質量部に対してポリビニルアルコール系重合体を1質量部以上含有していることが、混合性を向上させる観点から好ましい。また、セルロースの固形分1質量部に対してポリビニルアルコール系重合体90質量部以下含有していることが好ましく、70質量部以下含有していることが好ましく、50質量部以下含有していることが特に好ましい。セルロースの固形分1質量部に対してポリビニルアルコール系重合体90質量部以下にすることにより、ポリビニルアルコール系重合体による粘度の上昇を抑えることができるため、解繊時の解繊性が特に良好となる。   In the present invention, when the cellulose and the polyvinyl alcohol-based polymer are mixed to obtain a mixture, the mixture contains 1 part by mass or more of the polyvinyl alcohol-based polymer with respect to 1 part by mass of the solid content of the cellulose. It is preferable from the viewpoint of improving. Further, the content is preferably 90 parts by mass or less, more preferably 70 parts by mass or less, and preferably 50 parts by mass or less, based on 1 part by mass of the solid content of cellulose. Is particularly preferred. By setting the polyvinyl alcohol-based polymer to 90 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the solid content of cellulose, an increase in viscosity due to the polyvinyl alcohol-based polymer can be suppressed, so that the defibration property during defibration is particularly good. It becomes.

<セルロースとポリビニルアルコール系重合体の解繊方法>
セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体の解繊方法としては、両者を強力に混合することが好ましく、セルロースナノファイバーの粘性を発揮する繊維同士のネットワーク構造がPVAによって阻害される程、セルロースナノファイバーとPVAが均一分散された状態にするためのせん断力を有する装置を組み合わせて使用することが好ましい。
<Method of fibrillating cellulose and polyvinyl alcohol-based polymer>
As a method of defibrating the cellulose nanofiber and the polyvinyl alcohol-based polymer, it is preferable to mix the two strongly, and as the PVA inhibits the network structure between the fibers exhibiting the viscosity of the cellulose nanofiber, the cellulose nanofiber is so degraded. It is preferable to use a combination of a device having a shearing force for making PVA and PVA uniformly dispersed.

<解繊に用いる装置>
本発明において、セルロースとポリビニルアルコール系重合体の解繊に用いる装置としては、媒体攪拌型分散機、高圧式分散機、回転式分散機が挙げられる。
<Apparatus used for defibration>
In the present invention, examples of an apparatus used for defibrating cellulose and a polyvinyl alcohol-based polymer include a medium stirring type disperser, a high pressure type disperser, and a rotary type disperser.

<回転式分散機>
回転式分散機による混合は、攪拌手段となる1又は2以上の回転体を有する回転式分散機を用い、前記回転体の翼先端部の周速(以下「周速」という)が15m/s以上で処理する方法である。周速は15m/s以上であり、20m/s以上がより好ましく、22m/s以上が特に好ましい。周速の上限は特に存在しないが、経済性や分散機の機械強度から100m/s以下が好ましい。
<Rotary dispersion machine>
The mixing by the rotary disperser is performed by using a rotary disperser having one or more rotary members serving as stirring means, and the peripheral speed of the blade tip of the rotary member (hereinafter referred to as “peripheral speed”) is 15 m / s. This is the processing method. The peripheral speed is 15 m / s or more, more preferably 20 m / s or more, and particularly preferably 22 m / s or more. Although there is no particular upper limit for the peripheral speed, it is preferably 100 m / s or less in view of economy and mechanical strength of the dispersing machine.

処理時間は前記周速、処理槽の容量、1回の処理量等との関連において適宜設定することができる。例えば、回転体の周速が20m/s、処理槽の容量が1Lで、固形分濃度1質量%の水分散液500gを使用したとき、処理時間は1〜120分程度である。   The processing time can be appropriately set in relation to the peripheral speed, the capacity of the processing tank, the amount of processing at one time, and the like. For example, when the peripheral speed of the rotating body is 20 m / s, the capacity of the processing tank is 1 L, and 500 g of an aqueous dispersion having a solid concentration of 1% by mass is used, the processing time is about 1 to 120 minutes.

回転式分散機は、回転する回転体近傍に生じるせん断力、衝撃力、キャビテーションにより、微細化するものである。回転体は、各種形状の攪拌羽根、槽自体が回転するもの等の公知のものである。   The rotary type disperser is miniaturized by shearing force, impact force, and cavitation generated near a rotating rotating body. The rotating body is a known rotating body such as a stirring blade of various shapes, a rotating body itself, and the like.

回転式分散機は、回転体と固定部の間の空隙に処理対象となる酸化セルロース繊維を通過させて分散させるタイプのもの、一定方向に回転する内側回転体と内側回転体の外側を逆に回転する外側回転体とを有し、内側回転体と外側回転体の間の空隙に処理対象となる酸化セルロース繊維を通過させて分散させるタイプのものが好ましい。回転式分散機としては例えば、エム・テクニック社のクレアミックス、大平洋機工(株)のマイルダー、プライミクス(株)のTKロボミックス、大平洋機工(株)製の櫛歯型高速回転式分散機(キャビトロン)、大平洋機工(株)の高速回転式分散機(シャープフローミル)、プライミクス(株)製の薄膜旋回型高速回転式分散機(フィルミックス等を挙げることができる。   The rotary disperser is of a type in which the oxidized cellulose fiber to be processed is passed through the gap between the rotating body and the fixed portion to be dispersed, and the inside rotating body rotating in a certain direction and the outside of the inside rotating body are reversed. It is preferable to use a type that has an outer rotating body that rotates and that allows the oxidized cellulose fiber to be processed to pass through and be dispersed in the gap between the inner rotating body and the outer rotating body. Examples of the rotary dispersing machine include CLEARMIX of M Technique Co., Ltd., Milder of Taiyo Kiko Co., Ltd., TK Robomix of Primix Co., Ltd., and a comb-type high-speed rotary dispersing machine of Taiheiyo Kiko Co., Ltd. (Cavitron), a high-speed rotary disperser (Sharp Flow Mill) manufactured by Taiheiyo Kiko Co., Ltd., and a thin-film swirling high-speed rotary disperser (Filmix, manufactured by Primix Co., Ltd.).

このように回転させながら狭い空隙を通すことにより、高いせん断速度(単位s−1)を発生させることができるため、単に回転させた場合と比べて(即ち、家庭用のジューサーミキサーのように、上記空隙が大きくせん断速度が低い機械的手段を使用した場合と比べて)微細化処理が効果的に行える。上記空隙の大きさは5mm以下が好ましく、より好ましくは3mm以下、更に好ましくは2mm以下である。   Since a high shear rate (unit: s-1) can be generated by passing through a narrow gap while rotating as described above, compared with a case of simply rotating (i.e., like a home juicer mixer, The fine processing can be performed effectively (compared to the case where mechanical means having a large gap and a low shear rate is used). The size of the void is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and still more preferably 2 mm or less.

なお、回転式分散機で1回処理したものを再度処理することもでき、本発明では、1回処理することを1パス、1回処理した後、2回目の処理することを2パス、同様にして3回処理することを3パスと称する。パス回数は生産性の観点から1〜20パスが好ましく、1〜10パスがより好ましい。   In addition, what is processed once by the rotary dispersing machine can be processed again. In the present invention, the first processing is performed in one pass, the first processing is performed, and then the second processing is performed in two passes. Performing the processing three times is referred to as three passes. The number of passes is preferably 1 to 20 passes from the viewpoint of productivity, and more preferably 1 to 10 passes.

<高圧式分散機>
高圧式分散機を用いた混合としては、高圧ホモジナイザー(インベンシスシステム(株))、ナノマイザー(吉田機械興業(株))、マイクロフルイダイザー(MFIC Corp.)、アルティマイザーシステム((株)スギノマシン)、音レス高圧乳化分散装置((株)美粒)が使用できる。これらの装置は、吸入した処理対象(酸化セルロース繊維の水分散液)を高圧で微細な流路内に通したとき、流路内で生じる高いせん断力や流路の工夫により生じる流体と壁面との衝突や、流体同士の衝突による衝撃力や、微細な流路から吐出されるときに生じるキャビテーション等により、微細化処理するものである。
<High-pressure disperser>
Examples of mixing using a high-pressure disperser include a high-pressure homogenizer (Invensys System Co., Ltd.), a nanomizer (Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd.), a microfluidizer (MFIC Corp.), and an ultimateizer system (Sugino Machine Co., Ltd.) ), A sound-less high-pressure emulsifying and dispersing apparatus (Biyaku Co., Ltd.) can be used. These devices are designed such that, when an inhaled treatment target (aqueous dispersion of oxidized cellulose fibers) is passed through a fine flow path at a high pressure, the fluid and the wall generated by the high shear force generated in the flow path and the device of the flow path The microfabrication process is performed by the impact force due to the collision of the fluids, the impact force between the fluids, or the cavitation generated when the fluid is discharged from a fine channel.

操作する圧力としては1〜400MPaが好ましく、5〜350MPaがより好ましく、8〜200MPaが更に好ましい。高圧式分散機処理は1〜100回繰り返して処理することができる。ここでいう処理(1回以上の処理)は、高圧式分散機で1回処理したものを再度処理することを意味し、本発明では、1回処理することを1パス、1回処理した後、2回目の処理することを2パス、同様にして3回処理することを3パスと称する。パス回数は生産性の観点から1〜20パスが好ましく、1〜5パスがより好ましい。また、処理の方法としては、原料槽から送液された高圧分散機から吐出された分散液を直接原料槽に返すことにより、循環処理を行う方法もある。   The operating pressure is preferably 1 to 400 MPa, more preferably 5 to 350 MPa, and still more preferably 8 to 200 MPa. The high-pressure disperser treatment can be repeated 1 to 100 times. The processing (one or more processings) referred to herein means that the processing performed once by the high-pressure disperser is processed again. In the present invention, the processing performed once is performed in one pass and once. The second processing is called two passes, and the third processing in the same way is called three passes. The number of passes is preferably 1 to 20 passes, and more preferably 1 to 5 passes, from the viewpoint of productivity. As a processing method, there is also a method of performing a circulation process by directly returning the dispersion discharged from the high-pressure disperser sent from the raw material tank to the raw material tank.

<媒体撹拌型分散機>
媒体撹拌型分散機を用いた混合としては、媒体攪拌型の分散機(メディアミル)を適用することもできる。メディアミルは、ミル内に充填したメディアを攪拌等により、流動させて処理液の分散を行う方法であり、例えば、次の各処理方法を適用できる。
<Medium stirring type dispersion machine>
As the mixing using the medium stirring type disperser, a medium stirring type disperser (media mill) can be applied. The media mill is a method of dispersing a processing liquid by flowing a medium filled in the mill by stirring or the like. For example, the following processing methods can be applied.

処理方法としては、
(i)メディアが充填されたミル内に処理液を注入した後、所定の時間処理し、処理液を抜き出すバッチ処理方法、
(ii)メディアが充填されたミル内を攪拌機で攪拌した状態で、別の槽内にある被処理液をポンプ等により連続的にミル内へ供給し、分散された処理液をもとの槽内に戻す循環方式方法、
(iii)処理液の全てを別の槽で受けるパス方式等による分散処理方法が挙げられる。分散処理時の分散速度は、メディアの粒径や充填率、メディアミルの攪拌周速、供給速度等によって調節することができる。
As a processing method,
(I) a batch processing method of injecting a processing liquid into a mill filled with media, performing processing for a predetermined time, and extracting the processing liquid;
(Ii) While the inside of the mill filled with the media is being stirred by the stirrer, the liquid to be treated in another tank is continuously supplied into the mill by a pump or the like, and the dispersed treatment liquid is returned to the original tank. Recirculation method,
(Iii) A dispersion treatment method by a pass method or the like in which all of the treatment liquid is received in another tank. The dispersion speed at the time of the dispersion treatment can be adjusted by the media particle size and filling rate, the stirring speed of the media mill, the supply speed, and the like.

メディアミルとしては、ビーズミル、サンドミル、ボールミル等が挙げられ、具体的には、ビスコミル(アイメックス(株)社製)、タワーミル、DCPスーパーフロー、コスモ(日本アイリッヒ(株)社製)、スターミル(アシザワ・ファインテック(株)社製)、ウルトラ・アペックス・ミル(寿工業(株)社製)、ピコミル(浅田鉄工(株)社製)、SCミル、MSCミル、アトライタ(三井鉱山(株)社製)等の公知のメディアミルが挙げられる。   Examples of the media mill include a bead mill, a sand mill, a ball mill, and the like. Specifically, Visco Mill (manufactured by Imex Co., Ltd.), Tower Mill, DCP Superflow, Cosmo (manufactured by Nippon Eirich Co., Ltd.), Star Mill (Ashizawa)・ Finetech Co., Ltd.), Ultra Apex Mill (Kotobuki Kogyo Co., Ltd.), Pico Mill (Asada Tekko Co., Ltd.), SC Mill, MSC Mill, Attritor (Mitsui Mining Co., Ltd.) Known media mills.

メディアの材質としては、スチール、クロム合金等の高硬度金属、アルミナ、ジルコニア、ジルコン、チタニア等の高硬度セラミックス、ガラス、超高分子量ポリエチレン、ナイロン等の高分子材料等が挙げられる。   Examples of the material of the medium include high-hardness metals such as steel and chromium alloys, high-hardness ceramics such as alumina, zirconia, zircon, and titania, glass, and high-molecular materials such as ultrahigh molecular weight polyethylene and nylon.

本発明は、解繊して得られるセルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液に、更にポリビニルアルコール系重合体を添加することが好ましい。ポリビニルアルコール系重合体を添加する際、セルロースナノファイバーの固形分1質量部に対してポリビニルアルコール系重合体を1質量部以上含有するように添加することが好ましい。また、セルロースナノファイバーの固形分1質量部に対して、ポリビニルアルコール系重合体の総量が200質量部以下含有するように添加することが好ましく、150質量部以下含有するように添加することがさらに好ましく、120質量部以下含有するように添加することが特に好ましい。セルロースナノファイバーの固形分1質量部に対してポリビニルアルコール系重合体の総量が200質量部以下含有するように添加することにより、本発明によって得られるセルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体の混合性が良好となり、フィルム等を成型した際の欠陥が生じにくいという効果が得られる。   In the present invention, it is preferable to further add a polyvinyl alcohol-based polymer to a dispersion containing cellulose nanofibers obtained by defibration and a polyvinyl alcohol-based polymer. When the polyvinyl alcohol-based polymer is added, it is preferable to add the polyvinyl alcohol-based polymer so as to contain 1 part by mass or more of the polyvinyl alcohol-based polymer per 1 part by mass of the solid content of the cellulose nanofiber. In addition, it is preferable that the total amount of the polyvinyl alcohol-based polymer is added so as to contain 200 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of the solid content of the cellulose nanofiber. It is particularly preferable to add so as to contain 120 parts by mass or less. By adding so that the total amount of the polyvinyl alcohol-based polymer is 200 parts by mass or less based on 1 part by mass of the solid content of the cellulose nanofiber, the miscibility of the cellulose nanofiber and the polyvinyl alcohol-based polymer obtained by the present invention is obtained. Is good, and an effect that defects are less likely to occur when a film or the like is formed is obtained.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

<製造例1>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)5.00g(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社)39mg(絶乾1gのセルロースに対し0.05mmol)と臭化ナトリウム514mg(絶乾1gのセルロースに対し1.0mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、次亜塩素酸ナトリウムが6.0mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物をガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水で洗浄することで酸化されたパルプ(カルボキシル化セルロース)を得た。この時のパルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。これを水で1.0%(w/v)に調整した。
<Production Example 1>
5.00 g (absolutely dry) of bleached unbeaten kraft pulp (85% whiteness) derived from conifers 39 mg of TEMPO (Sigma Aldrich) (0.05 mmol per 1 g of absolute dry cellulose) and 514 mg of sodium bromide (absolute dry) (1.0 mmol per 1 g of cellulose) was added to 500 ml of an aqueous solution, and the mixture was stirred until the pulp was uniformly dispersed. An aqueous solution of sodium hypochlorite was added to the reaction system so that the amount of sodium hypochlorite became 6.0 mmol / g, and an oxidation reaction was started. During the reaction, the pH in the system decreased, but the pH was adjusted to 10 by sequentially adding a 3M aqueous sodium hydroxide solution. The reaction was terminated when sodium hypochlorite was consumed and the pH in the system stopped changing. The mixture after the reaction was filtered through a glass filter to separate the pulp, and the pulp was sufficiently washed with water to obtain oxidized pulp (carboxylated cellulose). The pulp yield at this time was 90%, the time required for the oxidation reaction was 90 minutes, and the amount of carboxyl groups was 1.6 mmol / g. This was adjusted to 1.0% (w / v) with water.

<測定>
実施例において、各パラメーターは以下のようにして測定した。
<Measurement>
In the examples, each parameter was measured as follows.

(カルボキシル基量の測定)
カルボキシル化セルロースの0.5質量%スラリー(水分散液)60mLを調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5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(a)から、下式を用いて算出した:カルボキシル基量〔mmol/gカルボキシル化セルロース〕=a〔mL〕×0.05/カルボキシル化セルロース質量〔g〕。
(Measurement of carboxyl group content)
60 mL of a 0.5% by mass slurry (aqueous dispersion) of carboxylated cellulose was prepared, and a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution was added to adjust the pH to 2.5. The electrical conductivity was measured until the value became, and the amount of sodium hydroxide consumed in the neutralization stage of the weak acid having a gradual change in electrical conductivity (a) was calculated using the following formula: the amount of carboxyl groups [mmol / g carboxylated cellulose] = a [mL] × 0.05 / mass of carboxylated cellulose [g].

(平均繊維径、アスペクト比の測定方法)
カルボキシメチル化セルロース繊維の平均繊維径および平均繊維長は、径が20nm以下の場合は原子間力顕微鏡(AFM)、20nm以上の場合は電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析した。
(Method of measuring average fiber diameter and aspect ratio)
The average fiber diameter and average fiber length of the carboxymethylated cellulose fibers are determined using an atomic force microscope (AFM) when the diameter is 20 nm or less, and using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) when the diameter is 20 nm or more. Analysis was performed on 200 randomly selected fibers.

<実施例1>
製造例1で製造したカルボキシル化セルロースと、PVA系重合体(日本酢ビ・ポバール社製 JF−17)の14質量%溶液を両者の固形分比率が1:10になるように水で6.4%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150MPa)で3回処理して、セルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む水性分散液を得た。得られた水性分散液を、ポリビニルアルコールに対して、セルロースナノファイバーが1.3質量%、かつ固形分15.2%になるように水で希釈後、固形のポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール社製 JF−17)を加え、スリーワンモーターで90℃で1時間撹拌した。撹拌後、90℃の恒温乾燥機にて2時間静置した。当該水性分散液の90℃の60rpmにおけるB型粘度は4059 mPa・sであった。
<Example 1>
5. A 14% by mass solution of the carboxylated cellulose produced in Production Example 1 and a PVA-based polymer (JF-17 manufactured by Nippon Bi-Poval Co., Ltd.) was mixed with water to a solid content ratio of 1:10. It was adjusted to 4% (w / v) and treated three times with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 150 MPa) to obtain an aqueous dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer. The obtained aqueous dispersion is diluted with water so that the cellulose nanofibers are 1.3% by mass and the solid content is 15.2% with respect to the polyvinyl alcohol, and then the solid polyvinyl alcohol (Nippon vinegar Bi-Poval) is diluted. JF-17) was added and stirred at 90 ° C. for 1 hour with a three-one motor. After stirring, the mixture was allowed to stand in a constant-temperature dryer at 90 ° C. for 2 hours. The B-type viscosity of the aqueous dispersion at 90 ° C. and 60 rpm was 4059 mPa · s.

<実施例2>
製造例1で製造したカルボキシル化セルロースと、PVA系重合体(日本酢ビ・ポバール社製 JF−17)の14質量%溶液を両者の固形分比率が1:30になるように水で9.9%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150MPa)で3回処理して、セルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む水性分散液を得た。得られた水性分散液を、ポリビニルアルコールに対して、セルロースナノファイバーが1.3質量%、かつ固形分15.2%になるように水で希釈後、固形のポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール社製 JF−17)を加え、スリーワンモーターで90℃で1時間撹拌した。撹拌後、90℃の恒温乾燥機にて2時間静置した。当該水性分散液の90℃の60rpmにおけるB型粘度は2369mPa・sであった。
<Example 2>
9. A 14% by mass solution of the carboxylated cellulose produced in Production Example 1 and a PVA-based polymer (JF-17, manufactured by Nippon Bi-Povar Co., Ltd.) was mixed with water so as to have a solid content ratio of 1:30. It was adjusted to 9% (w / v) and treated three times with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 150 MPa) to obtain an aqueous dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer. The obtained aqueous dispersion is diluted with water so that the cellulose nanofibers are 1.3% by mass and the solid content is 15.2% with respect to the polyvinyl alcohol, and then the solid polyvinyl alcohol (Nippon vinegar Bi-Poval) is diluted. JF-17) was added and stirred at 90 ° C. for 1 hour with a three-one motor. After stirring, the mixture was allowed to stand in a constant-temperature dryer at 90 ° C. for 2 hours. The B-type viscosity of the aqueous dispersion at 90 ° C. and 60 rpm was 2369 mPa · s.

<比較例1>
製造例1で製造したカルボキシル化セルロースを超高圧ホモジナイザー(20℃、150MPa)で3回処理し、セルロースナノファイバー分散液を得た。得られたセルロースナノファイバー分散液に、ポリビニルアルコールに対して、セルロースナノファイバーが1.3質量%、かつ固形分15.2%になるように水で希釈後、固形のポリビニルアルコールを加え、スリーワンモーターで90℃で1時間撹拌した。撹拌後、90℃の恒温乾燥機にて2時間静置した。水性分散液の90℃の60rpmにおけるB型粘度は5549mPa・sであった。
<Comparative Example 1>
The carboxylated cellulose produced in Production Example 1 was treated three times with an ultra-high pressure homogenizer (20 ° C., 150 MPa) to obtain a cellulose nanofiber dispersion. The resulting cellulose nanofiber dispersion is diluted with water so that the cellulose nanofibers are 1.3% by mass and the solid content is 15.2% with respect to polyvinyl alcohol, and then solid polyvinyl alcohol is added. The mixture was stirred at 90 ° C. for 1 hour with a motor. After stirring, the mixture was allowed to stand in a constant-temperature dryer at 90 ° C. for 2 hours. The B-type viscosity of the aqueous dispersion at 90 ° C. and 60 rpm was 5549 mPa · s.

[フィルムの作製と欠点の評価方法]
径9cmのプラスチックシャーレに、製造例1〜2、比較例1で調製した10質量%の水性分散液を60g投入し、室温で風乾することで厚さ30μmのセルロースナノファイバーとPVAの複合フィルムを得た。これらのフィルムの異物状の欠点を目視で観察して評価した。
[Production method of film and evaluation of defects]
60 g of the 10% by mass aqueous dispersion prepared in Production Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was put into a 9 cm-diameter plastic petri dish, and air-dried at room temperature to form a composite film of cellulose nanofiber and PVA having a thickness of 30 μm. Obtained. The foreign-state defects of these films were visually observed and evaluated.

〇:異物状の欠点が認められない
×:異物状の欠点がわずかに認められる
〇: No defect in the form of foreign matter is observed. ×: A slight defect in the form of foreign matter is observed.

Figure 2019218506
Figure 2019218506

表1の結果から、実施例1及び2のセルロースナノファイバー及びポリビニルアルコール系重合体を含む組成物は、比較例1に対し、同濃度で比較したときに低粘度であり(ハンドリング性に優れる)、フィルム化した際に異物状の欠陥が生じにくいことがわかる。   From the results in Table 1, the compositions containing the cellulose nanofibers and the polyvinyl alcohol-based polymer of Examples 1 and 2 have a low viscosity when compared with Comparative Example 1 at the same concentration (excellent in handling properties). It can be seen that foreign matter-like defects hardly occur when formed into a film.

Claims (6)

(A)セルロースとポリビニルアルコール系重合体を混合して、混合物を得る工程と、
(B)前記混合物を解繊して、セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液を得る工程、
を含むことを特徴とする、セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液の製造方法。
(A) a step of mixing cellulose and a polyvinyl alcohol-based polymer to obtain a mixture;
(B) a step of fibrillating the mixture to obtain a dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer;
A method for producing a dispersion containing cellulose nanofibers and a polyvinyl alcohol-based polymer, comprising:
前記解繊が、媒体攪拌型分散機、高圧式分散機または回転式分散機を用いて行われることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the defibration is performed using a medium stirring type disperser, a high-pressure disperser, or a rotary disperser. 前記セルロースナノファイバーとポリビニルアルコール系重合体を含む分散液に、更にポリビニルアルコール系重合体を添加することを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein a polyvinyl alcohol-based polymer is further added to the dispersion containing the cellulose nanofibers and the polyvinyl alcohol-based polymer. 前記解繊が、高圧式分散機を用いた、1MPa〜400MPaの操作圧力による処理であることを特徴とする、請求項1乃至3に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the defibration is a treatment using an operating pressure of 1 MPa to 400 MPa using a high-pressure disperser. 前記混合物が、セルロースに対してポリビニルアルコール系重合体を1〜90質量部含有していることを特徴とする、請求項1乃至4に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the mixture contains 1 to 90 parts by mass of a polyvinyl alcohol-based polymer with respect to cellulose. 前記セルロースが、化学変性セルロースであることを特徴とする、請求項1乃至5に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the cellulose is a chemically modified cellulose.
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