JP2020029423A - Dental material composition, dental material, and fine fibrous cellulose used for the dental material - Google Patents

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実央 山中
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教郎 山根
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憲司 有田
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Yukari Shinonaga
ゆかり 篠永
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Abstract

To provide a dental material composition that makes it possible to obtain a dental material with excellent mechanical strength such as flexural strength, without worsening a fluoride ion elution ability or while improving it, and a dental material obtained from the dental material composition, and provide a fine fibrous cellulose used for the dental material.SOLUTION: A dental material composition contains a fine fibrous cellulose with a fiber width of 1,000 nm or less and glass ionomer cement.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、歯科材料用組成物、歯科材料および該歯科材料に使用される微細繊維状セルロースに関する。   The present invention relates to a composition for a dental material, a dental material, and a fine fibrous cellulose used for the dental material.

グラスアイオノマーセメントは、歯冠色で生体親和性に優れ、無処理での安定した歯質接着性やフッ化物イオン溶出能を有し、齲蝕による欠損が生じた歯牙に対し、修復物を充填する歯科治療に広く使用されている。
特許文献1には、従来のグラスアイオノマーセメントと同様の操作性を持ちながら、硬化後のセメント混合物の物理的強度、とくに圧縮強度が高い歯科用グラスアイオノマーセメントを得ることができる歯科用グラスアイオノマー液を提供することを目的として、30〜60質量%のα−β不飽和カルボン酸重合体と、コロイダルシリカ量として0.1〜10質量%の、平均粒子径が1〜100nmのコロイダルシリカがSiO濃度1〜50質量%に水に対して単分散状態となっているシリカ水性ゾルと、残部である40〜70質量%の水とからなる歯科用グラスアイオノマーセメント液が開示されている。
Glass ionomer cement is crown-colored and has excellent biocompatibility, has stable untreated dentin adhesion and fluoride ion elution ability, and is used to fill restorations for teeth with carious defects Widely used for dental treatment.
Patent Document 1 discloses a dental glass ionomer liquid capable of obtaining a dental glass ionomer cement having high physical strength, particularly high compressive strength, of a cement mixture after curing while having the same operability as a conventional glass ionomer cement. For the purpose of providing 30 to 60% by mass of an α-β unsaturated carboxylic acid polymer and 0.1 to 10% by mass of colloidal silica and colloidal silica having an average particle size of 1 to 100 nm silica aqueous sol dispersed in a monodisperse state 2 concentration from 1 to 50% by weight with respect to water, dental glass ionomer cement liquid consisting of 40 to 70% by weight as the balance of water is disclosed.

特開2007−091689号公報JP 2007/091689 A

グラスアイオノマーセメントとして広く使用されているものは、ポリカルボン酸、フルオロアルミノシリケートガラス粉末、および水を主成分としたものであり、従来型グラスアイオノマーセメントと呼ばれている。従来型グラスアイオノマーセメントは、曲げ強度を始めとした機械的強度が十分ではないという問題がある。
また、特許文献1に記載された発明では、コロダイルシリカの増粘効果が強すぎるために、配合した際に均一な液を得ることが困難であるという問題がある。
What is widely used as a glass ionomer cement is mainly composed of polycarboxylic acid, fluoroaluminosilicate glass powder, and water, and is called a conventional glass ionomer cement. The conventional glass ionomer cement has a problem that the mechanical strength including bending strength is not sufficient.
Further, in the invention described in Patent Document 1, there is a problem that it is difficult to obtain a uniform liquid when blended, because the thickening effect of colloidal silica is too strong.

本発明は、フッ化物イオン溶出能を減じることなく、または向上させつつ、曲げ強度等の機械的強度に優れた歯科材料が得られる歯科材料用組成物および該歯科材料用組成物から得られる歯科材料を提供することを目的とする。さらに本発明は、前記歯科材料に使用される、微細繊維状セルロースを提供することを目的とする。   The present invention provides a dental material composition capable of obtaining a dental material having excellent mechanical strength such as bending strength without reducing or improving the fluoride ion eluting ability, and a dental material obtained from the dental material composition. The purpose is to provide the material. A further object of the present invention is to provide fine fibrous cellulose used for the dental material.

本発明者等は、微細繊維状セルロースと、グラスアイオノマーセメントを含有する歯科材料により、上記の課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の<1>〜<9>に関する。
<1> 繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、グラスアイオノマーセメントとを含有する、歯科材料用組成物。
<2> <1>に記載の歯科材料用組成物を硬化してなる、歯科材料。
<3> フッ化物イオンの溶出量が、50μg/cm/週以上500μg/cm/週以下である、<2>に記載の歯科材料。
<4> 3点曲げ強さが7MPa以上150MPa以下である、<2>または<3>に記載の歯科材料。
<5> 圧縮強さが60MPa以上500MPa以下である、<2>〜<4>のいずれかに記載の歯科材料。
<6> 微細繊維状セルロースの含有量が、歯科材料の全固形分質量に対して、0.1質量%以上50質量%以下である、<2>〜<5>のいずれかに記載の歯科材料。
<7> 微細繊維状セルロースの軸比が、20以上10,000以下である、<2>〜<6>のいずれかに記載の歯科材料。
<8> 微細繊維状セルロースが、イオン性基を有する、<2>〜<7>のいずれかに記載の歯科材料。
<9> グラスアイオノマーセメントと混合して歯科材料を作製するために使用される、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース。
The present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by a dental material containing fine fibrous cellulose and glass ionomer cement.
That is, the present invention relates to the following <1> to <9>.
<1> A composition for a dental material, comprising fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and glass ionomer cement.
<2> A dental material obtained by curing the dental material composition according to <1>.
<3> The dental material according to <2>, wherein the amount of fluoride ion eluted is from 50 μg / cm 2 / week to 500 μg / cm 2 / week.
<4> The dental material according to <2> or <3>, wherein the three-point bending strength is 7 MPa or more and 150 MPa or less.
<5> The dental material according to any one of <2> to <4>, having a compressive strength of 60 MPa or more and 500 MPa or less.
<6> The dental according to any one of <2> to <5>, wherein the content of the fine fibrous cellulose is 0.1% by mass or more and 50% by mass or less based on the total solid content of the dental material. material.
<7> The dental material according to any one of <2> to <6>, wherein the axial ratio of the fine fibrous cellulose is 20 or more and 10,000 or less.
<8> The dental material according to any one of <2> to <7>, wherein the fine fibrous cellulose has an ionic group.
<9> A fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, which is used for producing a dental material by being mixed with a glass ionomer cement.

本発明によれば、フッ化物イオン溶出能を減じることなく、または向上させつつ、曲げ強度等の機械的強度に優れた歯科材料が得られる歯科材料用組成物を提供することができた。さらに本発明によれば、前記歯科材料に使用される、微細繊維状セルロースを提供することができた。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition for dental materials which can obtain the dental material excellent in mechanical strength, such as bending strength, without reducing or improving fluoride ion elution ability was able to be provided. Further, according to the present invention, fine fibrous cellulose used for the dental material can be provided.

図1は、リン酸基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度との関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the dropping amount of NaOH and the electric conductivity for a fiber raw material having a phosphate group. 図2は、カルボキシ基を有する繊維原料に対するNaOH滴下量と電気伝導度との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added to the fiber raw material having a carboxy group and the electrical conductivity. 図3は、実施例および比較例における3点曲げ試験の結果を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the results of a three-point bending test in Examples and Comparative Examples. 図4は、実施例および比較例における圧縮試験の結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of a compression test in Examples and Comparative Examples. 図5は、実施例および比較例におけるフッ化物イオン溶出量の測定結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the measurement results of the fluoride ion elution amount in Examples and Comparative Examples.

[歯科材料用組成物]
本発明の歯科材料用組成物は、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、グラスアイオノマーセメントとを含有する。
従来のグラスアイオノマーセメントを含有する歯科材料用組成物から得られた歯科材料では、その機械的強度が十分ではなく、更なる機械的強度の向上が望まれていた。とくに、曲げ強度が十分ではなく、曲げ強度の向上が望まれていた。
一方で、一般には、機械的強度を向上させると、フッ化物イオン溶出量が低下する傾向にある。したがって、フッ化物イオン溶出量を減じることなく、または向上させつつ、機械的強度が向上した歯科材料が得られる歯科材料用組成物が求められていた。
本発明者らは、鋭意検討した結果、グラスアイオノマーセメントと、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースとを含有する歯科材料用組成物を採用することにより、フッ化物溶出量を減じることなく、または向上させつつ、機械的強度、とくに曲げ強度の向上した歯科材料が得られることを見出した。上記の効果が得られる詳細な機構は不明であるが、一部は以下のように推定される。
すなわち、微細繊維状セルロースが、歯科材料中でフィラーとして機能することで、曲げ強度などの機械的強度が向上したものと考えられる。また、微細繊維状セルロースは、繊維幅がナノメートルオーダーであるにも関わらず、歯科材料用組成物中での分散性に優れることから、フィラートして有効に機能したものと推定される。
なお、微細繊維状セルロースを配合した歯科材料において、フッ化物イオン溶出量の低下が生じかなった理由は不明であるが、驚くべきことに、本発明の歯科材料は、微細繊維状セルロースを含有しない歯科材料に比べて、フッ化物イオンの溶出量が減少せず、または増加するものであった。
[Dental material composition]
The composition for a dental material of the present invention contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, and a glass ionomer cement.
A dental material obtained from a composition for a dental material containing a conventional glass ionomer cement has insufficient mechanical strength, and further improvement in mechanical strength has been desired. In particular, the bending strength is not sufficient, and improvement in bending strength has been desired.
On the other hand, generally, when the mechanical strength is improved, the fluoride ion elution amount tends to decrease. Therefore, there has been a need for a dental material composition that can provide a dental material with improved mechanical strength without reducing or increasing the fluoride ion elution amount.
The present inventors have conducted intensive studies and found that the use of a composition for dental materials containing glass ionomer cement and a fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less reduces the amount of fluoride elution. It has been found that a dental material having improved or less mechanical strength, particularly improved bending strength, can be obtained. The detailed mechanism by which the above effects can be obtained is unknown, but some are presumed as follows.
That is, it is considered that the fine fibrous cellulose functions as a filler in the dental material, thereby improving the mechanical strength such as bending strength. In addition, the fine fibrous cellulose has excellent dispersibility in the dental material composition, despite the fact that the fiber width is on the order of nanometers.
In the dental material containing fine fibrous cellulose, the reason why the amount of fluoride ion elution did not decrease is unknown, but surprisingly, the dental material of the present invention does not contain fine fibrous cellulose. Compared with the dental material, the elution amount of fluoride ion did not decrease or increased.

本発明において、「歯科材料用組成物」とは、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースおよびグラスアイオノマーセメントとを含有する、硬化前の歯科材料用の組成物を意味する。一方、「歯科材料」は、前記歯科用組成物が硬化して形成されたものである。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
In the present invention, the term "composition for dental material" means a composition for dental material before hardening, which contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and glass ionomer cement. On the other hand, the “dental material” is formed by curing the dental composition.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

<微細繊維状セルロース>
本発明の歯科材料用組成物および歯科材料は、微細繊維状セルロースを含有し、該微細繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm以下の繊維状セルロースである。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
<Fine fibrous cellulose>
The composition for a dental material and the dental material of the present invention contain fine fibrous cellulose, and the fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose can be measured by, for example, observation with an electron microscope.

微細繊維状セルロースの繊維幅は、100nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、8nm以下であることがさらに好ましい。また、繊維幅は2nm以上であることが好ましい。
微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1000nm以下である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。
The fiber width of the fine fibrous cellulose is preferably 100 nm or less, more preferably 30 nm or less, and even more preferably 8 nm or less. Further, the fiber width is preferably 2 nm or more.
The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, 1000 nm or less. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, further preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 10 nm or less. Is particularly preferred. By controlling the average fiber width of the fine fibrous cellulose to 2 nm or more, dissolution in water as cellulose molecules is suppressed, and the effect of improving the strength, rigidity, and dimensional stability of the fine fibrous cellulose is more easily exhibited. be able to. The fine fibrous cellulose is, for example, a monofibrous cellulose.

繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の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。次いで、観察対象とな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と交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
The average fiber width of the fibrous cellulose is measured, for example, using an electron microscope as follows. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less was prepared, and this suspension was cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilization treatment, and a TEM observation sample was prepared. And In the case of including a wide fiber, an SEM image of a surface cast on glass may be observed. Next, observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1,000 times, 5000 times, 10,000 times, or 50,000 times depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions and magnification are adjusted so as to satisfy the following conditions.
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicular to the straight line is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
The width of the fiber that intersects the straight line X and the straight line Y is visually read for an observation image satisfying the above conditions. In this way, at least three or more sets of observation images of the surface portions that do not overlap each other are obtained. Next, the width of the fiber that intersects the straight line X and the straight line Y is read for each image. Thereby, the fiber width of at least 20 fibers × 2 × 3 = 120 fibers is read. Then, the average value of the read fiber width is defined as the average fiber width of the fibrous cellulose.

微細繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。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る。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も可能となる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。   The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 μm to 1000 μm, more preferably 0.1 μm to 800 μm, and more preferably 0.1 μm to 600 μm. More preferred. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed. Further, the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose can be adjusted to an appropriate range. The fiber length of the fine fibrous cellulose can be determined by image analysis using, for example, TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、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、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。
The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has the type I crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418 °) monochromated with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions near 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less.
The proportion of the type I crystal structure in the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and even more preferably 50% or more. Thereby, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion coefficient. The crystallinity can be determined by measuring the X-ray diffraction profile and using a pattern thereof according to a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10,000以下であることが好ましく、50以上1,000以下であることがより好ましく、100以上1,000以下であることがさらに好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、歯科材料の機械的強度の向上効果により優れる点で好ましい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば微細繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。   The axial ratio (fiber length / fiber width) of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably, for example, 20 or more and 10,000 or less, more preferably 50 or more and 1,000 or less, and 100 or more and 1 or less. More preferably, it is not more than 2,000. It is preferable that the axial ratio be equal to or more than the lower limit value, since the effect of improving the mechanical strength of the dental material is more excellent. It is preferable that the axial ratio be equal to or less than the upper limit, since handling such as dilution becomes easy when fine fibrous cellulose is treated as an aqueous dispersion.

本発明の歯科材料用組成物および後述する本発明の歯科材料において、微細繊維状セルロースの含有量は、全固形分質量に対して、0.1質量%以上50質量%以下であることが好ましい。微細繊維状セルロースの含有量が上記範囲内であると、歯科材料において、フッ化物イオンの溶出量を減じることなく、機械的強度を向上させることができる点で好ましい。
微細繊維状セルロースの含有量は、歯科材料用組成物の全固形分質量に対して、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは1.0質量%以上、よりさらに好ましくは3.0質量%以上である。また、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、よりさらに好ましくは10質量%以下である。
In the dental material composition of the present invention and the dental material of the present invention described below, the content of fine fibrous cellulose is preferably 0.1% by mass or more and 50% by mass or less based on the total solid content mass. . It is preferable that the content of the fine fibrous cellulose is within the above range, since the dental material can have improved mechanical strength without reducing the elution amount of fluoride ions.
The content of the fine fibrous cellulose is more preferably at least 0.3% by mass, still more preferably at least 1.0% by mass, and still more preferably at least 3.0% by mass, based on the total solid mass of the dental material composition. % By mass or more. Further, the content is more preferably 30% by mass or less, further preferably 20% by mass or less, and still more preferably 10% by mass or less.

本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。とくに、結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が高い微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。   The fine fibrous cellulose in the present embodiment has, for example, both a crystalline region and an amorphous region. In particular, the fine fibrous cellulose having both the crystalline region and the non-crystalline region and having a high axial ratio is realized by the method for producing fine fibrous cellulose described below.

本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえばイオン性置換基および非イオン性置換基のうちの少なくとも1種を有する。分散媒中における繊維の分散性を向上させ、解繊処理における解繊効率を高める観点からは、微細繊維状セルロースがイオン性置換基を有することがより好ましい。イオン性置換基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性置換基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性置換基としてアニオン性基を有することがとくに好ましい。
なお、微細繊維状セルロースには、イオン性置換基を導入する処理が行われていなくてもよい。
The fine fibrous cellulose in the present embodiment has, for example, at least one of an ionic substituent and a nonionic substituent. From the viewpoint of improving the dispersibility of the fibers in the dispersion medium and improving the defibration efficiency in the defibration treatment, it is more preferable that the fine fibrous cellulose has an ionic substituent. The ionic substituent may include, for example, one or both of an anionic group and a cationic group. The nonionic substituent may include, for example, an alkyl group, an acyl group, and the like. In the present embodiment, it is particularly preferable to have an anionic group as the ionic substituent.
The treatment for introducing an ionic substituent may not be performed on the fine fibrous cellulose.

イオン性置換基としてのアニオン性基としては、たとえばリン酸基また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)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、およびスルホン基また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、リン酸基およびカルボキシ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とくに好ましい。   Examples of the anionic group as the ionic substituent include a phosphate group or a substituent derived from a phosphate group (sometimes referred to simply as a phosphate group), a carboxy group or a substituent derived from a carboxy group (simply a carboxy group). And at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (which may be simply referred to as a sulfone group), and at least one selected from a phosphate group and a carboxy group. One type is more preferred, and a phosphate group is particularly preferred.

リン酸基またはリン酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基であり、リンオキソ酸基またはリンオキソ酸に由来する置換基として一般化される。   The phosphate group or a substituent derived from a phosphate group is, for example, a substituent represented by the following formula (1), and is generalized as a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid.

式(1)中、a、bおよびnは自然数である(ただし、a=b×mである)。α,α,・・・,αおよびα’のうちa個がOであり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αおよびα’の全てがOであっても構わない。Rは、各々、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、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。 In the formula (1), a, b and n are natural numbers (however, a = b × m). Of α 1 , α 2 ,..., α n and α ′, a is O , and the rest are either R or OR. Note that all of α n and α ′ may be O . R represents a hydrogen atom, a saturated-straight-chain hydrocarbon group, a saturated-branched-chain hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-straight-chain hydrocarbon group, or an unsaturated-branched-chain hydrocarbon group, respectively. A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative thereof.

飽和−直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、またはn−ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、またはt−ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、またはシクロヘキシル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、またはアリル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、または3−ブテニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。芳香族基としては、フェニル基、またはナフチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。   Examples of the saturated-linear hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group, but are not particularly limited. Examples of the saturated-branched hydrocarbon group include an i-propyl group and a t-butyl group, but are not particularly limited. Examples of the saturated-cyclic hydrocarbon group include, but are not particularly limited to, a cyclopentyl group and a cyclohexyl group. Examples of the unsaturated-linear hydrocarbon group include a vinyl group and an allyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated-branched hydrocarbon group include an i-propenyl group and a 3-butenyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated-cyclic hydrocarbon group include a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group, but are not particularly limited. Examples of the aromatic group include a phenyl group and a naphthyl group, but are not particularly limited.

また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、またはアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられるが、とくに限定されない。
また、Rの主鎖を構成する炭素原子数はとくに限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リン酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。
Further, as the deriving group for R, a functional group in which at least one of functional groups such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted to a main chain or a side chain of the above various hydrocarbon groups. Groups, but are not particularly limited.
The number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R to the above range, the molecular weight of the phosphate group can be adjusted to an appropriate range, facilitating penetration into the fiber material, and increasing the yield of fine cellulose fibers. You can also.

βb+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。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、または芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、もしくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、もしくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、または水素イオン等が挙げられるが、とくに限定されない。これらは1種または2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、またはカリウムのイオンが好ましいが、とくに限定されない。 β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic or inorganic substance. Examples of the monovalent or higher cation composed of an organic substance include aliphatic ammonium or aromatic ammonium. Examples of the monovalent or higher cation composed of an inorganic substance include ions of an alkali metal such as sodium, potassium, or lithium; Examples include, but are not particularly limited to, cations of divalent metals such as calcium and magnesium, and hydrogen ions. These can be applied alone or in combination of two or more. The monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance is preferably a sodium or potassium ion which is hardly yellowed when a fiber material containing β is heated and is industrially easily used, but is not particularly limited.

なお、リン酸基は、たとえばリン酸からヒドロキシ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−PO32で表される基である。リン酸基に由来する置換基には、リン酸基の塩、リン酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リン酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)として微細繊維状セルロースに含まれていてもよい。
また、リン酸基は、たとえば、亜リン酸基(ホスホン酸基)であってもよく、リン酸基に由来する置換基は、亜リン酸基の塩、亜リン酸エステル基などであってもよい。
The phosphate group is a divalent functional group corresponding to, for example, a phosphoric acid obtained by removing a hydroxy group from phosphoric acid. Is specifically a group represented by -PO 3 H 2. The substituent derived from the phosphate group includes substituents such as a salt of the phosphate group and a phosphate group. The substituent derived from the phosphate group may be contained in the fine fibrous cellulose as a group in which the phosphate group is condensed (for example, a pyrophosphate group).
Further, the phosphate group may be, for example, a phosphite group (phosphonate group), and the substituent derived from the phosphate group may be a salt of a phosphite group, a phosphite ester group, or the like. Is also good.

微細繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、微細繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり3.65mmol/g以下であることが好ましく、3.50mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、歯科材料中での分散性の向上にも寄与しているものと推定される。
ここで、単位mmol/gにおける分母は、イオン性置換基の対イオンが水素イオン(H)であるときの繊維状セルロースの質量を示す。
微細繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば伝導度滴定法により測定することができる。伝導度滴定法による測定では、得られた微細繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながら伝導度の変化を求めることにより、導入量を測定する。
The amount of the ionic substituent introduced into the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. It is more preferably at least 0.50 mmol / g, particularly preferably at least 1.00 mmol / g. The amount of the ionic substituent introduced into the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 3.65 mmol / g or less, more preferably 3.50 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. And more preferably 3.00 mmol / g or less. By setting the introduction amount of the ionic substituent within the above range, the fineness of the fiber raw material can be facilitated, and the stability of the fine fibrous cellulose can be increased. Further, it is presumed that the introduction amount of the ionic substituent within the above range contributes to the improvement of the dispersibility in the dental material.
Here, the denominator in the unit of mmol / g indicates the mass of fibrous cellulose when the counter ion of the ionic substituent is a hydrogen ion (H + ).
The amount of the ionic substituent introduced into the fine fibrous cellulose can be measured, for example, by a conductivity titration method. In the measurement by the conductivity titration method, the amount of introduction is measured by determining the change in conductivity while adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained slurry containing fine fibrous cellulose.

図1は、リン酸基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。
微細繊維状セルロースに対するリン酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、微細繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、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観察し、図1に示すような滴定曲線を得る。図1に示すように、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)。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。このように、滴定曲線には、3つの領域が現れる。このうち、第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の強酸性基量と等しく、第2領域で必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の弱酸性基量と等しくなる。リン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上弱酸性基が失われ、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、強酸性基量は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。このため、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。したがって、上記で得られた滴定曲線の第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)で除して得られる値が、リン酸基導入量(mmol/g)となる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the dropping amount of NaOH and the electric conductivity for fine fibrous cellulose having a phosphate group.
The amount of phosphate groups introduced into the fine fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fine fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin, a fibrillation treatment similar to the fibrillation treatment step described later may be performed on the measurement target. Next, a change in electric conductivity is observed while adding an aqueous solution of sodium hydroxide, and a titration curve as shown in FIG. 1 is obtained. As shown in FIG. 1, the electrical conductivity sharply decreases at first (hereinafter, referred to as “first region”). Thereafter, the conductivity starts to slightly increase (hereinafter, referred to as “second region”). Thereafter, the increment of the conductivity increases (hereinafter, referred to as “third region”). Note that the boundary point between the second region and the third region is defined as the point at which the amount of change in the conductivity twice (ie, the increment (slope) of the conductivity) becomes maximum. Thus, three regions appear in the titration curve. Of these, the amount of alkali required in the first region is equal to the amount of strongly acidic groups in the slurry used for titration, and the amount of alkali required in the second region is equal to the amount of weakly acidic groups in the slurry used for titration. Become equal. When the phosphate group causes condensation, the weakly acidic group is apparently lost, and the amount of alkali required in the second region is smaller than the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of the strongly acidic group matches the amount of the phosphorus atom regardless of the presence or absence of condensation. For this reason, simply referring to the phosphate group introduction amount (or phosphate group amount) or the substituent group introduction amount (or substituent amount) indicates a strongly acidic group amount. Therefore, the value obtained by dividing the alkali amount (mmol) required in the first region of the titration curve obtained above by the solid content (g) in the slurry to be titrated is the phosphate group introduction amount (mmol / mmol). g).

なお、上述のリン酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の微細繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の微細繊維状セルロースが有するリン酸基量(以降、リン酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リン酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの微細繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである微細繊維状セルロースが有するリン酸基量(以降、リン酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リン酸基量(C型)=リン酸基量(酸型)/{1+(W−1)×A/1000}
A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリン酸基由来の総アニオン量(リン酸基の強酸性基量と弱酸性基量を足した値)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
Note that the above-mentioned phosphate group introduction amount (mmol / g) indicates the amount of phosphate groups (hereinafter referred to as phosphoric acid) contained in the acid-form fine fibrous cellulose since the denominator indicates the mass of the acid-form fine fibrous cellulose. (Referred to as a basic amount (acid type)). On the other hand, when the counter ion of the phosphate group is substituted by an arbitrary cation C so as to have a charge equivalent, the denominator is converted into the mass of the fine fibrous cellulose when the cation C is the counter ion. By doing so, the amount of phosphate groups (hereinafter, the amount of phosphate groups (C type)) of the fine fibrous cellulose having the cation C as a counter ion can be determined.
That is, it is calculated by the following formula.
Phosphate group amount (C type) = phosphate group amount (acid type) / {1+ (W-1) × A / 1000}
A [mmol / g]: total amount of anions derived from the phosphate groups of the fibrous cellulose (the value obtained by adding the amount of the strongly acidic groups and the amount of the weakly acidic groups of the phosphate groups)
W: Formula weight per valence of cation C (for example, 23 for Na and 9 for Al)

図2は、カルボキシ基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量と電気伝導度の関係を示すグラフである。
微細繊維状セルロースに対するカルボキシ基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、微細繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、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観察し、図2に示すような滴定曲線を得る。なお、必要に応じて、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。滴定曲線は、図2に示すように、電気伝導度が減少した後、伝導度の増分(傾き)がほぼ一定となるまでの第1領域と、その後に伝導度の増分(傾き)が増加する第2領域に区分される。なお、第1領域、第2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。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、カルボキシ基の導入量(mmol/g)となる。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the dropping amount of NaOH and the electric conductivity for the fine fibrous cellulose having a carboxy group.
The amount of the carboxy group introduced into the fine fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fine fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin, a fibrillation treatment similar to the fibrillation treatment step described later may be performed on the measurement target. Next, a change in electric conductivity is observed while adding an aqueous solution of sodium hydroxide, and a titration curve as shown in FIG. 2 is obtained. In addition, you may implement the defibration process similar to the defibration process process mentioned later with respect to a measurement object as needed. As shown in FIG. 2, the titration curve shows a first region where the increment (slope) of the conductivity becomes substantially constant after the decrease in the electric conductivity, and thereafter, the increment (slope) of the conductivity increases. It is divided into a second area. Note that the boundary point between the first region and the second region is defined as a point at which the amount of change in the conductivity twice (in other words, the increment (slope) of the conductivity becomes maximum). The value obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve by the solid content (g) in the slurry containing fine fibrous cellulose to be titrated is the amount of carboxy group introduced ( mmol / g).

なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の微細繊維状セルロースの質量であることから、酸型の微細繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、カルボキシ基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの微細繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するカルボキシ基量(以降、カルボキシ基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
カルボキシ基量(C型)=カルボキシ基量(酸型)/{1+(W−1)×(カルボキシ基量(酸型))/1000}
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
In addition, since the denominator is the mass of the acid-form fine fibrous cellulose, the above-mentioned carboxy group introduction amount (mmol / g) is the amount of carboxy groups (hereinafter referred to as carboxy group amount ( Acid type). On the other hand, when the counter ion of the carboxy group is substituted by an arbitrary cation C so as to have a charge equivalent, the denominator is converted into the mass of the fine fibrous cellulose when the cation C is a counter ion. Thus, the amount of carboxy groups of the fibrous cellulose having the cation C as a counter ion (hereinafter, the amount of carboxy groups (C type)) can be determined.
That is, it is calculated by the following formula.
Carboxy group amount (C type) = Carboxy group amount (acid type) / {1+ (W-1) × (carboxy group amount (acid type)) / 1000}
W: Formula weight per valence of cation C (for example, 23 for Na and 9 for Al)

<微細繊維状セルロースの製造方法>
(セルロースを含む繊維原料)
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料(以下、単に「繊維原料」ともいう。)から製造される。
セルロースを含む繊維原料としては、とくに限定されないが、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、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、とくに限定されないが、たと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)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)および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)および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。非木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。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。
上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、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観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
<Method for producing fine fibrous cellulose>
(Raw material containing cellulose)
The fine fibrous cellulose is produced from a fiber material containing cellulose (hereinafter, also simply referred to as “fiber material”).
The fiber material containing cellulose is not particularly limited, but pulp is preferably used because it is easily available and inexpensive. Pulp includes, for example, wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of the wood pulp include, but are not particularly limited to, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), and unbleached kraft pulp (UKP). And oxygen bleached kraft pulp (OKP); semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemical ground wood pulp (CGP); groundwood pulp (GP); and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP). And mechanical pulp. Non-wood pulp includes, but is not limited to, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse. Examples of the deinked pulp include, but are not particularly limited to, deinked pulp made from waste paper. As the pulp of this embodiment, one of the above-mentioned types may be used alone, or two or more types may be used in combination.
Among the above pulp, for example, wood pulp and deinked pulp are preferable from the viewpoint of availability. In addition, among wood pulp, a viewpoint that the cellulose ratio is large and the yield of fine fibrous cellulose at the time of defibration treatment is high, and the decomposition of cellulose in pulp is small, and fine fibrous cellulose of long fibers having a large axial ratio can be obtained. From the viewpoint, for example, chemical pulp is more preferable, and kraft pulp and sulfite pulp are more preferable. In addition, when fine fibrous cellulose of long fibers having a large axial ratio is used, the viscosity tends to increase.

セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。
また、セルロースを含む繊維原料に代えて、その一部として、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。
As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in ascidians or bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can be used.
In addition, instead of a fiber material containing cellulose, a fiber formed by a linear nitrogen-containing polysaccharide polymer such as chitin or chitosan can be used as a part thereof.

上述のようなイオン性置換基を導入した微細繊維状セルロースを得るためには、上述したセルロースを含む繊維原料にイオン性置換基を導入するイオン性置換基導入工程、洗浄工程、アルカリ処理工程(中和工程)、解繊処理工程をこの順で有することが好ましく、洗浄工程の代わりに、または洗浄工程に加えて、酸処理工程を有していてもよい。イオン性置換基導入工程としては、リン酸基導入工程およびカルボキシ基導入工程が例示される。以下、それぞれについて説明する。   In order to obtain the fine fibrous cellulose into which the ionic substituent is introduced as described above, an ionic substituent introduction step of introducing the ionic substituent into the above-mentioned cellulose-containing fiber material, a washing step, and an alkali treatment step ( It is preferable to have a neutralization step) and a fibrillation treatment step in this order, and may have an acid treatment step instead of or in addition to the washing step. Examples of the ionic substituent introduction step include a phosphate group introduction step and a carboxy group introduction step. Hereinafter, each will be described.

(イオン性置換基導入工程)
〔リン酸基導入工程〕
セルロース繊維にリン酸基を導入する工程(リン酸基導入工程)について以下に説明する。
リン酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リン酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)をセルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リン酸基導入繊維が得られることとなる。
(Ionic substituent introduction step)
(Phosphate group introduction step)
The step of introducing a phosphate group into cellulose fibers (phosphate group introduction step) will be described below.
In the phosphate group introduction step, at least one compound selected from compounds capable of introducing a phosphate group (hereinafter, also referred to as “compound A”) by reacting with a hydroxyl group of a fiber material containing cellulose is converted into cellulose. This is a step of acting on the contained fiber raw material. By this step, a phosphate group-introduced fiber is obtained.

本実施形態に係るリン酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素およ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」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。   In the phosphoric acid group introduction step according to the present embodiment, the reaction between the fiber material containing cellulose and the compound A is performed in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter, also referred to as “compound B”). You may. On the other hand, the reaction between the fiber raw material containing cellulose and the compound A may be performed in a state where the compound B is not present.

化合物Aを化合物Bと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またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合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、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、とくに乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、とくに限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。
化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に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、溶媒に溶解させた溶液状、とくに水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、とくに限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。
As an example of a method of causing the compound A to act on the fiber raw material in the presence of the compound B, there is a method of mixing the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state, a wet state, or a slurry state. Among them, it is preferable to use a fiber material in a dry state or a wet state because of high reaction uniformity, and it is particularly preferable to use a fiber material in a dry state. The form of the fiber raw material is not particularly limited, but is preferably, for example, cotton or a thin sheet.
The compound A and the compound B may be added to the fiber material in the form of a powder, a solution dissolved in a solvent, or a state in which the compound A and the compound B are heated to a melting point or higher and melted. Among these, it is preferable to add in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly an aqueous solution, because the reaction is highly uniform. Further, the compound A and the compound B may be added simultaneously to the fiber raw material, may be added separately, or may be added as a mixture. The method of adding the compound A and the compound B is not particularly limited, but when the compound A and the compound B are in a solution state, the fiber raw material may be immersed in the solution, absorbed and then taken out. May be added dropwise to the solution. In addition, the necessary amount of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, or the excessive amount of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, respectively, and then the excess compound A and compound B may be squeezed or filtered. It may be removed.

本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが、とくに限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、たとえばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。
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、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、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、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。
Examples of the compound A used in the present embodiment include, but are not particularly limited to, phosphoric acid or a salt thereof, dehydrated condensed phosphoric acid or a salt thereof, and phosphoric anhydride (phosphorous pentoxide). As phosphoric acid, those having various purities can be used. For example, 100% phosphoric acid (normal phosphoric acid) and 85% phosphoric acid can be used. The dehydrated condensed phosphoric acid is obtained by condensing two or more molecules of phosphoric acid by a dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Examples of the phosphate and the dehydrated condensed phosphate include lithium salt, sodium salt, potassium salt, and ammonium salt of phosphoric acid or dehydrated condensed phosphoric acid, and these can have various degrees of neutralization.
Among these, phosphoric acid, phosphoric acid, phosphoric acid, from the viewpoint of high efficiency of introduction of the phosphate group, easier to improve the defibration efficiency in the defibration step described later, low cost, and industrially applicable A sodium salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate is more preferable.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は、とくに限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶対乾燥質量、以下、「絶乾質量」ともいう。)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。ここで、「絶対乾燥質量(絶乾質量)」は、ISO 638:2008に記載の方法で測定され、恒量に達した絶乾状態の質量のことである。   The amount of the compound A added to the fiber raw material is not particularly limited. For example, when the amount of the compound A added is converted into the atomic weight of phosphorus, phosphorus is added to the fiber raw material (absolute dry mass, hereinafter also referred to as “absolute dry mass”). The addition amount of atoms is preferably 0.5% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. . By setting the amount of the phosphorus atom added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit, the effect of improving the yield and the cost can be balanced. Here, the “absolute dry mass (absolute dry mass)” is the absolute dry mass that has been measured by the method described in ISO 638: 2008 and has reached a constant weight.

本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、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、および1−エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、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、とくに限定されないが、たとえば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い。
The compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives as described above. Compound B includes, for example, urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, the compound B is preferably used as an aqueous solution. From the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both the compound A and the compound B are dissolved.
The amount of the compound B to be added to the fiber raw material (absolute dry mass) is not particularly limited, but is, for example, preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, More preferably, it is 100% by mass or more and 350% by mass or less.

セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえば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、たとえばホルムアミド、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、たとえばメチルアミン、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、とくにトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。   In the reaction between the fiber material containing cellulose and the compound A, for example, an amide or an amine may be included in the reaction system in addition to the compound B. Examples of the amide include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of the amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine, and the like. Among these, triethylamine is known to work as a good reaction catalyst.

リン酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加または混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、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。加熱処理温度は、たとえば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、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置を用いることができる。   In the phosphoric acid group introduction step, it is preferable that after the compound A or the like is added to or mixed with the fiber raw material, the fiber raw material is subjected to a heat treatment. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which a phosphate group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis of the fiber. The heat treatment temperature is, for example, preferably from 50 ° C. to 300 ° C., more preferably from 100 ° C. to 250 ° C., and even more preferably from 130 ° C. to 200 ° C. In addition, equipment having various heat media can be used for the heat treatment, for example, a stirring drying apparatus, a rotary drying apparatus, a disk drying apparatus, a roll heating apparatus, a plate heating apparatus, a fluidized bed drying apparatus, an air current A drying device, a reduced-pressure drying device, an infrared heating device, a far-infrared heating device, and a microwave heating device can be used.

本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練または撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリン酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分および化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って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い。このような加熱装置としては、たとえば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、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る。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
In the heat treatment according to the present embodiment, for example, compound A is added to a thin sheet-like fiber material by a method such as impregnation or the like, and then the fiber material and the compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. Can be adopted. Thereby, it becomes possible to suppress the concentration unevenness of the compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce the phosphate group to the surface of the cellulose fiber contained in the fiber raw material. This is because when the water molecules move to the fiber material surface with drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by the surface tension and moves to the fiber material surface similarly (that is, the concentration unevenness of the compound A decreases). It can be considered that this is caused by the fact that it can be suppressed.
Further, the heating device used for the heat treatment always emits water generated by the dehydration condensation (phosphate esterification) reaction between the compound A and the hydroxyl group contained in cellulose or the like in the fiber raw material, for example, in the system system. It is preferable that the device can be discharged outside. As such a heating device, for example, an air-blowing oven or the like can be mentioned. By constantly discharging the water in the system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphorylation, and also to suppress the acid hydrolysis of the sugar chains in the fiber. it can. For this reason, it becomes possible to obtain fine fibrous cellulose having a high axial ratio.

加熱処理の時間は、たとえば繊維原料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。本実施形態では、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。   The time of the heat treatment is, for example, preferably from 1 second to 300 minutes after water is substantially removed from the fiber raw material, more preferably from 1 second to 1000 seconds, and more preferably from 10 seconds to 800 seconds. Is more preferable. In the present embodiment, by setting the heating temperature and the heating time in an appropriate range, the amount of the phosphate group introduced can be set in a preferable range.

リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えばよいが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリン酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリン酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リン酸基導入工程を2回行う場合が挙げられる。   The phosphoric acid group introduction step may be performed at least once, but may be performed two or more times. By performing the phosphate group introduction step twice or more, a large number of phosphate groups can be introduced into the fiber raw material. In the present embodiment, as an example of a preferred embodiment, a case where the phosphate group introduction step is performed twice is exemplified.

繊維原料に対するリン酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維原料に対するリン酸基の導入量は、たとえば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、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。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。   The amount of phosphate groups introduced into the fiber raw material is, for example, preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and more preferably 0.50 mmol / g per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. g or more, more preferably 1.00 mmol / g or more. Further, the amount of the phosphate group introduced into the fiber raw material is, for example, preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less, per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. More preferably, it is not more than 00 mmol / g. By setting the amount of the phosphoric acid group to be in the above range, the fineness of the fiber raw material can be easily made, and the stability of the fine fibrous cellulose can be increased.

〔カルボキシ基導入工程〕
カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物もしくはその誘導体、またはカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物もしくはその誘導体によって処理することにより行われる。
(Carboxy group introduction step)
The carboxy group introduction step has a compound having a carboxylic acid-derived group or a derivative thereof, or a carboxylic acid-derived group, or a carboxylic acid-derived compound or a carboxylic acid-derived group, for a fiber raw material containing cellulose, such as ozone oxidation or oxidation by the Fenton method, or TEMPO oxidation treatment. It is carried out by treating with an acid anhydride of a compound or a derivative thereof.

カルボン酸由来の基を有する化合物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイミド、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。
カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物としては、とくに限定されないが、たとえば無水マレイン酸、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。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、とくに限定されないが、たと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、アルキル基、フェニル基等の置換基により置換されたものが挙げられる。
Examples of the compound having a group derived from a carboxylic acid include, but are not limited to, dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid, and citric acid and aconitic acid. Tricarboxylic acid compounds. Examples of the derivative of the compound having a group derived from a carboxylic acid include, but are not particularly limited to, an imidized product of an acid anhydride of a compound having a carboxy group and a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxy group. The imidized product of the acid anhydride of the compound having a carboxy group is not particularly limited, and examples thereof include imidized products of dicarboxylic acid compounds such as maleimide, succinimide and phthalic imide.
Examples of the acid anhydride of the compound having a group derived from a carboxylic acid include, but are not limited to, maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and dicarboxylic acid compounds such as itaconic anhydride. Acid anhydrides. Examples of the acid anhydride derivative of the compound having a group derived from a carboxylic acid include, but are not particularly limited to, a compound having a carboxy group such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, and diphenylmaleic anhydride. An acid anhydride in which at least a part of hydrogen atoms are substituted with a substituent such as an alkyl group or a phenyl group is exemplified.

カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。
また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。
In the case where TEMPO oxidation treatment is performed in the carboxy group introduction step, it is preferable that the treatment be performed, for example, at a pH of 6 to 8. Such a process is also called a neutral TEMPO oxidation process. The neutral TEMPO oxidation treatment is performed, for example, by adding pulp as a fiber raw material to a sodium phosphate buffer (pH = 6.8) and TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) as a catalyst. It can be performed by adding nitroxy radical and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent. Further, by coexisting sodium chlorite, aldehydes generated in the course of oxidation can be efficiently oxidized to carboxy groups.
Further, the TEMPO oxidation treatment may be performed under the condition that the pH is 10 or more and 11 or less. Such a treatment is also called an alkaline TEMPO oxidation treatment. The alkali TEMPO oxidation treatment can be performed, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a cocatalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material. .

繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.5mmol/g以下であることが好ましく、2.20mmol/g以下であることがより好ましく、2.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。   The amount of the carboxy group introduced into the fiber raw material varies depending on the type of the substituent. For example, when the carboxy group is introduced by TEMPO oxidation, the amount is preferably 0.10 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , 0.20 mmol / g or more, more preferably 0.50 mmol / g or more, particularly preferably 0.90 mmol / g or more. Further, it is preferably at most 2.5 mmol / g, more preferably at most 2.20 mmol / g, even more preferably at most 2.00 mmol / g. In addition, when the substituent is a carboxymethyl group, it may be 5.8 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.

(洗浄工程)
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてイオン性置換基等の置換基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒により置換基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、とくに限定されない。
(Washing process)
In the method for producing fine fibrous cellulose according to the present embodiment, a washing step can be performed on the substituent-introduced fiber such as an ionic substituent, if necessary. The washing step is performed, for example, by washing the substituent-introduced fiber with water or an organic solvent. Further, the cleaning step may be performed after each step described later, and the number of times of cleaning performed in each cleaning step is not particularly limited.

(アルカリ処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性置換基等の置換基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対して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、とくに限定されないが、たとえばアルカリ溶液中に、置換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、とくに限定されず、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。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば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好ましい。
(Alkali treatment step)
In the case of producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to an alkali treatment between a step of introducing a substituent such as an ionic substituent and a defibrating step described below. The method of the alkali treatment is not particularly limited, and includes, for example, a method of immersing the substituent-introduced fiber in an alkaline solution.
The alkali compound contained in the alkali solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. In the present embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkali compound because of high versatility. The solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among them, the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. As the alkali solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃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置換基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえば置換基導入繊維の絶乾質量に対して100質量%以上100,000質量%以下であることが好ましく、1,000質量%以上10,000質量%以下であることがより好ましい。   The temperature of the alkali solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 ° C or more and 80 ° C or less, and more preferably 10 ° C or more and 60 ° C or less. The immersion time of the substituent-introduced fibers in the alkali solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is, for example, preferably 5 minutes to 30 minutes, more preferably 10 minutes to 20 minutes. The amount of the alkali solution used in the alkali treatment is not particularly limited. For example, it is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and preferably 1,000% by mass or more and 10% by mass or less with respect to the absolute dry mass of the substituent-introduced fiber. It is more preferable that the content be 2,000 mass% or less.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、イオン性置換基等の置換基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、置換基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行った置換基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。   In order to reduce the amount of the alkali solution used in the alkali treatment step, after the substituent introduction step such as an ionic substituent and before the alkali treatment step, the substituent-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent. Good. After the alkali treatment step and before the fibrillation treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated substituent-introduced fiber with water or an organic solvent from the viewpoint of improving the handleability.

(酸処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性置換基等の置換基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。たとえば、置換基導入工程、酸処理、アルカリ処理および解繊処理をこの順で行ってもよい。
酸処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、とくに限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、とくに限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることがとくに好ましい。
(Acid treatment step)
In the case of producing fine fibrous cellulose, an acid treatment may be performed on the fiber raw material between the step of introducing a substituent such as an ionic substituent and the defibration step described below. For example, a substituent introduction step, an acid treatment, an alkali treatment, and a fibrillation treatment may be performed in this order.
The method of the acid treatment is not particularly limited, and includes, for example, a method of immersing the fiber raw material in an acid-containing acid solution. The concentration of the acidic solution used is not particularly limited, but is preferably, for example, 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. The pH of the acidic solution used is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 or more and 4 or less, and more preferably 1 or more and 3 or less. As the acid contained in the acidic liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid and the like can be used. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.

酸処理における酸溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえば繊維原料の絶乾質量に対して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。   The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is, for example, preferably from 5 ° C to 100 ° C, and more preferably from 20 ° C to 90 ° C. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less. The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited. For example, the amount is preferably from 100% by mass to 100,000% by mass, and more preferably from 1,000% by mass to 10,000% by mass, based on the absolute dry mass of the fiber raw material. Is more preferred.

(解繊処理)
イオン性置換基等の置換基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。
解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、とくに限定されないが、たとえば高速解繊機、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、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を使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれ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を用いるのがより好ましい。
(Fibrillation processing)
Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating a fiber having a substituent introduced therein, such as an ionic substituent, in a defibrating step.
In the defibrating process, for example, a defibrating device can be used. Examples of the defibrating apparatus include, but are not limited to, a high-speed defibrating machine, a grinder (stone mill-type crusher), a high-pressure homogenizer or an ultra-high-pressure homogenizer, a high-pressure collision-type crusher, a ball mill, a bead mill, a disk-type refiner, a conical refiner, A kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater, or the like can be used. Among the above defibration apparatuses, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, or an ultra-high-pressure homogenizer, which is less affected by the pulverized media and is less likely to cause contamination.

解繊処理工程においては、たとえば置換基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。   In the defibration step, for example, it is preferable to dilute the substituent-introduced fiber with a dispersion medium to form a slurry. As the dispersion medium, one or more kinds selected from water and an organic solvent such as a polar organic solvent can be used. The polar organic solvent is not particularly limited, but, for example, alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, aprotic polar solvents and the like are preferable. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Examples of the esters include ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of the aprotic polar solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).

解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。また、置換基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、たとえば水素結合性のある尿素などの置換基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。   The solid content concentration of the fine fibrous cellulose during the defibration treatment can be set as appropriate. In addition, the slurry obtained by dispersing the substituent-introduced fibers in a dispersion medium may contain a solid content other than the substituent-introduced fibers such as urea having hydrogen bonding properties.

(脱溶媒工程)
本発明において、解繊処理後の微細繊維状セルロースに対して、さらに脱溶媒工程を行ってもよい。脱溶媒工程は、繊維状セルロースを含むスラリーから分散媒の一部または全部を除去する工程を含む。本実施形態においては、たとえば分散媒の一部または全部を除去することにより、繊維状セルロースまたは繊維状セルロースと分散媒が含有された固形状物またはゲル状物が得られる。
脱溶媒工程は、たとえば繊維状セルロースを含有するスラリーに濃縮剤を添加してゲル化を行う濃縮工程を含む。当該濃縮工程により、たとえば繊維状セルロースと分散媒を含むゲル状物が得られることとなる。
濃縮剤としては、たとえば酸、アルカリ、多価金属の塩、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、カチオン性高分子凝集剤、およびアニオン性高分子凝集剤などが挙げられる。これらの中でも、多価金属の塩を濃縮剤として用いることが好ましい。多価金属の塩としては、たとえば硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム、塩化カルシウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硫酸カルシウム、および硫酸マグネシウム等を挙げることができる。
(Desolvation step)
In the present invention, a solvent removal step may be further performed on the fine fibrous cellulose after the defibration treatment. The desolvation step includes a step of removing part or all of the dispersion medium from the slurry containing fibrous cellulose. In the present embodiment, fibrous cellulose or a solid or gel containing fibrous cellulose and a dispersion medium is obtained by, for example, removing part or all of the dispersion medium.
The desolvation step includes, for example, a concentration step of adding a concentrating agent to a slurry containing fibrous cellulose to perform gelation. By the concentration step, for example, a gel-like substance containing fibrous cellulose and a dispersion medium is obtained.
Examples of the concentrating agent include acids, alkalis, salts of polyvalent metals, cationic surfactants, anionic surfactants, cationic polymer flocculants, and anionic polymer flocculants. Among these, it is preferable to use a salt of a polyvalent metal as the concentrating agent. Examples of the salt of a polyvalent metal include aluminum sulfate (sulfuric acid band), polyaluminum chloride, calcium chloride, aluminum chloride, magnesium chloride, calcium sulfate, and magnesium sulfate.

また、繊維状セルロースを含むスラリーの分散媒が水である場合、脱溶媒工程は、たとえば繊維状セルロースを含有するスラリーを有機溶媒によって処理することによりゲル化を行う濃縮工程を含んでいてもよい。当該濃縮工程により、たとえば繊維状セルロースと分散媒を含むゲル状物が得られることとなる。なお、脱溶媒工程においては、繊維状セルロースを含有するスラリーに対して、濃縮剤の添加と、有機溶媒による処理と、のどちらか一方のみを施してもよく、これらの双方を施してもよい。
上記有機溶媒としては、とくに限定されないが、たとえば次のものを使用することができる:メタノール、エタノール、1−プロパノール(n−プロパノール)、1−ブタノール(n−ブタノール)、2−ブタノール、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール(イソプロパノール、2−プロパノール)、イソペンチルアルコール(イソアミルアルコール)、t−ブチルアルコール(2−メチル−2−プロパノール)、1,2−ジオキサン、1,3−ジオキサン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)、アセトン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル−ノルマル−ブチルケトン、エチルエーテル(ジエチルエーテル)、エチレングリコールモノエチルエーテル(セロソルブ)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(セロソルブアセテート)、エチレングリコールモノ−ノルマル−ブチルエーテル(ブチルセロソルブ)、エチレングリコールモノメチルエーテル(メチルセロソルブ)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF、N,N−ジメチルホルムアミド)、ジメチルアセトアミド(DMAc、DMA、N,N−ジメチルアセトアミド)、オルト−ジクロルベンゼン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル(酢酸イソアミル)、酢酸エチル、酢酸ノルマル−ブチル、酢酸ノルマル−プロピル、酢酸ノルマル−ペンチル(酢酸ノルマル−アミル)、酢酸メチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、ジクロルメタン(二塩化メチレン)、スチレン、テトラクロルエチレン(パークロルエチレン)、1,1,1−トリクロルエタン、トルエン、ノルマルヘキサン、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロルエタン(二塩化エチレン)、1,2−ジクロルエチレン(二塩化アセチレン)、1,1,2,2−テトラクロルエタン(四塩化アセチレン)、トリクロルエチレン、二硫化炭素、ガソリン、コールタールナフサ(ソルベントナフサを含む。)、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレビン油、ミネラルスピリット(ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリットおよびミネラルターペンを含む。)
When the dispersion medium of the slurry containing fibrous cellulose is water, the desolvation step may include, for example, a concentration step of performing gelation by treating the slurry containing fibrous cellulose with an organic solvent. . By the concentration step, for example, a gel-like substance containing fibrous cellulose and a dispersion medium is obtained. In the desolvation step, the slurry containing fibrous cellulose may be subjected to only one of the addition of a concentrating agent and the treatment with an organic solvent, or both of them may be performed. .
Examples of the organic solvent include, but are not limited to, the following: methanol, ethanol, 1-propanol (n-propanol), 1-butanol (n-butanol), 2-butanol, isobutyl alcohol , Isopropyl alcohol (isopropanol, 2-propanol), isopentyl alcohol (isoamyl alcohol), t-butyl alcohol (2-methyl-2-propanol), 1,2-dioxane, 1,3-dioxane, 1,4-dioxane , Tetrahydrofuran (THF), acetone, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone (MEK), methyl cyclohexanol, methyl cyclohexanone, methyl-normal-butyl ketone, ethyl ether (diethyl ether), ethylene glycol Monoethyl ether (cellosolve), ethylene glycol monoethyl ether acetate (cellosolve acetate), ethylene glycol mono-normal-butyl ether (butyl cellosolve), ethylene glycol monomethyl ether (methyl cellosolve), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF, N, N-dimethylformamide), dimethylacetamide (DMAc, DMA, N, N-dimethylacetamide), ortho-dichlorobenzene, xylene, cresol, chlorobenzene, isobutyl acetate, isopropyl acetate, isopentyl acetate (isoamyl acetate), acetic acid Ethyl, normal-butyl acetate, normal-propyl acetate, normal-pentyl acetate (normal-amyl acetate), methyl acetate, cycloalkyl Xanol, cyclohexanone, dichloromethane (methylene dichloride), styrene, tetrachloroethylene (perchlorethylene), 1,1,1-trichloroethane, toluene, normal hexane, chloroform, carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane (dichloride Ethylene), 1,2-dichloroethylene (acetylene dichloride), 1,1,2,2-tetrachloroethane (acetylene tetrachloride), trichlorethylene, carbon disulfide, gasoline, coal tar naphtha (including solvent naphtha) ), Petroleum ether, petroleum naphtha, petroleum benzine, turpentine oil, mineral spirits (including mineral thinner, petroleum spirit, white spirit and mineral terpenes)

濃縮工程は、さらに酸による処理を含んでもよい。濃縮工程における酸による処理は、上記濾過処理工程の前後に設けられることが好ましく、上記濾過処理工程の後に設けられることがより好ましい。酸による処理が濾過処理工程の後に設けられる場合、当該処理は濃縮剤を除去するための酸洗浄工程であってもよい。
濃縮工程における酸による処理は、たとえば硫酸、塩酸、硝酸、およびリン酸等に例示される無機酸;ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、フマル酸、およびグルコン酸等に例示される有機酸を用いて行うことが好ましい。本実施形態においては、たとえば得られた濃縮物を酸性液に浸漬することにより当該処理を行うことができる。使用する酸性液の濃度はとくに限定されないが、たとえば10%以下が好ましく、5%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。酸性液の濃度を上記範囲とすることにより、セルロースの分解による劣化を抑制することができる。
濃縮工程において、酸による上記処理の後には、濾過を行うことが好ましい。この濾過処理工程では、さらに圧縮工程を行ってもよい。
The concentration step may further include a treatment with an acid. The treatment with an acid in the concentration step is preferably provided before and after the filtration step, and more preferably provided after the filtration step. When a treatment with an acid is provided after the filtration treatment step, the treatment may be an acid washing step for removing the concentrating agent.
The treatment with an acid in the concentration step includes, for example, inorganic acids exemplified by sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, and phosphoric acid; formic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, adipic acid, sebacic acid, stearic acid, maleic acid, It is preferable to use an organic acid such as succinic acid, tartaric acid, fumaric acid, and gluconic acid. In the present embodiment, for example, the treatment can be performed by immersing the obtained concentrate in an acidic solution. The concentration of the acidic solution used is not particularly limited, but is, for example, preferably 10% or less, more preferably 5% or less, and still more preferably 1% or less. By setting the concentration of the acidic liquid within the above range, degradation due to decomposition of cellulose can be suppressed.
In the concentration step, it is preferable to perform filtration after the treatment with the acid. In this filtration step, a compression step may be further performed.

濃縮工程は、さらにアルカリ性の溶液による処理を含んでいてもよい。これにより、得られる固形状物またはゲル状物を再分散させる際に、微細繊維状セルロースの電荷が高まり再分散しやすくなる。とくに有機溶媒の存在下でアルカリ性の溶液を添加することが、効率的な濃縮を行う観点からより好ましい。
脱溶媒工程は、たとえば乾燥工程を含んでいてもよい。当該乾燥工程により、たとえば繊維状セルロースを含む固形状物が得られることとなる。濃縮工程が実施される場合、乾燥工程は、たとえば濃縮工程の後に行われる。また、濃縮工程が酸処理工程を含む場合には、乾燥工程は、酸処理工程の後に行われることが好ましい。乾燥工程は、オーブンによる乾燥処理であることが好ましい。この場合、たとえば30〜70℃に設定をしたオーブンで、1〜60分間乾燥を行うことが好ましい。
なお、脱溶媒工程は、濃縮工程を含まずに、乾燥工程のみを含んでいてもよい。
The concentration step may further include a treatment with an alkaline solution. Thereby, when the obtained solid or gel is redispersed, the charge of the fine fibrous cellulose is increased and the redispersion becomes easy. Particularly, it is more preferable to add an alkaline solution in the presence of an organic solvent from the viewpoint of efficient concentration.
The desolvation step may include, for example, a drying step. By the drying step, for example, a solid containing fibrous cellulose is obtained. When the concentration step is performed, the drying step is performed, for example, after the concentration step. When the concentration step includes an acid treatment step, the drying step is preferably performed after the acid treatment step. The drying step is preferably an oven drying process. In this case, it is preferable to perform drying in an oven set at, for example, 30 to 70 ° C. for 1 to 60 minutes.
The desolvation step may include only the drying step without including the concentration step.

繊維状セルロース含有物が固形状物またはゲル状物である場合、微細繊維状セルロース含有物に含まれる微細繊維状セルロースの含有量は、たとえば微細繊維状セルロース含有物の全質量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、15質量%以上であることがさらに好ましく、20質量%以上であることがとくに好ましい。また、微細繊維状セルロース含有物が固形状物またはゲル状物である場合、微細繊維状セルロース含有物に含まれる微細繊維状セルロースの含有量の上限値は、とくに限定されないが、たとえば99.5質量%とすることができる。微細繊維状セルロースの含有量を上記範囲とすることにより、よりハンドリング性に優れた微細繊維状セルロース含有物を得ることができる。
繊維状セルロース含有物が固形状物またはゲル状物である場合、繊維状セルロース含有物に含まれる溶媒の含有量は、たとえば微細繊維状セルロース含有物の全質量に対して90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、70質量%以下であることがとくに好ましい。溶媒の含有量の上限値を上記範囲とすることにより、ハンドリング性に優れた微細繊維状セルロース含有物を得ることができる。一方で、繊維状セルロース含有物に含まれる溶媒の含有量の下限値は、とくに限定されず、たとえば0質量%であってもよい。本実施形態においては、繊維状セルロース含有物に含まれる溶媒の含有量は、たとえば微細繊維状セルロース含有物の全質量に対して0.5質量%以上とすることができる。
When the fibrous cellulose-containing material is a solid or a gel, the content of the fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material is, for example, 5% by mass relative to the total mass of the fine fibrous cellulose-containing material. % Or more, more preferably 10% by mass or more, further preferably 15% by mass or more, and particularly preferably 20% by mass or more. When the fine fibrous cellulose-containing material is a solid or a gel, the upper limit of the content of fine fibrous cellulose contained in the fine fibrous cellulose-containing material is not particularly limited, but is, for example, 99.5. % By mass. By setting the content of the fine fibrous cellulose in the above range, a fine fibrous cellulose-containing material having more excellent handling properties can be obtained.
When the fibrous cellulose-containing material is a solid or a gel, the content of the solvent contained in the fibrous cellulose-containing material is, for example, 90% by mass or less based on the total mass of the fine fibrous cellulose-containing material. Is preferably 85% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or less. By setting the upper limit of the content of the solvent in the above range, a fine fibrous cellulose-containing material having excellent handling properties can be obtained. On the other hand, the lower limit of the content of the solvent contained in the fibrous cellulose-containing material is not particularly limited, and may be, for example, 0% by mass. In the present embodiment, the content of the solvent contained in the fibrous cellulose-containing material can be, for example, 0.5% by mass or more based on the total mass of the fine fibrous cellulose-containing material.

また、繊維状セルロース含有物が固形状物またはゲル状物である場合、繊維状セルロース含有物は、たとえば前述した濃縮工程において用いられる濃縮剤を含んでいてもよい。たとえば濃縮剤が金属成分である場合、繊維状セルロース含有物中における金属成分の含有量は、1.0質量%以下であることが好ましく、0.3質量%以下であることがより好ましく、0.15質量%以下であることがさらに好ましく、0.1質量%以下であることがとくに好ましい。また、濃縮剤が金属成分である場合、繊維状セルロース含有物中における金属成分の含有量の下限値は、とくに限定されないが、たとえば0.0001質量%とすることができる。金属成分の含有量を上記範囲とすることにより、水など所定の分散媒への再分散性に優れた繊維状セルロース含有物を得ることができる。
微細繊維状セルロース含有物が粉粒物である場合、微細繊維状セルロース含有物は、粉状物および粒状物のうちの一方または双方を含む。ここで、粉状物は、粒状物よりも小さいものをいう。一般的には、粉状物は粒子径が1nm以上0.1mm未満の微粒子をいう。また、粒状物は、粒子径が0.1mm以上10mm以下の粒子をいう。粉粒物の粒子径は、たとえばレーザー回折法を用いて測定・算出することができる。レーザー回折法による測定は、たとえばレーザー回折散乱式粒子径分布測定装置(Microtrac3300EXII、日機装株式会社)を用いて行うことができる。
When the fibrous cellulose-containing substance is a solid substance or a gel-like substance, the fibrous cellulose-containing substance may contain, for example, a concentrating agent used in the above-described concentration step. For example, when the concentrating agent is a metal component, the content of the metal component in the fibrous cellulose-containing material is preferably 1.0% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or less, and 0% by mass or less. It is more preferably 0.15% by mass or less, particularly preferably 0.1% by mass or less. When the concentrating agent is a metal component, the lower limit of the content of the metal component in the fibrous cellulose-containing material is not particularly limited, but may be, for example, 0.0001% by mass. By setting the content of the metal component within the above range, a fibrous cellulose-containing material having excellent redispersibility in a predetermined dispersion medium such as water can be obtained.
When the fine fibrous cellulose-containing material is a granular material, the fine fibrous cellulose-containing material includes one or both of a powdery material and a granular material. Here, the powdery material is smaller than the granular material. Generally, the powdery material refers to fine particles having a particle diameter of 1 nm or more and less than 0.1 mm. Further, the granular material refers to particles having a particle diameter of 0.1 mm or more and 10 mm or less. The particle size of the powder can be measured and calculated using, for example, a laser diffraction method. The measurement by the laser diffraction method can be performed by using, for example, a laser diffraction scattering type particle size distribution measuring apparatus (Microtrac 3300EXII, Nikkiso Co., Ltd.).

固形状物またはゲル状物である微細繊維状セルロース含有物は、たとえば水等の溶媒に再分散させた再分散スラリーとして用いることができる。このような再分散スラリーを得るために使用する溶媒の種類は、とくに限定されないが、たとえば水、有機溶媒、および水と有機溶媒との混合物を挙げることができる。有機溶媒としては、アルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、炭化水素類、ハロゲン類、非プロトン性極性溶媒等を挙げることができる。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。炭化水素類としては、たとえばn−ヘキサン、トルエン、キシレン等が挙げられる。ハロゲン類としては、塩化メチレン、トリクロロエチレン、クロロホルム等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。   The fine fibrous cellulose-containing substance that is a solid substance or a gel substance can be used as a redispersion slurry redispersed in a solvent such as water. The type of solvent used to obtain such a redispersed slurry is not particularly limited, and examples thereof include water, an organic solvent, and a mixture of water and an organic solvent. Examples of the organic solvent include alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, hydrocarbons, halogens, and aprotic polar solvents. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, glycerin and the like. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Examples of the esters include ethyl acetate, butyl acetate and the like. Examples of the hydrocarbons include n-hexane, toluene, xylene and the like. Examples of the halogens include methylene chloride, trichloroethylene, chloroform and the like. Examples of the aprotic polar solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).

<グラスアイオノマーセメント>
本発明の歯科材料用組成物はグラスアイオノマーセメントを含有し、また、本発明の歯科材料は、グラスアイオノマーセメントを含有する歯科材料用組成物を硬化してなる。
グラスアイオノマーセメントは、ポリカルボン酸、フルオロアルミノシリケートガラス粉末、および水を主成分としたセメントであり、従来型グラスアイオノマーセメントであることが好ましいが、従来型グラスアイオノマーセメントに重合性モノマーを添加したレジン強化型グラスアイオノマーセメントであってもよい。
すなわち、少なくともフルオロアルミノシリケートガラス粉末、ポリカルボン酸、および水を含有する硬化性材料であれば、とくに限定されない。
<Glass ionomer cement>
The dental material composition of the present invention contains a glass ionomer cement, and the dental material of the present invention is obtained by curing a dental material composition containing a glass ionomer cement.
Glass ionomer cement is a cement containing polycarboxylic acid, fluoroaluminosilicate glass powder, and water as main components, and is preferably a conventional glass ionomer cement, but a polymerizable monomer was added to the conventional glass ionomer cement. It may be a resin-reinforced glass ionomer cement.
That is, the material is not particularly limited as long as it is a curable material containing at least a fluoroaluminosilicate glass powder, a polycarboxylic acid, and water.

本発明で使用するフルオロアルミノシリケートガラス粉末は、従来から歯科用セメントで用いられているものが使用可能である。フルオロアルミノシリケートガラス粉末は、主要成分としてAl3+、Si4+、F、O2−を含み、さらにSr2+および/またはCa2+を含むフルオロアルミノシリケートガラス粉末が好ましく、とくに主要成分の割合がガラスの総質量に対してAl3+:10〜21質量%、Si4+:9〜21質量%、F:1〜20質量%、Sr2+とCa2+の合計:10〜34質量%であることが好ましい。フルオロアルミノシリケートガラス粉末には酸化亜鉛が含まれると、セメント硬化体の透明性が大きく低下してしまうので酸化亜鉛は含まないことが好ましい。 As the fluoroaluminosilicate glass powder used in the present invention, those conventionally used in dental cement can be used. The fluoroaluminosilicate glass powder contains Al 3+ , Si 4+ , F , and O 2− as main components, and is preferably a fluoroaluminosilicate glass powder further containing Sr 2+ and / or Ca 2+. Al 3+ : 10 to 21% by mass, Si 4+ : 9 to 21% by mass, F : 1 to 20% by mass, and the total of Sr 2+ and Ca 2+ : 10 to 34% by mass with respect to the total mass of preferable. If zinc oxide is contained in the fluoroaluminosilicate glass powder, the transparency of the hardened cement is greatly reduced. Therefore, it is preferable that zinc oxide is not contained.

グラスアイオノマーセメントにおいては、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸とが、中和反応によって硬化する。したがって、上記フルオロアルミノシリケートガラス粉末に加え、ポリカルボン酸と、水とが必要である。
なお、一般に、グラスアイオノマーセメントは、少なくともフルオロアルミノシリケートガラス粉末を含む粉末材料と、少なくとも水を含む液体材料とのキットとして供給され、使用時に粉末材料と液体材料とを混合して使用する。
In a glass ionomer cement, a fluoroaluminosilicate glass powder and a polycarboxylic acid are hardened by a neutralization reaction. Therefore, in addition to the fluoroaluminosilicate glass powder, a polycarboxylic acid and water are required.
In general, the glass ionomer cement is supplied as a kit of a powder material containing at least a fluoroaluminosilicate glass powder and a liquid material containing at least water, and is used by mixing the powder material and the liquid material at the time of use.

ポリカルボン酸は、水に含有させてフルオロアルミノシリケートガラス粉末に供給してもよい。
ポリカルボン酸としては、α,β−不飽和モノカルボン酸、α,β−不飽和ジカルボン酸等のカルボキシ基含有エチレン性不飽和化合物の重合体の粉末が例示される。具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、2−クロロアクリル酸、3−クロロアクリル酸、アコニット酸、メサコン酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、グルタコン酸、シトラコン酸等の単独重合体または共重合体が例示される。これらの共重合体はα,β−不飽和カルボン酸同士の共重合体であってもよく、α,β−不飽和カルボン酸と共重合可能な成分との共重合体でもよい。この場合α,β−不飽和カルボン酸の割合は50%以上であることが好ましい。共重合可能な成分とは、たとえばアクリルアミド、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アクリル酸塩類、塩化ビニル、塩化アリル、酢酸ビニル等が例示される。α,β−不飽和カルボン酸の重合体の中で、とくに好ましいものとしてはアクリル酸またはイタコン酸の単独重合体または共重合体である。
ポリカルボン酸は、得られる歯科材料の機械的強度を向上させる観点から、重量平均分子量が、好ましくは3,000以上、より好ましくは4,000以上、さらに好ましくは5,000以上であり、そして、好ましくは100,000以下、より好ましくは50,000以下、さらに好ましくは30,000以下である。
粉末状のポリカルボン酸を使用する場合、その使用量は、フルオロアルミノシリケートガラス粉末を含む粉末中、好ましくは1質量%以上20質量%以下、より好ましくは3質量%以上15質量%以下である。
また、ポリカルボン酸を液体成分中に配合する場合には、ポリカルボン酸の配合量は、液体成分中に20質量%以上50質量%以下であることが好ましい。20質量%未満では歯科材料用組成物が硬化した歯科材料の強度が劣る傾向があり、50質量%を超えると練和が困難となる傾向がある。
The polycarboxylic acid may be contained in water and supplied to the fluoroaluminosilicate glass powder.
Examples of the polycarboxylic acid include polymer powders of a carboxy group-containing ethylenically unsaturated compound such as α, β-unsaturated monocarboxylic acid and α, β-unsaturated dicarboxylic acid. Specifically, homopolymers or copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, 2-chloroacrylic acid, 3-chloroacrylic acid, aconitic acid, mesaconic acid, maleic acid, itaconic acid, fumaric acid, glutaconic acid, citraconic acid, etc. Polymers are exemplified. These copolymers may be copolymers of α, β-unsaturated carboxylic acids or copolymers of α, β-unsaturated carboxylic acids and components copolymerizable therewith. In this case, the ratio of the α, β-unsaturated carboxylic acid is preferably 50% or more. Examples of the copolymerizable component include acrylamide, acrylonitrile, acrylate, methacrylate, acrylates, vinyl chloride, allyl chloride, and vinyl acetate. Among the polymers of α, β-unsaturated carboxylic acids, particularly preferred are homopolymers or copolymers of acrylic acid or itaconic acid.
From the viewpoint of improving the mechanical strength of the obtained dental material, the polycarboxylic acid has a weight average molecular weight of preferably 3,000 or more, more preferably 4,000 or more, and still more preferably 5,000 or more, and , Preferably 100,000 or less, more preferably 50,000 or less, and still more preferably 30,000 or less.
When a powdery polycarboxylic acid is used, its amount is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, more preferably 3% by mass or more and 15% by mass or less in the powder containing the fluoroaluminosilicate glass powder. .
When the polycarboxylic acid is blended in the liquid component, the blending amount of the polycarboxylic acid is preferably 20% by mass or more and 50% by mass or less in the liquid component. If the amount is less than 20% by mass, the strength of the dental material obtained by curing the dental material composition tends to be poor. If the amount exceeds 50% by mass, kneading tends to be difficult.

フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸との中和反応は、水の存在下で反応が進行するため、水の存在は必須である。
水としてはとくに限定されないが、歯科材料用組成物の硬化や、歯牙等との接触強度、歯科材料の機械的強度に対して悪影響を及ぼすような不純物を含有していないものが好ましく、具体的には、蒸留水およびイオン交換水が好ましい。
水の含有量は、硬化性および硬化した歯科材料の機械的強度の観点から、粉末材料100質量部に対して、好ましくは1質量部以上、より好ましくは2質量部以上であり、そして、好ましくは40質量部以下、より好ましくは30質量部以下、さらに好ましくは25質量部以下、とくに好ましくは10質量部以下である。
The neutralization reaction between the fluoroaluminosilicate glass powder and the polycarboxylic acid proceeds in the presence of water, so the presence of water is essential.
The water is not particularly limited, but preferably does not contain impurities such as hardening of the composition for dental materials, contact strength with teeth, etc., which adversely affect the mechanical strength of the dental material. Preferably, distilled water and ion-exchanged water are used.
The content of water is preferably at least 1 part by mass, more preferably at least 2 parts by mass, and preferably at least 2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the powder material, from the viewpoint of the curability and the mechanical strength of the cured dental material. Is at most 40 parts by mass, more preferably at most 30 parts by mass, further preferably at most 25 parts by mass, particularly preferably at most 10 parts by mass.

本発明において、液体材料には、必要に応じてpH調整用に酸を添加することもできる。用いられる酸としてはリン酸、クエン酸、コハク酸、シュウ酸、フマル酸、酒石酸、リンゴ酸、マレイン酸、エチレンジアミン四酢酸、トリカルバリル酸、レブリン酸、酸性アミノ酸、ピログルタミン酸、L−アスパラギン酸、L−アルギニン、クエン酸、グリシン、グリコール酸、DL−グリセリン酸、グルコン酸、グルクロン酸、グルタル酸、アセトンジカルボン酸、シクロペンタンテトラカルボン酸、ジグリコール酸、ジエチルマロン酸、L−システイン酸、シュウ酸、スルホサリチル酸、タルトロン酸、トリカルバリル酸、テトラヒドロフランテトラカルボン酸、meso−ブタン−1,2,3,4−テトラカルボン酸、トリメリット酸、乳酸、ベンゼンペンタカルボン酸、マロン酸、DL−マンデル酸、ベンゼンヘキサカルボン酸、リンゴ酸等が挙げられ、これらの酸は単独または2種以上を混合して使用してもよい。なお、pH調整用の酸の液中の配合量は20質量%以下であることが好ましい。前記範囲内であると、高い曲げ強度の歯科材料が得られる。   In the present invention, an acid can be added to the liquid material for pH adjustment as needed. As the acid used, phosphoric acid, citric acid, succinic acid, oxalic acid, fumaric acid, tartaric acid, malic acid, maleic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, tricarballylic acid, levulinic acid, acidic amino acids, pyroglutamic acid, L-aspartic acid, L-arginine, citric acid, glycine, glycolic acid, DL-glyceric acid, gluconic acid, glucuronic acid, glutaric acid, acetone dicarboxylic acid, cyclopentanetetracarboxylic acid, diglycolic acid, diethylmalonic acid, L-cysteic acid, oxalic acid Acid, sulfosalicylic acid, tartronic acid, tricarballylic acid, tetrahydrofurantetracarboxylic acid, meso-butane-1,2,3,4-tetracarboxylic acid, trimellitic acid, lactic acid, benzenepentacarboxylic acid, malonic acid, DL-mandel Acid, benzenehexacarboxylic acid Malic acid. These acids may be used alone or in combination. The amount of the acid for pH adjustment in the liquid is preferably 20% by mass or less. When the content is within the above range, a dental material having high bending strength can be obtained.

グラスアイオノマーセメントとして、従来型グラスアイオノマーセメントに限定されず、重合性モノマーを添加したレジン強化型グラスアイオノマーセメントであってもよい。歯面の前処理が不要である点、フッ化物イオンの溶出能に優れる点、および優れた生体親和性を有する点から、本発明において、グラスアイオノマーセメントとしては、従来型グラスアイオノマーセメントが好ましい。
レジン強化型グラスアイオノマーセメントは、上記のフルオロアルミノシリケートガラス粉末、ポリカルボン酸、および水に加え、さらに、重合性モノマーおよび重合開始剤を含有する。
重合性モノマーとしては、少なくとも1個の不飽和二重結合を有するアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルを含有することが好ましい。少なくとも1個の不飽和二重結合を有するアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルとしては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2ーエチルヘキシル(メタ)アクリレート、2,2−ビス((メタ)アクリロキシフェニル)プロパン、2,2−ビス[4−(2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(メタ)アクリロキシプロポキシフェニル)プロパン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、トリメチロールメタントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレートが例示される。なお、「(メタ)アクリレート」とは、メタクリレートおよびアクリレートの総称であり、「(メタ)アクリロキシ」等の記載についても同様である。
また、分子中にウレタン結合を有する(メタ)アクリレートが例示され、とくにウレタン結合を有するものの中では、ジ−2−(メタ)アクリロキシエチル−2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジカルバメート、下記構造式で示される化合物が好ましい。
The glass ionomer cement is not limited to the conventional glass ionomer cement, but may be a resin-reinforced glass ionomer cement to which a polymerizable monomer is added. In the present invention, a conventional glass ionomer cement is preferable as the glass ionomer cement in view of the fact that the pretreatment of the tooth surface is unnecessary, that the fluoride ion elution ability is excellent, and that it has excellent biocompatibility.
The resin-reinforced glass ionomer cement contains a polymerizable monomer and a polymerization initiator in addition to the above-mentioned fluoroaluminosilicate glass powder, polycarboxylic acid, and water.
The polymerizable monomer preferably contains an acrylate or methacrylate having at least one unsaturated double bond. Examples of the acrylate or methacrylate having at least one unsaturated double bond include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, and n-butyl ( (Meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate, glycidyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, 2, 2-bis ((meth) acryloxyphenyl) propane, 2,2-bis [4- (2-hydroxy-3- (meth) acryloxypropoxy) phenyl] propane, 2,2-bis (4- (meth) Acryloxydi (Toxyphenyl) propane, 2,2-bis (4- (meth) acryloxypropoxyphenyl) propane, ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, triethylene glycol di (meth) acrylate, butylene glycol di (Meth) acrylate, neopentyl glycol di (meth) acrylate, 1,3-butanediol di (meth) acrylate, 1,4-butanediol di (meth) acrylate, 1,6-hexanediol di (meth) acrylate, Trimethylolpropane tri (meth) acrylate, trimethylolethane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tri (meth) acrylate, trimethylol methane tri (meth) acrylate, pentaerythritol tet (Meth) acrylate. Note that “(meth) acrylate” is a general term for methacrylate and acrylate, and the same applies to descriptions such as “(meth) acryloxy”.
Further, a (meth) acrylate having a urethane bond in the molecule is exemplified, and among those having a urethane bond, di-2- (meth) acryloxyethyl-2,2,4-trimethylhexamethylene dicarbamate, Compounds represented by the structural formula are preferred.

上記式中、Rはそれぞれ独立に水素原子またはメチル基を表し、−(A)−は−(CH26−、1,4−フェニレン基、または下記の2価の基を表す。 In the above formulas, R each independently represent a hydrogen atom or a methyl group, - (A) - is - (CH 2) 6 -, represents a 1,4-phenylene group or a divalent group of the following.

重合性モノマーとして、酸性基を有する重合性モノマーを使用することも好ましい。
酸性基を有する重合性モノマーは、歯質および歯科用補綴物に対する更なる接着性向上に寄与する。酸性基を有する重合性モノマーとしては、たとえば、リン酸基、ホスホン酸基、ピロリン酸基、カルボン酸基、スルホン酸基、チオリン酸基等の酸性基を少なくとも一つ以上有し、かつ、アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、スチレン基等の重合可能な不飽和基を有する重合性モノマーが挙げられる。
It is also preferable to use a polymerizable monomer having an acidic group as the polymerizable monomer.
The polymerizable monomer having an acidic group contributes to further improving the adhesiveness to teeth and dental prostheses. Examples of the polymerizable monomer having an acidic group include, for example, at least one acidic group such as a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, a pyrophosphoric acid group, a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a thiophosphoric acid group, and acryloyl. And a polymerizable monomer having a polymerizable unsaturated group such as a methacryloyl group, a vinyl group, and a styrene group.

リン酸基含有重合性モノマーとしては、たとえば、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルジハイドロジェンホスフェート、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジハイドロジェンホスフェート、4−(メタ)アクリロイルオキシブチルジハイドロジェンホスフェート、5−(メタ)アクリロイルオキシペンチルジハイドロジェンホスフェート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルジハイドロジェンホスフェート、7−(メタ)アクリロイルオキシヘプチルジハイドロジェンホスフェート、8−(メタ)アクリロイルオキシオクチルジハイドロジェンホスフェート、9−(メタ)アクリロイルオキシノニルジハイドロジェンホスフェート、10−(メタ)アクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート、11−(メタ)アクリロイルオキシウンデシルジハイドロジェンホスフェート、12−(メタ)アクリロイルオキサイドデシルジハイドロジェンホスフェート、16−(メタ)アクリロイルオキシヘキサデシルジハイドロジェンホスフェート、20−(メタ)アクリロイルオキシエイコシルジハイドロジェンホスフェート、ビス〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔4−(メタ)アクリロイルオキシブチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔8−(メタ)アクリロイルオキシオクチル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔9−(メタ)アクリロイルオキシノニル〕ハイドロジェンホスフェート、ビス〔10−(メタ)アクリロイルオキシデシル〕ハイドロジェンホスフェート、1,3−ジ(メタ)アクリロイルオキシプロピル−2−ジハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルハイドロジェンホスフェート、2−(メタ)アクリロイルオキシエチル−2’−ブロモエチルハイドロジェンホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチル(4−メトキシフェニル)ハイドロジェンホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピル(4−メトキシフェニル)ハイドロジェンホスフェート、グリセロールホスフェートジ(メタ)アクリレート、ジペンタエリトリトールホスフェートペンタ(メタ)アクリレート等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。   Examples of the phosphoric acid group-containing polymerizable monomer include 2- (meth) acryloyloxyethyl dihydrogen phosphate, 3- (meth) acryloyloxypropyl dihydrogen phosphate, and 4- (meth) acryloyloxybutyl dihydrogen phosphate 5- (meth) acryloyloxypentyl dihydrogen phosphate, 6- (meth) acryloyloxyhexyl dihydrogen phosphate, 7- (meth) acryloyloxyheptyl dihydrogen phosphate, 8- (meth) acryloyloxyoctyl dihydrogen Gen-phosphate, 9- (meth) acryloyloxynonyl dihydrogen phosphate, 10- (meth) acryloyloxydecyl dihydrogen phosphate, 11- (meth) Acryloyloxyundecyl dihydrogen phosphate, 12- (meth) acryloyl oxide decyl dihydrogen phosphate, 16- (meth) acryloyloxyhexadecyl dihydrogen phosphate, 20- (meth) acryloyloxy eicosyl dihydrogen phosphate Bis [2- (meth) acryloyloxyethyl] hydrogen phosphate, bis [4- (meth) acryloyloxybutyl] hydrogen phosphate, bis [6- (meth) acryloyloxyhexyl] hydrogen phosphate, bis [8- (Meth) acryloyloxyoctyl] hydrogen phosphate, bis [9- (meth) acryloyloxynonyl] hydrogen phosphate, bis [10- (meth) acrylic Yloxydecyl] hydrogen phosphate, 1,3-di (meth) acryloyloxypropyl-2-dihydrogen phosphate, 2- (meth) acryloyloxyethyl phenyl hydrogen phosphate, 2- (meth) acryloyloxyethyl-2 '-Bromoethyl hydrogen phosphate, 2-methacryloyloxyethyl (4-methoxyphenyl) hydrogen phosphate, 2-methacryloyloxypropyl (4-methoxyphenyl) hydrogen phosphate, glycerol phosphate di (meth) acrylate, dipentaerythritol phosphate Examples include polymerizable monomers such as penta (meth) acrylate, and acid chlorides thereof.

ホスホン酸基含有重合性モノマーとしては、2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニルホスホネート、5−(メタ)アクリロイルオキシペンチル−3−ホスホノプロピオネート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル−3−ホスホノプロピオネート、10−(メタ)アクリロイルオキシデシル−3−ホスホノプロピオネート、6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル−3−ホスホノアセテート、10−(メタ)アクリロイルオキシデシル−3−ホスホノアセテート等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。   Examples of the phosphonic acid group-containing polymerizable monomer include 2- (meth) acryloyloxyethylphenylphosphonate, 5- (meth) acryloyloxypentyl-3-phosphonopropionate, and 6- (meth) acryloyloxyhexyl-3-phospho. Nopropionate, 10- (meth) acryloyloxydecyl-3-phosphonopropionate, 6- (meth) acryloyloxyhexyl-3-phosphonoacetate, 10- (meth) acryloyloxydecyl-3-phosphono Examples thereof include polymerizable monomers such as acetate, and acid chlorides thereof.

ピロリン酸基含有重合性モノマーとしては、たとえば、ピロリン酸ビス〔2−(メタ)アクリロイルオキシエチル〕、ピロリン酸ビス〔4−(メタ)アクリロイルオキシブチル〕、ピロリン酸ビス〔6−(メタ)アクリロイルオキシヘキシル〕、ピロリン酸ビス〔8−(メタ)アクリロイルオキシオクチル〕、ピロリン酸ビス〔10−(メタ)アクリロイルオキシデシル〕等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。
カルボン酸基含有重合性モノマーとしては、たとえば、マレイン酸、メタクリル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシエトキシカルボニルフタル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシブチルオキシカルボニルフタル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシヘキシルオキシカルボニルフタル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシオクチルオキシカルボニルフタル酸、4−(メタ)アクリロイルオキシデシルオキシカルボニルフタル酸、およびこれらの酸無水物;5−(メタ)アクリロイルアミノペンチルカルボン酸、6−(メタ)アクリロイルオキシ−1,1−ヘキサンジカルボン酸、8−(メタ)アクリロイルオキシ−1,1−オクタンジカルボン酸、10−(メタ)アクリロイルオキシ−1,1−デカンジカルボン酸、11−(メタ)アクリロイルオキシ−1,1−ウンデカンジカルボン酸等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。
Examples of the polymerizable monomer having a pyrophosphate group include bis [2- (meth) acryloyloxyethyl] pyrophosphate, bis [4- (meth) acryloyloxybutyl] pyrophosphate, and bis [6- (meth) acryloyl pyrophosphate Polymerizable monomers such as oxyhexyl], bis [8- (meth) acryloyloxyoctyl] pyrophosphate, bis [10- (meth) acryloyloxydecyl] pyrophosphate, and acid chlorides thereof.
Examples of the carboxylic acid group-containing polymerizable monomer include maleic acid, methacrylic acid, 4- (meth) acryloyloxyethoxycarbonylphthalic acid, 4- (meth) acryloyloxybutyloxycarbonylphthalic acid, and 4- (meth) acryloyloxy. Hexyloxycarbonylphthalic acid, 4- (meth) acryloyloxyoctyloxycarbonylphthalic acid, 4- (meth) acryloyloxydecyloxycarbonylphthalic acid, and anhydrides thereof; 5- (meth) acryloylaminopentylcarboxylic acid; 6- (meth) acryloyloxy-1,1-hexanedicarboxylic acid, 8- (meth) acryloyloxy-1,1-octanedicarboxylic acid, 10- (meth) acryloyloxy-1,1-decanedicarboxylic acid, 11- (Meta) acri Polymerizable monomers such as yloxy-1,1-undecane dicarboxylic acid, and chlorides, etc. These acids.

スルホン酸基含有重合性モノマーとしては、たとえば、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、スチレンスルホン酸、2−スルホエチル(メタ)アクリレート等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。
チオリン酸基含有重合性モノマーとしては、たとえば、10−(メタ)アクリロイルオキシデシルジハイドロジェンジチオホスフェート等の重合性モノマー、およびこれらの酸塩化物等が挙げられる。
これらの酸性基を有する重合性モノマーの中でも、歯質および歯科用補綴物への接着性に優れることから、リン酸基またはチオリン酸基を有する重合性モノマーを用いることが好ましい。その中でも、分子内に主鎖の炭素数が6〜20のアルキル基またはアルキレン基を有する2価のリン酸基含有重合性モノマーがより好ましく、10−メタクリロイルオキシデシルジハイドロジェンホスフェート等の分子内に主鎖の炭素数が8〜12のアルキレン基を有する2価のリン酸基含有重合性モノマーが最も好ましい。
Examples of the sulfonic acid group-containing polymerizable monomer include polymerizable monomers such as 2- (meth) acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid, styrenesulfonic acid, and 2-sulfoethyl (meth) acrylate, and acid chlorides thereof. Is mentioned.
Examples of the thiophosphate group-containing polymerizable monomer include polymerizable monomers such as 10- (meth) acryloyloxydecyldihydrogendithiophosphate and acid chlorides thereof.
Among these polymerizable monomers having an acidic group, it is preferable to use a polymerizable monomer having a phosphate group or a thiophosphate group because of its excellent adhesiveness to tooth material and dental prostheses. Among them, a divalent phosphoric acid group-containing polymerizable monomer having an alkyl group or an alkylene group having 6 to 20 carbon atoms in the main chain in the molecule is more preferable, and a 10-methacryloyloxydecyl dihydrogen phosphate or the like is preferable. Most preferred is a divalent phosphoric acid group-containing polymerizable monomer having an alkylene group having 8 to 12 carbon atoms in the main chain.

重合性モノマーは、1種単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。
酸性基を有する重合性モノマーを使用する場合、その配合量は、フルオロアルミノシリケートガラス粉末100質量部に対して、0.1〜30質量部が好ましく、0.1〜10質量部がより好ましく、0.1〜5質量部の範囲がさらに好ましい。
The polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more.
When using a polymerizable monomer having an acidic group, the amount thereof is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 0.1 to 10 parts by mass, based on 100 parts by mass of the fluoroaluminosilicate glass powder. The range is more preferably from 0.1 to 5 parts by mass.

レジン強化型グラスアイオノマーセメントである場合には、重合開始剤を含有する。重合開始剤としては、一般工業界で使用されている公知の化学重合開始剤および/または光重合開始剤から選択して使用できる。   When it is a resin-reinforced glass ionomer cement, it contains a polymerization initiator. The polymerization initiator can be selected from known chemical polymerization initiators and / or photopolymerization initiators used in the general industry.

重合開始剤における化学重合開始剤に関し、接着性と保存安定性の観点から、過酸化物、芳香族第2級アミンおよび/または芳香族第3級アミン、および芳香族スルフィン酸塩を含む3元系化学重合開始剤が好ましい具体例として挙げられる。   Regarding the chemical polymerization initiator in the polymerization initiator, from the viewpoints of adhesion and storage stability, a ternary containing a peroxide, an aromatic secondary amine and / or an aromatic tertiary amine, and an aromatic sulfinic acid salt is used. Preferred specific examples include a chemical polymerization initiator.

化学重合開始剤に用いられる過酸化物としては、たとえば、ペルオキソ二硫酸塩などの無機過酸化物や、ジアシルパーオキサイド類、パーオキシエステル類、パーオキシカーボネート類、ジアルキルパーオキサイド類、パーオキシケタール類、ケトンパーオキサイド類、ハイドロパーオキサイド類などの有機過酸化物が挙げられる。具体的には、ペルオキソ二硫酸塩としては、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アルミニウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム等が挙げられる。ジアシルパーオキサイド類としては、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、m−トルオイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等が挙げられる。パーオキシエステル類としては、たとえば、t−ブチルパーオキシベンゾエート、ビス−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等が挙げられる。パーオキシカーボネート類としては、たとえば、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート等が挙げられる。ジアルキルパーオキサイド類としては、たとえば、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン等が挙げられる。パーオキシケタール類としては、たとえば、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン等が挙げられる。ケトンパーオキサイド類としては、たとえば、メチルエチルケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルアセトアセテートパーオキサイド等が挙げられる。ハイドロパーオキサイド類としては、たとえば、t−ブチルハイドロパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、p−ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド等が挙げられる。   Examples of the peroxide used for the chemical polymerization initiator include inorganic peroxides such as peroxodisulfate, diacyl peroxides, peroxyesters, peroxycarbonates, dialkyl peroxides, and peroxyketals. And organic peroxides such as ketone peroxides and hydroperoxides. Specifically, examples of the peroxodisulfate include sodium peroxodisulfate, potassium peroxodisulfate, aluminum peroxodisulfate, and ammonium peroxodisulfate. Examples of diacyl peroxides include benzoyl peroxide, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, m-toluoyl peroxide, lauroyl peroxide and the like. Examples of peroxyesters include t-butylperoxybenzoate, bis-t-butylperoxyisophthalate, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, and the like. Examples of peroxycarbonates include, for example, t-butyl peroxyisopropyl carbonate. Examples of the dialkyl peroxides include dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, 2,5-dimethyl-2,5-bis (benzoylperoxy) hexane, and the like. Examples of peroxyketals include 1,1-bis (t-butylperoxy) 3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane, 1,1-bis ( (t-hexylperoxy) cyclohexane and the like. Examples of ketone peroxides include methyl ethyl ketone peroxide, cyclohexanone peroxide, methyl acetoacetate peroxide, and the like. Examples of the hydroperoxides include t-butyl hydroperoxide, cumene hydroperoxide, p-diisopropylbenzene peroxide and the like.

化学重合開始剤に用いられる芳香族スルフィン酸塩としては、たとえば、ベンゼンスルフィン酸、p−トルエンスルフィン酸、o−トリエンスルフィン酸、エチルベンゼンスルフィン酸、デシルベンゼンスルフィン酸、ドデシルベンゼンスルフィン酸、2,4,6−トリメチルベンゼンスルフィン酸、2,4,6−トリイソプロピルベンゼンスルフィン酸、クロルベンゼンスルフィン酸、ナフタリンスルフィン酸などのリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、ルビジウム塩、セシウム塩、マグネシウム塩、カルシウム塩、ストロンチウム塩、鉄塩、銅塩、亜鉛塩、アンモニウム塩、テトラメチルアンモニウム塩、テトラエチルアンモニウム塩等を挙げることができる。   Examples of the aromatic sulfinic acid salt used in the chemical polymerization initiator include, for example, benzenesulfinic acid, p-toluenesulfinic acid, o-trienesulfinic acid, ethylbenzenesulfinic acid, decylbenzenesulfinic acid, dodecylbenzenesulfinic acid, 2,4 Lithium salt, sodium salt, potassium salt, rubidium salt, cesium salt, magnesium salt, calcium salt of 2,6-trimethylbenzenesulfinic acid, 2,4,6-triisopropylbenzenesulfinic acid, chlorobenzenesulfinic acid, naphthalenesulfinic acid and the like , Strontium salts, iron salts, copper salts, zinc salts, ammonium salts, tetramethylammonium salts, tetraethylammonium salts and the like.

化学重合開始剤に用いられる芳香族第2級アミンおよび/または芳香族第3級アミンとしては、たとえば、N−メチルアニリン、N−メチル−p−トルイジン、N−メチル−m−トルイジン、N−メチル−o−トルイジン、N−エタノール−p−トルイジン、N−エタノール−m−トルイジン、N−エタノール−o−トルイジン、p−メチルアミノ安息香酸エチル、m−メチルアミノ安息香酸エチル、o−メチルアミノ安息香酸エチル、p−メチルアミノアニソール、m−メチルアミノアニソール、o−メチルアミノアニソール、1−メチルアミノナフタレン、2−メチルアミノナフタレン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチル−p−トルイジン、N,N−ジメチル−m−トルイジン、N,N−ジメチル−o−トルイジン、N,N−ジエタノール−p−トルイジン、N,N−ジエタノール−m−トルイジン、N,N−ジエタノール−o−トルイジン、p−ジメチルアミノ安息香酸エチル、m−ジメチルアミノ安息香酸エチル、o−ジメチルアミノ安息香酸エチル、p−ジメチルアミノアニソール、m−ジメチルアミノアニソール、o−ジメチルアミノアニソール、1−ジメチルアミノナフタレン、2−ジメチルアミノナフタレンなどを挙げることができる。   As the aromatic secondary amine and / or aromatic tertiary amine used for the chemical polymerization initiator, for example, N-methylaniline, N-methyl-p-toluidine, N-methyl-m-toluidine, N- Methyl-o-toluidine, N-ethanol-p-toluidine, N-ethanol-m-toluidine, N-ethanol-o-toluidine, ethyl p-methylaminobenzoate, ethyl m-methylaminobenzoate, o-methylamino Ethyl benzoate, p-methylaminoanisole, m-methylaminoanisole, o-methylaminoanisole, 1-methylaminonaphthalene, 2-methylaminonaphthalene, N, N-dimethylaniline, N, N-dimethyl-p-toluidine N, N-dimethyl-m-toluidine, N, N-dimethyl-o-toluidine, N, N Diethanol-p-toluidine, N, N-diethanol-m-toluidine, N, N-diethanol-o-toluidine, ethyl p-dimethylaminobenzoate, ethyl m-dimethylaminobenzoate, ethyl o-dimethylaminobenzoate, Examples thereof include p-dimethylaminoanisole, m-dimethylaminoanisole, o-dimethylaminoanisole, 1-dimethylaminonaphthalene, and 2-dimethylaminonaphthalene.

重合開始剤における光重合開始剤としては、α−ジケトン類、ケタール類、チオキサントン類、アシルホスフィンオキサイド類、α−アミノアセトフェノン類が例示される。α−ジケトン類の具体例としては、カンファーキノン、ベンジル、2,3−ペンタンジオンが挙げられる。ケタール類の具体例としては、ベンジルジメチルケタール、ベンジルジエチルケタールが挙げられる。チオキサントン類の具体例としては、2−クロロチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントンが挙げられる。アシルホスフィンオキサイド類の具体例としては、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、ジベンゾイルフェニルホスフィンオキサイド、ビス(2,6−ジメトキシベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、トリス(2,4−ジメチルベンゾイル)ホスフィンオキサイド、トリス(2−メトキシベンゾイル)ホスフィンオキサイド、2,6−ジメトキシベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,6−ジクロロベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,3,5,6−テトラメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ベンゾイル−ビス(2,6−ジメチルフェニル)ホスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルエトキシフェニルホスフィンオキサイドおよび特公平3−57916号公報に開示の水溶性のアシルホスフィンオキサイド化合物が挙げられる。α−アミノアセトフェノン類の具体例としては、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−ベンジル−2−ジエチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−プロパノン−1、2−ベンジル−2−ジエチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−プロパノン−1、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ペンタノン−1、2−ベンジル−2−ジエチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ペンタノン−1が挙げられる。
重合開始剤は、1種類単独を用いてもよく、複数種類を併用してもよい。重合開始剤の配合量(重合開始剤として含まれる化合物の合計量)は、硬化性および硬化した歯科材料の機械的強度の観点から、重合性モノマー100質量部に対して、好ましくは0.01〜20質量部、0.1〜10質量部の範囲が好ましく、0.5〜5質量部の範囲がより好ましい。なお、本発明の歯科材料用組成物を製造するためのキットとするためには、保存安定性を考慮し、重合開始剤として用いる成分を適宜分包することが好ましい。
Examples of the photopolymerization initiator in the polymerization initiator include α-diketones, ketals, thioxanthones, acylphosphine oxides, and α-aminoacetophenones. Specific examples of α-diketones include camphorquinone, benzyl, and 2,3-pentanedione. Specific examples of ketals include benzyl dimethyl ketal and benzyl diethyl ketal. Specific examples of thioxanthones include 2-chlorothioxanthone and 2,4-diethylthioxanthone. Specific examples of the acylphosphine oxides include 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, bis (2,4,6-trimethylbenzoyl) phenylphosphine oxide, dibenzoylphenylphosphine oxide, bis (2,6-dimethoxy). Benzoyl) phenylphosphine oxide, tris (2,4-dimethylbenzoyl) phosphine oxide, tris (2-methoxybenzoyl) phosphine oxide, 2,6-dimethoxybenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,6-dichlorobenzoyldiphenylphosphine oxide, 2, 3,5,6-tetramethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, benzoyl-bis (2,6-dimethylphenyl) phosphine oxide, 2,4,6- Water-soluble acylphosphine oxide compounds trimethyl benzoyl ethoxyphenyl phosphine oxide and KOKOKU 3-57916 Patent Publication discloses the like. Specific examples of α-aminoacetophenones include 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -butanone-1, 2-benzyl-2-diethylamino-1- (4-morpholinophenyl ) -Butanone-1,2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -propanone-1,2-benzyl-2-diethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -propanone-1 , 2-benzyl-2-dimethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -pentanone-1, 2-benzyl-2-diethylamino-1- (4-morpholinophenyl) -pentanone-1.
One type of polymerization initiator may be used alone, or two or more types may be used in combination. The amount of the polymerization initiator (the total amount of the compounds contained as the polymerization initiator) is preferably 0.01 to 100 parts by mass of the polymerizable monomer from the viewpoint of curability and mechanical strength of the cured dental material. The range is preferably from 20 to 20 parts by mass, and from 0.1 to 10 parts by mass, more preferably from 0.5 to 5 parts by mass. In order to prepare a kit for producing the dental material composition of the present invention, it is preferable to appropriately pack components used as a polymerization initiator in consideration of storage stability.

本発明の歯科材料用組成物において、上記の重合開始剤(化学重合開始剤および/または光重合開始剤)の重合開始能を高めるために、さらに脂肪族アミン類、芳香族アミン類、アルデヒド類、チオール化合物等の重合促進剤を併用してもよい。   In the dental material composition of the present invention, aliphatic amines, aromatic amines, and aldehydes are further added in order to increase the polymerization initiation ability of the above-mentioned polymerization initiator (chemical polymerization initiator and / or photopolymerization initiator). And a polymerization accelerator such as a thiol compound.

本発明の歯科材料用組成物は、必要に応じてX線造影剤を含んでもよい。これは充填操作のモニタリングや充填後の変化を追跡することができるからである。X線造影剤としては、たとえば、硫酸バリウム、次炭酸ビスマス、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、フッ化イッテルビウム、ヨードホルム、バリウムアパタイト、チタン酸バリウム、ランタンガラス、バリウムガラス、ストロンチウムガラス等から選択される1つまたは2つ以上が挙げられる。
また、本発明の歯科材料用組成物は、流動性改質や硬化物である歯科材料の機械的強度のさらなる向上を目的として、さらにフィラーを配合してもよい。フィラーは、1種単独で配合してもよく、2種以上を組み合わせて配合してもよい。フィラーとしては、カオリン、クレー、雲母、マイカ等のシリカを基材とする鉱物;シリカを基材とし、Al、B、TiO、ZrO、BaO、La、SrO、ZnO、CaO、P、LiO、NaOなどを含有するセラミックスおよびガラス類が例示される。ガラス類としては、ソーダガラス、リチウムボロシリケートガラス、亜鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、バイオガラスが好適に用いられる。結晶石英、アルミナ、酸化チタン、酸化イットリウム、水酸化アルミニウムも好適に用いられる。
The composition for dental materials of the present invention may contain an X-ray contrast agent as needed. This is because monitoring of the filling operation and changes after filling can be tracked. As the X-ray contrast agent, for example, one selected from barium sulfate, bismuth subcarbonate, bismuth oxide, zirconium oxide, ytterbium fluoride, iodoform, barium apatite, barium titanate, lanthanum glass, barium glass, strontium glass, etc. Or two or more.
The dental material composition of the present invention may further contain a filler for the purpose of improving fluidity and further improving the mechanical strength of the dental material as a cured product. The fillers may be used alone or in combination of two or more. As the filler, a silica-based mineral such as kaolin, clay, mica, mica; a silica-based mineral; Al 2 O 3 , B 2 O 3 , TiO 2 , ZrO 2 , BaO, La 2 O 3 ; Ceramics and glasses containing SrO, ZnO, CaO, P 2 O 5 , Li 2 O, Na 2 O and the like are exemplified. As glasses, soda glass, lithium borosilicate glass, zinc glass, borosilicate glass, and bioglass are preferably used. Crystal quartz, alumina, titanium oxide, yttrium oxide, and aluminum hydroxide are also preferably used.

本発明の歯科材料用組成物には、フッ化物イオン溶出能を高めるために、機械的強度および接着性に悪影響を及ぼさない範囲内で、さらに公知の水溶性フッ化化合物を配合してもよい。たとえば、フッ化リチウム、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化ルビジウム、フッ化セシウム、フッ化ベリリウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化亜鉛、フッ化アルミニウム、フッ化マンガン、フッ化銅、フッ化鉛、フッ化銀、フッ化アンチモン、フッ化コバルト、フッ化ビスマス、フッ化スズ、フッ化ジアンミン銀、モノフルオロリン酸ナトリウム、フッ化チタンカリウム、フッ化スズ酸塩、フルオロ珪酸塩等の水溶性の金属フッ化物を挙げることができ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。配合に際しては、たとえば金属フッ化物を微粒子化する方法、または金属フッ化物をポリシロキサンで被覆する方法などを使用することが好ましい。
本発明の歯科材料用組成物には、必要に応じて通常用いられる抗菌剤、顔料等も、適宜配合することができる。
The dental material composition of the present invention may further contain a known water-soluble fluorinated compound in a range that does not adversely affect mechanical strength and adhesiveness, in order to enhance fluoride ion elution ability. . For example, lithium fluoride, sodium fluoride, potassium fluoride, rubidium fluoride, cesium fluoride, beryllium fluoride, magnesium fluoride, calcium fluoride, strontium fluoride, barium fluoride, zinc fluoride, aluminum fluoride, Manganese fluoride, copper fluoride, lead fluoride, silver fluoride, antimony fluoride, cobalt fluoride, bismuth fluoride, tin fluoride, silver diammine fluoride, sodium monofluorophosphate, potassium titanium fluoride, fluoride Water-soluble metal fluorides such as stannates and fluorosilicates can be mentioned, and one or more of these can be used. At the time of compounding, it is preferable to use, for example, a method of forming fine particles of metal fluoride or a method of coating metal fluoride with polysiloxane.
Antibacterial agents, pigments, and the like that are usually used can be appropriately added to the dental material composition of the present invention, if necessary.

本発明の歯科材料用組成物は、製品形態として、歯科材料用組成物の成分を分包したキットとすることができる。製品形態のキットとするためには、各種の形態が考えられ、粉末・液、ペースト・液、ペースト・ペーストなどの2材形態が例示される。
いずれの形態においても、フルオロアルミノシリケートガラス粉末、ポリカルボン酸および、水を共存させることは、保存安定性の観点から困難である。保存安定性の観点から、以下の粉末(粉末材料)・液(液体材料)、または粉末・粉末の分包形態が好ましい。
(1)少なくともフルオロアルミノシリケートガラス粉末、およびポリカルボン酸を含む粉末材料と、微細繊維状セルロースおよび水を含む液体材料とに分包されている粉液型の歯科材料用組成物キット
(2)少なくともフルオロアルミノシリケートガラス粉末およびポリカルボン酸を含む粉末材料と、微細繊維状セルロースおよび水を含む液体材料、またはウェットパウダー材料(粉末材料)とに分包されている歯科材料用組成物キット
(3)少なくともフルオロアルミノシリケートガラス粉末を含む粉末材料と、微細繊維状セルロース、ポリカルボン酸、および水を含む液体材料、またはウェットパウダー(粉末材料)とに分包されている歯科材料用組成物キット
なお、本発明の歯科材料用組成物は、上記の態様に限定されるものではない。
The composition for a dental material of the present invention can be a kit in which the components of the composition for a dental material are packaged as a product form. In order to make a kit in the form of a product, various forms are conceivable, and two-material forms such as powder / liquid, paste / liquid, and paste / paste are exemplified.
In any form, it is difficult to make the fluoroaluminosilicate glass powder, polycarboxylic acid and water coexist from the viewpoint of storage stability. From the viewpoint of storage stability, the following powder (powder material) / liquid (liquid material) or powder / powder divided forms are preferable.
(1) A powder-liquid type dental material composition kit which is divided into a powder material containing at least a fluoroaluminosilicate glass powder and a polycarboxylic acid, and a liquid material containing fine fibrous cellulose and water. (2) Dental material composition kit (3) packaged in a powder material containing at least a fluoroaluminosilicate glass powder and a polycarboxylic acid, and a liquid material containing fine fibrous cellulose and water, or a wet powder material (powder material) ) A dental material composition kit which is packaged in a powder material containing at least a fluoroaluminosilicate glass powder and a liquid material containing fine fibrous cellulose, polycarboxylic acid, and water, or a wet powder (powder material). The composition for dental material of the present invention is not limited to the above-described embodiment. There.

[歯科材料]
本発明の歯科材料は、本発明の歯科材料用組成物を硬化してなる。
グラスアイオノマーセメントが、従来型グラスアイオノマーセメントである場合には、フルオロアルミノシリケートガラス粉末と、ポリカルボン酸との中和反応により硬化する。また、グラスアイオノマーセメントが、レジン強化型グラスアイオノマーセメントである場合には、上記の反応に加え、重合性モノマーの重合反応によっても硬化する。
本発明の歯科材料は多様な応用が可能であり,その使用目的により求められる特性は異なる。合着用や予防填塞用は流動性や被膜厚さ,充填用や裏層用には強度が重視される。よって,機械的強度には下限と上限を示す。
[Dental materials]
The dental material of the present invention is obtained by curing the composition for dental material of the present invention.
When the glass ionomer cement is a conventional glass ionomer cement, it hardens by a neutralization reaction between a fluoroaluminosilicate glass powder and a polycarboxylic acid. When the glass ionomer cement is a resin-reinforced glass ionomer cement, the resin is cured by a polymerization reaction of a polymerizable monomer in addition to the above reaction.
The dental material of the present invention can be used in various applications, and the required properties differ depending on the purpose of use. Fluidity and film thickness are important for luting and preventive filling, and strength is important for filling and backing layers. Therefore, the mechanical strength has a lower limit and an upper limit.

本発明の歯科材料は、微細繊維状セルロースを含有したことにより、機械的強度に優れ、フッ化物イオン溶出能が向上し、あるいはフッ化物イオン溶出能を減じることがない。
本発明の歯科材料のフッ化物イオンの溶出量は、歯の再石灰化を促進する観点から、好ましくは50μg/cm/週以上、より好ましくは60μg/cm/週以上、さらに好ましくは70μg/cm/週以上である。また、機械的強度との両立の観点から、好ましくは500μg/cm/週以下、より好ましくは400μg/cm/週以下、さらに好ましくは300μg/cm/週以下である。
なお、グラスアイオノマーセメントとして従来型グラスアイオノマーセメントを使用する場合、本発明の歯科材料のフッ化物イオンの溶出量は、好ましくは100μg/cm/週以上、より好ましくは120μg/cm/週以上、さらに好ましくは150μg/cm/週以上である。また、機械的強度との両立の観点から、好ましくは500μg/cm/週以下、より好ましくは400μg/cm/週以下、さらに好ましくは300μg/cm/週以下である。
歯科材料のフッ化物イオン溶出能は、実施例に記載の方法により測定される。
Since the dental material of the present invention contains fine fibrous cellulose, it has excellent mechanical strength, improves fluoride ion elution ability, or does not reduce fluoride ion elution ability.
The amount of fluoride ion eluted from the dental material of the present invention is preferably 50 μg / cm 2 / week or more, more preferably 60 μg / cm 2 / week or more, and still more preferably 70 μg, from the viewpoint of promoting remineralization of teeth. / Cm 2 / week or more. Further, from the viewpoint of compatibility with mechanical strength, it is preferably at most 500 μg / cm 2 / week, more preferably at most 400 μg / cm 2 / week, even more preferably at most 300 μg / cm 2 / week.
When a conventional glass ionomer cement is used as the glass ionomer cement, the fluoride ion elution amount of the dental material of the present invention is preferably 100 μg / cm 2 / week or more, more preferably 120 μg / cm 2 / week or more. And more preferably at least 150 μg / cm 2 / week. Further, from the viewpoint of compatibility with mechanical strength, it is preferably at most 500 μg / cm 2 / week, more preferably at most 400 μg / cm 2 / week, even more preferably at most 300 μg / cm 2 / week.
The fluoride ion eluting ability of the dental material is measured by the method described in Examples.

本発明の歯科材料は、機械的強度に優れることが好ましく、3点曲げ強さが、好ましくは7MPa以上、より好ましくは8MPa以上、さらに好ましくは9MPa以上、とくに好ましくは10MPa以上である。上限はとくに限定されないが、設計容易性の観点から、好ましくは150MPa以下、より好ましくは130MPa以下、さらに好ましくは100MPa以下である。
なお、グラスアイオノマーセメントとして従来型グラスアイオノマーセメントを使用する場合、本発明の歯科材料の3点曲げ強さの上限は、設計容易性の観点から、好ましくは50MPa以下、より好ましくは40MPa以下、さらに好ましくは30MPa以下である。
歯科材料の3点曲げ強さは、実施例に記載の方法により測定される。
The dental material of the present invention is preferably excellent in mechanical strength, and has a three-point bending strength of preferably 7 MPa or more, more preferably 8 MPa or more, further preferably 9 MPa or more, particularly preferably 10 MPa or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 150 MPa or less, more preferably 130 MPa or less, and still more preferably 100 MPa or less, from the viewpoint of design easiness.
When using a conventional glass ionomer cement as the glass ionomer cement, the upper limit of the three-point bending strength of the dental material of the present invention is preferably 50 MPa or less, more preferably 40 MPa or less, from the viewpoint of ease of design. Preferably it is 30 MPa or less.
The three-point bending strength of the dental material is measured by the method described in the examples.

本発明の歯科材料は、機械的強度に優れることが好ましく、圧縮強さが、好ましくは60MPa以上、より好ましくは65MPa以上、さらに好ましくは70MPa以上、とくに好ましくは75MPa以上である。上限はとくに限定されないが、設計容易性の観点から、好ましくは500MPa以下、より好ましくは400MPa以下、さらに好ましくは350MPa以下である。
なお、グラスアイオノマーセメントとして従来型グラスアイオノマーセメントを使用する場合、本発明の歯科材料の圧縮強さの上限は、設計容易性の観点から、好ましくは400MPa以下、より好ましくは300MPa以下、さらに好ましくは200MPa以下である。
歯科材料の圧縮強さは、実施例に記載の方法により測定される。
The dental material of the present invention is preferably excellent in mechanical strength, and has a compressive strength of preferably 60 MPa or more, more preferably 65 MPa or more, further preferably 70 MPa or more, particularly preferably 75 MPa or more. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 500 MPa or less, more preferably 400 MPa or less, and still more preferably 350 MPa or less, from the viewpoint of ease of design.
When using a conventional glass ionomer cement as the glass ionomer cement, the upper limit of the compressive strength of the dental material of the present invention is preferably 400 MPa or less, more preferably 300 MPa or less, further preferably from the viewpoint of ease of design. It is 200 MPa or less.
The compressive strength of a dental material is measured by the method described in the examples.

本発明の歯科材料用組成物および歯科材料は、歯牙患部の欠損部に対する充填材、歯牙患部の欠損部と補綴物の合着材、う蝕や歯周病の予防材、裏層材等、種々の用途に好適に用いることができる。   The dental material composition and the dental material of the present invention are a filler for a defective portion of an affected tooth, a bonding material of a defective portion of the affected tooth and a prosthesis, a preventive material for dental caries and periodontal disease, a backing material, and the like. It can be suitably used for various applications.

[微細繊維状セルロース]
本発明の微細繊維状セルロースは、グラスアイオノマーセメントと混合して歯科材料を作製するために使用され、繊維幅が1000nm以下である。
微細繊維状セルロースは、ウェットパウダー状、パウダー状、スラリー状のいずれの状態であってもよく、とくに限定されない。また、粉末材料や液体材料に含有されていてもよく、微細繊維状セルロースの乾燥粉末または含水の粉末(ウェットパウダー)でグラスアイオノマーセメントと混合してもよく、とくに限定されない。
[Fine fibrous cellulose]
The fine fibrous cellulose of the present invention is used for preparing a dental material by mixing with a glass ionomer cement, and has a fiber width of 1000 nm or less.
The fine fibrous cellulose may be in any state of a wet powder, a powder, and a slurry, and is not particularly limited. Further, it may be contained in a powder material or a liquid material, and may be mixed with a glass ionomer cement as a dry powder of fine fibrous cellulose or a water-containing powder (wet powder), and is not particularly limited.

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。   Hereinafter, features of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. Materials, usage amounts, ratios, processing contents, processing procedures, and the like shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the specific examples described below.

<製造例1>
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。
<Production Example 1>
As a raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper (solid content: 93% by mass, basis weight: 208 g / m 2, sheet: Canadian standard freeness (CSF) measured by disintegration and measured according to JIS P 8121: 700 ml) It was used. This raw material pulp was subjected to a phosphorylation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolute dry mass) of the raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. To obtain a chemical-impregnated pulp. Next, the obtained chemical impregnated pulp was heated with a hot air drier at 165 ° C. for 200 seconds to introduce a phosphate group into cellulose in the pulp to obtain a phosphorylated pulp.

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。
洗浄後のリン酸化パルプに対して、さらに上記リン酸化処理、上記洗浄処理をこの順に1回ずつ行った。
Next, the obtained phosphorylated pulp was subjected to a washing treatment. The washing treatment is performed by repeating the operation of pulverizing a pulp dispersion obtained by pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g of phosphorylated pulp (absolute dry mass) so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtering and dewatering. went. When the electric conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, it was regarded as the washing end point.
The phosphorylated pulp after washing was further subjected to the above phosphorylation treatment and the above washing treatment once in this order.

次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対してアルカリ処理(中和処理)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(中和処理)が施されたリン酸化パルプを得た。   Next, the washed phosphorylated pulp was subjected to an alkali treatment (neutralization treatment) as follows. First, the phosphorylated pulp after washing was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little with stirring to obtain a phosphorylated pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. . Next, the phosphorylated pulp slurry was dehydrated to obtain a phosphorylated pulp subjected to an alkali treatment (neutralization treatment).

次いで、中和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、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。 Next, the above-mentioned washing treatment was performed on the phosphorylated pulp after the neutralization treatment. The infrared absorption spectrum of the phosphorylated pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, absorption based on a phosphate group was observed at around 1230 cm −1 , confirming that a phosphate group was added to the pulp. Further, the obtained phosphorylated pulp was tested and analyzed by an X-ray diffractometer. As a result, it was found that two points, 2θ = around 14 ° to 17 ° and 2θ = around 22 ° to 23 °, were located at two positions. A typical peak was confirmed, and it was confirmed to have cellulose type I crystals.

(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(株式会社スギノマシン製、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)(固形分濃度2質量%)を得た。
(Fibrillation processing)
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorylated pulp to prepare a slurry having a solid content of 2% by mass. This slurry is treated four times at a pressure of 200 MPa by a wet atomizer (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., Starburst) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (A) containing fine fibrous cellulose (solid content: 2 mass%). %).

微細繊維状セルロース分散液(A)(固形分濃度2質量%)500gに対し、0.5質量%に希釈した塩化カルシウム水溶液を250g加えて、ゲル化させた。得られたゲルを濾過した後、濾紙で圧搾し、固形分濃度20質量%の微細繊維状セルロース含有物を得た。この微細繊維状セルロース含有物(固形分濃度20質量%)を0.1N塩酸水溶液250gに30分間浸漬した後、これを濾過し、さらに濾紙にて圧搾した。このようにして、固形分濃度25質量%の微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。さらに、この微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)をミキサー(岩谷産業株式会社製、ミルサー800DG)を用いて粉砕し、100質量部の濃縮物に対し、0.35N水酸化ナトリウム水溶液を100質量部、ノニオン性界面活性剤(サンノプコ株式会社製、SNウェットPUR)を1質量部加え、薬さじでよく練り混ぜ、微細繊維状セルロースの濃度が14.78%のウェットパウダー状の微細繊維状セルロース含有物(濃縮物)を得た。   250 g of an aqueous calcium chloride solution diluted to 0.5% by mass was added to 500 g of the fine fibrous cellulose dispersion (A) (solid content concentration: 2% by mass) to cause gelation. After filtering the obtained gel, it was squeezed with filter paper to obtain a fine fibrous cellulose-containing substance having a solid content of 20% by mass. This fine fibrous cellulose-containing substance (solid content concentration: 20% by mass) was immersed in 250 g of a 0.1N hydrochloric acid aqueous solution for 30 minutes, filtered, and squeezed with filter paper. Thus, a fine fibrous cellulose-containing material (concentrate) having a solid content of 25% by mass was obtained. Further, this fine fibrous cellulose-containing substance (concentrate) was pulverized using a mixer (Mircer 800DG, manufactured by Iwatani Corporation), and 100 parts by mass of a 0.35N aqueous sodium hydroxide solution was added to 100 parts by mass of the concentrate. Parts, a nonionic surfactant (manufactured by San Nopco Co., Ltd., SN wet PUR) is added by 1 part by mass, kneaded well with a spoon, and the concentration of the fine fibrous cellulose is 14.78%. A content (concentrate) was obtained.

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。さらに、微細繊維状セルロースの繊維長を後述の方法により測定したところ、1,000〜2,000nmであり、軸比は200以上であった。
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、1.7mmol/gだった。
X-ray diffraction confirmed that the fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals.
Moreover, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. Furthermore, when the fiber length of the fine fibrous cellulose was measured by the method described later, it was 1,000 to 2,000 nm, and the axial ratio was 200 or more.
The amount of a phosphate group (the amount of a strongly acidic group) measured by a measurement method described later was 1.7 mmol / g.

(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製した微細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、コンディショニング済)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、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。
(Measurement of phosphate group content)
The phosphate group content of the fine fibrous cellulose is obtained by diluting a fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water so that the content becomes 0.2% by mass. After the treatment with the ion-exchange resin was performed on the cellulose-containing slurry, the measurement was performed by performing titration using an alkali.
In the treatment with the ion-exchange resin, 1/10 by volume of a strongly acidic ion-exchange resin (Amberjet 1024; manufactured by Organo Co., Ltd., conditioned) was added to the fine fibrous cellulose-containing slurry, followed by shaking for 1 hour. Thereafter, the mixture was poured on a mesh having a mesh size of 90 μm to separate the resin and the slurry.
In addition, titration using an alkali is performed by adding 50 μL of a 0.1N aqueous sodium hydroxide solution once every 30 seconds to a slurry containing fine fibrous cellulose after treatment with an ion-exchange resin while the electric conductivity of the slurry is shown. This was done by measuring the change in the degree value. The amount of phosphoric acid groups (mmol / g) is obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required in a region corresponding to the first region shown in FIG. 1 in the measurement results by the solid content (g) in the slurry to be titrated. Was calculated.

(微細繊維状セルロースの繊維幅の測定)
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(日本電子株式会社製、JEOL−2000EX)により観察した。
(Measurement of fiber width of fine fibrous cellulose)
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method.
The supernatant liquid of the fine fibrous cellulose dispersion obtained by the treatment with a wet atomizer is mixed with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose becomes 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less. The diluted and hydrophilized carbon grid film was dropped. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).

(微細繊維状セルロースの繊維長の測定)
微細繊維状セルロースの繊維長は、微細繊維状セルロース分散液(固形分濃度2質量%)を10万倍に希釈したサンプルをAFMで観察し、画像解析によって求めた。
(Measurement of fiber length of fine fibrous cellulose)
The fiber length of the fine fibrous cellulose was determined by observing a sample obtained by diluting a fine fibrous cellulose dispersion liquid (solid content concentration: 2% by mass) 100,000 times by AFM and performing image analysis.

<実施例1>
Ketac Cem Easymix(3M社製)の粉末材料を使用した。該粉末材料は、フルオロアルミノシリケートガラスおよびポリカルボン酸としてアクリル酸マレイン酸共重合体を含有する。
上述の粉末材料と、製造例1で得られた14.78質量%の微細繊維状セルロースを含有するウェットパウダーを、表1に示す配合量(質量部)にて混合して、歯科材料用組成物を調製した。
調製した歯科材料用組成物を用いて、以下の評価を行なった。
<Example 1>
Ketac Cem Easymix (3M) powder material was used. The powder material contains a fluoroaluminosilicate glass and an acrylic acid-maleic acid copolymer as a polycarboxylic acid.
The above-mentioned powder material and the wet powder containing 14.78% by mass of fine fibrous cellulose obtained in Production Example 1 were mixed at the compounding amounts (parts by mass) shown in Table 1 to obtain a composition for a dental material. Was prepared.
The following evaluation was performed using the prepared composition for dental materials.

(3点曲げ試験)
上述した歯科材料用組成物を用いて、2×2×25mmの直方体の歯科材料の試料を作製した。得られた試料を人工唾液(サリベート、帝人ファーマ株式会社製)中に浸漬し、37℃の恒温庫にて保存した、練和開始(粉末材料とウェットパウダーとの混合の開始)から24時間後に、万能試験機(AGS−X、株式会社島津製作所製)にて、JIS T 6609−2:2014に準拠し、クロスヘッドスピード0.5mm/分、支点間距離20mmにて、3点曲げ試験を行い、曲げ強さを測定した。n=5で試料の作製、および測定を行い、平均値を算出した。
結果を図3に示す。
(Three-point bending test)
Using the above-mentioned composition for dental materials, a 2 × 2 × 25 mm rectangular parallelepiped dental material sample was prepared. The obtained sample was immersed in artificial saliva (Salibate, manufactured by Teijin Pharma Co., Ltd.) and stored in a thermostat at 37 ° C., 24 hours after the start of kneading (start of mixing of the powder material and the wet powder). Using a universal testing machine (AGS-X, manufactured by Shimadzu Corporation), a three-point bending test was performed at a crosshead speed of 0.5 mm / min and a fulcrum distance of 20 mm according to JIS T 6609-2: 2014. The bending strength was measured. A sample was prepared and measured at n = 5, and an average value was calculated.
The results are shown in FIG.

(圧縮試験)
上述した歯科材料用組成物を用いて、直径4mm×高さ6mmの歯科材料の円柱状試料を作製した。得られた試料を人工唾液(サリベート、帝人ファーマ株式会社製)中に浸漬し、37℃の恒温庫にて保存した。練和開始(粉末材料とウェットパウダーとの混合の開始)から24時間後に、万能試験機(AGS−X、株式会社島津製作所製)にて、ISO 9917−1に準拠して、クロスヘッドスピード1.0mmにて圧縮試験を行い、圧縮強さを測定した。n=6で試料の作製、および測定を行い、平均値を算出した。
結果を図4に示す。
(Compression test)
Using the above-described composition for dental material, a cylindrical sample of dental material having a diameter of 4 mm and a height of 6 mm was prepared. The obtained sample was immersed in artificial saliva (Salibate, manufactured by Teijin Pharma Limited) and stored in a 37 ° C. constant temperature oven. Twenty-four hours after the start of kneading (starting mixing of the powder material and the wet powder), a crosshead speed of 1 was measured with an all-purpose testing machine (AGS-X, manufactured by Shimadzu Corporation) in accordance with ISO 9917-1. A compression test was performed at 0.0 mm, and the compression strength was measured. A sample was prepared and measured at n = 6, and the average value was calculated.
FIG. 4 shows the results.

(フッ化物イオンの溶出量の測定)
上述した歯科材料用組成物を用いて、直径10mm×厚さ2mmの歯科材料の円盤状試料を作製した。得られた試料を脱イオン水8mlに浸漬し、37℃の恒温庫にて1週間保存した。1週間後に2mlの新鮮な脱イオン水にて試料を洗浄し、洗浄液を含めた10mlの浸漬液中に含まれるフッ化物イオン量を、イオンメーター(D−53、株式会社堀場製作所製)に取り付けたフッ化物イオン選択電極(6561−10C、株式会社堀場製作所製)にて測定した。なお、フッ化物イオン選択電極で得られた溶出量(ppm)を、試料の表面積あたりのイオン溶出量(μg/cm)に換算し、フッ化物イオンの溶出量(μg/cm/週)を求めた。n=6で試料の作製、および測定を行い、平均値を算出した。
結果を図5に示す。
なお、図3〜図5において、統計学的検討は、t−testにて行った(p<0.05)。
(Measurement of elution amount of fluoride ion)
Using the composition for a dental material described above, a disk-shaped sample of a dental material having a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm was prepared. The obtained sample was immersed in 8 ml of deionized water and stored for 1 week in a thermostat at 37 ° C. One week later, the sample is washed with 2 ml of fresh deionized water, and the amount of fluoride ions contained in 10 ml of the immersion liquid including the washing liquid is attached to an ion meter (D-53, manufactured by HORIBA, Ltd.). It was measured with a fluoride ion selective electrode (6561-10C, manufactured by Horiba, Ltd.). The elution amount (ppm) obtained with the fluoride ion selective electrode was converted into the ion elution amount (μg / cm 2 ) per sample surface area, and the fluoride ion elution amount (μg / cm 2 / week) I asked. A sample was prepared and measured at n = 6, and the average value was calculated.
The results are shown in FIG.
In FIGS. 3 to 5, the statistical examination was performed by t-test (p <0.05).

<比較例1>
実施例1において、ウェットパウダーの代わりに、蒸留水を使用した以外は実施例1と同様にして、表1に示す配合量(質量部)で歯科材料用組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
<Comparative Example 1>
A dental material composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that distilled water was used in place of the wet powder in Example 1, and the blending amount (parts by mass) shown in Table 1 was used. The same evaluation was performed.

実施例および比較例の結果から、実施例の微細繊維状セルロースおよびグラスアイオノマーセメントを含有する歯科材料用組成物から得られた歯科材料は、曲げ強さおよび圧縮強さが、比較例の微細繊維状セルロースを含有しないグラスアイオノマーセメントから得られた歯科材料に比べて、有意に向上しており、機械強度の向上効果に優れることが示された。
さらに、驚くべきことに、実施例および比較例では、1週間後のフッ化物イオン溶出量が、実施例で有意に高く、フッ化物イオン溶出量を減じることなく、むしろ増加させていることが示された。
From the results of the Examples and Comparative Examples, the dental material obtained from the composition for dental materials containing the fine fibrous cellulose of Example and the glass ionomer cement has the bending strength and the compressive strength of the fine fibers of Comparative Example. Compared with a dental material obtained from a glass ionomer cement containing no cellulose, it was significantly improved, and it was shown that the effect of improving mechanical strength was excellent.
Furthermore, surprisingly, in the Examples and Comparative Examples, it is shown that the fluoride ion elution amount after one week is significantly higher in the examples, and the fluoride ion elution amount is increased without decreasing. Was done.

本発明により、グラスアイオノマーセメントに微細繊維状セルロースを添加することで、フッ化物イオン溶出量を減じることなく、有意に機械的強度が向上した歯科材料が得られることが明らかとなり、本発明の歯科材料用組成物および歯科材料は、歯牙患部の欠損部に対する充填材、歯牙患部の欠損部と補綴物の合着材、予防材、裏層材等への応用が期待される。   According to the present invention, by adding fine fibrous cellulose to the glass ionomer cement, without decreasing the fluoride ion elution amount, it is clarified that a dental material with significantly improved mechanical strength can be obtained. The material composition and the dental material are expected to be applied to a filling material for a defective portion of a tooth affected part, a bonding material for a defective part of a tooth affected part and a prosthesis, a preventive material, a back layer material, and the like.

Claims (9)

繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースと、グラスアイオノマーセメントとを含有する、歯科材料用組成物。   A composition for a dental material, comprising a fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less and a glass ionomer cement. 請求項1に記載の歯科材料用組成物を硬化してなる、歯科材料。   A dental material obtained by curing the composition for dental material according to claim 1. フッ化物イオンの溶出量が、50μg/cm/週以上500μg/cm/週以下である、請求項2に記載の歯科材料。 The dental material according to claim 2, wherein the amount of fluoride ion eluted is 50 µg / cm 2 / week or more and 500 µg / cm 2 / week or less. 3点曲げ強さが7MPa以上150MPa以下である、請求項2または3に記載の歯科材料。   The dental material according to claim 2 or 3, wherein the three-point bending strength is 7 MPa or more and 150 MPa or less. 圧縮強さが60MPa以上500MPa以下である、請求項2〜4のいずれかに記載の歯科材料。   The dental material according to any one of claims 2 to 4, having a compressive strength of 60 MPa or more and 500 MPa or less. 微細繊維状セルロースの含有量が、歯科材料の全固形分質量に対して、0.1質量%以上50質量%以下である、請求項2〜5のいずれかに記載の歯科材料。   The dental material according to any one of claims 2 to 5, wherein the content of the fine fibrous cellulose is 0.1% by mass or more and 50% by mass or less based on the total solid content of the dental material. 微細繊維状セルロースの軸比が、20以上10,000以下である、請求項2〜6のいずれかに記載の歯科材料。   The dental material according to any one of claims 2 to 6, wherein the fine fibrous cellulose has an axial ratio of 20 or more and 10,000 or less. 微細繊維状セルロースが、イオン性置換基を有する、請求項2〜7のいずれかに記載の歯科材料。   The dental material according to any one of claims 2 to 7, wherein the fine fibrous cellulose has an ionic substituent. グラスアイオノマーセメントと混合して歯科材料を作製するために使用される、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース。   Fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less, which is used for preparing a dental material by mixing with a glass ionomer cement.
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