JP2020079420A - Method for producing cellulose nanofiber - Google Patents

Method for producing cellulose nanofiber Download PDF

Info

Publication number
JP2020079420A
JP2020079420A JP2020032707A JP2020032707A JP2020079420A JP 2020079420 A JP2020079420 A JP 2020079420A JP 2020032707 A JP2020032707 A JP 2020032707A JP 2020032707 A JP2020032707 A JP 2020032707A JP 2020079420 A JP2020079420 A JP 2020079420A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pulp
beating
pulp fiber
pretreatment
cellulose nanofibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2020032707A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6797320B2 (en
Inventor
一紘 松末
Kazuhiro Matsusue
一紘 松末
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daio Paper Corp
Original Assignee
Daio Paper Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daio Paper Corp filed Critical Daio Paper Corp
Priority to JP2020032707A priority Critical patent/JP6797320B2/en
Publication of JP2020079420A publication Critical patent/JP2020079420A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6797320B2 publication Critical patent/JP6797320B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

To provide a method for producing a cellulose nanofiber capable of obtaining a cellulose nanofiber using a pulp fiber with a simple method and a more excellent collection rate.SOLUTION: A method for producing a cellulose nanofiber includes: a step of pre-treating a pulp fiber by mixed with persulfuric acids; a step of finely grinding the pulp fiber subjected to the pre-treatment in a state of being dispersed in the water, in which the pulp fiber is a hardwood craft pulp or coniferous craft pulp, a preliminary beating step is further provided between the pre-treatment step and the finely grinding step, and the preliminary beating step is a physical method. The preliminary beating step may be a viscous beating method, a cutting beating method or a combined method of them. A step of neutralizing the pulp fiber subjected to the pre-treatment and/or a step of cleaning the pulp fiber subjected to the pre-treatment may be further provided between the pre-treatment step and the preliminary beating step.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、セルロースナノファイバーの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing cellulose nanofibers.

近年、物質をナノメートルレベルまで微細化し、物質が持つ従来の性状とは異なる新たな物性を得ることを目的としたナノテクノロジーが注目されている。化学処理、粉砕処理等のナノテクノロジーによりセルロース系原料から製造されるセルロースナノファイバーは、強度、弾性、熱安定性等に優れているため、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤等としての工業上の用途や、口紅、粉末化粧料、乳化化粧料等の化粧品の配合剤の用途に用いられている。また、セルロースナノファイバーは、水系分散性に優れているため、食品、化粧品、塗料等の粘度の保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助剤などの多くの用途における利用が期待されている。   In recent years, attention has been paid to nanotechnology for the purpose of miniaturizing substances to the nanometer level and obtaining new physical properties different from the conventional properties of substances. Cellulose nanofibers produced from cellulosic raw materials by nanotechnology such as chemical treatment and pulverization treatment are excellent in strength, elasticity, thermal stability, etc., and therefore, are filter media, filter aids, base materials for ion exchangers, It is used in industrial applications as a filler for chromatographic analysis equipment, as a filler for compounding resins and rubbers, and as a compounding agent for cosmetics such as lipsticks, powder cosmetics and emulsion cosmetics. In addition, since cellulose nanofibers are excellent in water-based dispersibility, they are viscosity-retaining agents for foods, cosmetics, paints, etc., reinforcing agents for food material dough, moisture-retaining agents, food stabilizers, low-calorie additives, emulsifying agents It is expected to be used in many applications such as a stabilizing aid.

このようなセルロースナノファイバーの製造方法として、触媒である2,2,6,6−テトラメチルー1−ピペリジンーN−オキシラジカルと酸化剤である次亜塩素酸ナトリウムとの共存下でセルロース系原料を処理する方法が検討されている(特開2008−1728号公報参照)。しかし、この方法で用いられる次亜塩素酸ナトリウムは、強酸性物質と混合すると塩素ガスが発生するため、人体への悪影響等が懸念されており、取扱いが煩雑になるという不都合がある。また、セルロースナノファイバーの製造方法として、セルロース系原料をオゾン処理した後、水に分散し、得られたセルロース系原料の水懸濁液を粉砕処理する方法が検討されている(特開2010−254726号公報参照)。しかし、この方法に用いられるオゾンは、光化学オキシダントの主成分であり、環境への悪影響が懸念されているため、取り扱いが煩雑になるという不都合がある。また、セルロース系原料をオゾン処理するとセルロース分子を強力に加水分解するため、セルロース系原料からの回収率が低くなるといった不都合がある。   As a method for producing such cellulose nanofibers, a cellulosic raw material is treated in the coexistence of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical which is a catalyst and sodium hypochlorite which is an oxidant. A method of doing so has been studied (see Japanese Patent Laid-Open No. 2008-1728). However, when sodium hypochlorite used in this method is mixed with a strongly acidic substance, chlorine gas is generated, so that it is feared that the human body will be adversely affected and the handling thereof will be complicated. Further, as a method for producing cellulose nanofibers, a method of subjecting a cellulosic raw material to ozone treatment, dispersing it in water, and pulverizing an aqueous suspension of the obtained cellulosic raw material has been studied (JP 2010- 254726). However, ozone used in this method is a main component of photochemical oxidants and is feared to have an adverse effect on the environment. Further, when the cellulosic raw material is subjected to ozone treatment, the cellulose molecules are strongly hydrolyzed, so that there is a disadvantage that the recovery rate from the cellulosic raw material becomes low.

特開2008−1728号公報JP, 2008-1728, A 特開2010−254726号公報JP, 2010-254726, A

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、パルプ繊維を用い、セルロースナノファイバーを簡便な方法により優れた回収率で得ることができるセルロースナノファイバーの製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and to provide a method for producing cellulose nanofibers, which can obtain cellulose nanofibers with an excellent recovery rate by a simple method using pulp fibers. With the goal.

上記課題を解決するためになされた発明は、過硫酸類との混合によりパルプ繊維を前処理する工程、及び上記前処理が施されたパルプ繊維を水中に分散した状態で微細化する工程を備えるセルロースナノファイバーの製造方法である。   The invention made to solve the above problems comprises a step of pretreating pulp fibers by mixing with persulfates, and a step of refining the pulp fibers subjected to the pretreatment in a state of being dispersed in water. It is a method for producing cellulose nanofibers.

当該セルロースナノファイバーの製造方法によれば、過硫酸類を用いてパルプ繊維を前処理することにより、セルロースナノファイバーを簡便な方法により優れた回収率で製造することができる。この理由は定かではないが、過硫酸類によりパルプ繊維を前処理することにより、パルプ繊維を形成するセルロース分子の加水分解の制御が容易になり、適度に加水分解された状態でパルプ繊維が膨潤するため等の理由が考えられる。このような状態のパルプ繊維を微細化工程に供することにより、高回収率で良好な特性を有するセルロースナノファイバーを効率的に得ることができる。   According to the method for producing cellulose nanofibers, by pretreating pulp fibers with persulfates, it is possible to produce cellulose nanofibers with an excellent recovery rate by a simple method. The reason for this is not clear, but by pretreating the pulp fiber with persulfates, it becomes easier to control the hydrolysis of the cellulose molecules that form the pulp fiber, and the pulp fiber swells in an appropriately hydrolyzed state. There are possible reasons for doing so. By subjecting the pulp fiber in such a state to the micronization step, it is possible to efficiently obtain the cellulose nanofiber having a high recovery rate and good characteristics.

上記前処理工程におけるpHとしては、1.0以上3.0以下が好ましい。このように前処理工程におけるpHを上記範囲とすることで、パルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及び膨潤が適度に促進され、パルプ繊維からのセルロースナノファイバーの回収率をより向上させると共に、均一かつ保湿度に優れるセルロースナノファイバーを製造することができる。   The pH in the pretreatment step is preferably 1.0 or more and 3.0 or less. By setting the pH in the pretreatment step in the above range, the hydrolysis and swelling of the cellulose molecules constituting the pulp fibers are moderately promoted, and the recovery rate of the cellulose nanofibers from the pulp fibers is further improved, It is possible to produce cellulose nanofibers that are uniform and have excellent moisture retention.

上記前処理工程を液相で行うとよく、上記液相における上記パルプ繊維の固形分濃度としては、1質量%以上20質量%以下が好ましい。パルプ繊維は、一般的に水分散状態として製造されるため、このように上記前処理工程を液相で行うことで、脱水処理、乾燥処理等の過大な設備やエネルギーを要する処理を必要とせず、パルプ繊維を用い、セルロースナノファイバーを簡便な方法により製造することができる。また、液相における上記パルプ繊維の固形分濃度を上記範囲内とすることで、過硫酸類によりパルプ繊維を構成するセルロースの加水分解及び膨潤が適度に促進され、セルロースナノファイバーを高回収率で効率よく製造することができる。   The pretreatment step is preferably performed in a liquid phase, and the solid content concentration of the pulp fiber in the liquid phase is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less. Pulp fiber is generally produced in a water-dispersed state, and thus, by performing the above-mentioned pretreatment step in the liquid phase, dehydration treatment, drying treatment, and other treatments that require excessive equipment and energy are not required. By using pulp fiber, cellulose nanofiber can be produced by a simple method. Further, by setting the solid content concentration of the pulp fiber in the liquid phase within the above range, the hydrolysis and swelling of the cellulose constituting the pulp fiber is appropriately promoted by persulfates, and the cellulose nanofibers are highly recovered. It can be manufactured efficiently.

上記前処理工程と上記微細化工程との間に、上記前処理後のパルプ繊維を中和する工程及び/又は上記前処理後のパルプ繊維を洗浄する工程をさらに備えるとよい。このように、上記前処理後のパルプ繊維を中和する工程及び/又は上記前処理後のパルプ繊維を洗浄する工程をさらに備えることで、より良好な特性を有するセルロースナノファイバーを高回収率で製造することができる。   A step of neutralizing the pulp fiber after the pretreatment and/or a step of washing the pulp fiber after the pretreatment may be further provided between the pretreatment step and the refining step. Thus, by further comprising the step of neutralizing the pulp fiber after the pretreatment and/or the step of washing the pulp fiber after the pretreatment, the cellulose nanofibers having better properties can be collected at a high recovery rate. It can be manufactured.

上記微細化工程を石臼、高圧ホモジナイザー、ボールミル又はこれらのうちの少なくとも1つを用いて行うとよい。所定の前処理が施されたパルプ繊維に対して、これらを用いた機械的な微細化処理を施すことにより、パルプ繊維の解繊を低エネルギーで効率的に進行させることができ、セルロースナノファイバーの生産性を高めることができる。   It is advisable to carry out the above-mentioned miniaturization step using a stone mill, a high-pressure homogenizer, a ball mill, or at least one of these. By subjecting the pulp fibers that have been subjected to the prescribed pretreatment to mechanical refining treatment using these, the defibration of the pulp fibers can be efficiently advanced with low energy. Productivity can be increased.

ここで、「セルロースナノファイバー」とは、平均繊維幅が1,000nm以下のセルロース繊維をいう。「平均繊維幅」とは、電子顕微鏡又は電界放射型走査電子顕微鏡を用いて測定される繊維幅の平均の値である。   Here, the "cellulose nanofiber" refers to a cellulose fiber having an average fiber width of 1,000 nm or less. The “average fiber width” is the average value of the fiber width measured by using an electron microscope or a field emission scanning electron microscope.

以上説明したように、本発明のセルロースナノファイバーの製造方法によれば、パルプ繊維を用い、セルロースナノファイバーを簡便な方法により優れた回収率で製造することができる。従って、当該セルロースナノファイバーの製造方法によって得られるセルロースナノファイバーは、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤、化粧品の配合剤、食品及び塗料の粘度保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助等の多くの用途に好適に用いることができる。   As explained above, according to the method for producing cellulose nanofibers of the present invention, pulp fibers can be used to produce cellulose nanofibers with an excellent recovery rate by a simple method. Therefore, the cellulose nanofibers obtained by the method for producing the cellulose nanofibers are a filtering material, a filter aid, a base material of an ion exchanger, a packing material for a chromatographic analysis instrument, a packing material for blending resin and rubber, and a cosmetic material. It can be suitably used for many purposes such as a compounding agent, a viscosity maintaining agent for foods and paints, a strengthening agent for food material dough, a moisture retaining agent, a food stabilizer, a low calorie additive, and an emulsion stabilizing aid.

<セルロースナノファイバーの製造方法>
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、過硫酸類との混合によりパルプ繊維を前処理する工程(以下、「前処理工程」ともいう)、及び上記前処理が施されたパルプ繊維を水中に分散した状態で微細化する工程(以下、「微細化工程」ともいう)を備える。当該セルロースナノファイバーの製造方法は、必要に応じて、上記前処理工程と上記微細化工程との間に、上記前処理が施されたパルプ繊維を予備叩解する工程(以下、「予備叩解工程」ともいう)、上記前処理が施されたパルプ繊維を中和する工程(以下、「中和工程」ともいう)、上記前処理が施されたパルプ繊維を洗浄する工程(以下、「洗浄工程」ともいう)及び/又は上記前処理が施されたパルプ繊維から過硫酸類を含む水を除去する工程(以下、「脱水工程」ともいう)をさらに備えてもよい。当該セルロースナノファイバーの製造方法が脱水工程を備える場合、脱水工程により除去された過硫酸類を含む水を前処理工程において再利用してもよい。以下、各工程について説明する。
<Method for producing cellulose nanofiber>
The method for producing the cellulose nanofibers includes a step of pretreating pulp fibers by mixing with persulfates (hereinafter, also referred to as "pretreatment step"), and the pulp fibers subjected to the pretreatment are dispersed in water. A step of miniaturizing in a state (hereinafter, also referred to as “miniaturizing step”) is provided. The method for producing the cellulose nanofibers is, if necessary, between the pretreatment step and the refining step, a step of pre-beating the pulp fiber subjected to the pre-treatment (hereinafter, "pre-beating step"). Also called), a step of neutralizing the pretreated pulp fibers (hereinafter, also referred to as "neutralization step"), a step of washing the pretreated pulp fibers (hereinafter, "washing step") And/or a step of removing water containing persulfates from the pretreated pulp fiber (hereinafter, also referred to as “dehydration step”). When the method for producing cellulose nanofibers includes a dehydration step, water containing the persulfates removed in the dehydration step may be reused in the pretreatment step. Hereinafter, each step will be described.

(前処理工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、前処理工程を備える。本工程では、過硫酸類との混合によりパルプ繊維を前処理する。本工程では、パルプ繊維は、過硫酸類と混合されることにより、加水分解された状態で膨潤する。
(Pretreatment process)
The method for producing the cellulose nanofiber includes a pretreatment step. In this step, pulp fibers are pretreated by mixing with persulfates. In this step, the pulp fibers swell in a hydrolyzed state by being mixed with persulfates.

上記パルプ繊維としては、例えば木材パルプ、木材以外の繊維原料を主成分したパルプ、古紙パルプ等が挙げられる。   Examples of the pulp fibers include wood pulp, pulp mainly composed of fiber raw materials other than wood, waste paper pulp, and the like.

木材パルプとしては、例えば
広葉樹晒亜硫酸パルプ(LBSP)、広葉樹未晒亜硫酸パルプ(LUSP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)等の広葉樹クラフトパルプ(LKP)、針葉樹晒亜硫酸パルプ(NBSP)、針葉樹未晒亜硫酸パルプ(NUSP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)等の針葉樹クラフトパルプ(NKP)、ソーダパルプ(AP)等の化学パルプ;
ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、晒サーモメカニカルパルプ(BTMP)、リファイナーメカニカルパルプ(RMP)等の機械パルプなどが挙げられる。
Examples of the wood pulp include hardwood bleached sulfite pulp (LBSP), hardwood unbleached sulfite pulp (LUSP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP) and other hardwood kraft pulp (LKP), conifer bleached wood. Chemical pulp such as softwood kraft pulp (NKP) such as sulfite pulp (NBSP), unbleached softwood sulfite pulp (NUSP), bleached softwood kraft pulp (NBKP), unbleached softwood kraft pulp (NUKP), soda pulp (AP);
Stone ground pulp (SGP), pressure stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), chemi ground pulp (CGP), thermo ground pulp (TGP), ground pulp (GP), thermo mechanical pulp (TMP), Mechanical pulp such as chemi-thermo-mechanical pulp (CTMP), bleached thermo-mechanical pulp (BTMP), refiner mechanical pulp (RMP) and the like can be mentioned.

木材以外の繊維原料を主成分したパルプとしては、例えば
リンターパルプ;
麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等から得られるパルプなどが挙げられる。
Examples of pulp mainly composed of fiber raw materials other than wood include linter pulp;
Examples include pulp obtained from hemp, bagasse, kenaf, esparto grass, bamboo, chaff, straw and the like.

古紙パルプとしては、例えば
茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙、更紙古紙等から製造される古紙パルプ;
古紙パルプを脱墨処理した脱墨パルプ(DIP)などが挙げられる。
Used paper pulp is manufactured from tea waste paper, kraft envelope waste paper, magazine waste paper, newspaper waste paper, flyer waste paper, office waste paper, cardboard waste paper, Kamishiro waste paper, Kent waste paper, imitation waste paper, land ticket waste paper, waste paper waste paper, etc. Waste paper pulp;
Examples include deinked pulp (DIP) obtained by deinking used paper pulp.

上記パルプ繊維としては、これらの中で、簡便な方法により優れた回収率でセルロースナノファイバーを製造する観点から、化学パルプが好ましく、LBKPがより好ましい。   Among them, the pulp fiber is preferably a chemical pulp, and more preferably LBKP, from the viewpoint of producing a cellulose nanofiber with an excellent recovery rate by a simple method.

上記前処理工程に用いる過硫酸類としては、例えば
ペルオキソ一過硫酸、ペルオキソ二過硫酸、ペルオキソ一過硫酸カリウム等のペルオキソ一過硫酸塩;
ペルオキソ二過硫酸ジアンモニウム、ペルオキソニ過硫酸ジナトリウム、ペルオキソ二過硫酸ジカリウム等のペルオキソニ過硫酸塩などが挙げられる。ペルオキソ一過硫酸は、ペルオキシ二硫酸を加水分解して得てもよく、過酸化水素と硫酸とを任意の割合で混合して得てもよい。
Examples of the persulfates used in the pretreatment step include peroxomonopersulfates such as peroxomonopersulfate, peroxodipersulfate, potassium peroxomonopersulfate;
Examples thereof include peroxodipersulfate such as diammonium peroxodipersulfate, disodium peroxodipersulfate, and dipotassium peroxodipersulfate. Peroxomonopersulfuric acid may be obtained by hydrolyzing peroxydisulfuric acid, or may be obtained by mixing hydrogen peroxide and sulfuric acid at an arbitrary ratio.

上記過硫酸類としては、これらの中で、パルプ繊維をより適度に加水分解し、優れた回収率でセルロースナノファイバーを得る観点から、ペルオキソニ過硫酸塩が好ましく、ペルオキソ二過硫酸ジアンモニウムがより好ましい。また、上記過硫酸類としては、着色のないパルプ繊維を得る観点から、ペルオキソ一過硫酸が好ましい。   As the above-mentioned persulfates, among these, from the viewpoint of more appropriately hydrolyzing pulp fibers to obtain cellulose nanofibers at an excellent recovery rate, peroxonipersulfate is preferable, and peroxodipersammonium peroxodipersulfate is more preferable. preferable. In addition, as the above-mentioned persulfates, peroxomonopersulfuric acid is preferable from the viewpoint of obtaining pulp fiber without coloration.

前処理工程は、液相で行っても気相で行ってもよい。   The pretreatment step may be performed in a liquid phase or a gas phase.

前処理工程を液相で行う方法としては、過硫酸類の水溶液を上記パルプ繊維に混合することにより過硫酸類の水溶液と上記パルプ繊維とを接触させて処理する方法等が挙げられる。   Examples of the method of performing the pretreatment step in the liquid phase include a method of mixing the aqueous solution of persulfate with the pulp fiber to bring the aqueous solution of persulfate into contact with the pulp fiber for treatment.

前処理工程を気相で行う方法としては、過硫酸類の蒸気相を上記パルプ繊維に混合することにより過硫酸類の蒸気相と上記パルプ繊維とを接触させて処理する方法等が挙げられる。上記過硫酸類を蒸気相とする方法としては、例えばオートクレーブ装置等を用いて、過硫酸類を蒸気化する方法等が挙げられる。   Examples of the method of performing the pretreatment step in the gas phase include a method of mixing the vapor phase of persulfate with the pulp fiber to bring the vapor phase of the persulfate into contact with the pulp fiber, and treating. Examples of the method of converting the persulfuric acid into the vapor phase include a method of evaporating the persulfuric acid using an autoclave or the like.

前処理工程としては、より簡便な方法により優れた回収率でセルロースナノファイバーを製造する観点から、液相で行うことが好ましい。   The pretreatment step is preferably performed in the liquid phase from the viewpoint of producing cellulose nanofibers with a superior recovery rate by a simpler method.

パルプ繊維に混合する上記過硫酸類の水溶液濃度の下限としては、1質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。一方、上記過硫酸類濃度の上限としては、50質量%が好ましく、30質量%がより好ましい。上記過硫酸類濃度が上記下限に満たないと、パルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及が十分に促進されないおそれがある。一方、上記過硫酸類濃度が上限を超えるとパルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及び膨潤が過度に促進されるおそれがあり、処理されたパルプ繊維が変色するおそれがある。   The lower limit of the concentration of the aqueous solution of the persulfate mixed with the pulp fiber is preferably 1% by mass, more preferably 10% by mass. On the other hand, the upper limit of the concentration of persulfates is preferably 50% by mass, more preferably 30% by mass. If the concentration of the persulfate is less than the lower limit, the hydrolysis and hydrolysis of the cellulose molecules constituting the pulp fiber may not be sufficiently promoted. On the other hand, if the concentration of persulfate exceeds the upper limit, hydrolysis and swelling of the cellulose molecules constituting the pulp fiber may be excessively promoted, and the treated pulp fiber may be discolored.

上記過硫酸類の混合率の下限としては、パルプ繊維の絶乾質量に対して0.05質量%が好ましく、0.3質量%がより好ましい。一方、上記混合率の上限としては、40質量%が好ましく、10質量%がより好ましい。上記過硫酸類の混合率が上記下限に満たないと、パルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及び膨潤が十分に促進されず、セルロースナノファイバーの保湿度が低くなるおそれがある。一方、上記過硫酸類の混合率が上記上限を超えると、パルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及び膨潤が過度に促進され、パルプ繊維からのセルロースナノファイバーの回収率が低くなるおそれがあり、処理されたパルプ繊維が変色するおそれがある。   The lower limit of the mixing ratio of the persulfates is preferably 0.05% by mass, more preferably 0.3% by mass, based on the absolutely dry mass of pulp fiber. On the other hand, the upper limit of the mixing ratio is preferably 40% by mass, more preferably 10% by mass. If the mixing ratio of the persulfates is less than the above lower limit, hydrolysis and swelling of the cellulose molecules constituting the pulp fibers may not be sufficiently promoted, and the moisture retention of the cellulose nanofibers may be low. On the other hand, when the mixing ratio of the persulfates exceeds the upper limit, hydrolysis and swelling of the cellulose molecules constituting the pulp fibers are excessively promoted, and the recovery rate of the cellulose nanofibers from the pulp fibers may be low. , The treated pulp fiber may be discolored.

前処理工程における処理温度の下限としては、45℃が好ましく、55℃がより好ましく、75℃がさらに好ましい。一方、上記処理温度の上限としては、120℃が好ましく、100℃がより好ましく、90℃がさらに好ましい。上記処理温度が上記下限に満たないと、加水分解反応が著しく低下するおそれがある。一方、上記処理温度が上記上限を超えると、パルプ繊維を構成するセルロース分子の加水分解及び膨潤が過度に促進され、セルロースナノファイバーの回収率が低くなるおそれがある。   The lower limit of the treatment temperature in the pretreatment step is preferably 45°C, more preferably 55°C, and even more preferably 75°C. On the other hand, the upper limit of the treatment temperature is preferably 120°C, more preferably 100°C, and even more preferably 90°C. If the treatment temperature is lower than the lower limit, the hydrolysis reaction may be significantly reduced. On the other hand, if the treatment temperature exceeds the upper limit, hydrolysis and swelling of the cellulose molecules constituting the pulp fiber are excessively promoted, and the recovery rate of the cellulose nanofibers may be low.

前処理工程における処理時間の下限としては、0.5時間が好ましく、2時間がより好ましい。一方、上記処理時間の上限としては、7時間が好ましく、4時間がより好ましい。上記処理時間を上記範囲とすることで、セルロースナノファイバーをより適度に加水分解することができる。   The lower limit of the treatment time in the pretreatment step is preferably 0.5 hours, more preferably 2 hours. On the other hand, the upper limit of the processing time is preferably 7 hours, more preferably 4 hours. By setting the treatment time within the above range, the cellulose nanofibers can be more appropriately hydrolyzed.

前処理工程における混合物のpHの下限としては、1.0が好ましく、1.5がより好ましい。上記pHの上限としては、3.0が好ましく、2.0がより好ましい。上記pHを上記範囲とすることで、パルプ繊維の加水分解をより適度にすることができる。   As a minimum of pH of a mixture in a pretreatment process, 1.0 is preferred and 1.5 is more preferred. The upper limit of the pH is preferably 3.0, more preferably 2.0. By setting the above pH within the above range, hydrolysis of pulp fiber can be made more appropriate.

前処理工程を液相で行う場合、上記液相における上記パルプ繊維の固形分濃度の下限としては、1質量%が好ましい。上記固形分濃度の上限としては、20質量%が好ましい。上記固形分濃度を上記範囲とすることで、より優れた回収率でセルロースナノファイバー製造することができる。   When the pretreatment step is performed in the liquid phase, the lower limit of the solid content concentration of the pulp fibers in the liquid phase is preferably 1% by mass. The upper limit of the solid content concentration is preferably 20% by mass. By setting the solid content concentration within the above range, it is possible to produce cellulose nanofibers with a better recovery rate.

(中和工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、必要に応じて、前処理工程と微細化工程との間に、中和工程をさらに備えてもよい。本工程では、上記前処理が施されたパルプ繊維を中和する。当該セルロースナノファイバーの製造方法は、本工程を備えることにより、効果的かつ適切にパルプ繊維を微細化することができる。
(Neutralization process)
The method for producing the cellulose nanofibers may further include a neutralization step between the pretreatment step and the micronization step, if necessary. In this step, the pulp fiber subjected to the above-mentioned pretreatment is neutralized. By including this step, the method for producing cellulose nanofibers can effectively and appropriately refine the pulp fibers.

中和の方法としては、例えば水酸化ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等のアルカリを上記前処理が施されたパルプ繊維に添加する方法等が挙げられる。これらのアルカリは1種単独で又は2種以上を用いることができる。   As a method of neutralization, for example, sodium hydroxide, magnesium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, alkali such as zinc hydroxide to the pulp fibers subjected to the above pretreatment The method of adding may be mentioned. These alkalis may be used alone or in combination of two or more.

(洗浄工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、必要に応じて、前処理工程と微細化工程との間に、洗浄工程をさらに備えてもよい。本工程では、上記前処理が施されたパルプ繊維を洗浄する。当該セルロースナノファイバーの製造方法は、本工程を備えることにより、効果的かつ適切にパルプ繊維を微細化することができる。
(Washing process)
The method for producing the cellulose nanofibers may further include a washing step between the pretreatment step and the micronization step, if necessary. In this step, the pulp fiber that has been subjected to the above pretreatment is washed. By including this step, the method for producing cellulose nanofibers can effectively and appropriately refine the pulp fibers.

洗浄の方法としては、例えば上記前処理が施されたパルプ繊維を水酸化ナトリウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等のアルカリの水溶液、酢酸、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、酢酸、安息香酸、メタクロロ安息香酸、ギ酸、プロピオン酸等の酸の水溶液、蒸留水、工業用水などにより洗浄する方法などが挙げられる。これらの方法は1種単独で又は2種以上を用いることができる。   As a method of washing, for example, the pulp fiber that has been subjected to the above pretreatment is an aqueous solution of alkali such as sodium hydroxide, magnesium carbonate, barium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, zinc hydroxide or the like. And a method of washing with an aqueous solution of an acid such as acetic acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, acetic acid, benzoic acid, metachlorobenzoic acid, formic acid and propionic acid, distilled water, and industrial water. These methods may be used alone or in combination of two or more.

(脱水工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、必要に応じて、前処理工程と微細化工程との間に、脱水工程をさらに備えてもよい。本工程では、上記前処理が施されたパルプ繊維から過硫酸類を含む水を除去する。当該セルロースナノファイバーの製造方法は、本工程を備えることにより、効果的かつ適切にパルプ繊維を微細化することができる。水を除去する方法は、特に限定されず、公知の方法により行うことができる。
(Dehydration process)
The method for producing the cellulose nanofibers may further include a dehydration step between the pretreatment step and the micronization step, if necessary. In this step, water containing persulfates is removed from the pulp fiber subjected to the pretreatment. By including this step, the method for producing cellulose nanofibers can effectively and appropriately refine the pulp fibers. The method for removing water is not particularly limited, and a known method can be used.

(予備叩解工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、必要に応じて、前処理工程と微細化工程との間に、予備叩解工程をさらに備えてもよい。当該セルロースナノファイバーの製造方法が中和工程、洗浄工程及び/又は脱水工程をさらに備える場合は、中和工程、洗浄工程及び/又は脱水工程と微細化工程との間に予備叩解工程を備える。本工程では、上記前処理が施されたパルプ繊維を予備叩解する。当該セルロースナノファイバーの製造方法は、予備叩解工程を備えることで、微細化工程においてより効率的にパルプ繊維を微細化することができる。
(Preliminary beating process)
The method for producing the cellulose nanofiber may further include a preliminary beating step between the pretreatment step and the refining step, if necessary. When the method for producing cellulose nanofibers further includes a neutralization step, a washing step and/or a dehydration step, a preliminary beating step is provided between the neutralization step, the washing step and/or the dehydration step and the refining step. In this step, the pulp fiber that has been subjected to the pretreatment is pre-beaten. Since the method for producing cellulose nanofibers includes the preliminary beating step, the pulp fibers can be more efficiently refined in the refining step.

予備叩解方法としては、物理的方法、上記酸化処理及び上記前処理以外の化学的方法等が挙げられる。   Examples of the pre-beating method include physical methods, chemical methods other than the above-mentioned oxidation treatment and the above-mentioned pretreatment, and the like.

物理的方法としては、例えばパルパー、ビーター、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー等の叩解設備を用いる粘状叩解方法、ビーター、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー等の叩解設備を用いるカッティング叩解方法、これらを組み合わせた方法などが挙げられる。粘状叩解方法かカッティング叩解方法かは、叩解設備により一義的に決まるものではなく、使用する刃、ローター、ディスク等の材質、形状、間隙などにより決定される。粘状叩解方法を行うには、例えば刃幅を広くする、刃長を短くする、接触角度を大きくする等の叩解刃を調整する方法、叩解時の温度を下げる方法などが挙げられる。一方、カッティング叩解方法を行うには、例えば刃幅を狭くする、刃長を長くする、接触角度を小さくする等の叩解刃を調整する方法、叩解時の温度を上げる方法などが挙げられる。   As the physical method, for example, a viscous beating method using beating equipment such as pulper, beater, disc refiner, conical refiner, cutting beating method using beating equipment such as beater, disc refiner, conical refiner, and a combination thereof. Method etc. are mentioned. The viscous beating method or the cutting beating method is not uniquely determined by the beating equipment, but is determined by the material, shape, gap, etc. of the blade, rotor, disk, etc. used. Examples of the viscous beating method include a method of adjusting the beating blade such as widening the blade width, shortening the blade length, and increasing the contact angle, and a method of lowering the temperature during beating. On the other hand, examples of the beating method for cutting include a method for adjusting the beating blade such as narrowing the blade width, lengthening the blade length, and decreasing the contact angle, and a method for raising the temperature during beating.

上記前処理以外の化学的方法としては、特に限定されず、公知の化学的方法を用いることができる。   The chemical method other than the pretreatment is not particularly limited, and a known chemical method can be used.

予備叩解方法としては物理的方法が好ましく、粘状叩解方法、カッティング叩解方法及びこれらを組み合わせた方法がより好ましく、ビーターを用いる方法がさらに好ましい。   As the preliminary beating method, a physical method is preferable, a viscous beating method, a cutting beating method and a combination thereof are more preferable, and a method using a beater is further preferable.

ビーターを用いる粘状叩解方法により予備叩解工程を行う場合、上記パルプ繊維の固形分濃度の下限としては、0.5質量%が好ましく、1.5質量%がより好ましい。上記固形分濃度の上限としては、5質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。上記固形分濃度を上記範囲とすることで、セルロースナノファイバーをより効率よく製造することができる。   When the preliminary beating step is performed by a viscous beating method using a beater, the lower limit of the solid content concentration of the pulp fiber is preferably 0.5% by mass, more preferably 1.5% by mass. As a maximum of the above-mentioned solid content concentration, 5 mass% is preferred and 3 mass% is more preferred. By setting the solid content concentration within the above range, cellulose nanofibers can be produced more efficiently.

粘状叩解方法を行う場合のビーターの処理時間の下限としては、30分が好ましく、55分がより好ましい。一方、上記ビーターの処理時間の上限としては、5時間が好ましく、3時間がより好ましい。ビーターの回転速度が上記下限に満たないと、微細化が不十分となるおそれがある。ビーターの回転速度が上記上限を超えると、パルプ繊維が劣化してしまうおそれがある。   The lower limit of the treatment time of the beater when performing the viscous beating method is preferably 30 minutes, more preferably 55 minutes. On the other hand, the upper limit of the treatment time of the beater is preferably 5 hours, more preferably 3 hours. If the rotation speed of the beater is less than the above lower limit, the miniaturization may be insufficient. If the rotation speed of the beater exceeds the above upper limit, pulp fibers may deteriorate.

予備叩解工程を物理的方法により行う場合、処理温度の下限としては、通常20℃であり、25℃が好ましい。上記処理温度の上限としては、通常80℃であり、65℃が好ましい。上記処理温度を上記範囲とすることで、よりサイズのばらつきの小さいセルロースナノファイバーを高回収率で得ることができる。   When the preliminary beating step is carried out by a physical method, the lower limit of the treatment temperature is usually 20°C, preferably 25°C. The upper limit of the treatment temperature is usually 80°C, preferably 65°C. By setting the treatment temperature in the above range, it is possible to obtain cellulose nanofibers having a smaller variation in size with a high recovery rate.

(微細化工程)
当該セルロースナノファイバーの製造方法は、微細化工程を備える。本工程では、上記前処理が施されたパルプ繊維を水中に分散した状態で微細化する。上記前処理が施されたパルプ繊維は、微細化工程により解繊処理される。微細化方法は、1種単独で又は2種以上を用いることができる。また、本工程を繰り返し行うことにより、セルロースナノファイバーを所望の平均繊維幅とすることができる。
(Miniaturization process)
The method for producing the cellulose nanofiber includes a micronization step. In this step, the pulp fibers subjected to the above-mentioned pretreatment are finely divided in a state of being dispersed in water. The pulp fiber that has been subjected to the above pretreatment is defibrated by a refining process. The miniaturization method may be used alone or in combination of two or more. Further, by repeating this step, the cellulose nanofibers can have a desired average fiber width.

微細化方法としては、例えば石臼型粉砕機等を用いるグラインダー法、パルプ繊維を水に分散させて高圧下で対向衝突させる水中対向衝突法、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーター等を用いて機械的に微細化する方法などが挙げられる。   As the refining method, for example, a grinder method using a stone crusher or the like, an underwater counter collision method in which pulp fibers are dispersed in water to cause a collision under high pressure, a high pressure homogenizer, an ultrahigh pressure homogenizer, a high pressure collision crusher, a ball mill , A disk-type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater and the like to mechanically miniaturize.

微細化方法としては、これらの中でセルロースナノファイバーをより容易かつ確実に得ることができる観点から、石臼式磨砕機、高圧ホモジナイザー及びボールミルを用いる方法が好ましく、石臼式磨砕機を用いる方法がより好ましい。   As the micronization method, from the viewpoint that cellulose nanofibers can be more easily and reliably obtained among these, a method using a stone mill type grinder, a high-pressure homogenizer and a ball mill is preferable, and a method using a stone mill type grinder is more preferable. preferable.

石臼式磨砕機を用いるグラインダー法では、具体的には、石臼式磨砕機の擦り合わせ部にパルプ繊維を通過させることで、パルプ繊維が通過の際の衝撃、遠心力、剪断力等により次第に磨り潰され、化学的に変質することなく、均一なセルロースナノファイバーが得られる。   In the grinder method using a stone mill type grinder, concretely, by passing the pulp fiber through the rubbing part of the stone mill type grinder, the pulp fiber is gradually ground by the impact, centrifugal force, shearing force, etc. when passing. Uniform cellulose nanofibers are obtained without being crushed and chemically denatured.

石臼式磨砕機を用いる方法で微細化処理を行う場合、上記パルプ繊維の固形分濃度の下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましい。上記固形分濃度の上限としては、5質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。上記固形分濃度を上記範囲とすることで、セルロースナノファイバーをより効率よく製造することができる。   When carrying out the refining treatment by a method using a stone mill type grinder, the lower limit of the solid content concentration of the pulp fiber is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass. As a maximum of the above-mentioned solid content concentration, 5 mass% is preferred and 3 mass% is more preferred. By setting the solid content concentration within the above range, cellulose nanofibers can be produced more efficiently.

石臼式磨砕機の回転速度の下限としては、500rpmが好ましく、800rpmがより好ましい。一方、石臼式磨砕機の回転速度の上限としては、2,000rpmが好ましく、1,400rpmがより好ましい。石臼式磨砕機の回転速度が上記下限に満たないと、遠心力が足りず、微細化処理されたセルロースナノファイバーが排出されないおそれがある。石臼式磨砕機の回転速度が上記上限を超えると、遠心力によってパルプ繊維が微細化されないまま排出されてしまうおそれがある。   As a lower limit of the rotation speed of the stone mill type grinder, 500 rpm is preferable, and 800 rpm is more preferable. On the other hand, the upper limit of the rotation speed of the stone mill type grinder is preferably 2,000 rpm, more preferably 1,400 rpm. If the rotation speed of the stone mill type grinder is less than the above lower limit, the centrifugal force may be insufficient and the micronized cellulose nanofibers may not be discharged. If the rotation speed of the stone mill grinder exceeds the above upper limit, the pulp fibers may be discharged without being finely divided by centrifugal force.

微細化工程の温度の下限としては、25℃が好ましく、30℃がより好ましい。一方、微細化の温度の上限としては、80℃が好ましく、65℃がより好ましい。微細化工程の温度が上記下限に満たないと、微細化が十分に促進されないおそれがある。微細化工程の温度が上記上限を超えると、突沸によりパルプ繊維を供給できなくなるおそれがある。   The lower limit of the temperature in the miniaturization step is preferably 25°C, more preferably 30°C. On the other hand, the upper limit of the temperature for miniaturization is preferably 80°C, more preferably 65°C. If the temperature of the miniaturization step is below the above lower limit, the miniaturization may not be sufficiently promoted. If the temperature in the refining process exceeds the upper limit, pulp fiber may not be supplied due to bumping.

当該セルロースナノファイバーの製造方法により得られるセルロースナノファイバーは、水分散状態でレーザー解析法により測定される擬似粒度分布曲線が単一のピークを有することが好ましい。上記セルロースナノファイバーが上記単一のピークを有することで、ばらつきが小さいセルロースナノファイバーを得ることができる。   The cellulose nanofiber obtained by the method for producing the cellulose nanofiber preferably has a single peak in a pseudo particle size distribution curve measured by a laser analysis method in a water dispersion state. Since the cellulose nanofiber has the single peak, it is possible to obtain a cellulose nanofiber having a small variation.

パルプ繊維からの上記セルロースナノファイバーの回収率の下限としては、95%が好ましく、98%がより好ましい。   As a minimum of the recovery rate of the above-mentioned cellulose nanofiber from pulp fiber, 95% is preferred and 98% is more preferred.

上記セルロースナノファイバーの保水度の下限としては、310%が好ましく、3200%がより好ましい。上記保水度を上記範囲とすることで、セルロースナノファイバーは水等への分散性に優れる。   The lower limit of the water retention of the cellulose nanofibers is preferably 310%, more preferably 3200%. When the water retention is within the above range, the cellulose nanofibers have excellent dispersibility in water or the like.

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

<評価方法>
実施例及び比較例の各種物性は、以下の評価方法に準じて測定した。
<Evaluation method>
Various physical properties of Examples and Comparative Examples were measured according to the following evaluation methods.

(回収率(%))
前処理前のパルプ繊維の絶乾質量に対する微細化処理後のセルロースナノファイバーの絶乾質量の百分率を求め、これを回収率(%)とした。つまり、回収率(%)は、原料であるパルプ繊維の供給量に対する得られるセルロースナノファイバーの生産量の割合である。
(Recovery rate(%))
The percentage of the absolute dry mass of the cellulose nanofibers after the micronization treatment with respect to the absolute dry mass of the pulp fiber before the pretreatment was determined, and this was defined as the recovery rate (%). That is, the recovery rate (%) is the ratio of the yield of the obtained cellulose nanofibers to the feed of the pulp fiber as the raw material.

(擬似粒度分布曲線)
ISO−13320(2009)に準拠して、粒度分布測定装置(セイシン企業社の「レーザー回折・散乱式粒度分布測定器」)を用い、セルロースナノファイバーの水分散状態で体積基準粒度分布を示す曲線を測定し、ピークの数を数えた。
(Pseudo particle size distribution curve)
According to ISO-13320 (2009), a curve showing a volume-based particle size distribution in a water dispersion state of cellulose nanofibers using a particle size distribution measuring device (“Laser diffraction/scattering type particle size distribution measuring device” manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.) Was measured and the number of peaks was counted.

(保水度(%))
セルロースナノファイバーの保水度(%)は、JAPAN TAPPI No.26:2000に準拠して測定した。保水度は、その値が大きいほど良いことを示す。保水度は、310以上である場合は「良好」と、310に満たない場合は「不良」と判断できる。
(Water retention (%))
The water retention (%) of the cellulose nanofibers is based on JAPAN TAPPI No. It was measured according to 26:2000. The greater the water retention value, the better. When the water retention is 310 or more, it can be judged as “good”, and when it is less than 310, it can be judged as “poor”.

(平均繊維幅)
電界放射型走査型電子顕微鏡を用い、セルロースナノファイバーの繊維幅を測定し、その平均繊維幅を求めた。
(Average fiber width)
The fiber width of the cellulose nanofiber was measured using a field emission scanning electron microscope, and the average fiber width was determined.

<実施例1>
(前処理工程)
25℃において、容器にパルプ繊維(LBKP、水分80%)2,500gと、過硫酸アンモニウム(過硫酸アンモニウムの水溶液濃度30質量%)と、清水2Lとを、過硫酸アンモニウムの混合率がパルプ繊維の絶乾質量に対して30質量%となるように混合し、混合物のpHを1.0とした。次いで、水温95℃にしたウォーターバス中でこの混合物を6時間処理し、前処理を施したパルプ繊維を得た。
<Example 1>
(Pretreatment process)
At 25° C., 2,500 g of pulp fibers (LBKP, water content 80%), ammonium persulfate (concentration of ammonium persulfate aqueous solution: 30% by mass), and 2 L of fresh water were placed in a container and the mixing ratio of ammonium persulfate was absolutely dry. It mixed so that it might be 30 mass% with respect to the mass, and pH of the mixture was set to 1.0. Next, this mixture was treated for 6 hours in a water bath having a water temperature of 95° C. to obtain pretreated pulp fibers.

(中和工程及び洗浄工程)
前処理をしたパルプ繊維を、水酸化ナトリウムにより中和し、その後、工業用水により洗浄した。
(Neutralization process and cleaning process)
The pretreated pulp fiber was neutralized with sodium hydroxide and then washed with industrial water.

(予備叩解工程)
ナイヤガラビーター(熊谷理機工業社の「試験用ナイヤガラビーター」)を用い、上記洗浄工程後のパルプ繊維を、パルプ繊維の固形分濃度2質量%、23Lにて1時間処理した。
(Preliminary beating process)
Using a Niagara beater (“Niyagara beater for test” manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.), the pulp fiber after the washing step was treated with 23 L of a solid content concentration of pulp fiber of 2 L for 1 hour.

(微細化工程)
石臼式磨砕機(増幸産業社の「スーパーマスコロイダー」)を用い、上記予備叩解したパルプ繊維を回転速度1,000rpmで、パルプ繊維の固形分濃度2質量%にて1回処理し、セルロースナノファイバーを得た。
(Miniaturization process)
Using a stone mill type grinder (“Supermass Colloider” from Masuyuki Sangyo Co., Ltd.), the pre-beaten pulp fiber was treated once at a rotation speed of 1,000 rpm at a solid concentration of 2% by mass of the pulp fiber to obtain cellulose nano. Got fiber.

得られたセルロースナノファイバーは、回収率が95%であり、電界放射型走査型電子顕微鏡で観察される平均繊維幅が1,000mm以下であり、擬似粒度分布曲線においてピークの数が1つであり、保水度が374%であった。   The obtained cellulose nanofibers had a recovery rate of 95%, an average fiber width observed by a field emission scanning electron microscope of 1,000 mm or less, and had one peak in the pseudo particle size distribution curve. Yes, the water retention was 374%.

<実施例2及び3並びに比較例1及び2>
実施例2及び3並びに比較例1及び2は、実施例1の前処理工程の条件等を表1のようにしたこと以外は、実施例1と同様に行った。
<Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2>
Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 and 2 were performed in the same manner as in Example 1 except that the pretreatment conditions of Example 1 were changed as shown in Table 1.

実施例及び比較例での前処理工程及び微細化工程の条件並びに評価結果を表1に示す。   Table 1 shows conditions and evaluation results of the pretreatment process and the miniaturization process in Examples and Comparative Examples.

Figure 2020079420
Figure 2020079420

表1に示すように、実施例で得られたセルロースナノファイバーは、回収率及び保水度に優れ、擬似粒度分布曲線が単一のピークを有し、平均繊維幅が1,000nm以下であることが分かる。   As shown in Table 1, the cellulose nanofibers obtained in the examples are excellent in recovery rate and water retention, have a single peak in the pseudo-particle size distribution curve, and have an average fiber width of 1,000 nm or less. I understand.

上述のように、本発明のセルロースナノファイバーの製造方法によれば、パルプ繊維を用い、セルロースナノファイバーを簡便な方法により優れた回収率で製造することができる。従って、当該セルロースナノファイバーの製造方法によって得られるセルロースナノファイバーは、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤、化粧品の配合剤、食品及び塗料の粘度保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助等の多くの用途に好適に用いることができる。   As described above, according to the method for producing cellulose nanofibers of the present invention, it is possible to produce cellulose nanofibers by a simple method with excellent recovery rate using pulp fibers. Therefore, the cellulose nanofibers obtained by the method for producing the cellulose nanofibers are a filtering material, a filter aid, a base material for an ion exchanger, a packing material for a chromatographic analysis device, a packing material for blending resins and rubbers, and cosmetics. It can be suitably used for many purposes such as a compounding agent, a viscosity maintaining agent for foods and paints, a strengthening agent for food material dough, a water retaining agent, a food stabilizer, a low calorie additive, and an emulsion stabilizing aid.

Claims (3)

過硫酸類との混合によりパルプ繊維を前処理する工程、及び
上記前処理が施されたパルプ繊維を水中に分散した状態で微細化する工程
を備え、
上記パルプ繊維が広葉樹クラフトパルプ又は針葉樹クラフトパルプであり、
上記前処理工程と上記微細化工程との間に予備叩解工程をさらに備え、
上記予備叩解工程が物理的方法であるセルロースナノファイバーの製造方法。
A step of pretreating the pulp fiber by mixing with persulfates, and a step of refining the pulp fiber subjected to the pretreatment in a state of being dispersed in water,
The pulp fiber is a hardwood kraft pulp or a softwood kraft pulp,
Further comprising a preliminary beating step between the pretreatment step and the refining step,
A method for producing cellulose nanofiber, wherein the preliminary beating step is a physical method.
上記予備叩解工程が粘状叩解方法、カッティング叩解方法又はこれらを組み合わせた方法である請求項1に記載のセルロースナノファイバーの製造方法。   The method for producing cellulose nanofibers according to claim 1, wherein the preliminary beating step is a viscous beating method, a cutting beating method, or a combination thereof. 上記前処理工程と上記予備叩解工程との間に、上記前処理が施されたパルプ繊維を中和する工程及び/又は上記前処理が施されたパルプ繊維を洗浄する工程をさらに備える請求項1又は請求項2に記載のセルロースナノファイバーの製造方法。   The method further comprising a step of neutralizing the pretreated pulp fibers and/or a step of washing the pretreated pulp fibers between the pretreatment step and the preliminary beating step. Or the manufacturing method of the cellulose nanofiber of Claim 2.
JP2020032707A 2020-02-28 2020-02-28 Manufacturing method of cellulose nanofibers Active JP6797320B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020032707A JP6797320B2 (en) 2020-02-28 2020-02-28 Manufacturing method of cellulose nanofibers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020032707A JP6797320B2 (en) 2020-02-28 2020-02-28 Manufacturing method of cellulose nanofibers

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015165871A Division JP6670059B2 (en) 2015-08-25 2015-08-25 Method for producing cellulose nanofiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020079420A true JP2020079420A (en) 2020-05-28
JP6797320B2 JP6797320B2 (en) 2020-12-09

Family

ID=70801544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020032707A Active JP6797320B2 (en) 2020-02-28 2020-02-28 Manufacturing method of cellulose nanofibers

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6797320B2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254726A (en) * 2009-04-21 2010-11-11 Oji Paper Co Ltd Method for producing fine fibrous cellulose
JP2011144273A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Oji Paper Co Ltd Method for producing microfibrous cellulose
JP2011236398A (en) * 2010-04-14 2011-11-24 Oji Paper Co Ltd Method of manufacturing fine fibrous cellulose
JP2012036508A (en) * 2010-08-03 2012-02-23 Oji Paper Co Ltd Manufacturing method for microfibrous cellulose
JP2013513706A (en) * 2009-12-15 2013-04-22 ナショナル リサーチ カウンシル オブ カナダ Cellulose nanocrystals derived from renewable biomass

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010254726A (en) * 2009-04-21 2010-11-11 Oji Paper Co Ltd Method for producing fine fibrous cellulose
JP2013513706A (en) * 2009-12-15 2013-04-22 ナショナル リサーチ カウンシル オブ カナダ Cellulose nanocrystals derived from renewable biomass
JP2011144273A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Oji Paper Co Ltd Method for producing microfibrous cellulose
JP2011236398A (en) * 2010-04-14 2011-11-24 Oji Paper Co Ltd Method of manufacturing fine fibrous cellulose
JP2012036508A (en) * 2010-08-03 2012-02-23 Oji Paper Co Ltd Manufacturing method for microfibrous cellulose

Also Published As

Publication number Publication date
JP6797320B2 (en) 2020-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7187601B2 (en) Method for producing nanofibril cellulose gel
JP7273463B2 (en) Cellulose fine fiber and its manufacturing method
EP2548917B1 (en) Molding material and manufacturing method therefor
JP6783078B2 (en) Cellulose nanofiber manufacturing method and cellulose nanofiber manufacturing equipment
KR20160008607A (en) Phosphoric acid esterified cellulose fibers and production method thereof
JP2018009134A (en) Cellulose nanofiber-containing dried body, method for producing the same, and method for producing cellulose nanofiber-containing dried body-dispersed liquid
JP6839511B2 (en) Cellulose nanofiber manufacturing equipment and cellulose nanofiber manufacturing method
JP6670059B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP6619576B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP6626641B2 (en) Dried body containing cellulose nanofiber, method for producing the same, and method for producing cellulose nanofiber dispersion
JP6280593B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP2013087132A (en) Method for producing fine fibrous cellulose
JP6797320B2 (en) Manufacturing method of cellulose nanofibers
JP6916425B2 (en) Manufacturing method of ultra-small cellulose
WO2021112195A1 (en) Method for manufacturing modified cellulose microfibrils
JP7194503B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP2011144273A (en) Method for producing microfibrous cellulose
JP2012057268A (en) Method for producing microfibrous cellulose
JP7079633B2 (en) Manufacturing method of cellulose nanofibers
JP6857289B1 (en) Method for Producing Chemically Modified Microfibril Cellulose Fiber
JP7219533B2 (en) Method for producing cellulose nanofiber
JP2023148586A (en) fine cellulose fiber
JP2022072707A (en) Chemical modified microfibril cellulose fiber and method for manufacturing the same
JP2022051300A (en) Method for Producing Chemically Modified Microfibril Cellulose Fiber
JP2021167434A (en) Method for producing concentrated and dried cellulose nanofiber

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201110

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6797320

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250