JP2020143405A - Manufacturing methods of dispersion, structure and crosslinked structure involving fine cellulose fiber - Google Patents

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Abstract

To provide manufacturing methods of a dispersion and a structure giving an organic fiber product (sheet, molding, etc.) having good moldability (especially, shape followability to a molding die), mechanical strength, water resistance and solvent resistance, and a crosslinked structure formed from the structure and usable as products of various kinds.SOLUTION: Provided herein are: a manufacturing method of a dispersion involving a fine cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm or over and 1000 nm or under, an organic fiber having an average fiber diameter of more than 3000 nm, a blocked polyisocyanate, and water; a manufacturing method of a structure involving a fine cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm or over and 1000 nm or under, an organic fiber having an average fiber diameter of more than 3000 nm, and a blocked polyisocyanate; and a manufacturing method of a crosslinked structure obtained by crosslinking the structure.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、微細セルロース繊維及び有機繊維を含む分散体、構造体及び架橋構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a dispersion, a structure and a crosslinked structure containing fine cellulose fibers and organic fibers.

近年、環境保護の観点から、製造時、使用時及び/又は廃棄時の環境負荷が小さい材料を用いて各種物品(例えばシート、成形体等)を製造することが提案されている。例えば、有機繊維を主体とする材料で構成された成形体は、軽量であること、廃棄コストが安価であること等の利点を有する。特に有機繊維がセルロース系繊維のように生分解性の素材であれば、成形体そのものがサステイナビリティの観点で現代のニーズに沿った材料となる。例えば特許文献1は、紙を主体とする外装容器とプラスチックを主体とする内装容器からなり、蓋材がシールされた複合容器において、外装容器が紙の層間強度増強剤が含浸された樹脂含浸紙からなることを特徴とする複合容器を記載し、層間強度増強剤としてイソシアネート系樹脂に言及する。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, it has been proposed to manufacture various articles (for example, sheets, molded products, etc.) using materials having a small environmental load at the time of manufacture, use, and / or disposal. For example, a molded product made of a material mainly composed of organic fibers has advantages such as light weight and low disposal cost. In particular, if the organic fiber is a biodegradable material such as a cellulosic fiber, the molded product itself becomes a material that meets modern needs from the viewpoint of sustainability. For example, Patent Document 1 is a resin-impregnated paper in which the outer container is a composite container in which the outer container is mainly made of paper and the inner container is mainly made of plastic and the lid material is sealed, and the outer container is impregnated with an interlayer strength enhancer of paper. A composite container characterized by being composed of is described, and an isocyanate-based resin is referred to as an interlayer strength enhancer.

紙(すなわち有機繊維であるセルロース繊維を主成分とするシート状物)の機械強度を高める方法として、従来、種々の紙力増強剤が提案されており、特許文献2は、(a)親水基および熱処理により解離するブロック剤でブロックしたイソシアネート基を持っている水溶性熱反応型ウレタンプレポリマーと、(b)該ウレタンプレポリマーの水溶液中でのカチオン性を高めるカチオン性化合物を含んでいることを特徴とする湿潤紙力増強剤を記載する。また近年、セルロース系繊維を高レベルで叩解、粉砕して、繊維径1μm以下まで微細化(フィブリル化)させた微細セルロース繊維が注目され、耐水性等の種々の物性に優れる微細セルロース繊維シートとして、特許文献3は、平均繊維径が2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維からなり、微細セルロース繊維の重量比率が50重量%以上99重量%であり、ブロックポリイソシアネートの集合体が微細セルロース繊維重量に対して重量比率として1〜100重量%含有されている、微細セルロース繊維シートを記載する。 Various paper strength enhancers have been conventionally proposed as methods for increasing the mechanical strength of paper (that is, a sheet-like material containing cellulose fibers as main components), and Patent Document 2 describes (a) a hydrophilic group. It also contains a water-soluble heat-reactive urethane prepolymer having an isocyanate group blocked by a blocking agent that dissociates by heat treatment, and (b) a cationic compound that enhances the cationic property of the urethane prepolymer in an aqueous solution. A wet paper strength enhancer characterized by the above is described. Further, in recent years, fine cellulose fibers obtained by beating and crushing cellulosic fibers at a high level to make them finer (fibrillated) to a fiber diameter of 1 μm or less have attracted attention, and as fine cellulose fiber sheets having excellent various physical properties such as water resistance. Patent Document 3 is composed of fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, the weight ratio of the fine cellulose fibers is 50% by weight or more and 99% by weight, and the aggregate of block polyisocyanate has the weight of the fine cellulose fibers. A fine cellulose fiber sheet containing 1 to 100% by weight as a weight ratio is described.

特開2014−168340号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-168340 特開2003−138497号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-138497 国際公開第2015/008868号International Publication No. 2015/008868

有機繊維を主体とする成形用材料を単独で用いて(すなわち他の部材との組み合わせ(積層等)を必須とせずに)広範な用途に有用な物品(シート、成形体等)を得るためには、当該成形用材料が、物品に要求される種々の特性(例えば、成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性)を備えていることが望まれる。特許文献1に記載される容器は、紙を主体とする外装容器を備えるものであるが、外装容器と内装容器との組み合わせという複雑な構造を有し、コスト及び利便性の点で改善の余地がある。また特許文献2は、水溶性ウレタンプレポリマーのカチオン性をカチオン性化合物の併用で高めることによってセルロース繊維へのウレタンプレポリマーの吸着率が改善された紙力増強剤を提供し、特許文献3は、ブロックポリイソシアネートの使用によって、種々の物性に優れる微細セルロース繊維シートを提供するものであるが、これら文献に記載される技術は、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する物品を与える成形用材料を提供するものではない。 In order to obtain articles (sheets, molded articles, etc.) useful for a wide range of applications by using a molding material mainly composed of organic fibers alone (that is, without requiring a combination with other members (lamination, etc.)). It is desirable that the molding material has various properties (for example, moldability (particularly shape followability to a molding mold), mechanical strength, water resistance and solvent resistance) required for an article. Is done. The container described in Patent Document 1 includes an outer container mainly made of paper, but has a complicated structure of a combination of an outer container and an inner container, and there is room for improvement in terms of cost and convenience. There is. Further, Patent Document 2 provides a paper strength enhancer in which the adsorption rate of the urethane prepolymer to the cellulose fiber is improved by increasing the cationic property of the water-soluble urethane prepolymer by the combined use of the cationic compound, and Patent Document 3 provides. , By using the block polyisocyanate, fine cellulose fiber sheets having various excellent physical properties are provided, and the techniques described in these documents have good moldability (particularly shape followability to a molding mold). It does not provide a molding material that provides an article having mechanical strength, water resistance and solvent resistance.

本発明は、上記の課題を解決し、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する有機繊維系物品(シート、成形体等)を与える、分散体及び構造体、並びに該構造体から形成され種々の形態の物品として使用可能な架橋構造体の製造方法の提供を目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems and provides an organic fiber-based article (sheet, molded product, etc.) having good moldability (particularly shape followability to a molding mold), mechanical strength, water resistance, and solvent resistance. It is an object of the present invention to provide a dispersion and a structure, and a method for producing a crosslinked structure formed from the structure and used as various forms of articles.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定平均繊維径の微細セルロース繊維と特定平均繊維径の有機繊維とブロックポリイソシアネートとを含む分散体によって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の態様を包含する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors can solve the above problems with a dispersion containing fine cellulose fibers having a specific average fiber diameter, organic fibers having a specific average fiber diameter, and blocked polyisocyanate. We found that and completed the present invention.
The present invention includes the following aspects.

[1] 微細セルロース繊維と有機繊維とブロックイソシアネートとを含む分散体の製造方法であって、
平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含む、方法。
[2] 前記分散体が、前記ブロックポリイソシアネートを、前記微細セルロース繊維100質量部に対して0.1質量部〜120質量部の量で含む、上記態様1に記載の方法。
[3] 前記ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートである、上記態様1又は2に記載の方法。
[4] 前記分散体中の前記微細セルロース繊維と前記有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8〜30/70であり、
前記分散体の固形分比率が0.1質量%〜55質量%である、上記態様1〜3のいずれかに記載の方法。
[5] 前記有機繊維が、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含む、上記態様1〜4のいずれかに記載の方法。
[6] 前記有機繊維がセルロース繊維を含む、上記態様1〜5のいずれかに記載の方法。
[7] 前記混合を、微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物と有機繊維とを混合することによって行う、上記態様1〜6のいずれかに記載の方法。
[8] 前記混合を、微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合することによって行う、上記態様1〜7のいずれかに記載の方法。
[9] 前記混合を、温度5℃〜60℃で行う、上記態様1〜8のいずれかに記載の方法。
[10] 上記態様1〜9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
[11] 上記態様1〜9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
[12] 前記構造体がシート又は成形体である、上記態様10又は11に記載の方法。
[13] 前記ブロックポリイソシアネートが前記構造体内で均一に分布している、上記態様10〜12のいずれかに記載の方法。
[14] 上記態様1〜9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
[15] 上記態様1〜9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
[16] 前記架橋構造体の湿/乾強度比が、0.4〜1.2である、上記態様14又は15に記載の方法。
[17] 前記加熱を、温度130℃〜220℃で行う、上記態様14〜16のいずれかに記載の方法。
[1] A method for producing a dispersion containing fine cellulose fibers, organic fibers, and blocked isocyanate.
A method comprising mixing fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, block polyisocyanate, and water.
[2] The method according to the above aspect 1, wherein the dispersion contains the blocked polyisocyanate in an amount of 0.1 part by mass to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine cellulose fiber.
[3] The method according to the above aspect 1 or 2, wherein the blocked polyisocyanate is a cationic blocked polyisocyanate.
[4] The mass ratio of the fine cellulose fibers to the organic fibers (fine cellulose fibers / organic fibers) in the dispersion is 0.2 / 99.8 to 30/70.
The method according to any one of the above aspects 1 to 3, wherein the solid content ratio of the dispersion is 0.1% by mass to 55% by mass.
[5] The method according to any one of the above aspects 1 to 4, wherein the organic fiber contains a fiber having at least a hydroxyl group and / or an amide group on the surface.
[6] The method according to any one of the above aspects 1 to 5, wherein the organic fiber contains a cellulose fiber.
[7] Any of the above aspects 1 to 6, wherein the mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, blocked polyisocyanate and water to prepare a premix, and then mixing the premix with organic fibers. The method described in.
[8] Any of the above aspects 1 to 7, wherein the mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a premix, and then mixing the premix with blocked polyisocyanate. The method described in.
[9] The method according to any one of the above aspects 1 to 8, wherein the mixing is carried out at a temperature of 5 ° C to 60 ° C.
[10] A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9.
A structure comprising a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate, and a structure forming step of drying the hydrous concentrate at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower to form a structure. Production method.
[11] A structure in which a dispersion is prepared by the method according to any one of the above aspects 1 to 9, and the dispersion is dried at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower to form a structure. A method of manufacturing a structure, including a forming step.
[12] The method according to the above aspect 10 or 11, wherein the structure is a sheet or a molded product.
[13] The method according to any one of aspects 10 to 12, wherein the blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the structure.
[14] A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9.
A concentration step in which the dispersion is dehydrated to form a hydrous concentrate, and the hydrous concentrate is dried at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and the block in the block polyisocyanate is blocked following or at the same time as the drying. A crosslinked structure comprising a crosslinked structure forming step of crosslinking the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers and / or the organic fibers by heating above the desorption temperature of the group to form a crosslinked structure. Production method.
[15] A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9, and drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, following the drying or the drying. At the same time, the crosslinked structure is formed by cross-linking the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers and / or the organic fibers by heating at a temperature higher than the desorption temperature of the blocking group in the blocked polyisocyanate. A method for producing a crosslinked structure, which comprises a forming step.
[16] The method according to aspect 14 or 15, wherein the crosslinked structure has a wet / dry strength ratio of 0.4 to 1.2.
[17] The method according to any one of the above aspects 14 to 16, wherein the heating is performed at a temperature of 130 ° C to 220 ° C.

本発明によれば、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する有機繊維系物品を与える、分散体及び構造体、並びに該構造体から形成され種々の形態の物品として使用可能な架橋構造体の製造方法が提供される。 According to the present invention, dispersions and structures, and structures that provide organic fiber-based articles with good moldability (particularly shape followability to molding molds), mechanical strength, water resistance and solvent resistance. Provided are methods of making a crosslinked structure formed from and usable as articles of various forms.

以下、本発明の例示の態様について説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these aspects.

本発明の一態様は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維(以下、単に微細セルロース繊維ということもある。)と、平均繊維径3000nm超の有機繊維(以下、単に有機繊維ということもある。)と、ブロックポリイソシアネートと、水とを含む分散体の製造方法、並びに、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートとを含む構造体の製造方法を提供する。一態様において、当該構造体は当該分散体を用いて形成されてよい。また本発明の一態様は当該構造体を架橋させてなる架橋構造体の製造方法を提供する。 One aspect of the present invention is a fine cellulose fiber having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less (hereinafter, also simply referred to as a fine cellulose fiber) and an organic fiber having an average fiber diameter of more than 3000 nm (hereinafter, also simply referred to as an organic fiber). ), A method for producing a dispersion containing blocked polyisocyanate and water, fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, and blocked polyisocyanate. Provided is a method for manufacturing a structure containing the mixture. In one aspect, the structure may be formed with the dispersion. Further, one aspect of the present invention provides a method for producing a crosslinked structure obtained by crosslinking the structure.

微細セルロース繊維と有機繊維との組合せを含む構造体によれば、微細セルロース繊維が有機繊維間に分散することでフィラーとして機能し、例えば微細セルロース繊維を含まない場合と比べて良好な機械強度を得ることができる。しかし微細セルロース繊維はその微細構造に起因して容易に凝集するため、単に微細セルロース繊維を有機繊維と組み合わせるのみでは微細セルロース繊維による物性向上効果を十分得ることはできない。また、微細セルロース繊維は本質的に親水性であるため、耐水性が要求される物品のフィラーとしては必ずしも好適ではない。更に、単に微細セルロース繊維と有機繊維とを組み合わせた成形用材料では成形性(特に成形用型に対する形状追随性)が十分ではない。本発明者らは、微細セルロース繊維と有機繊維とを組み合わせるに際し、ブロックポリイソシアネートを存在させることで、(1)微細セルロース繊維の凝集を防止して有機繊維間に良好に分散、介在させ、(2)主に微細セルロース繊維を足場として耐水化し、(3)成形用材料としての構造体に良好な成形性(特に成形用型に対する形状追随性)を付与する、という特異な利点が得られることを見出した。 According to the structure containing the combination of the fine cellulose fibers and the organic fibers, the fine cellulose fibers function as a filler by being dispersed between the organic fibers, and have better mechanical strength as compared with the case where the fine cellulose fibers are not contained, for example. Obtainable. However, since the fine cellulose fibers easily aggregate due to their fine structure, it is not possible to sufficiently obtain the effect of improving the physical properties of the fine cellulose fibers simply by combining the fine cellulose fibers with the organic fibers. Further, since the fine cellulose fiber is hydrophilic in nature, it is not always suitable as a filler for articles that require water resistance. Further, a molding material that simply combines fine cellulose fibers and organic fibers does not have sufficient moldability (particularly shape followability to a molding mold). When the fine cellulose fibers and the organic fibers are combined, the present inventors have (1) prevented the aggregation of the fine cellulose fibers and satisfactorily disperse and intervene between the organic fibers by the presence of the blocked polyisocyanate. 2) Water resistance is obtained mainly by using fine cellulose fibers as a scaffold, and (3) good moldability (particularly shape followability to a molding mold) is imparted to a structure as a molding material. I found.

ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート(すなわち1分子当たり2つ以上のイソシアネート基を有する多官能性化合物)のイソシアネート基がブロック基でブロックされた構造を有する化合物であり、常温では実質的に非反応性である一方、ブロック基の脱離温度以上では遊離のイソシアネート基を1分子当たり2つ以上生成して、イソシアネート基との反応性を有する官能基(例えば活性水素を有する官能基)との反応による架橋構造を形成する。微細セルロース繊維は、イソシアネート基との反応性を有する官能基である水酸基を有するが、ブロックポリイソシアネートは分散体中又は構造体中ではブロック基を保持しているため、微細セルロース繊維とは反応しないが、微細セルロース繊維に吸着して当該微細セルロース繊維の分散剤とし機能し、有機繊維間への微細セルロース繊維の均一分散に寄与する。分散体又は構造体がブロック基の脱離温度以上で加熱されると、ポリイソシアネート同士、及び微細セルロース繊維とポリイソシアネートとが化学的に結合して、ポリイソシアネート−ポリイソシアネート間、及びポリイソシアネート−微細セルロース繊維間の架橋構造が形成される。また有機繊維が活性水素を有する官能基を有する場合には、ポリイソシアネート−有機繊維間の架橋構造も形成される。ブロックポリイソシアネートの使用によって形成される上記のような架橋構造により、微細セルロース繊維は架橋構造体中でその微細構造を保ちつつ(すなわち微細セルロース繊維同士の凝集が回避されつつ)安定な3次元ネットワークを形成し、更には水酸基の(イソシアネート基との反応による)減少によって耐水化されるため、当該架橋構造体の物性をより顕著に向上させることができる。 The blocked polyisocyanate is a compound having a structure in which the isocyanate groups of the polyisocyanate (that is, a polyfunctional compound having two or more isocyanate groups per molecule) are blocked by the blocking groups, and is substantially non-reactive at room temperature. On the other hand, above the desorption temperature of the blocking group, two or more free isocyanate groups are generated per molecule, and the reaction with a functional group having reactivity with the isocyanate group (for example, a functional group having active hydrogen) is carried out. Form a bridge structure. The fine cellulose fiber has a hydroxyl group which is a functional group having reactivity with the isocyanate group, but the blocked polyisocyanate retains the blocking group in the dispersion or the structure, so that it does not react with the fine cellulose fiber. However, it is adsorbed on the fine cellulose fibers and functions as a dispersant for the fine cellulose fibers, and contributes to uniform dispersion of the fine cellulose fibers among the organic fibers. When the dispersion or structure is heated above the desorption temperature of the blocking group, the polyisocyanates and the fine cellulose fibers and the polyisocyanate are chemically bonded to each other, and the polyisocyanate-polyisocyanate and the polyisocyanate- A crosslinked structure between the fine cellulose fibers is formed. When the organic fiber has a functional group having active hydrogen, a crosslinked structure between the polyisocyanate and the organic fiber is also formed. Due to the above-mentioned crosslinked structure formed by the use of blocked polyisocyanate, the fine cellulose fibers maintain the fine structure in the crosslinked structure (that is, while avoiding aggregation of the fine cellulose fibers), and a stable three-dimensional network. Further, it is made water resistant by reducing the number of hydroxyl groups (due to the reaction with the isocyanate group), so that the physical properties of the crosslinked structure can be improved more remarkably.

本実施形態の架橋構造体は、有機繊維間に広がる微細セルロース繊維が、単に有機繊維間に分散しているのみでなくブロックポリイソシアネート由来の架橋構造によって3次元ネットワークを形成しているものであるため、複雑な形状を有して成形されていることができるとともに良好な機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有することができる。したがって、本実施形態の架橋構造体は、例えば、食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の広範な用途に好適に適用できる。以下、分散体、構造体、架橋構造体及びこれらの製造方法の例示の態様について説明する。 In the crosslinked structure of the present embodiment, the fine cellulose fibers spreading between the organic fibers are not only dispersed between the organic fibers but also form a three-dimensional network by the crosslinked structure derived from the blocked polyisocyanate. Therefore, it can be molded with a complicated shape and can have good mechanical strength, water resistance and solvent resistance. Therefore, the crosslinked structure of the present embodiment includes, for example, various containers for food, various containers used as daily necessities, stationery, packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, interior products, and the like. It can be suitably applied to the application. Hereinafter, examples of dispersions, structures, crosslinked structures, and methods for producing these will be described.

<分散体及びその製造方法>
本実施形態で製造される分散体は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを含む。
<Dispersion and its manufacturing method>
The dispersion produced in the present embodiment contains fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having a fiber diameter of more than 3000 nm, block polyisocyanate, and water.

一態様において、分散体は、微細セルロース繊維0.01〜15質量%、有機繊維0.02〜30質量%、ブロックポリイソシアネート0.0001〜10質量%、及び水を含んでよい。 In one embodiment, the dispersion may contain 0.01-15% by weight of fine cellulose fibers, 0.02 to 30% by weight of organic fibers, 0.0001 to 10% by weight of blocked polyisocyanate, and water.

(微細セルロース繊維)
微細セルロース繊維は、平均繊維径2nm以上1000nm以下を有する。ここで、微細セルロース繊維の平均繊維径は、表面のSEM画像又はTEM画像から認識される平均繊維径を意味し、その測定は国際公開第WO2006/4012号明細書に記載の評価手段に準じる。平均繊維径が2nm未満であるセルロースは、水に溶解しているへミセルロース等の分子鎖との差異が明確でなくなるため、微細繊維としての物性(強度、剛性、寸法安定性等)が構造体の補強材として十分でない。一方平均繊維径が1000nm超であるセルロースは、有機繊維間に均一に分布して補強材として機能するという効果が十分でない。補強材としての良好な物性を得る観点から、平均繊維径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、微細セルロース繊維が有機繊維間に均一に分布して補強材として良好に機能するという観点から、好ましくは800nm以下、より好ましくは600nm以下、更に好ましくは500nm以下である。
(Fine cellulose fiber)
The fine cellulose fibers have an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less. Here, the average fiber diameter of the fine cellulose fibers means the average fiber diameter recognized from the SEM image or the TEM image of the surface, and the measurement thereof is in accordance with the evaluation means described in International Publication No. WO2006 / 4012. Cellulose with an average fiber diameter of less than 2 nm has no clear difference from molecular chains such as hemicellulose dissolved in water, so its physical properties (strength, rigidity, dimensional stability, etc.) as fine fibers are structural. Not enough as a body reinforcement. On the other hand, cellulose having an average fiber diameter of more than 1000 nm does not have a sufficient effect of being uniformly distributed among organic fibers and functioning as a reinforcing material. From the viewpoint of obtaining good physical properties as a reinforcing material, the average fiber diameter is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, still more preferably 20 nm or more, and the fine cellulose fibers are uniformly distributed among the organic fibers for reinforcement. From the viewpoint of functioning well as a material, it is preferably 800 nm or less, more preferably 600 nm or less, and further preferably 500 nm or less.

微細セルロース繊維は、短繊維(ステープル)、連続長繊維(フィラメント)のいずれでもよいが、好ましくは短繊維である。 The fine cellulose fiber may be either a short fiber (staple) or a continuous long fiber (filament), but is preferably a short fiber.

微細セルロース繊維の重合度(DP)は、好ましくは100以上12,000以下である。微細セルロース繊維の重合度はセルロース分子鎖を形成するグルコース環の繰返し数である。微細セルロース繊維の重合度は銅エチレンジアミン法により銅エチレンジアミン溶液の粘度測定により測定する。以下の粘度式より粘度平均重合度DPを求める。ここで、[η]は固有粘度である。
DP=175×[η]
微細セルロース繊維の重合度が100以上であることで、繊維自体の引張強度及び弾性率が向上し、その結果、構造体の機械強度及び取扱い性が向上する。上記重合度は、より好ましくは150以上、更に好ましくは300以上である。微細セルロース繊維の重合度に特に上限はないが、12,000を超える重合度のセルロースは実質的に入手が困難であることから、重合度は、通常12,000以下であり、取扱い性及び工業的実施の観点から、好ましくは8,000以下、より好ましくは6,000以下である。
The degree of polymerization (DP) of the fine cellulose fibers is preferably 100 or more and 12,000 or less. The degree of polymerization of the fine cellulose fibers is the number of repetitions of the glucose ring forming the cellulose molecular chain. The degree of polymerization of the fine cellulose fibers is measured by measuring the viscosity of the copper ethylenediamine solution by the copper ethylenediamine method. The viscosity average degree of polymerization DP is obtained from the following viscosity formula. Here, [η] is the intrinsic viscosity.
DP = 175 × [η]
When the degree of polymerization of the fine cellulose fibers is 100 or more, the tensile strength and elastic modulus of the fibers themselves are improved, and as a result, the mechanical strength and handleability of the structure are improved. The degree of polymerization is more preferably 150 or more, still more preferably 300 or more. There is no particular upper limit to the degree of polymerization of the fine cellulose fibers, but since it is practically difficult to obtain cellulose having a degree of polymerization exceeding 12,000, the degree of polymerization is usually 12,000 or less, and it is easy to handle and industrial. From the viewpoint of practical implementation, it is preferably 8,000 or less, more preferably 6,000 or less.

微細セルロース繊維としては、化学修飾されていない(すなわち未変性の)繊維、化学修飾された繊維のいずれも使用できる。化学修飾としては、微細セルロース繊維の表面に存在する一部又は大部分の水酸基の、エステル化(例えば、酢酸エステル化、硝酸エステル化、又は硫酸エステル化)、エーテル化(例えば、メチルエーテルを代表とするアルキルエーテル、カルボキシメチルエーテルを代表とするカルボキシエーテル、又はシアノエチルエーテルを代表とするシアノエーテルでのエーテル化)、酸化(例えば、TEMPO酸化触媒による、グルコース環6位の水酸基のカルボキシル基(酸型、塩型を含む)への酸化)等が挙げられる。好ましい態様において、微細セルロース繊維は、ブロックポリイソシアネートとの反応性を考慮すると表面に水酸基が残存していることが望ましい。すなわち、微細セルロース繊維は表面が化学的に修飾されていない繊維であることが好ましいが、アセチル基、カルボキシル基、リン酸エステル基等の化学修飾がなされた繊維であっても表面に水酸基が残存していれば本発明に使用する微細セルロース繊維として好適に使用することができる。 As the fine cellulose fiber, either a chemically modified (that is, unmodified) fiber or a chemically modified fiber can be used. Typical chemical modifications include esterification (eg, acetate esterification, nitrate esterification, or sulfate esterification) and etherification (eg, methyl ether) of some or most of the hydroxyl groups present on the surface of the fine cellulose fibers. Alkyl ether, carboxymethyl ether typified by carboxy ether, or cyanoethyl ether typified by cyano ether), oxidation (for example, the carboxyl group (acid) of the hydroxyl group at the 6-position of the glucose ring by the TEMPO oxidation catalyst. (Including molds and salts) oxidation) and the like. In a preferred embodiment, it is desirable that the fine cellulose fiber has a hydroxyl group remaining on the surface in consideration of the reactivity with the blocked polyisocyanate. That is, the fine cellulose fiber is preferably a fiber whose surface is not chemically modified, but a hydroxyl group remains on the surface even if the fiber is chemically modified such as an acetyl group, a carboxyl group, and a phosphate ester group. If so, it can be suitably used as a fine cellulose fiber used in the present invention.

分散体の総質量に対する微細セルロース繊維の質量比率は、好ましくは、0.1質量%以上5質量%以下である。微細セルロース繊維の質量比率が0.1質量%以上である場合、均一な構造体を高い生産性で製造できる。一方、微細セルロース繊維の質量比率が5質量%以下である場合、分散体の粘度が高くなりすぎず、均一な構造体を容易に製造できるため、得られた架橋構造体の機械強度及び耐水性を良好に保ちやすく、取扱い性も良好である。微細セルロース繊維の質量比率は、より好ましくは0.15質量%以上4質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以上3質量%以下である。 The mass ratio of the fine cellulose fibers to the total mass of the dispersion is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less. When the mass ratio of the fine cellulose fibers is 0.1% by mass or more, a uniform structure can be produced with high productivity. On the other hand, when the mass ratio of the fine cellulose fibers is 5% by mass or less, the viscosity of the dispersion does not become too high and a uniform structure can be easily produced. Therefore, the mechanical strength and water resistance of the obtained crosslinked structure are obtained. It is easy to keep good and the handleability is also good. The mass ratio of the fine cellulose fibers is more preferably 0.15% by mass or more and 4% by mass or less, and further preferably 0.2% by mass or more and 3% by mass or less.

微細セルロース繊維の原料としては、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ等のいわゆる木材パルプ、及び非木材パルプが挙げられる。非木材パルプとしては、コットンリンターパルプ等のコットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、及びワラ由来パルプを挙げることができる。コットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、及びワラ由来パルプは各々、コットンリント又はコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のものが多い)、ザイサル、バガス、ケナフ、竹、ワラ等の原料から、蒸解処理による脱リグニンやヘミセルロース除去を目的とした精製工程及び漂白工程を経て得られる精製パルプを意味する。この他、海藻由来のセルロース、ホヤセルロース等の精製物も微細セルロース繊維の原料として使用することができる。さらに、再生セルロース繊維のカット糸及びセルロース誘導体繊維のカット糸も微細セルロース繊維の原料として使用でき、また、エレクトロスピニング法により得られた再生セルロース又はセルロース誘導体の極細糸のカット糸も微細セルロース繊維の原料又は微細セルロース繊維そのものとして使用することができる。これらの中でもコットンリント又はコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のものが多い)、ザイサル、バガス、ケナフ、竹、ワラ等に由来した精製パルプは繊維長の長い微細セルロース繊維が得られ易く、絡み合いによるフィラーとしての補強効果も高いため特に好ましい。 Examples of the raw material of the fine cellulose fiber include so-called wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp, and non-wood pulp. Examples of non-wood pulp include cotton-derived pulp such as cotton linter pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp. Cotton-derived pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp are cotton lint or cotton linter, and hemp-based abaca (for example, most of them are from Ecuador or the Philippines). , Zaisal, bagasse, kenaf, bamboo, straw, etc., means purified pulp obtained through a purification process and a bleaching process for the purpose of removing lignin and hemicellulose by cooking treatment. In addition, purified products such as seaweed-derived cellulose and sea squirt cellulose can also be used as raw materials for fine cellulose fibers. Further, the cut yarn of the regenerated cellulose fiber and the cut yarn of the cellulose derivative fiber can be used as the raw material of the fine cellulose fiber, and the cut yarn of the ultrafine yarn of the regenerated cellulose or the cellulose derivative obtained by the electrospinning method is also the fine cellulose fiber. It can be used as a raw material or as a fine cellulose fiber itself. Among these, refined pulp derived from cotton lint or cotton linter, hemp-based abaca (mostly from Ecuador or the Philippines), zeal, bagasse, kenaf, bamboo, straw, etc. is a fine cellulose fiber with a long fiber length. Is particularly preferable because it is easy to obtain and has a high reinforcing effect as a filler due to entanglement.

次に、セルロース繊維の微細化の方法について記載する。セルロース繊維の微細化は、前処理工程、叩解処理工程及び微細化工程を経ることが好ましい。前処理工程においては、100〜150℃の温度での水中含浸下でのオートクレーブ処理、酵素処理等、又はこれらの組み合わせによって、原料パルプを微細化し易い状態にしておくことは有効である。これらの前処理は、微細化処理の負荷を軽減するだけでなく、セルロース繊維を構成するミクロフィブリルの表面や間隙に存在するリグニンやヘミセルロース等の不純物成分を水相へ排出し、その結果、微細化された繊維のα−セルロース純度を高める効果もあるため、微細セルロース繊維不織布の耐熱性の向上に有効であることもある。 Next, a method for refining the cellulose fiber will be described. It is preferable that the cellulose fibers are miniaturized through a pretreatment step, a beating treatment step and a miniaturization step. In the pretreatment step, it is effective to make the raw material pulp into a state in which it is easy to be finely divided by autoclave treatment under water impregnation at a temperature of 100 to 150 ° C., enzyme treatment, or a combination thereof. These pretreatments not only reduce the load of the miniaturization treatment, but also discharge the impurity components such as lignin and hemicellulose existing on the surface and gaps of the microfibrils constituting the cellulose fibers to the aqueous phase, resulting in fineness. Since it also has the effect of increasing the α-cellulose purity of the converted fibers, it may be effective in improving the heat resistance of the fine cellulose fiber non-woven fabric.

叩解処理工程においては、原料パルプを0.5質量%以上4質量%以下、好ましくは0.8質量%以上3質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上2.5質量%以下の固形分濃度となるように水に分散させ、ビーターやディスクレファイナー(ダブルディスクレファイナー)のような叩解装置でフィブリル化を高度に促進させる。ディスクレファイナーを用いる場合には、ディスク間のクリアランスを極力狭く(例えば、0.1mm以下)設定して、処理を行うと、極めて高度な叩解(フィブリル化)が進行するので、高圧ホモジナイザー等による微細化処理の条件を緩和でき、有効な場合がある。 In the beating treatment step, the raw material pulp is solidified in an amount of 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, preferably 0.8% by mass or more and 3% by mass or less, and more preferably 1.0% by mass or more and 2.5% by mass or less. It is dispersed in water so that it has a partial concentration, and fibrillation is highly promoted by a beating device such as a beater or a disc refiner (double disc refiner). When using a disc refiner, if the clearance between discs is set as narrow as possible (for example, 0.1 mm or less) and processing is performed, extremely high-level beating (fibrillation) proceeds, so a high-pressure homogenizer or the like is used. The conditions of the miniaturization process can be relaxed and may be effective.

好ましい叩解処理の程度は以下のように定められる。本発明者らによる検討において、叩解処理を行うにつれCSF値(セルロースの叩解の程度を示す。JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法で評価)が経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けると再び増大していく傾向が確認され、本実施形態の不織布構造体の原料である微細セルロース繊維を調製するためには、前処理として、CSF値が一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けCSF値が増加している状態まで叩解することが好ましいことが分かった。本開示において、未叩解からCSF値が減少する過程でのCSF値を***↓、ゼロとなった後に増大する傾向におけるCSF値を***↑と表現する。該叩解処理においては、CSF値は少なくともゼロが好ましく、より好ましくはCSF30↑である。このような叩解度に調製した水分散体ではフィブリル化が高度に進行し、数平均繊維径が1000nm以下の微細セルロース繊維からなる均質なシートが得られる。また、それと同時に、得られた微細セルロース繊維シートはセルロースミクロフィブリル同士の接着点の増加からか、引張強度が向上する傾向がある。またCSF値が少なくともゼロ或いはその後増大する***↑の値をもつ高度に叩解された水分散体は均一性が増大し、その後の高圧ホモジナイザー等による微細化処理での詰まりを軽減できるという製造効率上の利点がある。 The preferred degree of beating process is defined as follows. In the study by the present inventors, the CSF value (indicating the degree of beating of cellulose, evaluated by the Canadian standard freshness test method for pulp defined in JIS P 8121) decreased with time as the beating treatment was performed. It was confirmed that once it became close to zero, it tended to increase again when the beating treatment was continued. In order to prepare the fine cellulose fiber which is the raw material of the non-woven fabric structure of the present embodiment, it was pretreated. As a result, it was found that it is preferable to once the CSF value is close to zero, and then continue the beating process until the CSF value is increased. In the present disclosure, the CSF value in the process of decreasing the CSF value from the unbeaten solution is expressed as *** ↓, and the CSF value in the tendency of increasing after becoming zero is expressed as *** ↑. In the beating process, the CSF value is preferably at least zero, more preferably CSF30 ↑. In the aqueous dispersion prepared at such a beating degree, fibrillation is highly advanced, and a homogeneous sheet made of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 1000 nm or less can be obtained. At the same time, the obtained fine cellulose fiber sheet tends to have improved tensile strength probably because of the increase in the adhesion points between the cellulose microfibrils. In addition, a highly beaten aqueous dispersion having a CSF value of at least zero or a value of *** ↑ increases in uniformity, and can reduce clogging in the subsequent miniaturization treatment by a high-pressure homogenizer or the like. There is an efficiency advantage.

微細セルロース繊維の製造には、上述した叩解工程に引き続き、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、グラインダー等による微細化処理を施すことが好ましい。この際の水分散体中の固形分濃度は、上述した叩解処理に準じ、0.5質量%以上4質量%以下、好ましくは0.8質量%以上3質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上2.5質量%以下である。この範囲の固形分濃度の場合、詰まりが発生せず、しかも効率的な微細化処理が達成できる。 In the production of the fine cellulose fibers, it is preferable to carry out a micronization treatment with a high-pressure homogenizer, an ultra-high-pressure homogenizer, a grinder or the like, following the beating step described above. The solid content concentration in the aqueous dispersion at this time is 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, preferably 0.8% by mass or more and 3% by mass or less, more preferably 1.0, according to the beating treatment described above. It is mass% or more and 2.5 mass% or less. When the solid content concentration is in this range, clogging does not occur and efficient miniaturization processing can be achieved.

使用する高圧ホモジナイザーとしては、例えば、ニロ・ソアビ社(伊)のNS型高圧ホモジナイザー、(株)エスエムテーのラニエタイプ(Rモデル)圧力式ホモジナイザー、三和機械(株)の高圧式ホモゲナイザー等を挙げることができ、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。超高圧ホモジナイザーとしては、みづほ工業(株)のマイクロフルイダイザー、吉田機械興業(株)ナノマイザー、(株)スギノマシーンのアルティマイザー等の高圧衝突型の微細化処理機を意味し、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。グラインダー型微細化装置としては、(株)栗田機械製作所のピュアファインミル、増幸産業(株)のスーパーマスコロイダーに代表される石臼式摩砕型を挙げることができるが、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。 Examples of the high-pressure homogenizer to be used include NS type high-pressure homogenizer of Niro Soabi Co., Ltd. (Italy), Lanier type (R model) pressure type homogenizer of SMT Co., Ltd., and high-pressure homogenizer of Sanwa Machinery Co., Ltd. Any device other than these may be used as long as it is a device capable of performing miniaturization by a mechanism substantially similar to these devices. The ultra-high pressure homogenizer means a high-pressure collision type miniaturization machine such as a microfluidizer of Mizuho Kogyo Co., Ltd., a nanomizer of Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd., and an ultimateizer of Sugino Machine Co., Ltd. Any device other than these may be used as long as it is a device that performs miniaturization with almost the same mechanism. Examples of the grinder type miniaturization device include a pure fine mill manufactured by Kurita Kikai Seisakusho Co., Ltd. and a stone mill type grinding type represented by Super Mascoroider manufactured by Masuyuki Sangyo Co., Ltd., which are almost the same as these devices. Any device other than these may be used as long as the device is miniaturized by the mechanism of.

微細セルロース繊維の平均繊維径は、高圧ホモジナイザー等による微細化処理の条件(装置の選定や操作圧力及びパス回数)又は該微細化処理前の前処理の条件(例えば、オートクレーブ処理、酵素処理、叩解処理等)によって制御することができる。 The average fiber diameter of the fine cellulose fibers is determined by the conditions of the micronization treatment using a high-pressure homogenizer or the like (selection of equipment, operating pressure and number of passes) or the pretreatment conditions before the micronization treatment (for example, autoclave treatment, enzyme treatment, beating). It can be controlled by processing, etc.).

微細セルロース繊維として、例えば表面が化学修飾された繊維を用いる場合は、目的に応じて種々の表面化学処理を施すことにより、例えば、微細セルロース繊維の表面に存在する一部或いは大部分の水酸基が、酢酸エステル、硝酸エステル、硫酸エステル等にエステル化、又はメチルエーテルを代表とするアルキルエーテル、カルボキシメチルエーテルを代表とするカルボキシエーテル、シアノエチルエーテルを代表とするシアノエーテル等にエーテル化されたものを、適宜調製して使用することができる。また、例えばTEMPO酸化触媒によって6位の水酸基が酸化され、カルボキシル基(酸型、塩型を含む)となったセルロース系の微細繊維を用いる場合には、必ずしも高圧ホモジナイザーのような高エネルギーを要する微細化装置を使用することは必要なく、微細セルロースの分散体を得ることができる。例えば、文献(A.Isogai et al.,Biomacromolecules,7,1687−1691(2006))に記載されるように、天然セルロースの水分散体に2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカルのようなTEMPOと呼ばれる触媒とハロゲン化アルキルを共存させ、これに次亜塩素酸のような酸化剤を添加し、一定時間反応を進行させることにより、水洗等の精製処理後に、通常のミキサー処理を施すことにより極めて容易に微細セルロース繊維の分散体を得ることができる。
一態様では、原料、フィブリル化度、表面の化学処理等の異なる微細セルロース繊維を2種類以上、任意の割合で組み合わせてもよい。
When, for example, a fiber whose surface is chemically modified is used as the fine cellulose fiber, various surface chemical treatments are performed according to the purpose, so that, for example, some or most of the hydroxyl groups present on the surface of the fine cellulose fiber can be removed. , Acetate ester, nitrate ester, sulfuric acid ester, etc., or alkyl ether typified by methyl ether, carboxy ether typified by carboxymethyl ether, cyano ether typified by cyanoethyl ether, etc. , Can be appropriately prepared and used. Further, for example, when a cellulosic fine fiber in which the hydroxyl group at the 6-position is oxidized by a TEMPO oxidation catalyst to become a carboxyl group (including acid type and salt type) is used, high energy such as a high-pressure homogenizer is necessarily required. It is not necessary to use a micronizer, and a dispersion of fine cellulose can be obtained. For example, as described in the literature (A. Isogai et al., Biomacromolecules, 7, 1687-1691 (2006)), 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy in an aqueous dispersion of natural cellulose. A catalyst called TEMPO such as radical and an alkyl halide coexist, an oxidizing agent such as hypochlorous acid is added thereto, and the reaction is allowed to proceed for a certain period of time. After purification treatment such as washing with water, a normal mixer is used. By applying the treatment, a dispersion of fine cellulose fibers can be obtained very easily.
In one aspect, two or more kinds of fine cellulose fibers having different raw materials, fibrillation degree, surface chemical treatment and the like may be combined at an arbitrary ratio.

(有機繊維)
分散体は、平均繊維径3000nm超の有機繊維を含む。有機繊維の平均繊維径は、3000nm(3μm)超であり、分散体の混合に適した粘度を保持する観点から、好ましくは3.5μm以上、より好ましくは4μm以上であり、微細セルロース繊維がフィラーとして均一に分散し機能する観点から、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、更に好ましくは25μm以下である。
(Organic fiber)
The dispersion contains organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm. The average fiber diameter of the organic fibers is more than 3000 nm (3 μm), preferably 3.5 μm or more, more preferably 4 μm or more, from the viewpoint of maintaining a viscosity suitable for mixing the dispersion, and the fine cellulose fibers are fillers. From the viewpoint of uniformly dispersing and functioning as a fiber, it is preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, and further preferably 25 μm or less.

有機繊維は、好ましくは、活性水素を有する官能基(例えば水酸基、アミド基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基等)を有する。好ましい態様において、有機繊維は、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含み、又はそのような繊維からなる。水酸基及び/又はアミド基を有する有機繊維の好適例は、セルロース繊維、でんぷん繊維、キチン繊維、キトサン繊維やその他多糖系繊維(ポリ-α-1,3-グルカン,ポリ-β-1,3-グルカン等)の他にセルロースアセテート繊維、ポリアミド系繊維(PA−6繊維,PA−6,6繊維,PA−12繊維、ケブラー繊維のような芳香族ポリアミド繊維等)、ポリビニルアルコール系繊維(酢酸ビニルモノマー単位を有する共重合体を含む)等である。特にセルロース繊維等の多糖系繊維を用いる場合、多くは天然に由来する高配向繊維であるため、叩解処理等のフィブリル化処理により微細な繊維を枝分かれさせた状態にして使用すると、微細セルロース繊維と絡み合い等の相互作用がし易くなるため特に好ましい。同様に、配向性の高いポリアミド繊維は叩解処理等のフィブリル化処理によって絡み合い効果を増大させることが可能であるため好ましいが、叩解処理をせずに使用しても有効に本発明の効果が発現する場合もある。有機繊維の総質量に対する水酸基及び/又はアミド基を有する有機繊維の質量比率は、有機繊維がブロックポリイソシアネートで良好に架橋され得る点で、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上である。上記質量比率は100質量%でもよいが、水酸基及び/又はアミド基を有さない繊維の使用による利点(例えば構造体への耐水性付与)を得る観点で、例えば95質量%以下、又は90質量%以下、又は85質量%以下であってもよい。 The organic fiber preferably has a functional group having active hydrogen (for example, a hydroxyl group, an amide group, an amino group, a carboxyl group, a thiol group, etc.). In a preferred embodiment, the organic fiber comprises or consists of fibers having at least a hydroxyl group and / or an amide group on the surface. Preferable examples of organic fibers having hydroxyl groups and / or amide groups are cellulose fibers, starch fibers, chitin fibers, chitosan fibers and other polysaccharide fibers (poly-α-1,3-glucan, poly-β-1,3- In addition to glucan, etc.), cellulose acetate fibers, polyamide fibers (PA-6 fibers, PA-6, 6 fibers, PA-12 fibers, aromatic polyamide fibers such as Kevlar fibers, etc.), polyvinyl alcohol fibers (vinyl acetate, etc.) (Including copolymers having monomer units) and the like. In particular, when polysaccharide fibers such as cellulose fibers are used, most of them are highly oriented fibers derived from nature. Therefore, when the fine fibers are branched by fibrillation treatment such as beating treatment, the fine cellulose fibers are used. It is particularly preferable because it facilitates interaction such as entanglement. Similarly, a polyamide fiber having high orientation is preferable because the entanglement effect can be increased by a fibrillation treatment such as beating treatment, but the effect of the present invention is effectively exhibited even when used without beating treatment. In some cases. The mass ratio of the organic fiber having a hydroxyl group and / or the amide group to the total mass of the organic fiber is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more in that the organic fiber can be satisfactorily crosslinked with the blocked polyisocyanate. , More preferably 40% by mass or more. The mass ratio may be 100% by mass, but from the viewpoint of obtaining the advantage (for example, imparting water resistance to the structure) by using a fiber having no hydroxyl group and / or amide group, for example, 95% by mass or less, or 90% by mass. % Or less, or 85% by mass or less.

分散体の総質量に対する有機繊維の質量比率は、構造体製造時の取扱い性の観点から、好ましくは5〜65質量%、より好ましくは8〜55質量%、更に好ましくは10〜50質量%である。 The mass ratio of the organic fiber to the total mass of the dispersion is preferably 5 to 65% by mass, more preferably 8 to 55% by mass, and further preferably 10 to 50% by mass from the viewpoint of handleability at the time of manufacturing the structure. is there.

分散体中の微細セルロース繊維と有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)は、微細セルロース繊維が有機繊維間に入り込んで良好な補強効果を示す観点から、好ましくは0.2/99.8〜30/70、より好ましくは0.5/99.5〜25/75、更に好ましくは1/99〜20/80である。 The mass ratio of the fine cellulose fibers to the organic fibers (fine cellulose fibers / organic fibers) in the dispersion is preferably 0.2 / 99 from the viewpoint that the fine cellulose fibers penetrate between the organic fibers and show a good reinforcing effect. It is .8 to 30/70, more preferably 0.5 / 99.5 to 25/75, and even more preferably 1/99 to 20/80.

分散体の固形分比率は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、分散体の取扱い性の観点から、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。 The solid content ratio of the dispersion is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, still more preferably 5% by mass or more, and preferably 55% by mass or less from the viewpoint of handleability of the dispersion. It is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less.

(ブロックポリイソシアネート)
分散体は、ブロックポリイソシアネートを含む。ブロックポリイソシアネートとは、(1)ポリイソシアネート及びポリイソシアネート誘導体等のポリイソシアネート化合物を基本骨格とする、(2)イソシアネート基がブロック基でブロックされていることでイソシアネート基と水との反応が阻止されている、(3)常温(具体的には30℃以下)では活性水素を有する官能基とは反応しない、(4)ブロック基が脱離温度以上の熱処理で脱離し活性なイソシアネート基が再生され、活性水素を有する官能基と反応し結合を形成する、化合物である。なお、ポリイソシアネートは、イソシアネート基を2つ以上有する多官能性イソシアネートを意味する。同様に、ブロックポリイソシアネートは、ブロック基によりイソシアネート基がブロックされたポリイソシアネートを意味する。ブロックポリイソシアネートは、分散体中及び構造体中でブロック基の脱離温度以上で加熱されることで、自身の硬化と共に、微細セルロース繊維及び一態様に係る有機繊維(活性水素を有する官能基を有する場合)との結合によって架橋構造を形成する。
(Block polyisocyanate)
The dispersion comprises a blocked polyisocyanate. The blocked polyisocyanate is (1) having a polyisocyanate compound such as a polyisocyanate and a polyisocyanate derivative as a basic skeleton, and (2) blocking the isocyanate group with a blocking group to prevent the reaction between the isocyanate group and water. (3) Does not react with functional groups having active hydrogen at room temperature (specifically, 30 ° C. or lower), (4) Block groups are desorbed by heat treatment above the desorption temperature, and active isocyanate groups are regenerated. It is a compound that reacts with a functional group having active hydrogen to form a bond. The polyisocyanate means a polyfunctional isocyanate having two or more isocyanate groups. Similarly, blocked polyisocyanate means a polyisocyanate in which an isocyanate group is blocked by a blocking group. By heating the blocked polyisocyanate in the dispersion and in the structure at a temperature equal to or higher than the desorption temperature of the blocking group, the blocked polyisocyanate is cured by itself, and at the same time, the fine cellulose fiber and the organic fiber according to one embodiment (functional group having active hydrogen) are formed. When it has), it forms a crosslinked structure.

ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート(すなわち分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物)のイソシアネート基をブロック基で置換してなる化合物から選択される。ポリイソシアネートの基本骨格としては、芳香族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。中でも、黄変性が少ないという観点から、脂環式ポリイソシアネート、及び脂肪族ポリイソシアネートがより好ましい。 The blocked polyisocyanate is selected from compounds in which the isocyanate group of a polyisocyanate (that is, a compound having two or more isocyanate groups in the molecule) is replaced with a blocking group. Examples of the basic skeleton of the polyisocyanate include aromatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, and aliphatic polyisocyanates. Of these, alicyclic polyisocyanates and aliphatic polyisocyanates are more preferable from the viewpoint of less yellowing.

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート及びその混合物(TDI)、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、3,3−ジメチル−4,4−ビフェニレンジイソシアネート、粗製TDI、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、粗製MDI、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,3−シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2−プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
Examples of the aromatic polyisocyanate include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate and its mixture (TDI), diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), and naphthalene-1,5-diisocyanate. , 3,3-Dimethyl-4,4-biphenylenediocyanate, crude TDI, polymethylenepolyphenyldiisocyanate, crude MDI, phenylenediocyanate, xylylene diisocyanate and other aromatic diisocyanates.
Examples of the alicyclic polyisocyanate include alicyclic diisocyanates such as 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclopentene diisocyanate, and cyclohexane diisocyanate.
Examples of the aliphatic polyisocyanate include aliphatic diisocyanates such as trimethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, butylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, and hexamethylene diisocyanate.

ブロックポリイソシアネートの基本骨格としてのポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記のポリイソシアネートの多量体(例えば、2量体、3量体、5量体、7量体等)の他に、活性水素含有化合物を1種類又は2種類以上反応させて得られた反応生成物が挙げられる。上記反応生成物としては、アロファネート変性体(例えば、ポリイソシアネートと、アルコール類との反応より生成するアロファネート変性体等)、ポリオール変性体(例えば、ポリイソシアネートとアルコール類との反応より生成するポリオール変性体(アルコール付加体)等)、ビウレット変性体(例えば、ポリイソシアネートと、水又はアミン類との反応により生成するビウレット変性体等)、ウレア変性体(例えば、ポリイソシアネートとジアミンとの反応により生成するウレア変性体等)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、ポリイソシアネートと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオン等)、カルボジイミド変性体(ポリイソシアネートの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体等)、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体等が挙げられる。 Examples of the polyisocyanate derivative as the basic skeleton of the blocked polyisocyanate include active hydrogen in addition to the above-mentioned polyisocyanate multimers (for example, dimer, trimer, pentamer, heptameric, etc.). Examples thereof include reaction products obtained by reacting one kind or two or more kinds of compounds. Examples of the reaction product include an allophanate modified product (for example, an allophanate modified product produced by the reaction of polyisocyanate with alcohols) and a polyol modified product (for example, a polyol modification produced by the reaction of polyisocyanate with alcohols). Body (alcohol adduct), etc.), biuret modified product (for example, biuret modified product produced by reaction of polyisocyanate with water or amines, etc.), urea modified product (for example, produced by reaction of polyisocyanate with diamine) Urea modified product, etc.), oxadiazine trione modified product (for example, oxadiazine trione produced by the reaction of polyisocyanate with carbonic acid gas, etc.), carbodiimide modified product (carbodiimide modification produced by decarbonate condensation reaction of polyisocyanate) (Body, etc.), uretdione denatured product, uretonimine denatured product, etc.

活性水素含有化合物として、例えば、1〜6価の水酸基含有化合物(例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等)、アミノ基含有化合物、チオール基含有化合物、カルボキシル基含有化合物等が挙げられる。空気中又は反応場に存在する水、二酸化炭素等も活性水素含有化合物であり得る。 Examples of the active hydrogen-containing compound include 1- to 6-valent hydroxyl group-containing compounds (for example, polyester polyols, polyether polyols, etc.), amino group-containing compounds, thiol group-containing compounds, carboxyl group-containing compounds, and the like. Water, carbon dioxide, etc. existing in the air or in the reaction field can also be active hydrogen-containing compounds.

1〜6価のアルコール(すなわちポリオール)としては、例えば、非重合ポリオールと重合ポリオールとが挙げられる。非重合ポリオールとは重合を履歴しないポリオールであり、重合ポリオールはモノマーを重合して得られるポリオールである。 Examples of 1-hexavalent alcohols (that is, polyols) include non-polymerized polyols and polymerized polyols. The non-polymerized polyol is a polyol that does not have a history of polymerization, and the polymerized polyol is a polyol obtained by polymerizing a monomer.

非重合ポリオールとしてはモノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等が挙げられる。モノアルコール類としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i―ブタノール、s−ブタノール、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−オクタノール、n−ノナノール、2−エチルブタノール、2,2−ジメチルヘキサノール、2−エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。ジオール類としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、2−メチル−2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,2−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオール、2,3−ジメチル−2,3−ブタンジオール、2−エチル−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオール、1,2−デカンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、フロログルシン、ピロガロール、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。トリオール類としては、特に限定されないが、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。また、テトラオール類としては、特に限定されないが、例えば、ペンタエリトリトール、1,3,6,8−テトラヒドロキシナフタレン、1,4,5,8−テトラヒドロキシアントラセン等が挙げられる。 Examples of the non-polymerized polyol include monoalcohols, diols, triols, tetraols and the like. The monoalcohols are not particularly limited, but for example, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, s-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, and the like. Examples thereof include n-nonanol, 2-ethylbutanol, 2,2-dimethylhexanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylcyclohexanol and the like. The diols are not particularly limited, but for example, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol. Butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,3- Butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 2- Ethyl-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,2-decanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl- Examples thereof include 1,3-propanediol, fluoroglucolsin, pyrogallol, catechol, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F and bisphenol S. The triols are not particularly limited, and examples thereof include glycerin and trimethylolpropane. The tetraols are not particularly limited, and examples thereof include pentaerythritol, 1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene, and 1,4,5,8-tetrahydroxyanthracene.

重合ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸の単独又は混合物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオールや、多価アルコールを用いてε−カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
The polymerized polyol is not particularly limited, and examples thereof include polyester polyol, polyether polyol, acrylic polyol, and polyolefin polyol.
The polyester polyol is not particularly limited, and is, for example, a single or a mixture of dicarboxylic acids such as succinic acid, adipic acid, sebacic acid, dimer acid, maleic anhydride, phthalic anhydride, isophthalic acid, and terephthalic acid, and ethylene glycol. Obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone using a polyester polyol obtained by condensation reaction with a polyhydric alcohol such as propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, or glycerin alone or as a mixture, or a polyhydric alcohol. Examples thereof include polycaprolactones and the like.

ポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等の水酸化物、アルコラート、アルキルアミン等の強塩基性触媒、金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体等の複合金属シアン化合物錯体等を使用して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの単独又は混合物を、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、ランダム或いはブロック付加して得られるポリエーテルポリオール類や、エチレンジアミン類等のポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類が挙げられる。これらポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類等も挙げられる。 The polyether polyol is not particularly limited, but for example, a hydroxide such as lithium, sodium and potassium, a strongly basic catalyst such as alcoholate and alkylamine, and a composite metal cyan compound complex such as a metal porphyrin and a zinc hexacyanocobalate complex. Polyether obtained by randomly or blocking addition of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide alone or a mixture to a polyvalent hydroxy compound alone or a mixture. Examples thereof include polyols and polyether polyols obtained by reacting a polyamine compound such as ethylenediamine with an alkylene oxide. Examples thereof include so-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide and the like using these polyethers as a medium.

前記多価アルコール化合物としては、
(1)例えばジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等、
(2)例えばエリトリトール、D−トレイトール、L−アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等の糖アルコール系化合物、
(3)例えばアラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類、
(4)例えばトレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等の二糖類、
(5)例えばラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類、
(6)例えばスタキオース等の四糖類、
等がある。
As the polyhydric alcohol compound,
(1) For example, diglycerin, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, etc.
(2) Sugar alcohol compounds such as erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, and ramnitol.
(3) For example, monosaccharides such as arabinose, ribose, xylose, glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, rhamnose, fucose, and ribodesource.
(4) For example, disaccharides such as trehalose, sucrose, maltose, cellobiose, gentiobiose, lactose, and melibiose,
(5) For example, trisaccharides such as raffinose, gentianose, and meletitose,
(6) For example, tetrasaccharides such as stachyose,
And so on.

アクリルポリオールとしては、例えば、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸−2−ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル等、グリセリンのアクリル酸モノエステル若しくはメタクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル若しくはメタクリル酸モノエステル等、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−2−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル等の群から選ばれた単独又は混合物を必須成分とし、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−2−エチルヘキシル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸−n−ヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、及びメタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニルモノマー等のその他の重合性モノマーの群から選ばれた単独又は混合物の存在下、又は非存在下において重合させて得られるアクリルポリオールが挙げられる。 Examples of the acrylic polyol include -2-hydroxyethyl acrylate, -2-hydroxypropyl acrylate, -2-hydroxybutyl acrylate and other acrylic acid esters having active hydrogen, glycerin acrylic acid monoester or methacrylic acid. Monoester, acrylic acid monoester of trimethylolpropane, methacrylic acid monoester, etc., -2-hydroxyethyl methacrylate, -2-hydroxypropyl methacrylate, -2-hydroxybutyl methacrylate, -3-hydroxypropyl methacrylate, Methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, -n-butyl acrylate, etc., which contain alone or a mixture selected from the group of methacrylic acid esters having active hydrogen such as -4-hydroxybutyl methacrylate as essential components, Acrylic acid esters such as -2-ethylhexyl acrylate, methacrylic acid esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, -n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, -n-hexyl methacrylate, and lauryl methacrylate. , Unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, unsaturated amides such as acrylamide, N-methylolacrylamide, diacetoneacrylamide, and glycidyl methacrylate, styrene, vinyltoluene, vinyl acetate, acrylonitrile, Presence of a single or mixture selected from the group of other polymerizable monomers such as vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group such as dibutyl fumarate, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethoxysilane Examples thereof include acrylic polyols obtained by polymerization under or in the absence.

ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。更に、炭素数50以下のモノアルコール化合物である、イソブタノール、n−ブタノール、2エチルヘキサノール等を併用することができる。 Examples of the polyolefin polyol include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene. Further, isobutanol, n-butanol, 2-ethylhexanol and the like, which are monoalcohol compounds having 50 or less carbon atoms, can be used in combination.

アミノ基含有化合物としては、例えば、炭素数1〜20のモノハイドロカルビルアミン[アルキルアミン(ブチルアミン等)、ベンジルアミン及びアニリン等]、炭素数2〜20の脂肪族ポリアミン(エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びジエチレントリアミン等)、炭素数6〜20の脂環式ポリアミン(ジアミノシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等)、炭素数2〜20の芳香族ポリアミン(フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びジフェニルメタンジアミン等)、炭素数2〜20の複素環式ポリアミン(ピペラジン及びN−アミノエチルピペラジン等)、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等)、ジカルボン酸と過剰のポリアミンとの縮合により得られるポリアミドポリアミン、ポリエーテルポリアミン、ヒドラジン(ヒドラジン及びモノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジッド(コハク酸ジヒドラジッド及びテレフタル酸ジヒドラジッド等)、グアニジン(ブチルグアニジン及び1−シアノグアニジン等)及びジシアンジアミド等が挙げられる。 Examples of the amino group-containing compound include monohydrocarbylamines having 1 to 20 carbon atoms [alkylamines (butylamines and the like), benzylamines and anilines, etc.], aliphatic polyamines having 2 to 20 carbon atoms (ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like). Diethylenetriamine, etc.), alicyclic polyamines with 6 to 20 carbon atoms (diaminocyclohexane, dicyclohexylmethanediamine, isophoronediamine, etc.), aromatic polyamines with 2 to 20 carbon atoms (phenylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, etc.), carbon Polycyclic polyamines of number 2 to 20 (piperazin, N-aminoethylpiperazin, etc.), alkanolamines (monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, etc.), polyamide polyamines obtained by condensation of dicarboxylic acids with excess polyamines, Examples thereof include polyether polyamines, hydrazines (hydrazine and monoalkylhydrazine, etc.), dihydrazides (dihydrazide succinate, dihydrazide terephthalate, etc.), guanidine (butylguanidine, 1-cyanoguanidine, etc.), dicyandiamide, and the like.

チオール基含有化合物としては、例えば、炭素数1〜20の1価のチオール化合物(エチルチオール等のアルキルチオール、フェニルチオール及びベンジルチオール)及び多価のチオール化合物(エチレンジチオール及び1,6−ヘキサンジチオール等)等が挙げられる。 Examples of the thiol group-containing compound include a monovalent thiol compound having 1 to 20 carbon atoms (alkyl thiol such as ethyl thiol, phenyl thiol and benzyl thiol) and a polyvalent thiol compound (ethylene dithiol and 1,6-hexanedithiol). Etc.) etc.

カルボキシル基含有化合物としては、1価のカルボン酸化合物(酢酸等のアルキルカルボン酸、安息香酸等の芳香族カルボン酸)及び多価のカルボン酸化合物(シュウ酸やマロン酸等のアルキルジカルボン酸及びテレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等)等が挙げられる。 Examples of the carboxyl group-containing compound include a monovalent carboxylic acid compound (alkylcarboxylic acid such as acetic acid and aromatic carboxylic acid such as benzoic acid) and a polyvalent carboxylic acid compound (alkyldicarboxylic acid such as oxalic acid and malonic acid, and terephthal. Aromatic dicarboxylic acids such as acids) and the like can be mentioned.

ブロック基は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものである。このブロック基は、常温において安定であるが、所定の脱離温度(通常約100〜約200℃)まで加熱するとブロック基が脱離し遊離イソシアネート基を再生しうるものである。 The blocking group is added to the isocyanate group of the polyisocyanate compound to block it. This block group is stable at room temperature, but when heated to a predetermined desorption temperature (usually about 100 to about 200 ° C.), the block group is desorbed and the free isocyanate group can be regenerated.

このような要件を満たすブロック基を与えるブロック剤としては、
(1)メタノール、エタノール、2−プロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、2−ブトキシエタノール等のアルコール類、
(2)アルキルフェノール系:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ及びジアルキルフェノール類であって、例えばn−プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n−ブチルフェノール、sec−ブチルフェノール、t−ブチルフェノール、n−ヘキシルフェノール、2−エチルヘキシルフェノール、n−オクチルフェノール、n−ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類、ジ−n−プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ−n−ブチルフェノール、ジ−t−ブチルフェノール、ジ−sec−ブチルフェノール、ジ−n−オクチルフェノール、ジ−2−エチルヘキシルフェノール、ジ−n−ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類、
(3)フェノール系:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等、
(4)活性メチレン系:マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等、
(5)メルカプタン系:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等、
(6)酸アミド系:アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等、
(7)酸イミド系:コハク酸イミド、マレイン酸イミド等、
(8)イミダゾール系:イミダゾール、2−メチルイミダゾール、3,5−ジメチルピラゾール、3−メチルピラゾール等、
(9)尿素系:尿素、チオ尿素、エチレン尿素等、
(10)オキシム系:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等、
(11)アミン系:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ−n−プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン等、
これらのブロック剤はそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
As a blocking agent that provides a blocking group that meets these requirements,
(1) Alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol, 2-butoxyethanol, etc.
(2) Alkylphenol system: Mono and dialkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent, for example, n-propylphenol, isopropylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, t-butylphenol, n. Monoalkylphenols such as −hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, n-nonylphenol, di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropylcresol, di-n-butylphenol, di-t-butylphenol, di-sec Dialkylphenols such as -butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol, and di-n-nonylphenol,
(3) Phenols: Phenols, cresols, ethylphenols, styrenated phenols, hydroxybenzoic acid esters, etc.
(4) Active methylene system: dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone, etc.
(5) Mercaptan type: Butyl mercaptan, dodecyl mercaptan, etc.
(6) Acid amides: acetanilide, acetate, ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, etc.
(7) Acid imide system: succinimide, maleate imide, etc.
(8) Imidazole system: imidazole, 2-methylimidazole, 3,5-dimethylpyrazole, 3-methylpyrazole, etc.
(9) Urea system: urea, thiourea, ethylene urea, etc.
(10) Oxime system: formaldehyde, acetaldehyde, acetoxime, methylethylketooxime, cyclohexanone oxime, etc.
(11) Amines: Diphenylamine, aniline, carbazole, di-n-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine, etc.
Each of these blocking agents can be used alone or in combination of two or more.

ブロックポリイソシアネートは、アニオン性、ノニオン性、カチオン性のいずれであってもよいが、好ましくはカチオン性ブロックポリイソシアネートである。カチオン性ブロックポリイソシアネートは、静電相互作用によって微細セルロース繊維に吸着しやすい点で有利である。すなわち、一般的なセルロース繊維表面はアニオン性(蒸留水中ゼータ電位−30〜−20mV)であることが知られている(非特許文献1 J.Brandrup(editor) and E.H.Immergut(editor)“Polymer Handbook 3rd edition”V−153〜V−155)ため、ブロックポリイソシアネートがカチオン性であることが静電相互作用の点で好ましい。 The blocked polyisocyanate may be anionic, nonionic or cationic, but is preferably a cationic blocked polyisocyanate. Cationic block polyisocyanate is advantageous in that it is easily adsorbed on fine cellulose fibers by electrostatic interaction. That is, it is known that the surface of a general cellulose fiber is anionic (zeta potential in distilled water-30 to -20 mV) (Non-Patent Document 1 J. Brandrup (editor) and E.H. Immuno (editor). Therefore, it is preferable that the blocked polyisocyanate is cationic in terms of electrostatic interaction because of "Polymer Handbook 3rd edition" V-153 to V-155).

しかし、ブロックポリイソシアネートがノニオン性であっても、当該ブロックポリイソシアネートの親水基のポリマー鎖長、剛直性等を調整することで、微細セルロース繊維にブロックポリイソシアネートを良好に吸着させることが可能である。さらに、アニオン性のブロックポリイソシアネートのように、微細セルロース繊維との静電反発により吸着がより困難なブロックポリイソシアネートであっても、一般的に周知なカチオン性吸着助剤又はカチオン性ポリマーを用いることで、微細セルロース繊維上にブロックポリイソシアネートを吸着させることができる。 However, even if the blocked polyisocyanate is nonionic, it is possible to satisfactorily adsorb the blocked polyisocyanate to the fine cellulose fibers by adjusting the polymer chain length, rigidity, etc. of the hydrophilic group of the blocked polyisocyanate. is there. Further, even for a blocked polyisocyanate, such as an anionic blocked polyisocyanate, which is more difficult to adsorb due to electrostatic repulsion with fine cellulose fibers, a generally well-known cationic adsorption aid or cationic polymer is used. As a result, the blocked polyisocyanate can be adsorbed on the fine cellulose fibers.

分散体において、微細セルロース繊維100質量部に対するブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減して、成形体中へのクラック発生等の不都合を良好に防止する観点から、好ましくは120質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは90質量部以下である。 In the dispersion, the amount of the blocked polyisocyanate with respect to 100 parts by mass of the fine cellulose fibers is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. More preferably 0.5 parts by mass or more, further preferably 1 part by mass or more, still more preferably 3 parts by mass or more, and reducing the residual unreacted blocked polyisocyanate in the crosslinked structure in the molded product. From the viewpoint of satisfactorily preventing inconveniences such as the occurrence of cracks, the amount is preferably 120 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and further preferably 90 parts by mass or less.

分散体中の、微細セルロース繊維及び有機繊維の合計100質量部に対するブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減する観点から、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは30質量部以下である。 The amount of blocked polyisocyanate in the dispersion with respect to a total of 100 parts by mass of the fine cellulose fibers and organic fibers is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. It is 1 part by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 80 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less, from the viewpoint of reducing the residual unreacted blocked polyisocyanate in the crosslinked structure. It is more preferably 30 parts by mass or less.

分散体中のブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.005質量%以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減する観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。 The amount of blocked polyisocyanate in the dispersion is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, still more preferably 0.005, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. From the viewpoint of reducing the residual unreacted blocked polyisocyanate in the crosslinked structure, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 6% by mass or less, still more preferably 4% by mass or less.

ブロックポリイソシアネートは、水分散型の形態(例えばエマルション)で分散体中に存在することが好ましく、この場合、ブロックポリイソシアネートの分散体中での分散性がより良好である。エマルションとしては、自己乳化型エマルション、強制乳化型エマルション等が挙げられる。自己乳化型、強制乳化型いずれのエマルションにおいても、表面にアニオン性、ノニオン性、又はカチオン性の親水基が露出している。 The blocked polyisocyanate is preferably present in the dispersion in the form of an aqueous dispersion (for example, an emulsion), in which case the dispersibility of the blocked polyisocyanate in the dispersion is better. Examples of the emulsion include a self-emulsifying emulsion and a forced emulsifying emulsion. In both the self-emulsifying type and the forced emulsifying type emulsions, anionic, nonionic or cationic hydrophilic groups are exposed on the surface.

自己乳化型エマルションは、ブロックポリイソシアネートに対して親水性化合物(例えば、アニオン性基、ノニオン性基又はカチオン性基を有する活性水素基含有化合物)を直接結合させ、乳化して得たエマルションである。アニオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、例えば、1つのアニオン性基を有し、かつ、2つ以上の活性水素基を有する化合物が挙げられる。 The self-emulsifying emulsion is an emulsion obtained by directly bonding a hydrophilic compound (for example, an active hydrogen group-containing compound having an anionic group, a nonionic group or a cationic group) to a blocked polyisocyanate and emulsifying it. .. The active hydrogen group-containing compound having an anionic group is not particularly limited, and examples thereof include a compound having one anionic group and having two or more active hydrogen groups.

アニオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ベタイン構造含有基等が挙げられる。より具体的には、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物として、例えば、2,2−ジメチロール酢酸、2,2−ジメチロール乳酸等のジヒドロキシルカルボン酸、例えば、1−カルボキシ−1,5−ペンチレンジアミン、ジヒドロキシ安息香酸等のジアミノカルボン酸、ポリオキシプロピレントリオールと無水マレイン酸及び/又は無水フタル酸とのハーフエステル化合物等を挙げることができる。 Examples of the anionic group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, a phosphoric acid group, and a betaine structure-containing group. More specifically, examples of the active hydrogen group-containing compound having a carboxyl group include dihydroxycarboxylic acids such as 2,2-dimethylolacetic acid and 2,2-dimethylollactic acid, for example, 1-carboxy-1,5-penti. Examples thereof include diaminocarboxylic acids such as rangeamine and dihydroxybenzoic acid, and half-ester compounds of polyoxypropylene triol and maleic anhydride and / or phthalic anhydride.

スルホン酸基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−2−アミノエタンスルホン酸、1,3−フェニレンジアミン−4,6−ジスルホン酸等が挙げられる。
また、リン酸基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、2,3−ジヒドロキシプロピルフェニルホスフェート等を挙げることができる。
また、ベタイン構造含有基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、N−メチルジエタノールアミン等の3級アミンと1,3−プロパンスルトンとの反応によって得られるスルホベタイン基含有化合物等を挙げることができる。
Examples of the active hydrogen group-containing compound having a sulfonic acid group include N, N-bis (2-hydroxyethyl) -2-aminoethanesulfonic acid, 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid and the like. Be done.
In addition, examples of the active hydrogen group-containing compound having a phosphoric acid group include 2,3-dihydroxypropylphenyl phosphate and the like.
Examples of the active hydrogen group-containing compound having a betaine structure-containing group include a sulfobetaine group-containing compound obtained by reacting a tertiary amine such as N-methyldiethanolamine with 1,3-propanesulton. it can.

アニオン性基を有する活性水素基含有化合物は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させることによってアルキレンオキサイド変性体としてもよい。アニオン性基を有する活性水素基含有化合物は、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。 The active hydrogen group-containing compound having an anionic group may be a modified alkylene oxide by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. The active hydrogen group-containing compound having an anionic group can be used alone or in combination of two or more.

ノニオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、例えば、ノニオン性基として通常のアルコキシ基を含有しているポリアルキレンエーテルポリオール等が使用される。通常のノニオン性基含有ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール等も使用される。
高分子ポリオールとしては、数平均分子量500〜10,000、特に500〜5,000のものが好ましく使用される。
The active hydrogen group-containing compound having a nonionic group is not particularly limited, and for example, a polyalkylene ether polyol containing an ordinary alkoxy group as a nonionic group is used. Ordinary nonionic group-containing polyester polyols, polycarbonate polyols and the like are also used.
As the polymer polyol, those having a number average molecular weight of 500 to 10,000, particularly 500 to 5,000, are preferably used.

カチオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、ヒドロキシル基又は1級アミノ基等の活性水素含有基と、3級アミノ基とを有する脂肪族化合物、例えば、N,N−ジメチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N,N−ジメチルエチレンジアミン等が挙げられる。また、3級アミンを有するN,N,N−トリメチロールアミン、N,N,N−トリエタノールアミン等を使用することもできる。なかでも、3級アミノ基を有し、かつイソシアネート基と反応性のある活性水素を2個以上含有するポリヒドロキシ化合物が好ましい。 The active hydrogen group-containing compound having a cationic group is not particularly limited, but is an aliphatic compound having an active hydrogen-containing group such as a hydroxyl group or a primary amino group and a tertiary amino group, for example. Examples thereof include N, N-dimethylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N, N-dimethylethylenediamine and the like. Further, N, N, N-trimethylolamine, N, N, N-triethanolamine and the like having a tertiary amine can also be used. Of these, a polyhydroxy compound having a tertiary amino group and containing two or more active hydrogens reactive with an isocyanate group is preferable.

カチオン性基を有する活性水素基含有化合物は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させることによってアルキレンオキサイド変性体としてもよい。カチオン性基を有する活性水素基含有化合物は、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。 The active hydrogen group-containing compound having a cationic group may be a modified alkylene oxide by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. The active hydrogen group-containing compound having a cationic group can be used alone or in combination of two or more.

カチオン性基は、アニオン性基を有する化合物で中和することで、塩の形で水中に分散させやすくすることもできる。アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が、スルホン基を有する化合物としては、例えば、エタンスルホン酸等が、リン酸基を有する化合物としては、例えばリン酸、酸性リン酸エステル等が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物が好ましく、更に好ましくは、酢酸、プロピオン酸、酪酸である。中和を行う場合のブロックポリイソシアネートに導入されたカチオン性基:アニオン性基の当量比率は、好ましくは1:0.5〜1:3であり、より好ましくは1:1〜1:1.5である。また、三級アミノ基を導入する場合には、当該三級アミノ基が硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等で四級化されることもできる。 The cationic group can be easily dispersed in water in the form of a salt by neutralizing with a compound having an anionic group. Examples of the anionic group include a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. Examples of the compound having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, lactic acid and the like, examples of the compound having a sulfonic group include ethanesulfonic acid, and examples of the compound having a phosphoric acid group include phosphorus. Examples include acids and acidic phosphoric acid esters. A compound having a carboxyl group is preferable, and acetic acid, propionic acid, and butyric acid are more preferable. The equivalent ratio of cationic group: anionic group introduced into the blocked polyisocyanate in the case of neutralization is preferably 1: 0.5 to 1: 3, and more preferably 1: 1 to 1: 1. It is 5. Further, when a tertiary amino group is introduced, the tertiary amino group can be quaternized with dimethyl sulfate, diethyl sulfate or the like.

ブロックポリイソシアネートと上記活性水素基含有化合物とを反応させる比率は、イソシアネート基/活性水素基の当量比が、好ましくは1.05〜1000、より好ましくは2〜200、さらに好ましくは4〜100の範囲である。当量比が1.05以上である場合、親水性ポリイソシアネート中のイソシアネート基含有率が低くなり過ぎず、ブロックポリイソシアネートの硬化速度の低下及び硬化物の脆弱化を回避できる他、微細セルロース繊維とイソシアネート基との架橋点を多くして、ブロックポリイソシアネートが耐水化剤及び微細セルロース繊維の固定化剤として良好に作用する。当量比が1000以下である場合、界面張力を下げる効果が良好であり、親水性が良好に発現する。なお、ポリイソシアネート化合物(すなわち、1分子中にイソシアネート基を2つ以上有する化合物)と活性水素基含有化合物との反応方法としては、両者を混合して通常のウレタン化反応を行う方法を用いることができる。 The ratio of the block polyisocyanate to the active hydrogen group-containing compound is such that the equivalent ratio of isocyanate groups / active hydrogen groups is preferably 1.05 to 1000, more preferably 2 to 200, and further preferably 4 to 100. The range. When the equivalent ratio is 1.05 or more, the isocyanate group content in the hydrophilic polyisocyanate does not become too low, and it is possible to avoid a decrease in the curing rate of the blocked polyisocyanate and weakening of the cured product, and also with fine cellulose fibers. By increasing the number of cross-linking points with the isocyanate group, the blocked polyisocyanate acts well as a water resistant agent and a fixing agent for fine cellulose fibers. When the equivalent ratio is 1000 or less, the effect of lowering the interfacial tension is good, and hydrophilicity is well exhibited. As a reaction method between the polyisocyanate compound (that is, a compound having two or more isocyanate groups in one molecule) and the active hydrogen group-containing compound, a method of mixing both to carry out a normal urethanization reaction is used. Can be done.

上記強制乳化型エマルションは、ブロックポリイソシアネートを界面活性剤等で強制乳化させて得たエマルションである。強制乳化型エマルションは、周知一般の乳化剤(例えば、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子系界面活性剤、反応性界面活性剤等)で乳化分散された化合物であってよい。乳化剤の中で、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤は、コストも低く、良好な乳化が得られるので好ましい。 The forced emulsification type emulsion is an emulsion obtained by forcibly emulsifying block polyisocyanate with a surfactant or the like. The forced emulsification type emulsion is a well-known general emulsifier (for example, anionic surfactant, nonionic surfactant, cationic surfactant, amphoteric surfactant, polymer-based surfactant, reactive surfactant, etc.). It may be a compound emulsified and dispersed in. Among the emulsifiers, anionic surfactants, nonionic surfactants and cationic surfactants are preferable because they have low cost and good emulsification can be obtained.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルカルボン酸塩系化合物、アルキルサルフェート系化合物、アルキルリン酸塩等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、炭素数1〜18のアルコールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキレングリコール及び/又はアルキレンジアミンのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、1級〜3級アミン塩、ピリジニウム塩、アルキルピリジニウム塩、ハロゲン化アルキル4級アンモニウム塩等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
Examples of the anionic surfactant include alkylcarboxylic acid salt compounds, alkyl sulfate compounds, and alkyl phosphates.
Nonionic surfactants include ethylene oxide and / or propylene oxide adducts of alcohols having 1 to 18 carbon atoms, ethylene oxide and / or propylene oxide adducts of alkylphenols, ethylene oxide and / or alkylene glycol and / or alkylenediamine. Alternatively, a propylene oxide adduct or the like can be mentioned.
Examples of the cationic surfactant include quaternary ammonium salts such as primary to tertiary amine salts, pyridinium salts, alkyl pyridinium salts, and alkyl halide quaternary ammonium salts.

これらの乳化剤の使用量は、特に制限されないが、ブロックポリイソシアネート1質量部に対する質量比で、0.01質量部以上であると良好な分散性が得られ好ましく、0.3質量部以下であると耐水性、及び機能化剤又は固定化剤としての作用が良好に発揮され好ましい。上記使用量は、より好ましくは0.05〜0.2質量部である。 The amount of these emulsifiers used is not particularly limited, but the mass ratio to 1 part by mass of the blocked polyisocyanate is preferably 0.01 parts by mass or more to obtain good dispersibility, and is preferably 0.3 parts by mass or less. It is preferable because it exhibits good water resistance and action as a functionalizing agent or a fixing agent. The amount used is more preferably 0.05 to 0.2 parts by mass.

尚、上記水分散型ブロックポリイソシアネートは、自己乳化型及び強制乳化型ともに、水以外の溶剤を例えば20質量%以下の量で含むことができる。溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等を挙げることができる。これら溶剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。溶剤の水への分散性の観点から、溶剤としては、水への溶解度が5質量%以上のものが好ましく、具体的には、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールジメチルエーテルが好ましい。 Both the self-emulsifying type and the forced emulsifying type can contain a solvent other than water in an amount of, for example, 20% by mass or less of the water-dispersed block polyisocyanate. The solvent is not particularly limited, and examples thereof include ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of dispersibility of the solvent in water, the solvent preferably has a solubility in water of 5% by mass or more, and specifically, dipropylene glycol monomethyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether are preferable.

上記水分散型ブロックポリイソシアネートの平均分散粒子径は、好ましくは1〜1000nm、より好ましくは10〜500nm、更に好ましくは10〜200nmである。なお上記平均分散粒子径は静的光散乱法レーザー式粒径測定法で測定される値である。 The average dispersed particle size of the water-dispersed block polyisocyanate is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm, and further preferably 10 to 200 nm. The average dispersed particle size is a value measured by a static light scattering laser particle size measuring method.

(追加の成分)
分散体は、微細セルロース繊維、有機繊維、ブロックポリイソシアネート及び水に加えて追加の成分を更に含んでもよい。追加の成分としては、無機繊維、フィラー粒子、機能化剤等が挙げられる。
(Additional ingredients)
The dispersion may further contain additional components in addition to the fine cellulose fibers, organic fibers, blocked polyisocyanates and water. Additional components include inorganic fibers, filler particles, functionalizing agents and the like.

無機繊維としては、ガラスファイバー、カーボンファイバー等を使用できる。無機繊維の量は、有機繊維と無機繊維との合計質量100質量%に対して、無機繊維の比率が例えば1〜40質量%、又は2〜30質量%、又は3〜20質量%であってよい。 As the inorganic fiber, glass fiber, carbon fiber or the like can be used. The amount of the inorganic fiber is such that the ratio of the inorganic fiber is 1 to 40% by mass, 2 to 30% by mass, or 3 to 20% by mass with respect to the total mass of 100% by mass of the organic fiber and the inorganic fiber. Good.

フィラー粒子としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子、炭酸カルシウム粒子、ポリマー粒子等が挙げられる。 Examples of the filler particles include silica particles, alumina particles, titanium oxide particles, calcium carbonate particles, polymer particles and the like.

一態様において、成形体に一定の機能を付与するための機能化剤が含まれていてもよく、機能化剤は、撥水加工剤、撥水撥油加工剤、抗菌性ポリマー、油性化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群から選ばれる1種以上である。分散体において、機能化剤の固形分基準での質量比率は、好ましくは0.1〜20質量%、より好ましくは0.2〜15質量%、更に好ましくは0.3〜10質量%である。 In one aspect, a functionalizing agent for imparting a certain function to the molded product may be contained, and the functionalizing agent includes a water-repellent processing agent, a water-repellent oil-repellent processing agent, an antibacterial polymer, an oil-based compound, and the like. One or more selected from the group consisting of thermoplastic resins, thermosetting resins, and photocurable resins. In the dispersion, the mass ratio of the functionalizing agent based on the solid content is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.2 to 15% by mass, and further preferably 0.3 to 10% by mass. ..

撥水加工剤又は撥水撥油加工剤としては、例えば、フッ素を含有する各種の有機系樹脂を挙げることができる。特に、パーフルオロアルキル基を含有するアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アルキルアクリルアミド、アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン等の不飽和モノマーの重合物、或いは上記パーフルオロアルキル基含有不飽和モノマーとアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、塩化ビニル、アクリロニトリル、マレイン酸エステル、ポリオキシエチレン基含有不飽和モノマー等のパーフルオロアルキル基を含有しない不飽和モノマーとの共重合体が好ましい。また、フッ素系化合物を含有しない撥水加工剤又は撥水撥油加工剤として、シリコーン系化合物、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン、反応型(OH基末端)ジメチルポリシロキサン等、ワックス系化合物、通常の蝋等のワックス、合成パラフィンワックス、パラフィン蝋等が挙げられる。また、パラフィンとアクリル酸エステル系の重合物との混合物も所望の作用効果を発揮させるために活用できる。また、ワックス−ジルコニウム系化合物、すなわち前述のワックス系化合物とジルコニウム系化合物(具体的には酢酸ジルコニウム、塩酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、水酸化カリウム等による塩基性ジルコニウム等)との反応生成物、アルキレン尿素化合物(例えば、オクタデシルエチレン尿素又はその変性物)、脂肪族アマイド系化合物(例えば、N−メチロールステアリルアマイド又はその変性物)等の高級脂肪酸アマイド誘導体等が挙げられる。これらは、単独で使用されても二種以上組み合わせて含有してもよい。 Examples of the water-repellent processing agent or the water-repellent oil-repellent processing agent include various organic resins containing fluorine. In particular, a polymer of an unsaturated monomer such as a perfluoroalkyl group-containing acrylic acid ester, a methacrylate ester, an alkylacrylamide, an alkylvinyl ether, or a vinyl alkyl ketone, or the above-mentioned perfluoroalkyl group-containing unsaturated monomer and acrylic acid, acrylic. Copolymers with unsaturated monomers that do not contain perfluoroalkyl groups, such as acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl chloride, acrylonitrile, maleic acid esters, and polyoxyethylene group-containing unsaturated monomers, are preferable. Further, as a water-repellent processing agent or a water-repellent oil-repellent processing agent containing no fluorine-based compound, a silicone-based compound such as methylhydrogenpolysiloxane, dimethylsiloxane, reactive type (OH group terminal) dimethylpolysiloxane, etc. Examples thereof include compounds, waxes such as ordinary waxes, synthetic paraffin waxes, and paraffin waxes. Further, a mixture of paraffin and an acrylic acid ester-based polymer can also be utilized in order to exert a desired action and effect. Further, a wax-zyroxide compound, that is, a reaction product of the above wax compound and a zirconium compound (specifically, basic zirconium due to zirconium acetate, zirconium hydrochloride, zirconium nitrate, potassium hydroxide, etc.), alkylene urea. Examples thereof include higher fatty acid amide derivatives such as compounds (for example, octadecylethyleneurea or a modified product thereof), aliphatic amide compounds (for example, N-methylolstearyl amide or a modified product thereof). These may be used alone or may be contained in combination of two or more.

抗菌性を有するポリマーとして、例えば、ポリヘキサメチレンビグアナイド塩酸塩、クロロヘキシジン、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸共重合物、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸塩と硫酸亜鉛の配合物、リン酸エステルモノマーの共重合体の4級アンモニウム塩化合物、ジシアンアミド・ジエチレントリアミン・塩化アンモニウム縮合物、ジシアンジアミド・ポリアルキレン・ポリアミンアンモニウム重縮合体、(ポリβ−1,4)−N−アセチル−D−グルコサミンの部分脱アセチル化合物とヘキサメチレンビス(3‐クロロ‐2‐ヒドロキシプロピルジメチルアンモニウムクロライドとの反応生成分、アクリロニトリル・アクリル酸共重合物銅架橋物、アクリルアミドージアリルアミン塩酸塩共重合体、メタクリレート共重合物、ヒドロキシプロピルキトサン、架橋キトサン、キトサン有機酸塩、キトサン微粉末(ポリグルコサミン)、キチン繊維、キチン、N−アセチル−D−グルコサミンが挙げられる。例えば、これら抗菌性を有するポリマーが構造体表面にブロックポリイソシアネートにより固定化されていることは、構造体の一態様として、例えば洗濯耐性に優れた抗菌性衣料用布帛(シート)を提供する点で有利である。 Examples of the polymer having antibacterial activity include polyhexamethylene biguanide hydrochloride, chlorohexidine, 2-acrylamide-2-methylpropansulfonic acid copolymer, polymethacrylic acid, a combination of polyacrylate and zinc sulfate, and a phosphate ester. Part of quaternary ammonium salt compound of monomer copolymer, dicyanamide / diethylenetriamine / ammonium chloride condensate, dicyandiamide / polyalkylene / polyamineammonium polycondensate, (polyβ-1,4) -N-acetyl-D-glucosamine Deacetyl compound and hexamethylenebis (reaction product of 3-chloro-2-hydroxypropyldimethylammonium chloride, acrylonitrile / acrylic acid copolymer copper crosslinked product, acrylamide-diallylamine hydrochloride copolymer, methacrylate copolymer, Examples include hydroxypropyl chitosan, crosslinked chitosan, chitosan organic acid salt, chitosan fine powder (polyglucosamine), chito fiber, chitosan, and N-acetyl-D-glucosamine. For example, these antibacterial polymers block the surface of the structure. Immobilization with a polyisocyanate is advantageous in that, as one aspect of the structure, for example, an antibacterial clothing cloth (sheet) having excellent washing resistance is provided.

抗菌性評価は、例えばJIS−1902−1998で制定の繊維製品の抗菌性試験法(統一法)で行うことができる。具体的には、密閉容器の底部に予めサンプルを2g置き、このサンプル上に予め培養した1/50ブロースで希釈した黄色ブドウ球菌(試験菌種:AATCC−6538P)の菌液0.2mlを蒔き、37℃のインキュベーター内に18時間静置した後、20mLのSCDLP培地を添加して十分に振とうして菌を洗い落とす。これを普通寒天培地に置き24時間後に菌数を計測し、同時に実施した無加工試料布による菌数値と比較し抗菌性を判断する。
D=(Ma−Mb)−(Mc−Md)
式中、
Ma:無加工試料の18時間培養後の生菌数の対数(3検体の平均)
Mb:無加工試料の接種直後の生菌数の対数(3検体の平均)
Mc:加工布培養18時間培養後の生菌数の対数
Md:加工布培養の接種直後の生菌数の対数
D:静菌活性値
である。
静菌活性値D≧2.2の時、抗菌性があると判断される。したがって、微細セルロース繊維シートも静菌活性値D≧2.2であることが好ましい。
The antibacterial property evaluation can be performed by, for example, the antibacterial property test method (unified method) for textile products established in JIS-1902-1998. Specifically, 2 g of a sample was placed in advance on the bottom of a closed container, and 0.2 ml of a bacterial solution of Staphylococcus aureus (test bacterial species: AATCC-6538P) diluted with 1/50 broth pre-cultured on this sample was sown. After allowing to stand in an incubator at 37 ° C. for 18 hours, add 20 mL of SCDLP medium and shake thoroughly to wash off the bacteria. This is placed on a normal agar medium, the number of bacteria is measured 24 hours later, and the antibacterial property is judged by comparing the number of bacteria with the unprocessed sample cloth carried out at the same time.
D = (Ma-Mb)-(Mc-Md)
During the ceremony
Ma: Logarithm of viable cell count after 18-hour culture of unprocessed sample (average of 3 samples)
Mb: Logarithm of viable cell count immediately after inoculation of unprocessed sample (average of 3 samples)
Mc: Logarithm of viable cell count after 18-hour culture of processed cloth culture Md: Logarithm of viable cell count immediately after inoculation of processed cloth culture D: Bacteriostatic activity value.
When the bacteriostatic activity value D ≧ 2.2, it is judged to have antibacterial properties. Therefore, it is preferable that the fine cellulose fiber sheet also has a bacteriostatic activity value D ≧ 2.2.

油性化合物としては、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下である油性化合物が好ましい。油性化合物は、エマルジョンの形態で分散体中に0.15質量%以上10質量%以下の濃度で分散していることが好ましい。油性化合物の分散体中の濃度は0.15質量%以上10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.3質量%以上5質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以上3質量%以下である。油性化合物の濃度が10質量%を超えても構造体を得ることはできるが、製造プロセスとして使用する油性化合物の量が多くなり、それに伴う、安全上の対策の必要性やコスト上の制約が発生するため好ましくない。また、油性化合物の濃度が0.15質量%以上である場合透気抵抗度を低くでき好ましい。 As the oily compound, an oily compound having a boiling point range under atmospheric pressure of 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower is preferable. The oily compound is preferably dispersed in the dispersion in the form of an emulsion at a concentration of 0.15% by mass or more and 10% by mass or less. The concentration of the oily compound in the dispersion is preferably 0.15% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 5% by mass or less, and further preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass. % Or less. Although the structure can be obtained even if the concentration of the oil-based compound exceeds 10% by mass, the amount of the oil-based compound used in the manufacturing process increases, and the necessity of safety measures and cost restrictions are associated with it. It is not preferable because it occurs. Further, when the concentration of the oily compound is 0.15% by mass or more, the air permeation resistance can be lowered, which is preferable.

なお、油性化合物は、乾燥時(すなわち構造体製造時)に除去されることになるため、油性化合物は乾燥で容易に除去できることが望ましい。したがって、油性化合物の沸点は、大気圧下での沸点として、50℃以上200℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは、60℃以上190℃以下である。沸点が上記範囲である場合、工業的生産プロセスとして抄紙スラリーを操作し易く、また、比較的効率的に加熱除去することが可能となる。油性化合物の大気圧下での沸点が50℃未満であると抄紙スラリーを安定に扱うために低温制御下で扱うことが必要となり、効率上好ましくない。さらに、油性化合物の大気圧下での沸点が200℃を超えると、乾燥工程で油性化合物を加熱除去するのに多大なエネルギーが必要となるため、やはり好ましくない。
さらに、上記油性化合物の25℃での水への溶解度は5質量%以下、好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下であることが油性化合物の必要な構造の形成への効率的な寄与という観点で望ましい。
Since the oily compound is removed at the time of drying (that is, at the time of manufacturing the structure), it is desirable that the oily compound can be easily removed by drying. Therefore, the boiling point of the oily compound is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 190 ° C. or lower as the boiling point under atmospheric pressure. When the boiling point is in the above range, the papermaking slurry can be easily operated as an industrial production process, and can be removed by heating relatively efficiently. If the boiling point of the oily compound under atmospheric pressure is less than 50 ° C., it is necessary to handle the papermaking slurry under low temperature control in order to handle it stably, which is not preferable in terms of efficiency. Further, if the boiling point of the oil-based compound under atmospheric pressure exceeds 200 ° C., a large amount of energy is required to heat-remove the oil-based compound in the drying step, which is also not preferable.
Further, the solubility of the oily compound in water at 25 ° C. is 5% by mass or less, preferably 2% by mass or less, more preferably 1% by mass or less, which is efficient for forming the required structure of the oily compound. It is desirable from the viewpoint of contribution.

油性化合物として、例えば、炭素数6〜炭素数14の範囲の炭化水素、鎖状飽和炭化水素類、環状炭化水素類、鎖状又は環状の不飽和炭化水素類、芳香族炭化水素類、炭素数5〜炭素数9の範囲での一価かつ一級のアルコールが挙げられる。特に、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノールの中から選ばれる少なくとも一つの化合物を用いると特に好適に本発明の微細セルロース繊維多孔質シートを製造することができる。これは、エマルジョンの油滴サイズが極めて微小(通常の乳化条件で、1μm以下)となるため、高空孔率かつ微細な多孔質構造を有する不織布の製造に適していると考えられる。
これらの油性化合物は単体として配合してもよいし、複数の混合物を配合してもよい。さらには、エマルジョン特性を適当な状態に制御するために、抄紙スラリー中に水溶性化合物を溶解させてもよい。
Examples of the oily compound include hydrocarbons in the range of 6 to 14 carbon atoms, chain saturated hydrocarbons, cyclic hydrocarbons, chain or cyclic unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and carbon atoms. Examples thereof include monovalent and first-class alcohols in the range of 5 to 9 carbon atoms. In particular, the fine cellulose fiber porous sheet of the present invention can be particularly preferably produced by using at least one compound selected from 1-pentanol, 1-hexanol, and 1-heptanol. This is considered to be suitable for producing a non-woven fabric having a high porosity and a fine porous structure because the oil droplet size of the emulsion is extremely small (1 μm or less under normal emulsification conditions).
These oily compounds may be blended as a single substance or a plurality of mixtures may be blended. Furthermore, the water-soluble compound may be dissolved in the papermaking slurry in order to control the emulsion properties to an appropriate state.

界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α‐オレフィンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム等のカチオン界面活性剤、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルアミドジメチルアミノ酢酸ベタイン等の両性界面活性剤、アルキルポリオキシエチレンエーテルや脂肪酸グリセロールエステル等のノニオン性界面活性剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Examples of the surfactant include anionic surfactants such as alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates and α-olefin sulfonates, alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride and benzalco chloride. Cationic surfactants such as nium, amphoteric surfactants such as alkyldimethylaminoacetate betaine and alkylamide dimethylaminoacetic acid betaine, and nonionic surfactants such as alkylpolyoxyethylene ether and fatty acid glycerol ester can be mentioned. It is not limited to these.

熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の数平均分子量は一般に1000以上、好ましくは5000以上500万以下、さらに好ましくは1万以上100万以下である。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上を含有してもよい。2種以上の熱可塑性樹脂含有する場合、その含有比によって樹脂の屈折率を調整することが可能であるので好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル(屈折率約1.49)とアクリロニトリルスチレン(アクリロニトリル含量約21%、屈折率約1.57)を50:50で含有すると、屈折率約1.53の樹脂が得られる。 Examples of the thermoplastic resin include styrene resin, acrylic resin, aromatic polycarbonate resin, aliphatic polycarbonate resin, aromatic polyester resin, aliphatic polyester resin, aliphatic polyolefin resin, cyclic olefin resin, and polyamide. Examples thereof include based resins, polyphenylene ether-based resins, thermoplastic polyimide-based resins, polyacetal-based resins, polysulfone-based resins, and amorphous fluorine-based resins. The number average molecular weight of these thermoplastic resins is generally 1000 or more, preferably 5000 or more and 5 million or less, and more preferably 10,000 or more and 1 million or less. These thermoplastic resins may be contained alone or in combination of two or more. When two or more kinds of thermoplastic resins are contained, the refractive index of the resin can be adjusted by the content ratio, which is preferable. For example, when polymethyl methacrylate (refractive index about 1.49) and acrylonitrile styrene (acrylonitrile content about 21%, refractive index about 1.57) are contained at 50:50, a resin having a refractive index of about 1.53 can be obtained. ..

熱硬化性樹脂としては、例えば、特に制限されるものではないが、具体例を示すと、エポキシ樹脂、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、ケイ素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、アルキド樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、アニリン樹脂等、その他工業的に供されている樹脂及びこれら樹脂2以上を混合して得られる樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、アリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂等は透明性を有するため、光学材料として使用する場合に好適である。
光硬化性樹脂として、例えば、潜在性光カチオン重合開始剤を含むエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂は、単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
The thermosetting resin is not particularly limited, and specific examples thereof include an epoxy resin, a thermosetting modified polyphenylene ether resin, a thermosetting polyimide resin, a urea resin, an allyl resin, and a silicon resin. Benzoxazine resin, phenol resin, unsaturated polyester resin, bismaleimide triazine resin, alkyd resin, furan resin, melamine resin, polyurethane resin, aniline resin, and other industrially used resins and two or more of these resins are mixed. Examples thereof include the obtained resin. Among them, epoxy resin, allyl resin, unsaturated polyester resin, vinyl ester resin, thermosetting polyimide resin and the like have transparency and are therefore suitable for use as an optical material.
Examples of the photocurable resin include epoxy resins containing a latent photocationic polymerization initiator. These thermosetting resins or photocurable resins may be contained alone or in combination of two or more.

なお、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂とは、常温では液状、半固形状又は固形状等であって常温下又は加熱下で流動性を示す比較的低分子量の物質を意味する。これらは硬化剤、触媒、熱又は光の作用によって硬化反応や架橋反応を起こして分子量を増大させながら網目状の三次元構造を形成してなる不溶不融性の樹脂となり得る。また、樹脂硬化物とは、上記熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂が硬化してなる樹脂を意味する。 The thermosetting resin and photocurable resin mean substances having a relatively low molecular weight that are liquid, semi-solid, solid, or the like at room temperature and exhibit fluidity at room temperature or under heating. These can be insoluble and insoluble resins formed by forming a network-like three-dimensional structure while causing a curing reaction or a cross-linking reaction by the action of a curing agent, a catalyst, heat or light to increase the molecular weight. Further, the cured resin product means a resin obtained by curing the thermosetting resin or the photocurable resin.

硬化剤、硬化触媒は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化に用いられるものであれば特に限定されない。硬化剤の具体例としては、多官能アミン、ポリアミド、酸無水物、フェノール樹脂が挙げられ、硬化触媒の具体例としてはイミダゾール等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上の混合物として本発明に含有されていてもよい。 The curing agent and curing catalyst are not particularly limited as long as they are used for curing a thermosetting resin or a photocurable resin. Specific examples of the curing agent include polyfunctional amines, polyamides, acid anhydrides, and phenolic resins, and specific examples of the curing catalyst include imidazole and the like, which are used alone or as a mixture of two or more of the present invention. It may be contained in.

上記機能化剤はブロックポリイソシアネートと結合していることが好ましく、このためには後述するように、ブロックポリイソシアネートが化学的結合(共有結合)を形成するための加熱処理を施すことが好ましい。ブロックポリイソシアネートが微細セルロース繊維と化学的に結合するとともに、機能化剤とも結合することにより、本実施形態の架橋構造体の内部及び/又は表面において、機能化剤が固定化されていることができ、これにより、例えば水中での長期間の使用を経ても機能化剤由来の機能が良好に持続する。 The above-mentioned functionalizing agent is preferably bonded to the blocked polyisocyanate, and for this purpose, it is preferable to perform a heat treatment for the blocked polyisocyanate to form a chemical bond (covalent bond) as described later. By chemically binding the blocked polyisocyanate to the fine cellulose fibers and also binding to the functionalizing agent, the functionalizing agent is immobilized inside and / or on the surface of the crosslinked structure of the present embodiment. As a result, the function derived from the functionalizing agent is well maintained even after long-term use in water, for example.

分散体中の水の質量比率は、好ましくは45質量%以上99.9質量%以下であってよい。例えば分散体を抄紙用スラリーとして用いる場合の水の質量比率は、粘度が過度に高くならず、微細セルロース繊維及び有機繊維を分散体中に均一に分散でき、均一な構造の構造体が得られる点で、好ましくは55質量%以上、より好ましくは70質量%以上であり、構造体形成時の濾水時間を過度に長くせず、生産性を良好にするとともに構造体の均一性を良好にする点で、好ましくは99.9質量%以下、より好ましくは99.4質量%以下、さらに好ましくは99.2質量%以下である。また、例えば分散体中を塗工用スラリーとして用いる場合の水の質量比率は、好ましくは80質量%以上99.5質量%以下、より好ましくは85質量%以上99質量%以下である。 The mass ratio of water in the dispersion is preferably 45% by mass or more and 99.9% by mass or less. For example, when the dispersion is used as a papermaking slurry, the mass ratio of water does not make the viscosity excessively high, and fine cellulose fibers and organic fibers can be uniformly dispersed in the dispersion, so that a structure having a uniform structure can be obtained. In terms of points, it is preferably 55% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and the drainage time at the time of forming the structure is not excessively lengthened, the productivity is improved, and the uniformity of the structure is improved. In this respect, it is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.4% by mass or less, and further preferably 99.2% by mass or less. Further, for example, when the dispersion is used as a coating slurry, the mass ratio of water is preferably 80% by mass or more and 99.5% by mass or less, and more preferably 85% by mass or more and 99% by mass or less.

本実施形態の分散体は、複雑な形状の架橋構造体の形成を可能にする良好な成形性を与える。例えば、分散体は、抄造法でシート化ないしは適当な金型抄造装置でウェットケーク成形体を形成させ、乾燥、加熱処理する、またパルプモールド法により適当な形状に成型後乾燥、加熱処理することにより本発明の成形体を生産することができる。これらの成形の際に分散体の粘度調整は重要であるが成形の方法に適した粘度に調整する。例えばシート化のように分散体流延の自由度が高い場合でも抄造法であれば薄いシートか厚いシートかによっても適正粘度は異なる(厚いシート程高固形分で高粘度の分散体が好ましい)。さらに塗工法での成形の場合には、その後の乾燥工程での負荷を考慮に入れると抄造法に比べ高固形分で高粘度の分散体が好ましい。パルプモールド法の場合には抄造法や塗工法に比べ高濃度の分散体(例えば10質量%以上)とすることが好ましい。乾燥負荷を軽減するために高濃度にすると高粘度となるが本発明の分散体は高いチキソトロピー性(せん断が加わることにより粘度が低減する性質)を有することができるため適切なせん断下では分散体は流動し成形体の形状を形成できる。 The dispersion of the present embodiment provides good formability that allows the formation of crosslinked structures of complex shapes. For example, the dispersion is formed into a sheet by a papermaking method or a wet cake molded product is formed by a suitable mold making machine and dried and heat-treated, or molded into an appropriate shape by a pulp molding method and then dried and heat-treated. Therefore, the molded product of the present invention can be produced. Although it is important to adjust the viscosity of the dispersion during these moldings, the viscosity is adjusted to be suitable for the molding method. For example, even when the degree of freedom of dispersion casting is high as in sheeting, the appropriate viscosity differs depending on whether the sheet is thin or thick in the papermaking method (thicker sheets are preferably dispersions with higher solid content and higher viscosity). .. Further, in the case of molding by the coating method, a dispersion having a high solid content and a high viscosity is preferable as compared with the papermaking method, considering the load in the subsequent drying step. In the case of the pulp molding method, it is preferable to use a dispersion having a higher concentration (for example, 10% by mass or more) than that of the papermaking method or the coating method. When the concentration is increased to reduce the drying load, the viscosity becomes high, but the dispersion of the present invention can have high thixotropy (the property of reducing the viscosity by adding shear), so that the dispersion is subjected to appropriate shearing. Can flow to form the shape of the molded body.

分散体は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含む方法によって製造される。混合は、例えば
(1)微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで該予備混合物と、有機繊維(有機繊維単独でも有機繊維水分散体等の形態でもよい)とを混合すること、又は
(2)微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合すること、
によって行うことができる。
The dispersion is produced by a method including mixing fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, block polyisocyanate, and water. For mixing, for example, (1) fine cellulose fibers, blocked polyisocyanate, and water are mixed to prepare a premix, and then the premix and organic fibers (organic fibers alone or in the form of an organic fiber aqueous dispersion or the like may be used. ), Or (2) mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a premix, and then mixing the premix with blocked polyisocyanate.
Can be done by.

上記(1)及び(2)の方法のうち、(1)の方法は、ブロックポリイソシアネートを有機繊維に先立って微細セルロース繊維と混合することになるため、ブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維に対してより多く(すなわち選択的に)吸着させることができ、ブロックポリイソシアネートによる微細セルロース繊維の分散性向上効果及び架橋効果が良好になるため好ましい。特に、ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートであることによって微細セルロース繊維との静電相互作用を有する場合等、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維との親和性が高い場合において(1)の方法でブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維に予め吸着させておくことは、微細セルロース繊維周辺へのブロックポリイソシアネートの局在化において極めて有利である。一方、上記(2)の方法であっても、微細セルロース繊維は、その微細構造に起因して、例えば有機繊維と比べて単位質量当たりの表面積が大きいことから、ブロックポリイソシアネートの総量のうち相当割合を微細セルロース繊維に吸着させることは可能であり、また例えばブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維及び有機繊維の両者に吸着させる場合には上記(2)の方法が有利であることもある。したがって、分散体の製造における各含有成分の添加順序及び添加態様は、分散体の含有成分の種類及び量、並びに分散体の用途等に応じて適宜設計されてよい。 Of the methods (1) and (2) above, the method (1) mixes the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers prior to the organic fibers, so that the blocked polyisocyanates are mixed with the fine cellulose fibers. It is preferable because it can be adsorbed in a larger amount (that is, selectively), and the dispersibility improving effect and the cross-linking effect of the fine cellulose fibers by the blocked polyisocyanate are improved. In particular, when the block polyisocyanate is a cationic block polyisocyanate and has an electrostatic interaction with the fine cellulose fiber, or when the affinity between the block polyisocyanate and the fine cellulose fiber is high, the method (1) can be used. Pre-adsorbing the blocked polyisocyanate on the fine cellulose fibers is extremely advantageous in localizing the blocked polyisocyanates around the fine cellulose fibers. On the other hand, even in the method (2) above, since the fine cellulose fiber has a larger surface area per unit mass than, for example, an organic fiber due to its fine structure, it is considerably out of the total amount of blocked polyisocyanate. It is possible to adsorb the ratio to the fine cellulose fibers, and for example, when the blocked polyisocyanate is adsorbed to both the fine cellulose fibers and the organic fibers, the method (2) above may be advantageous. Therefore, the order of addition and the mode of addition of each component in the production of the dispersion may be appropriately designed according to the type and amount of the components contained in the dispersion, the use of the dispersion, and the like.

例えば複数種の添加剤を添加する場合であって添加剤同士が凝集するような系(例えば、分散体中にカチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとが存在し、これらがイオンコンプレックスを形成するような系)においては、添加剤の添加順序によって分散体の分散状態、ゼータ電位等が変わる可能性がある。添加剤の添加量及び添加順序は所望される分散体の分散状態に応じて適宜選択される。 For example, when a plurality of types of additives are added, a system in which the additives aggregate with each other (for example, a cationic polymer and an anionic polymer are present in the dispersion, and these form an ion complex). In the system), the dispersion state of the dispersion, the zeta potential, and the like may change depending on the order in which the additives are added. The amount and order of addition of the additives are appropriately selected according to the desired dispersion state of the dispersion.

分散体の成分を均一に混合分散するための装置は分散体の粘性や状態に応じて適宜選択する。例えば、分散体が低粘度(流動性がある状態)である場合には、アジテーター、ホモミキサー、パイプラインミキサー、ブレンダーのようなカッティング機能も待ち得る分散機や高圧ホモジナイザー等が挙げられる。分散体が流動性がない程度に高粘度である場合には低速駆動である各種混錬機を使用するのが好ましい。但し、水分散性ブロックポリイソシアネート等のエマルションを用いる場合には、過剰な剪断応力がかかることによるエマルションの崩壊を防止する観点から、高圧ホモジナイザー、グラインダー型微細化装置、石臼式摩砕型装置等は使用しないことが好ましい。 The device for uniformly mixing and dispersing the components of the dispersion is appropriately selected according to the viscosity and state of the dispersion. For example, when the dispersion has a low viscosity (in a fluid state), a disperser such as an agitator, a homomixer, a pipeline mixer, and a blender that can wait for a cutting function, a high-pressure homogenizer, and the like can be mentioned. When the dispersion has a high viscosity to the extent that there is no fluidity, it is preferable to use various kneaders that are driven at a low speed. However, when an emulsion such as water-dispersible block polyisocyanate is used, a high-pressure homogenizer, a grinder-type micronizer, a stone mill-type grinding device, etc. are used from the viewpoint of preventing the emulsion from collapsing due to excessive shear stress. Is preferably not used.

混合温度は、混合効率の観点から、好ましくは、5℃以上、又は7℃以上、又は9℃以上であり、ブロックイソシアネートの反応を防止する観点から、好ましくは、60℃以下、又は55℃以下、又は50℃以下である。 The mixing temperature is preferably 5 ° C. or higher, 7 ° C. or higher, or 9 ° C. or higher from the viewpoint of mixing efficiency, and preferably 60 ° C. or lower or 55 ° C. or lower from the viewpoint of preventing the reaction of blocked isocyanate. , Or 50 ° C. or lower.

<構造体及びその製造方法>
本発明の一態様は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートとを含む、構造体の製造方法を提供する。
一態様において、構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を脱水して含水濃縮物を形成する濃縮工程、及び
該含水濃縮物を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む。
一態様において、構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む。
<Structure and its manufacturing method>
One aspect of the present invention provides a method for producing a structure, which comprises fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, and blocked polyisocyanate.
In one aspect, the method of manufacturing the structure
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the above-mentioned method for producing a dispersion,
It includes a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate, and a structure forming step of drying the hydrous concentrate (preferably drying at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower) to form a structure. ..
In one aspect, the method of manufacturing the structure
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the above-mentioned method for producing a dispersion,
The structure-forming step of drying the dispersion (preferably at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower) to form a structure is included.

すなわち、構造体を形成する際には、分散体を一旦抄造等により脱水(すなわち濃縮)した後に成形し、乾燥する場合と、分散体を脱水(すなわち濃縮)する工程を経ずにそのまま成形し、乾燥する場合の2つの方法がそれぞれ有効である。前者の場合には抄造による成形の自由度の観点から、分散体の固形分比率が0.1質量%〜20質量%、より好ましくは0.2質量%〜15質量%の範囲にあるとよい。後者の場合には成形に適した粘度の観点から分散体の固形分比率が10質量%〜55質量%、より好ましくは15質量%〜45質量%の範囲にあるとよい。いずれの場合にも成形のための適切な金型を使用すると、シートは勿論のこと、複雑な形状の構造体も形成させることが可能である。ここで、微細セルロース繊維、有機繊維、ブロックポリイソシアネート、及び追加の成分の各々の好ましい態様、及びこれらの好ましい量比は、分散体の製造において例示したのと同様であってよい。例えば、構造体は、ブロックポリイソシアネートを、微細セルロース繊維100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜30質量部の量で含む。また構造体中の微細セルロース繊維と有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8〜30/70である。 That is, when forming the structure, the dispersion is once dehydrated (that is, concentrated) by injection or the like and then molded and dried, and the dispersion is molded as it is without the step of dehydrating (that is, concentrating). , Two methods for drying are effective respectively. In the former case, the solid content ratio of the dispersion is preferably in the range of 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably 0.2% by mass to 15% by mass, from the viewpoint of the degree of freedom of molding by papermaking. .. In the latter case, the solid content ratio of the dispersion is preferably in the range of 10% by mass to 55% by mass, more preferably 15% by mass to 45% by mass from the viewpoint of viscosity suitable for molding. In either case, if an appropriate mold for molding is used, it is possible to form not only a sheet but also a structure having a complicated shape. Here, preferred embodiments of each of the fine cellulose fibers, organic fibers, blocked polyisocyanates, and additional components, and preferred amounts and ratios thereof, may be similar to those exemplified in the production of the dispersion. For example, the structure contains block polyisocyanate in an amount of preferably 0.1 part by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine cellulose fiber. The mass ratio of the fine cellulose fibers to the organic fibers in the structure (fine cellulose fibers / organic fibers) is 0.2 / 99.8 to 30/70.

(分散体調製工程)
本工程においては、分散体の製造方法として前述した方法で分散体を得る。
(Dispersion preparation process)
In this step, a dispersion is obtained by the method described above as a method for producing the dispersion.

(構造体形成工程)
構造体形成工程においては、分散体を、抄造法、塗工法等により、脱水及び乾燥して、又は分散体を直接(すなわち脱水工程を経ずに)乾燥して、構造体を形成できる。構造体は、単独で形成されてもよいし、他の部材(例えばシート)の上で積層されてもよく、後者の場合は塗工法が好適である。
抄造法では、抄造スラリー(本開示の分散体として)を調製する工程の後、該抄紙スラリーを多孔質基材上でろ過して脱水(すなわち濃縮)しつつ湿紙(含水濃縮物として)を形成する工程(抄造工程)、及び該湿紙を乾燥し乾燥した成形体を得る工程(乾燥工程)、を経て構造体を製造できる。この後さらに、乾燥シートの熱処理によりブロックポリイソシアネートからのブロック基の脱離及び架橋反応を進行させる熱処理工程、を経て架橋構造体を製造できる。
(Structure formation process)
In the structure forming step, the dispersion can be dehydrated and dried by a manufacturing method, a coating method, or the like, or the dispersion can be directly dried (that is, without going through the dehydration step) to form a structure. The structure may be formed alone or laminated on another member (for example, a sheet), and in the latter case, a coating method is preferable.
In the papermaking method, after the step of preparing the papermaking slurry (as the dispersion of the present disclosure), the papermaking slurry is filtered on a porous substrate and dehydrated (that is, concentrated) while using wet paper (as a hydrous concentrate). The structure can be manufactured through a step of forming (papermaking step) and a step of drying the wet paper to obtain a dried molded body (drying step). After that, the crosslinked structure can be further produced through a heat treatment step of desorbing the blocking group from the blocked polyisocyanate and advancing the crosslinking reaction by heat treatment of the dry sheet.

塗工法では、塗工用スラリー又は高粘性の分散体(本開示の分散体として)を調製する工程の後、部材(例えば有機高分子シート)がセットされた平坦又は複雑形状の金型上に上に塗工用スラリーをスプレー塗工、グラビア塗工、ディップ塗工等で塗布又は紙粘土状の高粘性の分散体を敷き詰めて成形(パルプモールド法)した後、いずれもウェット状態から直接(すなわち脱水を行う濃縮工程を経ずに)乾燥させる工程、により構造体を製造できる。この後さらに熱処理工程を経て架橋構造体を製造できる。 In the coating method, after the step of preparing a coating slurry or a highly viscous dispersion (as the dispersion of the present disclosure), a member (for example, an organic polymer sheet) is set on a flat or complex-shaped mold. After applying the coating slurry on top by spray coating, gravure coating, dip coating, etc., or spreading a highly viscous dispersion like paper clay (pulp molding method), all of them are directly from the wet state (pulp molding method). That is, the structure can be produced by a step of drying (without going through a concentration step of dehydrating). After that, a crosslinked structure can be produced through a heat treatment step.

以下、抄造法の場合を例に、構造体及び架橋構造体の製造手順の例を説明する。 Hereinafter, an example of the manufacturing procedure of the structure and the crosslinked structure will be described by taking the case of the papermaking method as an example.

抄造工程
抄造工程においては、抄造スラリーを濾過して湿紙を形成する。濾過時の濾水時間は、構造体の製造効率の観点から、例えば60秒以下であってよく、好ましくは30秒以下、より好ましくは10秒以下である。濾水時間の評価は次のように実施する。80メッシュ相当の金属製メッシュをセットしたバッチ式抄紙機(熊谷理機工業社製、自動角型シートマシーン 25cm×25cm、80メッシュ)に目付50g/mの構造体を目安に、調製した抄紙スラリーを投入し、その後大気圧に対する減圧度を4KPaとして抄紙(脱水)を実施する。この時の脱水に掛かる時間を濾水時間とし計測する。
抄紙スラリーの濾水時間は、減圧度を増減することによって調整することも可能である。
Papermaking process In the papermaking process, the papermaking slurry is filtered to form wet paper. From the viewpoint of the production efficiency of the structure, the filtration time at the time of filtration may be, for example, 60 seconds or less, preferably 30 seconds or less, and more preferably 10 seconds or less. The evaluation of the drainage time is carried out as follows. Paper machine prepared by using a batch type paper machine (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., automatic square sheet machine 25 cm x 25 cm, 80 mesh) with a metal mesh equivalent to 80 mesh as a guide, with a structure of 50 g / m 2 The slurry is charged, and then papermaking (dehydration) is performed with the degree of pressure reduction with respect to atmospheric pressure set to 4 KPa. The time required for dehydration at this time is measured as the drainage time.
The drainage time of the papermaking slurry can also be adjusted by increasing or decreasing the degree of decompression.

抄造法においては、抄造スラリーを脱水し、微細セルロース繊維及び有機繊維が留まるようなメッシュサイズのワイヤーを備える任意の抄紙機を使用できる。抄造装置としてシートを得る場合には抄紙機として、傾斜ワイヤー式抄紙機、長網式抄紙機、円網式抄紙機のような装置を用いると好適に欠陥の少ないシート状の構造体を得ることができる。抄紙機は連続式であってもバッチ式であっても目的に応じて使い分ければよい。複雑形状の成形体(例えば、ボトルや箱など)を作製する場合には、脱水可能なメッシュ面を成形体の全面に装着させた金型を用い、スラリーを金型内部に流し込み、その後に脱水(すなわち濃縮)し複雑形状の湿紙成形体を形成させた後に乾燥させて構造体とする。 In the papermaking method, any paper machine equipped with a mesh-sized wire that dehydrates the papermaking slurry and retains the fine cellulose fibers and organic fibers can be used. When obtaining a sheet as a paper machine, it is preferable to use a paper machine such as an inclined wire type paper machine, a long net type paper machine, or a circular net type paper machine to obtain a sheet-like structure with few defects. Can be done. Whether the paper machine is a continuous type or a batch type, it may be used properly according to the purpose. When producing a molded product having a complicated shape (for example, a bottle or a box), a mold having a dehydratable mesh surface mounted on the entire surface of the molded product is used, and the slurry is poured into the mold and then dehydrated. After (that is, concentrated) to form a wet paper molded body having a complicated shape, it is dried to form a structure.

本実施形態において、架橋構造体と追加の部材(例えば有機高分子シート)との複合体を製造するために、構造体と追加の部材との複合体を形成する場合には、当該追加の部材を支持体として抄紙を行うことができる。この場合、抄紙機のワイヤー又は濾布としては、当該支持体との組み合わせで、歩留まり割合及び水透過量に係わる要件を満足できる素材を選択する。 In the present embodiment, in the case of forming a composite of a structure and an additional member in order to manufacture a composite of the crosslinked structure and an additional member (for example, an organic polymer sheet), the additional member Can be used as a support for papermaking. In this case, as the wire or filter cloth of the paper machine, a material that can satisfy the requirements related to the yield ratio and the amount of water permeation in combination with the support is selected.

抄造工程による脱水では、高固形分化が進行して湿紙が得られる。湿紙の固形分率は、抄紙のサクション圧(ウェットサクションやドライサクション)やプレス工程によって脱水の程度を制御し、好ましくは固形分濃度が6質量%以上50質量%以下、より好ましくは固形分濃度が8質量%以上45質量%以下の範囲に調整する。湿紙の固形分率が6質量%よりも低いと湿紙としての自立性がなく、工程上問題が生じ易くなる。また、湿紙の固形分率が50質量%を超える濃度まで脱水すると湿紙にてクラックの発生が起き易くなるため好ましくない。 In dehydration by the papermaking process, high solid differentiation progresses and wet paper is obtained. The solid content of the wet paper is controlled by the suction pressure (wet suction or dry suction) of the papermaking and the pressing process, and the solid content concentration is preferably 6% by mass or more and 50% by mass or less, more preferably the solid content. Adjust the concentration to a range of 8% by mass or more and 45% by mass or less. If the solid content of the wet paper is lower than 6% by mass, the wet paper does not have independence and problems in the process are likely to occur. Further, dehydration to a concentration in which the solid content of the wet paper exceeds 50% by mass is not preferable because cracks are likely to occur in the wet paper.

また、ワイヤー又は金型中のメッシュ上で抄紙を行い、得られた湿紙中の水を有機溶媒への置換工程において有機溶媒に置換させ、乾燥させるという方法を用いると乾燥後に多孔質性の構造体となるため、例えば構造体に断熱性を付与することができる。この方法の詳細については、本発明者らによる国際公開2006/004012号パンフレットに従う。
なお、架橋構造体と追加の部材(例えば有機高分子シート)との複合体を製造する場合において、当該追加の部材(例えば有機高分子シート)を支持体として用いる際には、例えば、ワイヤーをセットした抄紙機に当該支持体を載せて、抄紙スラリーを構成する水の一部を該支持体上で脱水(抄紙)し、該支持体上に湿紙を積層させ、一体化させることにより、少なくとも2層以上の多層構造体からなる多層化シートを製造することができる。3層以上の多層化シートを製造するためには、2層以上の多層構造を有する支持体を使用すればよい。また、支持体上で2層以上の構造体を多段抄紙して3層以上の多層シートとしてもよい。
In addition, if a method is used in which papermaking is performed on a wire or a mesh in a mold, the water in the obtained wet paper is replaced with an organic solvent in the step of replacing the wet paper with an organic solvent, and the paper is dried, the paper becomes porous after drying. Since it becomes a structure, for example, heat insulating properties can be imparted to the structure. For details of this method, refer to Pamphlet 2006/004012 published by the present inventors.
In addition, in the case of manufacturing a composite of a crosslinked structure and an additional member (for example, an organic polymer sheet), when the additional member (for example, an organic polymer sheet) is used as a support, for example, a wire is used. The support is placed on the set paper machine, a part of the water constituting the papermaking slurry is dehydrated (papermaking) on the support, and wet paper is laminated on the support and integrated. A multilayer sheet composed of a multilayer structure having at least two layers or more can be produced. In order to produce a multi-layered sheet having three or more layers, a support having a multi-layered structure of two or more layers may be used. Further, a structure having two or more layers may be paper-made in multiple stages on the support to form a multi-layer sheet having three or more layers.

乾燥工程
上述した抄紙又は塗工の工程で得たウェット状物(湿紙等)は、加熱による乾燥工程で水を蒸発させることによって、本実施形態の構造体となる。乾燥工程は、シート状構造体の場合にはドラムドライヤーやピンテンターのような幅を定長とした状態で、水を乾燥し得るタイプの定長乾燥型の乾燥機を使用すると、透気抵抗度の高い構造体を安定に得ることができるため、好ましい。一方複雑形状の成形体を作製する場合にはパルプモールド法のように一旦金型で成形したウェット状態の構造体を金型から取り外し、熱風乾燥機のような乾燥機でバッチ的あるいは連続的に乾燥を施してもよい。乾燥温度は、条件に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは45℃以上180℃以下、より好ましくは60℃以上150℃以下、さらに好ましくは80℃以上120℃以下の範囲とすれば、好適に通気性のある構造体を製造することができる。なお、構造体の通気性は分散体を構成する微細セルロース繊維と有機繊維の組成比でコントロールすることができ、微細セルロース繊維の質量比率が低いほど通気性の高い構造体となる。乾燥温度は、乾燥効率の観点(特に水の蒸発速度を高くして良好な生産性を得る観点)から、好ましくは80℃以上、又は85℃以上、又は90℃以上であり、ブロックイソシアネートの反応防止、構造体を構成する親水性高分子の熱変性の防止、コストに影響するエネルギー効率の低減防止の観点から、好ましくは、120℃以下、又は115℃以下、又は110℃以下である。例えば、まず100℃以下の温度での低温乾燥を行い、次いで100℃超の温度で乾燥する多段乾燥を実施することも、均一性の高い構造体を得るうえで有効である。
以上のような手順で、構造体を形成できる。
Drying Step The wet-like material (wet paper, etc.) obtained in the above-mentioned papermaking or coating step becomes the structure of the present embodiment by evaporating water in the drying step by heating. In the drying process, in the case of a sheet-like structure, if a fixed-length drying type dryer that can dry water is used with a fixed length such as a drum dryer or pin tenter, the air permeation resistance It is preferable because a structure having a high value can be stably obtained. On the other hand, when producing a molded product having a complicated shape, a wet structure once molded with a mold is removed from the mold as in the pulp molding method, and a dryer such as a hot air dryer is used to batch or continuously. It may be dried. The drying temperature may be appropriately selected depending on the conditions, but is preferably in the range of 45 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and further preferably 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower. Breathable structures can be manufactured. The air permeability of the structure can be controlled by the composition ratio of the fine cellulose fibers and the organic fibers constituting the dispersion, and the lower the mass ratio of the fine cellulose fibers, the higher the air permeability of the structure. The drying temperature is preferably 80 ° C. or higher, 85 ° C. or higher, or 90 ° C. or higher from the viewpoint of drying efficiency (particularly from the viewpoint of increasing the evaporation rate of water to obtain good productivity), and the reaction of blocked isocyanate. From the viewpoint of prevention, prevention of thermal denaturation of the hydrophilic polymer constituting the structure, and prevention of reduction of energy efficiency that affects cost, the temperature is preferably 120 ° C. or lower, 115 ° C. or lower, or 110 ° C. or lower. For example, it is also effective to first perform low-temperature drying at a temperature of 100 ° C. or lower, and then perform multi-stage drying at a temperature of more than 100 ° C. to obtain a highly uniform structure.
The structure can be formed by the above procedure.

一態様において、構造体は、シート又は成形体である。シート又は成形体の平均厚みは、例えば10〜50000μm、又は20〜40000μm、又は30〜30000μmであってよい。成形体は、例えば箱状、ボトル状、お椀状、又はこれらに複雑な凹凸を施した形状等の種々の形状であってよいが、成形体の厚みは例えば最小厚み(すなわち成形体中で厚みが最も小さい箇所での厚み)で、例えば5〜45000μm、又は10〜40000μm、又は15〜35000μmであってよい。 In one aspect, the structure is a sheet or molded body. The average thickness of the sheet or molded product may be, for example, 10 to 50,000 μm, or 20 to 40,000 μm, or 30,000 to 30,000 μm. The molded body may have various shapes such as a box shape, a bottle shape, a bowl shape, or a shape in which complicated irregularities are applied thereto, and the thickness of the molded body is, for example, the minimum thickness (that is, the thickness in the molded body). Is the smallest thickness), and may be, for example, 5 to 45,000 μm, or 10 to 40,000 μm, or 15 to 35,000 μm.

好ましい態様においては、ブロックポリイソシアネートが構造体において平面方向及び厚み方向で均一に分布している。本開示で、「ブロックポリイソシアネートが構造体において平面方向及び厚み方向で均一に分布」とは次のように定義する。
平面方向の均一性は、構造体の表面上の任意の点でのブロックポリイソシアネート量(W1)とセルロース量(W2)の比(W1/W2)が常に一定であることをいう。ここで、「常に一定」とは、構造体の表面上で1cm×1cmの領域を4か所選択したときに、任意の4か所におけるW1/W2のバラツキが50%以下の変動係数であることを意味する。
また、厚み方向の均一性は、構造体を厚み方向に3等分したときの上部、中部、下部それぞれのブロックポリイソシアネート量とセルロース量との比が同じであることをいう。なお構造体が複雑形状の成形体である場合の厚み方向は、当該成形体の1cm×1cmの領域を4か所サンプリング可能な面について行う。ここで「同じ」とは、構造体の表面上で1cm×1cmの領域を4か所選択し、任意の4か所における、上部のW1/W2の平均、中部のW1/W2の平均、下部のW1/W2の平均を算出したときに、その3つの平均値のバラツキが50%以下の変動係数であることを意味する。
In a preferred embodiment, the blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the structure in the planar and thickness directions. In the present disclosure, "blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the planar direction and the thickness direction in the structure" is defined as follows.
Homogeneity in the plane direction means that the ratio (W1 / W2) of the amount of blocked polyisocyanate (W1) to the amount of cellulose (W2) at an arbitrary point on the surface of the structure is always constant. Here, "always constant" is a coefficient of variation in which the variation of W1 / W2 at any of the four locations is 50% or less when four regions of 1 cm × 1 cm are selected on the surface of the structure. Means that.
Further, the uniformity in the thickness direction means that the ratio of the amount of blocked polyisocyanate to the amount of cellulose in each of the upper part, the middle part, and the lower part when the structure is divided into three equal parts in the thickness direction is the same. When the structure is a molded body having a complicated shape, the thickness direction is determined on a surface capable of sampling four 1 cm × 1 cm regions of the molded body. Here, "same" means that four 1 cm × 1 cm regions are selected on the surface of the structure, and the average of the upper W1 / W2, the average of the middle W1 / W2, and the lower part at any four locations. When the average of W1 / W2 is calculated, it means that the variation of the three average values is a coefficient of variation of 50% or less.

ブロックポリイソシアネートの分布の平面方向及び厚み方向における上記変動係数は50%以下であることが好ましい。変動係数が50%以下である場合、同量のブロックポリイソシアネートを含み当該変動係数が50%超である構造体と比べ、引張強力(乾燥及び湿潤)、耐生分解性等の物性が良好である。なお、変動係数とは相対的なばらつきを表す値であり、以下の式:変動係数(CV)=(標準偏差/相加平均)×100、により算出できる。 The coefficient of variation of the block polyisocyanate distribution in the plane direction and the thickness direction is preferably 50% or less. When the coefficient of variation is 50% or less, the physical properties such as tensile strength (drying and wetting) and biodegradability are better than those of a structure containing the same amount of blocked polyisocyanate and having a coefficient of variation of more than 50%. is there. The coefficient of variation is a value representing relative variation, and can be calculated by the following formula: coefficient of variation (CV) = (standard deviation / arithmetic mean) × 100.

構造体において、上記のブロックポリイソシアネート量(W1)とセルロース量(W2)との比は、例えばスパッタエッチングを伴うTOF−SIMSによる3次元組成分析から求められる。TOF−SIMSは試料の極表面の元素組成及び化学構造を分析できる。超高真空下で試料に一次イオンビームを照射すると、試料の極表面(1〜3nm)から二次イオンが放出される。二次イオンを飛行時間型(TOF型)質量分析計へ導入することで、試料極表面の質量スペクトルが得られる。この際に一次イオン照射量を低く抑えることにより、化学構造を保った分子イオン及び部分的に開裂したフラグメントとして表面成分を検出することができ、極表面の平面方向の元素組成及び化学構造の情報が得られる。また、この時にスパッタエッチング銃によるスパッタエッチングと一次イオン銃による二次イオンの測定を繰り返すことで深さ方向の元素組成及び化学構造の情報が得られ、3次元での組成・化学構造分析ができる。 In the structure, the ratio of the amount of blocked polyisocyanate (W1) to the amount of cellulose (W2) can be obtained, for example, by three-dimensional composition analysis by TOF-SIMS accompanied by sputter etching. TOF-SIMS can analyze the elemental composition and chemical structure of the polar surface of a sample. When a sample is irradiated with a primary ion beam under an ultra-high vacuum, secondary ions are emitted from the polar surface (1 to 3 nm) of the sample. By introducing secondary ions into a time-of-flight (TOF type) mass spectrometer, a mass spectrum of the sample electrode surface can be obtained. At this time, by suppressing the primary ion irradiation dose to a low level, surface components can be detected as molecular ions having a chemical structure and partially cleaved fragments, and information on the elemental composition and chemical structure in the plane direction of the polar surface can be detected. Is obtained. At this time, by repeating sputtering etching with a sputtering etching gun and measurement of secondary ions with a primary ion gun, information on the elemental composition and chemical structure in the depth direction can be obtained, and the composition and chemical structure can be analyzed in three dimensions. ..

TOF−SIMSによるW1/W2の算出は例えば次のように実施する。1cm×1cmの構造体内の等分割した4か所について、0.5cm角のサンプルを採取する。その4つのサンプルの3次元TOF−SIMS組成分析を実施する。ブロックポリイソシアネート量とセルロース量の比は、ブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)よりW1/W2=C1/C2として求めることができる。他のブロックポリイソシアネート由来のフラグメントイオンとして例えばCNO(m/z=42)を用いてもよい。また、他のセルロース由来のフラグメントイオンとして例えばC(m/z=71)を用いてもよい。なお、観測されるフラグメントイオンは、ブロックポリイソシアネートの組成、セルロースの原料の違い等により異なることがあるため、上記のフラグメントイオンに限定されるものではない。
用いるTOF−SIMSの測定条件は例えば以下のとおりである。
The calculation of W1 / W2 by TOF-SIMS is carried out as follows, for example. Samples of 0.5 cm square are collected at four equally divided parts in the 1 cm × 1 cm structure. A three-dimensional TOF-SIMS composition analysis of the four samples is performed. The ratio of the amount of blocked polyisocyanate to the amount of cellulose is the count number (C1) of m / z = 26 (fragment ion: CN) derived from block polyisocyanate and m / z = 59 (fragment ion: C 2 H 3 ) derived from cellulose. O 2 ) It can be obtained as W1 / W2 = C1 / C2 from the count number (C2). For example, CNO (m / z = 42) may be used as a fragment ion derived from another blocked polyisocyanate. Further, for example, C 3 H 3 O 2 (m / z = 71) may be used as another cellulose-derived fragment ion. The observed fragment ions are not limited to the above-mentioned fragment ions because they may differ depending on the composition of the blocked polyisocyanate, the difference in the raw material of cellulose, and the like.
The measurement conditions of TOF-SIMS used are as follows, for example.

(測定条件)
使用機器 :nanoTOF (アルバック・ファイ社製)
一次イオン :Bi ++
加速電圧 :30 kV
イオン電流 :約0.1nA(DCとして)
分析面積 :200μm×200μm
分析時間 :約6sec/cycle
検出イオン :負イオン
中和 :電子銃使用
(スパッタ条件)
スパッタイオン :Ar2500
加速電圧 :20kV
イオン電流 :約5nA
スパッタ面積 :500μm×500μm
スパッタ時間 :60sec/cycle
中和 :電子銃使用
(Measurement condition)
Equipment used: nanoTOF (manufactured by ULVAC-PHI)
Primary ion: Bi 3 ++
Acceleration voltage: 30 kV
Ion current: Approximately 0.1 nA (as DC)
Analytical area: 200 μm x 200 μm
Analysis time: Approximately 6 sec / cycle
Detected ions: Negative ions Neutralization: Use electron gun (sputtering conditions)
Spatter ion: Ar2500 +
Acceleration voltage: 20kV
Ion current: Approximately 5nA
Sputter area: 500 μm x 500 μm
Sputtering time: 60 sec / cycle
Neutralization: Use an electron gun

<架橋構造体及びその製造方法>
本発明の一態様は、前述した本開示の構造体のブロックポリイソシアネートを架橋させてなる架橋構造体の製造方法を提供する。
一態様において、架橋構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を脱水して含水濃縮物を形成する濃縮工程、及び
該含水濃縮物を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)し、該乾燥に続いて又は該乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む。
一態様において、架橋構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
該分散体を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)し、該乾燥に続いて又は該乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程と
を含む。
<Crosslinked structure and its manufacturing method>
One aspect of the present invention provides a method for producing a crosslinked structure obtained by crosslinking the blocked polyisocyanate of the structure of the present disclosure described above.
In one aspect, the method for producing a crosslinked structure is
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the above-mentioned method for producing a dispersion,
A concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrated concentrate, and drying the hydrated concentrate (preferably at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower), followed by or at the same time as the drying, block poly. The step of forming a crosslinked structure is included, in which the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and / or organic fibers are crosslinked to form a crosslinked structure by heating at a temperature higher than the desorption temperature of the blocking group in the isocyanate.
In one aspect, the method for producing a crosslinked structure is
The dispersion preparation step of preparing the dispersion by the above-mentioned method for producing a dispersion, and the dispersion are dried (preferably dried at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower), and the drying is followed by or at the same time as the drying. It includes a crosslinked structure forming step of crosslinking the blocked polyisocyanate with fine cellulose fibers and / or organic fibers to form a crosslinked structure by heating the blocked polyisocyanate at a temperature higher than the desorption temperature of the blocking group.

一態様において、架橋は、ブロックポリイソシアネート由来のポリイソシアネート同士、並びに/又はブロックポリイソシアネート由来のポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維(典型的には微細セルロース繊維及び任意に有機繊維)との間で形成されている。典型的な態様において、ブロックポリイソシアネート由来構造は、架橋構造体中で集合体として存在する。このような集合体は、ブロックポリイソシアネートとして例えば前述の水分散型ブロックポリイソシアネートを含む分散体を用いて架橋構造体を製造した際に顕著に形成される。集合体は、一態様において塗膜状に微細セルロース繊維上及び任意に有機繊維上に形成されている。 In one embodiment, cross-linking is performed between polyisocyanates derived from blocked polyisocyanates and / or with polyisocyanates derived from blocked polyisocyanates and fine cellulose fibers and / or organic fibers (typically fine cellulose fibers and optionally organic fibers). Is formed between. In a typical embodiment, the blocked polyisocyanate-derived structure exists as an aggregate in the crosslinked structure. Such an aggregate is remarkably formed when a crosslinked structure is produced using, for example, a dispersion containing the above-mentioned aqueous dispersion type block polyisocyanate as the block polyisocyanate. The aggregate is formed on the fine cellulose fibers and optionally on the organic fibers in the form of a coating film in one embodiment.

ブロックポリイソシアネートは、ブロック基に応じた所定の脱離温度以上で加熱されるとブロック基を脱離させて遊離のイソシアネート基を生成し、該イソシアネート基は、系中の、活性水素を有する官能基(水酸基、アミド基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等)と反応して共有結合を形成する。微細セルロース繊維は少なくとも水酸基を有するため、この共有結合が少なくとも微細セルロース繊維に対し3次元で形成される。また有機繊維が活性水素を有する官能基を有する場合には当該有機繊維に対しても3次元の共有結合が形成される。このような共有結合の形成によって、架橋構造体に良好な機械強度、耐水性及び耐溶剤性が付与されるとともに、ブロックポリイソシアネート及びこれに由来するポリイソシアネートの溶出(例えば水中又は溶剤中への溶出)が抑制される。 When the blocked polyisocyanate is heated at a predetermined desorption temperature or higher according to the blocking group, the blocking group is desorbed to generate a free isocyanate group, and the isocyanate group is a functional group having active hydrogen in the system. It reacts with a group (hydroxyl group, amide group, amino group, thiol group, carboxyl group, etc.) to form a covalent bond. Since the fine cellulose fibers have at least hydroxyl groups, these covalent bonds are formed at least three-dimensionally with respect to the fine cellulose fibers. When the organic fiber has a functional group having active hydrogen, a three-dimensional covalent bond is also formed with respect to the organic fiber. The formation of such a covalent bond imparts good mechanical strength, water resistance and solvent resistance to the crosslinked structure, and elutes the blocked polyisocyanate and the polyisocyanate derived thereto (for example, in water or in a solvent). Elution) is suppressed.

(分散体調製工程)
本工程においては、分散体の製造方法として前述した方法で分散体を得る。
(Dispersion preparation process)
In this step, a dispersion is obtained by the method described above as a method for producing the dispersion.

(架橋構造体形成工程(熱処理工程))
本工程では、乾燥(この乾燥は、構造体の製造方法において前述した分散体の乾燥と同様に実施してよい)に続いて又は乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維(典型的には微細セルロース繊維及び任意に有機繊維)とを架橋させる。
(Crosslinked structure forming step (heat treatment step))
In this step, following drying (this drying may be carried out in the same manner as the drying of the dispersion described above in the method for producing a structure) or at the same time as drying, at a temperature equal to or higher than the desorption temperature of the blocking group in the blocked polyisocyanate. By heating the block polyisocyanate, fine cellulose fibers and / or organic fibers (typically fine cellulose fibers and optionally organic fibers) are crosslinked.

例えば構造体がシート状である場合、熱処理工程は、均一な加熱処理と加熱による構造体の収縮の抑制の観点から、ドラムドライヤーやピンテンターのような幅を定長した状態で加熱するタイプの定長乾燥型の熱処理器を使用することが好ましい。なお、ドラムドライヤーのような乾燥機を用いる場合、送り速度の調整やロール径で調整することができる。また、構造体がシート状でない複雑形状の成形体である場合には、金型装着した状態の乾燥固体を金型装着されたまま熱処理しても構わないし、乾燥後に金型から乾燥固体(成形体)を取り外し、フリーの状態で電熱式等の熱風処理装置で熱処理してもよい。シート形状の場合と同様に、前者の場合には定長で熱処理されるので物性の均一性が確保される点やクラック発生を防ぐ観点で好ましい場合もある。 For example, when the structure is in the form of a sheet, the heat treatment step is a type of heat treatment in which the width is fixed, such as a drum dryer or a pin tenter, from the viewpoint of uniform heat treatment and suppression of shrinkage of the structure due to heating. It is preferable to use a long-drying heat treatment device. When a dryer such as a drum dryer is used, the feed rate can be adjusted and the roll diameter can be adjusted. When the structure is a molded body having a complicated shape that is not in the form of a sheet, the dried solid in the state of being mounted on the mold may be heat-treated while the mold is mounted, or the dried solid may be heat-treated from the mold after drying (molding). The body) may be removed and heat-treated in a free state with a hot air treatment device such as an electric heating type. Similar to the case of the sheet shape, in the former case, the heat treatment is performed at a fixed length, which may be preferable from the viewpoint of ensuring the uniformity of physical properties and preventing the occurrence of cracks.

上述したように、ブロックポリイソシアネートは常温において安定であるが、ブロック基の脱離温度以上に熱処理することでイソシアネート基が再生し、活性水素を有する官能基との化学的な結合が形成できる。加熱温度は用いられるブロックポリイソシアネートにより異なるが、好ましくは130℃以上220℃以下、より好ましくは140℃以上210℃以下の範囲で、ブロック基の脱離温度以上に加熱する。ブロック基の脱離温度未満の加熱温度では、イソシアネート基が再生しないため架橋反応が進行しない。一方、220℃超で加熱を行うと微細セルロース繊維及びブロックポリイソシアネート、種類によっては有機繊維の熱劣化が生じて着色する場合があるため、220℃以下が好ましい。 As described above, the blocked polyisocyanate is stable at room temperature, but the isocyanate group is regenerated by heat treatment above the desorption temperature of the blocking group, and a chemical bond with a functional group having active hydrogen can be formed. The heating temperature varies depending on the blocked polyisocyanate used, but is preferably 130 ° C. or higher and 220 ° C. or lower, more preferably 140 ° C. or higher and 210 ° C. or lower, and the temperature is higher than the desorption temperature of the block group. At a heating temperature lower than the desorption temperature of the block group, the isocyanate group is not regenerated and the crosslinking reaction does not proceed. On the other hand, when heated above 220 ° C., fine cellulose fibers and blocked polyisocyanates, and depending on the type, organic fibers may be thermally deteriorated and colored, so 220 ° C. or lower is preferable.

加熱時間は、好ましくは5秒以上10分以下であり、より好ましくは7秒以上3分以下である。加熱温度がブロック基の脱離温度より十分に高い場合は、加熱時間をより短くすることができる。 The heating time is preferably 5 seconds or more and 10 minutes or less, and more preferably 7 seconds or more and 3 minutes or less. If the heating temperature is sufficiently higher than the desorption temperature of the block groups, the heating time can be shortened.

架橋構造体の、目付50g/m当たりの乾燥引張強度は、好ましくは5N/15mm以上である。架橋構造体の乾燥引張強度はその目付の大小に影響されるが、目付50g/m当たりの乾燥引張強度が5N/15mm以上である場合、架橋構造体が破損しにくく好ましい。目付50g/m当たりの乾燥引張強度は、より好ましくは7N/15mm以上、さらに好ましくは10N/15mm以上である。一方、目付50g/m当たりの乾燥引張強度の上限値は特にないが、製造容易性の観点から、好ましくは300N/15mm以下、より好ましくは250N/15mm以下、さらに好ましくは220N/15mm以下である。上記乾燥引張強度は、JIS P 8113に準拠し、室温20℃、湿度50%RHに制御された環境下に24時間保管した後に測定される。測定試料としては、後述の試験用シートを用いる。 The dry tensile strength of the crosslinked structure per 50 g / m 2 basis weight is preferably 5 N / 15 mm or more. The dry tensile strength of the crosslinked structure is affected by the magnitude of the basis weight, but when the dry tensile strength per 50 g / m 2 of the basis weight is 5 N / 15 mm or more, the crosslinked structure is less likely to be damaged, which is preferable. The dry tensile strength per 50 g / m 2 basis weight is more preferably 7 N / 15 mm or more, still more preferably 10 N / 15 mm or more. On the other hand, there is no particular upper limit of the dry tensile strength per 50 g / m 2 basis weight, but from the viewpoint of ease of manufacture, it is preferably 300 N / 15 mm or less, more preferably 250 N / 15 mm or less, still more preferably 220 N / 15 mm or less. is there. The dry tensile strength is measured after being stored for 24 hours in an environment controlled at room temperature of 20 ° C. and humidity of 50% RH in accordance with JIS P 8113. As the measurement sample, a test sheet described later is used.

架橋構造体の目付50g/m当たりの湿潤引張強度は、好ましくは3N/15mm以上である。架橋構造体の湿潤引張強度はその目付の大小に影響されるが、目付50g/m当たりの湿潤引張強度が3N/15mm以上である場合、架橋構造体を液体中で使用する用途でも使用時に破損し難い。目付50g/m当たりの湿潤引張強度は、より好ましくは5N/15mm以上、さらに好ましくは7N/15mm以上である。一方、目付50g/m当たりの湿潤引張強度の上限値は特にないが、製造容易性の観点から、好ましくは300N/15mm以下、より好ましくは250N/15mm以下、さらに好ましくは220N/15mm以下である。上記湿潤引張強度は、上記乾燥引張強度の試験用シートと同様に作製した試験シートを、該シートを浸すのに十分な量の水を張った容器内に5分間浸漬した後、乾燥引張強度と同様の方法で測定したときの引張強度の値である。 The wet tensile strength of the crosslinked structure per 50 g / m 2 basis weight is preferably 3 N / 15 mm or more. The wet tensile strength of the crosslinked structure is affected by the magnitude of its basis weight, but when the wet tensile strength per 50 g / m 2 of the basis weight is 3N / 15 mm or more, even when the crosslinked structure is used in a liquid, it is used. Hard to break. The wet tensile strength per basis weight of 50 g / m 2 is more preferably 5 N / 15 mm or more, still more preferably 7 N / 15 mm or more. On the other hand, there is no particular upper limit of the wet tensile strength per 50 g / m 2 basis weight, but from the viewpoint of ease of manufacture, it is preferably 300 N / 15 mm or less, more preferably 250 N / 15 mm or less, still more preferably 220 N / 15 mm or less. is there. The wet tensile strength is determined by immersing a test sheet prepared in the same manner as the dry tensile strength test sheet in a container filled with water in an amount sufficient to immerse the sheet for 5 minutes, and then determining the dry tensile strength. It is a value of tensile strength when measured by the same method.

乾燥引張強度及び湿潤引張強度の測定試料としての試験用シートとしては、以下の手順で作製したものを用いる。すなわち、測定対象の架橋構造体の材料として用いた本実施形態の分散体から、測定対象の架橋構造体の成形方法に対応するシート化法(抄紙法、塗工法等)で目付50g/m2の架橋構造体シートを作製し、これを20cm長×15mm幅にカットしたものを試験用シートとする。本実施形態の架橋構造体は、本実施形態の分散体に対し、場合によって脱水工程を経て、乾燥工程、熱処理工程を経た後に得られるものであるが、複雑形状の架橋構造体の強度は当該架橋構造体の部位によって異なることがある。したがって、本開示において、架橋構造体の乾燥引張強度及び湿潤引張強度は、便宜上、上記方法で得られる値をもって定義される。 As a test sheet as a measurement sample of dry tensile strength and wet tensile strength, a sheet prepared by the following procedure is used. That is, from the dispersion of the present embodiment used as the material of the crosslinked structure to be measured, a sheeting method (papermaking method, coating method, etc.) corresponding to the molding method of the crosslinked structure to be measured has a grain size of 50 g / m 2. The crosslinked structure sheet of No. 1 is prepared, and the sheet cut into a length of 20 cm and a width of 15 mm is used as a test sheet. The crosslinked structure of the present embodiment is obtained after undergoing a dehydration step, a drying step, and a heat treatment step in some cases with respect to the dispersion of the present embodiment, but the strength of the crosslinked structure having a complicated shape is the said. It may vary depending on the site of the crosslinked structure. Therefore, in the present disclosure, the dry tensile strength and the wet tensile strength of the crosslinked structure are defined by the values obtained by the above method for convenience.

湿/乾強度比は、上記の乾燥引張強度及び湿潤引張強度から、下記式にて算出される値である。
湿/乾強度比(%)=(湿潤引張強度)/(乾燥引張強度)×100
The wet / dry strength ratio is a value calculated by the following formula from the above dry tensile strength and wet tensile strength.
Wet / dry strength ratio (%) = (wet tensile strength) / (dry tensile strength) x 100

架橋構造体の湿/乾強度比は、好ましくは0.4〜1.2である。架橋構造体を水等の液体中で使用する用途でも耐久性が良好な架橋構造体を得る観点から、湿/乾強度比は、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.5以上、さらに好ましくは0.6以上であり、有機繊維のブロックポリイソシアネートなどの樹脂比率が増大しプラスチックと変わらない構造体となることを志向しない観点から、湿/乾強度比は、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下、さらに好ましくは1.0以下である。 The wet / dry strength ratio of the crosslinked structure is preferably 0.4 to 1.2. The wet / dry strength ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.5 or more, and further, from the viewpoint of obtaining a crosslinked structure having good durability even when the crosslinked structure is used in a liquid such as water. The wet / dry strength ratio is preferably 1.2 or less, preferably 0.6 or more, and from the viewpoint that the ratio of resin such as blocked polyisocyanate of organic fibers increases and the structure is not different from that of plastic. , More preferably 1.1 or less, still more preferably 1.0 or less.

一態様において、架橋構造体は、セルラーゼに対する耐生分解性を有してよい。セルラーゼはセルロース分子鎖のβ−1,4グルコシド結合の加水分解反応を触媒する酵素タンパク質の総称である。セルラーゼは、細菌等の微生物、昆虫等によって産生され、生物界に広く存在し入手容易である。セルラーゼには様々な種類が知られており、適切な種類を選択することで、セルロースをグルコース単位まで効率的に加水分解することができる。しかしセルロース系材料の工業的な使用の観点で、セルラーゼは材料を著しく劣化させる存在である。したがって、本実施形態の架橋構造体がセルラーゼに対する耐生分解性を有することは好ましい。 In one aspect, the crosslinked structure may be biodegradable to cellulase. Cellulase is a general term for enzyme proteins that catalyze the hydrolysis reaction of β-1,4 glucoside bonds in cellulose molecular chains. Cellulase is produced by microorganisms such as bacteria and insects, and is widely present in the biological world and easily available. Various types of cellulase are known, and by selecting an appropriate type, cellulose can be efficiently hydrolyzed to glucose units. However, from the viewpoint of industrial use of cellulosic materials, cellulase is an entity that significantly deteriorates the materials. Therefore, it is preferable that the crosslinked structure of the present embodiment has biodegradability resistance to cellulase.

本実施形態の架橋構造体のセルラーゼに対する耐生分解性を定量的に評価する方法としては、例えば、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、及びβ−グルコシダーゼを含むセルラーゼ混合物でセルロースの加水分解を進行させ、反応液中のグルコース量を定量することで評価する方法が挙げられる。グルコース生成量はグルコースオキシダーゼ法にて定量できる。なお、和光純薬工業株式会社製グルコーステストワコーIIのようなキットを使った定量も可能である。グルコース生成量が少なければセルロースの加水分解反応が進行しにくいことを意味しており、耐生分解性が高いと言える。すなわち、以下の式:
グルコース収率(%)=(グルコース生成量)/(試料の絶乾質量)×100
を用いて、グルコース収率を求めることができる。そして、耐生分解性指標は以下の式:
耐生分解性指標=1/(グルコース収率/100)
を用いて評価することができる。この耐生分解性指標が高いほど生分解性が低い。
架橋構造体の耐生分解性指標は、ブロックポリイソシアネートを含まない比較の架橋構造体の耐生分解性指標の2倍以上であることが好ましい。このような高い耐生分解性指標は、水処理フィルター等、セルラーゼが存在し得る環境下での使用が想定される用途で特に有利である。
As a method for quantitatively evaluating the biodegradability of the crosslinked structure of the present embodiment to cellulase, for example, a cellulase mixture containing endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase is used to promote the hydrolysis of cellulose and react. An example is a method of evaluating by quantifying the amount of glucose in a liquid. The amount of glucose produced can be quantified by the glucose oxidase method. In addition, quantification using a kit such as Glucose Test Wako II manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is also possible. If the amount of glucose produced is small, it means that the hydrolysis reaction of cellulose is difficult to proceed, and it can be said that the biodegradability is high. That is, the following formula:
Glucose yield (%) = (glucose production) / (absolute dry mass of sample) x 100
Can be used to determine the glucose yield. And the biodegradability index is as follows:
Biodegradability index = 1 / (glucose yield / 100)
Can be evaluated using. The higher the biodegradability index, the lower the biodegradability.
The biodegradability index of the crosslinked structure is preferably twice or more the biodegradability index of the comparative crosslinked structure containing no blocked polyisocyanate. Such a high biodegradability index is particularly advantageous in applications such as water treatment filters that are expected to be used in an environment where cellulase may be present.

架橋構造体において、親・疎水性は適切に制御されていてよい。架橋構造体の親・疎水性は、例えば用途に応じた所定の目的のために親水性化合物又は疎水性化合物を架橋構造体上に塗工したり、架橋構造体を含浸させたりする際の、親水性化合物又は疎水性化合物の塗工量又は含浸量、及び塗工又は含浸の操作性に大きく影響を与える。また、架橋構造体には、その親・疎水性を利用した分離膜への応用がある。特に、ブロックポリイソシアネートの種類及び添加量によって、構造体を加熱処理して得られた架橋構造体の疎水化の度合いがかなり異なる。したがって、適切なブロックポリイソシアネートの選択又は設計によって、架橋構造体の親・疎水性を制御することが可能である。 In the crosslinked structure, parent / hydrophobicity may be appropriately controlled. The parent-hydrophobicity of the crosslinked structure is defined as, for example, when a hydrophilic compound or a hydrophobic compound is applied onto the crosslinked structure or impregnated with the crosslinked structure for a predetermined purpose according to the application. It greatly affects the coating amount or impregnation amount of the hydrophilic compound or hydrophobic compound, and the operability of coating or impregnation. Further, the crosslinked structure has an application to a separation membrane utilizing its parent / hydrophobicity. In particular, the degree of hydrophobicity of the crosslinked structure obtained by heat-treating the structure varies considerably depending on the type and amount of the blocked polyisocyanate added. Therefore, it is possible to control the parent-hydrophobicity of the crosslinked structure by selecting or designing an appropriate blocked polyisocyanate.

さらに、ブロックポリイソシアネートが反応し得る疎水的あるいは撥水的性質を有する化合物を分散体中の成分として添加することも、湿/乾強度比を向上させる、あるいは親・疎水性を制御する手段として有効である。含有される疎水的あるいは撥水的性質を有する化合物の例として、例えば、フッ素を含有する各種の有機系樹脂を挙げることができる。特に、パーフルオロアルキル基を含有するアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アルキルアクリルアミド、アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン等の不飽和モノマーの重合物、あるいは上記パーフルオロアルキル基含有不飽和モノマーとアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、塩化ビニル、アクリロニトリル、マレイン酸エステル、ポリオキシエチレン基含有不飽和モノマー等のパーフルオロアルキル基を含有しない不飽和モノマーとの共重合体が好ましい。また、フッ素系化合物を含有しない撥水加工剤又は撥水撥油加工剤として、シリコーン系化合物、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン、反応型(OH基末端)ジメチルポリシロキサン等、ワックス系化合物、通常の蝋等のワックスを始め、合成パラフィンワックス、パラフィン蝋等がある。なお、合成パラフィンでは低融点のもの、高融点のもの等多数あるが、高融点のパラフィンワックスが好適である。また、パラフィンにアクリル酸エステル系の重合物を共存させた変性物も所望の作用効果を発揮させるために活用できる。また、ワックス−ジルコニウム系化合物、すなわち前述のワックス系化合物をジルコニウム系化合物、具体的には酢酸ジルコニウム、塩酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、水酸化カリウム等による塩基性ジルコニウム等を反応させたものやアルキレン尿素化合物、例えば、オクタデシルエチレン尿素、あるいは、その変性物や、脂肪族アマイド系化合物、例えば、N−メチロールステアリルアマイド、あるいはその変性物等の高級脂肪酸アマイド誘導体等が挙げられる。これらは、単独で使用されても二種以上組み合わせて含有してもよい。 Further, adding a compound having a hydrophobic or water-repellent property that the blocked polyisocyanate can react with as a component in the dispersion is also a means for improving the wet / dry strength ratio or controlling the parent-hydrophobicity. It is valid. Examples of the contained compound having a hydrophobic or water-repellent property include various organic resins containing fluorine. In particular, a polymer of an unsaturated monomer such as a perfluoroalkyl group-containing acrylic acid ester, a methacrylate ester, an alkylacrylamide, an alkylvinyl ether, or a vinyl alkyl ketone, or the above-mentioned perfluoroalkyl group-containing unsaturated monomer and acrylic acid or acrylic. Copolymers with unsaturated monomers that do not contain perfluoroalkyl groups, such as acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl chloride, acrylonitrile, maleic acid esters, and polyoxyethylene group-containing unsaturated monomers, are preferable. Further, as a water-repellent processing agent or a water-repellent oil-repellent processing agent containing no fluorine-based compound, a silicone-based compound such as methylhydrogenpolysiloxane, dimethylsiloxane, or reactive (OH group-terminated) dimethylpolysiloxane is wax-based. There are compounds, waxes such as ordinary wax, synthetic paraffin wax, paraffin wax and the like. There are many synthetic paraffins having a low melting point and a high melting point, but paraffin wax having a high melting point is preferable. Further, a modified product in which an acrylic acid ester-based polymer coexists with paraffin can also be utilized in order to exert a desired action and effect. Further, a wax-zyroxide compound, that is, a reaction of the above-mentioned wax compound with a zirconium compound, specifically, a basic zirconium with zirconium acetate, zirconium hydrochloride, zirconium nitrate, potassium hydroxide or the like, or an alkylene urea compound. For example, octadecylethyleneurea or a modified product thereof, an aliphatic amide compound, for example, N-methylol stearyl amide, or a higher fatty acid amide derivative such as a modified product thereof may be mentioned. These may be used alone or may be contained in combination of two or more.

親・疎水性の評価方法はいくつかあり、目的に応じた方法を選択すればよい。また、親・疎水性は相対的な指標であるため、基準となる物質に対する比較を行うことで決定する。例えば、微細セルロース繊維及び有機繊維のみで構成されるシートを基準物質として、ブロックポリイソシアネート及び各種機能化剤を添加したシートの親・疎水性の判断をする。評価方法として例えば、水滴の静的接触角測定が挙げられる。4μLの蒸留水(20℃)を滴下し、着滴1秒後の静的接触角を自動接触角計(例えば、商品名:「DM−301」、共和界面化学株式会社製)で測定する。この時、静的接触角が小さいほど親水的、大きいほど疎水的といえる。ほかに、水滴が吸液するのにかかる時間を測定する方法が挙げられる。4μLの蒸留水(20℃)を滴下し、液滴が吸水されるまでにかかる時間を測定する方法である。吸水される時間が長いほど疎水的と判断する。 There are several methods for evaluating parental / hydrophobicity, and the method may be selected according to the purpose. In addition, since parent / hydrophobicity is a relative index, it is determined by comparing with the reference substance. For example, using a sheet composed of only fine cellulose fibers and organic fibers as a reference substance, the parent / hydrophobicity of the sheet to which block polyisocyanate and various functionalizing agents are added is determined. As an evaluation method, for example, static contact angle measurement of water droplets can be mentioned. 4 μL of distilled water (20 ° C.) is dropped, and the static contact angle 1 second after the drip is measured with an automatic contact angle meter (for example, trade name: “DM-301”, manufactured by Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.). At this time, it can be said that the smaller the static contact angle is, the more hydrophilic it is, and the larger the static contact angle is, the more hydrophobic it is. Another method is to measure the time it takes for a water droplet to absorb a liquid. This is a method in which 4 μL of distilled water (20 ° C.) is dropped and the time required for the droplets to be absorbed is measured. It is judged that the longer the water is absorbed, the more hydrophobic it is.

本実施形態の架橋構造体は、所望の透気抵抗度に制御されていることができる。例えば、透気抵抗度は引張強度と同様、目付50g/m2のシート相当の値として定義し、5〜990000sec/100ml、又は10〜800000sec/100ml、又は15〜700000sec/100mlであってよい。 The crosslinked structure of the present embodiment can be controlled to a desired air permeation resistance. For example, the air permeation resistance is defined as a value corresponding to a sheet having a basis weight of 50 g / m 2 like the tensile strength, and may be 5 to 990000 sec / 100 ml, 10 to 800,000 sec / 100 ml, or 15 to 700,000 sec / 100 ml.

透気抵抗度の制御は、用いる微細セルロース繊維及び有機繊維の平均繊維径の選択、平均繊維径の異なる複数種の繊維の混合比によって変えることができる。平均繊維径が小さいほど緻密な架橋構造体を形成できる。しかし、ブロックポリイソシアネートの種類の選択や添加量によっても透気抵抗度を大きく変化させることが可能である。 The control of the air permeation resistance can be changed by selecting the average fiber diameter of the fine cellulose fiber and the organic fiber used, and the mixing ratio of a plurality of types of fibers having different average fiber diameters. The smaller the average fiber diameter, the denser the crosslinked structure can be formed. However, the air permeation resistance can be significantly changed by selecting the type of blocked polyisocyanate and the amount added.

透気抵抗度とは、1,000sec/100ml以下の透気抵抗度のサンプルについては、ガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G−B2C)を用いて、100mlの空気の透過時間を測定した結果を意味する。測定は、架橋構造体の目付50g/m2相当のシートを当該架橋構造体から切り出して得た一つのシートサンプルに対して種々の異なる位置について10点の測定を行い、その平均値とする。なお、この測定方法で測定可能な透気抵抗度の範囲は測定に要する時間の制約から、1〜1,800sec/100mlの間である。また、1,000sec/100ml以上の透気抵抗度のサンプルでは、王研式透気抵抗試験機(旭精工(株)製、型式EG01)の測定を室温で行って、10点の平均値をとる。 The air permeation resistance is 100 ml of air permeation time using a Garley type densometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., model GB2C) for samples with an air permeation resistance of 1,000 sec / 100 ml or less. Means the result of measuring. For the measurement, 10 points are measured at various different positions on one sheet sample obtained by cutting out a sheet having a basis weight of 50 g / m 2 of the crosslinked structure from the crosslinked structure, and the average value is used. The range of air permeation resistance that can be measured by this measuring method is between 1 and 1,800 sec / 100 ml due to the limitation of the time required for measurement. For samples with an air permeability resistance of 1,000 sec / 100 ml or more, the Oken type air permeability resistance tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model EG01) was measured at room temperature, and the average value of 10 points was calculated. Take.

<複合体及びその製造方法>
本発明の一態様は、前述の架橋構造体と、追加の部材との複合体を提供する。一態様において、複合体は、架橋構造体シートと、追加の部材としての有機高分子シート(以下、単に有機高分子シートともいう。)との積層体である。一態様において、このような積層体においては、有機高分子シートによって引張強度等の機械強度が更に強化され、シートとしての取扱い性が改善されていることができる。上記積層体は、特に食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の用途に好適である。有機高分子シートの材質は、特に規定されるものではないが、目的とする積層体の形状、硬さ、機械的性質、熱的性質、耐久性、耐水性、透気抵抗度等の要求性能、又は積層体の用途に応じて適宜選択される。一態様において、架橋構造体と追加の部材とがブロックポリイソシアネートによって化学的に架橋されていることが好ましい。この観点から好ましい追加の部材の材質としては、活性水素を有する官能基を有する材質、具体的には、セルロース、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸系等が好ましい。なお、活性水素を有する官能基を持たない材質(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル等)の場合は、コロナ放電処理、プラズマ処理等の表面活性化処理によって該官能基を導入可能である。複合体は、例えば、構造体(すなわち架橋前の構造体)と追加の部材とを積層した後、ブロックポリイソシアネートを前述の条件で架橋させて、架橋構造体と追加の部材とがロックポリイソシアネートの架橋体によって架橋されている複合体を得る方法、架橋構造体と追加の部材とを積層する方法等によって製造できる。
<Composite and its manufacturing method>
One aspect of the present invention provides a composite of the above-mentioned crosslinked structure and additional members. In one aspect, the composite is a laminate of a crosslinked structure sheet and an organic polymer sheet as an additional member (hereinafter, also simply referred to as an organic polymer sheet). In one aspect, in such a laminated body, the mechanical strength such as tensile strength is further strengthened by the organic polymer sheet, and the handleability as a sheet can be improved. The laminate is particularly suitable for various food containers, daily necessities, various containers used as stationery, packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, interior products, and the like. The material of the organic polymer sheet is not particularly specified, but the required performance such as the shape, hardness, mechanical properties, thermal properties, durability, water resistance, and air permeation resistance of the target laminate is not specified. , Or is appropriately selected depending on the use of the laminate. In one embodiment, it is preferred that the crosslinked structure and additional members are chemically crosslinked with a blocked polyisocyanate. From this point of view, as the material of the additional member, a material having a functional group having active hydrogen, specifically, cellulose, nylon, polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid or the like is preferable. In the case of a material having no functional group having active hydrogen (for example, polyolefin such as polyethylene and polypropylene, polyester such as polyethylene terephthalate, etc.), the functional group is subjected to surface activation treatment such as corona discharge treatment and plasma treatment. Can be introduced. In the composite, for example, after laminating a structure (that is, a structure before cross-linking) and an additional member, the block polyisocyanate is crosslinked under the above-mentioned conditions, and the crosslinked structure and the additional member are linked to the lock polyisocyanate. It can be produced by a method of obtaining a composite crosslinked by the crosslinked body of the above, a method of laminating a crosslinked structure and an additional member, or the like.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、物性の主な測定値は以下の方法で測定した。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. The main measured values of physical properties were measured by the following methods.

(1)微細セルロース繊維の平均繊維径
微細セルロース繊維からなる水分散体に対して、段階的にtert-ブタノールに置換した分散液から濾過法により湿紙シートを作製、乾燥し、繊維径評価用のサンプルを得た。該評価用サンプルの表面に関して、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を微細繊維の平均繊維径に応じて10000〜100000倍相当の倍率で行った。得られたSEM画像から、個々の繊維の繊維径を計測し、数平均値を平均繊維径とした。
(1) Average Fiber Diameter of Fine Cellulose Fibers A wet paper sheet is prepared from a dispersion liquid gradually replaced with tert-butanol with respect to an aqueous dispersion composed of fine cellulose fibers by a filtration method, dried, and used for fiber diameter evaluation. I got a sample of. The surface of the evaluation sample was observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 1000 to 100,000 times according to the average fiber diameter of the fine fibers. From the obtained SEM image, the fiber diameter of each fiber was measured, and the number average value was taken as the average fiber diameter.

(2)目付
シートの目付は、JIS P 8124に準じて算出した。
(2) Metsuke The basis weight of the sheet was calculated according to JIS P 8124.

(3)引張強度の乾湿強度比
前述の通り、該当する成形体の乾湿強度を、同じ分散体から同じ手法で目付50g/m2のシートとして作製したサンプルについて引張強度の測定を行った。
まず、乾燥時引張強度の評価は、JIS P 8113にて定義される方法に従い、熊谷理機工業(株)の卓上型横型引張試験機(No.2000)を用い、幅15mmのサンプル10点について測定し、その平均値を乾燥強度(N/15mm)とした。また、同様の方法で、シートを浸すに十分な水を張った容器内にシートを5分間浸漬しサンプル10点について測定し、その平均値を湿潤強度(N/15mm)とした。
上記で評価した乾燥強度と湿潤伸度から下記式:
乾湿強度比(%)=(湿潤強度)/(乾燥強度)×100
により算出した。ここでは乾燥強度、湿潤強度ともに目付10g/m相当に換算しない。
この乾湿強度比が70%以上の時を○、50%以上70%未満の時を△、50%未満の時を×とし評価した。
(3) Dry-wet strength ratio of tensile strength As described above, the dry-wet strength of the corresponding molded product was measured for the sample prepared as a sheet having a basis weight of 50 g / m 2 from the same dispersion by the same method.
First, the evaluation of the tensile strength at the time of drying was performed on 10 samples having a width of 15 mm using a desktop horizontal tensile tester (No. 2000) of Kumagaya Riki Kogyo Co., Ltd. according to the method defined in JIS P 8113. The measurement was performed, and the average value was taken as the drying strength (N / 15 mm). Further, by the same method, the sheet was immersed in a container filled with water sufficient to immerse the sheet for 5 minutes, and 10 samples were measured, and the average value was taken as the wet strength (N / 15 mm).
From the dry strength and wet elongation evaluated above, the following formula:
Wet / wet strength ratio (%) = (wet strength) / (dry strength) x 100
Calculated by Here, neither the dry strength nor the wet strength is converted into the equivalent of a basis weight of 10 g / m 2 .
When the dry-wet intensity ratio was 70% or more, it was evaluated as ◯, when it was 50% or more and less than 70%, it was evaluated as Δ, and when it was less than 50%, it was evaluated as ×.

(4)溶剤浸漬後乾湿強度比
iso−ブタノールを張った容器の中に25cm×25cmのサンプルを1日浸漬した。その後、サンプルを真空、室温下で乾燥させ、前記手法で引張強度の乾湿強度比を算出した。この乾湿強度比が70%以上の時を○、50%以上70%未満の時を△、50%未満の時を×とし評価した。
(4) Dry-wet strength ratio after solvent immersion A 25 cm × 25 cm sample was immersed in a container filled with iso-butanol for one day. Then, the sample was dried under vacuum and room temperature, and the dry-wet strength ratio of tensile strength was calculated by the above method. When the dry-wet intensity ratio was 70% or more, it was evaluated as ◯, when it was 50% or more and less than 70%, it was evaluated as Δ, and when it was less than 50%, it was evaluated as ×.

(5)ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価
まず、25cm×25cmのシート内の任意の4か所を選択し、1cm角のサンプルを採取した。その4つのサンプルについて3次元TOF−SIMS組成分析を実施した。
[平面方向の均一性]
4つのサンプルのブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)について、C2について規格化した(C1/C2)。各サンプルのC1/C2値の変動係数が50%未満である場合を○、50%以上である場合を×として平面方向の均一性を評価した。
[厚み方向の均一性]
4つのサンプルについて、シートを厚み方向に3等分したときの上部、中部、下部のC1/C2を算出した。C1及びC2はブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)。さらに、上部、中部、下部それぞれ4つのC1/C2の平均を算出した。この時、その3つの平均値についての変動係数が50%未満である場合を○、50%以上である場合を×として厚み方向の均一性を評価した。
(5) Evaluation of Distribution of Block Polyisocyanate in Structure Sheet First, a 1 cm square sample was collected by selecting any four locations in a 25 cm × 25 cm sheet. Three-dimensional TOF-SIMS composition analysis was performed on the four samples.
[Uniformity in the plane direction]
Count number (C1) of m / z = 26 (fragment ion: CN) derived from blocked polyisocyanate and count number (C2) of m / z = 59 (fragment ion: C 2 H 3 O 2 ) derived from cellulose of four samples ), C2 was standardized (C1 / C2). The uniformity in the plane direction was evaluated as ◯ when the coefficient of variation of the C1 / C2 value of each sample was less than 50% and x when it was 50% or more.
[Uniformity in the thickness direction]
For the four samples, C1 / C2 of the upper part, the middle part, and the lower part when the sheet was divided into three equal parts in the thickness direction was calculated. C1 and C2 are the count number (C1) of m / z = 26 (fragment ion: CN) derived from blocked polyisocyanate and the count number (C2) of m / z = 59 (fragment ion: C 2 H 3 O 2 ) derived from cellulose. ). Furthermore, the average of four C1 / C2 for each of the upper part, the middle part, and the lower part was calculated. At this time, the uniformity in the thickness direction was evaluated as ◯ when the coefficient of variation for the three average values was less than 50% and × when it was 50% or more.

TOF−SIMSの測定条件は以下のとおりである。
(測定条件)
使用機器 :nanoTOF (アルバック・ファイ社製)
一次イオン :Bi ++
加速電圧 :30 kV
イオン電流 :約0.1nA(DCとして)
分析面積 :200μm×200μm
分析時間 :約6sec/cycle
検出イオン :負イオン
中和 :電子銃使用
(スパッタ条件)
スパッタイオン :Ar2500
加速電圧 :20kV
イオン電流 :約5nA
スパッタ面積 :500μm×500μm
スパッタ時間 :60sec/cycle
中和 :電子銃使用
The measurement conditions for TOF-SIMS are as follows.
(Measurement condition)
Equipment used: nanoTOF (manufactured by ULVAC-PHI)
Primary ion: Bi 3 ++
Acceleration voltage: 30 kV
Ion current: Approximately 0.1 nA (as DC)
Analytical area: 200 μm x 200 μm
Analysis time: Approximately 6 sec / cycle
Detected ions: Negative ions Neutralization: Use electron gun (sputtering conditions)
Spatter ion: Ar2500 +
Acceleration voltage: 20kV
Ion current: Approximately 5nA
Sputter area: 500 μm x 500 μm
Sputtering time: 60 sec / cycle
Neutralization: Use an electron gun

(6)初期静的接触角評価
前処理前後でのサンプルの初期の静的接触角を、4μLの蒸留水(20℃)をシートに滴下し、着面後1秒後の接触角を自動接触角計(商品名:「DM−301」、共和界面化学株式会社製)を用い、ビデオ撮影することにより測定した。初期接触角が90°以上を○、30°以上90°未満を△、30°未満を×として評価した。
(7)疎水化度評価(吸液時間)
4μLの蒸留水(20℃)を微細セルロース繊維シートに滴下し、液滴が吸水されるまでにかかる時間を測定する。吸水される時間が長いほど疎水的と判断した。
(8)透気抵抗度
室温20℃、湿度50%RHの雰囲気下で調湿した。調湿したサンプルはガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G−B2C)又は王研式透気抵抗試験機(旭精工(株)製、型式EG01)で透気抵抗度を10点測定し、その平均値を該サンプルの透気抵抗度とした。
(6) Evaluation of initial static contact angle The initial static contact angle of the sample before and after the pretreatment is dropped on the sheet with 4 μL of distilled water (20 ° C.), and the contact angle 1 second after landing is automatically contacted. The measurement was performed by taking a video using an angle meter (trade name: "DM-301", manufactured by Kyowa Surface Chemistry Co., Ltd.). The initial contact angle of 90 ° or more was evaluated as ◯, 30 ° or more and less than 90 ° was evaluated as Δ, and the initial contact angle of less than 30 ° was evaluated as ×.
(7) Evaluation of hydrophobicity (liquid absorption time)
4 μL of distilled water (20 ° C.) is dropped onto the fine cellulose fiber sheet, and the time required for the droplets to be absorbed is measured. It was judged that the longer the water was absorbed, the more hydrophobic it was.
(8) Air permeation resistance Humidity was adjusted in an atmosphere of room temperature of 20 ° C. and humidity of 50% RH. The humidity-controlled sample is a Garley type denso meter (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., model GB2C) or a Wangken type air permeability resistance tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model EG01) with an air permeability resistance of 10 points. The measurement was performed, and the average value was taken as the air permeation resistance of the sample.

(9)膜厚
室温20℃、湿度50%RHの雰囲気下で調湿したサンプルについて、ハイブリッジ製作所製のオートマティックマイクロメーターで10点厚みを測定し、その平均値を該サンプルの厚みとした。
(9) Film thickness With respect to a sample whose humidity was adjusted in an atmosphere of room temperature of 20 ° C. and humidity of 50% RH, the thickness of 10 points was measured with an automatic micrometer manufactured by Hibridge Seisakusho, and the average value was taken as the thickness of the sample.

〈微細セルロース繊維スラリー製造例1〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した天然セルロースであるリンターパルプを用い、リンターパルプが4質量%となるように水に浸液させた。その後、オートクレーブ内で130℃、4時間の熱処理を行い、得られた膨潤パルプを複数回水洗し、水を含浸した状態の精製リンターパルプを得た。その後、得られた精製リンターパルプを固形分1.5質量%となるように水中に分散させて400Lの分散体を得た。ディスクレファイナー装置として相川鉄工(株)製SDR14型ラボリファイナー(加圧型DISK式)を用い、ディスク間のクリアランスを1mmとして、400Lの該水分散体を20分間叩解処理した。それに引き続き、クリアランスをほとんどゼロに近いレベルにまで低減させた条件下で叩解処理を続けた。経時的にサンプリングを行い、サンプリングスラリーに対して、JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法(以下、CSF法)のCSF値を評価したところ、CSF値は経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった。さらに叩解処理を続けると、CSF値は増大していく傾向が確認された。クリアランスをゼロ近くとしてから10分間、上記条件で叩解処理を続け、CSF値が100ml以上の叩解スラリーを得た。得られた叩解水スラリーを、そのまま高圧ホモジナイザー(ニロ・ソアビ社(伊)製NS015H)を用いて操作圧力100MPaにて5回微細化処理し、微細セルロース繊維のスラリーS1(固形分濃度:1.5質量%)を得た。S1に含まれる微細セルロース繊維の平均繊維径は102nmであった。
<Production Example 1 of Fine Cellulose Fiber Slurry>
As a raw material, linter pulp, which is a natural cellulose obtained from Japan Pulp and Paper Co., Ltd., was used and immersed in water so that the linter pulp was 4% by mass. Then, heat treatment was carried out at 130 ° C. for 4 hours in an autoclave, and the obtained swollen pulp was washed with water a plurality of times to obtain purified linter pulp impregnated with water. Then, the obtained purified linter pulp was dispersed in water so as to have a solid content of 1.5% by mass to obtain a dispersion of 400 L. An SDR14 type lab refiner (pressurized DISK type) manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd. was used as a disc refiner device, and 400 L of the aqueous dispersion was beaten for 20 minutes with a clearance of 1 mm between the discs. Following that, the beating process was continued under the condition that the clearance was reduced to a level close to almost zero. Sampling was performed over time, and the CSF value of the Canadian standard freshness test method (hereinafter referred to as CSF method) for pulp defined in JIS P 8121 was evaluated for the sampled slurry. As a result, the CSF value decreased over time. Then, it became close to zero once. It was confirmed that the CSF value tended to increase as the beating process was continued. The beating process was continued under the above conditions for 10 minutes after the clearance was set to near zero to obtain a beating slurry having a CSF value of 100 ml or more. The obtained beating water slurry was finely divided 5 times at an operating pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (NS015H manufactured by Niro Soabi Co., Ltd.) as it was, and the fine cellulose fiber slurry S1 (solid content concentration: 1. 5% by mass) was obtained. The average fiber diameter of the fine cellulose fibers contained in S1 was 102 nm.

〈微細セルロース繊維スラリー製造例2〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した針葉樹パルプであるLBKPを用いた。LBKPを1.5質量%となるように水中に投入、パルパー処理にて膨潤、分散させた後、製造例1と同様の方法で叩解処理を行い、セルロース微細繊維のスラリー(固形分濃度:1.5質量%)を得た。CSF値は一旦ゼロを経由した後さらに叩解処理を続け、50ml以上であった。該叩解スラリーを製造例1と同様に高圧ホモジナイザーで操作圧力100MPaにて5回微細化処理し、微細セルロース繊維のスラリーS2(固形分濃度:1.5質量%)を得た。S2に含まれる微細セルロース繊維の平均繊維径は85nmであった。
<Production Example 2 of Fine Cellulose Fiber Slurry>
As a raw material, LBKP, which is a softwood pulp obtained from Japan Pulp and Paper Co., Ltd., was used. LBKP was put into water so as to be 1.5% by mass, swollen and dispersed by a pulper treatment, and then beaten by the same method as in Production Example 1 to obtain a slurry of cellulose fine fibers (solid content concentration: 1). 5.5% by mass) was obtained. The CSF value was 50 ml or more after passing through zero and continuing the beating process. The beating slurry was refined 5 times with a high-pressure homogenizer at an operating pressure of 100 MPa in the same manner as in Production Example 1 to obtain a fine cellulose fiber slurry S2 (solid content concentration: 1.5% by mass). The average fiber diameter of the fine cellulose fibers contained in S2 was 85 nm.

〈有機繊維スラリー製造例〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した針葉樹パルプであるLBKPを用いた。LBKPを1.5質量%となるように水中に投入、パルパー処理にて膨潤、分散させた後、製造例1と同様の方法でディスク間のクリアランスを1mmとして、400Lの該水分散体を20分間叩解処理を行い、CSF値が550ml程度のセルロース繊維のスラリー(固形分濃度:1.5質量%)を得た。該スラリーを濾過して濃縮し、固形分率が40質量%のセルロース繊維/水分散体D0を得た。S1に含まれるセルロース繊維の平均繊維径を光学顕微鏡にて観察したところおよそ18μmであった。
<Example of organic fiber slurry production>
As a raw material, LBKP, which is a softwood pulp obtained from Japan Pulp and Paper Co., Ltd., was used. LBKP was put into water so as to be 1.5% by mass, swollen and dispersed by a pulper treatment, and then the clearance between the discs was set to 1 mm in the same manner as in Production Example 1, and 400 L of the aqueous dispersion was prepared by 20. The beating treatment was carried out for 1 minute to obtain a slurry of cellulose fibers having a CSF value of about 550 ml (solid content concentration: 1.5% by mass). The slurry was filtered and concentrated to obtain a cellulose fiber / aqueous dispersion D0 having a solid content of 40% by mass. The average fiber diameter of the cellulose fibers contained in S1 was about 18 μm when observed with an optical microscope.

〈成形用分散体調製例〉
予め水を張った撹拌タンク中に微細セルロース繊維/水分散体S1とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)を微細セルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量投入して、微細セルロース濃度を0.5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行った。さらにアジテータによる撹拌を続けながら、セルロース繊維/水分散体D0を、微細セルロース繊維/セルロース繊維質量比率が、10/90となるように加え、アジテータによる撹拌をD0投入後5分間行い、分散体SA1を得た。
<Example of Dispersion Preparation for Molding>
10 parts by mass of fine cellulose fiber / aqueous dispersion S1 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd.) in a stirring tank filled with water in advance with respect to 100 parts by mass of fine cellulose fiber. A corresponding amount was added to bring the fine cellulose concentration to 0.5% by mass, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes. Further, while continuing stirring with the agitator, the cellulose fiber / water dispersion D0 was added so that the fine cellulose fiber / cellulose fiber mass ratio was 10/90, and the stirring with the agitator was performed for 5 minutes after the addition of D0 to obtain the dispersion SA1. Got

SA1の調製条件において、微細セルロース繊維/水分散体S1をS2として、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体SA2を得た。 Under the preparation conditions of SA1, the fine cellulose fiber / aqueous dispersion S1 was used as S2, and the other preparation method was the same as the preparation of SA1 to obtain the dispersion SA2.

SA1の調製条件において、カチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)をノニオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「NY30」、日華化学株式会社製)として、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体SA3を得た。 Under the preparation conditions of SA1, the cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd.) was used as a nonionic block polyisocyanate (trade name "NY30", manufactured by NICCA CHEMICAL CO., LTD.) The preparation method was the same as the preparation of SA1, and the dispersion SA3 was obtained.

SA1の調製条件において、ブロックイソシアネートの量を5質量部、90質量部又は15質量部とし、微細セルロース繊維/セルロース繊維質量比率を、5/95又は20/80として、他の調製方法はSA1の調製と同じくしてそれぞれ分散体SA4、SA5及びSA6を得た。 In the preparation conditions of SA1, the amount of blocked isocyanate is 5 parts by mass, 90 parts by mass or 15 parts by mass, the mass ratio of fine cellulose fibers / cellulose fibers is 5/95 or 20/80, and the other preparation method is SA1. Dispersions SA4, SA5 and SA6 were obtained in the same manner as in the preparation.

SA1の調製条件において、カチオン性ブロックポリイソシアネートを添加せずに、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体RA1を得た。 Under the preparation conditions of SA1, the dispersion RA1 was obtained in the same manner as in the preparation of SA1 by other preparation methods without adding the cationic block polyisocyanate.

予め水を張った撹拌タンク中に微細セルロース繊維/水分散体S1とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)を微細セルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量投入して、微細セルロース濃度を0.5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行い、分散体RA2を得た。 10 parts by mass of fine cellulose fiber / aqueous dispersion S1 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd.) in a stirring tank filled with water in advance with respect to 100 parts by mass of fine cellulose fiber. A corresponding amount was added to make the fine cellulose concentration 0.5% by mass, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes to obtain a dispersion RA2.

予め水を張った撹拌タンク中にセルロース繊維/水分散体D0とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)をセルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量と水を投入して、微細セルロース濃度を5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行って分散体RA3を得た。 Cellulose fiber / aqueous dispersion D0 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Works, Ltd.) are placed in a stirring tank filled with water in advance, equivalent to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of cellulose fibers. The amount and water were added to bring the fine cellulose concentration to 5% by mass, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes to obtain a dispersion RA3.

成形体用分散体の調製条件を表1に示す。 Table 1 shows the preparation conditions for the dispersion for the molded product.

Figure 2020143405
Figure 2020143405

[実施例1〜6]
バッチ式抄紙機(熊谷理機工業社製、自動角型シートマシーン)を用いて角形金属製ワイヤー(25cm×25cm,80メッシュ)上に分散液SA1を注いで、目付50g/m2の抄紙を行った。サクション(減圧装置)大気圧に対する減圧度を4KPaとして湿紙を作製後、脱水プレスを実施、100℃に設定されたドラムドライヤーでの乾燥を行い、シート状サンプルSB1を得た。この後、170℃に設定された熱風乾燥機で定長状態での5分間の熱処理により架橋処理を行い、シート状の構造体SB1(実施例1)を得た。
[Examples 1 to 6]
Using a batch paper machine (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., automatic square sheet machine), pour the dispersion liquid SA1 onto a square metal wire (25 cm x 25 cm, 80 mesh) to make a paper machine with a basis weight of 50 g / m 2 . went. A wet paper was prepared with a decompression degree of 4 KPa with respect to the suction (decompression device) atmospheric pressure, and then a dehydration press was carried out and dried with a drum dryer set at 100 ° C. to obtain a sheet-shaped sample SB1. Then, the cross-linking treatment was carried out by heat treatment for 5 minutes in a constant length state with a hot air dryer set at 170 ° C. to obtain a sheet-shaped structure SB1 (Example 1).

実施例1における成形用分散体SA1をSA2、SA3、SA4、SA5、SA6に置き換え、構造体SB1と同様の作製方法に従い、それぞれ目付50g/m2のシート状の構造体SB2(実施例2)、SB3(実施例3)、SB4(実施例4)、SB5(実施例5)、SB6(実施例6)を得た。 The molding dispersion SA1 in Example 1 was replaced with SA2, SA3, SA4, SA5, and SA6, and the sheet-shaped structure SB2 having a basis weight of 50 g / m 2 was used in the same manner as the structure SB1 (Example 2). , SB3 (Example 3), SB4 (Example 4), SB5 (Example 5), SB6 (Example 6) were obtained.

実施例1〜6で得られた構造体SB1〜SB6の各々について、前述した方法に従って、平均膜厚、乾湿強度比、溶剤浸漬後乾湿強度比、ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価(平面方向及び厚み方向)、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)、透気抵抗度の評価を行った。結果を表2に示した。SB1〜SB6はいずれも目視での均質性に優れ、耐水性、疎水性に優れたシートであった。 For each of the structures SB1 to SB6 obtained in Examples 1 to 6, the average film thickness, the dry-wet intensity ratio, the dry-wet intensity ratio after immersion in the solvent, and the distribution evaluation of the blocked polyisocyanate in the structure sheet were evaluated according to the above-mentioned method. The plane direction and thickness direction), initial contact angle, hydrophobicity (water absorption time), and air permeation resistance were evaluated. The results are shown in Table 2. All of SB1 to SB6 were excellent in visual homogeneity, and were excellent in water resistance and hydrophobicity.

[実施例7]
脱水用メッシュをすべての外側面に配備した箱型(平面大きさ:100mm×100mm,高さ:30mm、容器厚み(クリアランス)はすべての面について5mm)の金型容器(平面方向の中央部に分散体注入用の導管を配備)を作製し、導管より分散体SA1を注入後、メッシュ面の外側にて大気圧に対する減圧度を4KPaとして減圧脱水処理を行い湿紙層をメッシュ面に堆積、湿紙を形成させ、その後、金型全体を熱風乾燥機内にて100℃の温度で乾燥し、金型を分解し乾燥した成形体を取り出した。該成形体を、さらに熱風乾燥機にて170℃でフリーの状態で5分間の熱処理を行い、箔型の構造体SB7を得た。SB7に対し、平面方向及び高さ方向の平均厚みを測定した。また、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)及び平面部の透気抵抗度を評価した。SB7は平面方向、厚み方向共に均一かつ丈夫な箱となっており、さらに、水中に浸漬した状態においても目視で膨潤は確認されなかった。
[Example 7]
Box-shaped (planar size: 100 mm x 100 mm, height: 30 mm, container thickness (clearance) 5 mm for all surfaces) mold container (in the center of the plane direction) with dehydration mesh placed on all outer surfaces A conduit for injecting the dispersion is provided), and after injecting the dispersion SA1 from the conduit, decompression dehydration treatment is performed on the outside of the mesh surface with a decompression degree to atmospheric pressure of 4 KPa to deposit a wet paper layer on the mesh surface. Wet paper was formed, and then the entire mold was dried in a hot air dryer at a temperature of 100 ° C., the mold was disassembled, and the dried molded product was taken out. The molded product was further heat-treated in a hot air dryer at 170 ° C. for 5 minutes in a free state to obtain a foil-shaped structure SB7. The average thickness in the plane direction and the height direction was measured with respect to SB7. In addition, the initial contact angle, hydrophobicity (water absorption time), and air permeation resistance of the flat surface were evaluated. SB7 is a uniform and durable box in both the plane direction and the thickness direction, and no swelling was visually confirmed even when immersed in water.

[比較例1〜3]
実施例1におけるシート状構造体SB1の作製方法において、分散体SA1を各々分散体RA1、RA2、RA3とし、同じ方法にてシート目付50g/m2のシート状構造体RB1(比較例1)、RB2(比較例2)、RB3(比較例3)を得た。但し、微細セルロース繊維のみの分散体RA2からの抄紙においてはバッチ式抄紙で使用する角形金属製ワイヤー(25cm×25cm,80メッシュ)上にPET/ナイロン混紡製の平織物(敷島カンバス社製、NT20)を濾布として設置し、その上から分散体RA2を抄紙機へ注入し、抄紙を実施した。
[Comparative Examples 1 to 3]
In the method for producing the sheet-like structure SB1 in Example 1, the dispersions SA1 were designated as the dispersions RA1, RA2, and RA3, respectively, and the sheet-like structure RB1 with a sheet texture of 50 g / m 2 (Comparative Example 1) was prepared by the same method. RB2 (Comparative Example 2) and RB3 (Comparative Example 3) were obtained. However, in papermaking from the dispersion RA2 containing only fine cellulose fibers, PET / nylon blended plain fabric (manufactured by Shikishima Kambas, NT20) is placed on a square metal wire (25 cm x 25 cm, 80 mesh) used in batch papermaking. ) Was installed as a filter cloth, and the dispersion RA2 was injected into a paper machine from above, and papermaking was carried out.

比較例1〜3で得られた構造体RB1〜RB3の各々について、前述した方法に従って、平均膜厚、乾湿強度比、溶剤浸漬後乾湿強度比、ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価(平面方向及び厚み方向)、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)、透気抵抗度を評価した。結果を表2に示した。RB1〜SB3はいずれも目視での均質性に優れていたが、RB2を除き、前述したSB1〜SB6と比べ明らかに耐水性、疎水性に劣ったシートであることが判明した。また、RB2においてはサクションによる脱水工程において自立性のある湿紙が得られるまでに420secという長い時間を要しており、同じく自立性のある湿紙が得られるまでにいずれも60sec未満であった他の実施例及び比較例に比べ生産性に難があることが判明した。 For each of the structures RB1 to RB3 obtained in Comparative Examples 1 to 3, the average film thickness, the dry-wet intensity ratio, the dry-wet intensity ratio after immersion in the solvent, and the distribution evaluation of the blocked polyisocyanate in the structure sheet were evaluated according to the above-mentioned method. The plane direction and thickness direction), initial contact angle, hydrophobicity (water absorption time), and air permeation resistance were evaluated. The results are shown in Table 2. All of RB1 to SB3 were excellent in visual homogeneity, but except for RB2, it was found that the sheets were clearly inferior in water resistance and hydrophobicity to the above-mentioned SB1 to SB6. Further, in RB2, it took a long time of 420 seconds to obtain a self-supporting wet paper in the dehydration process by suction, and it was less than 60 seconds to obtain a self-supporting wet paper. It was found that there was a difficulty in productivity as compared with other examples and comparative examples.

[比較例4]
実施例7における分散体SA1をRA3とし、箔型の構造体RB4を得た。RB4に対し、平面方向及び高さ方向の平均厚みを測定した。また、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)及び平面(底面)部の透気抵抗度を評価した。RB4は平面方向、厚み方向共に均一かつ丈夫な箱となっていたが、水中に浸漬した状態においても目視で明確に膨潤が起こり、一部分は構造の崩壊が観察され、耐水性に乏しい構造体であることが判明した。
[Comparative Example 4]
The dispersion SA1 in Example 7 was designated as RA3, and a foil-type structure RB4 was obtained. The average thickness in the plane direction and the height direction was measured with respect to RB4. In addition, the initial contact angle, the degree of hydrophobicity (water absorption time), and the air permeation resistance of the flat surface (bottom surface) were evaluated. The RB4 was a uniform and durable box in both the plane direction and the thickness direction, but even when immersed in water, swelling occurred clearly visually, and some structural collapse was observed, resulting in a structure with poor water resistance. It turned out to be.

Figure 2020143405
Figure 2020143405

本開示の分散体及び構造体から得られる架橋構造体は、優れた成形性、機械強度、耐水性及び耐溶剤性が同時に実現されたものであるため、食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の広範な用途に好適に適用可能である。特に有機繊維としてセルロース繊維を用いると持続可能な環境適合性の高い材料として使用することができる。 Since the crosslinked structure obtained from the dispersion and the structure of the present disclosure has excellent moldability, mechanical strength, water resistance and solvent resistance at the same time, various containers for foods, daily necessities, etc. It can be suitably applied to a wide range of applications such as various containers used as stationery, packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, and interior products. In particular, when cellulose fiber is used as the organic fiber, it can be used as a material having high sustainable environmental compatibility.

Claims (17)

微細セルロース繊維と有機繊維とブロックイソシアネートとを含む分散体の製造方法であって、
平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含む、方法。
A method for producing a dispersion containing fine cellulose fibers, organic fibers, and blocked isocyanate.
A method comprising mixing fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, block polyisocyanate, and water.
前記分散体が、前記ブロックポリイソシアネートを、前記微細セルロース繊維100質量部に対して0.1質量部〜120質量部の量で含む、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the dispersion contains the blocked polyisocyanate in an amount of 0.1 parts by mass to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine cellulose fibers. 前記ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートである、請求項1又は2に記載の方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the blocked polyisocyanate is a cationic blocked polyisocyanate. 前記分散体中の前記微細セルロース繊維と前記有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8〜30/70であり、
前記分散体の固形分比率が0.1質量%〜55質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
The mass ratio of the fine cellulose fibers to the organic fibers (fine cellulose fibers / organic fibers) in the dispersion is 0.2 / 99.8 to 30/70.
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the solid content ratio of the dispersion is 0.1% by mass to 55% by mass.
前記有機繊維が、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic fiber contains a fiber having at least a hydroxyl group and / or an amide group on the surface. 前記有機繊維がセルロース繊維を含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the organic fiber contains a cellulose fiber. 前記混合を、微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物と有機繊維とを混合することによって行う、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。 The mixture according to any one of claims 1 to 6, wherein the mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, block polyisocyanate and water to prepare a premix, and then mixing the premix with organic fibers. The method described. 前記混合を、微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合することによって行う、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。 The mixture according to any one of claims 1 to 7, wherein the mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a premix, and then mixing the premix with blocked polyisocyanate. The method described. 前記混合を、温度5℃〜60℃で行う、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the mixing is carried out at a temperature of 5 ° C to 60 ° C. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
Dispersion preparation step, wherein the dispersion is prepared by the method according to any one of claims 1 to 9.
A structure comprising a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate, and a structure forming step of drying the hydrous concentrate at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower to form a structure. Production method.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
A structure forming step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 9, and drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower to form a structure. A method of manufacturing a structure, including steps.
前記構造体がシート又は成形体である、請求項10又は11に記載の方法。 The method according to claim 10 or 11, wherein the structure is a sheet or a molded product. 前記ブロックポリイソシアネートが前記構造体内で均一に分布している、請求項10〜12のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 10 to 12, wherein the blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the structure. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
Dispersion preparation step, wherein the dispersion is prepared by the method according to any one of claims 1 to 9.
A concentration step in which the dispersion is dehydrated to form a hydrous concentrate, and the hydrous concentrate is dried at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, and the block in the block polyisocyanate is blocked following or at the same time as the drying. A crosslinked structure comprising a crosslinked structure forming step of crosslinking the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers and / or the organic fibers by heating above the desorption temperature of the group to form a crosslinked structure. Production method.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 9, and drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, following the drying or with the drying. At the same time, by heating at a temperature higher than the desorption temperature of the blocking group in the blocked polyisocyanate, the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and / or the organic fibers are crosslinked to form a crosslinked structure. A method for producing a crosslinked structure, which comprises a step.
前記架橋構造体の湿/乾強度比が、0.4〜1.2である、請求項14又は15に記載の方法。 The method according to claim 14 or 15, wherein the wet / dry strength ratio of the crosslinked structure is 0.4 to 1.2. 前記加熱を、温度130℃〜220℃で行う、請求項14〜16のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 14 to 16, wherein the heating is performed at a temperature of 130 ° C to 220 ° C.
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