JP2020165064A - Manufacturing method of phosphorus-oxo acid-oxidized pulp - Google Patents

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Abstract

To provide a manufacturing method of a phosphorus-oxo acid-oxidized pulp capable of sufficiently performing oxidization with phosphorus-oxo acid even when a recovered product using an unreacted phosphorus-oxo acid oxidizing agent recovered in a step after phosphorus-oxo acid oxidization is reused.SOLUTION: The invention relates to a manufacturing method of a phosphorus-oxo acid-oxidized pulp involving a step of oxidizing a pulp raw material using phosphorus-oxo acid in the presence of a condensation recovery product obtained by recovery and condensation of an unreacted phosphorus-oxo acid oxidizing agent recovered in a step after phosphorus-oxo acid oxidization reaction using a phosphorus-oxo acid oxidizing agent.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、リンオキソ酸化パルプの製造方法に関する。具体的には、本発明は、再利用リンオキソ酸化剤を用いてパルプをリンオキソ酸化する工程を含むリンオキソ酸化パルプの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing phosphoroxo oxide pulp. Specifically, the present invention relates to a method for producing phosphoroxically oxidized pulp, which comprises a step of phosphorylooxidizing pulp using a recycled phosphorusoxo oxidizing agent.

近年、石油資源の代替及び環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維径が10μm以上50μm以下の繊維状セルロース、特に木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。また、繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。 In recent years, due to the substitution of petroleum resources and increasing environmental awareness, materials using reproducible natural fibers have been attracting attention. Among natural fibers, fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, particularly fibrous cellulose (pulp) derived from wood, has been widely used mainly as paper products. Further, as the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known.

微細繊維状セルロースは、従来のセルロース繊維を機械処理することで製造可能であるが、セルロース繊維同士は水素結合により、強く結合している。したがって、単純に機械処理を行うのみでは、微細繊維状セルロースを得るまでに膨大なエネルギーが必要となる。このため、より小さな機械処理エネルギーで微細繊維状セルロースを製造するために、機械処理と合わせて、化学処理や生物処理といった前処理を行うことが検討されている。特に、化学処理により、セルロース表面のヒドロキシ基に親水性の官能基(例えば、カルボキシル基、カチオン基、リン酸基など)を導入すると、イオン同士の電気的な反発が生じ、かつイオンが水和することで、特に水系溶媒への分散性が著しく向上する。このため、化学処理を施さない場合に比べて微細化のエネルギー効率が高くなる。 Fine fibrous cellulose can be produced by mechanically treating conventional cellulose fibers, but the cellulose fibers are strongly bonded to each other by hydrogen bonds. Therefore, a huge amount of energy is required to obtain fine fibrous cellulose by simply performing mechanical treatment. Therefore, in order to produce fine fibrous cellulose with less mechanical treatment energy, it is considered to perform pretreatment such as chemical treatment and biological treatment in addition to mechanical treatment. In particular, when a hydrophilic functional group (for example, a carboxyl group, a cation group, a phosphoric acid group, etc.) is introduced into a hydroxy group on the surface of cellulose by chemical treatment, electrical repulsion between ions occurs and the ions are hydrated. By doing so, the dispersibility in an aqueous solvent is remarkably improved. Therefore, the energy efficiency of miniaturization is higher than that in the case where no chemical treatment is performed.

例えば、特許文献1及び2には、リン酸基がセルロースのヒドロキシ基とエステルを形成したリン酸化微細繊維状セルロース及びリン酸化微細繊維状セルロースの製造方法が開示されている。また、特許文献3にはリンオキソ酸化剤による多糖類のリン酸化反応後に回収される未反応のリンオキソ酸化剤を回収して、多糖類のリン酸化反応に用いるリンオキソ酸化パルプの製造方法が開示されている。 For example, Patent Documents 1 and 2 disclose methods for producing phosphorylated fine fibrous cellulose and phosphorylated fine fibrous cellulose in which a phosphoric acid group forms an ester with a hydroxy group of cellulose. Further, Patent Document 3 discloses a method for producing a phosphorylated pulp which is used for a phosphorylation reaction of a polysaccharide by recovering an unreacted phosphorylating agent recovered after a phosphorylation reaction of a polysaccharide with a phosphorylating agent. There is.

国際公開第2013/073652号公報International Publication No. 2013/073652 国際公開第2014/185505号公報International Publication No. 2014/185505 特開2017−179104号公報JP-A-2017-179104

セルロース繊維等のパルプをリンオキソ酸化する工程においては、リンや尿素を多量に含む試薬が使用されている。そして、その試薬の一部は未反応であるが、廃棄処分されることが多く、リンオキソ酸化工程後に生じる排水の処理コストがかさむことが懸念されている。また、特許文献3のように、未反応のリンオキソ酸化剤を再利用する検討も進められているが、回収物を単に再利用しただけではパルプのリンオキソ酸化が十分に進行しない場合があった。 In the step of phosphorus oxo oxidation of pulp such as cellulose fiber, a reagent containing a large amount of phosphorus or urea is used. Although some of the reagents are unreacted, they are often disposed of, and there is concern that the treatment cost of wastewater generated after the phosphorus oxo oxidation step will increase. Further, as in Patent Document 3, studies on reusing unreacted phosphorus oxo oxidants have been advanced, but there are cases where the phosphor oxo oxidation of pulp does not proceed sufficiently simply by reusing the recovered product.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、リンオキソ酸化反応後の工程において回収される、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を再利用した場合であっても、リンオキソ酸化を十分に進行させ得るリンオキソ酸化パルプの製造方法を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have reused the recovered product containing the unreacted phosphorus oxo oxidizing agent, which is recovered in the step after the phosphorus oxo oxidation reaction. , The study was carried out for the purpose of providing a method for producing a phosphorus oxo oxide pulp capable of sufficiently advancing the phosphorus oxo oxidation.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、リンオキソ酸化反応後の工程において回収される、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を濃縮することにより、再利用リンオキソ酸化剤を用いた場合であっても、パルプのリンオキソ酸化反応を十分に進行させ得ることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors can reuse the recovered product containing the unreacted phosphorus oxo oxidant, which is recovered in the step after the phosphorus oxo oxidation reaction, by concentrating it. It has been found that the phosphorus oxo oxidation reaction of pulp can be sufficiently allowed to proceed even when a phosphorus oxo oxidizing agent is used.
Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] リンオキソ酸化剤によるリンオキソ酸化反応後の工程において回収される、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を濃縮した濃縮回収物の存在下において、パルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む、リンオキソ酸化パルプの製造方法。
[2] 濃縮回収物は、回収物を循環濃縮、膜濃縮及び加熱減圧濃縮から選択される少なくとも1種の方法で濃縮することで得られる、[1]に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。
[3] リンオキソ酸化剤は、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種と、尿素とを含む、[1]又は[2]に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。
[4] 濃縮回収物の全質量に対する、リン原子濃度が0.40質量%以上である、[1]〜[3]のいずれかに記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。
[5] 濃縮回収物の全質量に対する、窒素原子濃度が0.70質量%以上である、[1]〜[4]のいずれかに記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。
[6] [1]〜[5]のいずれかに記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法で製造されたリンオキソ酸化パルプを解繊処理する工程を含む、微細繊維状セルロースの製造方法。
[1] A phosphorus oxo including a step of phosphorus oxo oxidation of a pulp raw material in the presence of a concentrated recovery product obtained by concentrating a recovery product containing an unreacted phosphorus oxo oxidant, which is recovered in a step after the phosphorus oxo oxidation reaction with a phosphorus oxo oxidizing agent. Method for producing oxidized pulp.
[2] The method for producing phosphoroxically oxidized pulp according to [1], wherein the concentrated recovered product is obtained by concentrating the recovered product by at least one method selected from circulation concentration, membrane concentration and heat-reduced pressure concentration.
[3] The method for producing a phosphorus oxo oxidized pulp according to [1] or [2], wherein the phosphorus oxo oxidizing agent contains at least one selected from a phosphorus oxo acid and a phosphorus oxo acid salt and urea.
[4] The method for producing phosphoroxo-oxidized pulp according to any one of [1] to [3], wherein the phosphorus atom concentration is 0.40% by mass or more with respect to the total mass of the concentrated recovered product.
[5] The method for producing phosphoroxo oxide pulp according to any one of [1] to [4], wherein the nitrogen atom concentration is 0.70% by mass or more with respect to the total mass of the concentrated recovered product.
[6] A method for producing fine fibrous cellulose, which comprises a step of defibrating the phosphorus oxo oxidized pulp produced by the method for producing phosphorus oxo oxidized pulp according to any one of [1] to [5].

本発明の製造方法によれば、再利用リンオキソ酸化剤を用いた場合であっても、パルプのリンオキソ酸化反応を十分に進行させることができ、所望量のリンオキソ酸基が導入されたパルプを製造することができる。 According to the production method of the present invention, even when a recycled phosphorus oxo oxidant is used, the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp can be sufficiently proceeded, and a pulp into which a desired amount of phosphorus oxo acid groups are introduced can be produced. can do.

図1は、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法の一態様を説明する工程図である。FIG. 1 is a process diagram illustrating an aspect of the method for producing phosphoroxo-oxidized pulp of the present invention. 図2は、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法の一態様を説明する工程図である。FIG. 2 is a process diagram illustrating one aspect of the method for producing phosphoroxo-oxidized pulp of the present invention. 図3は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a fibrous cellulose-containing slurry having a phosphoric acid group.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.

(リンオキソ酸化パルプの製造方法)
本発明は、リンオキソ酸化パルプの製造方法に関する。本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法は、リンオキソ酸化剤によるリンオキソ酸化反応後の工程において回収される、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を濃縮した濃縮回収物の存在下において、パルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む。
(Manufacturing method of phosphorus oxo oxide pulp)
The present invention relates to a method for producing phosphoroxo oxide pulp. In the method for producing phosphorus oxo oxidized pulp of the present invention, the pulp raw material is used in the presence of a concentrated recovered product obtained by concentrating the recovered product containing the unreacted phosphorus oxo oxidant, which is recovered in the step after the phosphorus oxo oxidation reaction with the phosphorus oxo oxidizing agent. Includes a step of phosphorus oxo oxidation.

本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法は、上記構成を有するものであるため、パルプのリンオキソ酸化反応後に回収される未反応のリンオキソ酸化剤を再利用することができる。このため、本発明では、リンオキソ酸化パルプの製造工程で排出される排水の処理コストを軽減することができる。また、本発明では、リンオキソ酸化パルプの製造工程で用いられるリンオキソ酸化試薬を再利用することができるため、廃液中のリンオキソ酸化剤の含有量を低減することができ、環境への負荷を低減することができる。さらに、パルプのリンオキソ酸化反応に用いる新たなリンオキソ酸化剤の量を削減することができるため、リンオキソ酸化パルプの製造コストを抑制することも可能となる。 Since the method for producing phosphoroxically oxidized pulp of the present invention has the above-mentioned structure, the unreacted phosphoryloxidant recovered after the phosphorylooxidation reaction of pulp can be reused. Therefore, in the present invention, it is possible to reduce the treatment cost of wastewater discharged in the manufacturing process of phosphorus oxo oxide pulp. Further, in the present invention, since the phosphorus oxo oxidation reagent used in the process of producing the phosphorus oxo oxide pulp can be reused, the content of the phosphorus oxo oxidant in the waste liquid can be reduced, and the burden on the environment can be reduced. be able to. Furthermore, since the amount of a new phosphorus oxo oxidant used for the phosphorus oxo oxidation reaction of pulp can be reduced, it is possible to suppress the production cost of the phosphorus oxo oxide pulp.

パルプ原料としては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。パルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。 Examples of pulp raw materials include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. The wood pulp is not particularly limited, and is, for example, broadleaf kraft pulp (LBKP), coniferous kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolved pulp (DP), soda pulp (AP), and unbleached kraft pulp (UKP). ) And chemical pulp such as oxygen bleached kraft pulp (OKP), semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemiground wood pulp (CGP), crushed wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. Examples include mechanical pulp. The non-wood pulp is not particularly limited, and examples thereof include cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse. The deinking pulp is not particularly limited, and examples thereof include deinking pulp made from used paper. As the pulp, one of the above types may be used alone, or two or more types may be mixed and used.

<回収物を得るためのリンオキソ酸化工程>
本発明のリンオキソ酸化パルプの製造工程は、パルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む。このリンオキソ酸化工程では、他のリンオキソ酸化反応後の工程において回収される回収物であって、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を濃縮した濃縮回収物が用いられる。つまり、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造工程では、まず回収物を得るためのリンオキソ酸化工程が行われる。
<Linoxo oxidation process to obtain recovered product>
The step of producing the phosphorus oxo oxide pulp of the present invention includes a step of phosphorylating the pulp raw material. In this phosphorus oxo oxidation step, a concentrated recovery product obtained by concentrating the recovery product containing an unreacted phosphorus oxo oxidation agent, which is a recovery product recovered in another step after the phosphorus oxo oxidation reaction, is used. That is, in the process for producing the phosphorus oxo oxide pulp of the present invention, first, a phosphorus oxo oxidation step for obtaining a recovered product is performed.

回収物を得るためのリンオキソ酸化反応工程で使用されるリンオキソ酸化剤は、リン原子を含有し、パルプ中のセルロースとエステル結合を形成しうる化合物(以下、化合物Aともいう)を含む。化合物Aは、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種を有することが好ましい。より具体的には、化合物Aとして、リン酸もしくはその塩、亜リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが特に限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リン酸基の導入効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。 The phosphorus oxo oxidant used in the phosphorus oxo oxidation reaction step for obtaining a recovered product contains a compound containing a phosphorus atom and capable of forming an ester bond with cellulose in pulp (hereinafter, also referred to as compound A). Compound A preferably has at least one selected from a phosphoric acid and a phosphoric acid salt. More specifically, the compound A includes, but is not limited to, phosphoric acid or a salt thereof, phosphorous acid or a salt thereof, dehydration condensed phosphoric acid or a salt thereof, and anhydrous phosphoric acid (diphosphorus pentoxide). As the phosphoric acid, those having various puritys can be used, and for example, 100% phosphoric acid (normal phosphoric acid) or 85% phosphoric acid can be used. Examples of phosphorous acid include 99% phosphorous acid (phosphonic acid). The dehydration-condensed phosphoric acid is one in which two or more molecules of phosphoric acid are condensed by a dehydration reaction, and examples thereof include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Phosphates, phosphorous acids, dehydration-condensed phosphates include phosphoric acid, phosphorous acid or dehydration-condensed phosphoric acid lithium salts, sodium salts, potassium salts, ammonium salts, etc. It can be a sum. Of these, from the viewpoints that the introduction efficiency of phosphoric acid groups is high, the defibration efficiency is more likely to be improved in the defibration process described later, the cost is low, and it is easy to apply industrially, sodium phosphate and sodium phosphate A salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate is more preferable.

回収物を得るためのリンオキソ酸化工程では、セルロースを含むパルプ原料と化合物Aの反応を、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行うことが好ましい。すなわち、リンオキソ酸化剤は、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種と、尿素とを含む剤であることが好ましい。 In the phosphorus oxo oxidation step for obtaining the recovered product, the reaction between the pulp raw material containing cellulose and Compound A is carried out in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter, also referred to as “Compound B”). Is preferable. That is, the phosphorus oxo oxidizing agent is preferably an agent containing at least one selected from a phosphorus oxo acid and a phosphorus oxo acid salt and urea.

化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、および1−エチル尿素などが挙げられる。反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。 Examples of compound B include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like. From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, compound B is preferably used as an aqueous solution. Further, from the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.

化合物Aを化合物Bとの共存下でパルプ原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態、湿潤状態またはスラリー状のパルプ原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態のパルプ原料を用いることが好ましく、特に乾燥状態のパルプ原料を用いることが好ましい。パルプ原料の形態は、特に限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態でパルプ原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bはパルプ原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、特に限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、パルプ原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、パルプ原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bをパルプ原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれパルプ原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。 As an example of the method of allowing the compound A to act on the pulp raw material in the coexistence with the compound B, there is a method of mixing the compound A and the compound B with the pulp raw material in a dry state, a wet state or a slurry state. Of these, since the reaction uniformity is high, it is preferable to use a pulp raw material in a dry state or a wet state, and it is particularly preferable to use a pulp raw material in a dry state. The form of the pulp raw material is not particularly limited, but is preferably cotton-like or thin sheet-like, for example. Examples of the compound A and the compound B include a method of adding the compound A and the compound B to the pulp raw material in the form of a powder or a solution dissolved in a solvent, or in a state of being heated to a melting point or higher and melted. Of these, since the reaction uniformity is high, it is preferable to add the solution in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly in the state of an aqueous solution. Further, compound A and compound B may be added to the pulp raw material at the same time, may be added separately, or may be added as a mixture. The method of adding the compound A and the compound B is not particularly limited, but when the compound A and the compound B are in the form of a solution, the pulp raw material may be immersed in the solution to absorb the liquid and then taken out, or the pulp raw material may be added. The solution may be dropped into the water. Further, the required amounts of compound A and compound B may be added to the pulp raw material, or after the excess amounts of compound A and compound B are added to the pulp raw material, respectively, the surplus compound A and compound B are added by pressing or filtering. It may be removed.

リンオキソ酸化剤が化合物Aと化合物Bを含む剤である場合、リンオキソ酸化剤を含む溶液(リンオキソ酸化剤含有溶液)のpHは7以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましい。リンオキソ酸化剤を含む溶液のpHは、例えば、リンオキソ酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。リンオキソ酸化剤を含む溶液のpHは、リンオキソ酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。 When the phosphorus oxo oxidizing agent is an agent containing compound A and compound B, the pH of the solution containing the phosphorus oxo oxidizing agent (the solution containing the phosphorus oxo oxidizing agent) is preferably 7 or less, more preferably 6 or less. The pH of the solution containing the phosphorus oxo oxidizing agent may be adjusted, for example, by using a compound having a phosphorus oxo acid group in combination with a compound showing acidity and a compound showing alkalinity, and changing the amount ratio thereof. The pH of the solution containing the phosphorus oxo oxidizing agent may be adjusted by adding an inorganic alkali or an organic alkali to a compound having a phosphorus oxo acid group and showing acidity.

パルプ原料に対する化合物Aの添加量は、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、パルプ原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。また、パルプ原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、化合物Bの添加量を窒素原子量に換算した場合において、パルプ原料(絶乾質量)に対する窒素原子の添加量が5質量%以上200質量%以下であることが好ましく、20質量%以上150質量%以下であることがより好ましく、45質量%以上100質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound A added to the pulp raw material is such that the amount of phosphorus atom added to the pulp raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more and 100% by mass or less when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight. It is preferable, it is more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. Further, the addition amount of the compound B to the pulp raw material (absolute dry mass) is such that the addition amount of the nitrogen atom to the pulp raw material (absolute dry mass) is 5% by mass or more and 200 when the addition amount of the compound B is converted into the nitrogen atomic weight. It is preferably 20% by mass or more, more preferably 150% by mass or less, and further preferably 45% by mass or more and 100% by mass or less.

セルロースを含むパルプ原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction between the pulp raw material containing cellulose and compound A, for example, amides or amines may be contained in the reaction system in addition to compound B. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like. Among these, triethylamine is known to act as a good reaction catalyst.

リンオキソ酸化工程においては、パルプ原料に化合物A等を添加又は混合した後、当該パルプ原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 In the phosphorus oxo oxidation step, it is preferable to add or mix compound A or the like to the pulp raw material and then heat-treat the pulp raw material. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which a phosphorus oxo acid group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. The heat treatment temperature is, for example, preferably 50 ° C. or higher and 300 ° C. or lower, more preferably 100 ° C. or higher and 250 ° C. or lower, and further preferably 130 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. In addition, equipment having various heat media can be used for the heat treatment, for example, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, a fluidized layer drying device, and an air stream. A drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.

本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状のパルプ原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等でパルプ原料と化合物Aを混練又は撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、パルプ原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、パルプ原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリンオキソ酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子がパルプ原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様にパルプ原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。 In the heat treatment according to the present embodiment, for example, compound A is added to a thin sheet-shaped pulp raw material by a method such as impregnation and then heated, or the pulp raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. Can be adopted. As a result, it becomes possible to suppress uneven concentration of the compound A in the pulp raw material and more uniformly introduce the phosphoroxo acid group onto the surface of the cellulose fiber contained in the pulp raw material. This is because when water molecules move to the surface of the pulp raw material due to drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and also moves to the surface of the pulp raw material (that is, uneven concentration of compound A is caused. It is considered that this is due to the fact that it can be suppressed.

また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Aとパルプ原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分、を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。 Further, the heating device used for the heat treatment always keeps the water content retained by the slurry and the water content generated by the dehydration condensation (phosphate esterification) reaction between the compound A and the hydroxyl group contained in the cellulose or the like in the pulp raw material. It is preferable that the device can be discharged to the outside of the device system. Examples of such a heating device include a ventilation type oven and the like. By constantly discharging the water in the apparatus system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphate esterification, and also to suppress the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber. it can.

加熱処理の時間は、たとえばパルプ原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。 The heat treatment time is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less, and 10 seconds or more and 800 seconds or less after substantially removing water from the pulp raw material. Is more preferable.

上述したリンオキソ酸化反応後には、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物が回収される。リンオキソ酸化反応後には、反応産物が得られ、反応産物には、リンオキソ酸化パルプと未反応のリンオキソ酸化剤が含まれている。反応産物から未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離することで回収物が得られる。例えば、反応産物を濾過して、濾液を回収することで未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離することができる。また、反応産物を遠心脱水や圧搾することによっても未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離することができる。 After the above-mentioned phosphorus oxo oxidation reaction, the recovered product containing the unreacted phosphorus oxo oxidant is recovered. After the phosphorus oxo oxidation reaction, a reaction product is obtained, and the reaction product contains a phosphorus oxo oxide pulp and an unreacted phosphorus oxo oxidant. A recovered product is obtained by separating the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant from the reaction product. For example, the reaction product can be filtered and the filtrate can be recovered to separate the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant. The solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant can also be separated by centrifugal dehydration or squeezing of the reaction product.

<濃縮工程>
本発明の製造方法においては、未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離した後には、該回収物を濃縮する工程が設けられる。濃縮工程としては、例えば、循環濃縮工程、膜濃縮工程、加熱濃縮工程、減圧濃縮工程、加熱減圧濃縮工程等が挙げられる。中でも、濃縮工程は、循環濃縮工程、膜濃縮工程及び加熱減圧濃縮工程から選択される少なくとも1種の工程であることが好ましい。すなわち、濃縮工程を経て得られる濃縮回収物は、未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離した後に回収される該回収物を、循環濃縮、膜濃縮及び加熱減圧濃縮から選択される少なくとも1種の方法で濃縮することで得られるものであることが好ましい。なお、濃縮工程は、上記工程を2工程以上組み合わせた工程であってもよい。
<Concentration process>
In the production method of the present invention, after separating the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant, a step of concentrating the recovered product is provided. Examples of the concentration step include a circulation concentration step, a membrane concentration step, a heat concentration step, a vacuum concentration step, a heat pressure reduction concentration step, and the like. Above all, the concentration step is preferably at least one step selected from a circulation concentration step, a membrane concentration step, and a heating / reducing pressure concentration step. That is, the concentrated recovery product obtained through the concentration step is at least one selected from circulation concentration, membrane concentration, and heat-decompression concentration of the recovery product recovered after separating the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidizing agent. It is preferable that it is obtained by concentrating by the method of. The concentration step may be a step in which two or more steps are combined.

循環濃縮工程は、未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離した後に得られる回収物を再度リンオキソ酸化処理済みのパルプ原料に添加し、未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を回収する工程を繰り返し行う工程である。すなわち、パルプ原料に残存する未反応のリンオキソ酸化剤を、回収物で洗い流すことで、再び回収される回収物中の未反応のリンオキソ酸化剤の濃度を高める操作を行う。循環回数は、3回以上であることが好ましく、10回以上であることがより好ましい。なお、循環回数とは、リンオキソ酸化剤を含む溶液をパルプ原料に添加する回数である。循環回数を上記範囲内とすることにより、濃縮後の回収物におけるリンオキソ酸化剤濃度を十分に高めることができる。 In the circulation concentration step, the step of recovering the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant is repeated by adding the recovered product obtained after separating the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant to the pulp raw material which has been subjected to the phosphorus oxo oxidation treatment again. This is the process to be performed. That is, the unreacted phosphorus oxo oxidant remaining in the pulp raw material is washed away with the recovered product to increase the concentration of the unreacted phosphorus oxo oxidant in the recovered product recovered again. The number of circulations is preferably 3 or more, and more preferably 10 or more. The number of circulations is the number of times a solution containing a phosphorus oxo oxidizing agent is added to the pulp raw material. By setting the number of circulations within the above range, the concentration of the phosphorus oxo oxidant in the recovered product after concentration can be sufficiently increased.

膜濃縮工程では、逆浸透(RO)膜、ナノろ過(NF)膜等を用いることができる。中でも、逆浸透(RO)膜は好ましく用いられる。なお、膜濃縮工程で採用される膜処理の方式は特に限定されるものではなく、例えば、膜面に対して垂直方向に処理水を供給する単純濾過方式(全量濾過方式)と、膜面に対して平行方向に処理水を供給するクロスフロー濾過方式などを採用することができる。 In the membrane concentration step, a reverse osmosis (RO) membrane, a nanofiltration (NF) membrane, or the like can be used. Of these, reverse osmosis (RO) membranes are preferably used. The membrane treatment method adopted in the membrane concentration step is not particularly limited, and for example, a simple filtration method (total filtration method) in which treated water is supplied in a direction perpendicular to the membrane surface and a membrane surface. On the other hand, a cross-flow filtration method or the like in which treated water is supplied in parallel directions can be adopted.

加熱減圧濃縮工程では、未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離した後に得られる回収物を加熱及び加圧させて溶媒を揮発することで濃縮を行う。加熱減圧濃縮工程では、例えば、エバポレーター、減圧濃縮機等を用いることができる。加熱減圧濃縮工程における処理温度は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、40℃以上であることがさらに好ましい。加熱減圧濃縮工程における処理温度は、90℃以下であることが好ましい。また、加熱減圧濃縮工程における処理圧力は、1000hPa以下であることが好ましく、500hPa以下であることがより好ましく、200hPa以下であることがさらに好ましい。 In the heating and vacuum concentration step, the recovered product obtained after separating the solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant is heated and pressurized to volatilize the solvent for concentration. In the heating / reducing pressure concentrating step, for example, an evaporator, a vacuum concentrator, or the like can be used. The treatment temperature in the heating / reducing pressure concentration step is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, and even more preferably 40 ° C. or higher. The treatment temperature in the heating / reducing pressure concentration step is preferably 90 ° C. or lower. Further, the processing pressure in the heating / reducing pressure concentration step is preferably 1000 hPa or less, more preferably 500 hPa or less, and further preferably 200 hPa or less.

上述したような濃縮工程を経ることで濃縮回収物が得られる。濃縮回収物には、当然ながら未反応のリンオキソ酸化剤が含まれる。すなわち、濃縮回収物には、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種が含まれる。ここで、濃縮回収物におけるリン原子濃度は、濃縮回収物の全質量に対して、0.40質量%以上であることが好ましく、0.50質量%以上であることがより好ましく、1.00質量%以上であることがさらに好ましく、1.50質量%以上であることが一層好ましく、2.00質量%以上であることがより一層好ましく、2.50質量%以上であることが特に好ましい。また、濃縮回収物におけるリン原子濃度は、濃縮回収物の全質量に対して、8質量%以下であることが好ましい。濃縮回収物におけるリン原子濃度を上記範囲内とすることにより、再利用リンオキソ酸化剤を用いた場合であっても、パルプのリンオキソ酸化反応を十分に進行させることができ、所望量のリンオキソ酸基が導入されたパルプを製造しやすくなる。 A concentrated and recovered product can be obtained by undergoing the concentration step as described above. The concentrated recovered product naturally contains an unreacted phosphorus oxo oxidant. That is, the concentrated recovered product contains at least one selected from phosphoric acid and phosphoroxoate. Here, the phosphorus atom concentration in the concentrated and recovered product is preferably 0.40% by mass or more, more preferably 0.50% by mass or more, and 1.00 by mass, based on the total mass of the concentrated and recovered product. It is more preferably mass% or more, more preferably 1.50 mass% or more, further preferably 2.00 mass% or more, and particularly preferably 2.50 mass% or more. The phosphorus atom concentration in the concentrated and recovered product is preferably 8% by mass or less with respect to the total mass of the concentrated and recovered product. By setting the phosphorus atom concentration in the concentrated recovered product within the above range, the phosphorus oxo oxidation reaction of pulp can be sufficiently proceeded even when a recycled phosphorus oxo oxidant is used, and a desired amount of phosphorus oxo acid groups can be allowed to proceed. It becomes easier to produce pulp in which is introduced.

リン原子濃度の測定には呈色反応を利用することができる。具体的には、デジタルパックテスト全リン用((株)共立理化学研究所製)を用いて濃縮回収物中のリン原子濃度を測定することができる。具体的には、耐圧瓶にサンプル1mL、R−1試薬を1滴、R−2試薬を0.5mL加え振り混ぜる。その後、高圧分解器にて蒸気が出始めてから30分加熱を続ける。30分後、分解器より取り出し20℃まで冷却しR−3試薬を4滴加え振り混ぜる。調製した液を呈色試薬の含まれたチューブに全量入れ、数回振り混ぜたあと、デジタルパックテストにて測定を行う。 A color reaction can be used to measure the phosphorus atom concentration. Specifically, the phosphorus atom concentration in the concentrated recovered product can be measured using a digital pack test for all phosphorus (manufactured by Kyoritsu RIKEN Co., Ltd.). Specifically, add 1 mL of a sample, 1 drop of R-1 reagent, and 0.5 mL of R-2 reagent to a pressure-resistant bottle and shake. After that, heating is continued for 30 minutes after steam begins to be emitted in the high-pressure decomposer. After 30 minutes, remove from the decomposer, cool to 20 ° C., add 4 drops of R-3 reagent, and shake. Put the whole amount of the prepared solution in a tube containing a color reagent, shake it several times, and then measure it by a digital pack test.

さらに、濃縮回収物には、尿素が含まれる。濃縮回収物における窒素原子濃度は、濃縮回収物の全質量に対して、0.70質量%以上であることが好ましく、1.00質量%以上であることがより好ましく、3.00質量%以上であることがさらに好ましく、5.00質量%以上であることが一層好ましく、10.00質量%以上であることがより一層好ましく、12.00質量%以上であることが特に好ましい。また、濃縮回収物における窒素原子濃度は、濃縮回収物の全質量に対して、25質量%以下であることが好ましい。濃縮回収物における窒素原子濃度を上記範囲内とすることにより、再利用リンオキソ酸化剤を用いた場合であっても、パルプのリンオキソ酸化反応を十分に進行させることができ、所望量のリンオキソ酸基が導入されたパルプを製造しやすくなる。 In addition, the concentrated recovered product contains urea. The nitrogen atom concentration in the concentrated recovered product is preferably 0.70% by mass or more, more preferably 1.00% by mass or more, and 3.00% by mass or more, based on the total mass of the concentrated recovered product. It is even more preferably 5.00% by mass or more, further preferably 10.00% by mass or more, and particularly preferably 12.00% by mass or more. Further, the nitrogen atom concentration in the concentrated recovered product is preferably 25% by mass or less with respect to the total mass of the concentrated recovered product. By setting the nitrogen atom concentration in the concentrated recovered product within the above range, the phosphoroxyoxidation reaction of pulp can be sufficiently proceeded even when a recycled phosphoroxooxidant is used, and a desired amount of phosphoroxoic acid groups can be promoted. It becomes easier to produce pulp in which

窒素原子濃度の測定には呈色反応を利用することができる。具体的には、デジタルパックテスト全窒素用((株)共立理化学研究所製)を用いて濃縮回収物中の窒素原子濃度を測定することができる。具体的には、耐圧瓶にサンプル1mL、R−1試薬を1滴、R−2試薬を0.5mL加え振り混ぜる。その後、高圧分解器にて蒸気が出始めてから30分加熱を続ける。30分後、分解器より取り出し20℃まで冷却しR−3試薬を2滴加え振り混ぜる。調製した液を呈色試薬の含まれたチューブに全量入れ、1分間振り混ぜたあと、デジタルパックテストにて測定を行う。 A color reaction can be used to measure the nitrogen atom concentration. Specifically, the nitrogen atom concentration in the concentrated recovered product can be measured using a digital pack test for total nitrogen (manufactured by Kyoritsu RIKEN Co., Ltd.). Specifically, add 1 mL of a sample, 1 drop of R-1 reagent, and 0.5 mL of R-2 reagent to a pressure-resistant bottle and shake. After that, heating is continued for 30 minutes after steam begins to be emitted in the high-pressure decomposer. After 30 minutes, remove from the decomposer, cool to 20 ° C., add 2 drops of R-3 reagent, and shake. Put the whole amount of the prepared solution in a tube containing a color reagent, shake for 1 minute, and then measure by digital pack test.

<リンオキソ酸化工程>
本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法は、上述した工程を経て得られる濃縮回収物の存在下において、パルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む。なお、濃縮回収物の存在下においてパルプ原料をリンオキソ酸化する工程における反応条件は、上述した<回収物を得るためのリンオキソ酸化工程>における反応条件と同様であることが好ましい。
<Linoxo oxidation process>
The method for producing phosphoroxo-oxidized pulp of the present invention includes a step of phosphor-oxidizing a pulp raw material in the presence of a concentrated recovered product obtained through the above-mentioned steps. The reaction conditions in the step of phosphorylating the pulp raw material in the presence of the concentrated recovered product are preferably the same as the reaction conditions in the above-mentioned <phosphoroxo oxidation step for obtaining the recovered product>.

図1は、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法の一態様を説明する工程図である。図1に示されるように、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法においては、リンオキソ酸化剤によるパルプ原料のリンオキソ酸化反応後に回収される回収物を濃縮し、得られる濃縮回収物を用いてパルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む。このように、本発明は、濃縮回収物の存在下においてリンオキソ酸化されたリンオキソ酸化パルプの製造方法に関するものである。 FIG. 1 is a process diagram illustrating an aspect of the method for producing phosphoroxo-oxidized pulp of the present invention. As shown in FIG. 1, in the method for producing phosphorus oxo oxidized pulp of the present invention, the recovered product recovered after the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material with the phosphorus oxo oxidizing agent is concentrated, and the obtained concentrated recovered product is used as the pulp raw material. Includes the step of phosphooxidizing the pulp. As described above, the present invention relates to a method for producing phosphoroxo-oxidized pulp in the presence of a concentrated recovered product.

回収物は、リンオキソ酸化反応の反応産物から分離回収されるものである。すなわち、本発明のリンオキソ酸化パルプの製造方法は、回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応工程を含むものである。回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応工程を経た後の反応産物には、リンオキソ酸化パルプと未反応のリンオキソ酸化剤が含まれており、反応産物から未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液を分離することで回収物が得られる。すなわち、回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応後には、反応産物から未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を分離する工程をさらに含むことが好ましい。分離する工程では、反応産物から回収物を分離すると同時に、回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応工程で得られたリンオキソ酸化パルプも得られる。 The recovered product is separated and recovered from the reaction product of the phosphorus oxo oxidation reaction. That is, the method for producing phosphorus oxo oxide pulp of the present invention includes a phosphorus oxo oxidation reaction step of the pulp raw material for obtaining a recovered product. The reaction product after undergoing the phosphorus oxo oxidation reaction step of the pulp raw material for obtaining the recovered product contains the phosphorus oxo oxide pulp and the unreacted phosphorus oxo oxidant, and is a solution containing the unreacted phosphorus oxo oxidant from the reaction product. The recovered product can be obtained by separating. That is, it is preferable to further include a step of separating the recovered product containing the unreacted phosphorus oxo oxidizing agent from the reaction product after the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material for obtaining the recovered product. In the separation step, the recovered product is separated from the reaction product, and at the same time, the phosphorus oxo oxidized pulp obtained in the phosphorus oxo oxidation reaction step of the pulp raw material for obtaining the recovered product is also obtained.

分離工程は、上述した回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応後の反応産物から回収物を分離する工程である。反応産物が固形物状である場合は、分離工程では、反応産物にイオン交換水等の溶媒が添加される。反応産物に含まれる未反応のリンオキソ酸化剤等は、添加された溶媒に溶解するため、均一に撹拌後に濾別し、液相を得ることによって回収物を得ることができる。また、反応産物がスラリー状である場合は、分離工程では、固液分離を行うこともできる。固液分離工程で濾別をし、液相を得ることによって回収物を得ることができる。 The separation step is a step of separating the recovered product from the reaction product after the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material for obtaining the recovered product described above. When the reaction product is in the form of a solid substance, a solvent such as ion-exchanged water is added to the reaction product in the separation step. Since the unreacted phosphorus oxo oxidizing agent and the like contained in the reaction product are dissolved in the added solvent, the recovered product can be obtained by uniformly stirring and filtering to obtain a liquid phase. When the reaction product is in the form of a slurry, solid-liquid separation can also be performed in the separation step. The recovered product can be obtained by filtering and obtaining a liquid phase in the solid-liquid separation step.

リンオキソ酸化反応後に回収される回収物は、未反応のリンオキソ酸化剤を含む。すなわち、回収物は、回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応で消費されなかったリンオキソ酸化剤を含む。このような回収物は、再びパルプ原料のリンオキソ酸化反応に用いられる。すなわち、回収物は再利用リンオキソ酸化剤含有溶液と言い換えることもできる。 The recovered product recovered after the phosphorus oxo oxidation reaction contains an unreacted phosphorus oxo oxidant. That is, the recovered product contains a phosphorus oxo oxidizing agent that was not consumed in the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material for obtaining the recovered product. Such a recovered product is again used for the phosphor oxo oxidation reaction of the pulp raw material. That is, the recovered product can be rephrased as a reusable phosphorus oxo oxidant-containing solution.

回収物には、回収物を得るためのパルプ原料のリンオキソ酸化反応工程で使用されたリンオキソ酸化剤の少なくとも一部が含まれていることになる。上述したように、リンオキソ酸化剤には、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種と、尿素が含まれていることが好ましいから、回収物にもリンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種と、尿素が含まれていることが好ましい。 The recovered product will contain at least a part of the phosphorus oxo oxidizing agent used in the phosphorus oxo oxidation reaction step of the pulp raw material for obtaining the recovered product. As described above, since the phosphorus oxo oxidizing agent preferably contains at least one selected from phosphorus oxo acid and phosphorus oxo acid salt and urea, the recovered product is also selected from phosphorus oxo acid and phosphorus oxo acid salt. It is preferable that at least one of these and urea is contained.

図1では、回収物は、濃縮された後に、上流にあるリンオキソ酸化反応工程に再び戻され、リンオキソ酸化剤(リンオキソ酸化剤含有溶液)として使用される態様が図示されている。図1に示されるように、パルプ原料のリンオキソ酸化反応は連続反応であり、その連続反応のいずれかの段階からリンオキソ酸化剤含有溶液として濃縮回収物が使用されてもよい。なお、濃縮回収物には、リンオキソ酸化剤を新たに添加してもよいが、濃縮回収物のみをリンオキソ酸化剤含有溶液として使用することが好ましい。 FIG. 1 illustrates an embodiment in which the recovered product is concentrated and then returned to the upstream phosphorus oxo oxidation reaction step and used as a phosphorus oxo oxidant (phosphoroxo oxidant-containing solution). As shown in FIG. 1, the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material is a continuous reaction, and the concentrated recovery product may be used as the phosphorus oxo oxidizing agent-containing solution from any stage of the continuous reaction. Although a phosphorus oxo oxidant may be newly added to the concentrated recovery product, it is preferable to use only the concentrated recovery product as the phosphorus oxo oxidant-containing solution.

濃縮回収物は、上流にあるリンオキソ酸化反応工程に再び戻されてもよいが、他のリンオキソ酸化反応工程のリンオキソ酸化剤含有溶液として用いられてもよい。図2は、濃縮回収物が他のリンオキソ酸化反応工程に用いられる場合を説明する工程図である。図2では、まず、リンオキソ酸化剤による第1のパルプ原料の第1のリンオキソ酸化反応が行われる。第1のリンオキソ酸化反応の反応産物として、未反応リンオキソ酸化剤と第1のリンオキソ酸化パルプが得られ、第1の分離工程において、回収物が回収され、この回収物は濃縮される。次いで、得られた濃縮回収物は第2のパルプ原料のリンオキソ酸化剤含有溶液として用いられ、第2のリンオキソ酸化反応が行われる。第2のリンオキソ酸化反応後には、反応産物として、未反応リンオキソ酸化剤と第2のリンオキソ酸化パルプが得られ、第2の分離工程において、回収物が再度回収され濃縮される。第2の分離工程においては、濃縮回収物の回収と同時に第2のリンオキソ酸化パルプが得られる。本発明は、このような第2のリンオキソ酸化パルプの製造方法に関するものである。 The concentrated recovered product may be returned to the upstream phosphorus oxo oxidation reaction step again, or may be used as a phosphorus oxo oxidant-containing solution in another phosphorus oxo oxidation reaction step. FIG. 2 is a process diagram illustrating a case where the concentrated recovered product is used in another phosphorus oxo oxidation reaction step. In FIG. 2, first, the first phosphorus oxo oxidation reaction of the first pulp raw material is carried out by the phosphorus oxo oxidizing agent. As the reaction product of the first phosphorus oxo oxidation reaction, an unreacted phosphorus oxo oxidizing agent and the first phosphorus oxo oxide pulp are obtained, and in the first separation step, the recovered product is recovered and the recovered product is concentrated. Next, the obtained concentrated and recovered product is used as a phosphorus oxo oxidizing agent-containing solution of the second pulp raw material, and a second phosphorus oxo oxidation reaction is carried out. After the second phosphorus oxo oxidation reaction, an unreacted phosphorus oxo oxidant and a second phosphorus oxo oxide pulp are obtained as reaction products, and in the second separation step, the recovered product is recovered again and concentrated. In the second separation step, a second phosphorus oxo oxide pulp is obtained at the same time as the recovery of the concentrated recovered product. The present invention relates to such a method for producing a second phosphorus oxo oxide pulp.

本発明が図2のような工程を含むリンオキソ酸化パルプの製造方法である場合、第1のパルプ原料と第2のパルプ原料は同種のものであってもよく、異種のものであってもよい。また、第1のリンオキソ酸化反応工程と、第2のリンオキソ酸化反応工程の反応条件は同条件であってもよく、異なる条件であってもよい。 When the present invention is a method for producing phosphoroxo-oxidized pulp including the steps shown in FIG. 2, the first pulp raw material and the second pulp raw material may be of the same type or different types. .. Further, the reaction conditions of the first phosphorus oxo oxidation reaction step and the second phosphorus oxo oxidation reaction step may be the same conditions or different conditions.

図2では図示されていないが、第2の分離工程で回収された濃縮回収物は、さらに第3のパルプ原料のリンオキソ酸化剤含有溶液として用いられてもよい。この場合、第3のリンオキソ酸化反応の反応産物として、未反応リンオキソ酸化剤と第3のリンオキソ酸化パルプが得られ、第3の分離工程において、濃縮回収物と第3のリンオキソ酸化パルプに分離される。このように、パルプ原料のリンオキソ酸化反応で回収される濃縮回収物は、複数回再利用される場合もある。 Although not shown in FIG. 2, the concentrated recovered product recovered in the second separation step may be further used as a phosphorus oxo oxidizing agent-containing solution of the third pulp raw material. In this case, an unreacted phosphorus oxo oxidant and a third phosphorus oxo oxide pulp are obtained as reaction products of the third phosphorus oxo oxidation reaction, and in the third separation step, they are separated into a concentrated recovered product and a third phosphorus oxo oxide pulp. To. As described above, the concentrated recovered product recovered by the phosphorus oxo oxidation reaction of the pulp raw material may be reused a plurality of times.

濃縮回収物の存在下においてパルプ原料をリンオキソ酸化する工程では、濃縮回収物の添加量を回収物中に含まれるリン原子量に換算した場合、パルプ原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量を0.5質量%以上100質量%以下とすることが好ましく、1.0質量%以上50質量%以下とすることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下とすることがさらに好ましい。また、パルプ原料(絶乾質量)に対する窒素原子の添加量は5質量%以上200質量%以下とすることが好ましく、20質量%以上と150質量%以下することがより好ましく、45質量%以上100質量%以下とすることがさらに好ましい。パルプ原料に対するリン原子と窒素原子の添加量が上記範囲内であれば、パルプ原料を効率よくリンオキソ酸化することができる。 In the step of phosphorus oxo oxidation of the pulp raw material in the presence of the concentrated recovered product, when the amount of the concentrated recovered product added is converted into the phosphorus atomic weight contained in the recovered product, the amount of phosphorus atom added to the pulp raw material (absolute dry mass) is calculated. It is preferably 0.5% by mass or more and 100% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. The amount of nitrogen atoms added to the pulp raw material (absolute dry mass) is preferably 5% by mass or more and 200% by mass or less, more preferably 20% by mass or more and 150% by mass or less, and 45% by mass or more and 100%. It is more preferably mass% or less. When the amount of phosphorus atom and nitrogen atom added to the pulp raw material is within the above range, the pulp raw material can be efficiently phosphorylated.

濃縮回収物の存在下においてパルプ原料をリンオキソ酸化する工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くのリンオキソ酸基が導入されるので好ましい。また、本発明では、濃縮回収物におけるリンオキソ酸化剤の濃度をさら高めるために、回収物とは別にリンオキソ酸化剤を添加してもよく、リンオキソ酸化剤とは別に他の添加剤を添加してもよい。 The step of phosphoroxooxidizing the pulp raw material in the presence of the concentrated recovered material may be performed at least once, but may be repeated a plurality of times. In this case, it is preferable because more phosphorus oxo acid groups are introduced. Further, in the present invention, in order to further increase the concentration of the phosphorus oxo oxidant in the concentrated recovered product, a phosphorus oxo oxidant may be added separately from the recovered product, and another additive may be added separately from the phosphorus oxo oxidant. May be good.

<洗浄工程>
リンオキソ酸化工程の後には、必要に応じて洗浄工程を設けてもよい。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりリンオキソ酸化パルプを洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。
<Washing process>
A washing step may be provided after the phosphorus oxo oxidation step, if necessary. The washing step is performed, for example, by washing the phosphorus oxo oxide pulp with water or an organic solvent. Further, the cleaning step may be performed after each step described later, and the number of cleanings performed in each cleaning step is not particularly limited.

<アルカリ処理工程>
リンオキソ酸化工程の後には、必要に応じてアルカリ処理工程を設けてもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、リンオキソ酸化パルプを浸漬する方法が挙げられる。
<Alkaline treatment process>
If necessary, an alkali treatment step may be provided after the phosphorus oxo oxidation step. The alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing phosphorusoxo oxide pulp in an alkaline solution.

アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In the present embodiment, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably used as the alkaline compound because of its high versatility. Further, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among them, the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるリンオキソ酸化パルプのアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリンオキソ酸化パルプの絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the alkaline solution in the alkaline treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower, and more preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. The immersion time of the phosphorus oxo oxide pulp in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less. The amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less, for example, with respect to the absolute dry mass of the phosphorus oxo oxide pulp. Is more preferable.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、リンオキソ酸化工程の後であってアルカリ処理工程の前に、洗浄工程を設けることが好ましい。 In order to reduce the amount of the alkaline solution used in the alkaline treatment step, it is preferable to provide a cleaning step after the phosphorus oxo oxidation step and before the alkaline treatment step.

<酸処理工程>
リンオキソ酸化工程の後には、必要に応じて酸処理工程を設けてもよい。例えば、リンオキソ酸化工程、酸処理及びアルカリ処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment process>
An acid treatment step may be provided after the phosphorus oxo oxidation step, if necessary. For example, the phosphorus oxo oxidation step, the acid treatment, and the alkali treatment may be performed in this order.

酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中にリンオキソ酸化パルプを浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることが特に好ましい。 The method of acid treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing phosphorusoxo oxide pulp in an acidic solution containing an acid. The concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less, for example. The pH of the acidic solution used is not particularly limited, but is preferably 0 or more and 4 or less, and more preferably 1 or more and 3 or less. As the acid contained in the acidic solution, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid or the like can be used. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chloric acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.

酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリンオキソ酸化パルプの絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and more preferably 20 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less. The amount of the acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1,000% by mass or more and 10,000% by mass or less, for example, with respect to the absolute dry mass of the phosphorus oxo oxide pulp. Is more preferable.

<その他の工程>
リンオキソ酸化パルプの製造工程では、上述した工程に加えて、さらに濾過工程を設けてもよい。濾過工程では、フィルター等の濾材を用いて、分散液中の異物や浮遊物質(SS)等を除去できる。フィルターとしては、例えば、セラミックフィルターを用いることができる。また、濾過工程では精密濾過(MF膜)、限外濾過(UF膜)を用いることも好ましい。
<Other processes>
In the process for producing phosphoroxo-oxidized pulp, a filtration step may be further provided in addition to the above-mentioned steps. In the filtration step, foreign substances, suspended solids (SS) and the like in the dispersion can be removed by using a filter medium such as a filter. As the filter, for example, a ceramic filter can be used. Further, it is also preferable to use microfiltration (MF membrane) and ultrafiltration (UF membrane) in the filtration step.

(リンオキソ酸化パルプ)
本発明は、上述したリンオキソ酸化パルプの製造方法で製造されたリンオキソ酸化パルプに関するものであってもよい。リンオキソ酸化パルプは、リンオキソ酸基を有する。なお、本明細書において、リンオキソ酸基には、リンオキソ酸基に由来する置換基も含まれる。
(Linoxo oxide pulp)
The present invention may relate to the phosphorus oxo oxide pulp produced by the method for producing the phosphorus oxo oxide pulp described above. The phosphorus oxo oxide pulp has a phosphorus oxo acid group. In addition, in this specification, a phosphorus oxo acid group also includes a substituent derived from a phosphorus oxo acid group.

リンオキソ酸基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。リンオキソ酸基は、たとえばリン酸からヒドロキシ基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には−PO32で表される基である。リンオキソ酸基には、リンオキソ酸基に由来する置換基も含まれ、リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)としてリンオキソ酸化パルプに含まれていてもよい。また、リンオキソ酸基は、たとえば、亜リン酸基(ホスホン酸基)であってもよく、リンオキソ酸基に由来する置換基は、亜リン酸基の塩などであってもよい。 The phosphoroxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). The phosphorus oxo acid group is, for example, a divalent functional group obtained by removing a hydroxy group from phosphoric acid. Specifically, it is a group represented by −PO 3 H 2 . The phosphorus oxo acid group also includes a substituent derived from the phosphorus oxo acid group, and the substituent derived from the phosphorus oxo acid group includes a substituent such as a salt of the phosphorus oxo acid group and a phosphorus oxo acid ester group. The substituent derived from the phosphoric acid group may be contained in the phosphoric oxide pulp as a group in which the phosphoric acid group is condensed (for example, a pyrophosphate group). Further, the phosphorous acid group may be, for example, a phosphorous acid group (phosphonic acid group), and the substituent derived from the phosphorous acid group may be a salt of the phosphorous acid group or the like.

式(1)中、a、bおよびnは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αnおよびα’のうちa個がO-であり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αnおよびα’の全てがO-であっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。 In the formula (1), a, b and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). α 1, α 2, ···, a number of alpha n and alpha 'is O - a and the remainder is either R, the OR. It is also possible that all of each α n and α'are O . R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched chain hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, and an unsaturated-branched chain hydrocarbon, respectively. A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or an inducing group thereof. Further, in the formula (1), n is preferably 1.

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

また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。 Further, as the inducing group in R, a functional group in which at least one of functional groups such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted with respect to the main chain or side chain of the above-mentioned various hydrocarbon groups. The group is mentioned, but is not particularly limited. The number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less.

βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、又は芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βを含むパルプ原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。なお、βb+は有機オニウムイオンであってもよい。 β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. Examples of monovalent or higher cations composed of organic substances include aliphatic ammonium or aromatic ammonium, and examples of monovalent or higher valent cations composed of inorganic substances include ions of alkali metals such as sodium, potassium, and lithium. Examples thereof include cations of divalent metals such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and the like, but the present invention is not particularly limited. These may be applied alone or in combination of two or more. The monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance is preferably sodium or potassium ion which is hard to yellow when the pulp raw material containing β is heated and is easily industrially used, but is not particularly limited. Note that β b + may be an organic onium ion.

リンオキソ酸化パルプに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえばリンオキソ酸化パルプ1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、リンオキソ酸化パルプに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえばリンオキソ酸化パルプ1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.50mmol/g以下であることがさらに好ましく、3.00mmol/g以下であることが特に好ましい。本発明の製造方法においては、特に、リンオキソ酸化パルプに対するリンオキソ酸基の導入量が1.00mmol/g以上を達成できるように、回収物を濃縮することが好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、リンオキソ酸化パルプを微細化する際には、その微細化を容易とすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。ここで、単位mmol/gにおける分母は、リンオキソ酸基の対イオンが水素イオン(H+)であるときのリンオキソ酸化パルプの質量を示す。 The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the phosphorus oxo oxide pulp is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g per 1 g (mass) of the phosphorus oxo oxide pulp, for example. It is more preferably g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the phosphorus oxo oxide pulp is preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less per 1 g (mass) of the phosphorus oxo oxide pulp, for example. It is more preferably 50 mmol / g or less, and particularly preferably 3.00 mmol / g or less. In the production method of the present invention, it is particularly preferable to concentrate the recovered product so that the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the phosphorus oxo oxide pulp can be 1.00 mmol / g or more. By setting the amount of the phosphorus oxo acid group introduced within the above range, when the phosphorus oxo oxide pulp is miniaturized, the miniaturization can be facilitated and the stability of the fine fibrous cellulose can be enhanced. Become. Here, the denominator in the unit mmol / g indicates the mass of the phosphorus oxo oxide pulp when the counter ion of the phosphorus oxo acid group is a hydrogen ion (H + ).

リンオキソ酸化パルプに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られたリンオキソ酸化パルプを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the phosphorus oxo oxide pulp can be measured by, for example, a neutralization titration method. In the measurement by the neutralization titration method, the introduction amount is measured by determining the change in pH while adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained slurry containing the phosphorus oxo oxide pulp.

図3は、リンオキソ酸基を有するリンオキソ酸化パルプ含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。リンオキソ酸化パルプに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、リンオキソ酸化パルプを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図3の上側部に示すような滴定曲線を得る。図3の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図3の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれるリンオキソ酸化パルプの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれるリンオキソ酸化パルプの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれるリンオキソ酸化パルプの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
なお、図3において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a slurry containing a phosphorus oxo oxide pulp having a phosphorus oxo acid group. The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the phosphorus oxo oxide pulp is measured, for example, as follows.
First, the slurry containing the phosphorus oxo oxide pulp is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the same defibration treatment as the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin.
Next, the change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve as shown in the upper part of FIG. 3 is obtained. The titration curve shown in the upper part of FIG. 3 plots the measured pH with respect to the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of FIG. 3 plots the pH with respect to the amount of alkali added. The increment (differential value) (1 / mmol) is plotted. In this neutralization titration, two points are confirmed in which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum in the curve plotting the measured pH with respect to the amount of alkali added. Of these, the maximum point of the increment obtained first when alkali is added is called the first end point, and the maximum point of the increment obtained next is called the second end point. The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid of the phosphorus oxo oxide pulp contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the first end point to the second end point. The amount is equal to the amount of the second dissociated acid of the phosphorus oxo oxide pulp contained in the slurry used for the titration, and the amount of alkali required from the start to the second end point of the titration is the phosphorus oxo oxide pulp contained in the slurry used for the titration. Is equal to the total amount of dissociated acid. Then, the value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated is the amount of phosphorus oxo acid group introduced (mmol / g). The amount of phosphorus oxo acid group introduced (or the amount of phosphorus oxo acid group) simply means the amount of the first dissociated acid.
In FIG. 3, the region from the start of titration to the first end point is referred to as a first region, and the region from the first end point to the second end point is referred to as a second region. For example, when the phosphoric acid group is a phosphoric acid group and the phosphoric acid group causes condensation, the amount of weakly acidic groups in the phosphoric acid group (also referred to as the second dissociated acid amount in the present specification) is apparently It decreases, and the amount of alkali required for the second region is smaller than the amount of alkali required for the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic groups in the phosphorus oxo acid group (also referred to as the first dissociated acid amount in the present specification) is the same as the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation. Further, when the phosphorous acid group is a phosphorous acid group, the weakly acidic group does not exist in the phosphorous acid group, so that the amount of alkali required for the second region is reduced or the amount of alkali required for the second region is reduced. May be zero. In this case, the titration curve has one point where the pH increment is maximized.

なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型のパルプの質量を示すことから、酸型のパルプが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときのパルプの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンであるパルプが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W−1)×A/1000}
A[mmol/g]:パルプが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の総解離酸量)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
Since the denominator of the above-mentioned phosphorus oxo acid group introduction amount (mmol / g) indicates the mass of the acid type pulp, the phosphorus oxo acid group amount of the acid type pulp (hereinafter, the phosphorus oxo acid group amount (acid type)). Is called). On the other hand, when the counterion of the phosphorus oxo acid group is replaced with an arbitrary cation C so as to have a charge equivalent, the denominator is converted to the mass of the pulp when the cation C is a counterion. , The amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter, the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) contained in the pulp in which the cation C is a counter ion can be determined.
That is, it is calculated by the following formula.
Phosphoric acid group amount (C type) = Phosphoric acid group amount (acid type) / {1+ (W-1) x A / 1000}
A [mmol / g]: Total amount of anion derived from phosphoric acid group in pulp (total amount of dissociated acid of phosphoric acid group)
W: Formula amount per valence of cation C (for example, Na is 23, Al is 9)

なお、滴定法によるリンオキソ酸基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低いリンオキソ酸基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、例えば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5〜30秒に10〜50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、リンオキソ酸化パルプ含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、例えば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。 In the measurement of the amount of phosphorus oxo acid groups by the titration method, if the amount of one drop of the sodium hydroxide aqueous solution is too large or the titration interval is too short, the amount of phosphorus oxo acid groups will be lower than the original value. It may not be obtained. As an appropriate dropping amount and titration interval, for example, it is desirable to titrate 10 to 50 μL of a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution every 5 to 30 seconds. Further, in order to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the linoxo-oxidized pulp-containing slurry, for example, it is desirable to measure while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of titration to the end of titration.

(微細繊維状セルロースの製造方法)
本発明は、上述したリンオキソ酸化パルプの製造方法で製造されたリンオキソ酸化パルプを解繊処理する工程を含む、微細繊維状セルロースの製造方法に関するものでもある。なお、本明細書において、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを微細繊維状セルロースもしくはCNFと呼ぶこともある。微細繊維状セルロースの繊維幅は1000nm以下であればよく、100nm以下であることが好ましく、8nm以下であることがより好ましい。
(Manufacturing method of fine fibrous cellulose)
The present invention also relates to a method for producing fine fibrous cellulose, which comprises a step of defibrating the phosphorus oxo oxidized pulp produced by the above-mentioned method for producing phosphorus oxo oxidized pulp. In the present specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less may be referred to as fine fibrous cellulose or CNF. The fiber width of the fine fibrous cellulose may be 1000 nm or less, preferably 100 nm or less, and more preferably 8 nm or less.

微細繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1000nm以下である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることが特に好ましい。微細繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。 The fiber width of the fine fibrous cellulose can be measured, for example, by observation with an electron microscope. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, 1000 nm or less. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, further preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and 2 nm or more and 10 nm or less. Is particularly preferable. By setting the average fiber width of the fine fibrous cellulose to 2 nm or more, it is possible to suppress the dissolution of the fine fibrous cellulose in water as a cellulose molecule, and to more easily exhibit the effects of the fine fibrous cellulose to improve strength, rigidity and dimensional stability. be able to. The fine fibrous cellulose is, for example, monofibrous cellulose.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、微細繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
The average fiber width of the fine fibrous cellulose is measured as follows, for example, using an electron microscope. First, an aqueous suspension of fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast on a hydrophilized carbon film-coated grid for TEM observation. Use as a sample. If it contains wide fibers, an SEM image of the surface cast on the glass may be observed. Next, observation is performed using an electron microscope image at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50,000 times depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions and magnification should be adjusted so as to satisfy the following conditions.
(1) A straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y that intersects the straight line perpendicularly is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
The width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is visually read with respect to the observation image satisfying the above conditions. In this way, at least three sets of observation images of surface portions that do not overlap each other are obtained. Next, for each image, the width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is read. As a result, at least 20 fibers × 2 × 3 = 120 fibers are read. Then, the average value of the read fiber widths is taken as the average fiber width of the fine fibrous cellulose.

微細繊維状セルロースの繊維長は、特に限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and 0.1 μm or more and 600 μm or less. More preferred. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed. It is also possible to set the slurry viscosity of the fibrous cellulose in an appropriate range. The fiber length of the fine fibrous cellulose can be obtained by, for example, image analysis by TEM, SEM, or AFM.

微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。 The fine fibrous cellulose preferably has an I-type crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has an I-type crystal structure can be identified in the diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418 Å) monochromatic with graphite. Specifically, it can be identified by having typical peaks at two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less. The ratio of the type I crystal structure to the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and further preferably 50% or more. As a result, even better performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion. The crystallinity is determined by a conventional method from the X-ray diffraction profile measured and the pattern (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、特に限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。また、溶媒分散体を作製した際に十分な増粘性が得られやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば微細繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。 The axial ratio (fiber length / fiber width) of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 20 or more and 10000 or less, and more preferably 50 or more and 1000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit value or more, it is easy to form a sheet containing fine fibrous cellulose. In addition, sufficient viscosity can be easily obtained when the solvent dispersion is produced. By setting the axial ratio to the above upper limit value or less, for example, when treating fine fibrous cellulose as an aqueous dispersion, it is preferable in that handling such as dilution becomes easy.

<解繊処理>
微細繊維状セルロースの製造工程は、上述したリンオキソ酸化パルプの製造方法で製造されたリンオキソ酸化パルプを解繊処理する工程を含む。リンオキソ酸化パルプを解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
<Fiber processing>
The step of producing the fine fibrous cellulose includes a step of defibrating the phosphorylated pulp produced by the above-mentioned method for producing phosphorylated pulp. Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating the phosphorusoxo oxide pulp in the defibration treatment step. In the defibration treatment step, for example, a defibration treatment apparatus can be used. The defibrating apparatus is not particularly limited, but for example, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high-pressure homogenizer or an ultra-high pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc type refiner, a conical refiner, and a twin shaft. A kneader, a vibration mill, a homomixer under high speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used. Among the above-mentioned defibration processing devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by crushed media and less likely to cause contamination.

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

解繊処理時のリンオキソ酸化パルプの固形分濃度は適宜設定できる。また、リンオキソ酸化パルプを分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのリンオキソ酸化パルプ以外の固形分が含まれていてもよい。 The solid content concentration of the phosphorus oxo oxide pulp during the defibration treatment can be appropriately set. Further, the slurry obtained by dispersing the phosphorus oxo oxide pulp in a dispersion medium may contain a solid content other than the phosphorus oxo oxide pulp such as urea having a hydrogen bond property.

このような解繊処理工程を経て、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液が得られる。解繊処理後の分散液には、任意成分が添加されてもよい。任意成分としては、親水性高分子、親水性低分子、有機イオン等を挙げることができる。また、微細繊維状セルロース含有分散液は、任意成分として、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、分散剤、および架橋剤から選択される一種または二種以上を含んでいてもよい。 Through such a defibration treatment step, a dispersion liquid containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less can be obtained. An arbitrary component may be added to the dispersion liquid after the defibration treatment. Examples of the optional component include a hydrophilic polymer, a hydrophilic low molecule, and an organic ion. In addition, the fine fibrous cellulose-containing dispersion has optional components such as a surfactant, a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, a leveling agent, an antiseptic, an antifoaming agent, an organic particle, a lubricant, and an antistatic agent. , UV protection agents, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters, plasticizers, dispersants, and cross-linking agents, which may contain one or more.

(用途)
上述したリンオキソ酸化パルプは、再利用リンオキソ酸化剤を用いてリンオキソ酸化されたものであるが、リンオキソ酸基導入量は、再利用されていないリンオキソ酸化剤を用いてリンオキソ酸化をした際のリンオキソ酸基導入量と同レベルであり、リンオキソ酸基導入量は十分である。このため、微細繊維状セルロースとする際の微細化が容易であり、微細化度合いも良好である。そして、このような微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース含有スラリーや微細繊維状セルロース含有シートにおいては、その透明性が十分に高い。このような特性を活かす観点から微細繊維状セルロースは各種のディスプレイ装置、各種の太陽電池、等の光透過性基板の用途に適している。また、電子機器の基板、家電の部材、各種の乗り物や建物の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適している。さらに、糸、フィルタ、織物、緩衝材、スポンジ、研磨材などの他、シートそのものを補強材として使う用途にも適している。また、本発明の繊維状セルロースは、増粘剤として各種用途(例えば、食品、化粧品、セメント、塗料、インクなどへの添加物など)に使用することもできる。
(Use)
The above-mentioned phosphoroxo-oxidized pulp is phosphor-oxidized using a recycled phosphorus-oxo oxidant, but the amount of phosphorus oxo acid group introduced is the phosphor-oxo acid obtained by phosphor-oxidation using a non-recycled phosphor-oxo oxidant. It is at the same level as the amount of group introduced, and the amount of phosphorus oxo acid group introduced is sufficient. Therefore, it is easy to make fine fibrous cellulose, and the degree of fineness is also good. The transparency of the fine fibrous cellulose-containing slurry or fine fibrous cellulose-containing sheet containing such fine fibrous cellulose is sufficiently high. From the viewpoint of utilizing such characteristics, fine fibrous cellulose is suitable for applications of light-transmitting substrates such as various display devices and various solar cells. It is also suitable for applications such as substrates for electronic devices, materials for home appliances, window materials for various vehicles and buildings, interior materials, exterior materials, and packaging materials. Further, it is suitable for applications where the sheet itself is used as a reinforcing material in addition to threads, filters, woven fabrics, cushioning materials, sponges, and abrasives. In addition, the fibrous cellulose of the present invention can also be used as a thickener for various purposes (for example, additives to foods, cosmetics, cement, paints, inks, etc.).

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 The features of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, amounts used, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limiting by the specific examples shown below.

[実施例1]
<リンオキソ酸化反応工程>
針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を原料として使用した。上記針葉樹クラフトパルプ(絶乾質量)100質量部に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液(リンオキソ酸化剤含有溶液)を加え、リン酸二水素アンモニウム45質量部(リン原子の質量部数が12質量部)、尿素120質量部、イオン交換水150質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。熱風乾燥機で加熱し、パルプ中のセルロースにリンオキソ酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプAを得た。
[Example 1]
<Linoxo oxidation reaction process>
As softwood kraft pulp, pulp made by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 sheet, dissociated and measured according to JIS P 8121 has a Canadian standard drainage degree (CSF) of 700 ml). Used as a raw material. To 100 parts by mass of the coniferous kraft pulp (absolute dry mass), a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea (solution containing a phosphorus oxo oxidizing agent) is added, and 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate (the number of parts by mass of phosphorus atom is 12). By mass), urea was squeezed to 120 parts by mass, and ion-exchanged water was 150 parts by mass to obtain a chemical-impregnated pulp. The pulp was heated with a hot air dryer to introduce a phosphorus oxo acid group into the cellulose in the pulp to obtain a phosphorus oxo oxidized pulp A.

<濃縮工程(循環濃縮)>
上記<リンオキソ酸化反応工程>で得られた、未反応リンオキソ酸化剤とリンオキソ酸化パルプを含む固形物に、リンオキソ酸化パルプの濃度が10質量%以下となるようイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散希釈し、吸引濾過により濾液を回収することで未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液Aを得た。得られた溶液Aを用いて、未反応のリンオキソ酸化剤を含むリンオキソ酸エステル化後のリンオキソ酸化パルプをリンオキソ酸化パルプの濃度が10質量%以下となるよう希釈し、吸引濾過により濾液を回収することで溶液Aよりもリンと窒素濃度が高い溶液Bを得た。この作業を15回繰り返すことで濃縮された溶液Cを得た。溶液Cのリン原子濃度と窒素原子濃度を後述する方法で測定した。
<Concentration process (circulation concentration)>
Ion-exchanged water is poured into the solid containing the unreacted phosphorus oxo oxidant and the phosphorus oxo oxide pulp obtained in the above <phosphorox oxidation reaction step> so that the concentration of the phosphorus oxo oxide pulp is 10% by mass or less, and the mixture is stirred and uniform. The filtrate was collected by suction filtration to obtain a solution A containing an unreacted phosphorus oxo oxidizing agent. Using the obtained solution A, the phosphorylated phosphorylated pulp containing the unreacted phosphoroxyoxidant is diluted so that the concentration of the phosphorylated pulp is 10% by mass or less, and the filtrate is collected by suction filtration. As a result, a solution B having a higher phosphorus and nitrogen concentration than the solution A was obtained. This operation was repeated 15 times to obtain a concentrated solution C. The phosphorus atom concentration and the nitrogen atom concentration of the solution C were measured by the method described later.

<リン原子濃度の測定>
リン原子濃度の測定には呈色反応を利用した。リンオキソ酸化剤を含む溶液Cをデジタルパックテスト全リン用((株)共立理化学研究所製)を使用し測定した。具体的には、耐圧瓶にサンプル1mL、R−1試薬を1滴、R−2試薬を0.5mL加え振り混ぜた。その後、高圧分解器にて蒸気が出始めてから30分加熱を続けた。30分後、分解器より取り出し20℃まで冷却しR−3試薬を4滴加え振り混ぜた。調製した液を呈色試薬の含まれたチューブに全量入れ、数回振り混ぜたあと、デジタルパックテストにて測定を行った。
<Measurement of phosphorus atom concentration>
The color reaction was used to measure the phosphorus atom concentration. Solution C containing a phosphorus oxo oxidizing agent was measured using a digital pack test for all phosphorus (manufactured by Kyoritsu RIKEN Co., Ltd.). Specifically, 1 mL of a sample, 1 drop of R-1 reagent, and 0.5 mL of R-2 reagent were added to a pressure-resistant bottle and shaken. After that, heating was continued for 30 minutes after steam began to be emitted in the high-pressure decomposer. After 30 minutes, it was taken out from the decomposer, cooled to 20 ° C., 4 drops of R-3 reagent was added, and the mixture was shaken. The whole amount of the prepared solution was put into a tube containing a color reagent, shaken several times, and then measured by a digital pack test.

<窒素原子濃度の測定>
窒素原子濃度の測定には呈色反応を利用した。リンオキソ酸化剤を含む溶液をデジタルパックテスト全窒素用((株)共立理化学研究所製)を使用し測定した。具体的には、耐圧瓶にサンプル1mL、R−1試薬を1滴、R−2試薬を0.5mL加え振り混ぜた。その後、高圧分解器にて蒸気が出始めてから30分加熱を続けた。30分後、分解器より取り出し20℃まで冷却しR−3試薬を2滴加え振り混ぜた。調製した液を呈色試薬の含まれたチューブに全量入れ、1分間振り混ぜたあと、デジタルパックテストにて測定を行った。
<Measurement of nitrogen atom concentration>
The color reaction was used to measure the nitrogen atom concentration. A solution containing a phosphorus oxo oxidizing agent was measured using a digital pack test for total nitrogen (manufactured by Kyoritsu RIKEN Co., Ltd.). Specifically, 1 mL of a sample, 1 drop of R-1 reagent, and 0.5 mL of R-2 reagent were added to a pressure-resistant bottle and shaken. After that, heating was continued for 30 minutes after steam began to be emitted in the high-pressure decomposer. After 30 minutes, it was taken out from the decomposer, cooled to 20 ° C., 2 drops of R-3 reagent was added, and the mixture was shaken. The whole amount of the prepared solution was put into a tube containing a color reagent, shaken for 1 minute, and then measured by a digital pack test.

<リンオキソ酸エステル化反応>
別途、針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)をパルプ原料として使用し、パルプ原料1g当たり溶液Cを3.14g添加し、送風乾燥機にて160℃で、11分間加熱することでリンオキソ酸化パルプBを得た。
<Linoxo acid esterification reaction>
Separately, as softwood kraft pulp, pulp made by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 sheets, separated and measured according to JIS P 8121) has a Canadian standard drainage degree (CSF) of 700 ml. ) Was used as a pulp raw material, 3.14 g of solution C was added per 1 g of the pulp raw material, and the pulp was heated at 160 ° C. for 11 minutes in a blower dryer to obtain phosphoroxo-oxidized pulp B.

<洗浄・アルカリ(中和)処理工程>
次いで、得られたリンオキソ酸化パルプBに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、リンオキソ酸化パルプB 100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。濾液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
<Washing / alkali (neutralization) treatment process>
Next, the obtained phosphorus oxo oxide pulp B was washed. In the washing treatment, the pulp dispersion obtained by pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolute dry mass) of phosphorus oxo-oxidized pulp B is stirred so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtration and dehydration are repeated. Was done by. When the electric conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the washing end point was set.

次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプBに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプBを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリンオキソ酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプBを得た。 Next, the washed phosphorus oxo oxide pulp B was neutralized as follows. First, the washed phosphorus oxo oxide pulp B is diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N aqueous sodium hydroxide solution is added little by little with stirring to obtain a phosphorus oxo oxide pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. It was. Next, the phosphorus oxo oxide pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorus oxo oxide pulp B.

さらに、中和処理後のリンオキソ酸化パルプBに対して、上記洗浄処理を行った。これにより得られたリンオキソ酸化パルプBに対しFT−IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm-1付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、得られたリンオキソ酸化パルプBを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 Further, the phosphorus oxo oxide pulp B after the neutralization treatment was subjected to the above washing treatment. The infrared absorption spectrum of the phosphorus oxo oxide pulp B thus obtained was measured using FT-IR. As a result, absorption of the phosphate group based on P = O was observed around 1230 cm -1 , and it was confirmed that the phosphate group was added to the pulp. Further, when the obtained phosphorus oxo oxide pulp B was tested and analyzed by an X-ray diffractometer, two positions, 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less, were located. A typical peak was confirmed in, and it was confirmed that it had cellulose type I crystals.

<機械処理工程>
得られたリンオキソ酸化パルプBにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3〜5nmであった。
<Machine processing process>
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorus oxo oxide pulp B to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated with a wet atomizing device (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst) 6 times at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion containing fine fibrous cellulose. By X-ray diffraction, it was confirmed that this fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope and found to be 3 to 5 nm.

<リンオキソ酸基の導入量の測定>
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量(リンオキソ酸化パルプBのリンオキソ酸基量と等しい)は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液にイオン交換水を添加して、含有量を0.2質量%とし、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図3)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値をリンオキソ酸基量(第1解離酸量)(mmol/g)とした。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値を総解離酸量(mmol/g)とした。
<Measurement of introduction amount of phosphorus oxo acid group>
The amount of phosphorus oxo acid groups in the fine fibrous cellulose (equal to the amount of phosphorus oxo acid groups in the phosphorus oxo oxide pulp B) is the content obtained by adding ion-exchanged water to the fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose. Was 0.2% by mass, and the measurement was carried out by performing treatment with an ion exchange resin and then titrating with an alkali.
For the treatment with the ion exchange resin, a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) having a volume of 1/10 was added to the fine fibrous cellulose-containing slurry, and the mixture was shaken for 1 hour. After that, it was poured on a mesh having a mesh size of 90 μm to separate the resin and the slurry.
Further, in the titration using alkali, the change in the pH value indicated by the slurry is changed while adding 10 μL of a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry treated with the ion exchange resin every 5 seconds. It was done by measuring. The titration was carried out while blowing nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, two points are observed in which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum in the curve plotting the measured pH with respect to the amount of alkali added. Of these, the maximum point of the increment obtained first when alkali is added is called the first end point, and the maximum point of the increment obtained next is called the second end point (FIG. 3). The amount of alkali required from the start of the titration to the first end point is equal to the amount of the first dissociated acid in the slurry used for the titration. Further, the amount of alkali required from the start of titration to the second end point becomes equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used for titration. The amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first end point divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated is the amount of phosphorus oxo acid groups (first dissociated acid amount) (mmol / g). ). Further, the value obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the second end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated was defined as the total amount of dissociated acid (mmol / g).

[実施例2]
<濃縮工程(膜濃縮)>
[実施例1]の<濃縮工程(循環濃縮)>で得られた溶液Aを、クロスフロー式平膜試験機(GEウォーター・テクノロジーズ製 SEPA CFII)に設置された逆浸透膜(DOW FILMTECTM製 SW30HR−380)で処理することで、濃縮溶液Dを得た。この溶液Dを用いた以外は、実施例1と同様方法で、<リンオキソ酸エステル化反応>、<洗浄・アルカリ(中和)処理工程>及び<機械処理工程>を行った。
[Example 2]
<Concentration process (membrane concentration)>
The solution A obtained in the <concentration step (circulation concentration)> of [Example 1] is subjected to a reverse osmosis membrane (manufactured by DOWN FILMTEC TM ) installed in a cross-flow flat membrane tester (SEPA CFII manufactured by GE Water Technologies). By treating with SW30HR-380), a concentrated solution D was obtained. <Linoxo acid esterification reaction>, <washing / alkali (neutralization) treatment step>, and <mechanical treatment step> were carried out in the same manner as in Example 1 except that this solution D was used.

[実施例3]
<濃縮工程(減圧加熱濃縮)>
[実施例1]の<濃縮工程(循環濃縮)>で得られた溶液Aを500mLのナスフラスコに入れ、ロータリーエバポレーター(東京理化機械(株)製)にて減圧濃縮を行った。その際、フラスコの底部を40℃の水浴につけることで、濃縮を促進し溶液Eを得た。溶液Eを、リン濃度が3.8質量%となるよう希釈し溶液E'とした。この溶液E'を用いた以外は、実施例1と同様方法で、<リンオキソ酸エステル化反応>、<洗浄・アルカリ(中和)処理工程>及び<機械処理工程>を行った。
[Example 3]
<Concentration step (concentration by heating under reduced pressure)>
The solution A obtained in the <concentration step (circulation concentration)> of [Example 1] was placed in a 500 mL eggplant flask, and concentrated under reduced pressure using a rotary evaporator (manufactured by Tokyo Rika Kikai Co., Ltd.). At that time, the bottom of the flask was immersed in a water bath at 40 ° C. to promote concentration and obtain a solution E. Solution E was diluted to a phosphorus concentration of 3.8% by mass to obtain Solution E'. <Linoxo acid esterification reaction>, <washing / alkali (neutralization) treatment step>, and <mechanical treatment step> were carried out in the same manner as in Example 1 except that this solution E'was used.

[実施例4]
<リンオキソ酸化反応工程>
針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を原料として使用した。上記針葉樹クラフトパルプ(絶乾質量)100質量部に、亜リン酸(ホスホン酸)と尿素の混合水溶液(リンオキソ酸化剤含有溶液)を加え、亜リン酸33質量部(リン原子の質量部数が12質量部)、尿素120質量部、イオン交換水150質量部となるように圧搾し、薬液含浸パルプを得た。熱風乾燥機で加熱し、パルプ中のセルロースにリンオキソ酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプCを得た。
[Example 4]
<Linoxo oxidation reaction process>
As softwood kraft pulp, pulp made by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 sheet, dissociated and measured according to JIS P 8121 has a Canadian standard drainage degree (CSF) of 700 ml). Used as a raw material. To 100 parts by mass of the coniferous kraft pulp (absolute dry mass), a mixed aqueous solution of phosphorous acid (phosphonic acid) and urea (a solution containing a phosphorus oxo oxidizing agent) is added, and 33 parts by mass of phosphorous acid (the number of parts by mass of phosphorus atom is 12). By mass), 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of ion-exchanged water were squeezed to obtain a chemical-impregnated pulp. The pulp was heated with a hot air dryer to introduce a phosphorus oxo acid group into the cellulose in the pulp to obtain a phosphorus oxo oxidized pulp C.

上記<リンオキソ酸化反応工程>で得られた未反応リンオキソ酸化剤とリンオキソ酸化パルプを含む固形物に、リンオキソ酸化パルプの濃度が10質量%以下となるようイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散希釈し、吸引濾過により濾液を回収することで未反応のリンオキソ酸化剤を含む溶液Fを得た。得られた溶液Fを用いて、未反応リンオキソ酸化剤とリンオキソ酸化パルプをリンオキソ酸化パルプの濃度が10質量%以下となるよう希釈し、吸引濾過により濾液を回収することで溶液Fよりもリンと窒素濃度が高い溶液Gを得た。この作業を15回繰り返すことで濃縮された溶液Hを得た。溶液Hのリン原子濃度と窒素原子濃度を上述した方法で測定した。 Ion-exchanged water is poured into the solid containing the unreacted phosphorus oxo oxidant and the phosphorus oxo oxide pulp obtained in the above <phosphorox oxidation reaction step> so that the concentration of the phosphorus oxo oxide pulp is 10% by mass or less, and the mixture is stirred uniformly. The filtrate was dispersed and diluted, and the filtrate was recovered by suction filtration to obtain a solution F containing an unreacted phosphorus oxo oxidizing agent. Using the obtained solution F, the unreacted phosphorus oxo oxidant and the phosphorus oxo oxide pulp were diluted so that the concentration of the phosphorus oxo oxide pulp was 10% by mass or less, and the filtrate was collected by suction filtration to obtain more phosphorus than the solution F. A solution G having a high nitrogen concentration was obtained. By repeating this operation 15 times, a concentrated solution H was obtained. The phosphorus atom concentration and the nitrogen atom concentration of the solution H were measured by the method described above.

<リンオキソ酸エステル化反応>
別途、針葉樹クラフトパルプとして、王子製紙製のパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)をパルプ原料として使用し、パルプ原料1g当たり溶液Hを3.00g添加し、送風乾燥機にて160℃で、11分間加熱することでリンオキソ酸化パルプDを得た。リンオキソ酸化パルプDを用いた以外は、実施例1と同様方法で、<洗浄・アルカリ(中和)処理工程>及び<機械処理工程>を行った。
<Linoxo acid esterification reaction>
Separately, as softwood kraft pulp, pulp made by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 sheets, separated and measured according to JIS P 8121) has a Canadian standard drainage degree (CSF) of 700 ml. ) Was used as a pulp raw material, 3.00 g of solution H was added per 1 g of the pulp raw material, and the pulp was heated at 160 ° C. for 11 minutes in a blower dryer to obtain phosphoroxo-oxidized pulp D. The <washing / alkali (neutralization) treatment step> and the <mechanical treatment step> were carried out in the same manner as in Example 1 except that the phosphorus oxo oxide pulp D was used.

[比較例1]
溶液Aを濃縮せずに用いた以外は、実施例1と同様方法で、<リンオキソ酸エステル化反応>、<洗浄・アルカリ(中和)処理工程>及び<機械処理工程>を行った。
[Comparative Example 1]
The <phosphoroacid esterification reaction>, <washing / alkali (neutralization) treatment step>, and <mechanical treatment step> were carried out in the same manner as in Example 1 except that the solution A was used without concentration.

表1から明らかなように、実施例では、所定量以上のリンオキソ酸基が導入されたリンオキソ酸化パルプ及び微細繊維状セルロースが得られた。一方、比較例においては、リンオキソ酸化パルプ及び微細繊維状セルロースにおいて、リンオキソ酸基の導入が検出されなかった。 As is clear from Table 1, in the examples, phosphorus oxo oxidized pulp and fine fibrous cellulose into which a predetermined amount or more of phosphorus oxo acid groups were introduced were obtained. On the other hand, in the comparative example, the introduction of the phosphorus oxo acid group was not detected in the phosphorus oxo oxidized pulp and the fine fibrous cellulose.

Claims (6)

リンオキソ酸化剤によるリンオキソ酸化反応後の工程において回収される、未反応のリンオキソ酸化剤を含む回収物を濃縮した濃縮回収物の存在下において、パルプ原料をリンオキソ酸化する工程を含む、リンオキソ酸化パルプの製造方法。 In the presence of a concentrated recovered product obtained by concentrating a recovered product containing an unreacted phosphorus oxo oxidant, which is recovered in a step after the phosphorus oxo oxidation reaction with a phosphorus oxo oxidizing agent, a step of phosphorylating the pulp raw material is included. Production method. 前記濃縮回収物は、前記回収物を循環濃縮、膜濃縮及び加熱減圧濃縮から選択される少なくとも1種の方法で濃縮することで得られる、請求項1に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。 The method for producing phosphoroxo-oxidized pulp according to claim 1, wherein the concentrated recovered product is obtained by concentrating the recovered product by at least one method selected from circulation concentration, membrane concentration and heat-reduced pressure concentration. 前記リンオキソ酸化剤は、リンオキソ酸及びリンオキソ酸塩から選択される少なくとも1種と、尿素とを含む、請求項1又は2に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。 The method for producing a phosphorus oxo oxidized pulp according to claim 1 or 2, wherein the phosphorus oxo oxidizing agent contains at least one selected from a phosphorus oxo acid and a phosphorus oxo acid salt, and urea. 前記濃縮回収物の全質量に対する、リン原子濃度が0.40質量%以上である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。 The method for producing phosphoroxo-oxidized pulp according to any one of claims 1 to 3, wherein the phosphorus atom concentration is 0.40% by mass or more with respect to the total mass of the concentrated recovered product. 前記濃縮回収物の全質量に対する、窒素原子濃度が0.70質量%以上である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法。 The method for producing phosphoroxo-oxidized pulp according to any one of claims 1 to 4, wherein the nitrogen atom concentration is 0.70% by mass or more with respect to the total mass of the concentrated recovered product. 請求項1〜5のいずれか1項に記載のリンオキソ酸化パルプの製造方法で製造されたリンオキソ酸化パルプを解繊処理する工程を含む、微細繊維状セルロースの製造方法。 A method for producing fine fibrous cellulose, which comprises a step of defibrating the phosphorus oxo oxidized pulp produced by the method for producing phosphorus oxo oxidized pulp according to any one of claims 1 to 5.
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