JP2021016982A - Manufacturing method of structure - Google Patents

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寛一 砂川
Kanichi Sunakawa
寛一 砂川
中山 靖章
Yasuaki Nakayama
靖章 中山
圭一 梶田
Keiichi Kajita
圭一 梶田
伸子 福田
Nobuko Fukuda
伸子 福田
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Abstract

To provide a method for simply obtaining a structure to which a three-dimensional structure of a base material is transferred.SOLUTION: A manufacturing method of a structure to which a three-dimensional structure of a base material surface is transferred includes, in this order, the steps of: obtaining a laminate including a sheet in a wet state mounted on the base material surface having the three-dimensional structure; drying the sheet in a state of being mounted on the base material; and obtaining the structure to which the three-dimensional structure of the base material surface is transferred, by peeling the sheet from the laminate. The sheet comprises fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、基材表面の三次元構造が転写された構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a structure to which the three-dimensional structure of the substrate surface is transferred.

従来、シートに各種の表面形状を転写することにより、シートに加飾を行ったり、シートを各種の三次元形状に加工することが行われている。
また、透明な合成ポリマーシートは、強度や加工性に優れた基材の一つであり、種々のシート基材として使用されており、表面に凹凸構造を付与された合成ポリマーシートは、反射防止シート、回折格子などの光学素子として広く用いられている。
特許文献1には、溶融させた熱可塑性樹脂をシート状に押出し、押し出されたシート状物を引き取りつつ、該シート状物の両表面に成形ロールの表面形状を転写させることにより、溝形状の賦形率および格子模様の直線性を両立した格子模様の樹脂シートを製造する方法が記載されている。
また、特許文献2には、表面に凹凸形状が作製されている基材に、賦型用樹脂を塗付し、前記賦型用樹脂を賦型用金型に押圧した状態で、前記賦型用樹脂を半硬化させ、前記賦型用金型に形成された前記反射防止用の凹凸形状を前記賦型用樹脂の表面に転写し、さらに、前記賦型用樹脂を本硬化させることにより、前記賦型用樹脂の表面形状を、前記基材表面の凹凸形状に倣って変形させる、反射防止フィルムの製造方法が記載されている。
Conventionally, by transferring various surface shapes to a sheet, the sheet is decorated and the sheet is processed into various three-dimensional shapes.
In addition, the transparent synthetic polymer sheet is one of the base materials having excellent strength and workability, and is used as various sheet base materials. The synthetic polymer sheet having an uneven structure on the surface is antireflection. It is widely used as an optical element such as a sheet and a diffraction grating.
In Patent Document 1, the molten thermoplastic resin is extruded into a sheet shape, and while the extruded sheet-like material is taken up, the surface shape of the molding roll is transferred to both surfaces of the sheet-like material to form a groove shape. A method for producing a resin sheet having a checkered pattern that has both a shaping rate and a linearity of the checkered pattern is described.
Further, in Patent Document 2, the molding resin is applied to a base material having an uneven shape on the surface, and the molding resin is pressed against the molding mold. By semi-curing the molding resin, transferring the antireflection uneven shape formed on the molding mold to the surface of the molding resin, and further curing the molding resin. A method for producing an antireflection film is described in which the surface shape of the molding resin is deformed according to the uneven shape of the surface of the base material.

特開2018−130881号公報JP-A-2018-1330881 特開2013−210504号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-210504

特許文献1に記載された樹脂シートの製造方法では、成形ロールの表面形状を転写させているが、加熱を伴い、また、種々の物品の表面形状を転写することが困難である。また、特許文献2では、硬化工程を伴い、簡便な方法とはいえない。
本発明の目的は、基材の三次元構造が転写された構造体を簡便に得る方法を提供することである。
In the method for producing a resin sheet described in Patent Document 1, the surface shape of the molding roll is transferred, but it is difficult to transfer the surface shape of various articles with heating. Further, in Patent Document 2, it cannot be said that it is a simple method because it involves a curing step.
An object of the present invention is to provide a method for easily obtaining a structure to which the three-dimensional structure of a base material is transferred.

本発明者等は、湿潤状態にある微細繊維状セルロースを含有するシートを用いることにより、上記の課題が解決されることを見出した。
すなわち、本発明は、以下の<1>〜<10>に関する。
<1> 三次元構造を有する基材表面上に湿潤状態にあるシートが載置された積層体を得る工程、基材に載置された状態でシートを乾燥させる工程、およびシートを積層体から剥離して、基材表面の三次元構造が転写された構造体を得る工程をこの順で有し、該シートが、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する、基材表面の三次元構造が転写された構造体の製造方法。
<2> 前記基材表面の三次元構造が、基材表面上の凹凸構造である、<1>に記載の製造方法。
<3> 前記凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さが、5nm以上である、<2>に記載の製造方法。
<4> 前記凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さが、前記シートの厚み以下である、<2>または<3>に記載の製造方法。
<5> 前記凹凸構造が周期性を有する、<2>〜<4>のいずれかに記載の製造方法。
<6> 前記シート中の微細繊維状セルロースの含有量が固形分中の5質量%以上である、<1>〜<5>のいずれかに記載の製造方法。
<7> 前記基材の表面が、金属、シリコン、セラミックス、プラスチック、ガラス、ゴム、および生物材料から選択される材料で形成されている、<1>〜<6>のいずれかに記載の製造方法。
<8> 湿潤状態にあるシートが、シートの乾燥質量100質量部に対して、15質量部以上10,000質量部以下の水系溶媒を含有する、<1>〜<7>のいずれかに記載の製造方法。
<9> 前記シートの膜厚が、10μm以上10,000μm以下である、<1>〜<8>のいずれかに記載の製造方法。
<10> 乾燥後のシートの含水率が15%未満である、<1>〜<9>のいずれかに記載の製造方法。
The present inventors have found that the above problems can be solved by using a sheet containing fine fibrous cellulose in a wet state.
That is, the present invention relates to the following <1> to <10>.
<1> A step of obtaining a laminate in which a wet sheet is placed on the surface of a base material having a three-dimensional structure, a step of drying the sheet in a state of being placed on the base material, and a step of drying the sheet from the laminate. A step of peeling to obtain a structure to which the three-dimensional structure of the surface of the base material is transferred is obtained in this order, and the sheet contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. A method for manufacturing a structure to which the three-dimensional structure of is transferred.
<2> The manufacturing method according to <1>, wherein the three-dimensional structure of the surface of the base material is an uneven structure on the surface of the base material.
<3> The manufacturing method according to <2>, wherein the depth of the concave portion or the height of the convex portion of the uneven structure is 5 nm or more.
<4> The manufacturing method according to <2> or <3>, wherein the depth of the concave portion or the height of the convex portion of the uneven structure is equal to or less than the thickness of the sheet.
<5> The production method according to any one of <2> to <4>, wherein the uneven structure has periodicity.
<6> The production method according to any one of <1> to <5>, wherein the content of the fine fibrous cellulose in the sheet is 5% by mass or more in the solid content.
<7> The production according to any one of <1> to <6>, wherein the surface of the base material is formed of a material selected from metal, silicon, ceramics, plastic, glass, rubber, and a biomaterial. Method.
<8> The method according to any one of <1> to <7>, wherein the wet sheet contains an aqueous solvent of 15 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the sheet. Manufacturing method.
<9> The production method according to any one of <1> to <8>, wherein the film thickness of the sheet is 10 μm or more and 10,000 μm or less.
<10> The production method according to any one of <1> to <9>, wherein the moisture content of the sheet after drying is less than 15%.

本発明によれば、基材の三次元構造が転写された構造体を簡便に得る方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for easily obtaining a structure to which the three-dimensional structure of a base material is transferred.

図1は、リンオキソ酸基を有する微細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. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a slurry containing fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group. 図2は、カルボキシ基を有する微細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. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a slurry containing fine fibrous cellulose having a carboxy group. 図3は、実施例1で使用した基材表面の三次元構造を示す断面図および鳥観図である。FIG. 3 is a cross-sectional view and a bird's-eye view showing the three-dimensional structure of the surface of the base material used in Example 1. 図4は、実施例1で得られた構造体の光学顕微鏡写真である。FIG. 4 is an optical micrograph of the structure obtained in Example 1. 図5は、実施例2で使用した基材表面の三次元構造を示す断面図および鳥観図である。FIG. 5 is a cross-sectional view and a bird's-eye view showing the three-dimensional structure of the surface of the base material used in Example 2.

[構造体の製造方法]
本発明の基材表面の三次元構造が転写された構造体の製造方法(以下、単に「製造方法」ともいう)は、三次元構造を有する基材表面上に湿潤状態にあるシートが載置された積層体を得る工程(以下、「工程1」ともいう)、基材に載置された状態でシートを乾燥させる工程(以下、「工程2」ともいう)、およびシートを積層体から剥離して、基材表面の三次元構造が転写された構造体を得る工程(以下、「工程3」ともいう)をこの順で有し、該シートが、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロース(以下、単に「微細繊維状セルロース」または「CNF」ともいう)を含有する。本発明の製造方法によれば、加熱や加圧ロールでの加圧等を必要とせずに、基材の三次元形状が転写された構造体を得ることができる。以下の説明において、本発明で使用される、微細繊維状セルロースを含有するシートを、「微細繊維状セルロース含有シート」、「CNF含有シート」、または、単に「シート」ともいう。
上述した効果が得られる詳細な理由は不明であるが、一部は以下のように考えられる。微細繊維状セルロースを含有するシートは、吸水性が高く、吸湿して膨張する特徴がある。該微細繊維状セルロース含有シートを、三次元構造を有する基材表面に載置すると、膨潤したシートが基材表面の三次元構造に沿うように変形し、基材上に載置した状態で前記シートを乾燥することで、表面形状を保ったままで乾燥が進行し、基材表面の三次元構造が転写されると考えられる。
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
[Manufacturing method of structure]
In the method for producing a structure to which the three-dimensional structure of the surface of the base material of the present invention is transferred (hereinafter, also simply referred to as "manufacturing method"), a wet sheet is placed on the surface of the base material having the three-dimensional structure. A step of obtaining the finished laminate (hereinafter, also referred to as "step 1"), a step of drying the sheet while it is placed on a base material (hereinafter, also referred to as "step 2"), and peeling the sheet from the laminate. Then, a step of obtaining a structure to which the three-dimensional structure of the surface of the base material is transferred (hereinafter, also referred to as “step 3”) is performed in this order, and the sheet is a fine fiber having a fiber width of 1,000 nm or less. Tertiary cellulose (hereinafter, also simply referred to as "fine fibrous cellulose" or "CNF") is contained. According to the production method of the present invention, it is possible to obtain a structure to which the three-dimensional shape of the base material is transferred without the need for heating or pressurization with a pressurizing roll. In the following description, the sheet containing fine fibrous cellulose used in the present invention is also referred to as "fine fibrous cellulose-containing sheet", "CNF-containing sheet", or simply "sheet".
The detailed reason for obtaining the above-mentioned effects is unknown, but some of them are considered as follows. Sheets containing fine fibrous cellulose have high water absorption and are characterized by absorbing moisture and expanding. When the fine fibrous cellulose-containing sheet is placed on the surface of a base material having a three-dimensional structure, the swollen sheet is deformed along the three-dimensional structure of the surface of the base material, and the sheet is placed on the base material. It is considered that by drying the sheet, the drying proceeds while maintaining the surface shape, and the three-dimensional structure of the substrate surface is transferred.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

<基材>
基材としては、その表面に三次元構造を有する基材であればとくに限定されない。基材表面が有する三次元構造としては、基材表面の凹凸構造に限定されるものではなく、お椀状、球状、三角屋根形状等の三次元構造であってもよい。
これらの中でも、本発明の製造方法では、基材表面の有する微細な三次元構造を、シートに転写することが可能であることから、基材表面の有する三次元構造は、基材表面上の凹凸構造であることが好ましい。シートに三次元構造を精密に転写する観点から、凹部の深さまたは凸部の高さは、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上、さらに好ましくは20nm以上、よりさらに好ましくは50nm以上であり、そして、好ましくは300μm以下、より好ましくは100μm以下、さらに好ましくは50μm以下である。
基材表面の有する三次元構造が基材表面上の凹凸構造である場合、凹部の深さまたは凸部の高さは、凹凸形状を精密に転写させる観点から、CNF含有シートの厚み以下であることが好ましい。
<Base material>
The base material is not particularly limited as long as it is a base material having a three-dimensional structure on its surface. The three-dimensional structure of the surface of the base material is not limited to the uneven structure of the surface of the base material, and may be a three-dimensional structure such as a bowl shape, a spherical shape, or a triangular roof shape.
Among these, in the production method of the present invention, since the fine three-dimensional structure of the base material surface can be transferred to the sheet, the three-dimensional structure of the base material surface is on the base material surface. It is preferably an uneven structure. From the viewpoint of precisely transferring the three-dimensional structure to the sheet, the depth of the concave portion or the height of the convex portion is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more, still more preferably 20 nm or more, still more preferably 50 nm or more. And, preferably 300 μm or less, more preferably 100 μm or less, still more preferably 50 μm or less.
When the three-dimensional structure of the surface of the base material is an uneven structure on the surface of the base material, the depth of the concave portion or the height of the convex portion is equal to or less than the thickness of the CNF-containing sheet from the viewpoint of precisely transferring the uneven shape. Is preferable.

本発明において、基材表面上の凹凸構造の形状はとくに限定されないが、本発明の製造方法によれば、微細な基材表面の三次元構造が転写された構造体が得られることから、周期性のある凹凸構造であることが好ましい。これにより、基材の表面の三次元構造が転写された構造体を、回折格子や、反射格子シートなどの光学素子として使用することができる。
従って、基材表面の三次元構造は、周期性のある凹凸構造であることがとくに好ましい。
In the present invention, the shape of the uneven structure on the surface of the base material is not particularly limited, but according to the production method of the present invention, a structure in which the three-dimensional structure of the fine base material surface is transferred can be obtained. It is preferable that the structure is uneven. As a result, the structure to which the three-dimensional structure of the surface of the base material is transferred can be used as an optical element such as a diffraction grating or a reflection lattice sheet.
Therefore, it is particularly preferable that the three-dimensional structure of the surface of the base material is an uneven structure having periodicity.

基材の材質としてはとくに限定されないが、湿潤状態にあるシートを載置する観点から、湿潤状態にあるシートを載置することにより、表面形状が変化しないことが好ましい。
具体的には、基材の表面は、金属、シリコン、セラミックス、プラスチック、ガラス、ゴム、および生物材料から選択される材料で形成されていることが好ましい。なお、生物材料としては、人体、動物等の皮膚、歯牙、臓器等が例示される。
The material of the base material is not particularly limited, but from the viewpoint of placing the sheet in the wet state, it is preferable that the surface shape does not change by placing the sheet in the wet state.
Specifically, the surface of the substrate is preferably formed of a material selected from metals, silicon, ceramics, plastics, glass, rubber, and biomaterials. Examples of biomaterials include skins, teeth, organs, and the like of human bodies and animals.

<微細繊維状セルロース含有シート>
微細繊維状セルロース含有シートは、少なくとも微細繊維状セルロースを含有し、これに加えて、水溶性高分子を含有することが好ましい。
微細繊維状セルロース含有シートが含有する各成分について以下に説明する。
<Sheet containing fine fibrous cellulose>
The fine fibrous cellulose-containing sheet preferably contains at least fine fibrous cellulose and, in addition, a water-soluble polymer.
Each component contained in the fine fibrous cellulose-containing sheet will be described below.

〔微細繊維状セルロース〕
微細繊維状セルロースは、繊維幅が1,000nm以下である繊維状セルロースである。なお、繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。
微細繊維状セルロースの繊維幅は、1,000nm以下である。微細繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば2nm以上1,000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの繊維幅を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。
[Fine fibrous cellulose]
The fine fibrous cellulose is a fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose can be measured by, for example, observation with an electron microscope.
The fiber width of the fine fibrous cellulose is 1,000 nm or less. The fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1,000 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 preferred. By setting the 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 make it easier to exhibit the effects of the fine fibrous cellulose on improving strength, rigidity and dimensional stability. Can be done.

微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1,000nm以下である。微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、2nm以上1,000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることがとくに好ましい。微細繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、微細繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is, for example, 1,000 nm or less. The average fiber width of the fine fibrous cellulose is preferably 2 nm or more and 1,000 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 preferred. 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0.01質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1,000倍、5,000倍、10,000倍あるいは50,000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。ただし、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。
The average fiber width of the fine fibrous cellulose is measured as follows, for example, using an electron microscope. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose having a concentration of 0.01% 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 to prepare a sample for TEM observation. And. 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 1,000 times, 5,000 times, 10,000 times, or 50,000 times depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions and magnification 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.

上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。 The 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 fibrous cellulose.

微細繊維状セルロースの繊維長は、とくに限定されないが、たとえば0.1μm以上1,000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm or more and 1,000 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. Is even more preferable. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose can be suppressed. Further, it is possible to set the slurry viscosity of the fine 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、とくに限定されないが、たとえば20以上10,000以下であることが好ましく、50以上1,000以下であることがより好ましい。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 10,000 or less, and more preferably 50 or more and 1,000 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.

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

イオン性基としてのアニオン性基としては、たとえばリンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、およびスルホン基またはスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基およびカルボキシ基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リンオキソ酸基であることがとくに好ましい。 Examples of the anionic group as an ionic group include a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group (sometimes simply referred to as a phosphoric acid group), a carboxy group or a substituent derived from a carboxy group (simply referred to as a carboxy group). (Sometimes), and at least one selected from a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), preferably at least one selected from a phosphoric acid group and a carboxy group. It is more preferably a species, especially a phosphorusoxo acid group.

リンオキソ酸基またはリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。
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−POで表される基である。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)として微細繊維状セルロース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、亜リン酸エステル基などであってもよい。
The phosphoric acid group or the substituent derived from the phosphoric 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 . Substituents derived from a phosphorus oxo acid group include substituents such as a salt of a phosphorus oxo acid group and a phosphorus oxo acid ester group. The substituent derived from the phosphoric acid group may be contained in the fine fibrous cellulose 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 is a salt of a phosphorous acid group, a phosphorous acid ester group, or the like. May be good.

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)。α,α,・・・,αおよびα’のうちa個がOであり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αおよびα’の全てがOであっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。なお、式(1)におけるαは、セルロース分子鎖に由来する基であってもよい。 In the formula (1), a, b and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). Of α 1 , α 2 , ..., α n and α', a are O , and the rest are either R or 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. In addition, α in the formula (1) may be a group derived from a cellulose molecular chain.

飽和−直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、またはn−ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、またはt−ブチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、またはシクロヘキシル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、またはアリル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、または3−ブテニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。不飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、とくに限定されない。芳香族基としては、フェニル基、またはナフチル基等が挙げられるが、とくに限定されない。
また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、またはアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられるが、とくに限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数はとくに限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。
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, but are not limited to, a vinyl group, an allyl group and the like. 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, but are not limited to, a phenyl group, a naphthyl group and the like.
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 it 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. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R to the above range, the molecular weight of the phosphorus oxo acid group can be set to an appropriate range, the penetration into the fiber raw material is facilitated, and the yield of the fine cellulose fiber is increased. You can also do it.

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

微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.50mmol/g以下であることがさらに好ましく、3.00mmol/g以下であることがよりさらに好ましい。イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、微細繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、イオン性基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの増粘剤などの種々用途において良好な特性を発揮することができる。
ここで、単位mmol/gにおける分母は、イオン性基の対イオンが水素イオン(H)であるときの微細繊維状セルロースの質量を示す。
The amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose is preferably 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and more preferably 0.20 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose. It is more preferably 50 mmol / g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. The amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose is preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fine fibrous cellulose, for example. It is more preferably 3.50 mmol / g or less, and even more preferably 3.00 mmol / g or less. By setting the amount of the ionic group introduced within the above range, it is possible to facilitate the miniaturization of the fiber raw material and enhance the stability of the fine fibrous cellulose. Further, by setting the amount of the ionic group introduced within the above range, good properties can be exhibited in various applications such as a thickener for fine fibrous cellulose.
Here, the denominator in the unit mmol / g indicates the mass of the fine fibrous cellulose when the counter ion of the ionic group is a hydrogen ion (H + ).

微細繊維状セルロースに対するイオン性基の導入量は、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、得られた微細繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。
図1は、リンオキソ酸基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
The amount of the ionic group introduced into the fine fibrous cellulose 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 fine fibrous cellulose.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group and pH.

図1は、リンオキソ酸基を有する微細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。微細繊維状セルロース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、微細繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1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1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微細繊維状セルロースの第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微細繊維状セルロースの第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微細繊維状セルロース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1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。たとえば、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。
なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の微細繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の微細繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(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微細繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである微細繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(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/1,000}
A[mmol/g]:微細繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の強酸性基量と弱酸性基量を足した値)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise and the pH of a slurry containing fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group. The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fine fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, the slurry containing fine fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the defibration treatment similar to 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. 1 is obtained. The titration curve shown in the upper part of FIG. 1 plots the measured pH with respect to the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of FIG. 1 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 was equal to the amount of first dissociated acid of the fine fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and was required from the first end point to the second end point. The amount of alkali is equal to the amount of second dissociating acid of the fine fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the amount of alkali required from the start to the second end point of titration is contained in the slurry used for titration. Equal to the total dissociated acid content of the fibrous cellulose. 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. 1, 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.
Since the denominator of the above-mentioned phosphorus oxo acid group introduction amount (mmol / g) indicates the mass of the acid-type fine fibrous cellulose, the phosphorus oxo acid group amount (hereinafter, phosphorus oxo acid) possessed by the acid-type fine fibrous cellulose It is called the base amount (acid type)). 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 fine fibrous cellulose when the cation C is a counterion. By doing so, the amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter, the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) possessed by the fine fibrous cellulose in which the cation C is a counterion can be obtained.
That is, it is calculated by the following formula.
Amount of phosphorus oxo acid group (C type) = Amount of phosphorus oxo acid group (acid type) / {1+ (W-1) x A / 1,000}
A [mmol / g]: Total anion amount derived from the phosphoric acid group of the fine fibrous cellulose (the sum of the strong acid group amount and the weakly acidic group amount of the phosphoric acid group).
W: Formula unit of cation C per valence (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、たとえば、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、微細繊維状セルロース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、たとえば、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 fine fibrous cellulose-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. ..

図2は、カルボキシ基を有する微細繊維状セルロースに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。
微細繊維状セルロースに対するカルボキシ基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、微細繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図2に示すような滴定曲線を得る。なお、必要に応じて、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
図2に示されるように、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)が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第1終点と呼ぶ。ここで、図2における滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼ぶ。第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出した。
なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン(H)であるときの微細繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to fine fibrous cellulose having a carboxy group and pH.
The amount of the carboxy group introduced into the fine fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, the slurry containing fine fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. If necessary, the defibration treatment similar to 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 to obtain a titration curve as shown in FIG. If necessary, the same defibration treatment as the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target.
As shown in FIG. 2, in this neutralization titration, there is one point in which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkaline drop) becomes maximum in the curve plotting the measured pH with respect to the amount of alkali added. Observed. The maximum point of this increment is called the first end point. Here, the region from the start of titration to the first end point in FIG. 2 is referred to as a first region. The amount of alkali required in the first region is equal to the amount of carboxy groups in the slurry used for titration. Then, the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve is divided by the solid content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated, so that the amount of carboxy group introduced (mmol / g). ) Was calculated.
The above-mentioned amount of carboxy group introduced (mmol / g) is the amount of substituents per 1 g of mass of fine fibrous cellulose when the counterion of the carboxy group is hydrogen ion (H + ) (hereinafter, the amount of carboxy group (hereinafter, carboxy group amount). It is called (acid type)).

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

なお、滴定法による置換基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液の滴定間隔が短すぎる場合、本来より低い置換基量となることがあるため、適切な滴定間隔、たとえば、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、上述のリンオキソ酸基量の測定および後述するカルボキシ基量の測定は、微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量およびカルボキシ基量の測定として記載したが、イオン性基導入繊維についても、同様に測定可能である。
In the measurement of the amount of substituents by the titration method, if the titration interval of the aqueous sodium hydroxide solution is too short, the amount of substituents may be lower than the original amount. Therefore, an appropriate titration interval, for example, 0.1 N hydroxide. It is desirable to titrate 10 to 50 μL of the aqueous sodium solution every 5 to 30 seconds.
Further, the above-mentioned measurement of the amount of phosphorus oxo acid group and the measurement of the amount of carboxy group described later are described as the measurement of the amount of phosphorus oxo acid group and the amount of carboxy group of fine fibrous cellulose, but the same applies to the ionic group-introduced fiber. It is measurable.

微細繊維状セルロース含有シートの固形分中の微細繊維状セルロースの含有量は、強度および透明性に優れ、また、基材の三次元構造を転写する観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。 The content of the fine fibrous cellulose in the solid content of the fine fibrous cellulose-containing sheet is excellent in strength and transparency, and is preferably 5% by mass or more, more preferably from the viewpoint of transferring the three-dimensional structure of the base material. Is 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 85% by mass or less.

〔微細繊維状セルロースの製造方法〕
(セルロースを含む繊維原料)
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。
セルロースを含む繊維原料としては、とくに限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、とくに限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、とくに限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。
また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。
[Manufacturing method of fine fibrous cellulose]
(Fiber raw material containing cellulose)
Fine fibrous cellulose is produced from a fiber raw material containing cellulose.
The fiber raw material containing cellulose is not particularly limited, but pulp is preferably used because it is easily available and inexpensive. Examples of pulp include wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. The wood pulp is not particularly limited, but 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 of the present embodiment, one of the above types may be used alone, or two or more types may be mixed and used.
Among the above pulps, for example, wood pulp and deinked pulp are preferable from the viewpoint of availability. Further, among wood pulp, long fiber fine fibrous cellulose having a large cellulose ratio and a high yield of fine fibrous cellulose during defibration treatment and a large axial ratio with less decomposition of cellulose in the pulp can be obtained. From the viewpoint, for example, chemical pulp is more preferable, and kraft pulp and sulfite pulp are further preferable. When long fiber fine fibrous cellulose having a large axial ratio is used, the viscosity tends to increase.
As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in ascidians and bacterial cellulose produced by acetobacter can be used.
Further, instead of the fiber raw material containing cellulose, a fiber formed by a linear nitrogen-containing polysaccharide polymer such as chitin or chitosan can also be used.

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

(イオン性基導入工程)
−リンオキソ酸基導入工程−
リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
本実施形態に係るリンオキソ酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。
化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、とくに乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、とくに限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、とくに水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、とくに限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。
(Ionic group introduction process)
-Linoxo acid group introduction process-
In the phosphorus oxo acid group introduction step, at least one compound (hereinafter, also referred to as “compound A”) selected from compounds capable of introducing a phosphorus oxo acid group by reacting with a hydroxyl group of a fiber raw material containing cellulose is introduced into cellulose. It is a step of acting on a fiber raw material containing. By this step, a phosphorus oxo acid group-introduced fiber can be obtained.
In the phosphorus oxo acid group introduction step according to the present embodiment, the reaction between the fiber 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”). You may. On the other hand, the reaction of the fiber raw material containing cellulose with the compound A may be carried out in the absence of the compound B.
As an example of the method of allowing the compound A to act on the fiber raw material in the coexistence with the compound B, there is a method of mixing the compound A and the compound B with the fiber raw material in a dry state, a wet state or a slurry state. Of these, since the reaction uniformity is high, it is preferable to use a fiber raw material in a dry state or a wet state, and it is particularly preferable to use a fiber raw material in a dry state. The form of the fiber 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 fiber 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 has high uniformity, it is preferable to add the mixture in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly in the form of an aqueous solution. Further, the compound A and the compound B may be added to the fiber 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 fiber raw material may be immersed in the solution to absorb the liquid and then taken out, or the fiber raw material may be taken out. The solution may be dropped into the water. Further, the required amounts of Compound A and Compound B may be added to the fiber raw material, or after the excess amounts of Compound A and Compound B are added to the fiber raw material, respectively, the excess Compound A and Compound B are added by pressing or filtering. It may be removed.

本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、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、とくに限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、たとえば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、たとえばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、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、リンオキソ酸基の導入の効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。
繊維原料に対する化合物Aの添加量は、とくに限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)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。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。
The compound A used in this embodiment may be a compound having a phosphorus atom and capable of forming an ester bond with cellulose, and may be phosphoric acid or a salt thereof, phosphoric acid or a salt thereof, dehydration-condensed phosphoric acid or a salt thereof. Examples thereof include salts and anhydrous phosphoric acid (diphosphorus pentoxide), but the present invention is not particularly limited. 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. Examples of phosphates, phosphates, and dehydration-condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts, and ammonium salts of phosphoric acid, phosphorous acid, or dehydration-condensed phosphoric acid, and these are among various types. It can be a sum.
Of these, phosphoric acid and phosphoric acid have high efficiency of introducing a phosphoric acid group, are likely to improve the defibration efficiency in the defibration step described later, are low in cost, and are easy to apply industrially. A sodium salt, a potassium salt of phosphoric acid, or an ammonium salt of phosphoric acid is preferable, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate is more preferable.
The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but for example, when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more. It is preferably 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and further preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. By setting the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by setting the addition amount of the phosphorus atom to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit value, the effect of improving the yield and the cost can be balanced.

本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素およびその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、および1−エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、とくに限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。
Compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives as described above. 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.
The amount of compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less. It is more preferably 100% by mass or more and 350% by mass or less.

セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、とくにトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction between the fiber 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 in particular is known to act as a good reaction catalyst.

リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加または混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン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、バンド型乾燥装置、ろ過乾燥装置、振動流動乾燥装置、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 acid group introduction step, it is preferable to add or mix the compound A or the like to the fiber raw material and then heat-treat the fiber 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 a band. A mold drying device, a filtration drying device, a vibration flow drying device, an air flow 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繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練または撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリン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繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。
また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分および化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、たとえば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。
加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。
In the heat treatment according to the present embodiment, for example, compound A is added to a thin sheet-shaped fiber raw material by a method such as impregnation and then heated, or the fiber raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. Can be adopted. This makes it possible to suppress uneven concentration of the compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce the phosphorus oxo acid group onto the surface of the cellulose fiber contained in the fiber raw material. This is because when the water molecules move to the surface of the fiber raw material due to drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by the surface tension and also moves to the surface of the fiber raw material (that is, the concentration unevenness of the compound A is caused. It is considered that this is due to the fact that it can be suppressed.
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 fiber raw material. It is preferable that the device can be discharged to the outside. Examples of such a heating device include a ventilation type oven and the like. By constantly discharging the water in the apparatus system, in addition to being able to suppress the hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of phosphate esterification, it is also possible to suppress the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber. it can. Therefore, it is possible to obtain fine fibrous cellulose having a high axial ratio.
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 the water is substantially removed from the fiber raw material. Is more preferable. In the present embodiment, the amount of the phosphorus oxo acid group introduced can be within a preferable range by setting the heating temperature and the heating time within an appropriate range.

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

繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。 The amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fiber raw material is, for example, 0.10 mmol / g or more, more preferably 0.20 mmol / g or more, and 0.50 mmol / g / g per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferably g or more, and particularly preferably 1.00 mmol / g or more. Further, the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the fiber raw material is preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, for example. It is more preferably 00 mmol / g or less. By setting the amount of the phosphorus oxo acid group introduced within the above range, it is possible to facilitate the miniaturization of the fiber raw material and enhance the stability of the fine fibrous cellulose.

−カルボキシ基導入工程−
カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物もしくはその誘導体、またはカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物もしくはその誘導体によって処理することにより行われる。
カルボン酸由来の基を有する化合物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。
-Carboxylic acid group introduction process-
The carboxy group introduction step has an oxidation treatment such as ozone oxidation, oxidation by the Fenton method, TEMPO oxidation treatment, a compound having a group derived from carboxylic acid or a derivative thereof, or a group derived from carboxylic acid with respect to the fiber raw material containing cellulose. This is done by treating with an acid anhydride of the compound or a derivative thereof.
The compound having a group derived from a carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a dicarboxylic acid compound such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, itaconic acid, citric acid, aconitic acid and the like. Examples include tricarboxylic acid compounds. The derivative of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, and examples thereof include an imide of an acid anhydride of a compound having a carboxy group and a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxy group. The imide of the acid anhydride of the compound having a carboxy group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of a dicarboxylic acid compound such as maleimide, succinateimide, and phthalateimide.

カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物としては、とくに限定されないが、たとえば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、とくに限定されないが、たとえばジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等のカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が、アルキル基、フェニル基等の置換基により置換されたものが挙げられる。 The acid anhydride of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a dicarboxylic acid compound such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, itaconic anhydride and the like. Acid anhydride can be mentioned. The derivative of the acid anhydride of the compound having a group derived from carboxylic acid is not particularly limited, but for example, a compound having a carboxy group such as dimethylmaleic acid anhydride, diethylmaleic acid anhydride, diphenylmaleic acid anhydride and the like. Examples thereof include those in which at least a part of hydrogen atoms of the acid anhydride is substituted with a substituent such as an alkyl group or a phenyl group.

カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。
また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。
繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.5mmol/g以下であることが好ましく、2.20mmol/g以下であることがより好ましく、2.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。
When the TEMPO oxidation treatment is carried out in the carboxy group introduction step, it is preferable to carry out the treatment under conditions of pH 6 or more and 8 or less, for example. Such a treatment is also referred to as a neutral TEMPO oxidation treatment. The neutral TEMPO oxidation treatment includes, for example, sodium phosphate buffer (pH = 6.8), pulp as a fiber raw material, TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidin-1-oxyl) as a catalyst, and the like. This can be done by adding a nitroxy radical and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent. Further, by coexisting sodium chlorite, the aldehyde generated in the oxidation process can be efficiently oxidized to the carboxy group.
Further, the TEMPO oxidation treatment may be carried out under the condition that the pH is 10 or more and 11 or less. Such a treatment is also referred to as an alkaline TEMPO oxidation treatment. The alkaline TEMPO oxidation treatment can be carried out, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a co-catalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material. ..
The amount of carboxy group introduced into the fiber raw material varies depending on the type of substituent, but for example, when introducing a carboxy group by TEMPO oxidation, it is preferably 0.10 mmol / g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , 0.20 mmol / g or more, more preferably 0.50 mmol / g or more, and particularly preferably 0.90 mmol / g or more. Further, it is preferably 2.5 mmol / g or less, more preferably 2.20 mmol / g or less, and further preferably 2.00 mmol / g or less. In addition, when the substituent is a carboxymethyl group, it may be 5.8 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.

(洗浄工程)
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてイオン性基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりイオン性基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、とくに限定されない。
(Washing process)
In the method for producing fine fibrous cellulose in the present embodiment, a washing step can be performed on the ionic group-introduced fibers as needed. The washing step is performed by washing the ionic group-introduced fibers with, for example, 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(中和処理)工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理(中和処理)を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえばアルカリ溶液中に、イオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、とくに限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるイオン性基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえばイオン性基導入繊維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。
(Alkaline treatment (neutralization treatment) process)
When producing fine fibrous cellulose, an alkali treatment (neutralization treatment) may be performed on the fiber raw material between the ionic group introduction step and the defibration treatment step described later. The alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the ionic group-introduced fiber in an alkaline solution.
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.
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 ionic group-introduced fiber 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 ionic group-introduced fiber. 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、イオン性基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、イオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったイオン性基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of the alkaline solution used in the alkali treatment step, the ionic group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent after the ionic group introduction step and before the alkali treatment step. After the alkali treatment step and before the defibration treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated ionic group-introduced fibers with water or an organic solvent from the viewpoint of improving handleability.

(酸処理工程)
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。たとえば、イオン性基導入工程、酸処理工程、アルカリ処理工程および解繊処理工程をこの順で行ってもよい。
酸処理の方法としては、とくに限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、とくに限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、とくに限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることがとくに好ましい。
酸処理における酸溶液の温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、とくに限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、とくに限定されないが、たとえば繊維原料の絶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。
(Acid treatment process)
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to acid treatment between the step of introducing an ionic group and the defibration treatment step described later. For example, the ionic group introduction step, the acid treatment step, the alkali treatment step, and the defibration treatment step may be performed in this order.
The acid treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the fiber raw material in an acidic liquid containing an acid. The concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less. 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.
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 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less, for example, with respect to the absolute dry mass of the fiber raw material. Is more preferable.

(解繊処理工程)
イオン性基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。
解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、とくに限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
(Defibration processing process)
Fine fibrous cellulose can be obtained by defibrating the ionic group-introduced fiber 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、たとえばイオン性基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン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 ionic group-introduced fiber 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 monon-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.

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

〔水溶性高分子〕
本発明において、微細繊維状セルロース含有シートは、水溶性高分子を含有することが好ましい。
水溶性高分子としては、たとえばカルボキシビニルポリマー;ポリビニルアルコール;メタクリル酸アルキル・アクリル酸コポリマー;ポリビニルピロリドン;ポリアクリル酸ナトリウム;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のポリアルキレングリコール;ポリアクリルアミド;キサンタンガム、グアーガム、タマリンドガム、カラギーナン、ローカストビーンガム、クインスシード、アルギン酸、アルギン酸の金属塩、プルラン、カラギーナン、およびペクチンなどに例示される増粘性多糖類;カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、およびヒドロキシエチルセルロースなどに例示されるセルロース誘導体;カチオン化デンプン、生デンプン、酸化デンプン、エーテル化デンプン、エステル化デンプン、およびアミロースなどに例示されるデンプン類;ポリグリセリンなどのグリセリン類;ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩等を挙げることができる。
水溶性高分子としては、透明性および柔軟性に優れ、基材表面の三次元構造の転写性に優れる微細繊維状セルロース含有シートを得る観点から、これらの中でも、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリビニルアルコール(PVA)、変性ポリビニルアルコール(変性PVA)およびポリエチレンオキサイド(PEO)が好ましい。
[Water-soluble polymer]
In the present invention, the fine fibrous cellulose-containing sheet preferably contains a water-soluble polymer.
Examples of the water-soluble polymer include carboxyvinyl polymer; polyvinyl alcohol; alkyl methacrylate / acrylic acid copolymer; polyvinylpyrrolidone; sodium polyacrylate; polyalkylene glycol such as polyethylene glycol and polypropylene glycol; polyacrylamide; xanthan gum, guar gum, tamarind. Thickening polymers such as gum, carrageenan, locust bean gum, quince seeds, alginic acid, metal salts of alginic acid, purulan, carrageenan, and starch; cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, and hydroxyethyl cellulose; Examples of starches such as cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, and amylose; glycerins such as polyglycerin; hyaluronic acid, metal salts of hyaluronic acid, and the like can be mentioned.
Among these, polyethylene glycol (PEG) and polyvinyl alcohol are among the water-soluble polymers from the viewpoint of obtaining a fine fibrous cellulose-containing sheet having excellent transparency and flexibility and excellent transferability of the three-dimensional structure on the surface of the base material. (PVA), modified polyvinyl alcohol (modified PVA) and polyethylene oxide (PEO) are preferred.

微細繊維状セルロース含有シートの固形分中の水溶性高分子の含有量は、強度および透明性に優れ、また、基材の三次元構造を転写する観点から、好ましくは5質量%以上、より好ましくは10質量%以上、さらに好ましくは15質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは90質量%以下、さらに好ましくは85質量%以下である。 The content of the water-soluble polymer in the solid content of the fine fibrous cellulose-containing sheet is excellent in strength and transparency, and is preferably 5% by mass or more, more preferably from the viewpoint of transferring the three-dimensional structure of the base material. Is 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, still more preferably 85% by mass or less.

〔微細繊維状セルロース含有シートの製造方法〕
本実施形態においては、微細繊維状セルロース含有シートは、たとえば上述した微細繊維状セルロースおよび水溶性高分子を含有する液状の組成物を用いて、後述のシート化工程を実施することにより、得ることができる。
[Manufacturing method of fine fibrous cellulose-containing sheet]
In the present embodiment, the fine fibrous cellulose-containing sheet can be obtained, for example, by carrying out the sheet forming step described later using the liquid composition containing the fine fibrous cellulose and the water-soluble polymer described above. Can be done.

シートは、微細繊維状セルロース、および水溶性高分子の他に、たとえば界面活性剤、有機イオン、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1種または2種以上を含んでもよい。
シートは、溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、たとえば解繊処理工程において分散媒として例示した、水および極性有機溶媒などの有機溶媒が例示される。
In addition to fine fibrous cellulose and water-soluble polymers, the sheet includes, for example, surfactants, organic ions, coupling agents, inorganic layered compounds, inorganic compounds, leveling agents, preservatives, antifoaming agents, organic particles, etc. It may contain one or more selected from lubricants, antistatic agents, UV protective agents, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, orientation promoters, plasticizers, dispersants, and cross-linking agents.
The sheet may contain a solvent. Examples of the solvent include organic solvents such as water and polar organic solvents, which are exemplified as dispersion media in the defibration treatment step.

シート中における水を含む溶媒の含有量は、たとえばシートの全質量に対して、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。これにより、シートに柔軟性を付与することができる。一方で、シート中における溶媒の含有量は、たとえばシートの全質量に対して15質量%以下とすることがより好ましい。これにより、湿潤状態としたときにはじめて、基材の表面形状の転写性に優れるシートを得ることができる。 The content of the solvent containing water in the sheet is, for example, preferably 0.5% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and 5% by mass or more, based on the total mass of the sheet. Is even more preferable. This makes it possible to impart flexibility to the sheet. On the other hand, the content of the solvent in the sheet is more preferably 15% by mass or less with respect to the total mass of the sheet, for example. As a result, a sheet having excellent transferability of the surface shape of the base material can be obtained only when it is in a wet state.

シートが含有する溶媒は、水であることが好ましい。
シート中における水の含有量(質量%)は、たとえば以下の手順で算出することができる。まず、100mm角のシートを温度23℃、相対湿度50%の条件下で24時間調湿した後、シートの質量W0を測定する。次いで、このシートを105℃の恒温乾燥機にて16時間乾燥させた後、シートの質量W1を測定する。測定した質量から、下記式2に従ってシート中における溶媒の含有量を算出する。
(式2)・・・シート中における水の含有量=(1−W1/W0)×100
The solvent contained in the sheet is preferably water.
The water content (mass%) in the sheet can be calculated, for example, by the following procedure. First, a 100 mm square sheet is humidity-controlled for 24 hours under the conditions of a temperature of 23 ° C. and a relative humidity of 50%, and then the mass W0 of the sheet is measured. Next, the sheet is dried in a constant temperature dryer at 105 ° C. for 16 hours, and then the mass W1 of the sheet is measured. From the measured mass, the content of the solvent in the sheet is calculated according to the following formula 2.
(Equation 2) ... Water content in the sheet = (1-W1 / W0) x 100

本発明において、シートは透明性に優れることが好ましい。これにより、シートに基材表面の周期性のある凹凸構造を転写した場合に、得られた構造体は、光学部材としての使用に適する。
シートのヘーズは、たとえば10%以下であることが好ましく、5%以下であることがより好ましく、3%以下であることがさらに好ましく、1%以下であることがよりさらに好ましい。一方で、シートのヘーズの下限値は、とくに限定されず、たとえば0%であってもよい。ここで、シートのヘーズは、たとえばJIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ((株)村上色彩技術研究所製、HM−150)を用いて測定される値である。
シートの全光線透過率は、たとえば80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。一方で、シートの全光線透過率の上限値は、とくに限定されず、たとえば100%であってもよい。ここで、シートの全光線透過率は、たとえばJIS K 7361に準拠し、ヘーズメータ((株)村上色彩技術研究所製、HM−150)を用いて測定される値である。
In the present invention, it is preferable that the sheet has excellent transparency. As a result, when the periodic uneven structure on the surface of the base material is transferred to the sheet, the obtained structure is suitable for use as an optical member.
The haze of the sheet is, for example, preferably 10% or less, more preferably 5% or less, further preferably 3% or less, and even more preferably 1% or less. On the other hand, the lower limit of the haze of the sheet is not particularly limited and may be, for example, 0%. Here, the haze of the sheet is a value measured using, for example, a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7136.
The total light transmittance of the sheet is, for example, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and further preferably 90% or more. On the other hand, the upper limit of the total light transmittance of the sheet is not particularly limited and may be, for example, 100%. Here, the total light transmittance of the sheet is a value measured using, for example, JIS K 7361 and a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.).

本発明において、微細繊維状セルロース含有シートの厚みは、透明性、強度および柔軟性に優れ、基材の三次元構造が転写された構造体を得る観点から、好ましくは10μm以上であり、好ましくは20μm以上、より好ましくは30μm以上、さらに好ましくは40μm以上であり、そして、好ましくは10,000μm以下、より好ましくは1,000μm以下、さらに好ましくは500μm以下、よりさらに好ましくは300μm以下、よりさらに好ましくは200μm以下、よりさらに好ましくは150μm以下である。 In the present invention, the thickness of the fine fibrous cellulose-containing sheet is preferably 10 μm or more, preferably 10 μm or more, from the viewpoint of obtaining a structure in which the three-dimensional structure of the base material is transferred, which is excellent in transparency, strength and flexibility. 20 μm or more, more preferably 30 μm or more, still more preferably 40 μm or more, and preferably 10,000 μm or less, more preferably 1,000 μm or less, still more preferably 500 μm or less, still more preferably 300 μm or less, even more preferably. Is 200 μm or less, more preferably 150 μm or less.

シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば10g/m以上であることが好ましく、20g/m以上であることがより好ましく、30g/m以上であることがさらに好ましい。また、シートの坪量は、とくに限定されないが、たとえば200g/m以下であることが好ましく、150g/m以下であることがより好ましい。ここで、シートの坪量は、たとえばJIS P 8124に準拠し、算出することができる。
シートの密度は、とくに限定されないが、たとえば0.1g/cm以上であることが好ましく、0.5g/cm以上であることがより好ましく、0.8g/cm以上であることがさらに好ましい。また、シートの密度は、とくに限定されないが、たとえば5.0g/cm以下であることが好ましく、3.0g/cm以下であることがより好ましく、1.7g/cm以下であることがさらに好ましい。ここで、シートの密度は、50mm角のシートを23℃、50%RH条件下で24時間調湿した後、シートの厚みおよび質量を測定することにより算出することができる。
The basis weight of the sheet is not particularly limited, but is preferably 10 g / m 2 or more, more preferably 20 g / m 2 or more, and further preferably 30 g / m 2 or more. The basis weight of the sheet is not particularly limited, but is preferably 200 g / m 2 or less, and more preferably 150 g / m 2 or less. Here, the basis weight of the sheet can be calculated in accordance with, for example, JIS P 8124.
The density of the sheet is not particularly limited, but is preferably 0.1 g / cm 3 or more, more preferably 0.5 g / cm 3 or more, and further preferably 0.8 g / cm 3 or more. preferable. The density of the sheet is not particularly limited, but is preferably 5.0 g / cm 3 or less, more preferably 3.0 g / cm 3 or less, and 1.7 g / cm 3 or less. Is even more preferable. Here, the density of the sheet can be calculated by measuring the thickness and mass of the sheet after adjusting the humidity of a 50 mm square sheet under the conditions of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours.

<微細繊維状セルロース含有シートの製造工程>
シートの製造工程は、少なくとも微細繊維状セルロースを含むスラリーを基材上に塗工する塗工工程、または当該スラリーを抄紙する抄紙工程を含むことが好ましい。これにより、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シートが得られることとなる。なお、微細繊維状セルロース含有シートは、上述したとおり、微細繊維状セルロースに加えて、水溶性高分子を含有すること好ましい。
<Manufacturing process of fine fibrous cellulose-containing sheet>
The sheet manufacturing step preferably includes a coating step of coating a slurry containing at least fine fibrous cellulose on a substrate, or a papermaking step of making the slurry. As a result, a fine fibrous cellulose-containing sheet containing fine fibrous cellulose can be obtained. As described above, the fine fibrous cellulose-containing sheet preferably contains a water-soluble polymer in addition to the fine fibrous cellulose.

〔塗工工程〕
塗工工程では、たとえば微細繊維状セルロースを含むスラリーを基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得ることができる。また、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
塗工工程で用いる基材の材質は、とくに限定されないが、組成物(スラリー)に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができてよいが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板、または金属製のフィルムや板が好ましいが、とくに限定されない。たとえばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミニウム、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。
塗工工程において、スラリーの粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、とくに限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミニウム板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。
スラリーを基材に塗工する塗工機としては、とくに限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。シートの厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターがとくに好ましい。
[Coating process]
In the coating step, for example, a slurry containing fine fibrous cellulose is applied onto a base material, and the sheet formed by drying the slurry is peeled off from the base material to obtain a sheet. Further, by using a coating device and a long base material, sheets can be continuously produced.
The material of the base material used in the coating process is not particularly limited, but a material having high wettability to the composition (slurry) may be able to suppress shrinkage of the sheet during drying, but is formed after drying. It is preferable to select a sheet that can be easily peeled off. Of these, a resin film or plate or a metal film or plate is preferable, but is not particularly limited. For example, resin films and plates such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, and polyvinylidene chloride, metal films and plates of aluminum, zinc, copper, and iron plates, and their surfaces are oxidized. , Stainless film or plate, brass film or plate, etc. can be used.
In the coating process, when the viscosity of the slurry is low and it develops on the base material, a dammed frame is fixed on the base material to obtain a sheet with a predetermined thickness and basis weight. You may. The frame for damming is not particularly limited, but it is preferable to select, for example, a frame in which the end portion of the sheet that adheres after drying can be easily peeled off. From this point of view, a resin plate or a metal plate molded is more preferable. In the present embodiment, for example, a resin plate such as an acrylic plate, a polyethylene terephthalate plate, a vinyl chloride plate, a polystyrene plate, a polypropylene plate, a polycarbonate plate, a polyvinylidene chloride plate, or a metal plate such as an aluminum plate, a zinc plate, a copper plate, or an iron plate. , And those whose surfaces are oxidized, stainless steel plates, brass plates and the like can be used.
The coating machine for coating the slurry on the base material is not particularly limited, and for example, a roll coater, a gravure coater, a die coater, a curtain coater, an air doctor coater, or the like can be used. A die coater, a curtain coater, and a spray coater are particularly preferable because the thickness of the sheet can be made more uniform.

スラリーを基材へ塗工する際のスラリー温度および雰囲気温度(以下、スラリー温度および雰囲気温度を総称して、「塗工温度」という。)は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましく、15℃以上50℃以下であることがさらに好ましく、20℃以上40℃以下であることがとくに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、スラリーをより容易に塗工できる。塗工温度が上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。
塗工工程においては、シートの仕上がり坪量やシートの厚みが上述した好ましい範囲となるように、スラリーを基材に塗工することが好ましい。坪量や厚みが上記範囲内となるように塗工することで、より透明性、強度および柔軟性に優れたシートが得られる。
The slurry temperature and the atmospheric temperature (hereinafter, the slurry temperature and the atmospheric temperature are collectively referred to as “coating temperature”) when the slurry is applied to the substrate are not particularly limited, but are, for example, 5 ° C. or higher and 80 ° C. or lower. It is preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower, more preferably 15 ° C. or higher and 50 ° C. or lower, and particularly preferably 20 ° C. or higher and 40 ° C. or lower. When the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the slurry can be coated more easily. When the coating temperature is not more than the above upper limit value, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.
In the coating step, it is preferable to coat the substrate with the slurry so that the finished basis weight of the sheet and the thickness of the sheet are within the above-mentioned preferable ranges. By coating so that the basis weight and thickness are within the above ranges, a sheet having more excellent transparency, strength and flexibility can be obtained.

塗工工程は、上述のとおり、基材上に塗工したスラリーを乾燥させる工程を含む。スラリーを乾燥させる工程は、とくに限定されないが、たとえば非接触の乾燥方法、もしくはシートを固定しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせにより行われる。
非接触の乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、または真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、とくに限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。
加熱乾燥法における加熱温度は、とくに限定されないが、たとえば20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色の抑制を実現できる。
As described above, the coating step includes a step of drying the slurry coated on the substrate. The step of drying the slurry is not particularly limited, but is performed by, for example, a non-contact drying method, a method of drying while fixing the sheet, or a combination thereof.
The non-contact drying method is not particularly limited, and for example, a method of heating and drying with hot air, infrared rays, far infrared rays or near infrared rays (heat drying method) or a method of vacuum drying (vacuum drying method) is applied. can do. The heat drying method and the vacuum drying method may be combined, but the heat drying method is usually applied. Drying with infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays is not particularly limited, but can be performed using, for example, an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device.
The heating temperature in the heat drying method is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and more preferably 25 ° C. or higher and 105 ° C. or lower. When the heating temperature is at least the above lower limit value, the dispersion medium can be rapidly volatilized. Further, when the heating temperature is not more than the above upper limit value, it is possible to suppress the cost required for heating and the discoloration due to heat of the fibrous cellulose.

〔抄紙工程〕
抄紙工程は、抄紙機によりスラリーを抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、とくに限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
抄紙工程は、スラリーをワイヤーにより濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、このシートをプレス、乾燥することにより行われる。スラリーを濾過、脱水する際に用いられる濾布としては、とくに限定されないが、たとえば繊維状セルロースは通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないものであることがより好ましい。このような濾布としては、とくに限定されないが、たとえば有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしてはとくに限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。本実施形態においては、たとえば孔径0.1μm以上20μm以下であるポリテトラフルオロエチレンの多孔膜や、孔径0.1μm以上20μm以下であるポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられる。
[Papermaking process]
The papermaking process is performed by making a slurry with a paper machine. The paper machine used in the paper making process is not particularly limited, and examples thereof include continuous paper machines such as a long net type, a circular net type, and an inclined type, and a multi-layer paper making machine combining these. In the papermaking process, a known papermaking method such as handmaking may be adopted.
The papermaking process is performed by filtering and dehydrating the slurry with a wire to obtain a wet paper sheet, and then pressing and drying the sheet. The filter cloth used for filtering and dehydrating the slurry is not particularly limited, but it is more preferable that, for example, fibrous cellulose does not pass through and the filtration rate does not become too slow. Such a filter cloth is not particularly limited, but for example, a sheet made of an organic polymer, a woven fabric, or a porous membrane is preferable. The organic polymer is not particularly limited, but non-cellulosic organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, and polytetrafluoroethylene (PTFE) are preferable. In the present embodiment, for example, a porous membrane of polytetrafluoroethylene having a pore size of 0.1 μm or more and 20 μm or less, polyethylene terephthalate having a pore size of 0.1 μm or more and 20 μm or less, a polyethylene woven fabric, or the like can be mentioned.

抄紙工程において、スラリーからシートを製造する方法は、たとえば微細繊維状セルロースを含むスラリーを無端ベルトの上面に吐出し、吐出されたスラリーから分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備える製造装置を用いて行うことができる。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 In the papermaking process, a method of producing a sheet from a slurry is, for example, a water-squeezing section in which a slurry containing fine fibrous cellulose is discharged onto the upper surface of an endless belt and a dispersion medium is squeezed from the discharged slurry to generate a web. This can be done using a manufacturing apparatus that includes a drying section that dries the web to produce a sheet. An endless belt is arranged from the watering section to the drying section, and the web generated in the watering section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.

抄紙工程において用いられる脱水方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられる。これらの中でも、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、さらにロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、抄紙工程において用いられる乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば紙の製造で用いられている方法が挙げられる。これらの中でも、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどを用いた乾燥方法がより好ましい。 The dehydration method used in the papermaking process is not particularly limited, and examples thereof include a dehydration method usually used in the production of paper. Among these, a method of dehydrating with a long net, a circular net, an inclined wire or the like and then further dehydrating with a roll press is preferable. Further, the drying method used in the papermaking process is not particularly limited, and examples thereof include a method used in the production of paper. Among these, a drying method using a cylinder dryer, a Yankee dryer, hot air drying, a near infrared heater, an infrared heater, or the like is more preferable.

<構造体の製造方法>
本発明の基材の三次元構造が転写された構造体の製造方法は、上述したように、以下の工程1〜工程3をこの順で有する。
工程1:三次元構造を有する基材表面に湿潤状態にあるシートが載置された積層体を得る工程
工程2:基材に載置された状態でシートを乾燥させる工程
工程3:シートを積層体から剥離して、基材の三次元構造が転写された構造体を得る工程
以下、それぞれの工程について説明する。
<Manufacturing method of structure>
As described above, the method for producing a structure to which the three-dimensional structure of the base material of the present invention is transferred has the following steps 1 to 3 in this order.
Step 1: Obtaining a laminate in which a wet sheet is placed on the surface of a base material having a three-dimensional structure Step 2: Step of drying the sheet while placed on the base material Step 3: Laminating the sheets Steps for obtaining a structure to which the three-dimensional structure of the base material is transferred by peeling from the body Each step will be described below.

〔工程1〕
工程1では、三次元構造を有する基材表面に、湿潤状態にある微細繊維状セルロース含有シートを載置して、積層体を得る。
工程1においては、乾燥状態の微細繊維状セルロース含有シートを基材表面に載置してから湿潤状態としてもよいが、微細繊維状セルロース含有シートを予め湿潤状態としてから、三次元構造を有する基材表面に載置して積層体を得ることが好ましい。
[Step 1]
In step 1, a wet fine fibrous cellulose-containing sheet is placed on the surface of a base material having a three-dimensional structure to obtain a laminate.
In step 1, a dry state of the fine fibrous cellulose-containing sheet may be placed on the surface of the base material and then put into a wet state, but the fine fibrous cellulose-containing sheet is put into a wet state in advance and then a group having a three-dimensional structure. It is preferable to obtain a laminate by placing it on the surface of the material.

微細繊維状セルロース含有シートを湿潤状態とする方法はとくに限定されず、水をスプレー塗布する方法、水浴に浸漬する方法など、いずれの方法であってもよい。これらの中でも、十分にムラなく湿潤状態とする観点から、水浴に浸漬する方法が好ましい。
また、使用する水としては、水道水、イオン交換水、蒸留水等、とくに限定されないが、より透明性に優れた構造体を得る観点から、イオン交換水または蒸留水が好ましい。
湿潤状態にあるシートは、基材の三次元構造を転写する観点から、シートの乾燥質量100質量部に対して、水系媒体を、好ましくは15質量部以上、より好ましくは50質量部以上、さらに好ましくは150質量部以上、よりさらに好ましくは500質量部以上含有する。また、乾燥工程を短縮する観点、および湿潤状態としたシートの形状安定性の観点から、湿潤状態にあるシートは、シートの乾燥質量100質量部に対して、水系媒体を、好ましくは10,000質量部以下、より好ましくは5,000質量部以下、さらに好ましくは3,000質量部以下である。
The method of moistening the fine fibrous cellulose-containing sheet is not particularly limited, and any method such as a method of spray-coating water or a method of immersing in a water bath may be used. Among these, the method of immersing in a water bath is preferable from the viewpoint of sufficiently evenly moistening the state.
The water to be used is not particularly limited, such as tap water, ion-exchanged water, and distilled water, but ion-exchanged water or distilled water is preferable from the viewpoint of obtaining a structure having more excellent transparency.
From the viewpoint of transferring the three-dimensional structure of the substrate, the wet sheet is preferably an aqueous medium, preferably 15 parts by mass or more, more preferably 50 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the dry mass of the sheet. It is preferably contained in an amount of 150 parts by mass or more, more preferably 500 parts by mass or more. Further, from the viewpoint of shortening the drying step and the shape stability of the wet sheet, the wet sheet is preferably an aqueous medium based on 100 parts by mass of the dry mass of the sheet, preferably 10,000. It is less than or equal to parts by mass, more preferably less than 5,000 parts by mass, still more preferably less than 3,000 parts by mass.

工程1では、基材および微細繊維状セルロース含有シートの間に、空気などの隙間が生じないように微細繊維状セルロース含有シートを載置することが好ましい。
本発明において、湿潤状態にある微細繊維状セルロース含有シートは、自重で基材と密着する傾向にあるため、圧着工程を必ずしも必要としないが、工程1において、シートが載置された積層体を得たのち、工程2の前に、基材とシートの間の泡抜きや、密着性のさらなる向上を目的として、圧着させてもよい。
In step 1, it is preferable to place the fine fibrous cellulose-containing sheet between the base material and the fine fibrous cellulose-containing sheet so that a gap such as air does not occur.
In the present invention, the wet state of the fine fibrous cellulose-containing sheet tends to adhere to the base material by its own weight, and therefore does not necessarily require a crimping step. However, in step 1, the laminated body on which the sheet is placed is formed. After obtaining the material, before step 2, crimping may be performed for the purpose of removing bubbles between the base material and the sheet and further improving the adhesion.

(工程2)
工程2では、基材に載置された状態で、シートを乾燥する。
工程2における乾燥温度は、シートの収縮やクラックの発生を抑制し、基材の三次元構造が精密に転写された構造体を得る観点、および生産性の観点から、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは25℃以上であり、そして、好ましくは200℃以下、より好ましくは150℃以下、さらに好ましくは125℃以下、よりさらに好ましくは100℃以下、よりさらに好ましくは80℃以下である。乾燥は、室温にて行ってもよい。
また、工程2における乾燥時間は、積層体の収縮やクラックの発生を抑制し、柔軟性に優れる積層体を得る観点、および生産性の観点から、好ましくは1分以上、より好ましくは3分以上、さらに好ましくは10分以上であり、そして、好ましくは48時間以下、より好ましくは24時間以下、さらに好ましくは12時間以下、よりさらに好ましくは6時間以下である。
乾燥方法としてはとくに限定されないが、放置して乾燥してもよく、また、紙の製造で用いられている方法であってもよい。紙の製造で用いられている方法としては、たとえば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、赤外線ヒーターなどの方法が挙げられる。
(Step 2)
In step 2, the sheet is dried while being placed on the base material.
The drying temperature in step 2 is preferably 10 ° C. or higher from the viewpoint of suppressing the shrinkage of the sheet and the occurrence of cracks and obtaining a structure in which the three-dimensional structure of the base material is precisely transferred, and from the viewpoint of productivity. It is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 25 ° C. or higher, and preferably 200 ° C. or lower, more preferably 150 ° C. or lower, still more preferably 125 ° C. or lower, still more preferably 100 ° C. or lower, still more preferably 80 ° C. or lower. It is below ° C. Drying may be carried out at room temperature.
The drying time in step 2 is preferably 1 minute or longer, more preferably 3 minutes or longer, from the viewpoint of suppressing shrinkage and cracking of the laminated body, obtaining a laminated body having excellent flexibility, and productivity. It is more preferably 10 minutes or more, and preferably 48 hours or less, more preferably 24 hours or less, still more preferably 12 hours or less, still more preferably 6 hours or less.
The drying method is not particularly limited, but it may be left to dry, or it may be a method used in the production of paper. Examples of the method used in the production of paper include a cylinder dryer, a Yankee dryer, hot air drying, and an infrared heater.

(工程3)
工程3は、シートを積層体から剥離して、基材の三次元構造が転写された構造体を得る工程である。
シートの剥離の方法はとくに限定されないが、基材の三次元構造が保持されるように、剥離することが好ましい。また、剥離時のシートの含水率は、転写された三次元構造を保持する観点から、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましく15質量%以下であり、また、剥離時のシートの割れを抑制する観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、さらに好ましくは3質量%以上である。
(Step 3)
Step 3 is a step of peeling the sheet from the laminated body to obtain a structure to which the three-dimensional structure of the base material is transferred.
The method of peeling the sheet is not particularly limited, but it is preferable to peel the sheet so that the three-dimensional structure of the base material is maintained. The water content of the sheet at the time of peeling is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, still more preferably 15% by mass or less, and peeling, from the viewpoint of retaining the transferred three-dimensional structure. From the viewpoint of suppressing cracking of the sheet at the time, it is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 3% by mass or more.

〔構造体の特性〕
本発明の構造体は、透明性に優れることが好ましく、構造体の全光線透過率は、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらに好ましくは90%以上である。構造体の全光線透過率の上限はとくに限定されず、たとえば100%であってもよい。ここで、構造体の全光線透過率は、たとえばJIS K 7361に準拠し、ヘーズメータ((株)村上色彩技術研究所製、HM−150)を用いて測定される値である。
[Characteristics of structure]
The structure of the present invention is preferably excellent in transparency, and the total light transmittance of the structure is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, still more preferably 90% or more. The upper limit of the total light transmittance of the structure is not particularly limited, and may be, for example, 100%. Here, the total light transmittance of the structure is a value measured using, for example, JIS K 7361 and a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute Co., Ltd.).

本発明の構造体は、透明性にすぐれ、かつ、柔軟性にも優れる透明構造体として、各種用途に使用できる。たとえば、回折格子、反射格子を有するシート等の光学用途に使用できる。 The structure of the present invention can be used for various purposes as a transparent structure having excellent transparency and flexibility. For example, it can be used for optical applications such as a sheet having a diffraction grating and a reflection grating.

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。従って、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 limited by the specific examples shown below.

[製造例1]
[リン酸化パルプの作製]
原料パルプとして、王子製紙(株)製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量208g/mシート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で200秒加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リン酸化パルプを得た。
[Manufacturing Example 1]
[Preparation of phosphorylated pulp]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. (solid content 93% by mass, basis weight 208 g / m 2 sheets, disintegrated and measured according to JIS P 8121 Canadian standard drainage degree (CSF)) 700 ml) was used. The raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolute dry mass) of the raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. To obtain a chemical-impregnated pulp. Next, the obtained chemical-impregnated pulp was heated in a hot air dryer at 165 ° C. for 200 seconds to introduce a phosphoric acid group into the cellulose in the pulp to obtain a phosphorylated pulp.

次いで、得られたリン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、100g(絶乾質量)のリン酸化パルプに対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
次いで、洗浄後のリン酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リン酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリン酸化パルプを得た。
Then, the obtained phosphorylated pulp 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 phosphorylated pulp is stirred so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtration and dehydration are repeated. Was done by. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the washing end point was set.
Next, the phosphorylated pulp after washing was neutralized as follows. First, the washed phosphorylated pulp was diluted with 10 L of ion-exchanged water, and then a 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little with stirring to obtain a phosphorylated pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less. .. Next, the phosphorylated pulp slurry was dehydrated to obtain a phosphorylated pulp that had been neutralized.

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

[解繊処理]
得られたリン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置((株)スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2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1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、下記のとおり、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。なお、後述する測定方法で測定されるリンオキソ酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gであった。
[Fiber processing]
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorylated pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated twice with a wet atomizing device (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst) at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion 1 containing fine fibrous cellulose. By X-ray diffraction, it was confirmed that the fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope as described below and found to be 3 to 5 nm. The amount of phosphorus oxo acid groups (first dissociated acid amount) measured by the measuring method described later was 1.45 mmol / g.

[繊維幅の測定]
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。
湿式微粒化装置にて処理をして得られた上記微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子(株)製、JEOL−2000EX)により観察した。
[Measurement of fiber width]
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method.
The supernatant of the fine fibrous cellulose dispersion obtained by treatment with a wet atomizing device is mixed with water so that the concentration of the fine fibrous cellulose is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less. It was added dropwise to the diluted and hydrophilized carbon grid film. This was dried, stained with uranyl acetate, and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).

[リンオキソ酸基量の測定]
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記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)、コンディショニング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の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1)。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(mmol/g)とした。
[Measurement of phosphorus oxo acid group amount]
The amount of phosphorus oxo acid groups in the fine fibrous cellulose is a fibrous form prepared by diluting a fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion exchange water so that the content is 0.2% by mass. The measurement was carried out by treating the cellulose-containing slurry with an ion exchange resin and then performing titration with an alkali.
In the treatment with the ion exchange resin, a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) with a volume of 1/10 is added to the fibrous cellulose-containing slurry, and the slurry is shaken for 1 hour. , The resin and the slurry were separated by pouring on a mesh having a mesh size of 90 μm.
In the titration using alkali, the change in pH value indicated by the slurry is measured while adding 10 μL of a 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fibrous cellulose-containing slurry treated with an ion exchange resin every 5 seconds. I went by doing. 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 where 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. 1). 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 was defined as the amount of phosphorus oxo acid groups (mmol / g).

[実施例1]
[微細繊維状セルロース含有シートの作製]
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液を、固形分濃度が0.5質量%となるようイオン交換水を添加して濃度調整を行った。
次いで、この微細繊維状セルロース分散液100質量部に対して、ポリエチレンオキサイド(住友精化(株)製、PEO−18)の0.5質量%水溶液を20質量部添加し、塗工液を得た。
[Example 1]
[Preparation of fine fibrous cellulose-containing sheet]
The concentration of the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1 was adjusted by adding ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.5% by mass.
Next, 20 parts by mass of a 0.5% by mass aqueous solution of polyethylene oxide (PEO-18 manufactured by Sumitomo Seika Chemical Co., Ltd.) was added to 100 parts by mass of this fine fibrous cellulose dispersion to obtain a coating liquid. It was.

次いで、得られるシート(上記塗工液の固形分から構成される層)の仕上がり坪量が75g/mになるように塗工液を計量して、市販のアクリル板に塗工し、50℃の恒温乾燥機にて乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の金枠(内寸が180mm×180mm、高さ5cmの金枠)を配置した。次いで、上記アクリル板から乾燥後のシートをはく離し、微細繊維状セルロース含有シート1を得た。該繊維状セルロース含有シート1(シート1)の厚みは、50μmであった。
得られたシート1のヘーズは0.7%であった。
Next, the coating liquid is weighed so that the finished basis weight of the obtained sheet (layer composed of the solid content of the coating liquid) is 75 g / m 2 , and the coating liquid is applied to a commercially available acrylic plate at 50 ° C. It was dried in a constant temperature dryer. A metal frame for damming (a gold frame having an inner dimension of 180 mm × 180 mm and a height of 5 cm) was placed on the acrylic plate so as to have a predetermined basis weight. Next, the dried sheet was peeled off from the acrylic plate to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet 1. The thickness of the fibrous cellulose-containing sheet 1 (sheet 1) was 50 μm.
The haze of the obtained sheet 1 was 0.7%.

[構造体の作製]
溝の深さが70nm、溝と溝との間隔が740nmの溝が周期的に彫られたポリカーボネート板(基材、図3)上に、蒸留水を吸水させ、湿潤状態とした上記シート1を載置し、密着させた。なお、湿潤状態のシート1は乾燥質量100質量部に対して、2,000質量部の蒸留水を吸水していた。
基材上にシート1を載置した状態で、室温で20分間大気中に静置することにより、シート1から水を蒸発させた後、該シートをポリカーボネート板から剥がした。
その結果、ポリカーボネート板に彫られた溝の構造とほぼ同じサイズの周期性のある溝構造が転写された構造体1が得られた。図4は、得られた構造体1の光学顕微鏡写真である。この凹凸構造を有するシート表面に白色光を当て反射させると、白色光が分光され、可視光領域の短波長成分である紫色から長波長成分である赤色まで目視することができた。つまり、得られた構造体1(シート)が、周期性のある溝構造を有していることが分かった。
[Preparation of structure]
On a polycarbonate plate (base material, FIG. 3) in which grooves having a groove depth of 70 nm and a groove-to-groove spacing of 740 nm are periodically carved, distilled water is absorbed to bring the sheet 1 into a wet state. It was placed and brought into close contact. The wet sheet 1 absorbed 2,000 parts by mass of distilled water with respect to 100 parts by mass of dry mass.
The sheet 1 was placed on the base material and allowed to stand in the air at room temperature for 20 minutes to evaporate water from the sheet 1, and then the sheet was peeled off from the polycarbonate plate.
As a result, a structure 1 was obtained in which a periodic groove structure having substantially the same size as the groove structure carved on the polycarbonate plate was transferred. FIG. 4 is an optical micrograph of the obtained structure 1. When white light was applied to the surface of the sheet having this uneven structure and reflected, the white light was dispersed, and it was possible to visually observe from purple, which is a short wavelength component in the visible light region, to red, which is a long wavelength component. That is, it was found that the obtained structure 1 (sheet) has a periodic groove structure.

[実施例2]
深さが5μm、一辺が15μmの正方形の溝で、溝の中心間距離が20μmの溝パターンアレイが存在するシリコンウエハ(基材、図5)表面に、蒸留水を吸水させた厚さ50μmの上記微細繊維状セルロース含有シート1を載置し、密着させた。
該シートから実施例1と同様にして水を蒸発させた後、該シートをシリコンウエハから剥がした。その結果、シリコンウエハ表面に彫られた正方形の溝パターンアレイの構造がシートに転写された、シート状の構造体2が得られた。この構造体2に632.8nmのレーザー光を垂直方向に照射すると、該構造体2を隔ててレーザー光に対して垂直に置いた白色の紙には構造体2の溝パターンアレイからの回折パターンが見られたことからも、構造体2が溝パターンアレイを有していることが示された。
[Example 2]
A silicon wafer (base material, FIG. 5) having a square groove having a depth of 5 μm and a side of 15 μm and a groove pattern array having a groove center-to-center distance of 20 μm, having a thickness of 50 μm obtained by absorbing distilled water. The fine fibrous cellulose-containing sheet 1 was placed and brought into close contact with the sheet 1.
After evaporating water from the sheet in the same manner as in Example 1, the sheet was peeled off from the silicon wafer. As a result, a sheet-like structure 2 was obtained in which the structure of the square groove pattern array carved on the surface of the silicon wafer was transferred to the sheet. When the structure 2 is irradiated with a laser beam of 632.8 nm in the vertical direction, the white paper placed perpendicular to the laser beam across the structure 2 has a diffraction pattern from the groove pattern array of the structure 2. It was also shown that the structure 2 has a groove pattern array.

本発明によれば、透明性および強度に優れ、基材表面の三次元構造が転写された構造体を簡便に得る方法を提供することができる。本発明の製造方法は、各種の表面形状を有する構造体の製造方法、とくに、微細な表面形状を有する構造体の製造方法としての有用性が期待される。 According to the present invention, it is possible to provide a method for easily obtaining a structure having excellent transparency and strength and having the three-dimensional structure of the substrate surface transferred to the structure. The manufacturing method of the present invention is expected to be useful as a manufacturing method for structures having various surface shapes, particularly as a manufacturing method for structures having fine surface shapes.

Claims (10)

三次元構造を有する基材表面上に湿潤状態にあるシートが載置された積層体を得る工程、
基材に載置された状態でシートを乾燥させる工程、および
シートを積層体から剥離して、基材表面の三次元構造が転写された構造体を得る工程をこの順で有し、
該シートが、繊維幅が1,000nm以下の微細繊維状セルロースを含有する、
基材表面の三次元構造が転写された構造体の製造方法。
A step of obtaining a laminate in which a wet sheet is placed on the surface of a base material having a three-dimensional structure.
A step of drying the sheet while it is placed on the base material and a step of peeling the sheet from the laminated body to obtain a structure to which the three-dimensional structure of the base material surface is transferred are provided in this order.
The sheet contains fine fibrous cellulose having a fiber width of 1,000 nm or less.
A method for producing a structure in which the three-dimensional structure of the surface of a base material is transferred.
前記基材表面の三次元構造が、基材表面上の凹凸構造である、請求項1に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 1, wherein the three-dimensional structure of the surface of the base material is an uneven structure on the surface of the base material. 前記凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さが、5nm以上である、請求項2に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 2, wherein the depth of the concave portion or the height of the convex portion of the uneven structure is 5 nm or more. 前記凹凸構造の凹部の深さまたは凸部の高さが、前記シートの厚み以下である、請求項2または3に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 2 or 3, wherein the depth of the concave portion or the height of the convex portion of the uneven structure is equal to or less than the thickness of the sheet. 前記凹凸構造が周期性を有する、請求項2〜4のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 2 to 4, wherein the uneven structure has periodicity. 前記シート中の微細繊維状セルロースの含有量が固形分中の5質量%以上である、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 5, wherein the content of the fine fibrous cellulose in the sheet is 5% by mass or more in the solid content. 前記基材の表面が、金属、シリコン、セラミックス、プラスチック、ガラス、ゴム、および生物材料から選択される材料で形成されている、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 6, wherein the surface of the base material is formed of a material selected from metal, silicon, ceramics, plastic, glass, rubber, and a biomaterial. 湿潤状態にあるシートが、シートの乾燥質量100質量部に対して、15質量部以上10,000質量部以下の水系溶媒を含有する、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 7, wherein the wet sheet contains an aqueous solvent of 15 parts by mass or more and 10,000 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the dry mass of the sheet. 前記シートの膜厚が、10μm以上10,000μm以下である、請求項1〜8のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 8, wherein the film thickness of the sheet is 10 μm or more and 10,000 μm or less. 乾燥後のシートの含水率が15%未満である、請求項1〜9のいずれかに記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 9, wherein the moisture content of the sheet after drying is less than 15%.
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JPH05171594A (en) * 1991-03-16 1993-07-09 Tokiwa Denki:Kk Molding material in a wet state
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JP2018104568A (en) * 2016-12-27 2018-07-05 王子ホールディングス株式会社 Sheet

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