JP2021085123A - 工業用ベルト - Google Patents
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Abstract
Description
セルロース原料としては、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものが知られており、本発明ではそのいずれも使用できる。好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。セルロース原料は、以下に説明するように化学変性を行ってもよい。
化学変性セルロースとしてカルボキシメチル化したセルロースを用いる場合、カルボキシメチル化したセルロースは、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシメチル化することにより得てもよく、市販品を用いてもよい。いずれの場合も、セルロースの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル基置換度が0.01〜0.50となるものが好ましい。
化学変性セルロースとしてカルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されるものではないが、カルボキシル化の際には、アニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾重量に対して、カルボキシル基の量が0.6〜3.0mmol/gとなるように調整することが好ましく、1.0mmol/g〜2.0mmol/gになるように調整することがさらに好ましい。
化学変性セルロースとして、カルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、上記のセルロース原料にグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3−クロロ−2ヒドロキシプロピルトリアルキルアンモニウムハイドライト又はそのハロヒドリン型などのカチオン化剤と触媒である水酸化アルカリ金属(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)を水及び/又は炭素数1〜4のアルコールの存在下で反応させることによって、カチオン変性されたセルロースを得ることができる。なお、この方法において、得られるカチオン変性されたセルロースのグルコース単位当たりのカチオン置換度は、反応させるカチオン化剤の添加量、水及び/又は炭素数1〜4のアルコールの組成比率をコントロールすることによって、調整することができる。
化学変性セルロースとして、リン酸基を導入したセルロースを用いる場合、セルロース原料に、リン酸基を有する化合物としては、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、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらは1種、あるいは2種以上を併用してリン酸基を導入することができる。セルロース原料に対するリン酸基を有する化合物の割合は、セルロース原料の固形分100重量部に対して、リン元素に換算した添加量が0.1〜500重量部であることが好ましく、1〜400重量部であることがより好ましく、2〜200重量部であることがさらに好ましい。
解繊する装置は特に限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置を用いて前記水分散体に強力なせん断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記水分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。また、高圧ホモジナイザーでの解繊・分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて、上記のCNFに予備処理を施すことも可能である。
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)5.00g(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社)39mg(絶乾1gのセルロースに対し0.05mmol)と臭化ナトリウム514mg(絶乾1gのセルロースに対し1.0mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、次亜塩素酸ナトリウムが6.0mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物をガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水で洗浄することで酸化されたパルプ(カルボキシル化セルロース)を得た。この時のパルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。これを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150Mpa)で3回処理して、セルロースナノファイバーAの分散液を得た。平均繊維径は3nm、平均繊維長は700nmであった。
カルボキシル基量〔mmol/gパルプ〕=a〔ml〕× 0.05/酸化セルロース質量〔g〕。
漂白済み針葉樹由来DKP(バッカイ社製)5g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)78mg(0.5mmol)と臭化ナトリウム755mg(7.4mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に2M次亜塩素酸ナトリウム水溶液16ml添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した(酸化処理)。反応中は系内のpHは低下するが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。2時間反応させた後、ガラスフィルターで濾過し、十分に水洗することで酸化セルロースを得た。得られた酸化セルロースのカルボキシル基量は、1.7mmol/gであった。これを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、140MPa)で10回処理し(解繊及び分散処理)、セルロースナノファイバーBの分散液を得た。平均繊維径は3nm、平均繊維長は350nmであった。
下記の表1に示すカンバス本体の表面に防汚樹脂被膜を形成していない比較例1と、同カンバス本体の表面に防汚樹脂被膜を形成した比較例2及び実施例1〜4を作製した。比較例1、2及び実施例1〜4の諸元は下記の表2に示すとおりである。防汚樹脂被膜は、防汚剤と、アクリル酸エステル共重合体と、CNFとで形成した。防汚樹脂被膜中の防汚剤としては、シリコーン系水系エマルジョンである株式会社パーカーコーポレーション製のSG3を用いた。CNFとしては、上記のセルロースナノファイバーAおよびセルロースナノファイバーBを用いた。
表2の比較例2及び実施例1〜4に対し、防汚樹脂被膜形成前後における通気性を、フラジール試験法(JIS L 1096:2010 8.26.1参照)により測定した。その結果、下記の表3に示すように、CNFの繊維長が比較的長い実施例1は、防汚樹脂被膜形成前と比べて通気性が大幅に低下した。一方、CNFを含まない比較例2や、CNFの繊維長が比較的短い実施例2〜4は、防汚樹脂被膜形成前と通気性がほとんど変わらなかった。以上より、防汚樹脂被膜に、繊維長が比較的短い(具体的に600nm以下の)CNFを配合することで、防汚樹脂被膜の形成によるカンバス本体の通気性の低下が抑えられることが確認された。
10 カンバス本体(ベルト本体)
11 経糸
12 緯糸
20 防汚樹脂被膜
21 樹脂部
30 ロール
40 ブラシ
51 テープ
52 ロードセル
Claims (5)
- 合成繊維からなるベルト本体と、前記ベルト本体の表面にコーティングされた防汚樹脂被膜とを備えた工業用ベルトであって、
前記防汚樹脂被膜がセルロースナノファイバーを含む工業用ベルト。 - 前記防汚樹脂被膜中のセルロースナノファイバーの割合が20mass%以下である請求項1に記載の工業用ベルト。
- 前記セルロースナノファイバーがアニオン変性セルロースナノファイバーであることを特徴とする請求項1又は2に記載の工業用ベルト。
- 前記アニオン変性セルロースナノファイバーが、TEMPO酸化セルロースナノファイバーである請求項3に記載の工業用ベルト。
- 抄紙用ドライヤーカンバスとして使用される請求項1〜4の何れか1項に記載の工業用ベルト。
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