JP2021181565A - Microfilament-like cellulose, dispersion liquid, sheet, and method for producing microfilament-like cellulose - Google Patents

Microfilament-like cellulose, dispersion liquid, sheet, and method for producing microfilament-like cellulose Download PDF

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Ikue SUGIYAMA
悠介 松原
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Abstract

To provide a microfilament-like cellulose that can, when used for a dispersion liquid or a sheet, increase transparency and inhibit coloring.SOLUTION: The present invention pertains to a microfilament-like cellulose that has a fiber width of 1-10 nm and has an amount of introduced substituents less than 0.5 mmol/g. The present invention also pertains to a dispersion liquid and a sheet that contain the microfilament-like cellulose. The present invention further pertains to a method for producing the microfilament-like cellulose, the method comprising: a step (A) of removing, from a microfilament-like cellulose having substituents and having a fiber width of 1000 nm or less, at least a portion of the substituents; and, after the step (A), a step (B) of performing a uniform dispersion treatment.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、微細繊維状セルロース、分散液、シート及び微細繊維状セルロースの製造方法に関する。 The present invention relates to fine fibrous cellulose, a dispersion, a sheet and a method for producing fine fibrous cellulose.

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

繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースは、新たな素材として注目されており、その用途は多岐にわたる。例えば、微細繊維状セルロースを含むシートや樹脂複合体、増粘剤の開発が進められている。 As the fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Fine fibrous cellulose is attracting attention as a new material, and its uses are wide-ranging. For example, sheets containing fine fibrous cellulose, resin complexes, and thickeners are being developed.

微細繊維状セルロースは、セルロース繊維を解繊処理することで製造可能である。しかし、セルロース繊維同士は水素結合により強く結合しているため、単純に解繊処理を行うのみでは、微細繊維状セルロースを得るまでに膨大なエネルギーが必要となる。このため、より小さな解繊処理エネルギーで微細繊維状セルロースを製造するために、解繊処理と合わせて、化学処理や生物処理といった前処理を行うことが有効であることが知られている。 Fine fibrous cellulose can be produced by defibrating the cellulose fibers. However, since the cellulose fibers are strongly bonded to each other by hydrogen bonds, a huge amount of energy is required to obtain fine fibrous cellulose by simply performing the defibration treatment. Therefore, it is known that it is effective to perform pretreatment such as chemical treatment and biological treatment in addition to the defibration treatment in order to produce fine fibrous cellulose with a smaller defibration treatment energy.

例えば、セルロース繊維の化学処理により、セルロース繊維にイオン性官能基を導入すると、セルロース繊維が容易に微細化し、さらに微細化後の分散安定性も高まることが知られている。一方で、セルロース繊維を含む系内のイオン強度やpHの変動が生じたり、官能基由来の反応が生じる場合もある。このため、セルロース繊維の劣化や黄変などの問題が生じることがある。 For example, it is known that when an ionic functional group is introduced into a cellulose fiber by a chemical treatment of the cellulose fiber, the cellulose fiber is easily miniaturized and the dispersion stability after the miniaturization is further improved. On the other hand, the ionic strength and pH in the system containing cellulose fibers may fluctuate, or a reaction derived from a functional group may occur. Therefore, problems such as deterioration and yellowing of the cellulose fibers may occur.

そこで、イオン性官能基を微細化後の任意のタイミングで脱離させる検討も行われている。例えば、特許文献1には、(a)微細繊維原料に静電的および/または立体的な官能性を持つ置換基を導入して、置換基導入繊維を得る工程と、(b)置換基導入繊維を機械処理する工程と、(c)工程(b)で得られた置換基導入微細繊維より、導入置換基を一部或いは全部を脱離させて、置換基脱離微細繊維を得る工程を有する微細繊維の製造方法が開示されている。また、特許文献2には、塩基性を示す窒素含有化合物の存在下において、リン酸由来のエステルおよび/またはカルボン酸由来のエステルを有する化合物を加熱する工程を含む、脱エステル化合物の製造方法が開示されている。これらの文献では、微細繊維に導入した置換基を脱離させることが検討されている。 Therefore, studies have been conducted to desorb ionic functional groups at arbitrary timings after miniaturization. For example, Patent Document 1 describes (a) a step of introducing a substituent having electrostatic and / or steric functionality into a fine fiber raw material to obtain a substituent-introduced fiber, and (b) introducing a substituent. A step of mechanically treating the fiber and a step of (c) removing a part or all of the introduced substituent from the substituent-introduced fine fiber obtained in the step (b) to obtain a substituent-desorbed fine fiber. A method for producing the fine fibers having the same is disclosed. Further, Patent Document 2 describes a method for producing a desester compound, which comprises a step of heating a compound having an ester derived from phosphoric acid and / or an ester derived from carboxylic acid in the presence of a nitrogen-containing compound exhibiting basicity. It has been disclosed. In these documents, it is considered to eliminate the substituent introduced into the fine fiber.

特許文献3には、微細繊維含有シートの製造方法において、少なくとも(a)繊維原料に静電的および/または立体的な官能性を持つ置換基を導入して、置換基導入繊維を得る工程と、(b)工程(a)で得られた置換基導入繊維を機械処理して、置換基導入微細繊維を得る工程と、(c)工程(b)で得られた置換基導入微細繊維からシートを調製する工程と、(d)工程(c)で得られたシートから導入置換基の少なくとも一部を脱離させる工程を有する微細繊維含有シートの製造方法が開示されている。ここでは、置換基を有する微細繊維からシートを形成した後に、置換基を脱離させる方法が検討されている。 Patent Document 3 describes, in the method for producing a fine fiber-containing sheet, at least (a) a step of introducing a substituent having electrostatic and / or steric functionality into a fiber raw material to obtain a substituent-introduced fiber. , (B) The step of mechanically treating the substituent-introduced fiber obtained in the step (a) to obtain the substituent-introduced fine fiber, and (c) a sheet from the substituent-introduced fine fiber obtained in the step (b). (D) A method for producing a fine fiber-containing sheet having a step of removing at least a part of the introduced substituent from the sheet obtained in the step (c) is disclosed. Here, a method of removing a substituent after forming a sheet from a fine fiber having a substituent is studied.

さらに、特許文献4及び5においては、セルロースザンテート又はセルロースザンテートのカチオン置換体を解繊処理する、セルロースザンテートナノファイバーの製造方法が開示されている。特許文献4では、必要に応じてセルロースザンテートナノファイバーを再生処理することで、無変性セルロースに戻す方法の検討もなされている。また、特許文献5においては、セルロース誘導体の微細繊維から官能基を脱離させた、平均繊維径が3nm以上300nm以下である誘導体官能基脱離セルロース微細繊維含有シートが開示されている。 Further, Patent Documents 4 and 5 disclose a method for producing cellulose zantate nanofibers, which comprises defibrating cellulose zantate or a cationic substituent of cellulose zantate. In Patent Document 4, a method of returning cellulose zantate nanofibers to non-denatured cellulose by regenerating the cellulose zantate nanofibers as necessary is also studied. Further, Patent Document 5 discloses a derivative functional group-desorbed cellulose fine fiber-containing sheet having an average fiber diameter of 3 nm or more and 300 nm or less, in which a functional group is desorbed from the fine fibers of the cellulose derivative.

国際公開第2013/176049号International Publication No. 2013/176049 特開2015−098526号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-098526 国際公開第2015/182438号International Publication No. 2015/182438 国際公開第2017/111103号International Publication No. 2017/111033 特開2019−7101号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-7101

本発明者らは、置換基を除去した微細繊維状セルロースについて研究を進める中で、微細化後のスラリーの状態で官能基除去を行うと透明性の低下を招くことや、シートの状態で官能基除去を行うと着色が生じたりする場合があることを突き止めた。
そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、置換基を除去した微細繊維状セルロースであって、分散液やシートとした際に、透明性を高め、かつ着色を抑制し得る微細繊維状セルロースを提供することを目的として検討を進めた。
While conducting research on fine fibrous cellulose from which substituents have been removed, the present inventors have found that removal of functional groups in the state of a slurry after miniaturization causes a decrease in transparency and functionality in the state of a sheet. It was found that coloring may occur when the group is removed.
Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors have made fine fibrous cellulose from which substituents have been removed, which enhances transparency and colors when used as a dispersion liquid or a sheet. We proceeded with the study for the purpose of providing fine fibrous cellulose that can be suppressed.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、微細繊維状セルロースにおいて、置換基除去後の置換基導入量を0.5mmol/g未満とし、さらに繊維幅を1〜10nmとすることにより、分散液やシートとした際に、透明性を高め、かつ着色を抑制し得る微細繊維状セルロースが得られることを見出した。
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have set the amount of substituents introduced after removal of substituents to less than 0.5 mmol / g in fine fibrous cellulose, and further set the fiber width to 1. It has been found that a fine fibrous cellulose capable of enhancing transparency and suppressing coloring can be obtained by setting the thickness to 10 nm so that it can be used as a dispersion liquid or a sheet.
Specifically, the present invention has the following configurations.

[1] 置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、繊維幅が1〜10nmである、微細繊維状セルロース。
[2] 下記式で算出されるナノファイバー収率が95質量%以上である、[1]に記載の微細繊維状セルロース;
ナノファイバー収率[質量%]=C/0.1×100
ここで、Cは、微細繊維状セルロースの濃度が0.1質量%の水分散液を、12000G、10分の条件で遠心分離した際に得られる上澄み液に含まれる微細繊維状セルロースの濃度である。
[3] 微細繊維状セルロースを0.2質量%濃度の水分散液とした場合、水分散液のヘーズが5.0%以下となる、[1]又は[2]に記載の微細繊維状セルロース。
[4] 置換基がアニオン性基である、[1]〜[3]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[5] アニオン性基が、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基である、[4]に記載の微細繊維状セルロース。
[6] カルバミド基を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[7] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む分散液。
[8] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含むシート。
[9] 置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、かつ繊維幅が1〜10nmの微細繊維状セルロースを含むシートであって、
厚み50μmにおけるYI値が1.5以下である、シート。
[10] シートを160℃で6時間加熱した場合、下記式により算出されるYI増加率が1500%以下である[9]に記載のシート;
YI増加率(%)=(加熱後のシートの黄色度−加熱前のシートの黄色度)/加熱前のシートの黄色度×100
上記式において、シートの黄色度はJIS K 7373:2006に準拠して測定した黄色度である。
[11] 全光線透過率が90.0%以上である、[9]又は[10]に記載のシート。
[12] ヘーズが5.0%以下である、[9]〜[11]のいずれかに記載のシート。
[13] 少なくとも一方の面の表面粗さが10nm以下である、[9]〜[12]のいずれかに記載のシート。
[14] 置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程(A)と、
工程(A)の後に、均一分散処理する工程(B)と、を含む、微細繊維状セルロースの製造方法。
[15] 工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量は0.60mmol/g以上である、[14]に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[16] 置換基がアニオン性基である、[14]又は[15]に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[17] アニオン性基が、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基である、[16]に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[18] 工程(A)に供される微細繊維状セルロースはカルバミド基を有する、[14]〜[17]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[19] 窒素量を低減させる工程をさらに含む、[14]〜[18]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[20] 工程(A)は、スラリー状で行われる、[14]〜[19]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
[21] 工程(A)の前に、微細繊維状セルロースを含むスラリーのpHを3〜8に調整する工程をさらに含む、[20]に記載の繊維状セルロースの製造方法。
[22] コンクリート先行剤用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[23] 潤滑剤用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[24] 鋳型成形用組成物用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[25] 歯科材料用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[26] 研磨剤用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[27] 剥離剤用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[28] 製紙用添加剤用である、[1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロース。
[29] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、コンクリート先行剤。
[30] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、潤滑剤。
[31] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、鋳型成形用組成物。
[32] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、歯科材料。
[33] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、研磨剤。
[34] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、剥離剤。
[35] [1]〜[6]のいずれかに記載の微細繊維状セルロースを含む、製紙用添加剤。
[1] Fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm.
[2] The fine fibrous cellulose according to [1], wherein the nanofiber yield calculated by the following formula is 95% by mass or more.
Nanofiber yield [mass%] = C / 0.1 × 100
Here, C is the concentration of the fine fibrous cellulose contained in the supernatant obtained by centrifuging the aqueous dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.1% by mass under the conditions of 12000 G for 10 minutes. be.
[3] The fine fibrous cellulose according to [1] or [2], wherein the haze of the aqueous dispersion is 5.0% or less when the fine fibrous cellulose is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.2% by mass. ..
[4] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [3], wherein the substituent is an anionic group.
[5] The fine fibrous cellulose according to [4], wherein the anionic group is a phosphoric acid group or a substituent derived from a phosphoric acid group.
[6] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [5], which has a carbamide group.
[7] The dispersion liquid containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[8] The sheet containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[9] A sheet containing fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm.
A sheet having a YI value of 1.5 or less at a thickness of 50 μm.
[10] The sheet according to [9], wherein when the sheet is heated at 160 ° C. for 6 hours, the YI increase rate calculated by the following formula is 1500% or less.
YI increase rate (%) = (yellowness of sheet after heating-yellowness of sheet before heating) / yellowness of sheet before heating x 100
In the above formula, the yellowness of the sheet is the yellowness measured according to JIS K 7373: 2006.
[11] The sheet according to [9] or [10], wherein the total light transmittance is 90.0% or more.
[12] The sheet according to any one of [9] to [11], wherein the haze is 5.0% or less.
[13] The sheet according to any one of [9] to [12], wherein the surface roughness of at least one surface is 10 nm or less.
[14] The step (A) of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less.
A method for producing fine fibrous cellulose, comprising a step (B) of performing a uniform dispersion treatment after the step (A).
[15] The method for producing fine fibrous cellulose according to [14], wherein the amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) is 0.60 mmol / g or more.
[16] The method for producing fine fibrous cellulose according to [14] or [15], wherein the substituent is an anionic group.
[17] The method for producing fine fibrous cellulose according to [16], wherein the anionic group is a phosphate group or a substituent derived from the phosphate group.
[18] The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of [14] to [17], wherein the fine fibrous cellulose used in the step (A) has a carbamide group.
[19] The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of [14] to [18], further comprising a step of reducing the amount of nitrogen.
[20] The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of [14] to [19], wherein the step (A) is performed in the form of a slurry.
[21] The method for producing fibrous cellulose according to [20], further comprising a step of adjusting the pH of the slurry containing fine fibrous cellulose to 3 to 8 before the step (A).
[22] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used as a concrete precursor.
[23] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used as a lubricant.
[24] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used for a mold molding composition.
[25] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used for dental materials.
[26] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used for an abrasive.
[27] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used as a release agent.
[28] The fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6], which is used as an additive for papermaking.
[29] A concrete precursor containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[30] A lubricant containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[31] A composition for mold molding, which comprises the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[32] A dental material containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[33] An abrasive containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[34] A release agent containing the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].
[35] An additive for papermaking, which comprises the fine fibrous cellulose according to any one of [1] to [6].

本発明によれば、分散液やシートとした際に、透明性を高め、かつ着色を抑制し得る微細繊維状セルロースを得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain fine fibrous cellulose that can enhance transparency and suppress coloring when used as a dispersion liquid or a sheet.

図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped and the pH of a fibrous cellulose-containing slurry having a phosphoric acid group.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the constituent elements described below may be based on typical embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In this specification, the numerical range represented by using "~" means a range including the numerical values before and after "~" as the lower limit value and the upper limit value.

(微細繊維状セルロース)
本発明は、置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、繊維幅が1〜10nmである微細繊維状セルロースに関する。本発明においては、微細繊維状セルロースにおける置換基除去後の置換基導入量を0.5mmol/g未満とし、さらに繊維幅を1〜10nmとすることにより、分散液やシートとした際に、透明性を高め、かつ着色を抑制することができる。分散液やシートとした際の透明性や着色度合いについては、後述するように、分散液やシートのヘーズやYI値によって評価することができる。
(Fine fibrous cellulose)
The present invention relates to fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm. In the present invention, the amount of substituents introduced in the fine fibrous cellulose after removal of the substituents is set to less than 0.5 mmol / g, and the fiber width is set to 1 to 10 nm so that the dispersion liquid or the sheet is transparent. It is possible to enhance the property and suppress coloring. The transparency and the degree of coloring when the dispersion liquid or the sheet is used can be evaluated by the haze or YI value of the dispersion liquid or the sheet, as will be described later.

本実施形態において、微細繊維状セルロースにおける置換基導入量は、0.5mmol/g未満であればよく、0.4mmol/g以下であることが好ましく、0.3mmol/g以下であることがより好ましく、0.25mmol/g以下であることがさらに好ましく、0.15mmol/g以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロースにおける置換基導入量は、0.0mmol/gであってもよいが、0.03mmol/g以上であることが好ましく、0.04mmol/g以上であることがより好ましく、0.05mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.07mmol/g以上であることが特に好ましい。 In the present embodiment, the amount of substituents introduced in the fine fibrous cellulose may be less than 0.5 mmol / g, preferably 0.4 mmol / g or less, and more preferably 0.3 mmol / g or less. It is more preferably 0.25 mmol / g or less, and particularly preferably 0.15 mmol / g or less. The amount of substituents introduced in the fine fibrous cellulose may be 0.0 mmol / g, but is preferably 0.03 mmol / g or more, more preferably 0.04 mmol / g or more. It is more preferably 0.05 mmol / g or more, and particularly preferably 0.07 mmol / g or more.

微細繊維状セルロースの繊維幅は、1〜10nmであればよく、1〜9nmであることが好ましく、1〜8nmであることがより好ましく、1〜7nmであることがさらに好ましい。ここで、微細繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察を用いて以下のようにして測定される。まず、微細繊維状セルロースを、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に分散し、親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストする。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(TEM、日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察する。その際、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、20本以上の繊維が交差するよう、倍率を調節する。この条件を満たす観察画像を得た後、この画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交差する繊維の繊維幅を目視で読み取る。このようにして3枚の重複しない観察画像を撮影し、各々2つの軸に交差する繊維の繊維幅の値を読み取る(20本以上×2×3=120本以上)。
(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 fiber width of the fine fibrous cellulose may be 1 to 10 nm, preferably 1 to 9 nm, more preferably 1 to 8 nm, and even more preferably 1 to 7 nm. Here, the fiber width of the fine fibrous cellulose is measured as follows, for example, by observing with an electron microscope. First, the fine fibrous cellulose is dispersed in water so that the concentration of the cellulose is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and cast on a hydrophilized carbon film-coated grid. After drying this, it is stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (TEM, manufactured by JEOL Ltd., JEOL-2000EX). At that time, an axis having an arbitrary vertical and horizontal image width is assumed in the obtained image, and the magnification is adjusted so that 20 or more fibers intersect the axis. After obtaining an observation image satisfying this condition, two random axes in each of the vertical and horizontal directions are drawn for this image, and the fiber width of the fiber intersecting the axis is visually read. In this way, three non-overlapping observation images are taken, and the value of the fiber width of the fiber intersecting each of the two axes is read (20 or more × 2 × 3 = 120 or more).
(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.

なお、分散液等に含まれる一群の微細繊維状セルロースについては、上記方法で得られた繊維幅から数平均繊維幅を算出することができる。また、微細繊維状セルロースがシートに含まれている場合には、シート中の微細繊維状セルロースの繊維幅は、例えば、原子間力顕微鏡観察を用いて以下のように測定される。まず、微細繊維状セルロースを含むシートを原子間力顕微鏡(Veeco社製、NanoScope IIIa)により観察する。その際、画像は500nm視野角とする。得られた画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交差する繊維を無作為で20本以上選択し、繊維幅を目視で読み取る。このようにして3枚の重複しない観察画像を撮影し、各々2つの軸に交差する繊維の繊維幅の値を読み取る。(20本以上×2×3=120本以上)
(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、交差する繊維を無作為で20本以上選択する。
(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、交差する繊維を無作為で20本以上選択する。
For a group of fine fibrous cellulose contained in a dispersion liquid or the like, the number average fiber width can be calculated from the fiber width obtained by the above method. When the sheet contains fine fibrous cellulose, the fiber width of the fine fibrous cellulose in the sheet is measured as follows, for example, by using an atomic force microscope observation. First, the sheet containing the fine fibrous cellulose is observed with an atomic force microscope (NanoScope IIIa manufactured by Veeco). At that time, the image has a viewing angle of 500 nm. For the obtained image, two random axes are drawn vertically and horizontally for each image, 20 or more fibers intersecting the axes are randomly selected, and the fiber width is visually read. In this way, three non-overlapping observation images are taken and the value of the fiber width of the fiber intersecting each of the two axes is read. (20 or more x 2 x 3 = 120 or more)
(1) A straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more intersecting fibers are randomly selected for the straight line X.
(2) A straight line Y that intersects the straight line perpendicularly to the straight line Y is drawn in the same image, and 20 or more intersecting fibers are randomly selected for the straight line Y.

微細繊維状セルロースの繊維長は、特に限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、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 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and 0.1 μm or more and 600 μm or less. More preferred. By setting the fiber length within the above range, it is possible to suppress the destruction of the crystal region of the fine fibrous cellulose. 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。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 the 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, still more preferably 50% or more. The crystallinity is determined by a conventional method from the X-ray diffraction profile measured and the pattern (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、特に限定されないが、たとえば50以上10000以下であることが好ましく、100以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすくなる。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば繊維状セルロースを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 50 or more and 10000 or less, and more preferably 100 or more and 1000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit value or more, it becomes easy to form a sheet containing fine fibrous cellulose. By setting the axial ratio to the above upper limit value or less, it is preferable in that handling such as dilution becomes easy when, for example, fibrous cellulose is treated as a dispersion liquid.

本実施形態における微細繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が上記範囲内にある微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。 The fine fibrous cellulose in the present embodiment has, for example, both a crystalline region and a non-crystalline region. The fine fibrous cellulose having both a crystalline region and a non-crystalline region and having an axial ratio within the above range is realized by a method for producing fine fibrous cellulose described later.

微細繊維状セルロースにおけるセルロース成分はα−セルロース成分とヘミセルロース成分に分類できる。ヘミセルロースの比率が低い方が、経時黄変や加熱黄変の抑制効果が得られやすいため好ましい。本発明の微細繊維状セルロースのヘミセルロースの比率は30%未満であることが好ましく、25%未満であることがより好ましく、20%未満であることがさらに好ましい。 The cellulose component in fine fibrous cellulose can be classified into α-cellulose component and hemicellulose component. A lower ratio of hemicellulose is preferable because it is easy to obtain an effect of suppressing yellowing over time and yellowing by heating. The proportion of hemicellulose in the fine fibrous cellulose of the present invention is preferably less than 30%, more preferably less than 25%, still more preferably less than 20%.

微細繊維状セルロースに含まれる窒素と微細繊維状セルロース分散液中に含まれる遊離窒素の合計量(以下、「窒素量」、「微細繊維状セルロースに含まれる窒素量」もしくは、「微細繊維状セルロース中の窒素量」と呼ぶこともある)は0.08mmol/g以下であることが好ましく、0.04mmol/g以下であることがより好ましく、0.02mmol/g以下であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロースに含まれる窒素量は0.001mmol/g以上であることが好ましい。なお、微細繊維状セルロース中の窒素量は、以下の方法で測定される値である。まず、微細繊維状セルロースを含む分散液を固形分濃度1質量%に調整し、ケルダール法(JIS K 0102:2016 44.1)で分解する。分解後、陽イオンクロマトグラフィでアンモニウムイオン量(mmol)を測定し、測定に使用したセルロース量(g)で除して窒素含有量(mmol/g)を算出する。上記窒素量は、微細繊維状セルロースにイオン結合および/または共有結合で結合した窒素と、微細繊維状セルロースにイオン結合および/または共有結合で結合していない、分散液中に溶存した遊離窒素の合計量である。 Total amount of nitrogen contained in fine fibrous cellulose and free nitrogen contained in fine fibrous cellulose dispersion (hereinafter, "nitrogen amount", "nitrogen amount contained in fine fibrous cellulose" or "fine fibrous cellulose" The amount of nitrogen in the fiber) is preferably 0.08 mmol / g or less, more preferably 0.04 mmol / g or less, and even more preferably 0.02 mmol / g or less. The amount of nitrogen contained in the fine fibrous cellulose is preferably 0.001 mmol / g or more. The amount of nitrogen in the fine fibrous cellulose is a value measured by the following method. First, the dispersion liquid containing fine fibrous cellulose is adjusted to a solid content concentration of 1% by mass, and decomposed by the Kjeldahl method (JIS K 0102: 2016 44.1). After decomposition, the amount of ammonium ions (mmol) is measured by cation chromatography and divided by the amount of cellulose (g) used for the measurement to calculate the nitrogen content (mmol / g). The amount of nitrogen is the amount of nitrogen bonded to fine fibrous cellulose by ionic bond and / or covalent bond, and free nitrogen dissolved in the dispersion liquid which is not bound to fine fibrous cellulose by ionic bond and / or covalent bond. The total amount.

本実施形態において、微細繊維状セルロースにおける置換基導入量は0.5mmol/g未満であり、ここで言う置換基は、アニオン性基であることが好ましい。すなわち、本発明の微細繊維状セルロースは、アニオン性基を有する微細繊維状セルロースに対して置換基除去処理を施して得られたものであり、本発明の微細繊維状セルロースは、置換基除去微細繊維状セルロースである。 In the present embodiment, the amount of the substituent introduced in the fine fibrous cellulose is less than 0.5 mmol / g, and the substituent referred to here is preferably an anionic group. That is, the fine fibrous cellulose of the present invention is obtained by subjecting the fine fibrous cellulose having an anionic group to a substituent removing treatment, and the fine fibrous cellulose of the present invention is a fine fibrous cellulose having a substituent removed. It is fibrous cellulose.

アニオン性基としては、たとえばリンオキソ酸基又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)、カルボキシ基又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)、スルホン基又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)、ザンテート基又はザンテート基に由来する置換基(単にザンテート基ということもある)を挙げることができる。スルホン基またはスルホン基に由来する置換基が、エステル結合を介して導入されている場合、同置換基を、硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基(単に硫黄オキソ酸基ということもある)ということもある。この中でも、アニオン性基は、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基、及び、スルホン基又はスルホン基に由来する置換基から選択される少なくとも1種であることが好ましく、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基であることがより好ましい。 Examples of the anionic group include a phosphate group or a substituent derived from a phosphorusoxo acid group (sometimes referred to simply as a phosphorusoxo acid group), a carboxy group or a substituent derived from a carboxy group (sometimes referred to simply as a carboxy group), and the like. Examples include a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group), a zantate group or a substituent derived from a zantate group (sometimes simply referred to as a zantate group). When a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group is introduced via an ester bond, the substituent is referred to as a sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group (simply referred to as a sulfur oxo acid group). There is also). Among these, the anionic group is preferably at least one selected from a phosphorus oxo acid group or a substituent derived from a phosphorus oxo acid group, and a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group, and is preferably a phosphorus oxo acid group or a substituent. More preferably, it is a substituent derived from a phosphoxoic acid group.

リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基は、例えば下記式(1)で表される置換基である。各微細繊維状セルロースには、下記式(1)で表される置換基が複数導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(1)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 The phosphate group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). A plurality of substituents represented by the following formula (1) may be introduced into each fine fibrous cellulose. In this case, the substituents represented by the following formula (1) to be introduced may be the same or different.

Figure 2021181565
Figure 2021181565

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)。n個あるαおよびα’のうち少なくとも1つはOであり、残りはR又はOR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。n個あるαは全て同じでも、それぞれ異なっていてもよい。βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。 In the formula (1), a, b and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (where a = b × m). At least one of the n α and α'is O and the rest are R or OR. It is also possible that all of each α and α'are O −. The n αs may all be the same or different from each other. β b + is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.

Rは、各々、水素原子、飽和−直鎖状炭化水素基、飽和−分岐鎖状炭化水素基、飽和−環状炭化水素基、不飽和−直鎖状炭化水素基、不飽和−分岐鎖状炭化水素基、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。 R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched chain hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, and an unsaturated-branched chain hydrocarbon, respectively. A hydrogen group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or an inducing group thereof. Further, in the formula (1), n is preferably 1.

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

また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、カルボキシレート基(−COO)、ヒドロキシ基、アミノ基及びアンモニウム基などの官能基から選択される少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。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。なお、式(1)中にRが複数個存在する場合や微細繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 As the derivative groups in R, to the main chain or side chain of the various hydrocarbon group, a carboxy group, a carboxylate group (-COO -), hydroxy group, selected from the functional groups such as an amino group and an ammonium group Examples thereof include functional groups in which at least one of them is added or substituted, but the functional group 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. When a plurality of Rs are present in the formula (1) or when a plurality of types of substituents represented by the above formula (1) are introduced into the fine fibrous cellulose, the plurality of Rs present are the same. It may be different.

βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、例えば、有機アンモニウムイオンや有機オニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、例えば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機オニウムイオンとしては、例えば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。なお、式(1)中にβb+が複数個存在する場合や微細繊維状セルロースに上記式(1)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βb+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、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。 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 organic onium ions. Examples of the organic onium ion include an organic ammonium ion and an organic onium ion. Examples of the organic ammonium ion include aliphatic ammonium ion and aromatic ammonium ion, and examples of the organic onium ion include aliphatic phosphonium ion and aromatic phosphonium ion. Examples of monovalent or higher cations composed of inorganic substances include alkali metal ions such as sodium, potassium, and lithium, divalent metal ions such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. When a plurality of β b + are present in the formula (1) or when a plurality of types of substituents represented by the above formula (1) are introduced into the fine fibrous cellulose, the plurality of β b + are present. They may be the same or different. 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 b + is heated and is easily industrially used, but is not particularly limited. ..

リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基としては、より具体的には、リン酸基(−PO)、リン酸基の塩、亜リン酸基(ホスホン酸基)(−PO)、亜リン酸基(ホスホン酸基)の塩が挙げられる。また、リンオキソ酸基又は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(例えば、ピロリン酸基)、ホスホン酸が縮合した基(例えば、ポリホスホン酸基)、リン酸エステル基(例えば、モノメチルリン酸基、ポリオキシエチレンアルキルリン酸基)、アルキルホスホン酸基(例えば、メチルホスホン酸基)などであってもよい。 Specific examples of the phosphoric acid group or the substituent derived from the phosphoric acid group include a phosphoric acid group (-PO 3 H 2 ), a salt of a phosphoric acid group, and a phosphite group (phosphonic acid group) (-PO). 2 H 2), and salts of phosphorous acid (phosphonic acid group). Further, the phosphoric acid group or the substituent derived from the phosphoric acid group includes a group in which a phosphoric acid group is condensed (for example, a pyrophosphate group), a group in which a phosphonic acid is condensed (for example, a polyphosphonic acid group), and a phosphoric acid ester group (for example, a phosphoric acid ester group). For example, it may be a monomethyl phosphate group, a polyoxyethylene alkyl phosphate group), an alkylphosphonic acid group (for example, a methylphosphonic acid group), or the like.

また、スルホン基(スルホン基又はスルホン基に由来する置換基)は、硫黄オキソ酸基(硫黄オキソ酸基又は硫黄オキソ酸基に由来する置換基)であることが好ましく、例えば下記式(2)で表される置換基であることが好ましい。各微細繊維状セルロースには、下記式(2)で表される置換基が複数導入されていてもよい。この場合、複数導入される下記式(2)で表される置換基はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。 Further, the sulfone group (sulfo group or substituent derived from a sulfone group) is preferably a sulfur oxo acid group (sulfur oxo acid group or a substituent derived from a sulfur oxo acid group), for example, the following formula (2). It is preferably a substituent represented by. A plurality of substituents represented by the following formula (2) may be introduced into each fine fibrous cellulose. In this case, the substituents represented by the following formula (2) to be introduced may be the same or different.

Figure 2021181565
Figure 2021181565

上記構造式中、bおよびnは自然数であり、pは0または1であり、mは任意の数である(ただし、1=b×mである)。なお、nが2以上である場合、複数あるpは同一の数であってもよく、異なる数であってもよい。上記構造式中、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、有機オニウムイオンを挙げることができる。有機オニウムイオンとしては、例えば、有機アンモニウムイオンや有機オニウムイオンを挙げることができる。有機アンモニウムイオンとしては、例えば、脂肪族アンモニウムイオンや芳香族アンモニウムイオンを挙げることができ、有機オニウムイオンとしては、例えば、脂肪族ホスホニウムイオンや芳香族ホスホニウムイオンを挙げることができる。無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属のイオン、水素イオン、アンモニウムイオン等が挙げられる。なお、微細繊維状セルロースに上記式(2)で表される複数種の置換基が導入される場合には、複数存在するβb+はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βb+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又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。 In the above structural formula, b and n are natural numbers, p is 0 or 1, and m is an arbitrary number (where 1 = b × m). When n is 2 or more, a plurality of ps may be the same number or different numbers. In the above structural formula, 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 organic onium ions. Examples of the organic onium ion include an organic ammonium ion and an organic onium ion. Examples of the organic ammonium ion include aliphatic ammonium ion and aromatic ammonium ion, and examples of the organic onium ion include aliphatic phosphonium ion and aromatic phosphonium ion. Examples of monovalent or higher cations composed of inorganic substances include alkali metal ions such as sodium, potassium, and lithium, divalent metal ions such as calcium and magnesium, hydrogen ions, and ammonium ions. When a plurality of types of substituents represented by the above formula (2) are introduced into the fine fibrous cellulose, the plurality of β b + may be the same or different. 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 b + 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アニ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。 The amount of anionic groups introduced into the fine fibrous cellulose can be measured, for example, by a neutralization titration method. In the measurement by the neutralization titration method, the introduction amount is measured by determining the change in pH while adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the obtained slurry containing the fine fibrous cellulose.

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(又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。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH titrated and pH with respect to 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 same defibration treatment as the defibration treatment step described later may be performed on the measurement target before the treatment with the strong acid 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 alkaline drop) 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 amount of dissociated acid in 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. 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, there is only one point on the titration curve where the pH increment is maximum.

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/1000}
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(リンオキソ酸基の総解離酸量)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
Since the denominator of the above-mentioned phosphorus oxo acid group introduction amount (mmol / g) indicates the mass of the acid-type fine fibrous cellulose, the amount of the phosphorus oxo acid group contained in the acid-type fine fibrous cellulose (hereinafter, phosphorus oxo acid). 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 the 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 counter ion 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) × A / 1000}
A [mmol / g]: Total anion amount derived from the phosphoric acid group of the fine fibrous cellulose (total dissociated acid amount of the phosphoric acid group)
W: Formulated amount of cation C per valence (for example, Na is 23, Al is 9).

滴定法によるアニオン性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、本来より低いアニオン性基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、例えば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5〜30秒に10〜50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、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、例えば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。 In the measurement of the amount of anionic groups by the titration method, accurate values can be obtained, such as when the amount of one drop of sodium hydroxide aqueous solution is too large, or when the titration interval is too short, the amount of anionic groups is lower than originally intended. Sometimes not. 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. ..

また、微細繊維状セルロースに対するスルホン基の導入量は、微細繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料の硫黄量を測定することで算出することができる。具体的には、微細繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料を、密閉容器中で硝酸を用いて加圧加熱分解した後、適宜希釈してICP−OESで硫黄量を測定する。供試した微細繊維状セルロースの絶乾質量で割り返して算出した値を微細繊維状セルロースのスルホン基量(単位:mmol/g)とする。 Further, the amount of the sulfone group introduced into the fine fibrous cellulose can be calculated by freeze-drying the slurry containing the fine fibrous cellulose and measuring the amount of sulfur in the crushed sample. Specifically, a slurry containing fine fibrous cellulose is freeze-dried, and the crushed sample is pressure-heated and decomposed with nitric acid in a closed container, diluted appropriately, and the amount of sulfur is measured by ICP-OES. do. The value calculated by dividing by the absolute dry mass of the fine fibrous cellulose tested is taken as the sulfone group amount (unit: mmol / g) of the fine fibrous cellulose.

微細繊維状セルロースに対するザンテート基量の導入量は、Bredee法により以下の方法で測定することができる。まず、微細繊維状セルロース1.5質量部(絶乾質量)に飽和塩化アンモニウム溶液を40mL添加し、ガラス棒でサンプルを潰しながらよく混合し、約15分間放置後、GFPろ紙(ADVANTEC社製GS−25)でろ過して、飽和塩化アンモニウム溶液で十分に洗浄する。次いで、サンプルをGFPろ紙ごと500mLのトールビーカーに入れ、0.5M水酸化ナトリウム溶液(5℃)を50mL添加して撹拌し、15分間放置する。溶液がピンク色になるまでフェノールフタレイン溶液を添加した後、1.5M酢酸を添加して、溶液がピンク色から無色になった点を中和点とする。中和後蒸留水を250mL添加してよく撹拌し、1.5M酢酸10mL、0.05mol/Lヨウ素溶液10mLをホールピペットを使用して添加する。そして、この溶液を0.05mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定し、チオ硫酸ナトリウムの滴定量、微細繊維状セルロースの絶乾質量より次式からザンテート基量を算出する。
ザンテート基量(mmol/g)=(0.05×10×2−0.05×チオ硫酸ナトリウム滴定量(mL))/1000/微細繊維状セルロースの絶乾質量(g)
The amount of the zantate group introduced into the fine fibrous cellulose can be measured by the following method by the Bredee method. First, add 40 mL of saturated ammonium chloride solution to 1.5 parts by mass (absolute dry mass) of fine fibrous cellulose, mix well while crushing the sample with a glass rod, leave it for about 15 minutes, and then GFP filter paper (GS manufactured by ADVANTEC). Filter with -25) and wash thoroughly with saturated ammonium chloride solution. Then, the sample is placed in a 500 mL tall beaker together with the GFP filter paper, 50 mL of 0.5 M sodium hydroxide solution (5 ° C.) is added, the mixture is stirred, and the mixture is left for 15 minutes. After adding the phenolphthalein solution until the solution turns pink, 1.5 M acetic acid is added, and the point at which the solution turns from pink to colorless is defined as the neutralization point. After neutralization, add 250 mL of distilled water, stir well, and add 10 mL of 1.5 M acetic acid and 10 mL of 0.05 mol / L iodine solution using a whole pipette. Then, this solution is titrated with a 0.05 mol / L sodium thiosulfate solution, and the amount of zantate group is calculated from the following formula from the titration amount of sodium thiosulfate and the absolute dry mass of the fine fibrous cellulose.
Zantate group amount (mmol / g) = (0.05 x 10 x 2-0.05 x sodium thiosulfate titration (mL)) / 1000 / absolute dry mass of fine fibrous cellulose (g)

本実施形態において、微細繊維状セルロースは、カルバミド基を有していることが好ましい。本明細書において、カルバミド基は、下記構造式で表される基であることが好ましい。 In the present embodiment, the fine fibrous cellulose preferably has a carbamide group. In the present specification, the carbamide group is preferably a group represented by the following structural formula.

Figure 2021181565
Figure 2021181565

上記構造式中、Rは、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、芳香族基、又はこれらの誘導基である。中でも、Rは水素原子であることが特に好ましい。 In the above structural formula, 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 group. A chain hydrocarbon group, an aromatic group, or an inducing group thereof. Above all, it is particularly preferable that R is a hydrogen atom.

微細繊維状セルロースにおけるカルバミド基の導入量は、0.001mmol/g以上であることが好ましい。また、微細繊維状セルロースにおけるカルバミド基の導入量は、0.08mmol/g以下であることが好ましく、0.04mmol/g以下であることがより好ましく、0.02mmol/g以下であることがさらに好ましい。ここで、微細繊維状セルロースにおけるカルバミド基の導入量は、微細繊維状セルロースを含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料を、微量窒素分析することで算出することができる。微細繊維状セルロース単位質量あたりのカルバミド基の導入量(mmol/g)は、微量窒素分析で得られた微細繊維状セルロース単位質量あたりの窒素含有量(g/g)を窒素の原子量で除することで算出できる。 The amount of carbamide group introduced in the fine fibrous cellulose is preferably 0.001 mmol / g or more. The amount of the carbamide group introduced in the fine fibrous cellulose is preferably 0.08 mmol / g or less, more preferably 0.04 mmol / g or less, and further preferably 0.02 mmol / g or less. preferable. Here, the amount of carbamide group introduced in the fine fibrous cellulose can be calculated by freeze-drying the slurry containing the fine fibrous cellulose and further crushing the sample by performing a trace nitrogen analysis. The amount of carbamide group introduced per unit mass of fine fibrous cellulose (mmol / g) is obtained by dividing the nitrogen content (g / g) per unit mass of fine fibrous cellulose obtained by trace nitrogen analysis by the atomic weight of nitrogen. Can be calculated by

本実施形態において、微細繊維状セルロースを0.1質量%濃度の水分散液とし、下記式でナノファイバー収率を算出した場合、ナノファイバー収率は95質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましい。なお、ナノファイバー収率は100質量%であってもよい。
ナノファイバー収率[質量%]=C/0.1×100
ここで、Cは、微細繊維状セルロースの濃度が0.1質量%の水分散液を、12000G、10分の条件で遠心分離した際に得られる上澄み液に含まれる微細繊維状セルロースの濃度である。
In the present embodiment, when the fine fibrous cellulose is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.1% by mass and the nanofiber yield is calculated by the following formula, the nanofiber yield is preferably 95% by mass or more, 96. It is more preferably mass% or more. The nanofiber yield may be 100% by mass.
Nanofiber yield [mass%] = C / 0.1 × 100
Here, C is the concentration of the fine fibrous cellulose contained in the supernatant obtained by centrifuging the aqueous dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.1% by mass under the conditions of 12000 G for 10 minutes. be.

また、本実施形態において、微細繊維状セルロースを0.2質量%濃度の水分散液とした場合、該水分散液のヘーズは5.0%以下であることが好ましく、4.0%以下であることがより好ましく、3.0%以下であることがさらに好ましい。なお、水分散液のヘーズは0%であってもよい。0.2質量%濃度の水分散液のヘーズが上記範囲内であれば、分散液が透明であると判定できる。ここで、水分散液のヘーズは、ヘーズメーターと光路長1cmの液体用ガラスセルを用い、JIS K 7136:2000に準拠して測定される値である。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行う。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、分散液の液温を23℃とする。 Further, in the present embodiment, when the fine fibrous cellulose is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.2% by mass, the haze of the aqueous dispersion is preferably 5.0% or less, preferably 4.0% or less. It is more preferably present, and further preferably 3.0% or less. The haze of the aqueous dispersion may be 0%. If the haze of the water dispersion having a concentration of 0.2% by mass is within the above range, it can be determined that the dispersion is transparent. Here, the haze of the aqueous dispersion is a value measured according to JIS K 7136: 2000 using a haze meter and a glass cell for liquid having an optical path length of 1 cm. The zero point measurement is performed with ion-exchanged water contained in the same glass cell. Further, the dispersion liquid to be measured is allowed to stand in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours before the measurement, and the liquid temperature of the dispersion liquid is set to 23 ° C.

(微細繊維状セルロースの製造方法)
本発明は、微細繊維状セルロースの製造方法に関するものでもある。本発明の微細繊維状セルロースの製造方法は、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程(A)と、工程(A)の後に、均一分散処理する工程(B)と、を含む。ここで、工程(A)に供される微細繊維状セルロースが有する置換基はアニオン性基であることが好ましく、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基であることがより好ましい。さらに、工程(A)に供される微細繊維状セルロースはカルバミド基を有することが好ましい。
(Manufacturing method of fine fibrous cellulose)
The present invention also relates to a method for producing fine fibrous cellulose. The method for producing fine fibrous cellulose of the present invention includes a step (A) of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, and a step (A). Followed by a step (B) of performing uniform dispersion processing. Here, the substituent contained in the fine fibrous cellulose used in the step (A) is preferably an anionic group, and more preferably a phosphoxoic acid group or a substituent derived from the phosphoxoic acid group. Further, the fine fibrous cellulose used in the step (A) preferably has a carbamide group.

(工程(A))
工程(A)は、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程である。以下では、まず、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロース(工程(A)に供される微細繊維状セルロース)の製造方法について説明する。
(Step (A))
The step (A) is a step of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less. Hereinafter, a method for producing fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less (fine fibrous cellulose used in step (A)) will be described first.

<繊維原料>
工程(A)に供される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、特に限定されないが、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、及び脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)及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)及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)及びサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンター及びコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら及びバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。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及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、溶解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。
<Fiber raw material>
The fine fibrous cellulose used in the step (A) 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 the 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 recycled paper. As the pulp of this embodiment, one of the above may be used alone, or two or more of them 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 pulps, it is possible to obtain long-fiber fine fibrous cellulose having a large cellulose ratio and a high yield of fine fibrous cellulose during defibration treatment, and having a small decomposition of cellulose in the pulp and a large axial ratio. From the viewpoint, for example, chemical pulp is more preferable, and kraft pulp, sulfite pulp, and dissolved pulp are further preferable. It should be noted that the viscosity tends to be high when the fine fibrous cellulose of long fibers having a large axial ratio is used.

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。 As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in ascidians and bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can also 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.

<リンオキソ酸基導入工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースは置換基を有する。このため、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程は、置換基導入工程を有することが好ましく、アニオン性基導入工程を有することがより好ましい。アニオン性基導入工程としては、例えば、リンオキソ酸基導入工程が挙げられる。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。
<Linoxo acid group introduction process>
The fine fibrous cellulose used in the step (A) has a substituent. Therefore, the process for producing the fine fibrous cellulose used in the step (A) preferably includes a substituent introduction step, and more preferably an anionic group introduction step. Examples of the anionic group introduction step include a phosphorus oxo acid group introduction step. 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 used as 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.

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、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行うことが好ましい。 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”). Is preferable.

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、湿潤状態又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、乾燥状態又は湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、特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、特に限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物A及び化合物Bは、それぞれ粉末状又は溶媒に溶解させた溶液状又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、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは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、特に限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、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。 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 respect to the dry state, the wet state or the slurry-like fiber raw material. 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 powder, in the form of a solution dissolved in a solvent, or in the state of being heated to a melting point or higher and melted. Of these, since the reaction uniformity is high, it is preferable to add the solution in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly in the state of an aqueous solution. Further, 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 for 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, a required amount of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, or an excess amount of compound A and compound B may be added to the fiber raw material, respectively, and then the surplus compound A and compound B may be 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特に限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸又は脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リン酸基の導入効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩又は亜リン酸、亜リン酸のナトリウム塩、亜リン酸のカリウム塩、亜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、リン酸二水素アンモニウム、又は亜リン酸、亜リン酸ナトリウムがより好ましい。 The compound A used in this embodiment may be any 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 (diphosphoric 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 the phosphate, sulphate, and dehydration-condensed phosphoric acid include phosphoric acid, sulphite, or lithium salt of dehydration-condensed phosphoric acid, sodium salt, potassium salt, ammonium salt, and the like. It can be a sum. Of these, from the viewpoints of high efficiency of introducing phosphoric acid group, easy improvement of defibration efficiency in the defibration process described later, low cost, and easy industrial application, phosphoric acid and sodium phosphate Salt, potassium salt of phosphoric acid, ammonium salt or phosphoric acid of phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, ammonium salt of phosphoric acid are preferable, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, Disodium hydrogen phosphate, ammonium dihydrogen phosphate, or phosphoric acid and sodium phosphite are more preferred.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は、特に限定されないが、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 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 atom 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、上述のとおり尿素及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、及び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。
The 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.

繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、特に限定されないが、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。 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、たとえばアミド類又はアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction between the 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 the 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及び化合物Bを添加又は混合した後、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、たとえば熱風乾燥装置、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 and the compound B 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 hot air drying device, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, and a fluidized layer. A drying device, a band type 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を混練又は撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、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。 In the heat treatment according to the present embodiment, for example, a method of adding compound A to a thin sheet-shaped fiber raw material by a method such as impregnation and then heating, or a method of heating while kneading or stirring the fiber raw material and compound A with a kneader or the like. Can be adopted. This makes it possible to suppress unevenness in the concentration of compound A in the fiber raw material and to more uniformly introduce the phosphoric 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.

また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Aと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、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。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。 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 of the device system. Examples of such a heating device include a ventilation type oven and the like. By constantly discharging the water in the apparatus system, it is possible to suppress the acid hydrolysis reaction of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of the phosphate esterification, and also to suppress the acid hydrolysis of the sugar chain in the fiber. can. Therefore, it is possible to obtain fine fibrous cellulose having a high axial ratio.

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。 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 appropriate ranges.

リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、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。 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.

リンオキソ酸基導入工程におけるリンオキソ酸基の導入量は、繊維原料1g(質量)あたり0.60mmol/g以上であることが好ましく、0.70mmol/g以上であることがより好ましく、0.80mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが一層好ましく、1.20mmol/g以上であることが特に好ましい。また、リンオキソ酸基の導入量は、たとえば繊維原料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。なお、リンオキソ酸基導入工程におけるリンオキソ酸基の導入量が上記範囲内であるということは、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量が上記範囲内であることを意味する。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、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量を上記範囲内とすることができ、その結果、最終的な繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースを製造しやすくなる。また、本発明の微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの透明性をより効果的に高めることができる。 The amount of the phosphorus oxo acid group introduced in the phosphorus oxo acid group introduction step is preferably 0.60 mmol / g or more, more preferably 0.70 mmol / g or more, and more preferably 0.80 mmol / g per 1 g (mass) of the fiber raw material. It is more preferably g or more, further preferably 1.00 mmol / g or more, and particularly preferably 1.20 mmol / g or more. The amount of the phosphorus oxo acid group introduced is, for example, preferably 5.20 mmol / g or less, more preferably 3.65 mmol / g or less, and 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fiber raw material. It is more preferable to have. The fact that the amount of the phosphorus oxo acid group introduced in the phosphorus oxo acid group introduction step is within the above range means that the amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) is within the above range. do. By setting the introduction amount of the phosphoxoic acid group within the above range, the introduction amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) can be within the above range, and as a result, the final fiber width can be obtained. It becomes easy to produce fine fibrous cellulose having a thickness of 10 nm or less. In addition, the transparency of the dispersion liquid or sheet containing the fine fibrous cellulose of the present invention can be more effectively enhanced.

<スルホン基(硫黄オキソ酸基)導入工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程は、アニオン性基導入工程として、スルホン基導入工程を含んでもよい。スルホン基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基とスルホン酸が反応することで、スルホン基を有するセルロース繊維(スルホン基導入繊維)を得ることができる。
<Sulfone group (sulfur oxoacid group) introduction process>
The step of producing the fine fibrous cellulose provided in the step (A) may include a sulfone group introduction step as an anionic group introduction step. In the sulfone group introduction step, cellulose fibers having a sulfone group (sulfone group-introduced fiber) can be obtained by reacting the hydroxyl group of the fiber raw material containing cellulose with sulfonic acid.

スルホン基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Aに代えて、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、スルホン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C」ともいう)を用いる。化合物Cとしては、硫黄原子を有し、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、硫酸もしくはその塩、亜硫酸もしくはその塩、硫酸アミドなどが挙げられるが特に限定されない。硫酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば96%硫酸(濃硫酸)を使用することができる。亜硫酸としては、5%亜硫酸水が挙げられる。硫酸塩又は亜硫酸塩としては、硫酸塩又は亜硫酸塩のリチウム塩、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。硫酸アミドとしては、スルファミン酸などを使用することができる。スルホン基導入工程では、上述した<リンオキソ酸基導入工程>における化合物Bを同様に用いることが好ましい。 In the sulfone group introduction step, at least one selected from compounds capable of introducing a sulfone group by reacting with the hydroxyl group of the fiber raw material containing cellulose instead of the compound A in the above-mentioned <phosphoroxo acid group introduction step>. A compound (hereinafter, also referred to as “Compound C”) is used. The compound C may be any compound having a sulfur atom and capable of forming an ester bond with cellulose, and examples thereof include sulfuric acid or a salt thereof, sulfurous acid or a salt thereof, and sulfate amide, but the compound C is not particularly limited. As the sulfuric acid, those having various puritys can be used, and for example, 96% sulfuric acid (concentrated sulfuric acid) can be used. Examples of sulfurous acid include 5% sulfurous acid water. Examples of the sulfate or sulfite include lithium salts, sodium salts, potassium salts and ammonium salts of sulfates or sulfites, and these can have various neutralization degrees. As the sulfuric acid amide, sulfamic acid or the like can be used. In the sulfone group introduction step, it is preferable to use the compound B in the above-mentioned <phosphoroacid group introduction step> in the same manner.

スルホン基導入工程においては、セルロース原料にスルホン酸、並びに、尿素及び/又は尿素誘導体を含む水溶液を混合した後、当該セルロース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、スルホン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、100℃以上であることが好ましく、120℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。また、加熱処理温度は、300℃以下であることが好ましく、250℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。 In the sulfone group introduction step, it is preferable to mix the cellulose raw material with an aqueous solution containing sulfonic acid and urea and / or a urea derivative, and then heat-treat the cellulose raw material. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which the sulfone group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. The heat treatment temperature is preferably 100 ° C. or higher, more preferably 120 ° C. or higher, and even more preferably 150 ° C. or higher. The heat treatment temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 250 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower.

加熱処理工程では、実質的に水分がなくなるまで加熱をすることが好ましい。このため、加熱処理時間は、セルロース原料に含まれる水分量や、スルホン酸、並びに、尿素及び/又は尿素誘導体を含む水溶液の添加量によって、変動するが、例えば、10秒以上10000秒以下とすることが好ましい。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、たとえば熱風乾燥装置、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 heat treatment step, it is preferable to heat until the water content is substantially eliminated. Therefore, the heat treatment time varies depending on the amount of water contained in the cellulose raw material and the amount of the aqueous solution containing sulfonic acid and urea and / or a urea derivative, but is, for example, 10 seconds or more and 10,000 seconds or less. Is preferable. Equipment having various heat media can be used for the heat treatment, for example, a hot air drying device, a stirring drying device, a rotary drying device, a disk drying device, a roll type heating device, a plate type heating device, and a fluidized layer drying device. , Band type drying device, filtration drying device, vibration flow drying device, air flow drying device, vacuum drying device, infrared heating device, far infrared heating device, microwave heating device, high frequency drying device can be used.

スルホン基導入工程におけるスルホン基の導入量は、繊維原料1g(質量)あたり0.60mmol/g以上であることが好ましく、0.70mmol/g以上であることがより好ましく、0.80mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが一層好ましく、1.20mmol/g以上であることが特に好ましい。また、スルホン基の導入量は、たとえば繊維原料1g(質量)あたり5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。なお、スルホン基導入工程におけるスルホン基の導入量が上記範囲内であるということは、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量が上記範囲内であることを意味する。スルホン基の導入量を上記範囲内とすることにより、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量が上記範囲内とすることができ、その結果、繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースを製造しやすくなる。また、本発明の微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの透明性をより効果的に高めることができる。 The amount of the sulfone group introduced in the sulfone group introduction step is preferably 0.60 mmol / g or more, more preferably 0.70 mmol / g or more, and 0.80 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fiber raw material. It is more preferably 1.00 mmol / g or more, and particularly preferably 1.20 mmol / g or more. The amount of the sulfone group introduced is, for example, preferably 5.00 mmol / g or less, and more preferably 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fiber raw material. The fact that the amount of the sulfone group introduced in the sulfone group introduction step is within the above range means that the amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) is within the above range. By setting the introduction amount of the sulfone group within the above range, the introduction amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) can be within the above range, and as a result, the fiber width is 10 nm or less. It becomes easy to produce fine fibrous cellulose. In addition, the transparency of the dispersion liquid or sheet containing the fine fibrous cellulose of the present invention can be more effectively enhanced.

<ザンテート基導入工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程は、アニオン性基導入工程として、ザンテート基導入工程を含んでもよい。ザンテート基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基を下記式(2)で表されるザンテート基で置換することで、ザンテート基を有するセルロース繊維(ザンテート基導入繊維)を得ることができる。
―OCSS……(2)
ここで、Mは水素イオン、一価金属イオン、アンモニウムイオン、脂肪族又は芳香族アンモニウムイオンから選ばれる少なくとも一種である。
<Zantate group introduction process>
The step of producing the fine fibrous cellulose used in the step (A) may include a zantate group introduction step as an anionic group introduction step. In the zantate group introduction step, a cellulose fiber having a zantate group (zantate group-introduced fiber) can be obtained by substituting the hydroxyl group of the fiber raw material containing cellulose with a zantate group represented by the following formula (2).
―OCSS M …… (2)
Here, M + is at least one selected from hydrogen ions, monovalent metal ions, ammonium ions, aliphatic or aromatic ammonium ions.

ザンテート基導入工程では、まず、上記セルロースを含む繊維原料をアルカリ溶液で処理するアルカリ処理を行って、アルカリセルロースを得る。アルカリ溶液としては、水酸化アルカリ金属水溶液、水酸化アルカリ土類金属水溶液などが挙げられる。中でも、アルカリ溶液は、水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水酸化アルカリ金属水溶液であることが好ましく、水酸化ナトリウム水溶液であることが特に好ましい。アルカリ溶液が水酸化アルカリ金属水溶液の場合、水酸化アルカリ金属水溶液中の水酸化アルカリ金属濃度は4質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることがより好ましい。また、水酸化アルカリ金属水溶液中の水酸化アルカリ金属濃度は9質量%以下であることが好ましい。水酸化アルカリ金属濃度を上記下限値以上とすることにより、セルロースのマーセル化を十分に進行させることができ、その後のザンテート化の際に生じる副生成物の量を減らすことができ、結果として、ザンテート基導入繊維の収率を高めることができる。これにより、後述する解繊処理をより効果的に行うことができる。また、水酸化アルカリ金属濃度を上記上限値以下とすることにより、マーセル化を進行させつつも、セルロースの結晶領域にまで水酸化アルカリ金属水溶液が浸透することを抑制することができるため、セルロースI型の結晶構造が維持されやすくなり、微細繊維状セルロースの収率をより高めることができる。 In the zantate group introduction step, first, the fiber raw material containing cellulose is treated with an alkaline solution to obtain alkaline cellulose. Examples of the alkaline solution include an aqueous solution of an alkali metal hydroxide and an aqueous solution of an alkaline earth metal hydroxide. Above all, the alkaline solution is preferably an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, and particularly preferably an aqueous solution of sodium hydroxide. When the alkaline solution is an alkaline alkali metal hydroxide aqueous solution, the alkali metal hydroxide concentration in the alkali metal hydroxide aqueous solution is preferably 4% by mass or more, and more preferably 5% by mass or more. Further, the alkali metal hydroxide concentration in the aqueous alkali metal hydroxide solution is preferably 9% by mass or less. By setting the alkali metal hydroxide concentration to the above lower limit or higher, the mercerization of cellulose can be sufficiently promoted, and the amount of by-products generated during the subsequent zantate formation can be reduced, and as a result, it is possible to reduce the amount of by-products. The yield of the zantate group-introduced fiber can be increased. As a result, the defibration treatment described later can be performed more effectively. Further, by setting the alkali metal hydroxide concentration to the above upper limit value or less, it is possible to suppress the permeation of the alkali metal hydroxide aqueous solution into the crystal region of cellulose while promoting mercerization, so that the cellulose I The crystal structure of the mold can be easily maintained, and the yield of fine fibrous cellulose can be further increased.

上記アルカリ処理の時間は、30分間以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。また、アルカリ処理の時間は、6時間以下であることが好ましく、5時間以下であることがより好ましい。アルカリ処理の時間を上記範囲内とすることにより、最終的な収率を高めることができ、生産性を高めることができる。 The time of the alkali treatment is preferably 30 minutes or more, and more preferably 1 hour or more. The alkali treatment time is preferably 6 hours or less, and more preferably 5 hours or less. By setting the alkali treatment time within the above range, the final yield can be increased and the productivity can be increased.

上記アルカリ処理で得られたアルカリセルロースは、その後に固液分離して水溶液分をできるだけ除去しておくことが好ましい。これにより、次いで行われるザンテート化処理時の水分含有量を減らすことができ、反応を促進できる。固液分離の方法としては、例えば遠心分離や濾別などの一般的な脱水方法を用いることができる。なお、固液分離後のアルカリセルロースに含まれる水酸化アルカリ金属の濃度は固液分離後のアルカリセルロースの全質量に対して3質量%以上8質量%以下であることが好ましい。 It is preferable that the alkaline cellulose obtained by the above alkaline treatment is then solid-liquid separated to remove the aqueous solution as much as possible. As a result, the water content in the subsequent zantate treatment can be reduced and the reaction can be promoted. As a solid-liquid separation method, a general dehydration method such as centrifugation or filtration can be used. The concentration of the alkali metal hydroxide contained in the alkali cellulose after solid-liquid separation is preferably 3% by mass or more and 8% by mass or less with respect to the total mass of the alkali cellulose after solid-liquid separation.

ザンテート基導入工程では、アルカリ処理の後にザンテート化処理工程を行う。ザンテート化処理工程ではアルカリセルロースに二硫化炭素(CS)を反応させて、(−ONa)基を(−OCSSNa)基にしてザンテート基導入繊維を得る。なお、上記において、アルカリセルロースに導入された金属イオンは、代表してNaで記述しているが、他のアルカリ金属イオンでも同様の反応が進行する。 In the zantate group introduction step, the zantate treatment step is performed after the alkali treatment. The xanthate treatment process by reacting carbon disulfide (CS 2) in the alkali cellulose, (- O - Na +) group (-OCSS - Na +) to obtain a xanthate group introduction fibers based on. In the above, the metal ion introduced into the alkali cellulose is represented by Na + , but the same reaction proceeds with other alkali metal ions.

ザンテート化処理では、アルカリセルロース中のセルロースの絶乾質量に対して、10質量%以上の二硫化炭素を供給することが好ましい。また、ザンテート化処理において、二硫化炭素とアルカリセルロースとが接触する時間は、30分以上であることが好ましく、1時間以上であることがより好ましい。アルカリセルロースに二硫化炭素が接触することでザンテート化は速やかに進行するが、アルカリセルロースの内部にまで二硫化炭素が浸透するには時間がかかるため、反応時間を上記範囲とすることが好ましい。一方で、二硫化炭素とアルカリセルロースとが接触する時間は6時間以下であればよく、これにより脱水後のアルカリセルロースの塊に対しても十分に浸透が進んで、反応可能なザンテート化をほぼ完了させることができる。 In the zantate treatment, it is preferable to supply 10% by mass or more of carbon disulfide with respect to the absolute dry mass of the cellulose in the alkaline cellulose. Further, in the zantate treatment, the contact time between carbon disulfide and alkaline cellulose is preferably 30 minutes or more, and more preferably 1 hour or more. When carbon disulfide comes into contact with the alkaline cellulose, zantate formation proceeds rapidly, but it takes time for the carbon disulfide to penetrate into the inside of the alkaline cellulose, so the reaction time is preferably set within the above range. On the other hand, the contact time between carbon disulfide and alkaline cellulose may be as long as 6 hours or less, which allows sufficient penetration into the dehydrated alkaline cellulose lumps and almost all the reactionable zantate. Can be completed.

ザンテート化処理における反応温度は、46℃以下であることが好ましい。反応温度を上記範囲内とすることにより、アルカリセルロースの分解を抑制し易くなる。また、反応温度を上記範囲内とすることにより、均一に反応し易くなるため、副生成物の生成を抑制でき、さらには、生成したザンテート基の除去を抑制することもできる。 The reaction temperature in the zantate treatment is preferably 46 ° C. or lower. By setting the reaction temperature within the above range, it becomes easy to suppress the decomposition of alkaline cellulose. Further, by setting the reaction temperature within the above range, it becomes easy to react uniformly, so that the formation of by-products can be suppressed, and further, the removal of the formed zantate groups can be suppressed.

ザンテート基導入工程におけるザンテート基の導入量は、繊維原料1g(質量)あたり0.60mmol/g以上であることが好ましく、0.70mmol/g以上であることがより好ましく、0.80mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることが一層好ましく、1.20mmol/g以上であることが特に好ましい。また、ザンテート基の導入量は、たとえば繊維原料1g(質量)あたり5.00mmol/g以下であることが好ましく、3.00mmol/g以下であることがより好ましい。なお、ザンテート基導入工程におけるザンテート基の導入量が上記範囲内であるということは、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量が上記範囲内であることを意味する。ザンテート基の導入量を上記範囲内とすることにより、工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量が上記範囲内とすることができ、その結果、繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースを製造しやすくなる。また、本発明の微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの透明性をより効果的に高めることができる。 The amount of the zantate group introduced in the zantate group introduction step is preferably 0.60 mmol / g or more, more preferably 0.70 mmol / g or more, and 0.80 mmol / g or more per 1 g (mass) of the fiber raw material. It is more preferably 1.00 mmol / g or more, and particularly preferably 1.20 mmol / g or more. The amount of the zantate group introduced is, for example, preferably 5.00 mmol / g or less, and more preferably 3.00 mmol / g or less per 1 g (mass) of the fiber raw material. The fact that the amount of the zantate group introduced in the zantate group introduction step is within the above range means that the amount of the substituent of the fine fibrous cellulose provided in the step (A) is within the above range. By setting the introduction amount of the zantate group within the above range, the introduction amount of the substituent of the fine fibrous cellulose used in the step (A) can be within the above range, and as a result, the fiber width is 10 nm or less. It becomes easy to produce fine fibrous cellulose. In addition, the transparency of the dispersion liquid or sheet containing the fine fibrous cellulose of the present invention can be more effectively enhanced.

<洗浄工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程においては、必要に応じてアニ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アニ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、特に限定されない。
<Washing process>
In the step of producing the fine fibrous cellulose used in the step (A), a washing step can be performed on the anionic group-introduced fiber, if necessary. The washing step is performed by washing the anionic 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 cleaning steps performed in each cleaning step is not particularly limited.

<アルカリ処理工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程においては、アニ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を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、アニオン性基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<Alkaline treatment process>
In the step of producing the fine fibrous cellulose used in the step (A), the fiber raw material may be treated with an alkali between the step of introducing an anionic group and the step of the defibration treatment described later. The alkaline treatment method is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the anionic group-introduced fiber in an alkaline solution.

アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム又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、水又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、又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、又は水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. In this embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of its high versatility. Further, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among them, the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるアニオン性基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばアニ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。 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 anionic group-introduced fiber in the alkaline solution in the alkaline 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 anionic 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、アニ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、アニ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アニ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 alkaline treatment step, the anionic group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent after the anionic group introduction step and before the alkaline treatment step. After the alkali treatment step and before the defibration treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated anionic group-introduced fiber with water or an organic solvent from the viewpoint of improving handleability.

<酸処理工程>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程においては、アニ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。例えば、アニオン性基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment process>
In the step of producing the fine fibrous cellulose used in the step (A), the fiber raw material may be acid-treated between the step of introducing an anionic group and the defibration treatment step described later. For example, the anionic group introduction step, the acid treatment, the alkali treatment and the defibration treatment may be performed in this order.

酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に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、特に限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸又は硫酸を用いることが特に好ましい。 The method of the acid treatment 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 liquid 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 liquid, for example, an inorganic acid, a sulfonic acid, a carboxylic acid or the like can be used. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chloric acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid and the like. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.

酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば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。 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.

<窒素除去処理>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程は、繊維状セルロースに導入された窒素量や系内に存在する窒素量を低減させる工程(窒素除去処理工程)をさらに含んでもよい。窒素量を低減させることで、さらに着色を抑制し得る微細繊維状セルロースを得ることができる。窒素除去処理工程は、後述する工程(B)における均一分散処理工程の後に設けられてもよいが、後述する工程(B)における均一分散処理工程の前に設けられることが好ましい。また、後述する工程(A)における解繊処理工程の前に設けられることが好ましい。
<Nitrogen removal treatment>
The step of producing the fine fibrous cellulose provided in the step (A) may further include a step of reducing the amount of nitrogen introduced into the fibrous cellulose and the amount of nitrogen present in the system (nitrogen removal treatment step). By reducing the amount of nitrogen, it is possible to obtain fine fibrous cellulose that can further suppress coloring. The nitrogen removal treatment step may be provided after the uniform dispersion treatment step in the step (B) described later, but is preferably provided before the uniform dispersion treatment step in the step (B) described later. Further, it is preferably provided before the defibration treatment step in the step (A) described later.

窒素除去処理工程においては、アニオン性基導入繊維を含むスラリーのpHを10以上に調整し、加熱処理を行うことが好ましい。加熱処理においては、スラリーの液温を50℃以上100℃以下とすることが好ましく、加熱時間は15分以上180分以下とすることが好ましい。アニオン性基導入繊維を含むスラリーのpHを調整する際には、上述したアルカリ処理工程で用いることができるアルカリ化合物をスラリーに添加することが好ましい。 In the nitrogen removal treatment step, it is preferable to adjust the pH of the slurry containing the anionic group-introduced fiber to 10 or more and perform the heat treatment. In the heat treatment, the liquid temperature of the slurry is preferably 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower, and the heating time is preferably 15 minutes or longer and 180 minutes or lower. When adjusting the pH of the slurry containing the anionic group-introduced fiber, it is preferable to add an alkaline compound that can be used in the above-mentioned alkali treatment step to the slurry.

窒素除去処理工程の後、必要に応じてアニ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アニオン性基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。 After the nitrogen removal treatment step, a washing step can be performed on the anionic group-introduced fiber, if necessary. The washing step is performed by washing the anionic group-introduced fibers with, for example, water or an organic solvent. Further, the number of cleanings performed in each cleaning step is not particularly limited.

<解繊処理>
工程(A)に供される微細繊維状セルロースの製造工程は、解繊処理工程を含む。これにより、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、又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 treatment>
The step of producing the fine fibrous cellulose used in the step (A) includes a defibration treatment step. As a result, fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less can be obtained. In the defibration treatment step, for example, a defibration treatment apparatus can be used. The defibration processing device 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 disk type refiner, a conical refiner, and a twin shaft. A kneader, a vibration mill, a homomixer under high speed rotation, an ultrasonic disperser, a beater, or the like 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 have less risk of contamination.

解繊処理工程における処理条件は特に限定されないが、例えば高圧ホモジナイザーを用いる場合は、処理時の圧力は1MPa以上350MPa以下が好ましく、10MPa以上300MPa以下がより好ましく、50MPa以上250MPa以下がさらに好ましい。 The treatment conditions in the defibration treatment step are not particularly limited, but when a high-pressure homogenizer is used, for example, the pressure during the treatment is preferably 1 MPa or more and 350 MPa or less, more preferably 10 MPa or more and 300 MPa or less, and further preferably 50 MPa or more and 250 MPa or less.

解繊処理工程においては、たとえばアニ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、及び極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種又は2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、特に限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン性極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。 In the defibration treatment step, for example, it is preferable to dilute the anionic 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 and glycerin. Examples of the ketone 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 aprotonic 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、アニオン性基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのアニオン性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 anionic group-introduced fiber in a dispersion medium may contain a solid content other than the anionic group-introduced fiber such as urea having a hydrogen bond property.

工程(A)に供される解繊処理後の微細繊維状セルロースの繊維幅は、1〜50nmであることが好ましく、1〜25nmであることがより好ましく、1〜15nmであることがさらに好ましく、1〜10nmであることが特に好ましい。 The fiber width of the fine fibrous cellulose after the defibration treatment applied to the step (A) is preferably 1 to 50 nm, more preferably 1 to 25 nm, still more preferably 1 to 15 nm. It is particularly preferably 1 to 10 nm.

また、工程(A)に供される微細繊維状セルロースを0.1質量%濃度の水分散液とし、ナノファイバー収率を算出した場合、ナノファイバー収率は90質量%以上であることが好ましく、93質量%以上であることがより好ましく、96質量%以上であることがさらに好ましい。なお、ナノファイバー収率は100質量%であってもよい。ここで、ナノファイバー収率は、0.1質量%濃度の微細繊維状セルロース分散液を、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000G、10分の条件で遠心分離し、得られた上澄み液のセルロース濃度から下記式に基づいて測定される値である。
ナノファイバー収率(質量%)=上澄みのセルロース濃度(質量%)/0.1×100
Further, when the fine fibrous cellulose used in the step (A) is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.1% by mass and the nanofiber yield is calculated, the nanofiber yield is preferably 90% by mass or more. , 93% by mass or more, more preferably 96% by mass or more. The nanofiber yield may be 100% by mass. Here, the nanofiber yield is such that the fine fibrous cellulose dispersion having a concentration of 0.1% by mass is centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B). , It is a value measured from the cellulose concentration of the obtained supernatant liquid based on the following formula.
Nanofiber yield (mass%) = supernatant cellulose concentration (mass%) /0.1 × 100

さらに、工程(A)に供される微細繊維状セルロースを0.2質量%濃度の水分散液とした場合、該水分散液のヘーズは10%以下であることが好ましく、5.0%以下であることがより好ましく、3.0%以下であることがさらに好ましい。なお、水分散液のヘーズは0%であってもよい。ここで、微細繊維状セルロースの水分散液のヘーズは、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製、HM−150)を用い、JIS K 7136:2000に準拠して測定される値である。測定の際には、光路長1cmの液体用ガラスセル(藤原製作所製、MG−40、逆光路)を用いる。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行い、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、分散液の液温を23℃とする。 Further, when the fine fibrous cellulose used in the step (A) is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.2% by mass, the haze of the aqueous dispersion is preferably 10% or less, preferably 5.0% or less. Is more preferable, and 3.0% or less is further preferable. The haze of the aqueous dispersion may be 0%. Here, the haze of the aqueous dispersion of fine fibrous cellulose is a value measured according to JIS K 7136: 2000 using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute). At the time of measurement, a glass cell for liquid (manufactured by Fujiwara Seisakusho, MG-40, backlight path) having an optical path length of 1 cm is used. The zero point measurement is performed with ion-exchanged water placed in the same glass cell, and the dispersion liquid to be measured is allowed to stand in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours before measurement, and the liquid temperature of the dispersion liquid is measured. Is 23 ° C.

工程(A)に供される微細繊維状セルロースの繊維幅、微細繊維状セルロース分散液のナノファイバー収率やヘーズを上記範囲内とすることにより、工程(B)を経て得られる微細繊維状セルロースをスラリーやシートとした場合の透明性をより効果的に高めることができる。 By setting the fiber width of the fine fibrous cellulose used in the step (A), the nanofiber yield of the fine fibrous cellulose dispersion and the haze within the above ranges, the fine fibrous cellulose obtained through the step (B) It is possible to more effectively enhance the transparency when the fiber is used as a slurry or a sheet.

<置換基除去処理>
本発明の微細繊維状セルロースの製造方法は、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程(A)を含む。本明細書において、微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程は、置換基除去処理工程とも言う。
<Substituent removal treatment>
The method for producing fine fibrous cellulose of the present invention includes a step (A) of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less. In the present specification, the step of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose is also referred to as a substituent removing treatment step.

置換基除去処理工程としては、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを加熱処理する工程、酵素処理する工程、酸処理する工程、アルカリ処理する工程等が挙げられる。これらは単独で行ってもよく、組み合わせて行ってもよい。中でも、置換基除去処理工程は、加熱処理する工程又は酵素処理する工程であることが好ましい。上記処理工程を経ることで、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部が除去され、置換基導入量が0.5mmol/g未満の微細繊維状セルロースを得ることができる。 Examples of the substituent removing treatment step include a step of heat-treating fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, a step of enzymatic treatment, a step of acid treatment, a step of alkali treatment and the like. These may be performed alone or in combination. Above all, the substituent removing treatment step is preferably a heat treatment step or an enzyme treatment step. By going through the above treatment step, at least a part of the substituent is removed from the fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, and the amount of the substituent introduced is less than 0.5 mmol / g. Fibrous cellulose can be obtained.

置換基除去処理工程は、スラリー状で行われることが好ましい。すなわち、置換基除去処理工程は、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを含むスラリーを、加熱処理する工程、酵素処理する工程、酸処理する工程、アルカリ処理する工程等であることが好ましい。置換基除去処理工程をスラリー状で実施することによって、置換基除去処理時の加熱等によって生じる着色物質や、添加もしくは発生する酸、アルカリ、塩などの残留を防ぐことができる。これにより、工程(B)を経て得られる微細繊維状セルロースをスラリーやシートとした場合の着色を抑制することができる。また、置換基除去処理後に除去した置換基由来の塩の除去処理を行う場合、塩の除去効率を高めることも可能となる。 The substituent removing treatment step is preferably performed in the form of a slurry. That is, the substituent removing treatment step is a step of heat-treating a slurry having a substituent and containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, an enzyme treatment step, an acid treatment step, and an alkali treatment step. Etc. are preferable. By carrying out the substituent removing treatment step in the form of a slurry, it is possible to prevent the coloring substances generated by heating and the like during the substituent removing treatment and the residual of the acid, alkali, salt and the like added or generated. This makes it possible to suppress coloring when the fine fibrous cellulose obtained through the step (B) is used as a slurry or a sheet. Further, when the salt derived from the substituent removed after the substituent removal treatment is performed, the salt removal efficiency can be improved.

置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを含むスラリーに対して置換基除去処理を行う場合、該スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度は、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.2質量%以上であることがさらに好ましい。また、該スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度は、20質量%以下であることが好ましく、15質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度を上記範囲内とすることにより、置換基除去処理をより効率よく行うことができる。さらに、スラリー中の微細繊維状セルロースの濃度を上記範囲内とすることにより、置換基除去処理時の加熱等によって生じる着色物質や、添加もしくは発生する酸、アルカリ、塩などの残留を防ぐことができる。これにより、工程(B)を経て得られる微細繊維状セルロースをスラリーやシートとした場合の着色を抑制することができる。また、置換基除去処理後に除去した置換基由来の塩の除去処理を行う場合、塩の除去効率を高めることも可能となる。 When the substituent removing treatment is performed on a slurry having a substituent and containing fine fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less, the concentration of the fine fibrous cellulose in the slurry is 0.05% by mass or more. It is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 0.2% by mass or more, and further preferably 0.2% by mass or more. The concentration of the fine fibrous cellulose in the slurry is preferably 20% by mass or less, more preferably 15% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less. By setting the concentration of the fine fibrous cellulose in the slurry within the above range, the substituent removing treatment can be performed more efficiently. Further, by setting the concentration of the fine fibrous cellulose in the slurry within the above range, it is possible to prevent the coloring substances generated by heating during the substituent removal treatment and the residual of the acid, alkali, salt and the like added or generated. can. This makes it possible to suppress coloring when the fine fibrous cellulose obtained through the step (B) is used as a slurry or a sheet. Further, when the salt derived from the substituent removed after the substituent removal treatment is performed, the salt removal efficiency can be improved.

置換基除去処理工程が、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを加熱処理する工程である場合、加熱処理する工程における加熱温度は、40℃以上であることが好ましく、50℃以上であることがより好ましく、60℃以上であることがさらに好ましい。また、加熱処理する工程における加熱温度は、250℃以下であることが好ましく、230℃以下であることがより好ましく、200℃以下であることがさらに好ましい。中でも、置換基除去処理工程に供する微細繊維状セルロースが有する置換基がリンオキソ酸基又はスルホン基である場合、加熱処理する工程における加熱温度は、80℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、120℃以上であることがさらに好ましい。 When the substituent removing treatment step is a step of heat-treating fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, the heating temperature in the heat-treating step is preferably 40 ° C. or higher. , 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher. The heating temperature in the heat treatment step is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 230 ° C. or lower, and even more preferably 200 ° C. or lower. Above all, when the substituent contained in the fine fibrous cellulose used in the substituent removing treatment step is a phosphoroxo acid group or a sulfone group, the heating temperature in the heat treatment step is preferably 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher. It is more preferable that the temperature is 120 ° C. or higher.

置換基除去処理工程が加熱処理する工程である場合、加熱処理工程において使用できる加熱装置としては、特に限定されないが、熱風加熱装置、蒸気加熱装置、電熱加熱装置、水熱加熱装置、火力加熱装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波加熱装置、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、減圧乾燥装置を用いることができる。蒸発を防ぐ観点から、加熱は密閉系で行われることが好ましく、さらに加熱温度を高める観点から、耐圧性の装置内や容器内で行われることが好ましい。加熱処理はバッチ処理であってもよく、バッチ連続処理であってもよく、連続処理であってもよい。 When the substituent removal treatment step is a heat treatment step, the heating device that can be used in the heat treatment step is not particularly limited, but is not particularly limited, but is a hot air heating device, a steam heating device, an electric heat heating device, a water heat heating device, and a thermal heating device. , Infrared heating device, Far infrared heating device, Microwave heating device, High frequency heating device, Stirring drying device, Rotating drying device, Disk drying device, Roll type heating device, Plate type heating device, Flow layer drying device, Band type drying device , A filtration drying device, a vibration flow drying device, an air flow drying device, and a vacuum drying device can be used. From the viewpoint of preventing evaporation, heating is preferably performed in a closed system, and from the viewpoint of further increasing the heating temperature, it is preferably performed in a pressure-resistant device or a container. The heat treatment may be a batch treatment, a batch continuous treatment, or a continuous treatment.

置換基除去処理工程が、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを酵素処理する工程である場合、酵素処理する工程では、置換基の種類に応じて、リン酸エステル加水分解酵素、硫酸エステル加水分解酵素等を用いることが好ましい。 When the substituent removing treatment step is a step of enzymatically treating fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less, the enzymatic treatment step is a phosphoric acid ester depending on the type of the substituent. It is preferable to use a hydrolyzing enzyme, a sulfate ester hydrolyzing enzyme or the like.

酵素処理工程では、微細繊維状セルロース1gに対して酵素活性が0.1nkat以上となるよう酵素を添加することが好ましく、1.0nkat以上となるよう酵素を添加することがより好ましく、10nkat以上となるよう酵素を添加することがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロース1gに対して酵素活性が100000nkat以下となるよう酵素を添加することが好ましく、50000nkat以下となるよう酵素を添加することがより好ましく10000nkat以下となるよう酵素を添加することがさらに好ましい。微細繊維状セルロース分散液(スラリー)に酵素を添加した後には、0℃以上50℃未満の条件下で1分以上100時間以下処理を行うことが好ましい。 In the enzyme treatment step, it is preferable to add the enzyme so that the enzyme activity is 0.1 nkat or more, more preferably 1.0 nkat or more, and 10 nkat or more to 1 g of fine fibrous cellulose. It is more preferable to add the enzyme so that it becomes. Further, it is preferable to add the enzyme so that the enzyme activity is 100,000 nkat or less with respect to 1 g of the fine fibrous cellulose, and it is more preferable to add the enzyme so that the enzyme activity is 50,000 nkat or less. More preferred. After adding the enzyme to the fine fibrous cellulose dispersion (slurry), it is preferable to carry out the treatment under the conditions of 0 ° C. or higher and lower than 50 ° C. for 1 minute or longer and 100 hours or shorter.

酵素反応の後、酵素を失活させる工程を設けてもよい。酵素を失活させる方法としては、酵素処理を施したスラリーに酸成分もしくはアルカリ成分を添加して酵素を失活させる方法、酵素処理を施したスラリーの温度を90℃以上に上昇させて酵素を失活させる方法が挙げられる。 After the enzymatic reaction, a step of inactivating the enzyme may be provided. As a method of inactivating the enzyme, a method of adding an acid component or an alkaline component to the slurry treated with the enzyme to inactivate the enzyme, or raising the temperature of the slurry treated with the enzyme to 90 ° C. or higher to inactivate the enzyme. There is a method of deactivating.

置換基除去処理工程が、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースを酸処理する工程である場合、酸処理する工程では、上述した酸処理工程で用いることができる酸化合物をスラリーに添加することが好ましい。 When the substituent removing treatment step is a step of acid-treating fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, the acid treatment step is an acid that can be used in the above-mentioned acid treatment step. It is preferred to add the compound to the slurry.

置換基除去処理工程が、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースをアルカリ処理する工程である場合、アルカリ処理する工程では、上述したアルカリ処理工程で用いることができるアルカリ化合物をスラリーに添加することが好ましい。 When the substituent removing treatment step is a step of alkali-treating fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less, the alkali-treating step is an alkali that can be used in the above-mentioned alkali-treating step. It is preferable to add the compound to the slurry.

置換基除去処理工程では、置換基除去反応が均一に進むことが好ましい。反応を均一に進めるためには、例えば微細繊維状セルロースを含むスラリーを撹拌してもよく、スラリーの比表面積を高めてもよい。スラリーを撹拌する方法としては、外部からの機械的シェアを与えてもよく、反応中のスラリーの送液速度を上げることで自己撹拌を促してもよい。 In the substituent removal treatment step, it is preferable that the substituent removal reaction proceeds uniformly. In order to proceed the reaction uniformly, for example, the slurry containing fine fibrous cellulose may be stirred, or the specific surface area of the slurry may be increased. As a method of stirring the slurry, a mechanical share from the outside may be given, or self-stirring may be promoted by increasing the liquid feeding rate of the slurry during the reaction.

置換基除去処理工程では、スペーサー分子を添加してもよい。スペーサー分子は、隣接する微細繊維状セルロースの間に入り込み、それにより微細繊維状セルロース間に微細なスペースを設けるためのスペーサーとして働く。置換基除去処理工程において、このようなスペーサー分子を添加することで、置換基除去処理後の微細繊維状セルロースの凝集を抑制することができる。これにより、微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの透明性をより効果的に高めることができる。 Spacer molecules may be added in the substituent removal treatment step. The spacer molecule penetrates between the adjacent fine fibrous celluloses, thereby acting as a spacer for providing a fine space between the fine fibrous celluloses. By adding such a spacer molecule in the substituent removing treatment step, aggregation of fine fibrous cellulose after the substituent removing treatment can be suppressed. This makes it possible to more effectively enhance the transparency of the dispersion liquid or the sheet containing the fine fibrous cellulose.

スペーサー分子は水溶性有機化合物であることが好ましい。水溶性有機化合物としては、例えば、糖や水溶性高分子、尿素等を挙げることができる。具体的には、トレハロース、尿素、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリエチレンオキサイド(PEO)、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)等を挙げることができる。また、水溶性有機化合物として、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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、イソプレングリコール、ヘキシレングリコール、1,3−ブチレングリコール、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、プルラン、カラギーナン、ペクチン、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、アミロース等のデンプン類、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、ヒアルロン酸、ヒアルロン酸の金属塩を用いることもできる。 The spacer molecule is preferably a water-soluble organic compound. Examples of the water-soluble organic compound include sugars, water-soluble polymers, urea and the like. Specific examples thereof include trehalose, urea, polyethylene glycol (PEG), polyethylene oxide (PEO), carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol (PVA) and the like. In addition, as water-soluble organic compounds, alkyl methacrylate / acrylic acid copolymer, polyvinylpyrrolidone, sodium polyacrylate, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, isoprene glycol, hexylene glycol, 1,3-butylene glycol, polyacrylamide. , Xanthan gum, guar gum, tamarind gum, carrageenan, locust bean gum, quince seed, alginic acid, purulan, carrageenan, pectin, cationized starch, raw starch, oxidized starch, etherified starch, esterified starch, starches such as amylose, glycerin , Diglycerin, polyglycerin, hyaluronic acid, metal salts of hyaluronic acid can also be used.

また、スペーサー分子として公知の顔料を使用することができる。例えば、カオリン(含クレー)、炭酸カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、非晶質シリカ(含コロイダルシリカ)、酸化アルミニウム、ゼオライト、セピオライト、スメクタイト、合成スメクタイト、珪酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、珪藻土、スチレン系プラスチックピグメント、ハイドロタルサイト、尿素樹脂系プラスチックピグメント、ベンゾグアナミン系プラスチックピグメント等が挙げられる。 Further, a known pigment can be used as the spacer molecule. For example, kaolin (including clay), calcium carbonate, titanium oxide, zinc oxide, amorphous silica (containing colloidal silica), aluminum oxide, zeolite, sepiolite, smectite, synthetic smectite, magnesium silicate, magnesium carbonate, magnesium oxide, diatomaceous earth, Examples thereof include styrene-based plastic pigments, hydrotalcites, urea resin-based plastic pigments, and benzoguanamine-based plastic pigments.

<pH調整工程>
置換基除去処理工程がスラリー状で行われる場合、置換基除去処理工程の前に、微細繊維状セルロースを含むスラリーのpHを調整する工程を設けてもよい。例えば、セルロース繊維にアニオン性基を導入し、このアニオン性基の対イオンがNaである場合、解繊後の微細繊維状セルロースを含むスラリーは弱アルカリ性を示す。この状態で加熱を行うと、セルロースの分解により着色要因の一つである単糖が発生する場合があるため、スラリーのpHを8以下に調整することが好ましく、6以下に調整することがより好ましい。また、酸性条件においても同様に単糖が発生する場合があるため、スラリーのpHを3以上に調整することが好ましく、4以上に調整することがより好ましい。
<pH adjustment process>
When the substituent removing treatment step is performed in the form of a slurry, a step of adjusting the pH of the slurry containing the fine fibrous cellulose may be provided before the substituent removing treatment step. For example, when an anionic group is introduced into a cellulose fiber and the counterion of the anionic group is Na + , the slurry containing the fine fibrous cellulose after defibration shows weak alkalinity. When heating is performed in this state, monosaccharides, which are one of the coloring factors, may be generated due to the decomposition of cellulose. Therefore, it is preferable to adjust the pH of the slurry to 8 or less, and it is more preferable to adjust it to 6 or less. preferable. Further, since monosaccharides may be generated under acidic conditions as well, it is preferable to adjust the pH of the slurry to 3 or more, and more preferably to 4 or more.

また、置換基を有する微細繊維状セルロースがリン酸基を有する微細繊維状セルロースである場合、置換基の除去効率向上の観点から、リン酸基のリンが求核攻撃を受けやすい状態であることが好ましい。求核攻撃を受けやすいのは、セルロース−O−P(=O)(−O−H)(−O−Na)と表される中和度1の状態であり、この状態とするには、スラリーのpHを3以上8以下に調整することが好ましく、pHを4以上6以下に調整することがさらに好ましい。 Further, when the fine fibrous cellulose having a substituent is a fine fibrous cellulose having a phosphoric acid group, the phosphorus of the phosphate group is vulnerable to a nucleophilic attack from the viewpoint of improving the removal efficiency of the substituent. Is preferable. The vulnerable to nucleophilic attack is a state of neutralization degree 1 represented by cellulose-O-P (= O) (-O-H + ) ( -O-Na +). The pH of the slurry is preferably adjusted to 3 or more and 8 or less, and more preferably 4 or more and 6 or less.

pHを調整する手段は特に限定されないが、例えば微細繊維状セルロースを含むスラリーに酸成分やアルカリ成分を添加してもよい。酸成分は無機酸および有機酸のいずれであってもよく、無機酸としては、硫酸、塩酸、硝酸、リン酸等が挙げられる。有機酸としては、ギ酸、酢酸、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、アジピン酸、セバシン酸、ステアリン酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、フマル酸、グルコン酸等が挙げられる。アルカリ成分は、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。無機アルカリ化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが挙げられる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン等が挙げられる。 The means for adjusting the pH is not particularly limited, and for example, an acid component or an alkaline component may be added to a slurry containing fine fibrous cellulose. The acid component may be either an inorganic acid or an organic acid, and examples of the inorganic acid include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitrate, and phosphoric acid. Examples of the organic acid include malic acid, acetic acid, citric acid, malic acid, lactic acid, adipic acid, sebacic acid, stearic acid, maleic acid, succinic acid, tartrate acid, fumaric acid, gluconic acid and the like. The alkaline component may be an inorganic alkaline compound or an organic alkaline compound. Examples of the inorganic alkaline compound include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium carbonate, lithium hydrogencarbonate, potassium carbonate, potassium hydrogencarbonate, sodium carbonate, sodium hydrogencarbonate and the like. Examples of organic alkaline compounds include ammonia, hydrazine, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, cyclohexylamine, aniline, and tetramethyl. Examples thereof include ammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, pyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine and the like.

また、pH調整工程では、pHを調整するためにイオン交換処理を行ってもよい。イオン交換処理に際しては、強酸性陽イオン交換樹脂もしくは弱酸性イオン交換樹脂を用いることができる。適切な量の陽イオン交換樹脂で十分な時間処理することにより、目的とするpHの微細繊維状セルロースを含むスラリーを得ることができる。さらに、pH調整工程では酸成分やアルカリ成分の添加とイオン交換処理を組み合わせてもよい。 Further, in the pH adjusting step, an ion exchange treatment may be performed to adjust the pH. In the ion exchange treatment, a strongly acidic cation exchange resin or a weakly acidic ion exchange resin can be used. By treating with an appropriate amount of cation exchange resin for a sufficient time, a slurry containing fine fibrous cellulose having a desired pH can be obtained. Further, in the pH adjusting step, the addition of an acid component or an alkaline component may be combined with an ion exchange treatment.

<塩の除去処理>
置換基除去処理工程の後には、除去した置換基由来の塩の除去処理を行うことが好ましい。置換基由来の塩を除去することで、着色を抑制し得る微細繊維状セルロースが得られ易くなる。置換基由来の塩を除去する手段は特に限定されないが、例えば洗浄処理が挙げられる。洗浄処理は、たとえば水や有機溶媒により、置換基除去処理で凝集した微細繊維状セルロースを洗浄することにより行われる。黄変をより効果的に抑制する観点から、洗浄処理は濾過脱水や、遠心脱水、遠心分離により行うことが好ましい。
<Salt removal treatment>
After the substituent removal treatment step, it is preferable to perform a substituent removal treatment for the removed substituent-derived salt. By removing the salt derived from the substituent, it becomes easy to obtain fine fibrous cellulose capable of suppressing coloring. The means for removing the salt derived from the substituent is not particularly limited, and examples thereof include a washing treatment. The washing treatment is performed by washing the fine fibrous cellulose aggregated in the substituent removing treatment with, for example, water or an organic solvent. From the viewpoint of more effectively suppressing yellowing, the washing treatment is preferably performed by filtration dehydration, centrifugal dehydration, or centrifugal separation.

(工程(B))
本発明の微細繊維状セルロースの製造方法は、置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、置換基の少なくとも一部を除去する工程(A)と、工程(A)の後に、均一分散処理する工程(B)と、を含む。均一分散処理する工程(B)は、工程(A)の置換基除去処理を経て得られた微細繊維状セルロースを均一分散処理する工程である。工程(A)において、微細繊維状セルロースに対して置換基除去処理を施すことにより、少なくとも一部の微細繊維状セルロースが凝集する。工程(B)においては、このように凝集した微細繊維状セルロースを均一分散する工程である。工程(B)における微細繊維状セルロースが均一分散された状態とは微細繊維状セルロースの繊維幅が10nm以下となる状態をいう。このように、本発明の製造方法で得られる微細繊維状セルロースは、置換基導入量が0.5mmol/g未満という低置換基導入量であるにも関わらず、その繊維幅が10nm以下となる。
(Step (B))
The method for producing fine fibrous cellulose of the present invention includes a step (A) of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and a fiber width of 1000 nm or less, and a step (A). Followed by a step (B) of performing uniform dispersion processing. The step (B) for uniform dispersion treatment is a step for uniform dispersion treatment of the fine fibrous cellulose obtained through the substituent removal treatment in step (A). In the step (A), at least a part of the fine fibrous cellulose is aggregated by subjecting the fine fibrous cellulose to a substituent removing treatment. The step (B) is a step of uniformly dispersing the fine fibrous cellulose aggregated in this way. The state in which the fine fibrous cellulose is uniformly dispersed in the step (B) means a state in which the fiber width of the fine fibrous cellulose is 10 nm or less. As described above, the fine fibrous cellulose obtained by the production method of the present invention has a fiber width of 10 nm or less even though the amount of substituents introduced is as low as 0.5 mmol / g or less. ..

均一分散処理する工程(B)では、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、超音波分散機又はビーターなどを使用することができる。上記均一分散処理装置の中でも、高速解繊機、高圧ホモジナイザーを用いることがより好ましい。 In the step (B) of uniform dispersion processing, for example, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high-pressure homogenizer high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc type refiner, a conical refiner, a twin-screw kneader, a vibration mill, etc. A homomixer, an ultrasonic disperser, a beater, or the like under high-speed rotation can be used. Among the uniform dispersion processing devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator and a high-pressure homogenizer.

均一分散処理する工程(B)における処理条件は特に限定されないが、処理中の微細繊維状セルロースの最高移動速度や、処理時の圧力を大きくすることが好ましい。高速解繊機においては、その周速が20m/sec以上であることが好ましく、25m/sec以上であることがより好ましく、30m/sec以上であることがさらに好ましい。高圧ホモジナイザーは、高速解繊機よりも、処理中の微細繊維状セルロースの最高移動速度や、処理時の圧力が大きくなるため、より好ましく使用できる。高圧ホモジナイザー処理においては、処理時の圧力は1MPa以上であることが好ましく、10MPa以上であることがより好ましく、50MPa以上であることがさらに好ましく、100MPa以上であることが特に好ましい。また、高圧ホモジナイザー処理においては、処理時の圧力は350MPa以下であることが好ましく、300MPa以下であることがより好ましく、250MPa以下がさらに好ましい。 The treatment conditions in the step (B) for the uniform dispersion treatment are not particularly limited, but it is preferable to increase the maximum moving speed of the fine fibrous cellulose during the treatment and the pressure during the treatment. In the high-speed defibrator, the peripheral speed is preferably 20 m / sec or more, more preferably 25 m / sec or more, and further preferably 30 m / sec or more. The high-pressure homogenizer can be used more preferably than the high-speed defibrator because the maximum moving speed of the fine fibrous cellulose during the treatment and the pressure during the treatment are higher. In the high-pressure homogenizer treatment, the pressure at the time of treatment is preferably 1 MPa or more, more preferably 10 MPa or more, further preferably 50 MPa or more, and particularly preferably 100 MPa or more. Further, in the high-pressure homogenizer treatment, the pressure at the time of treatment is preferably 350 MPa or less, more preferably 300 MPa or less, still more preferably 250 MPa or less.

なお、工程(B)においては、上述したスペーサー分子を新たに添加してもよい。工程(B)の均一分散処理工程において、このようなスペーサー分子を添加することで、微細繊維状セルロースの均一分散をよりスムーズに行うことができる。これにより、微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの透明性をより効果的に高めることができる。 In the step (B), the above-mentioned spacer molecule may be newly added. By adding such a spacer molecule in the uniform dispersion treatment step of the step (B), uniform dispersion of the fine fibrous cellulose can be performed more smoothly. This makes it possible to more effectively enhance the transparency of the dispersion liquid or the sheet containing the fine fibrous cellulose.

(分散液)
本発明は、上述した微細繊維状セルロースを含む分散液に関するものでもある。すなわち、本発明の分散液は、置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、繊維幅が1〜10nmである、微細繊維状セルロースを含む。
(Dispersion)
The present invention also relates to the dispersion liquid containing the above-mentioned fine fibrous cellulose. That is, the dispersion liquid of the present invention contains fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm.

分散液に含まれる微細繊維状セルロースの置換基導入量は、0.5mmol/g未満であればよく、0.4mmol/g以下であることが好ましく、0.3mmol/g以下であることがより好ましく、0.25mmol/g以下であることがさらに好ましく、0.15mmol/g以下であることが特に好ましい。また、分散液に含まれる微細繊維状セルロースの置換基導入量は、0.0mmol/gであってもよいが、0.01mmol/g以上であることが好ましく、0.04mmol/g以上 であることがより好ましく、0.05mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.07mmol/g以上であることが特に好ましい。 The amount of the substituent of the fine fibrous cellulose contained in the dispersion may be less than 0.5 mmol / g, preferably 0.4 mmol / g or less, and more preferably 0.3 mmol / g or less. It is more preferably 0.25 mmol / g or less, and particularly preferably 0.15 mmol / g or less. The amount of the substituent of the fine fibrous cellulose contained in the dispersion liquid may be 0.0 mmol / g, but is preferably 0.01 mmol / g or more, and is preferably 0.04 mmol / g or more. It is more preferably 0.05 mmol / g or more, and particularly preferably 0.07 mmol / g or more.

分散液に含まれる微細繊維状セルロースの繊維幅は、1〜10nmであればよく、1〜9nmであることが好ましく、1〜8nmであることがより好ましく、1〜7nmであることがさらに好ましい。また、分散液に含まれる繊維状セルロースの数平均繊維幅は1〜10nmであることが好ましく、1〜9nmであることがより好ましく、1〜8nmであることがさらに好ましく、1〜7nmであることが特に好ましい。なお、本明細書において、繊維状セルロースには、微細繊維状セルロースが含まれるが、例えば、繊維幅が1000nmよりも大きい粗大セルロース繊維も含まれる。分散液に含まれる繊維状セルロースの数平均繊維幅が上記範囲内であるということは、分散液には、粗大セルロース繊維が実質的に含まれておらず、さらに、70%以上の繊維状セルロースの繊維幅が10nm以下であることを意味している。分散液に含まれる全繊維状セルロースのうち、繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合は、70%以上が好ましく、80%以上がより好ましく、90%以上がさらに好ましい。
なお、この繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合とは、下記式で表される値である。
繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合(%)=(繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの本数/全繊維状セルロースの本数)×100
The fiber width of the fine fibrous cellulose contained in the dispersion may be 1 to 10 nm, preferably 1 to 9 nm, more preferably 1 to 8 nm, and even more preferably 1 to 7 nm. .. The number average fiber width of the fibrous cellulose contained in the dispersion is preferably 1 to 10 nm, more preferably 1 to 9 nm, further preferably 1 to 8 nm, and further preferably 1 to 7 nm. Is particularly preferred. In the present specification, the fibrous cellulose includes fine fibrous cellulose, but also includes, for example, coarse cellulose fibers having a fiber width of more than 1000 nm. The fact that the number average fiber width of the fibrous cellulose contained in the dispersion liquid is within the above range means that the dispersion liquid does not substantially contain coarse cellulose fibers, and moreover, 70% or more of the fibrous cellulose is fibrous cellulose. It means that the fiber width of is 10 nm or less. The ratio of the fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more among the total fibrous cellulose contained in the dispersion liquid.
The ratio of the fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less is a value represented by the following formula.
Percentage of fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less (%) = (number of fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less / number of total fibrous cellulose) × 100

本実施形態の分散液は、上述した微細繊維状セルロースと分散媒とを含む分散液であることが好ましい。分散媒は、特に限定されるものではないが、水を含むことが好ましく、水を主成分として含む溶媒であることがより好ましい。すなわち、本実施形態の分散液は、微細繊維状セルロースを含む水分散液であることが好ましい。なお、分散媒は有機溶媒であってもよい。有機溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N−メチルピロリドン(NMP)、アニリン、ピリジン、キノリン、ルチジン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジオキサン、エタノール、イソプロパノール等を挙げることができる。また、分散媒としては、これらの有機溶媒と水を混合した混合溶媒を用いることもできる。 The dispersion liquid of the present embodiment is preferably a dispersion liquid containing the above-mentioned fine fibrous cellulose and a dispersion medium. The dispersion medium is not particularly limited, but preferably contains water, and more preferably a solvent containing water as a main component. That is, the dispersion liquid of the present embodiment is preferably an aqueous dispersion liquid containing fine fibrous cellulose. The dispersion medium may be an organic solvent. Examples of the organic solvent include dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (NMP), aniline, pyridine, quinoline, lutidine, acetonitrile, tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), dioxane, and the like. Examples thereof include ethanol and isopropanol. Further, as the dispersion medium, a mixed solvent in which these organic solvents and water are mixed can also be used.

微細繊維状セルロース濃度が1質量%の分散液のpHは、3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、5以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロース濃度が1質量%の分散液のpHは10以下であることが好ましく、9以下であることがより好ましく、8以下であることがさらに好ましい。分散液のpHを上記範囲とすることで、分散液やシートの黄変をより効果的に抑制することができる。なお、分散液のpHを上記範囲とするために、上述した<pH調整工程>と同様の手法を取ることもできる。 The pH of the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 1% by mass is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 5 or more. Further, the pH of the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 1% by mass is preferably 10 or less, more preferably 9 or less, still more preferably 8 or less. By setting the pH of the dispersion liquid in the above range, yellowing of the dispersion liquid and the sheet can be suppressed more effectively. In addition, in order to keep the pH of the dispersion liquid in the above range, the same method as the above-mentioned <pH adjustment step> can be taken.

本実施形態の分散液における、上述した微細繊維状セルロースの濃度は特に限定されるものではないが、0.5質量%以上であることが好ましく、1.0質量%以上であることがより好ましく、2.0質量%以上であることがさらに好ましい。また、本実施形態の分散液は、上述した微細繊維状セルロースを3.0質量%以上含む高濃度分散液であってもよい。 The concentration of the above-mentioned fine fibrous cellulose in the dispersion liquid of the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.5% by mass or more, and more preferably 1.0% by mass or more. , 2.0% by mass or more is more preferable. Further, the dispersion liquid of the present embodiment may be a high-concentration dispersion liquid containing 3.0% by mass or more of the above-mentioned fine fibrous cellulose.

本実施形態の分散液のヘーズは5%以下であることが好ましく、4%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い。ここで、分散液のヘーズは、ヘーズメーターと光路長1cmの液体用ガラスセルを用い、JIS K 7136:2000に準拠して測定される値である。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行う。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、分散液の液温を23℃とする。 The haze of the dispersion liquid of the present embodiment is preferably 5% or less, more preferably 4% or less, and further preferably 3% or less. Here, the haze of the dispersion liquid is a value measured according to JIS K 7136: 2000 using a haze meter and a glass cell for liquid having an optical path length of 1 cm. The zero point measurement is performed with ion-exchanged water contained in the same glass cell. Further, the dispersion liquid to be measured is allowed to stand in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours before the measurement, and the liquid temperature of the dispersion liquid is set to 23 ° C.

本実施形態の分散液において、微細繊維状セルロースを0.1質量%濃度の分散液とし、下記式でナノファイバー収率を算出した場合、ナノファイバー収率は95質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましい。なお、ナノファイバー収率は100質量%であってもよい。
ナノファイバー収率[質量%]=C/0.1×100
ここで、Cは、微細繊維状セルロースの濃度が0.1質量%の分散液を、12000G、10分の条件で遠心分離した際に得られる上澄み液に含まれる微細繊維状セルロースの濃度である。
In the dispersion liquid of the present embodiment, when fine fibrous cellulose is used as a dispersion liquid having a concentration of 0.1% by mass and the nanofiber yield is calculated by the following formula, the nanofiber yield is preferably 95% by mass or more. , 96% by mass or more is more preferable. The nanofiber yield may be 100% by mass.
Nanofiber yield [mass%] = C / 0.1 × 100
Here, C is the concentration of the fine fibrous cellulose contained in the supernatant obtained by centrifuging the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.1% by mass under the conditions of 12000 G for 10 minutes. ..

本実施形態の分散液において、微細繊維状セルロース濃度を0.4質量%の分散液とした場合、該分散液の23℃における粘度は、100mPa・s以上であることが好ましく、1000mPa・s以上であることがより好ましく、2000mPa・s以上であることがさらに好ましい。また、分散液の23℃における粘度は、200000mPa・s以下であることが好ましく、100000mPa・s以下であることがより好ましい。微細繊維状セルロース濃度が0.4質量%の分散液の粘度は、B型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて測定することができる。測定条件は23℃とし、回転速度3rpmとし、測定開始から3分後の粘度を測定する。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、分散液の液温を23℃とする。 In the dispersion liquid of the present embodiment, when the fine fibrous cellulose concentration is 0.4% by mass, the viscosity of the dispersion liquid at 23 ° C. is preferably 100 mPa · s or more, and 1000 mPa · s or more. It is more preferable that it is 2000 mPa · s or more, and it is further preferable that it is 2000 mPa · s or more. The viscosity of the dispersion liquid at 23 ° C. is preferably 200,000 mPa · s or less, and more preferably 100,000 mPa · s or less. The viscosity of the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.4% by mass can be measured using a B-type viscometer (analog viscometer T-LVT manufactured by BLOOKFIELD). The measurement conditions are 23 ° C., the rotation speed is 3 rpm, and the viscosity is measured 3 minutes after the start of measurement. Further, the dispersion liquid to be measured is allowed to stand in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours before the measurement, and the liquid temperature of the dispersion liquid is set to 23 ° C.

分散液中の遊離窒素量は少ないことが好ましい。分散液中の遊離窒素量は微細繊維状セルロース分散液を濾過した際の濾液中の窒素濃度を測定することで測定が可能である。例えば、微細繊維状セルロース濃度が0.2質量%の分散液中の遊離窒素濃度は、100ppm以下であることが好ましく、80ppm以下であることがより好ましく、70ppm以下であることがさらに好ましく、60ppm以下であることが一層好ましく、50ppm以下であることがより一層好ましく、40ppm以下であることがさらに一層好ましく、30ppm以下であることが特に好ましい。なお、微細繊維状セルロース濃度が0.2質量%の分散液中の窒素濃度は0ppmであってもよい。分散液中に存在する遊離窒素は、着色の原因となるため、濾液中の窒素濃度を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースを含む分散液やシートの黄変をより効果的に抑制することができる。ここで、濾液中の窒素濃度の測定方法は以下のとおりである。まず、微細繊維状セルロース濃度が0.2質量%となるように蒸留水を添加し、24時間撹拌後、孔径0.45μmの濾材を使用して濾過を行い濾液を得る。そして、微量窒素分析により濾液中の窒素濃度(ppm)を測定する。 It is preferable that the amount of free nitrogen in the dispersion is small. The amount of free nitrogen in the dispersion can be measured by measuring the nitrogen concentration in the filtrate when the fine fibrous cellulose dispersion is filtered. For example, the free nitrogen concentration in the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.2% by mass is preferably 100 ppm or less, more preferably 80 ppm or less, further preferably 70 ppm or less, and even more preferably 60 ppm. It is more preferably less than or equal to, more preferably 50 ppm or less, further preferably 40 ppm or less, and particularly preferably 30 ppm or less. The nitrogen concentration in the dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.2% by mass may be 0 ppm. Since free nitrogen present in the dispersion liquid causes coloring, by keeping the nitrogen concentration in the filtrate within the above range, the yellowing of the dispersion liquid containing fine fibrous cellulose and the sheet is more effectively suppressed. can do. Here, the method for measuring the nitrogen concentration in the filtrate is as follows. First, distilled water is added so that the concentration of fine fibrous cellulose is 0.2% by mass, and after stirring for 24 hours, filtration is performed using a filter medium having a pore size of 0.45 μm to obtain a filtrate. Then, the nitrogen concentration (ppm) in the filtrate is measured by trace nitrogen analysis.

<任意成分>
分散液には、上述したような微細繊維状セルロースと分散媒に加えて、任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、例えば、上述したスペーサー分子、親水性高分子や有機イオン等が挙げられる。親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物(但し、上記セルロース繊維は除く)であることが好ましい。含酸素有機化合物は非繊維状であることが好ましく、このような非繊維状の含酸素有機化合物には、微細繊維状セルロースや熱可塑性樹脂繊維は含まれない。また、任意成分としては、例えば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、防腐剤(例えば、フェノキシエタノール)等を挙げることができる。
<Arbitrary ingredient>
The dispersion liquid may contain an optional component in addition to the fine fibrous cellulose and the dispersion medium as described above. Examples of the optional component include the above-mentioned spacer molecule, hydrophilic polymer, organic ion and the like. The hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound (however, the above-mentioned cellulose fibers are excluded). The oxygen-containing organic compound is preferably non-fibrous, and such non-fibrous oxygen-containing organic compound does not include fine fibrous cellulose or thermoplastic resin fiber. In addition, examples of the optional component include antifoaming agents, lubricants, ultraviolet absorbers, dyes, pigments, stabilizers, surfactants, preservatives (for example, phenoxyethanol) and the like.

含酸素有機化合物は、親水性の有機化合物であることが好ましい。親水性の含酸素有機化合物は、シートの強度、密度及び化学的耐性などを向上させることができる。親水性の含酸素有機化合物は、たとえばSP値が9.0以上であることが好ましい。また、親水性の含酸素有機化合物は、たとえば100mlのイオン交換水に含酸素有機化合物が1g以上溶解するものであることが好ましい。 The oxygen-containing organic compound is preferably a hydrophilic organic compound. Hydrophilic oxygen-containing organic compounds can improve the strength, density, chemical resistance, etc. of the sheet. The hydrophilic oxygen-containing organic compound preferably has, for example, an SP value of 9.0 or more. Further, the hydrophilic oxygen-containing organic compound is preferably one in which 1 g or more of the oxygen-containing organic compound is dissolved in 100 ml of ion-exchanged water, for example.

含酸素有機化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール等)、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、ポリアクリルアミド、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)等の親水性高分子;グリセリン、ソルビトール、エチレングリコール等の親水性低分子が挙げられる。これらの中でも、シートの強度、密度、化学的耐性などを向上させる観点から、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、グリセリン、ソルビトールが好ましく、ポリエチレングリコール及びポリエチレンオキサイド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、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール及びポリエチレングリコールから選択される少なくとも1種であることがさらに好ましい。 Examples of the oxygen-containing organic compound include polyethylene glycol, polyethylene oxide, casein, dextrin, starch, modified starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone, polyvinylmethyl ether, and poly. Hydrophilic polymers such as acrylates, polyacrylamides, acrylic acid alkyl ester copolymers, urethane copolymers, cellulose derivatives (hydroxyethyl cellulose, carboxyethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.); hydrophilicity such as glycerin, sorbitol, ethylene glycol, etc. Sexual small molecules can be mentioned. Among these, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, glycerin, and sorbitol are preferable from the viewpoint of improving the strength, density, chemical resistance, etc. of the sheet, and at least one selected from polyethylene glycol and polyethylene oxide. Is more preferable, and at least one selected from polyethylene oxide, polyvinyl alcohol and polyethylene glycol is further preferable.

含酸素有機化合物は、分子量が5万以上800万以下の有機化合物高分子であることが好ましい。含酸素有機化合物の分子量は、10万以上500万以下であることも好ましいが、例えば分子量が1000未満の低分子であってもよい。 The oxygen-containing organic compound is preferably an organic compound polymer having a molecular weight of 50,000 or more and 8 million or less. The molecular weight of the oxygen-containing organic compound is preferably 100,000 or more and 5 million or less, but for example, it may be a small molecule having a molecular weight of less than 1000.

有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn−プロピルオニウムイオン、テトラn−ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。 Examples of the organic ion include tetraalkylammonium ion and tetraalkylphosphonium ion. Examples of the tetraalkylammonium ion include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion and lauryltrimethyl. Examples thereof include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion and tributylbenzylammonium ion. Examples of the tetraalkylphosphonium ion include tetramethylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetrapropylphosphonium ion, tetrabutylphosphonium ion, and lauryltrimethylphosphonium ion. Further, examples of the tetrapropyl onium ion and the tetrabutyl onium ion include tetra n-propyl onium ion and tetra n-butyl onium ion, respectively.

(シート)
本発明は、上述した微細繊維状セルロースを含むシートに関するものでもある。すなわち、本発明のシートは、置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、繊維幅が1〜10nmである、微細繊維状セルロースを含む。
(Sheet)
The present invention also relates to a sheet containing the above-mentioned fine fibrous cellulose. That is, the sheet of the present invention contains fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm.

また、本発明は、置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、かつ繊維幅が1〜10nmの微細繊維状セルロースを含むシートであって、厚み50μmにおけるYI値が1.5以下である、シートに関するものでもある。シート厚み50μmにおけるYI値は、1.3以下であることが好ましく、1.2以下であることがさらに好ましい。なお、シート厚み50μmにおけるYI値の下限値は特に限定されるものではなく、0.0であってもよい。ここで、シート厚み50μmにおけるYI値は、JIS K 7373:2006に準拠して測定される黄色度である。YI値の測定装置としては、例えば、Colour Cute i(スガ試験機株式会社製)を用いることができる。なお、上述したYI値は、後述するようにシートを加熱する前に測定されたYI値であるため、初期YI値と呼ぶこともある。 Further, the present invention is a sheet containing fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm, and has a YI value of 1.5 or less at a thickness of 50 μm. It's also about sheets. The YI value at a sheet thickness of 50 μm is preferably 1.3 or less, and more preferably 1.2 or less. The lower limit of the YI value at a sheet thickness of 50 μm is not particularly limited and may be 0.0. Here, the YI value at a sheet thickness of 50 μm is the yellowness measured according to JIS K 7373: 2006. As the YI value measuring device, for example, Color Cutei (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) can be used. Since the above-mentioned YI value is a YI value measured before heating the sheet as described later, it may be referred to as an initial YI value.

厚み50μmにおけるYI値は下記式により算出することができる。
厚み50μmにおけるYI値=シートのYI値(実測値)×[50/シートの厚み(μm)]
なお、シートの厚みは触針式定圧厚さ計測定器(マール社TECLOCK CORPORATION製、ミリトロン1202DPG−02)で測定することができる。具体的には、50mm角以上の大きさに切り出したシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後、任意の点4点の厚みを測定し、その平均値をシートの厚みとする。
The YI value at a thickness of 50 μm can be calculated by the following formula.
YI value at a thickness of 50 μm = YI value of the sheet (measured value) × [50 / thickness of the sheet (μm)]
The thickness of the sheet can be measured with a stylus type constant pressure thickness meter measuring instrument (Millitron 1202DPG-02 manufactured by TECLOCK CORPORATION of Marl Co., Ltd.). Specifically, a sheet cut into a size of 50 mm square or more is humidity-controlled at 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours, then the thickness of four arbitrary points is measured, and the average value is taken as the sheet thickness. do.

本実施形態のシートにおけるYI増加率は、1500%以下であることが好ましく、1200%以下であることがより好ましく、1000%以下であることがさらに好ましく、800%以下であることが一層好ましく、750%以下であることが特に好ましい。なお、シートにおけるYI増加率の下限値は特に限定されるものではなく、0%であってもよい。ここで、シートのYI増加率とは、シートを160℃で6時間加熱した前後のシートのYI値の増加率である。具体的に、YI増加率は以下の式で算出される値である。
YI増加率(%)=(加熱後のシートの黄色度−加熱前のシートの黄色度)/加熱前のシートの黄色度×100
なお、上記式において、シートの黄色度はJIS K 7373:2006に準拠して測定した黄色度である。
そして、本発明においては、初期YI値が1.5以下であり、かつYI増加率が上記範囲内である場合に、シートの着色(黄変)が抑制されていると判定できる。
The YI increase rate in the sheet of the present embodiment is preferably 1500% or less, more preferably 1200% or less, further preferably 1000% or less, still more preferably 800% or less. It is particularly preferable that it is 750% or less. The lower limit of the YI increase rate in the sheet is not particularly limited and may be 0%. Here, the YI increase rate of the sheet is the increase rate of the YI value of the sheet before and after heating the sheet at 160 ° C. for 6 hours. Specifically, the YI increase rate is a value calculated by the following formula.
YI increase rate (%) = (yellowness of sheet after heating-yellowness of sheet before heating) / yellowness of sheet before heating x 100
In the above formula, the yellowness of the sheet is the yellowness measured in accordance with JIS K 7373: 2006.
Then, in the present invention, when the initial YI value is 1.5 or less and the YI increase rate is within the above range, it can be determined that the coloring (yellowing) of the sheet is suppressed.

本実施形態のシートのヘーズは5.0%以下であることが好ましく、3.5%未満であることがより好ましく、3.0%以下であることがさらに好ましく、2.5%以下であることが一層好ましく、2.0%以下であることが特に好ましい。シートのヘーズが上記範囲内であれば、本発明の微細繊維状セルロースを用いることで高透明なシートが形成されたと判定することができる。なお、シートのへーズは、JIS K 7136:2000に準拠し、ヘーズメーターを用いて測定される値である。 The haze of the sheet of the present embodiment is preferably 5.0% or less, more preferably less than 3.5%, further preferably 3.0% or less, and 2.5% or less. It is more preferable, and it is particularly preferable that it is 2.0% or less. If the haze of the sheet is within the above range, it can be determined that a highly transparent sheet is formed by using the fine fibrous cellulose of the present invention. The haze of the sheet is a value measured using a haze meter in accordance with JIS K 7136: 2000.

本実施形態のシートの全光線透過率は、90.0%以上であることが好ましく、90.5%以上であることがより好ましく、91.0%以上であることがさらに好ましい。なお、シートのへーズは、JIS K 7361−1:1997に準拠し、ヘーズメーターを用いて測定される値である。 The total light transmittance of the sheet of the present embodiment is preferably 90.0% or more, more preferably 90.5% or more, still more preferably 91.0% or more. The haze of the sheet is a value measured using a haze meter in accordance with JIS K 7631-1: 1997.

本実施形態のシートの少なくとも一方の面の表面粗さは50nm以下であることが好ましく、30nm以下であることがより好ましく、10nm以下であることがさらに好ましい。なお、シートの両面の表面粗さが上記範囲内であることも特に好ましい。表面粗さを上記範囲内とすることにより、シートの透明性をより高めることができる。具体的には、シートのヘーズをより低くすることができる。ここで、シートの表面粗さ(算術平均)は、シートの少なくとも一方の表面の算術平均粗さである。表面粗さ(算術平均)は、原子間力顕微鏡(Veeco社製、NanoScope IIIa)を用いて、3μm四方の算術平均粗さを測定し、得られる値である。 The surface roughness of at least one surface of the sheet of the present embodiment is preferably 50 nm or less, more preferably 30 nm or less, and further preferably 10 nm or less. It is also particularly preferable that the surface roughness of both sides of the sheet is within the above range. By setting the surface roughness within the above range, the transparency of the sheet can be further enhanced. Specifically, the haze of the seat can be made lower. Here, the surface roughness of the sheet (arithmetic mean) is the arithmetic average roughness of at least one surface of the sheet. The surface roughness (arithmetic mean) is a value obtained by measuring the arithmetic average roughness of 3 μm square using an atomic force microscope (NanoScope IIIa manufactured by Veeco).

本実施形態のシートは、表面pHは3以上であることが好ましく、4以上であることがより好ましく、5以上であることがさらに好ましい。また、シートの表面pHは、10以下であることが好ましく、9以下であることがさらに好ましく、8以下であることがより好ましい。シートの表面pHを上記範囲とすることで、黄変抑制の効果が得られやすくなる。シートの表面pHを上記範囲とするためには、分散液(微細繊維状セルロース濃度が1質量%の分散液)のpHを前述した好ましい範囲とすることが望ましい。なお、シートの表面pHを測定する際には、シート表面の1cm四方の範囲内に10μLのイオン交換水をマイクロピペットで滴下し、その部分のpHをフラット形pH複合電極(6261−10C;HORIBA製)を用いて測定する。 The sheet of the present embodiment preferably has a surface pH of 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 5 or more. The surface pH of the sheet is preferably 10 or less, more preferably 9 or less, and even more preferably 8 or less. By setting the surface pH of the sheet in the above range, the effect of suppressing yellowing can be easily obtained. In order to set the surface pH of the sheet in the above range, it is desirable to set the pH of the dispersion liquid (dispersion liquid having a fine fibrous cellulose concentration of 1% by mass) in the above-mentioned preferable range. When measuring the surface pH of the sheet, 10 μL of ion-exchanged water is dropped into a 1 cm square area of the sheet surface with a micropipette, and the pH of that portion is adjusted to a flat pH composite electrode (6261-10C; HORIBA). Manufactured by).

本実施形態のシートは、上述した分散液から製造される。具体的には、シートの製造工程は、上述した分散液を基材上に塗工する塗工工程、または上述した分散液を抄紙する抄紙工程を含むことが好ましい。なお、分散液には、必要に応じて上述した添加剤が含まれていてもよい。 The sheet of the present embodiment is manufactured from the above-mentioned dispersion liquid. Specifically, the sheet manufacturing step preferably includes a coating step of applying the above-mentioned dispersion liquid on a substrate, or a papermaking step of making the above-mentioned dispersion liquid. The dispersion liquid may contain the above-mentioned additives, if necessary.

塗工工程では、上述した微細繊維状セルロースを含む分散液(塗工液)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。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。また、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。 In the coating step, a dispersion liquid (coating liquid) containing the above-mentioned fine fibrous cellulose is applied onto a base material, and the sheet formed by drying the dispersion liquid (coating liquid) is peeled off from the base material to obtain a sheet. Can be done. By using a coating device and a long base material, sheets can be continuously produced. 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 hand-making may be adopted.

本実施形態のシートには、さらに、樹脂層や無機層が積層されてもよい。本発明は、上述したシートと、樹脂層及び/又は無機層を有する積層体に関するものであってもよい。 A resin layer or an inorganic layer may be further laminated on the sheet of the present embodiment. The present invention may relate to the above-mentioned sheet and a laminate having a resin layer and / or an inorganic layer.

<任意成分>
本実施形態のシートには、分散液に含まれ得る任意成分が含まれていてもよい。なかでも、シートは、上述した親水性高分子を含むことが好ましく、親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物であることが好ましい。シートに含まれる含酸素有機化合物の含有量は、シートに含まれる微細繊維状セルロース100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましく、15質量部以上であることがさらに好ましい。また、シートに含まれる含酸素有機化合物の含有量は、シートに含まれる微細繊維状セルロース100質量部に対して、1000質量部以下であることが好ましく、500質量部以下であることがより好ましく、100質量部以下であることがさらに好ましく、50質量部以下であることが特に好ましい。含酸素有機化合物の含有量を上記範囲内とすることにより、高い透明性と強度を有するシートを形成することができる。
<Arbitrary ingredient>
The sheet of the present embodiment may contain arbitrary components that may be contained in the dispersion liquid. Among them, the sheet preferably contains the above-mentioned hydrophilic polymer, and the hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound. The content of the oxygen-containing organic compound contained in the sheet is preferably 1 part by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose contained in the sheet. It is more preferably more than parts by mass. The content of the oxygen-containing organic compound contained in the sheet is preferably 1000 parts by mass or less, more preferably 500 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose contained in the sheet. , 100 parts by mass or less, and particularly preferably 50 parts by mass or less. By setting the content of the oxygen-containing organic compound within the above range, a sheet having high transparency and strength can be formed.

(用途)
本発明の微細繊維状セルロースの用途は、特に制限されるものではないが、例えばコンクリート先行剤、潤滑剤、鋳型成形用組成物、歯科材料、研磨剤、剥離剤、製紙用添加剤、金属表面処理剤、樹脂表面処理剤、石油掘削、接着剤、洗浄剤、電池・コンデンサー用電極・セパレータ、凍結抑制剤、配管摩擦抵抗低減剤、フィルタ、芳香・消臭剤、アスファルト、吸収性物品、水解性シート、抗菌剤、殺虫剤・昆虫忌避剤、農薬等を挙げることができる。中でも、本発明の微細繊維状セルロースは、コンクリート先行剤用、潤滑剤用、鋳型成形用組成物用、歯科材料用、研磨剤用、剥離剤用、製紙用添加剤用であることが好ましい。
(Use)
The use of the fine fibrous cellulose of the present invention is not particularly limited, but for example, a concrete precursor, a lubricant, a mold forming composition, a dental material, an abrasive, a release agent, a papermaking additive, and a metal surface. Treatment agent, resin surface treatment agent, petroleum drilling, adhesive, cleaning agent, battery / condenser electrode / separator, antifreeze agent, pipe friction resistance reducing agent, filter, fragrance / deodorant, asphalt, absorbent article, water solution Examples include sex sheets, antibacterial agents, pesticides / insect repellents, pesticides, and the like. Above all, the fine fibrous cellulose of the present invention is preferably used for concrete precursors, lubricants, mold forming compositions, dental materials, abrasives, release agents, and papermaking additives.

また、本発明は、上述した微細繊維状セルロースを含むコンクリート先行剤、潤滑剤、鋳型成形用組成物、歯科材料、研磨剤、剥離剤、製紙用添加剤であってもよい。 Further, the present invention may be the above-mentioned concrete precursor containing fine fibrous cellulose, a lubricant, a composition for molding a mold, a dental material, an abrasive, a release agent, and an additive for papermaking.

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

<製造例1>
[リン酸化処理]
原料パルプとして、王子製紙製の広葉樹溶解パルプ(ドライシート)を使用した。この原料パルプに対してリン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250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>
[Phosphorylation]
Hardwood pulp (dry sheet) made by Oji Paper was used as the raw material pulp. The raw material pulp was subjected to phosphorylation 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 250 seconds to introduce a phosphate group into the cellulose in the pulp to obtain a phosphorylated pulp.

[洗浄処理]
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、リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。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。
[Washing process]
Then, the obtained phosphorylated pulp was washed. The washing treatment is carried out by repeating the operation of pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolute dry mass) of phosphorylated pulp, stirring the pulp dispersion liquid so that the pulp is uniformly dispersed, and then filtering and dehydrating the pulp. went. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the washing end point was set.

[中和処理]
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。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。
[Neutralization treatment]
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. Next, the phosphorylated pulp after the neutralization treatment was subjected to the above washing treatment.

これにより得られたリンオキソ酸化パルプに対し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付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、得られたリン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。 The infrared absorption spectrum of the resulting phosphorus oxo oxide pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption of the phosphate group based on P = O was observed near 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、高圧ホモジナイザー(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。なお、後述する[リンオキソ酸基量]の測定に記載の測定方法で測定されるリン酸基量(第1解離酸量)は、1.45mmol/gだった。なお、総解離酸量は、2.45mmol/gであった。
[Defibration 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 with a high-pressure homogenizer (manufactured by Sugino Machine Limited, Starburst) 6 times at a pressure of 200 MPa to obtain a fine fibrous cellulose dispersion containing fine fibrous cellulose. By X-ray diffraction, it was confirmed that this fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The amount of phosphoric acid group (first dissociated acid amount) measured by the measuring method described in the measurement of [amount of phosphoroxo acid group] described later was 1.45 mmol / g. The total amount of dissociated acid was 2.45 mmol / g.

<製造例2>
リン酸化パルプの洗浄処理及び中和処理後に、下記の窒素除去処理を行った以外は製造例1と同様にして、リン酸化パルプ及び微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。
<Manufacturing example 2>
After the washing treatment and the neutralization treatment of the phosphorylated pulp, a fine fibrous cellulose dispersion containing the phosphorylated pulp and the fine fibrous cellulose was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that the following nitrogen removal treatment was performed.

[窒素除去処理]
リン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が4質量%のスラリーを調製した。スラリーに48質量%の水酸化ナトリウム水溶液を添加してpH13.4に調整し、液温85℃の条件で1時間加熱した。その後、このパルプスラリーを脱水し、リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌し、濾過脱水する操作を繰り返すことにより余剰の水酸化ナトリウムを除去した。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、除去の終点とした。
[Nitrogen removal treatment]
Ion-exchanged water was added to the phosphorylated pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 4% by mass. A 48% by mass sodium hydroxide aqueous solution was added to the slurry to adjust the pH to 13.4, and the slurry was heated at a liquid temperature of 85 ° C. for 1 hour. Then, the pulp slurry is dehydrated, and 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 filtered and dehydrated. The excess sodium hydroxide was removed by repeating. When the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, the end point of removal was set.

これにより得られたリンオキソ酸化パルプに対し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付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、X線回折により、得られた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。なお、後述する[リンオキソ酸基量の測定]に記載の測定方法で測定されるリン酸基量(第1解離酸量)は、1.35mmol/gだった。なお、総解離酸量は、2.30mmol/gであった。 The infrared absorption spectrum of the resulting phosphorus oxo oxide pulp was measured using FT-IR. As a result, absorption of the phosphate group based on P = O was observed near 1230 cm-1 , and it was confirmed that the phosphate group was added to the pulp. Further, it was confirmed by X-ray diffraction that the obtained fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The amount of phosphate group (first dissociated acid amount) measured by the measuring method described in [Measurement of phosphorus oxo acid group amount] described later was 1.35 mmol / g. The total amount of dissociated acid was 2.30 mmol / g.

<製造例3>
[亜リン酸化処理]
リン酸化処理においてリン酸二水素アンモニウムの代わりに亜リン酸(ホスホン酸)33質量部を用いた以外は、製造例1と同様に操作を行い、リン酸化パルプ及び微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。
<Manufacturing example 3>
[Subphosphorylation treatment]
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate in the phosphorylation treatment, and the fine fibers containing phosphorous pulp and fine fibrous cellulose were used. A phosphorous acid dispersion was obtained.

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、1210cm−1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに(亜)リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。また、X線回折により、得られた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。なお、後述する[リンオキソ酸基量の測定]に記載の測定方法で測定される(亜)リン酸基量(第1解離酸量)は1.51mmol/gであり、総解離酸量は、1.54mmol/gであった。 The infrared absorption spectrum of the phosphorylated pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, P = O-based absorption of the phosphonic acid group, which is a metamorphic form of the phosphite group, was observed near 1210 cm -1 , and a (sub) phosphorous acid group (phosphonic acid group) was added to the pulp. It was confirmed that there was. Further, it was confirmed by X-ray diffraction that the obtained fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The (sub) phosphoric acid group amount (first dissociated acid amount) measured by the measuring method described in [Measurement of Phosphoric Acid Group Amount] described later is 1.51 mmol / g, and the total dissociated acid amount is. It was 1.54 mmol / g.

<製造例4>
[硫酸化処理]
リン酸化処理においてリン酸二水素アンモニウムの代わりにアミド硫酸(スルファミン酸)38質量部を用いて、加熱時間を19分間に延長した以外は、製造例1と同様に操作を行い、硫酸化パルプ及び微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。
<Manufacturing example 4>
[Sulfation treatment]
In the phosphorylation treatment, 38 parts by mass of amide sulfuric acid (sulfamic acid) was used instead of ammonium dihydrogen phosphate, and the same operation as in Production Example 1 was carried out except that the heating time was extended to 19 minutes. A fine fibrous cellulose dispersion containing fine fibrous cellulose was obtained.

これにより得られた硫酸化パルプに対し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、1220−1260cm−1付近に硫酸基(スルホン基)に基づく吸収が観察され、パルプに硫酸基(スルホン基)が付加されていることが確認された。また、X線回折により、得られた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。なお、後述する[スルホン基量の測定]に記載の測定方法で測定されるスルホン基量は1.12mmol/gであった。 The infrared absorption spectrum of the sulfated pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, absorption based on a sulfate group (sulfone group) was observed in the vicinity of 1220-1260 cm-1 , and it was confirmed that a sulfate group (sulfone group) was added to the pulp. Further, it was confirmed by X-ray diffraction that the obtained fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The amount of sulfone groups measured by the measuring method described in [Measurement of Sulfone Group Amount] described later was 1.12 mmol / g.

<製造例5>
リン酸化処理に代えて下記のザンテート化処理を行った以外は、製造例1と同様に操作を行い、ザンテート化パルプ及び微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液を得た。
<Manufacturing example 5>
The same operation as in Production Example 1 was carried out except that the following zantate treatment was performed instead of the phosphorylation treatment to obtain a fine fibrous cellulose dispersion containing the zantate pulp and fine fibrous cellulose.

[ザンテート化処理]
原料パルプ(王子製紙製の広葉樹溶解パルプ(ドライシート))100質量部(絶乾質量)に、8.5質量%の水酸化ナトリウム水溶液2500質量部を添加し、室温にて3時間撹拌してアルカリ処理を行った。このアルカリ処理後のパルプを遠心分離(ろ布400メッシュ、3000rpmで5分間)により固液分離してアルカリセルロースの脱水物を得た。得られたアルカリセルロース10質量部(絶乾質量)に対して、二硫化炭素を3.5質量部添加し、室温で4.5時間硫化反応を進行させてザンテート化処理を行った。
[Zantate processing]
To 100 parts by mass (absolute dry mass) of raw material pulp (dissolving pulp of broadleaf tree (dry sheet) made by Oji Paper), 2500 parts by mass of 8.5 mass% sodium hydroxide aqueous solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours. Alkaline treatment was performed. The pulp after the alkali treatment was separated into solid and liquid by centrifugation (filter cloth 400 mesh, 3000 rpm for 5 minutes) to obtain a dehydrated product of alkaline cellulose. To 10 parts by mass (absolute dry mass) of the obtained alkaline cellulose, 3.5 parts by mass of carbon disulfide was added, and the sulfurization reaction was allowed to proceed at room temperature for 4.5 hours to carry out a zantate treatment.

X線回折により、得られた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。なお、後述する[ザンテート基量の測定]に記載の測定方法で測定されるザンテート基量は1.73mmol/gであった。 By X-ray diffraction, it was confirmed that the obtained fine fibrous cellulose maintained the cellulose type I crystal. The amount of zantate group measured by the measuring method described in [Measurement of Zantate Group Amount] described later was 1.73 mmol / g.

<製造例6>
原料パルプ(王子製紙製の広葉樹溶解パルプ(ドライシート))にイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて30回処理し、繊維幅が1000nmよりも大きい粗大繊維状セルロースを含むセルロース分散液を得た。
<Manufacturing example 6>
Ion-exchanged water was added to the raw material pulp (hardwood pulp (dry sheet) made by Oji Paper Co., Ltd.) to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated 30 times at a pressure of 200 MPa with a wet atomizer (Sugino Machine Limited, Starburst) to obtain a cellulose dispersion containing coarse fibrous cellulose having a fiber width of more than 1000 nm.

Figure 2021181565
Figure 2021181565

<実施例1>
[置換基除去処理(高温熱処理)]
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に、20質量%のクエン酸水溶液を添加し、分散液のpHを5.5に調整した。得られたスラリーを耐圧容器に入れ、液温160℃で15分間、リン酸基量が0.08mmol/gとなるまで加熱を行った。この操作により微細繊維状セルロース凝集物の生成が確認された。
<Example 1>
[Substituent removal treatment (high temperature heat treatment)]
A 20% by mass citric acid aqueous solution was added to the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1 to adjust the pH of the dispersion to 5.5. The obtained slurry was placed in a pressure-resistant container and heated at a liquid temperature of 160 ° C. for 15 minutes until the amount of phosphoric acid groups reached 0.08 mmol / g. The formation of fine fibrous cellulose aggregates was confirmed by this operation.

[置換基除去後スラリーの洗浄処理]
加熱後のスラリーに、スラリーと同量のイオン交換水を加えて固形分濃度が約1質量%のスラリーとし、スラリーを撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより、スラリーの洗浄を行った。ろ液の電気伝導度が10μS/cm以下となった時点で、再びイオン交換水を添加して約1質量%のスラリーとし、24時間静置した。そこからさらに濾過脱水する操作を繰り返し、再びろ液の電気伝導度が10μS/cm以下となった時点を洗浄終点とした。得られた微細繊維状セルロース凝集物にイオン交換水を加え、置換基除去後スラリーを得た。このスラリーの固形分濃度は1.7質量%であった。
[Washing of slurry after removal of substituents]
The slurry was washed by repeating the operation of adding ion-exchanged water in the same amount as the slurry to make a slurry having a solid content concentration of about 1% by mass, stirring the slurry, and then filtering and dehydrating the slurry. .. When the electrical conductivity of the filtrate became 10 μS / cm or less, ion-exchanged water was added again to obtain a slurry of about 1% by mass, and the slurry was allowed to stand for 24 hours. The operation of further filtering and dehydrating was repeated from there, and the time when the electrical conductivity of the filtrate became 10 μS / cm or less was set as the washing end point. Ion-exchanged water was added to the obtained fine fibrous cellulose aggregate to remove substituents, and then a slurry was obtained. The solid content concentration of this slurry was 1.7% by mass.

[置換基除去後スラリーの均一分散]
得られた置換基除去後スラリーにイオン交換水を加え、固形分濃度が1.0質量%のスラリーとした。このスラリーはpH5.5であった。湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて3回処理し、置換基除去微細繊維状セルロースを含む置換基除去微細繊維状セルロース分散液を得た。後述する[繊維幅の測定]で測定した置換基除去微細繊維状セルロースの数平均繊維幅は4nmであり、分散液中に含まれる全繊維状セルロースのうち繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合は98%であった。
[Uniform dispersion of slurry after removal of substituents]
Ion-exchanged water was added to the obtained slurry after removing the substituents to prepare a slurry having a solid content concentration of 1.0% by mass. This slurry had a pH of 5.5. The treatment was carried out three times at a pressure of 200 MPa with a wet atomizer (Sugino Machine Limited, Starburst) to obtain a substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion containing a substituent-removed fine fibrous cellulose. The number average fiber width of the substituent-removed fine fibrous cellulose measured in [Measurement of fiber width] described later is 4 nm, and among all the fibrous celluloses contained in the dispersion liquid, the fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less. The ratio was 98%.

[シートの作製1]
イオン交換水に、アセトアセチル基変性ポリビニルアルコール(三菱ケミカル株式会社製、ゴーセネックスZ−200)を12質量%になるように加え、95℃で1時間撹拌し、溶解した。以上の手順により、ポリビニルアルコール水溶液を得た。
[Preparation of sheet 1]
Acetacetyl group-modified polyvinyl alcohol (Gosenex Z-200, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) was added to ion-exchanged water in an amount of 12% by mass, and the mixture was stirred at 95 ° C. for 1 hour to dissolve. By the above procedure, an aqueous polyvinyl alcohol solution was obtained.

置換基除去微細繊維状セルロース分散液、及び上記ポリビニルアルコール水溶液をそれぞれ固形分濃度が0.6質量%となるようにイオン交換水で希釈した。次いで、希釈後の置換基除去微細繊維状セルロース分散液70質量部に対し、希釈後のポリビニルアルコール水溶液が30質量部になるように混合し、混合液を得た。さらに、シートの仕上がり坪量が35g/mになるように混合液を計量して、市販のアクリル板上に展開した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の枠(内寸250mm×250mm、高さ5cm)を配置した。そのあと70℃の乾燥機で24時間乾燥し、アクリル板から剥離することで、置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。シートの厚みは25μmであった。 The substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and the above polyvinyl alcohol aqueous solution were diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.6% by mass. Next, the diluted polyvinyl alcohol aqueous solution was mixed with 70 parts by mass of the diluted fine fiber-like cellulose dispersion to obtain 30 parts by mass to obtain a mixed solution. Further, the mixed solution was weighed so that the finished basis weight of the sheet was 35 g / m 2 , and developed on a commercially available acrylic plate. A dammed frame (inner dimensions 250 mm × 250 mm, height 5 cm) was placed on the acrylic plate so as to have a predetermined basis weight. Then, it was dried in a dryer at 70 ° C. for 24 hours and peeled from the acrylic plate to obtain a sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed. The thickness of the sheet was 25 μm.

<実施例2>
置換基除去処理を、液温85℃で5日間行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 2>
The substituent removing fine fibrous cellulose dispersion and the substituent removing fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained in the same manner as in Example 1 except that the substituent removing treatment was carried out at a liquid temperature of 85 ° C. for 5 days.

<実施例3>
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液を0.7質量%に希釈し、置換基除去処理を行った。置換基除去後の洗浄処理工程の後、得られた微細繊維状セルロース凝集物にイオン交換水を加え、固形分濃度が1.0質量%のスラリーとした。その他は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 3>
The fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1 was diluted to 0.7% by mass and subjected to a substituent removal treatment. After the washing treatment step after removing the substituents, ion-exchanged water was added to the obtained fine fibrous cellulose aggregate to prepare a slurry having a solid content concentration of 1.0% by mass. In the same manner as in Example 1, a substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained.

<実施例4>
置換基除去処理を液温160℃で40分間行い、リン酸基量が0.05mmol/gとなるまで行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液および置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 4>
Substituent removal treatment was carried out at a liquid temperature of 160 ° C. for 40 minutes in the same manner as in Example 1 except that the phosphate group amount was 0.05 mmol / g. A group-removed fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained.

<実施例5>
置換基除去処理を液温150℃で15分間行い、リン酸基量が0.21mmol/g程度となるまで行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 5>
Substituent removal treatment was carried out at a liquid temperature of 150 ° C. for 15 minutes in the same manner as in Example 1 except that the phosphate group amount was about 0.21 mmol / g. A sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<実施例6>
置換基除去処理を液温140℃で20分間行い、リン酸基量が0.40mmol/g程度となるまで行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 6>
Substituent removal treatment was carried out at a liquid temperature of 140 ° C. for 20 minutes in the same manner as in Example 1 except that the phosphate group amount was about 0.40 mmol / g. A sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<実施例7>
置換基除去処理に供する微細繊維状セルロース分散液のpHを2.4に調整し、置換基除去後スラリーの洗浄処理後にはpH5.5に調整した以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。置換基除去後のリン酸基量は0.22mmol/gであった。
<Example 7>
Substituents were adjusted in the same manner as in Example 1 except that the pH of the fine fibrous cellulose dispersion to be subjected to the substituent removal treatment was adjusted to 2.4, and the pH was adjusted to 5.5 after the substituent cleaning treatment of the slurry. A sheet containing the removed fine fibrous cellulose dispersion and the substituent-removed fine fibrous cellulose was obtained. The amount of phosphoric acid group after removal of the substituent was 0.22 mmol / g.

<実施例8>
置換基除去処理に供する微細繊維状セルロース分散液のpH調整を行わず加熱処理を行い、置換基除去後スラリーの洗浄処理後にはpH5.5に調整した以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。置換基除去後のリン酸基量は0.29mmol/gであった。
<Example 8>
Substitution was carried out in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion to be subjected to the substituent removal treatment was heat-treated without adjusting the pH, and after the substituent was removed and the slurry was washed, the pH was adjusted to 5.5. A group-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained. The amount of phosphoric acid group after removal of the substituent was 0.29 mmol / g.

<実施例9>
置換基除去後スラリーの均一分散を、高速解繊機(エムテクニック社製、クレアミックス−11S)を用いて、周速34m/secの条件で180分間処理した以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 9>
The uniform dispersion of the slurry after removing the substituents was carried out in the same manner as in Example 1 except that the uniform dispersion was carried out for 180 minutes under the condition of a peripheral speed of 34 m / sec using a high-speed defibrator (Clearmix-11S manufactured by M-Technique). A substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained.

<実施例10>
置換基除去処理を、加熱処理ではなく下記の酵素処理で行い、さらに置換基除去後スラリーの洗浄処理を下記の方法で行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 10>
Substituent removal fine fibrous cellulose was carried out in the same manner as in Example 1 except that the substituent removal treatment was performed by the following enzyme treatment instead of the heat treatment, and the slurry was washed after the substituent removal by the following method. A sheet containing a dispersion liquid and a fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

[置換基除去処理(酵素処理)]
得られた微細繊維状セルロース分散液に、20質量%のクエン酸水溶液を添加し、スラリーをpH5.5に調整した。得られたスラリーに、酸性ホスファターゼ(新日本化学工業製スミチームPM)を微細繊維状セルロース100質量部に対して3質量部となるように添加し、37℃の湯浴中で2.5時間酵素処理を行った。この操作により微細繊維状セルロース凝集物の生成が確認された。
[Substituent removal treatment (enzyme treatment)]
A 20% by mass citric acid aqueous solution was added to the obtained fine fibrous cellulose dispersion to adjust the slurry to pH 5.5. Acid phosphatase (Sumiteam PM manufactured by Shin Nihon Kagaku Kogyo Co., Ltd.) was added to the obtained slurry so as to be 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass of fine fibrous cellulose, and the enzyme was added to the obtained slurry in a hot water bath at 37 ° C. for 2.5 hours. Processing was performed. The formation of fine fibrous cellulose aggregates was confirmed by this operation.

[酵素処理による置換基除去後スラリーの洗浄処理]
得られた置換基除去後スラリーに、体積で1/5の強塩基性イオン交換樹脂(アンバージェット4400;オルガノ株式会社、コンディショニング済)及び弱酸性イオン交換樹脂(アンバーライトIRC76;オルガノ株式会社、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スラリーを洗浄した。
[Washing treatment of slurry after removal of substituents by enzyme treatment]
The obtained slurry after removing the substituents contains a 1/5 volume of a strong basic ion exchange resin (Amberjet 4400; Organo Corporation, conditioned) and a weakly acidic ion exchange resin (Amberlite IRC76; Organo Corporation, conditioning). After adding (finished) and shaking for 1 hour, the slurry was washed by pouring it onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry.

<実施例11>
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に代えて、製造例2で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 11>
Substituent-removed fine fibrous cellulose in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 2 was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1. A sheet containing a dispersion liquid and a fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<実施例12>
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に代えて、製造例3で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 12>
Substituent-removed fine fibrous cellulose in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 3 was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1. A sheet containing a dispersion liquid and a fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<実施例13>
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に代えて、製造例4で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 13>
Substituent-removed fine fibrous cellulose in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 4 was used instead of the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1. A sheet containing a dispersion liquid and a fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<実施例14>
製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に代えて、製造例5で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた。さらに置換基除去処理(高温熱処理)の代わりに後述する置換基除去処理(低温熱処理)を行った。その他は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Example 14>
Instead of the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1, the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 5 was used. Further, instead of the substituent removing treatment (high temperature heat treatment), a substituent removing treatment (low temperature heat treatment) described later was performed. In the same manner as in Example 1, a substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained.

[置換基除去(低温熱処理)]
得られた微細繊維状セルロース分散液を、液温40℃で45分間加熱し、ザンテート基量が0.08mmol/gとなるまで加熱を行った。
[Removal of substituents (low temperature heat treatment)]
The obtained fine fibrous cellulose dispersion was heated at a liquid temperature of 40 ° C. for 45 minutes until the amount of zantate groups reached 0.08 mmol / g.

<比較例1>
[シートの作製1]において、置換基除去微細繊維状セルロース分散液に代えて、製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は、上記[シートの作製1]と同様の操作を行い、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 1>
[Sheet preparation 1] is the same as the above [Sheet preparation 1] except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1 is used instead of the substituent-removing fine fibrous cellulose dispersion. The operation was carried out to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet.

<比較例2>
製造例3で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は比較例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 2>
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 3 was used.

<比較例3>
製造例4で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は比較例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 3>
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 4 was used.

<比較例4>
製造例5で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は比較例1と同様にして、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 4>
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 5 was used.

<比較例5>
置換基除去処理を液温140℃で10分間行い、リン酸基量が0.74mmol/g程度となるまで行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 5>
Substituent removal treatment was carried out at a liquid temperature of 140 ° C. for 10 minutes in the same manner as in Example 1 except that the phosphate group amount was about 0.74 mmol / g. A sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed was obtained.

<比較例6>
製造例6で得られた粗大繊維状セルロースを含むセルロース分散液を用いた以外は比較例1と同様にして、粗大繊維状セルロースを含むシートを得た。
<Comparative Example 6>
A sheet containing coarse fibrous cellulose was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the cellulose dispersion liquid containing coarse fibrous cellulose obtained in Production Example 6 was used.

<比較例7>
置換基除去後スラリーの均一分散を行わなかった以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 7>
A substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained in the same manner as in Example 1 except that the slurry was not uniformly dispersed after the substituent was removed.

<比較例8>
置換基除去後スラリーの均一分散を行わなかった以外は実施例12と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 8>
A substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained in the same manner as in Example 12 except that the slurry was not uniformly dispersed after the substituent was removed.

<比較例9>
置換基除去後スラリーの均一分散を行わなかった以外は実施例13と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 9>
A substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained in the same manner as in Example 13 except that the slurry was not uniformly dispersed after the substituent was removed.

<比較例10>
置換基除去後スラリーの均一分散を行わなかった以外は実施例14と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 10>
A substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet were obtained in the same manner as in Example 14 except that the slurry was not uniformly dispersed after the substituent was removed.

<比較例11>
置換基除去後スラリーの均一分散を行わず、ディスパーザーにて2000rpmで10分間撹拌した以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 11>
After removing the substituents, the slurry was not uniformly dispersed and was stirred at 2000 rpm for 10 minutes with a disperser in the same manner as in Example 1 and contained a substituent-removing fine fibrous cellulose dispersion and a substituent-removing fine fibrous cellulose. I got a sheet.

<比較例12>
下記の通り、スラリー状ではなくシート状での置換基除去を行い、置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 12>
As described below, the substituents were removed not in the form of a slurry but in the form of a sheet to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet from which the substituents were removed.

[シートの作製2]
置換基除去前の製造例1で得られた微細繊維状セルロース分散液に、グリセリンを微細繊維状セルロース100質量部に対し、15質量部になるように添加した。なお、固形分濃度が0.5質量%となるよう濃度調製を行った。シートの仕上がり坪量が37.5g/mになるようにスラリー量を計量して、市販のアクリル板に展開し50℃のオーブンにて乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の板を配置し、得られるシートが四角形になるようにした。以上の手順により、微細繊維状セルロース含有シートを得た。得られたシートの厚さは25μm、密度は1.49g/cmであった。
[Preparation of sheet 2]
Glycerin was added to the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Production Example 1 before removing the substituent so as to be 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fine fibrous cellulose. The concentration was adjusted so that the solid content concentration was 0.5% by mass. The amount of slurry was measured so that the finished basis weight of the sheet was 37.5 g / m 2 , developed on a commercially available acrylic plate, and dried in an oven at 50 ° C. In addition, a dammed plate was placed on the acrylic plate so as to have a predetermined basis weight so that the obtained sheet became a quadrangle. By the above procedure, a fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained. The thickness of the obtained sheet was 25 μm, and the density was 1.49 g / cm 3 .

[置換基除去処理]
ステンレス板の上に、耐熱性ゴムシート(信越化学製、X−30−4084−U)に100mmφの穴をあけたものを載せ、穴の中にエチレングリコール11mLを充填した。そこに5cm四方に切り出した微細繊維状セルロース含有シートを浸漬し、その上にステンレス板を重ねて、180℃に加熱した熱プレス機(井元製作所製:手動油圧真空加熱プレス)に設置した。置換基除去処理として、シートを180℃で15分間処理した後、シートを30mLのメタノールに浸漬し、洗浄を行った。洗浄を3回繰り返し、シートをガラスに貼り付け、100℃で5分加熱乾燥させ、置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。なお、後述する[シート中のリン酸基量の測定]に記載の測定方法で測定されるリン酸基量は0.1mmol/g未満であった。
[Substituent removal process]
A heat-resistant rubber sheet (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., X-30-4084-U) with a hole of 100 mmφ was placed on a stainless steel plate, and 11 mL of ethylene glycol was filled in the hole. A sheet containing fine fibrous cellulose cut into 5 cm squares was immersed therein, and a stainless steel plate was placed on it and installed in a heat press machine heated to 180 ° C. (manufactured by Imoto Seisakusho: manual hydraulic vacuum heating press). As a substituent removal treatment, the sheet was treated at 180 ° C. for 15 minutes, and then the sheet was immersed in 30 mL of methanol for washing. The washing was repeated 3 times, the sheet was attached to the glass, and the sheet was heated and dried at 100 ° C. for 5 minutes to obtain a sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed. The amount of phosphoric acid groups measured by the measuring method described in [Measurement of the amount of phosphoric acid groups in the sheet] described later was less than 0.1 mmol / g.

<比較例13>
[置換基除去後スラリーの洗浄処理]の代わりに下記[置換基除去後スラリーのイオン交換樹脂処理]を行った以外は実施例1と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 13>
Substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion and substitution in the same manner as in Example 1 except that the following [ion exchange resin treatment of the slurry after removing the substituent] was performed instead of [cleaning the slurry after removing the substituent]. A group-removed fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained.

[置換基除去後スラリーのイオン交換樹脂処理]
[置換基除去処理(高温熱処理)]で得られた加熱後のスラリーにイオン交換水を加えて固形分濃度が約1.1質量%のスラリーとした後、体積比で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショニング済)および体積比で1/10の強塩基性イオン交換樹脂(アンバージェット4400;オルガノ株式会社、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した。得られたスラリーはpH3.1であった。
[Ion exchange resin treatment of slurry after removal of substituents]
Ion exchange water is added to the heated slurry obtained by [substituent removal treatment (high temperature heat treatment)] to make a slurry having a solid content concentration of about 1.1% by mass, and then it is strongly acidic at a volume ratio of 1/10. Add an ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) and a strong basic ion exchange resin (Amberjet 4400; Organo Co., Ltd., conditioned) with a volume ratio of 1/10, and shake for 1 hour. After that, the resin and the slurry were separated by pouring on a mesh having an opening of 90 μm. The obtained slurry had a pH of 3.1.

<比較例14>
[置換基除去処理(高温熱処理)]においてクエン酸を添加せず、微細繊維状セルロース分散液の1/10量の尿素を添加した以外は比較例13と同様にして、置換基除去微細繊維状セルロース分散液及び置換基除去微細繊維状セルロース含有シートを得た。
<Comparative Example 14>
Substituent removal fine fibrous form in the same manner as in Comparative Example 13 except that citric acid was not added in [substituent removal treatment (high temperature heat treatment)] and 1/10 amount of urea was added to the fine fibrous cellulose dispersion. A cellulose dispersion and a sheet containing fine fibrous cellulose from which substituents were removed were obtained.

[評価]
実施例及び比較例で得られた分散液及びシートについて、下記の方法で評価を行った。
[evaluation]
The dispersions and sheets obtained in Examples and Comparative Examples were evaluated by the following methods.

[繊維幅の測定]
繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。各繊維状セルロース分散液を、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膜被覆グリッド上にキャストした。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(TEM、日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。その際、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、20本以上の繊維が交差するよう、倍率を調節した。この条件を満たす観察画像を得た後、この画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交差する繊維の繊維幅を目視で読み取っていった。各分散液につき3枚の重複しない観察画像を撮影し、各々2つの軸に交差する繊維の繊維幅の値を読み取った(20本以上×2×3=120本以上)。なお、このようにして得られた繊維幅から数平均繊維幅を算出した。但し、製造例6のみ、得られた分散液を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、ガラス上へキャストして走査型電子顕微鏡(SEM)で観察した。
また、下記式に基づいて、繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合を求めた。
繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの割合(%)=(繊維幅が10nm以下の微細繊維状セルロースの本数/全繊維状セルロースの本数)×100
[Measurement of fiber width]
The fiber width of the fibrous cellulose was measured by the following method. Each fibrous cellulose dispersion was diluted with water so that the concentration of cellulose was 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, and cast onto a hydrophilized carbon film-coated grid. After drying this, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (TEM, manufactured by JEOL Ltd., JEOL-2000EX). At that time, an axis having an arbitrary vertical and horizontal image width was assumed in the obtained image, and the magnification was adjusted so that 20 or more fibers intersected the axis. After obtaining an observation image satisfying this condition, two random axes in each of the vertical and horizontal directions were drawn for this image, and the fiber width of the fibers intersecting the axes was visually read. Three non-overlapping observation images were taken for each dispersion, and the value of the fiber width of the fibers intersecting each of the two axes was read (20 or more × 2 × 3 = 120 or more). The number average fiber width was calculated from the fiber width obtained in this way. However, only in Production Example 6, the obtained dispersion is diluted with water so that the concentration of cellulose is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less, cast onto glass, and scanned electron microscope (SEM). ) Was observed.
Further, the proportion of fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less was determined based on the following formula.
Percentage of fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less (%) = (number of fine fibrous cellulose having a fiber width of 10 nm or less / number of total fibrous cellulose) × 100

[リンオキソ酸基量の測定]
リンオキソ酸基量(リン酸基もしくは亜リン酸基量)の測定においては、まず、対象となる微細繊維状セルロースにイオン交換水を添加し、固形分濃度が0.2質量%のスラリーを調製した。得られたスラリーに対し、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、上記微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショニング済)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微細繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を、5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図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。
なお、パルプのリンオキソ酸基量を測定する場合には、リンオキソ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、このスラリーを、湿式微粒化装置(株式会社スギノマシン製、スターバースト)で200MPaの圧力にて6回処理して得られた分散液に対して、上述した方法と同様にアルカリを用いた滴定を行った。
[Measurement of phosphorus oxo acid group amount]
In measuring the amount of phosphorous acid group (phosphoric acid group or phosphorous acid group amount), first, ion-exchanged water is added to the target fine fibrous cellulose to prepare a slurry having a solid content concentration of 0.2% by mass. bottom. The obtained slurry was treated with an ion exchange resin and then titrated with an alkali for measurement.
For 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 fine fibrous cellulose-containing slurry, and the mixture is shaken for 1 hour. This was done by pouring onto a mesh with an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry.
In the titration using alkali, the pH value indicated by the slurry is changed while adding 10 μL of 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution to the fine fibrous cellulose-containing slurry treated with the ion exchange resin every 5 seconds. Was performed by measuring. Titration was performed while blowing nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of titration. In this neutralization titration, two points are observed where 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. 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 titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used for 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 was divided by the solid content (g) in the slurry to be titrated, and the value was defined as the amount of phosphoroxo acid groups (mmol / g).
When measuring the amount of phosphoacid groups in the pulp, ion-exchanged water is added to the phosphooxidized pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass, and this slurry is subjected to a wet atomization apparatus (Co., Ltd.). The dispersion obtained by treating the dispersion at a pressure of 200 MPa 6 times with Sugino Machine Limited (Starburst) was titrated with an alkali in the same manner as described above.

[スルホン基量の測定]
スルホン基量は、次のように測定した。微細繊維状セルロースを冷凍庫で凍結させた後、凍結乾燥機(ラブコンコ社製FreeZone)で3日間乾燥させた。得られた凍結乾燥物をハンドミキサー(大阪ケミカル製、ラボミルサーPLUS)を用い、回転数20,000rpmで60秒、粉砕処理を行って粉末状にした。凍結乾燥及び粉砕処理後の試料を密閉容器中で硝酸を用いて加圧加熱分解した。その後、適宜希釈してICP−OESで硫黄量を測定した。供試した微細繊維状セルロースの絶乾質量で割り返して算出した値を硫酸エステル基量(単位:mmol/g)とした。
[Measurement of sulfone group amount]
The amount of sulfone groups was measured as follows. The fine fibrous cellulose was frozen in a freezer and then dried in a freeze-dryer (FreeZone manufactured by Loveconco) for 3 days. The obtained freeze-dried product was pulverized at a rotation speed of 20,000 rpm for 60 seconds using a hand mixer (manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd., Lab Miller PLUS) to form a powder. The sample after freeze-drying and pulverization treatment was decomposed by heating under pressure using nitric acid in a closed container. Then, it was diluted appropriately and the amount of sulfur was measured by ICP-OES. The value calculated by dividing by the absolute dry mass of the fine fibrous cellulose tested was taken as the amount of sulfate ester groups (unit: mmol / g).

[ザンテート基量の測定]
ザンテート基量は、Bredee法により測定した。具体的には、繊維状セルロース1.5質量部(絶乾質量)に飽和塩化アンモニウム溶液を40mL添加し、ガラス棒でサンプルを潰しながらよく混合し、約15分間放置後、GFPろ紙(ADVANTEC社製GS−25)でろ過して、飽和塩化アンモニウム溶液で十分に洗浄した。サンプルをGFPろ紙ごと500mLのトールビーカーに入れ、0.5M水酸化ナトリウム溶液(5℃)を50mL添加して撹拌した。15分間放置後、溶液がピンク色になるまでフェノールフタレイン溶液を添加した後、1.5M酢酸を添加して、溶液がピンク色から無色になった点を中和点とした。中和後蒸留水を250mL添加してよく撹拌し、1.5M酢酸10mL、0.05mol/Lヨウ素溶液10mLをホールピペットを使用して添加した。この溶液を0.05mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定した。チオ硫酸ナトリウムの滴定量、繊維状セルロースの絶乾質量より次式からザンテート基量を算出した。
ザンテート基量(mmol/g)=(0.05×10×2−0.05×チオ硫酸ナトリウム滴定量(mL))/1000/繊維状セルロースの絶乾質量(g)
[Measurement of Zantate group amount]
The amount of zantate group was measured by the Bredee method. Specifically, 40 mL of saturated ammonium chloride solution was added to 1.5 parts by mass (absolute dry mass) of fibrous cellulose, mixed well while crushing the sample with a glass rod, left for about 15 minutes, and then GFP filter paper (ADVANTEC). It was filtered with GS-25) manufactured by GS-25) and thoroughly washed with a saturated ammonium chloride solution. The sample was placed in a 500 mL tall beaker together with the GFP filter paper, 50 mL of 0.5 M sodium hydroxide solution (5 ° C.) was added, and the mixture was stirred. After leaving for 15 minutes, a phenolphthalein solution was added until the solution turned pink, and then 1.5 M acetic acid was added, and the point at which the solution turned from pink to colorless was defined as a neutralization point. After neutralization, 250 mL of distilled water was added and stirred well, and 10 mL of 1.5 M acetic acid and 10 mL of 0.05 mol / L iodine solution were added using a whole pipette. This solution was titrated with a 0.05 mol / L sodium thiosulfate solution. The amount of zantate group was calculated from the following formula from the titration amount of sodium thiosulfate and the absolute dry mass of fibrous cellulose.
Zantate group amount (mmol / g) = (0.05 × 10 × 2-0.05 × sodium thiosulfate titration (mL)) / 1000 / Absolute dry mass of fibrous cellulose (g)

[シート中のリン酸基量の測定]
蛍光X線分析により、シート中のリン原子濃度を測定した。具体的には、シートにX線を照射したときにリン原子の内殻電子が励起されて生じた空孔に、外殻の電子が遷移する際に放出されるリン原子の特性X線の強度を測定し、下記の方法で作製される検量線よりリン原子の濃度を算出した。検量線は、リン酸基量が既知の微細繊維状セルロース分散液からシートを作製し、蛍光X線分析を実施後、リン原子の特性X線強度とリン酸基量のプロットを得ることにより作製した。
[Measurement of phosphate group in sheet]
The phosphorus atom concentration in the sheet was measured by fluorescent X-ray analysis. Specifically, when the sheet is irradiated with X-rays, the inner-shell electrons of the phosphorus atom are excited and generated, and the characteristics of the phosphorus atom emitted when the outer-shell electrons transition to the pores. Was measured, and the concentration of phosphorus atoms was calculated from the calibration curve prepared by the following method. The calibration curve is prepared by preparing a sheet from a fine fibrous cellulose dispersion having a known amount of phosphoric acid group, performing fluorescent X-ray analysis, and then obtaining a plot of the characteristic X-ray intensity of phosphorus atom and the amount of phosphoric acid group. bottom.

[分散液のヘーズの測定]
分散液のヘーズの測定は、繊維状セルロース分散液をイオン交換水で0.2質量%となるように希釈した後、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製、HM−150)で、光路長1cmの液体用ガラスセル(藤原製作所製、MG−40、逆光路)を用いて、JIS K 7136:2000に準拠して測定した。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行った。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置した。測定時の分散液の液温は23℃であった。
[Measurement of haze of dispersion]
To measure the haze of the dispersion, dilute the fibrous cellulose dispersion with ion-exchanged water to 0.2% by mass, and then use a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute) to measure the optical path length. Measurements were made in accordance with JIS K 7136: 2000 using a 1 cm liquid glass cell (manufactured by Fujiwara Seisakusho, MG-40, backlit path). The zero point measurement was performed with ion-exchanged water contained in the same glass cell. The dispersion to be measured was allowed to stand in an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours before the measurement. The liquid temperature of the dispersion liquid at the time of measurement was 23 ° C.

[ナノファイバー収率の測定]
繊維状セルロース分散液を遠心分離した後のナノファイバー収率を以下に記載の方法により測定した。ナノファイバー収率は、微細繊維状セルロースの収率の指標となり、ナノファイバー収率が高い程、微細繊維状セルロースの収率が高い。各分散液をセルロース濃度0.1質量%に調整し、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000G、10分の条件で遠心分離した。得られた上澄み液を回収し、上澄み液のセルロース濃度を測定した。下記式に基づいて、微細繊維状セルロースの収率を求めた。
ナノファイバー収率(質量%)=上澄みのセルロース濃度(質量%)/0.1×100
[Measurement of nanofiber yield]
The yield of nanofibers after centrifuging the fibrous cellulose dispersion was measured by the method described below. The nanofiber yield is an index of the yield of fine fibrous cellulose, and the higher the nanofiber yield, the higher the yield of fine fibrous cellulose. Each dispersion was adjusted to a cellulose concentration of 0.1% by mass, and centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B). The obtained supernatant was collected, and the cellulose concentration in the supernatant was measured. The yield of fine fibrous cellulose was determined based on the following formula.
Nanofiber yield (mass%) = supernatant cellulose concentration (mass%) /0.1 × 100

[窒素量の測定]
微細繊維状セルロースに含まれる窒素と微細繊維状セルロース分散液中に含まれる遊離窒素の合計量を以下に記載の方法により測定した。各分散液を固形分濃度1質量%に調整し、ケルダール法(JIS K 0102:2016 44.1)で分解した。分解後、陽イオンクロマトグラフィでアンモニウムイオン量(mmol)を測定し、測定に使用したセルロース量(g)で除して窒素含有量(mmol/g)を算出した。
[Measurement of nitrogen content]
The total amount of nitrogen contained in the fine fibrous cellulose and free nitrogen contained in the fine fibrous cellulose dispersion was measured by the method described below. Each dispersion was adjusted to a solid content concentration of 1% by mass and decomposed by the Kjeldahl method (JIS K 0102: 2016 44.1). After decomposition, the amount of ammonium ions (mmol) was measured by cation chromatography and divided by the amount of cellulose (g) used for the measurement to calculate the nitrogen content (mmol / g).

[カルバミド基の測定]
繊維状セルロース(微細繊維状セルロース、粗大繊維状セルロース)を含むスラリーを凍結乾燥し、さらに粉砕した試料を、微量窒素分析することでカルバミド基量を測定した。微細繊維状セルロース単位質量あたりのカルバミド基の導入量(mmol/g)は、微量窒素分析で得られた微細繊維状セルロース単位質量あたりの窒素含有量(g/g)を窒素の原子量で除することで算出した。
[Measurement of carbamide group]
A slurry containing fibrous cellulose (fine fibrous cellulose, coarse fibrous cellulose) was freeze-dried, and the pulverized sample was analyzed with a trace amount of nitrogen to measure the amount of carbamide groups. The amount of carbamide group introduced per unit mass of fine fibrous cellulose (mmol / g) is obtained by dividing the nitrogen content (g / g) per unit mass of fine fibrous cellulose obtained by trace nitrogen analysis by the atomic weight of nitrogen. It was calculated by that.

[シートの全光線透過率測定]
JIS K 7361−1:1997に準拠し、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製、HM−150)を用いてシートの全光線透過率を測定した。
[Measurement of total light transmittance of sheet]
In accordance with JIS K 7631-1: 1997, the total light transmittance of the sheet was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute).

[シートのヘーズ測定]
JIS K 7136:2000に準拠し、ヘーズメーター(村上色彩技術研究所社製、HM−150)を用いてシートのヘーズを測定した。
[Sheet measurement]
The haze of the sheet was measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Technology Research Institute) in accordance with JIS K 7136: 2000.

[シートの加熱前後の黄色度測定]
JIS K 7373:2006に準拠し、Colour Cute i(スガ試験機株式会社製)を用いてシートの加熱前後の黄色度を測定した。なお、加熱後の黄色度は、160℃で6時間加熱したシートの黄色度とした。測定した黄色度について、下記式を用いて厚み50μmにおけるYI値に換算した。
厚み50μmにおけるYI値=シートのYI値(実測値)×[50/シートの厚み(μm)]
ここで、シートの厚みは触針式定圧厚さ計測定器(マール社TECLOCK CORPORATION製、ミリトロン1202DPG−02)を用いて、以下の方法にしたがって測定した。50mm角以上の大きさに切り出したシートを23℃、相対湿度50%で24時間調湿した後、任意の点4点の厚みを測定し、その平均値をシートの厚みとした。
また、加熱前後のシートの黄色度から、下記の方法でYI増加率を算出した。
YI増加率(%)=(加熱後のシートの黄色度−加熱前のシートの黄色度)/加熱前のシートの黄色度×100
[Measurement of yellowness before and after heating the sheet]
According to JIS K 7373: 2006, the yellowness of the sheet before and after heating was measured using Color Cutei (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). The yellowness after heating was the yellowness of the sheet heated at 160 ° C. for 6 hours. The measured yellowness was converted into a YI value at a thickness of 50 μm using the following formula.
YI value at a thickness of 50 μm = YI value of the sheet (measured value) × [50 / thickness of the sheet (μm)]
Here, the thickness of the sheet was measured according to the following method using a stylus type constant pressure thickness meter measuring instrument (Millitron 1202DPG-02 manufactured by TECLOCK CORPORATION of Marl Co., Ltd.). A sheet cut into a size of 50 mm square or more was humidity-controlled at 23 ° C. and a relative humidity of 50% for 24 hours, and then the thickness at four arbitrary points was measured, and the average value was taken as the sheet thickness.
In addition, the YI increase rate was calculated by the following method from the yellowness of the sheet before and after heating.
YI increase rate (%) = (yellowness of sheet after heating-yellowness of sheet before heating) / yellowness of sheet before heating x 100

Figure 2021181565
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実施例で得られた分散液は低置換基量の微細繊維状セルロースを含み、かつ分散液は高透明であった。また、この分散液から得られたシートは高透明であり、加熱前後のYI増加率が小さかった。 The dispersion obtained in the examples contained fine fibrous cellulose having a low substituent amount, and the dispersion was highly transparent. In addition, the sheet obtained from this dispersion was highly transparent, and the rate of increase in YI before and after heating was small.

一方で、置換基除去処理を行わない場合や、除去処理が不十分の場合、得られたシートは加熱前後のYI増加率が大きかった(比較例1〜5)。また、未変性の粗大繊維状セルロースを用いた場合、得られたシートは不透明であった(比較例6)。さらに、置換基除去後に均一分散を行わない場合、得られたスラリーは透明度が低く、得られたシートの透明度が低い傾向が見られた(比較例7〜11)。なお、シート状で置換基除去処理を行った場合、シートのヘーズが高く、かつ加熱前のYI値が高かった(比較例12)。また、均一分散処理をpH4未満で実施した場合、シートのヘーズが高く、かつ加熱後のYI値が高かった(比較例13)。 On the other hand, when the substituent removal treatment was not performed or the removal treatment was insufficient, the obtained sheet had a large YI increase rate before and after heating (Comparative Examples 1 to 5). Moreover, when unmodified coarse fibrous cellulose was used, the obtained sheet was opaque (Comparative Example 6). Furthermore, when uniform dispersion was not performed after removing the substituents, the obtained slurry tended to have low transparency and the obtained sheet tended to have low transparency (Comparative Examples 7 to 11). When the substituent was removed in the form of a sheet, the haze of the sheet was high and the YI value before heating was high (Comparative Example 12). Further, when the uniform dispersion treatment was carried out at a pH of less than 4, the haze of the sheet was high and the YI value after heating was high (Comparative Example 13).

[シートの表面粗さの測定]
さらに、実施例1、3、10及び11において得られた置換基除去微細繊維状セルロース含有シートの表面粗さを測定した。シートの表面粗さは、原子間力顕微鏡(Veeco社製、NanoScope IIIa)を用いて測定し、シートの表面の3μm四方の算術平均粗さをシートの表面粗さとした。
[Measurement of sheet surface roughness]
Further, the surface roughness of the substituent-removed fine fibrous cellulose-containing sheet obtained in Examples 1, 3, 10 and 11 was measured. The surface roughness of the sheet was measured using an atomic force microscope (NanoScope IIIa manufactured by Veeco), and the arithmetic average roughness of the surface of the sheet in 3 μm square was taken as the surface roughness of the sheet.

Figure 2021181565
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上記表の結果にあるように、どの実施例においてもシートの表面粗さは低い値であった。 As shown in the results in the above table, the surface roughness of the sheet was low in all the examples.

[分散液pHおよびシートの表面pHの測定]
さらに、実施例1及び比較例13において得られた置換基除去微細繊維状セルロース含有分散液のpHおよびシート表面pHを測定した。シートの表面pHを測定する際には、シート表面の1cm四方の範囲内に10μLのイオン交換水をマイクロピペットで滴下し、その部分のpHをフラット形pH複合電極(6261−10C;HORIBA製)を用いて測定した。
[Measurement of dispersion pH and sheet surface pH]
Further, the pH of the substituent-removed fine fibrous cellulose-containing dispersion obtained in Example 1 and Comparative Example 13 and the pH of the sheet surface were measured. When measuring the surface pH of the sheet, 10 μL of ion-exchanged water is dropped into a 1 cm square area of the sheet surface with a micropipette, and the pH of that portion is adjusted to a flat pH composite electrode (6261-10C; manufactured by HORIBA). Was measured using.

[粘度の測定]
さらに、実施例1及び比較例13において得られた置換基除去微細繊維状セルロース含有分散液の粘度を測定した。粘度は微細繊維状セルロース濃度を0.4質量%とし、測定前に23℃、相対湿度50%の環境下で24時間静置後、B型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて、23℃、回転速度3rpmの条件下で測定開始から3分後の粘度を測定した。
[Measurement of viscosity]
Further, the viscosities of the substituent-removed fine fibrous cellulose-containing dispersions obtained in Example 1 and Comparative Example 13 were measured. The viscosity is 0.4% by mass of fine fibrous cellulose, and after standing for 24 hours in an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity before measurement, a B-type viscometer (BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT) ) Was used to measure the viscosity 3 minutes after the start of the measurement under the conditions of 23 ° C. and a rotation speed of 3 rpm.

Figure 2021181565
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上記表の結果にあるように、比較例13で得られた分散液pHおよびシート表面pHは4未満であった。このため、加熱後に黄変が見られた。また、実施例1で得られた分散液よりも比較例13で得られた分散液の方が低粘度であり、比較例13では微細繊維状セルロースが短繊維化していた。 As shown in the results of the above table, the dispersion pH and the sheet surface pH obtained in Comparative Example 13 were less than 4. Therefore, yellowing was observed after heating. Further, the dispersion liquid obtained in Comparative Example 13 had a lower viscosity than the dispersion liquid obtained in Example 1, and the fine fibrous cellulose was shortened in Comparative Example 13.

[分散液中の遊離窒素濃度の測定]
さらに、実施例1及び比較例13及び比較例14において得られた置換基除去微細繊維状セルロース含有分散液中の遊離窒素量を測定した。微細繊維状セルロース分散液に微細繊維状セルロース濃度が0.2質量%となるように蒸留水を添加し、24時間撹拌した。撹拌後、孔径0.45μmの濾材を使用して濾液を得た。
[Measurement of free nitrogen concentration in dispersion]
Further, the amount of free nitrogen in the substituent-removed fine fibrous cellulose-containing dispersions obtained in Example 1, Comparative Example 13 and Comparative Example 14 was measured. Distilled water was added to the fine fibrous cellulose dispersion so that the fine fibrous cellulose concentration was 0.2% by mass, and the mixture was stirred for 24 hours. After stirring, a filtrate was obtained using a filter medium having a pore size of 0.45 μm.

Figure 2021181565
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[コンクリート先行剤]
<実施例15>
多孔質炭酸カルシウム100質量部、水200質量部を混合し、そこへ実施例1で得られた置換基除去微細繊維状セルロース分散液を、固形分が0.015質量部となるように添加し、よく混合し、コンクリート先行剤を作製した。得られたコンクリート先行剤は良好な分散安定性を示し、かつ組成物の粘度は十分に低く、実使用時におけるハンドリング性において問題ない範囲であった。従って上記の組成物は、コンクリート先行剤として良好であった。
[Concrete precursor]
<Example 15>
100 parts by mass of porous calcium carbonate and 200 parts by mass of water are mixed, and the substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 is added thereto so that the solid content is 0.015 parts by mass. , Well mixed to make a concrete precursor. The obtained concrete precursor showed good dispersion stability, the viscosity of the composition was sufficiently low, and there was no problem in handling in actual use. Therefore, the above composition was good as a concrete precursor.

[潤滑剤]
<実施例16>
実施例1で得られた、置換基除去微細繊維状セルロース分散液を固形分として0.2質量部、ポリアルキレングリコール12.5質量部、プロピレングリコール45.0質量部、モルホリン1.0質量部、ラウリン酸1.5質量部、金属不活性剤(メチルベンゾトリアゾールアルカノールアミン塩)0.001質量部、全体を100質量部として残りが水となるように調製・撹拌し、潤滑剤を作製した。得られた潤滑剤は良好な潤滑性かつ保存安定性を示した。従って上記の組成物は、機器類の摩擦部分において使用される潤滑剤として良好であった。
[lubricant]
<Example 16>
0.2 parts by mass, 12.5 parts by mass of polyalkylene glycol, 45.0 parts by mass of propylene glycol, 1.0 part by mass of morpholin using the substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 as a solid content. , 1.5 parts by mass of lauric acid, 0.001 parts by mass of metal inactivating agent (methylbenzotriazole alkanolamine salt), 100 parts by mass as a whole, prepared and stirred so that the rest is water to prepare a lubricant. .. The obtained lubricant showed good lubricity and storage stability. Therefore, the above composition was good as a lubricant used in the frictional portion of the equipment.

[鋳型成形用組成物]
<実施例17>
実施例1で得られた、置換基除去微細繊維状セルロース分散液を固形分として0.25質量部、無機材料としてアルミナ(Al)(Al−160SG−4、昭和電工社製)を100質量部、分散剤としてA−6114(カルボン酸系共重合体アンモニウム塩、東亞合成社製)を0.2質量部、水を40質量部混合した後、ボールミルを用いて24時間混合し、鋳型成形用組成物を調製した。得られた鋳型成形用組成物は良好な分散安定性かつ鋳込み性を示した。また、得られた鋳型成形用組成物を石膏鋳型に注入し、室温で24時間、静置して乾燥することによって、湿潤成形体を得た。得られた湿潤成形体を電気炉で焼成し、鋳型成形体を作製した。得られた鋳型成形体は、鋳型から容易に脱型することができ、セラミックスの緻密性が高かった。従って上記の組成物は、セラミックス製品等の鋳型成形体の製造効率を向上させるための鋳型成形用組成物として良好であった。
[Composition for molding]
<Example 17>
The substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 was used as a solid content in an amount of 0.25 parts by mass, and as an inorganic material, alumina (Al 2 O 3 ) (Al-160SG-4, manufactured by Showa Denko Co., Ltd.) was used. 100 parts by mass, 0.2 parts by mass of A-6114 (carboxylic acid-based copolymer ammonium salt, manufactured by Toa Synthetic Co., Ltd.) as a dispersant and 40 parts by mass of water were mixed, and then mixed for 24 hours using a ball mill. A composition for molding was prepared. The obtained mold forming composition showed good dispersion stability and castability. Further, the obtained mold molding composition was poured into a gypsum mold and allowed to stand at room temperature for 24 hours to dry to obtain a wet molded product. The obtained wet molded product was fired in an electric furnace to prepare a mold molded product. The obtained molded product could be easily demolded from the mold, and the ceramics were highly dense. Therefore, the above composition was good as a mold forming composition for improving the production efficiency of a mold molded body such as a ceramic product.

[歯科材料]
<実施例18>
二水石膏4質量部、無水石膏9質量部、酸化マグネシウム3.2質量部、流動パラフィン6質量部、界面活性剤(デカグリセリトリオレート)1質量部、リン酸三ナトリウム0.3質量部、珪藻土3質量部を混錬し、硬化材ペーストを調製した。さらにアルギン酸カリウム3.5質量部、水60質量部、珪藻土10質量部を混錬し、基材ペーストを調製した。さらに、実施例1で得られた置換基除去微細繊維状セルロース分散液100質量部に、イソプロパノールを200質量部添加し、微細繊維状セルロースを沈殿させた。沈殿物をろ過で回収し、回収した微細繊維状セルロースを70℃のオーブンで3時間加熱した。加熱後の微細繊維状セルロースは固形分濃度15質量%であった。この微細繊維状セルロースを固形分として1質量部、硬化材ペーストが26.2質量部、基材ペーストが72.8質量部となるように混合・混錬し、歯科材料用組成物を得た。得られた歯科材料用組成物は、良好な破砕抗力および耐熱性を示した。従って上記の組成物は、口腔内で鋳造歯冠修復処理や欠損補綴処理に用いられる歯科材料として良好であった。
[Dental materials]
<Example 18>
4 parts by mass of dihydrate gypsum, 9 parts by mass of anhydrous gypsum, 3.2 parts by mass of magnesium oxide, 6 parts by mass of liquid paraffin, 1 part by mass of surfactant (decagglyceritriolate), 0.3 parts by mass of trisodium phosphate, 3 parts by mass of diatomaceous soil was kneaded to prepare a hardening material paste. Further, 3.5 parts by mass of potassium alginate, 60 parts by mass of water, and 10 parts by mass of diatomaceous earth were kneaded to prepare a base paste. Further, 200 parts by mass of isopropanol was added to 100 parts by mass of the substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 to precipitate the fine fibrous cellulose. The precipitate was collected by filtration, and the collected fine fibrous cellulose was heated in an oven at 70 ° C. for 3 hours. The fine fibrous cellulose after heating had a solid content concentration of 15% by mass. This fine fibrous cellulose was mixed and kneaded so as to have a solid content of 1 part by mass, a hardening material paste of 26.2 parts by mass, and a base material paste of 72.8 parts by mass to obtain a composition for dental materials. .. The obtained composition for dental materials showed good crushing drag and heat resistance. Therefore, the above composition is good as a dental material used for casting crown restoration treatment and defect prosthesis treatment in the oral cavity.

<比較例15>
比較例1で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は実施例18と同様にして、歯科材料用組成物を得た。
<Comparative Example 15>
A composition for dental materials was obtained in the same manner as in Example 18 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Comparative Example 1 was used.

[歯科材料用組成物の加熱前後のYI増加率]
JIS K 7373:2006に準拠し、Colour Cute i(スガ試験機株式会社製)を用いた反射測定方法によって、実施例18及び比較例15で得られた歯科材料用組成物の加熱前後のYI増加率を測定した。なお、加熱後の黄色度は、160℃で6時間加熱した組成物の黄色度とし、下記の方法でYI増加率を測定した。
YI増加率(%)=(加熱後の組成物の黄色度−加熱前の組成物の黄色度)/加熱前の組成物の黄色度×100
[YI increase rate before and after heating of composition for dental materials]
YI increase before and after heating of the composition for dental materials obtained in Example 18 and Comparative Example 15 by the reflection measurement method using Color Cute i (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) in accordance with JIS K 7373: 2006. The rate was measured. The yellowness after heating was the yellowness of the composition heated at 160 ° C. for 6 hours, and the YI increase rate was measured by the following method.
YI increase rate (%) = (yellowness of composition after heating-yellowness of composition before heating) / yellowness of composition before heating × 100

実施例18のYI増加率は850%であったのに対し、比較例15のYI増加率は2130%であり、実施例18で得られた置換基除去微細繊維状セルロースを用いた場合は黄変が改善されていた。 The YI increase rate of Example 18 was 850%, whereas the YI increase rate of Comparative Example 15 was 2130%, and when the substituent-removed fine fibrous cellulose obtained in Example 18 was used, it was yellow. The strangeness was improved.

[研磨剤]
<実施例19>
実施例1で得られた置換基除去微細繊維状セルロース分散液を固形分として0.2質量部、酸化セリウム30質量部、全体が100質量部として残りが水になるように調製・撹拌し、研磨剤を得た。得られた研磨剤は、良好なスプレー性およびタレ防止性を示した。従って上記の組成物は、金属製品、ガラス製品、石材製品、樹脂製品等の研磨よび洗浄に用いられる研磨剤として良好であった。
[Abrasive]
<Example 19>
The substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 was prepared and stirred so that the solid content was 0.2 parts by mass, cerium oxide was 30 parts by mass, and the whole was 100 parts by mass, and the rest was water. An abrasive was obtained. The obtained abrasive showed good sprayability and sagging prevention. Therefore, the above composition is good as an abrasive used for polishing and cleaning metal products, glass products, stone products, resin products and the like.

[剥離剤]
<実施例20>
実施例1で得られた置換基除去微細繊維状セルロース分散液を固形分として0.4質量部、ベンジルアルコールを35質量部、過酸化水素(H)を2質量部、全体を100質量部として残りが水になるように調製・撹拌し、剥離剤を作製した。得られた剥離剤は、塗膜剥離試験の結果が良好かつ、剥離補助剤添加後の液ダレも見られなかった。従って上記の組成物は、塗膜を外壁や構造物等の素地から剥離する際等に使用される剥離剤として良好であった。
[paint remover]
<Example 20>
The substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 was 0.4 parts by mass as a solid content, 35 parts by mass of benzyl alcohol, 2 parts by mass of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), and 100 parts in total. A release agent was prepared by preparing and stirring so that the remainder was water as a mass part. The obtained release agent had good results in the coating film peeling test, and no liquid dripping was observed after the addition of the release aid. Therefore, the above composition is good as a release agent used when the coating film is peeled from a substrate such as an outer wall or a structure.

[製紙用添加剤]
<実施例21>
古紙(新聞紙古紙、段ボール古紙、上質古紙、廃棄機密文書等の紙類)をパルパーにより溶解して再生古紙パルプスラリーを得た(濾水度:220ml、カルシウム量:60ppm、ナトリウム量:35ppm)。その後、異物除去装置により、再生古紙パルプスラリーからゴミ等の異物を除いた。次いで、再生古紙パルプの固形分100質量部に対して、実施例1で得られた置換基除去微細繊維状セルロース分散液を、固形分30質量部になるように、再生古紙パルプスラリーに添加した。得られた再生古紙パルプスラリーを成形機の容器に入れ、通常のパルプモールド用成形型を用いて、厚さ2.5±0.3mm、坪量420±50g/mとなるように調製した平板状のパルプモールドを得た。得られたパルプモールドは、良好な離型性および引張強度を示した。従って上記の組成物は、製紙用添加剤として良好であった。
[Papermaking additives]
<Example 21>
Recycled waste paper (newspaper waste paper, corrugated cardboard waste paper, high-quality waste paper, waste confidential documents and other papers) was dissolved with pulper to obtain recycled waste paper pulp slurry (water drainage degree: 220 ml, calcium amount: 60 ppm, sodium amount: 35 ppm). Then, a foreign matter removing device was used to remove foreign matter such as dust from the recycled recycled paper pulp slurry. Next, the substituent-removed fine fibrous cellulose dispersion obtained in Example 1 was added to the recycled recycled paper pulp slurry so as to have a solid content of 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the recycled recycled paper pulp. .. The obtained recycled recycled pulp pulp slurry was placed in a container of a molding machine and prepared to have a thickness of 2.5 ± 0.3 mm and a basis weight of 420 ± 50 g / m 2 using a normal pulp molding mold. A flat plate pulp mold was obtained. The obtained pulp mold showed good releasability and tensile strength. Therefore, the above composition was good as an additive for papermaking.

<実施例22>
再生古紙パルプに代えて、王子製紙製の広葉樹溶解パルプを使用した以外は実施例21と同様にして、パルプモールドを得た。
<Example 22>
A pulp mold was obtained in the same manner as in Example 21 except that the hardwood pulp made by Oji Paper was used instead of the recycled recycled paper pulp.

<比較例16>
比較例1で得られた微細繊維状セルロース分散液を用いた以外は実施例22と同様にして、パルプモールドを得た。
<Comparative Example 16>
A pulp mold was obtained in the same manner as in Example 22 except that the fine fibrous cellulose dispersion obtained in Comparative Example 1 was used.

[パルプモールドの加熱前後のYI増加率]
JIS K 7373:2006に準拠し、Colour Cute i(スガ試験機株式会社製)を用いた反射測定方法によって、実施例22及び比較例16で得られたパルプモールドの加熱前後のYI増加率を測定した。なお、加熱後の黄色度は、160℃で6時間加熱した組成物の黄色度とし、下記の方法でYI増加率を測定した。
YI増加率(%)=(加熱後の組成物の黄色度−加熱前の組成物の黄色度)/加熱前の組成物の黄色度×100
実施例22のYI増加率は820%であったのに対し、比較例16のYI増加率は2060%であり、実施例22で得られた置換基除去微細繊維状セルロースを用いた場合は黄変が改善されていた。
[YI increase rate before and after heating the pulp mold]
In accordance with JIS K 7373: 2006, the YI increase rate before and after heating of the pulp molds obtained in Example 22 and Comparative Example 16 was measured by a reflection measurement method using Color Cute i (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.). bottom. The yellowness after heating was the yellowness of the composition heated at 160 ° C. for 6 hours, and the YI increase rate was measured by the following method.
YI increase rate (%) = (yellowness of composition after heating-yellowness of composition before heating) / yellowness of composition before heating × 100
The YI increase rate of Example 22 was 820%, whereas the YI increase rate of Comparative Example 16 was 2060%, and when the substituent-removed fine fibrous cellulose obtained in Example 22 was used, it was yellow. The strangeness was improved.

Claims (35)

置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、繊維幅が1〜10nmである、微細繊維状セルロース。 Fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm. 下記式で算出されるナノファイバー収率が95質量%以上である、請求項1に記載の微細繊維状セルロース;
ナノファイバー収率[質量%]=C/0.1×100
ここで、Cは、微細繊維状セルロースの濃度が0.1質量%の水分散液を、12000G、10分の条件で遠心分離した際に得られる上澄み液に含まれる微細繊維状セルロースの濃度である。
The fine fibrous cellulose according to claim 1, wherein the nanofiber yield calculated by the following formula is 95% by mass or more.
Nanofiber yield [mass%] = C / 0.1 × 100
Here, C is the concentration of the fine fibrous cellulose contained in the supernatant obtained by centrifuging the aqueous dispersion having a fine fibrous cellulose concentration of 0.1% by mass under the conditions of 12000 G for 10 minutes. be.
前記微細繊維状セルロースを0.2質量%濃度の水分散液とした場合、前記水分散液のヘーズが5.0%以下となる、請求項1又は2に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to claim 1 or 2, wherein when the fine fibrous cellulose is used as an aqueous dispersion having a concentration of 0.2% by mass, the haze of the aqueous dispersion is 5.0% or less. 前記置換基がアニオン性基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 3, wherein the substituent is an anionic group. 前記アニオン性基が、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基である、請求項4に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to claim 4, wherein the anionic group is a phosphoxoic acid group or a substituent derived from the phosphoxoic acid group. カルバミド基を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 5, which has a carbamide group. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む分散液。 The dispersion liquid containing the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含むシート。 The sheet containing the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 置換基導入量が0.5mmol/g未満であり、かつ繊維幅が1〜10nmの微細繊維状セルロースを含むシートであって、
厚み50μmにおけるYI値が1.5以下である、シート。
A sheet containing fine fibrous cellulose having a substituent introduction amount of less than 0.5 mmol / g and a fiber width of 1 to 10 nm.
A sheet having a YI value of 1.5 or less at a thickness of 50 μm.
前記シートを160℃で6時間加熱した場合、下記式により算出されるYI増加率が1500%以下である請求項9に記載のシート;
YI増加率(%)=(加熱後のシートの黄色度−加熱前のシートの黄色度)/加熱前のシートの黄色度×100
上記式において、シートの黄色度はJIS K 7373:2006に準拠して測定した黄色度である。
The sheet according to claim 9, wherein when the sheet is heated at 160 ° C. for 6 hours, the YI increase rate calculated by the following formula is 1500% or less.
YI increase rate (%) = (yellowness of sheet after heating-yellowness of sheet before heating) / yellowness of sheet before heating x 100
In the above formula, the yellowness of the sheet is the yellowness measured according to JIS K 7373: 2006.
全光線透過率が90.0%以上である、請求項9又は10に記載のシート。 The sheet according to claim 9 or 10, wherein the total light transmittance is 90.0% or more. ヘーズが5.0%以下である、請求項9〜11のいずれか1項に記載のシート。 The sheet according to any one of claims 9 to 11, wherein the haze is 5.0% or less. 少なくとも一方の面の表面粗さが10nm以下である、請求項9〜12のいずれか1項に記載のシート。 The sheet according to any one of claims 9 to 12, wherein the surface roughness of at least one surface is 10 nm or less. 置換基を有し、かつ繊維幅が1000nm以下の微細繊維状セルロースから、前記置換基の少なくとも一部を除去する工程(A)と、
前記工程(A)の後に、均一分散処理する工程(B)と、を含む、微細繊維状セルロースの製造方法。
The step (A) of removing at least a part of the substituent from the fine fibrous cellulose having a substituent and having a fiber width of 1000 nm or less.
A method for producing fine fibrous cellulose, which comprises the step (B) of performing a uniform dispersion treatment after the step (A).
前記工程(A)に供される微細繊維状セルロースの置換基導入量は0.60mmol/g以上である、請求項14に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to claim 14, wherein the amount of the substituent of the fine fibrous cellulose used in the step (A) is 0.60 mmol / g or more. 前記置換基がアニオン性基である、請求項14又は15に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to claim 14 or 15, wherein the substituent is an anionic group. 前記アニオン性基が、リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基である、請求項16に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to claim 16, wherein the anionic group is a phosphoxoic acid group or a substituent derived from the phosphoxoic acid group. 前記工程(A)に供される微細繊維状セルロースはカルバミド基を有する、請求項14〜17のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of claims 14 to 17, wherein the fine fibrous cellulose used in the step (A) has a carbamide group. 窒素量を低減させる工程をさらに含む、請求項14〜18のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of claims 14 to 18, further comprising a step of reducing the amount of nitrogen. 前記工程(A)は、スラリー状で行われる、請求項14〜19のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fine fibrous cellulose according to any one of claims 14 to 19, wherein the step (A) is performed in the form of a slurry. 前記工程(A)の前に、微細繊維状セルロースを含むスラリーのpHを3〜8に調整する工程をさらに含む、請求項20に記載の繊維状セルロースの製造方法。 The method for producing fibrous cellulose according to claim 20, further comprising a step of adjusting the pH of the slurry containing fine fibrous cellulose to 3 to 8 before the step (A). コンクリート先行剤用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is used as a concrete precursor. 潤滑剤用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is used for a lubricant. 鋳型成形用組成物用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is for a composition for mold molding. 歯科材料用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is used for dental materials. 研磨剤用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is used for an abrasive. 剥離剤用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is for a release agent. 製紙用添加剤用である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロース。 The fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6, which is used as an additive for papermaking. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、コンクリート先行剤。 A concrete precursor comprising the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、潤滑剤。 A lubricant comprising the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、鋳型成形用組成物。 A composition for mold molding, which comprises the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、歯科材料。 A dental material containing the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、研磨剤。 An abrasive containing the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、剥離剤。 A release agent containing the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースを含む、製紙用添加剤。 An additive for papermaking, which comprises the fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 6.
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