JP2022014915A - 微細セルロース繊維含有組成物、塗料および増粘剤 - Google Patents
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Abstract
【課題】CNFの分散性および取り扱い性を向上させることができる微細セルロース繊維含有組成物、かかる微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料および増粘剤を提供する。【解決手段】水と、水溶性溶剤と、水溶性溶媒と水の混合溶液に分散した水酸基の一部がスルホ基で置換されスルホ基の導入量が0.4mmol/g~3.0mmol/gのスルホン化微細セルロース繊維と、を含み、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態におけるヘイズ値が30%以下である。本発明の微細セルロース繊維含有組成物を水溶性溶剤と親和性を有する対象液体に対して用いれば、対象液体中に微細セルロース繊維を適切に分散させることができるので、対象液体に対して優れた特性を付与することができるようになる。【選択図】図1
Description
本発明は、微細セルロース繊維含有組成物、塗料および増粘剤に関する。さらに詳しくは、対象液体に使用するための微細セルロース繊維含有組成物と、この微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料および増粘剤に関する。
セルロースナノファイバー(CNF)は、植物起因のセルロースをナノ化処理(機械的解繊やTEMPO触媒酸化など)した、繊維幅が数~数十nm、繊維長が数百nmの微小繊維である。CNFは軽量、高弾性、高強度、低線熱膨張性を有していることから、CNFを含有する複合材料などの利用が様々な分野で期待されている。とりわけ、優れた増粘作用(高粘性、チキソトロピー性)を発揮させることが期待されることから、環境への負荷が少ない新規な増粘剤としての開発が進められている。例えば、塗料の分野では、CNFを増粘剤として含有させることにより、塗工性の向上や乾燥後の塗膜の強度向上等が期待されている。一方、CNFは、水溶性塗料成分として一般的に使用されるアルコールなどの有機溶媒等に対しては凝集していわゆるダマが形成され易いということが知られている。そこで、かかる分野において、上記問題を解決するための様々な開発が進められている(例えば、特許文献1~3)。
特許文献1には、繊維状セルロース含有組成物と、樹脂と、イソシアネート系硬化剤とを含み、繊維状セルロース含有組成物が、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する微細繊維と尿素等の水溶性の低分子化合物と所定の糖類を含有する塗料が開示されている。特許文献2には、所定の金属塩、ケイ酸塩、樹脂および水系溶剤にCNFを含有した水性塗料が開示されている。また、特許文献3には、所定の高分子化合物と水とカルボキシル基に由来する置換基を有するCNFを含有する塗料用または医薬品用の増粘剤組成物が開示されている。
しかしながら、特許文献1~3の塗料や増粘剤では、CNFを塗料や医薬品等にある程度分散させることができるものの、CNFの分散性が不十分で一部のCNFが凝集物として沈殿してしまうなどの問題がある。
また、これらの文献の技術では、CNFを塗料や医薬品等に分散させるために所定のポリマーや糖、金属塩などを含有しているので、対象となる塗料や医薬品などが限定されるなどの問題が生じており、取り扱い性の観点でも改善の余地がある。
また、これらの文献の技術では、CNFを塗料や医薬品等に分散させるために所定のポリマーや糖、金属塩などを含有しているので、対象となる塗料や医薬品などが限定されるなどの問題が生じており、取り扱い性の観点でも改善の余地がある。
本発明は上記事情に鑑み、CNFの分散性および取り扱い性を向上させることができる微細セルロース繊維含有組成物、かかる微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料および増粘剤を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべき鋭意検討を重ねた結果、スルホ基を導入して得られた微細セルロース繊維を水溶性溶剤と用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。
第1発明の微細セルロース繊維含有組成物は、対象液体に用いられる組成物であり、水と、水溶性溶剤と、該水溶性溶媒と水の混合溶液に分散した、水酸基の一部がスルホ基で置換され、該スルホ基の導入量が0.4mmol/g~3.0mmol/gのスルホン化微細セルロース繊維と、を含み、該スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態におけるヘイズ値が30%以下であることを特徴とする。
第2発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明において、前記水の含有量が、前記スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して20質量部~300質量部であり、前記水溶性溶剤の含有量が、前記水100質量部に対して10質量部~300質量部であることを特徴とする。
第3発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明または第2発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上であることを特徴とする。
第4発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明または第3発明のいずれかの発明において、前記水溶性溶剤が、低級アルコールであることを特徴とする。
第5発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明、第3発明または第4発明のいずれかの発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅が、2nm以上、30nm以下であることを特徴とする。
第6発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明、第3発明、第4発明または第5発明のいずれかの発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維は、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維幅)が、20以上、1000以下であることを特徴とする。
第7発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が塗料であることを特徴とする。
第8発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が皮膚外用剤であることを特徴とする。
第9発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が化粧料であることを特徴とする。
第10発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が増粘剤であることを特徴とする。
第11発明の塗料は、第1発明乃至第6発明のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料であり、該塗料中における、前記微細セルロース繊維含有組成物中のスルホン化微細セルロース繊維の含有率が、0.05質量%~10質量%であることを特徴とする。
第12発明の塗料は、第11発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、100mPa・s以以上、4000mPa・s以下であることを特徴とする。
第13発明の塗料は、第11発明または第12発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、2.0以上であることを特徴とする。
第14発明の増粘剤は、第1発明乃至第6発明のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する増粘剤であり、前記スルホン化微細セルロース繊維の含有量が、前記増粘剤の全量に対して、0.1質量%~95質量%であることを特徴とする。
第2発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明において、前記水の含有量が、前記スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して20質量部~300質量部であり、前記水溶性溶剤の含有量が、前記水100質量部に対して10質量部~300質量部であることを特徴とする。
第3発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明または第2発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上であることを特徴とする。
第4発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明または第3発明のいずれかの発明において、前記水溶性溶剤が、低級アルコールであることを特徴とする。
第5発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明、第3発明または第4発明のいずれかの発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅が、2nm以上、30nm以下であることを特徴とする。
第6発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明、第2発明、第3発明、第4発明または第5発明のいずれかの発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維は、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維幅)が、20以上、1000以下であることを特徴とする。
第7発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が塗料であることを特徴とする。
第8発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が皮膚外用剤であることを特徴とする。
第9発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が化粧料であることを特徴とする。
第10発明の微細セルロース繊維含有組成物は、第1発明乃至第6発明のいずれかの発明において、前記対象液体が増粘剤であることを特徴とする。
第11発明の塗料は、第1発明乃至第6発明のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料であり、該塗料中における、前記微細セルロース繊維含有組成物中のスルホン化微細セルロース繊維の含有率が、0.05質量%~10質量%であることを特徴とする。
第12発明の塗料は、第11発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、100mPa・s以以上、4000mPa・s以下であることを特徴とする。
第13発明の塗料は、第11発明または第12発明において、前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、2.0以上であることを特徴とする。
第14発明の増粘剤は、第1発明乃至第6発明のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する増粘剤であり、前記スルホン化微細セルロース繊維の含有量が、前記増粘剤の全量に対して、0.1質量%~95質量%であることを特徴とする。
第1発明によれば、所定の物性値を示し、かつスルホ基量が所定の範囲内に調整された微細セルロース繊維を含有することにより、水溶性溶剤が含有した溶液中において微細セルロース繊維を分散した状態に維持することができる。すると、本発明の微細セルロース繊維含有組成物を水溶性溶剤と親和性を有する対象液体に対して用いれば、対象液体中に微細セルロース繊維を適切に分散させることができるので、対象液体に対して優れた特性を付与することができるようになる。
第2発明によれば、各成分(水、水溶性溶剤および微細セルロース繊維)を適切に配合することにより、本発明の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に添加等した際の微細セルロース繊維の分散性を向上させることができる。
第3発明によれば、チキソトロピー性指数が所定の値以上であるので、取り扱い性を向上させることができる。
第4発明によれば、微細セルロース繊維をより適切に分散させることができる。
第5発明、第6発明によれば、取り扱い性をより向上させることができる。
第7発明、第8発明、第9発明、第10発明によれば、用途の自由度を向上させることができる。
第11発明によれば、塗料中に微細セルロース繊維が適切に分散しているので、塗工性や塗膜安定性を向上させることができる。
第12発明、第13発明によれば、塗料の取り扱い性をより向上させることができる。
第14発明によれば、増粘剤中に微細セルロース繊維が適切に分散しているので、増粘性の向上やチキソトロピー性を向上させることができる。このため、増粘剤を対象液体に対して使用すれば、適切な増粘性やチキソトロピー性を付与することができる。
第2発明によれば、各成分(水、水溶性溶剤および微細セルロース繊維)を適切に配合することにより、本発明の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に添加等した際の微細セルロース繊維の分散性を向上させることができる。
第3発明によれば、チキソトロピー性指数が所定の値以上であるので、取り扱い性を向上させることができる。
第4発明によれば、微細セルロース繊維をより適切に分散させることができる。
第5発明、第6発明によれば、取り扱い性をより向上させることができる。
第7発明、第8発明、第9発明、第10発明によれば、用途の自由度を向上させることができる。
第11発明によれば、塗料中に微細セルロース繊維が適切に分散しているので、塗工性や塗膜安定性を向上させることができる。
第12発明、第13発明によれば、塗料の取り扱い性をより向上させることができる。
第14発明によれば、増粘剤中に微細セルロース繊維が適切に分散しているので、増粘性の向上やチキソトロピー性を向上させることができる。このため、増粘剤を対象液体に対して使用すれば、適切な増粘性やチキソトロピー性を付与することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が、水溶性溶剤と親和性を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有することにより、対象液体に対して優れた特性を付与できるようにしたことに特徴を有している。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が、水溶性溶剤と親和性を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有することにより、対象液体に対して優れた特性を付与できるようにしたことに特徴を有している。
<本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物>
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、水と、水溶性溶剤と、スルホン化微細セルロース繊維を含む組成物である。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、水と、水溶性溶剤と、スルホン化微細セルロース繊維を含む組成物である。
(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水溶性溶剤)
まず、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が含有する水溶性溶剤を説明する。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水溶性溶剤は、水と混ざり合う性質を有する溶剤であれば、とくに限定されない。
具体的には、一般的に化学実験で用いられる水溶性の有機溶媒のほか、工業的に用いられる水溶性の溶剤などを挙げることができる。例えば、水に対する溶解度(g/100mL 水)が10g以上のものが水溶性溶剤として適している。
まず、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が含有する水溶性溶剤を説明する。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水溶性溶剤は、水と混ざり合う性質を有する溶剤であれば、とくに限定されない。
具体的には、一般的に化学実験で用いられる水溶性の有機溶媒のほか、工業的に用いられる水溶性の溶剤などを挙げることができる。例えば、水に対する溶解度(g/100mL 水)が10g以上のものが水溶性溶剤として適している。
水溶性溶剤として、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、ブタノールなどの低級アルコールのほか、エチレングリコール、酢酸、テトラヒドロフラン、ジオキサン、アセトン、エチルメチルケトン、アセトニトリル、ピリジン、ジメチルスルホキシドなどやこれらの誘導体などを挙げることができ、これらの物質を単独または2種以上を含むことができる。
なお、水溶性溶剤としては、上述した機能を有するものであれば、これらの物質に限定されない。
なお、水溶性溶剤としては、上述した機能を有するものであれば、これらの物質に限定されない。
例えば、対象液体が人に対して使用される化粧料などの場合には、人への影響が少ないエタノール、イソプロピルアルコールなどを水溶性溶剤として使用することができる。また、対象液体が塗料などの場合には、メタノールやプロピレングリコールモノメチルエーテル1-メトキシ-2-プロパノール(PM)などの揮発性の高いものを水性水溶性溶剤として使用することができる。
(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の対象液体)
なお、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を用いることができる対象液体(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の添加、混合の対象となる液体)は、水溶性溶剤と親和性を有する液体であれば、とくに限定されない。
例えば、水などのような完全な液体はもちろん、顔料などの不溶性の物質を含有する水性または油性の塗料や、化粧水、薬液、などの液体の化粧品はもちろん、クレンジング剤、保湿クリームなどのジェル状やスラリー状の化粧品など様々な性状の液体状の皮膚外用剤など様々なものを対象液体として挙げることができるが、これらに限定されないのはいうまでもない。
なお、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を用いることができる対象液体(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の添加、混合の対象となる液体)は、水溶性溶剤と親和性を有する液体であれば、とくに限定されない。
例えば、水などのような完全な液体はもちろん、顔料などの不溶性の物質を含有する水性または油性の塗料や、化粧水、薬液、などの液体の化粧品はもちろん、クレンジング剤、保湿クリームなどのジェル状やスラリー状の化粧品など様々な性状の液体状の皮膚外用剤など様々なものを対象液体として挙げることができるが、これらに限定されないのはいうまでもない。
(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水)
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれる水は、とくに限定されない。例えば、一般的な水道水のほか、純水、蒸留水、イオン交換水、RO水、ミリQ水、超純水などを用いることができる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれる水は、とくに限定されない。例えば、一般的な水道水のほか、純水、蒸留水、イオン交換水、RO水、ミリQ水、超純水などを用いることができる。
(本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物のスルホン化微細セルロース繊維)
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれるスルホン化微細セルロース繊維は、セルロース繊維が微細化された微細セルロース繊維である。
このスルホン化微細セルロース繊維は、さらに微細なセルロース繊維(以下、ユニット繊維という)を複数含んだものである。
具体的には、スルホン化微細セルロース繊維は、複数のユニット繊維が連結して形成された繊維である。このユニット繊維は、かかる繊維を構成するセルロース(D-グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子)の水酸基(-OH基)の少なくとも一部が下記式(1)で示されるスルホ基で硫酸化されたものである。つまり、スルホン化微細セルロース繊維は、微細セルロース繊維の水酸基の一部が、スルホ基で置換されたものである。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれるスルホン化微細セルロース繊維は、セルロース繊維が微細化された微細セルロース繊維である。
このスルホン化微細セルロース繊維は、さらに微細なセルロース繊維(以下、ユニット繊維という)を複数含んだものである。
具体的には、スルホン化微細セルロース繊維は、複数のユニット繊維が連結して形成された繊維である。このユニット繊維は、かかる繊維を構成するセルロース(D-グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子)の水酸基(-OH基)の少なくとも一部が下記式(1)で示されるスルホ基で硫酸化されたものである。つまり、スルホン化微細セルロース繊維は、微細セルロース繊維の水酸基の一部が、スルホ基で置換されたものである。
(-SO3-)r・Zr+ (1)
(ここで、rは、独立した1~3の自然数であり、Zr+は、r=1のとき、水素イオン、アルカリ金属の陽イオン、アンモニウムイオン、脂肪族アンモニウムイオン、芳香族アンモニウムイオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。また、r=2または3のとき、アルカリ土類金属の陽イオンまたは多価金属の陽イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
スルホン化微細セルロース繊維は、スルホ基以外の他の官能基が微細セルロース繊維の水酸基の一部に結合していてもよく、とくに、スルホ基以外に硫黄を含む官能基(置換基)を含んでいてもよい。
以下の説明では、スルホン化微細セルロース繊維を構成するセルロース繊維の水酸基にスルホ基だけを導入した場合を代表として説明する。
(ここで、rは、独立した1~3の自然数であり、Zr+は、r=1のとき、水素イオン、アルカリ金属の陽イオン、アンモニウムイオン、脂肪族アンモニウムイオン、芳香族アンモニウムイオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。また、r=2または3のとき、アルカリ土類金属の陽イオンまたは多価金属の陽イオンよりなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
スルホン化微細セルロース繊維は、スルホ基以外の他の官能基が微細セルロース繊維の水酸基の一部に結合していてもよく、とくに、スルホ基以外に硫黄を含む官能基(置換基)を含んでいてもよい。
以下の説明では、スルホン化微細セルロース繊維を構成するセルロース繊維の水酸基にスルホ基だけを導入した場合を代表として説明する。
スルホン化微細セルロース繊維のスルホ基の導入量は、スルホ基に起因する硫黄量で表すことができ、その導入量は、とくに限定されない。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維1g(質量)あたりのスルホ基の導入量は、0.4mmol/gよりも高くなるように調整するのが好ましく、より好ましくは、0.4mmol/g~9.9mmol/gであり、さらに好ましくは0.5mmol/g~9.9mmol/gであり、さらにより好ましくは0.6mmol/g~9.9mmol/gである。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維1g(質量)あたりのスルホ基の導入量は、0.4mmol/gよりも高くなるように調整するのが好ましく、より好ましくは、0.4mmol/g~9.9mmol/gであり、さらに好ましくは0.5mmol/g~9.9mmol/gであり、さらにより好ましくは0.6mmol/g~9.9mmol/gである。
スルホン化微細セルロース繊維1g(質量)あたりのスルホ基の導入量が0.4mmol/g以下の場合には、繊維間の水素結合が強固なため分散性が低下する傾向にある。その逆に、スルホ基の導入量が0.4mmol/gよりも高くすることによって分散性を向上させやすくなり、0.5mmol/g以上とすれば電子的反発性をより強くさせることができるので、分散した状態をより安定して維持させやすくなる。
つまり、後述するスルホン化微細セルロース繊維を所定濃度に分散させた分散液の粘性を均質にするには、スルホ基の導入量が0.4mmol/gよりも高くするのが好ましく、より好ましくは0.5mmol/g以上とするのがよい。一方、かかる硫黄導入量が9.9mmol/gに近づくほど結晶性の低下が懸念され、しかも硫黄を導入する際のコストも増加する傾向にある。
したがって、スルホン化微細セルロース繊維へのスルホ基の導入量は、0.4mmol/gよりも高く3.0mmol/g以下となるように調整するのが好ましく、より好ましくは0.5mmol/g~3.0mmol/gであり、さらに好ましくは0.5mmol/g~2.0mmol/gであり、さらにより好ましくは0.5mmol/g~1.7mmol/gであり、より好ましくは0.5mmol/g~1.5mmol/gである。
なお、スルホン化微細セルロース繊維の透明性の観点においても、スルホ基の導入量を上記範囲と同様の範囲となるように調整するのが好ましい。
つまり、後述するスルホン化微細セルロース繊維を所定濃度に分散させた分散液の粘性を均質にするには、スルホ基の導入量が0.4mmol/gよりも高くするのが好ましく、より好ましくは0.5mmol/g以上とするのがよい。一方、かかる硫黄導入量が9.9mmol/gに近づくほど結晶性の低下が懸念され、しかも硫黄を導入する際のコストも増加する傾向にある。
したがって、スルホン化微細セルロース繊維へのスルホ基の導入量は、0.4mmol/gよりも高く3.0mmol/g以下となるように調整するのが好ましく、より好ましくは0.5mmol/g~3.0mmol/gであり、さらに好ましくは0.5mmol/g~2.0mmol/gであり、さらにより好ましくは0.5mmol/g~1.7mmol/gであり、より好ましくは0.5mmol/g~1.5mmol/gである。
なお、スルホン化微細セルロース繊維の透明性の観点においても、スルホ基の導入量を上記範囲と同様の範囲となるように調整するのが好ましい。
スルホン化微細セルロース繊維は、上述した透明性を有する構造のものが好ましい。
具体的には、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態における分散液のヘイズ値が30%以下となるように調製された構造を有するスルホン化微細セルロース繊維である。スルホン化微細セルロース繊維の構造は、ヘイズ値が20%以下の構造を有するものが好ましく、より好ましくはヘイズ値が15%以下の構造を有するものであり、さらに好ましくはヘイズ値が10%以下の構造を有するものがよい。
具体的には、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態における分散液のヘイズ値が30%以下となるように調製された構造を有するスルホン化微細セルロース繊維である。スルホン化微細セルロース繊維の構造は、ヘイズ値が20%以下の構造を有するものが好ましく、より好ましくはヘイズ値が15%以下の構造を有するものであり、さらに好ましくはヘイズ値が10%以下の構造を有するものがよい。
以上のごとく、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が所定の構造を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有することにより、水溶性溶剤の存在下、微細セルロース繊維が分散した状態を維持することができる。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、所定の透明性を有する組成物であり、かかる透明性は、上記構造を有するスルホン化微細セルロース繊維に起因するものである。そして、かかる構造を有するスルホン化微細セルロース繊維を水溶性溶剤と共存させることにより、凝集物(ダマ)の形成が抑制される。
このため、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体(水溶性溶剤と親和性を有する液体)に対して添加等すれば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物と同様に対象液体中にスルホン化微細セルロース繊維を容易に分散させることができる。
すると、対象液体に対してスルホン化微細セルロース繊維が有する効果、例えば、粘性を向上させたり、所望のチキソトロピー性を発揮させたりすることができるようになる。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に使用すれば、対象液体に対してスルホン化微細セルロース繊維に起因する優れた特性を付与することができるようになる。
このため、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体(水溶性溶剤と親和性を有する液体)に対して添加等すれば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物と同様に対象液体中にスルホン化微細セルロース繊維を容易に分散させることができる。
すると、対象液体に対してスルホン化微細セルロース繊維が有する効果、例えば、粘性を向上させたり、所望のチキソトロピー性を発揮させたりすることができるようになる。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に使用すれば、対象液体に対してスルホン化微細セルロース繊維に起因する優れた特性を付与することができるようになる。
なお、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物における水溶性溶剤がスルホン化微細セルロース繊維の分散性に与える影響についての理由は定かではないが、以下の理由が推定される。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物内においては、スルホン化微細セルロース繊維のもつスルホ基と水溶性溶剤の親水基が、例えば水素結合を介して相互的に作用してスルホン化微細セルロース繊維同士の凝集が抑制されているものと推定される。
後述するように本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に添加したり混合したりして使用する場合、対象液体中において、水溶性溶剤が親和性を有する対象液体中の成分と混じりあうことにより、スルホン化微細セルロース繊維の凝集が抑制されることで対象液体中においてスルホン化微細セルロース繊維が容易に分散するものと推定される。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水溶性溶剤が、対象液体中の成分と混ざりやすい性質を有していたり、親和性を有していれば、対象液体中において、スルホン化微細セルロース繊維をより適切に分散させることができるようになると考えられる。
後述するように本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を対象液体に添加したり混合したりして使用する場合、対象液体中において、水溶性溶剤が親和性を有する対象液体中の成分と混じりあうことにより、スルホン化微細セルロース繊維の凝集が抑制されることで対象液体中においてスルホン化微細セルロース繊維が容易に分散するものと推定される。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の水溶性溶剤が、対象液体中の成分と混ざりやすい性質を有していたり、親和性を有していれば、対象液体中において、スルホン化微細セルロース繊維をより適切に分散させることができるようになると考えられる。
(スルホ基の導入量の評価方法)
スルホン化微細セルロース繊維に対するスルホ基の導入量は、直接的にスルホ基を測定して評価しもよいし、スルホ基に起因する硫黄導入量で評価してもよい。
前者の測定方法としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維をイオン交換樹脂で処理した後に水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら電気伝導度を測定して得られた値に基づいて算出することができる。
後者の測定方法としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の所定量を燃焼させて、燃焼イオンクロマトグラフを用いて燃焼物に含まれる硫黄分をIEC 62321に準拠した方法で測定して得られた値に基づいて算出することができる。
スルホン化微細セルロース繊維に対するスルホ基の導入量は、直接的にスルホ基を測定して評価しもよいし、スルホ基に起因する硫黄導入量で評価してもよい。
前者の測定方法としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維をイオン交換樹脂で処理した後に水酸化ナトリウム水溶液を滴下しながら電気伝導度を測定して得られた値に基づいて算出することができる。
後者の測定方法としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の所定量を燃焼させて、燃焼イオンクロマトグラフを用いて燃焼物に含まれる硫黄分をIEC 62321に準拠した方法で測定して得られた値に基づいて算出することができる。
なお、スルホ基中の硫黄の原子数は1であるので、硫黄導入量:スルホ基導入量=1:1である。例えば、スルホン化微細セルロース繊維1g(質量)あたりの硫黄導入が0.4mmol/gの場合には、スルホ基の導入量も当然に0.4mmol/gとなる。
前者の測定方法(電気伝導度を用いた方法)をより具体的に説明する。
まず、0.2質量%のナノセルロース繊維含有スラリーに体積比で1/10の強酸性イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット1024;コンディショニング済)を加え、1時間以上振とう処理を行う(イオン交換樹脂による処理)。ついで、目開き90μm~200μm程度のメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離する。その後のアルカリを用いた滴定では、イオン交換樹脂による処理後のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーに、0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、電気伝導度の値の変化を計測する。得られた計測データは、縦軸に電気伝導度、横軸に水酸化ナトリウム滴定量としてプロットすると曲線が得られ、変曲点が確認できる。この変曲点での水酸化ナトリウム滴定量がスルホ基量に相当し、この変曲点の水酸化ナトリウム量を測定に供したスルホン化微細セルロース繊維固形分量で除することで、スルホ基の導入量を求めることができる。
まず、0.2質量%のナノセルロース繊維含有スラリーに体積比で1/10の強酸性イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット1024;コンディショニング済)を加え、1時間以上振とう処理を行う(イオン交換樹脂による処理)。ついで、目開き90μm~200μm程度のメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離する。その後のアルカリを用いた滴定では、イオン交換樹脂による処理後のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーに、0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、電気伝導度の値の変化を計測する。得られた計測データは、縦軸に電気伝導度、横軸に水酸化ナトリウム滴定量としてプロットすると曲線が得られ、変曲点が確認できる。この変曲点での水酸化ナトリウム滴定量がスルホ基量に相当し、この変曲点の水酸化ナトリウム量を測定に供したスルホン化微細セルロース繊維固形分量で除することで、スルホ基の導入量を求めることができる。
なお、後述するように化学処理したスルホン化パルプを微細化処理してスルホン化微細セルロース繊維を調製する場合には、微細化前のスルホン化パルプにおける硫黄導入量から求めてもよい。
(スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅)
スルホン化微細セルロース繊維の構造について、以下詳細に説明する。
スルホン化微細セルロース繊維は、上述したようにセルロース繊維が微細化された微細セルロース繊維であり、その繊維は非常に細い構造となるように調製されている。かかる構造にすることにより、水溶性溶剤への分散性が向上して、溶液中において適切に分散することができるようになる。言い換えれば、透明性を評価することにより、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含有されるスルホン化微細セルロース繊維を特定することが可能となる。そして、このような構造を有するスルホン化微細セルロース繊維は、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中において、水溶性溶剤存在下、分散した状態に維持されている。
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物のスルホン化微細セルロース繊維は、平均繊維幅が、電子顕微鏡で観察した際に、1nm~30nmとなるように調製されているのが好ましく、より好ましくは2nm~30nmとなるように調製されている。
スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅が、30nmよりも大きくなるとアスペクト比が低下する傾向にあり、その結果、繊維同士のからみあいが減少し、対象液体に本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を添加等した際に適切な効果(例えば、粘性など)を発揮させにくくなる可能性がある。
スルホン化微細セルロース繊維の構造について、以下詳細に説明する。
スルホン化微細セルロース繊維は、上述したようにセルロース繊維が微細化された微細セルロース繊維であり、その繊維は非常に細い構造となるように調製されている。かかる構造にすることにより、水溶性溶剤への分散性が向上して、溶液中において適切に分散することができるようになる。言い換えれば、透明性を評価することにより、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含有されるスルホン化微細セルロース繊維を特定することが可能となる。そして、このような構造を有するスルホン化微細セルロース繊維は、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中において、水溶性溶剤存在下、分散した状態に維持されている。
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物のスルホン化微細セルロース繊維は、平均繊維幅が、電子顕微鏡で観察した際に、1nm~30nmとなるように調製されているのが好ましく、より好ましくは2nm~30nmとなるように調製されている。
スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅が、30nmよりも大きくなるとアスペクト比が低下する傾向にあり、その結果、繊維同士のからみあいが減少し、対象液体に本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を添加等した際に適切な効果(例えば、粘性など)を発揮させにくくなる可能性がある。
したがって、スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅は、粘性を向上させる上では、2nm~30nmが好ましく、より好ましくは2nm~20nmであり、さらに好ましくは2nm~10nmである。
なお、後述する平均繊維長にもよるが、スルホン化微細セルロース繊維は、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維幅)が20以上が好ましく、より好ましくは50以上であり、さらに好ましくは100以上である。
また、平均繊維幅が、30nmよりも大きくなると可視光の波長の1/10に近づき、マトリックス材料と複合した場合には界面で可視光の屈折及び散乱が生じ易く、可視光の散乱が生じてしまい、後述する透明性が低下する傾向にある。
例えば、後述する本実施形態の塗料の場合、繊維幅が30nm以下であると、可視光の波長の1/10以下になり、塗料組成物と複合した場合に、光が散乱することなく、透明性の高い塗料が得られるという利点が得られる。
このため、後述する透明性の観点においては、スルホン化微細セルロース繊維は、平均繊維幅が20nm以下となるように調製されているのが好ましく、より好ましくは10nm以下となるように調製されている。とくに平均繊維幅が10nm以下となるように調製すれば、可視光の散乱をより少なくできるので、高い透明性を有するスルホン化微細セルロース繊維を得ることができる。
例えば、後述する本実施形態の塗料の場合、繊維幅が30nm以下であると、可視光の波長の1/10以下になり、塗料組成物と複合した場合に、光が散乱することなく、透明性の高い塗料が得られるという利点が得られる。
このため、後述する透明性の観点においては、スルホン化微細セルロース繊維は、平均繊維幅が20nm以下となるように調製されているのが好ましく、より好ましくは10nm以下となるように調製されている。とくに平均繊維幅が10nm以下となるように調製すれば、可視光の散乱をより少なくできるので、高い透明性を有するスルホン化微細セルロース繊維を得ることができる。
スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅は、公知の技術を用いて測定することができる。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維を純水等の溶媒に分散させて、所定の質量%となるように混合溶液を調整する。そしてこの混合溶液を、PEI(ポリエチレンイミン)をコーティングしたシリカ基盤上にスピンコートを行い、このシリカ基盤上のスルホン化微細セルロース繊維を観察する。
観察方法としては、例えば、走査型プローブ顕微鏡(例えば、島津製作所製;SPM-9700)を用いることができる。得られた観察画像中のスルホン化微細セルロース繊維をランダムに20本選び、各繊維幅を測定し平均化すればスルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅を求めることができる。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維を純水等の溶媒に分散させて、所定の質量%となるように混合溶液を調整する。そしてこの混合溶液を、PEI(ポリエチレンイミン)をコーティングしたシリカ基盤上にスピンコートを行い、このシリカ基盤上のスルホン化微細セルロース繊維を観察する。
観察方法としては、例えば、走査型プローブ顕微鏡(例えば、島津製作所製;SPM-9700)を用いることができる。得られた観察画像中のスルホン化微細セルロース繊維をランダムに20本選び、各繊維幅を測定し平均化すればスルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅を求めることができる。
(スルホン化微細セルロース繊維の透明性)
スルホン化微細セルロース繊維は、上述した平均繊維幅を有する構造であるので、スラリー状態において、所定の透明性を示す。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際の全光線透過率が90%以上を発揮するものである。この全光線透過率は、より好ましくは95%以上である。
また、スルホン化微細セルロース繊維は、ヘイズ値においては、固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際のヘイズ値が30%以下を発揮するものである。このヘイズ値は、好ましくは20%以下であり、より好ましくは15%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。
測定方法の詳細は後述する。
スルホン化微細セルロース繊維は、上述した平均繊維幅を有する構造であるので、スラリー状態において、所定の透明性を示す。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際の全光線透過率が90%以上を発揮するものである。この全光線透過率は、より好ましくは95%以上である。
また、スルホン化微細セルロース繊維は、ヘイズ値においては、固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際のヘイズ値が30%以下を発揮するものである。このヘイズ値は、好ましくは20%以下であり、より好ましくは15%以下であり、さらに好ましくは10%以下である。
測定方法の詳細は後述する。
(スルホン化微細セルロース繊維の粘度及びチキソトロピー性指数)
スルホン化微細セルロース繊維は、上述した平均繊維幅を有しており、細長い繊維状(例えば、アスペクト比において、20以上)の構造を有しているので、スラリー状態において、所定の粘度特性を示す。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度を0.5質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、3000mPa・s(3Pa・s)以上を発揮するものである。
また、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度を0.5質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上を発揮するものである。
測定方法の詳細は後述する。
スルホン化微細セルロース繊維は、上述した平均繊維幅を有しており、細長い繊維状(例えば、アスペクト比において、20以上)の構造を有しているので、スラリー状態において、所定の粘度特性を示す。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度を0.5質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、3000mPa・s(3Pa・s)以上を発揮するものである。
また、スルホン化微細セルロース繊維は、固形分濃度を0.5質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上を発揮するものである。
測定方法の詳細は後述する。
(水、水溶性溶剤、スルホン化微細セルロース繊維の含有率)
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含有する、水、水溶性溶剤およびスルホン化微細セルロース繊維の含有割合(配合割合)は、とくに限定されないが、以下に示すような割合となるように調製することができる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含有する、水、水溶性溶剤およびスルホン化微細セルロース繊維の含有割合(配合割合)は、とくに限定されないが、以下に示すような割合となるように調製することができる。
水の含有量が、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して20質量部~300質量部となるように配合することができる。好ましくはスルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して40質量部以上であり、より好ましくは100質量部以上である。
水溶性溶剤の含有量は、水100質量部に対して10質量部~300質量部となるように配合することができる。つまり、水溶性溶剤の含有量は、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して2~900質量部となるように配合することができる。
水溶性溶剤の含有量は、上記範囲であればよく、好ましくは水100質量部に対して300質量%以下であり、より好ましくは200質量%以下であり、さらに好ましくは150%以下であり、よりさらに好ましくは100%質量%である。一方下限値としては、水100質量部に対して10%質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上である。
水溶性溶剤の含有量は、上記範囲であればよく、好ましくは水100質量部に対して300質量%以下であり、より好ましくは200質量%以下であり、さらに好ましくは150%以下であり、よりさらに好ましくは100%質量%である。一方下限値としては、水100質量部に対して10%質量%以上であり、より好ましくは20質量%以上である。
例えば、水と水溶性溶剤の混合割合は、質量比(水g/溶剤g)において、0.25~100となるように調製することができる。水20gと水溶性溶剤80gを混合した場合、両者の混合割合(配合割合)は、質量比で0.25となる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物には、上述した成分以外の成分が含まれていてもよい。任意成分としては、たとえば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、有機系粒子、帯電防止剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、防腐剤、架橋剤等を挙げることができる。また、任意成分として、有機イオンを添加してもよい。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、スルホン化微細セルロース繊維と特定の成分とを組み合わせてもよい。
例えば、両者を別々に、必要によりその他の成分とも組み合わせて提供することもできる。この場合、スルホン微細セルロース繊維や特定の成分等の組合せ量や比率は、微細セルロース繊維含有組成物における配合量等と同じになるように調整すればよい。
例えば、両者を別々に、必要によりその他の成分とも組み合わせて提供することもできる。この場合、スルホン微細セルロース繊維や特定の成分等の組合せ量や比率は、微細セルロース繊維含有組成物における配合量等と同じになるように調整すればよい。
また、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の形態は、とくに制限されるものではない。例えば、スラリーや分散体など種々の形態で存在することができる。
(透明性について)
従来の技術では、微細セルロース繊維と水溶性溶剤とを混合した場合、水溶性溶剤の影響により微細セルロース繊維の分散性が低下して、微細セルロース繊維の凝集体(ダマ)を形成することが知られている。
しかし、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物では、上記のごとき構造を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有させることにより、水溶性溶剤の存在下においても、スルホン化微細セルロース繊維の凝集性を抑制し、優れた分散性を発揮させることができる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中におけるスルホン微細セルロース繊維の分散状態は、透明性で評価することができる。
従来の技術では、微細セルロース繊維と水溶性溶剤とを混合した場合、水溶性溶剤の影響により微細セルロース繊維の分散性が低下して、微細セルロース繊維の凝集体(ダマ)を形成することが知られている。
しかし、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物では、上記のごとき構造を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有させることにより、水溶性溶剤の存在下においても、スルホン化微細セルロース繊維の凝集性を抑制し、優れた分散性を発揮させることができる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中におけるスルホン微細セルロース繊維の分散状態は、透明性で評価することができる。
本明細書における透明性とは、液体の透明性と濁りの両方またはいずれか一方の性質を含んだ概念である。つまり、本明細書における透明性の評価は、ヘイズ値で液体の濁りをより適切に評価することができ、全光線透過率で透明性をより適切に評価することができる。
(微細セルロース繊維含有組成物の全光線透過率)
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際の全光線透過率が90%以上である。この全光線透過率は、より好ましくは95%以上である。
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際の全光線透過率が90%以上である。この全光線透過率は、より好ましくは95%以上である。
(微細セルロース繊維含有組成物のヘイズ値)
また上述したようにヘイズ値は、液体の濁りを評価することができることから、全光線透過率と同様に、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中におけるスルホン化微細セルロース繊維の分散性を評価することができる。
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際のヘイズ値が30%以下である。好ましくはヘイズ値が20%以下であり、より好ましくはヘイズ値が15%以下であり、さらに好ましくはヘイズ値が10%以下である。
また上述したようにヘイズ値は、液体の濁りを評価することができることから、全光線透過率と同様に、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物中におけるスルホン化微細セルロース繊維の分散性を評価することができる。
例えば、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、スルホン化微細セルロース繊維が固形分濃度0.5質量%の状態に調製した際のヘイズ値が30%以下である。好ましくはヘイズ値が20%以下であり、より好ましくはヘイズ値が15%以下であり、さらに好ましくはヘイズ値が10%以下である。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物のヘイズ値が30%以下の場合、水溶性溶剤存在下、スルホン化微細セルロース繊維が適切に分散した状態を維持しているので、後述する本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料の場合、取り扱い性が向上する。また微細セルロース繊維含有組成物が透明性を有しているので、塗料の色を適切に発揮させることができる。例えば、顔料が入っていない塗料(透明塗料)の場合、塗工後の膜が良好な透明性を発揮させることができる。また、全光線透過率を90%以上とすることで、塗膜としたときの透明塗料としての効果が発揮させ易くなるという利点も得られる。
上述したように、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき透明性を有しているということは、含有するスルホン化微細セルロース繊維が優れた分散性を有しているということである。そして、このような優れた分散性を有するスルホン化微細セルロース繊維は、分散性に適した構造を有している。つまり、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき透明性を有しているということは、含有するスルホン化微細セルロース繊維が上述した所定の構造を有しているということである。
そして、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき透明性を有していれば、スルホン化微細セルロース繊維は、水溶性溶剤の存在下、分散した状態を維持することができる構造になっている。
そして、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき透明性を有していれば、スルホン化微細セルロース繊維は、水溶性溶剤の存在下、分散した状態を維持することができる構造になっている。
(透明性の測定方法)
全光線透過率およびヘイズ値の測定方法は、後述する実施例に記載の分光ヘイズメータを用いた方法により測定することができる。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維を所定の濃度に分散させた本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物をJIS K 7105に準拠して分光光度計を用いて測定することによりヘイズ値および全光線透過率を求めることができる。
全光線透過率およびヘイズ値の測定方法は、後述する実施例に記載の分光ヘイズメータを用いた方法により測定することができる。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維を所定の濃度に分散させた本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物をJIS K 7105に準拠して分光光度計を用いて測定することによりヘイズ値および全光線透過率を求めることができる。
(粘性およびチキソトロピー性指数)
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、所定の粘度特性を有するものが好ましい。具体的には、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、所定の粘度、チキソトロピー性指数を有するように調製されている。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、所定の粘度特性を有するものが好ましい。具体的には、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物は、所定の粘度、チキソトロピー性指数を有するように調製されている。
粘度としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度を0.5質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、3000mPa・s(3Pa・s)以上、40,000mPa・s(40Pa・s)以下である(実施例1~5参照)。
上記粘度の上限値は、好ましくは35,000mPa・s(35Pa・s)以下であり、より好ましくは10,000mPa・s(10Pa・s)以下である。一方、上記粘度の下限値は、3,000よりも高いのが好ましくは、より好ましくは4,000mPa・s(4Pa・s)以上であり、さらに好ましくは5,000mPa・s(5Pa・s)以上であり、さらにより好ましくは6,000mPa・s(6Pa・s)以上である。
上記粘度の上限値は、好ましくは35,000mPa・s(35Pa・s)以下であり、より好ましくは10,000mPa・s(10Pa・s)以下である。一方、上記粘度の下限値は、3,000よりも高いのが好ましくは、より好ましくは4,000mPa・s(4Pa・s)以上であり、さらに好ましくは5,000mPa・s(5Pa・s)以上であり、さらにより好ましくは6,000mPa・s(6Pa・s)以上である。
チキソトロピー性指数としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度を0.5質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上であり、好ましく7.0以上である(実施例1~5参照)。
このような本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性は、含有するスルホン化微細セルロース繊維の繊維構造に起因するものと推測する。つまり、スルホン化微細セルロース繊維が上述した所定の構造を有することにより、微細セルロース繊維含有組成物においてかかる特性を発揮させることができるものと推測する。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき優れた粘度特性を発揮するので、対象液体に対して、かかる粘度特性に基づく作用効果を付与することができる。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物が上記のごとき優れた粘度特性を発揮するので、対象液体に対して、かかる粘度特性に基づく作用効果を付与することができる。
<本実施形態の塗料>
本実施形態の塗料は、上述した本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料である。
本実施形態の塗料が本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有しているので、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性を下限値以上とすることにより、塗膜としたときの繊維の分散性や、ヤング率や強度を好適化することができる。このため、塗工性や塗膜性能を向上させることができる。以下、具体的に説明する。
本実施形態の塗料は、上述した本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料である。
本実施形態の塗料が本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有しているので、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性を下限値以上とすることにより、塗膜としたときの繊維の分散性や、ヤング率や強度を好適化することができる。このため、塗工性や塗膜性能を向上させることができる。以下、具体的に説明する。
(微細セルロース繊維含有組成物の含有率)
本実施形態の塗料における、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の含有割合(含有率)は、本実施形態の塗料中におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有率が以下に示す範囲内であれば、とくに限定されない。
本実施形態の塗料における、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の含有割合(含有率)は、本実施形態の塗料中におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有率が以下に示す範囲内であれば、とくに限定されない。
例えば、スルホン化微細セルロース繊維の含有率は、本実施形態の塗料中において0.05質量%~10質量%となるように調製する。そして、スルホン化微細セルロース繊維の含有率では、本実施形態の塗料全量において、0.05質量%~10質量%となるように調製する。
スルホン化微細セルロース繊維の含有率の下限値は、0.05質量%以上となるように調製するのが好ましく、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.3質量%以上である。一方、上限値としては、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。
スルホン化微細セルロース繊維の含有率の下限値は、0.05質量%以上となるように調製するのが好ましく、より好ましくは0.1質量%以上であり、さらに好ましくは0.3質量%以上である。一方、上限値としては、10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下であり、さらに好ましくは2質量%以下である。
例えば、本実施形態の塗料は、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が1%の本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物と、混合用塗料と、を混合し調製することができる。前者を20g、後者を80gとなるように混合した場合、質量比(微細セルロース繊維含有組成物g/混合用塗料g)において、20g/80g(0.25)となる。この場合、本実施形態の塗料中におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有率は、((20×0.01)/100)×100=0.2質量%となる。
(樹脂)
本実施形態の塗料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂などの樹脂を含んでもよい。
樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂、ロジン系樹脂、ニトロセルロース、塩化ビニル系樹脂、塩化ゴム系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるがこれらに制限されない。
本実施形態の塗料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂などの樹脂を含んでもよい。
樹脂としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂、ロジン系樹脂、ニトロセルロース、塩化ビニル系樹脂、塩化ゴム系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるがこれらに制限されない。
樹脂の含有量は、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して、30質量部以上が好ましく、より好ましくは70質量部以上であり、さらに好ましくは100質量部以上である。また、樹脂の含有量の上限値は、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して、500質量部以下が好ましく、より好ましくは300質量部以下であり、さらに好ましくは200質量部以下である。樹脂を上記含有量となるように含有させることで、上記特定成分の効果を好適に発揮させ、塗工性や塗膜の平滑性、弾性率や強度の好適化などを実現することができる。
(硬化剤)
本実施形態の塗料は、硬化剤を含有してもよい。
硬化剤としては、公知のものを適宜使用することができるが、例えば、イソシアネート系硬化剤(ポリイソシアネート等)、エポキシ(オキシラン)系硬化剤、オキセタン系硬化剤等が挙げられる。本発明においては、中でも、イソシアネート系硬化剤が好ましい。
本実施形態の塗料は、硬化剤を含有してもよい。
硬化剤としては、公知のものを適宜使用することができるが、例えば、イソシアネート系硬化剤(ポリイソシアネート等)、エポキシ(オキシラン)系硬化剤、オキセタン系硬化剤等が挙げられる。本発明においては、中でも、イソシアネート系硬化剤が好ましい。
硬化剤の含有量は、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、より好ましくは20質量部以上であり、さらに好ましくは30質量部以上である。また、硬化剤の含有量の上限値は、スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して、100質量部以下が好ましく、より好ましくは80質量部以下であり、さらに好ましくは60質量部以下である。硬化剤を上記含有量となるように含有させることで、上記特定成分の効果を好適に発揮させ、塗工性や塗膜の平滑性、弾性率の好適化などを実現することができる。
本実施形態の塗料には、上述した成分以外の成分が含まれていてもよい。その他成分としては、たとえば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、有機系粒子、帯電防止剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、防腐剤、架橋剤等を挙げることができる。また、任意成分として、有機イオンを添加してもよい。
(粘性およびチキソトロピー性指数)
本実施形態の塗料は、所定の粘度特性(粘度、チキソトロピー性)を有するものが好ましい。かかる粘度特性を発揮することにより、取り扱い性を向上させることができる。
本実施形態の塗料は、所定の粘度特性(粘度、チキソトロピー性)を有するものが好ましい。かかる粘度特性を発揮することにより、取り扱い性を向上させることができる。
粘度としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度を0.1質量%~1.0質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、10mPa・s(0.01Pa・s)以上となるように調製することができる(実施例8~10参照)。
上記粘度の上限値は、とくに限定されないが、塗工性に影響を与えない程度の粘性を有するように調製するのが好ましい。例えば、塗工性の観点から、本実施形態の塗料の粘度は、上限が4,000mPa・s(4Pa・s)以下が好ましく、より好ましくは3,000mPa・s(3Pa・s)以下であり、さらに好ましくは2,000mPa・s(2Pa・s)以下であり、さらにより好ましくは1,000mPa・s(1Pa・s)以下である。
一方、上記粘度の下限値は、塗工性の観点から、10mPa・s(0.01Pa・s)以上が好ましく、より好ましくは100mPa・s(0.1Pa・s)以上であり、さらに好ましくは300mPa・s(0.3Pa・s)以上であり、さらにより好ましくは500mPa・s(0.5Pa・s)以上である。
上記粘度の上限値は、とくに限定されないが、塗工性に影響を与えない程度の粘性を有するように調製するのが好ましい。例えば、塗工性の観点から、本実施形態の塗料の粘度は、上限が4,000mPa・s(4Pa・s)以下が好ましく、より好ましくは3,000mPa・s(3Pa・s)以下であり、さらに好ましくは2,000mPa・s(2Pa・s)以下であり、さらにより好ましくは1,000mPa・s(1Pa・s)以下である。
一方、上記粘度の下限値は、塗工性の観点から、10mPa・s(0.01Pa・s)以上が好ましく、より好ましくは100mPa・s(0.1Pa・s)以上であり、さらに好ましくは300mPa・s(0.3Pa・s)以上であり、さらにより好ましくは500mPa・s(0.5Pa・s)以上である。
チキソトロピー性指数としては、例えば、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度を0.1質量%~1.0質量%とした状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、1.5以上であり、好ましく2.0以上である(実施例8~10参照)。
(塗膜)
本実施形態の塗料は、塗工すれば、塗膜を形成することができる。例えば、本実施形態の塗料を基材上に塗工する工程とこれを乾燥する工程により塗膜を形成することができる。なお、形成した塗膜は基材から剥離して、シート状にして用いていもよい。また、本実施形態の塗料を抄紙することによりシート状に形成してもよい。
本実施形態の塗料は、塗工すれば、塗膜を形成することができる。例えば、本実施形態の塗料を基材上に塗工する工程とこれを乾燥する工程により塗膜を形成することができる。なお、形成した塗膜は基材から剥離して、シート状にして用いていもよい。また、本実施形態の塗料を抄紙することによりシート状に形成してもよい。
このようにして形成された塗膜の厚さは特に限定されないが、塗料としての利用形態を考慮するときには、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることがさらに好ましく、100μm以下であることがさらに好ましく、80μm以下であることが特に好ましい。下限値としては、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上が特に好ましい。
塗膜の透明性は、とくに限定されない。
例えば、全光線透過率が高い、もしくはヘイズ値が低いことが好ましい。全光線透過率としては、例えば、80%以上が好ましい。また、高い透明性を有するメタクリル製のフィルムの全光線透過率(%)が90%程度であることから、同等の透明性を発揮させる場合には、90%以上がより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。
ヘイズ値としては、例えば30%以下が好ましい。また、汎用樹脂であるポリエチレン製のフィルムのヘイズ値(%)は20%程度あることから、同等の透明性を発揮させる場合には、20%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
例えば、全光線透過率が高い、もしくはヘイズ値が低いことが好ましい。全光線透過率としては、例えば、80%以上が好ましい。また、高い透明性を有するメタクリル製のフィルムの全光線透過率(%)が90%程度であることから、同等の透明性を発揮させる場合には、90%以上がより好ましく、95%以上であることがさらに好ましい。
ヘイズ値としては、例えば30%以下が好ましい。また、汎用樹脂であるポリエチレン製のフィルムのヘイズ値(%)は20%程度あることから、同等の透明性を発揮させる場合には、20%以下がより好ましく、10%以下がさらに好ましく、5%以下が特に好ましい。
なお、本実施形態の塗料が不透明性を発揮する樹脂を含有する場合、乾燥後の膜の透明度としては、塗工後の塗工膜の全光線透過率が90%以上であり、ヘイズ値が30%以下であればよい。
塗膜のヤング率は特に限定されないが、より高いヤング率とすることを考慮するとき、例えば、0.3GPa以上であることが好ましく、0.5GPa以上であることがより好ましく、0.7GPa以上であることがさらに好ましく、0.8GPa以上であることが特に好ましい。上限値としては、8GPa以下であることが実際的である。本発明によれば、このような高いヤング率を達成できるため、高弾性率が要求される用途において好適に対応することができる。
塗膜のヤング率は、引張試験機テンシロン(エー・アンド・デイ社製)を用いて、つかみ具間の試験片長さを50mm、引張速度を5mm/分とする以外はJIS P 8113:2006に準拠して測定する。
ヤング率を測定する際には、23℃、相対湿度50%で24時間調湿したものを試験片として用いる。測定は1水準につき5回行い、その平均値を採用する。
ヤング率を測定する際には、23℃、相対湿度50%で24時間調湿したものを試験片として用いる。測定は1水準につき5回行い、その平均値を採用する。
塗膜の速乾性は、とくに限定されない。
例えば、作業性の観点においては、速乾性が高いことが好ましい。例えば、50℃に設定した乾燥機を使用して乾燥させた場合に、10分後の溶媒の揮発に起因する質量が乾燥前の質量の70%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましい。
例えば、作業性の観点においては、速乾性が高いことが好ましい。例えば、50℃に設定した乾燥機を使用して乾燥させた場合に、10分後の溶媒の揮発に起因する質量が乾燥前の質量の70%以下が好ましく、60%以下がより好ましく、50%以下がさらに好ましい。
<本実施形態の増粘剤>
本実施形態の増粘剤は、上述した本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有する増粘剤である。本実施形態の増粘剤は、様々な用途に使用することができる。例えば、化粧品用剤や保湿クリーム用剤などの皮膚用薬用剤等に混合等して使用することができる。
本実施形態の増粘剤が本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有しているので、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性を下限値以上とすることにより、塗布性を向上させることができる。以下、具体的に説明する。
本実施形態の増粘剤は、上述した本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有する増粘剤である。本実施形態の増粘剤は、様々な用途に使用することができる。例えば、化粧品用剤や保湿クリーム用剤などの皮膚用薬用剤等に混合等して使用することができる。
本実施形態の増粘剤が本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有しているので、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性を下限値以上とすることにより、塗布性を向上させることができる。以下、具体的に説明する。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の含有割合は、とくに限定されない。例えば、スルホン化微細セルロース繊維の含有量が、全量(増粘剤の全量)に対して0.1質量%以上となるように調製する。より具体的には、全量(増粘剤の全量)に対して1質量%以上であり、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%以上であり、さらに好ましくは20質量%以上である。この含有量は、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、55質量%以上でもよく90質量%であっても95質量%であってもよい。なお、取り扱い性の観点から、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の含有量は、90質量%以下が好ましい。
とくに、本実施形態の増粘剤は、含有する本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の量が、増粘剤の全体量に対して80質量%以上となるように調製するのが好ましく、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%以上である。
とくに、本実施形態の増粘剤は、含有する本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の量が、増粘剤の全体量に対して80質量%以上となるように調製するのが好ましく、より好ましくは90質量%以上であり、さらに好ましくは95質量%以上である。
本実施形態の増粘剤は、含有する本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物の粘度特性として上述したチキソトロピー性指数を発揮するものが好ましい。
本実施形態の増粘剤を化粧品用剤や保湿クリーム用剤などの皮膚用薬用剤等に混合・添加等して使用する場合、使用する際の撹拌等によるせん断応力により粘度が低下し、塗布し易くさせることができ、塗布後は粘度が回復して定着性を向上させることができるという利点が得られる。なお、このような塗布のし易さと塗布後の粘性回復という性質をまとめて塗布性という。
本実施形態の増粘剤を化粧品用剤や保湿クリーム用剤などの皮膚用薬用剤等に混合・添加等して使用する場合、使用する際の撹拌等によるせん断応力により粘度が低下し、塗布し易くさせることができ、塗布後は粘度が回復して定着性を向上させることができるという利点が得られる。なお、このような塗布のし易さと塗布後の粘性回復という性質をまとめて塗布性という。
また、日焼け止め化粧料は、一般的に紫外線散乱剤として酸化チタンや酸化亜鉛等の金属やこれらの誘導体を含有するものが多い。このような日焼け止め化粧料は、静置状態において、酸化チタン等の物質が沈降し分離した状態になる。このため、使用する際にはしっかりとふって酸化チタン等の紫外線防止材を分散させる必要がある。また、ふる行為が不十分な場合には日焼け止め機能を適切に発揮させることができないことがある。その他同様に、物質が沈降し使用する際にしっかりと振る必要性がある化粧料としては、後述する実施例に記載のマイカや酸化亜鉛、タルク、ヒドロキシアパタイト、ケイ酸アルミニウム等が等の皮脂吸着成分を含有した化粧水や乳液等があげられる。
一方、本実施形態の増粘剤を上記のような化粧料に添加等して使用すれば、静置状態において、上記のような有用成分の沈降を抑制することができる。つまり、使用時に紫外線防止材を均一に分散させるためにふったりするといった行為を行わなくても紫外線防止材を均一に分散した状態を維持することができる。このため、静置状態からそのまま使用しても、紫外線等からの皮膚の保護性能を適切に発揮させることができるという利点が得られる。
つまり、本実施形態の増粘剤を混合や添加等して使用すれば、他の有用成分などの分散安定剤としても機能させることができる。
一方、本実施形態の増粘剤を上記のような化粧料に添加等して使用すれば、静置状態において、上記のような有用成分の沈降を抑制することができる。つまり、使用時に紫外線防止材を均一に分散させるためにふったりするといった行為を行わなくても紫外線防止材を均一に分散した状態を維持することができる。このため、静置状態からそのまま使用しても、紫外線等からの皮膚の保護性能を適切に発揮させることができるという利点が得られる。
つまり、本実施形態の増粘剤を混合や添加等して使用すれば、他の有用成分などの分散安定剤としても機能させることができる。
<スルホン化微細セルロース繊維の製造方法>
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれるスルホン化微細セルロース繊維の製造方法は、以下に示す製法(スルホン化パルプ製法)により製造されたスルホン化パルプを微細化処理することにより製造することができるが、かかる製法に限定されない。
本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に含まれるスルホン化微細セルロース繊維の製造方法は、以下に示す製法(スルホン化パルプ製法)により製造されたスルホン化パルプを微細化処理することにより製造することができるが、かかる製法に限定されない。
このスルホン化パルプ製法の概略は、セルロースを含む繊維原料(例えば木材パルプなど)を化学処理工程に供することによって本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプ(以下、単にスルホン化パルプという)を製造する方法である。
この化学処理工程は、供給された繊維原料を反応液に接触(接触工程)させた後、加熱反応(反応工程)に供してセルロースの水酸基をスルホン化させるという方法である。
本明細書において、繊維原料とは、セルロース分子を含む繊維状のパルプなどをいう。パルプとは、複数のセルロース繊維が集合した繊維状の部材である。このセルロース繊維は、複数の微細繊維(例えば、ミクロフィブリル等)が集合したものである。そして、この微細繊維とは、D-グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子であるセルロース分子(以下、単にセルロースということもある)が複数集合したものである。
本明細書において、繊維原料とは、セルロース分子を含む繊維状のパルプなどをいう。パルプとは、複数のセルロース繊維が集合した繊維状の部材である。このセルロース繊維は、複数の微細繊維(例えば、ミクロフィブリル等)が集合したものである。そして、この微細繊維とは、D-グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子であるセルロース分子(以下、単にセルロースということもある)が複数集合したものである。
なお、用いられる繊維原料は、事前に洗浄することが好ましい。例えば、200メッシュもしくは235メッシュのふるい上で水を使ってろ過脱水することで、微細繊維やゴミをふるい落とすことができ、製造時の取扱性が向上するため望ましい。言い換えれば、200メッシュや235メッシュの残渣となり得るサイズのセルロース繊維が集合した繊維がパルプである。繊維原料については詳細を後述する。
化学処理工程は、上述したようにパルプ等のセルロースを含む繊維原料のセルロース繊維に対してスルホ基を有するスルホン化剤であるスルファミン酸と尿素を接触させる接触工程と、この接触工程後のパルプに含まれるセルロース繊維の水酸基の少なくとも一部にスルホ基を置換導入する反応工程とを含んでいる。以下、各工程を順に説明する。
(接触工程)
接触工程は、セルロースを含む繊維原料に対してスルファミン酸と尿素を接触させる工程である。この接触工程は、上記接触を起こさせることができる方法であれば、とくに限定されない。
例えば、スルファミン酸と尿素を溶媒に溶解させた反応液に繊維原料(例えば、木材パルプ)を浸漬等して反応液を繊維原料に含浸させてもよいし、繊維原料に対してかかる反応液を塗布してもよいし、繊維原料に対してスルファミン酸と尿素をそれぞれ別々に塗布したり、含浸させたり、スプレー噴霧してもよい。例えば、反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に反応液を含浸させる方法を採用すれば、均質にスルファミン酸と尿素を繊維原料に対して接触させ易いという利点が得られる。
接触工程は、セルロースを含む繊維原料に対してスルファミン酸と尿素を接触させる工程である。この接触工程は、上記接触を起こさせることができる方法であれば、とくに限定されない。
例えば、スルファミン酸と尿素を溶媒に溶解させた反応液に繊維原料(例えば、木材パルプ)を浸漬等して反応液を繊維原料に含浸させてもよいし、繊維原料に対してかかる反応液を塗布してもよいし、繊維原料に対してスルファミン酸と尿素をそれぞれ別々に塗布したり、含浸させたり、スプレー噴霧してもよい。例えば、反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に反応液を含浸させる方法を採用すれば、均質にスルファミン酸と尿素を繊維原料に対して接触させ易いという利点が得られる。
なお、スルファミン酸と尿素を溶解させる溶媒は特に限定されない。例えば、水(イオン交換水や蒸留水等の純水はもちろんのこと水道水等を含む)のみの場合のほか、エタノールやメタノール、酢酸、ギ酸、2‐プロパノール、ニトロメタン、アンモニア水のようなプロトン性極性溶媒や、アセトンや、酢酸エチル、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルスルフィド(DMS)、ジメチルアセトアミド(DMA)等の非プロトン性極性溶媒や、ジエチルエーテルや、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、クロロホルム、1,4-ジオキサン等の非極性溶媒などを挙げることができ、これらを単体で使用してもよいし、2種以上を混合したものを使用してもよい。特に、スルファミン酸と尿素を溶かしやすい観点から、水が好ましい。
(反応液の混合比)
反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に対して反応液を含浸させる方法を採用する場合、反応液に含まれるスルファミン酸と尿素の混合比は、とくに限定されない。例えば、後述する実施例に記載の混合比にすることができる。
例えば、スルホン化剤と尿素または/およびその誘導体は、濃度比(g/L)において、4:1(1:0.25)、2:1(1:0.5)、1:1、2:3(1:1.5)、1:2.5となるように調整することができる。
反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に対して反応液を含浸させる方法を採用する場合、反応液に含まれるスルファミン酸と尿素の混合比は、とくに限定されない。例えば、後述する実施例に記載の混合比にすることができる。
例えば、スルホン化剤と尿素または/およびその誘導体は、濃度比(g/L)において、4:1(1:0.25)、2:1(1:0.5)、1:1、2:3(1:1.5)、1:2.5となるように調整することができる。
(反応液の接触量)
繊維原料に接触させる反応液の量は、繊維原料に対して反応液中のスルファミン酸と尿素が所定の割合となるように接触させる。
例えば、反応液と繊維原料を接触させた状態において、反応液に含まれるスルホン化剤が、繊維原料の乾燥質量100質量部に対して、1質量部~20,000質量部であり、反応液に含まれる尿素または/およびその誘導体が、繊維原料の乾燥質量100質量部に対して、1質量部~100,000質量部となるように調製することができる。
繊維原料に接触させる反応液の量は、繊維原料に対して反応液中のスルファミン酸と尿素が所定の割合となるように接触させる。
例えば、反応液と繊維原料を接触させた状態において、反応液に含まれるスルホン化剤が、繊維原料の乾燥質量100質量部に対して、1質量部~20,000質量部であり、反応液に含まれる尿素または/およびその誘導体が、繊維原料の乾燥質量100質量部に対して、1質量部~100,000質量部となるように調製することができる。
次工程の反応工程に供する際の反応液を含浸させた繊維原料は、例えば、反応液を含浸させたそのままの状態つまり繊維原料と反応液を接触させた状態のままで積極的な水分除去を行わない状態のものや、繊維原料と反応液を接触させた状態のものから水分を積極的に除去した状態のもの、などを挙げることができる。
後者の方法としては、例えば、反応液と繊維原料を接触させた状態から繊維原料を取り出して風乾等により自然乾燥させて調製したものや、反応液と繊維原料を接触させた状態のものを脱水ろ過して調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに風乾して調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに循環送風式の乾燥機を用いて乾燥し調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに加熱式の乾燥機を用いて乾燥して調製したもの、反応液と繊維原料を接触させた状態のものを循環送風式の乾燥機や加熱式の乾燥機を用いて乾燥して調製したもの、などを含むことを意味する。
次工程の反応工程に供する際の反応液を含浸させた繊維原料は、上述した積極的な水分除去を行わない状態のものや、積極的な水分除去を行ってある程度の水分を除去した状態のままであってよい。また、乾燥により水分を除去する場合には、乾燥後の水分率が1%程度であってもとくに問題がない。
後者の方法としては、例えば、反応液と繊維原料を接触させた状態から繊維原料を取り出して風乾等により自然乾燥させて調製したものや、反応液と繊維原料を接触させた状態のものを脱水ろ過して調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに風乾して調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに循環送風式の乾燥機を用いて乾燥し調製したもの、この脱水ろ過したものをさらに加熱式の乾燥機を用いて乾燥して調製したもの、反応液と繊維原料を接触させた状態のものを循環送風式の乾燥機や加熱式の乾燥機を用いて乾燥して調製したもの、などを含むことを意味する。
次工程の反応工程に供する際の反応液を含浸させた繊維原料は、上述した積極的な水分除去を行わない状態のものや、積極的な水分除去を行ってある程度の水分を除去した状態のままであってよい。また、乾燥により水分を除去する場合には、乾燥後の水分率が1%程度であってもとくに問題がない。
(反応工程)
上記のごとく接触工程で調製された反応液を含浸させた繊維原料は、次工程の反応工程へ供給される。
この反応工程は、接触工程から供給された繊維原料に含まれるセルロース繊維と、スルファミン酸と、尿素とを反応させて、セルロース繊維中のセルロース水酸基に対してスルファミン酸のスルホ基を置換させて、繊維原料に含まれるセルロース繊維にスルホ基を導入する工程である。つまり、この反応工程は、反応液を含浸した繊維原料に含まれるセルロース繊維中のセルロース水酸基にスルホ基を置換するスルホン化反応を行う工程である。
上記のごとく接触工程で調製された反応液を含浸させた繊維原料は、次工程の反応工程へ供給される。
この反応工程は、接触工程から供給された繊維原料に含まれるセルロース繊維と、スルファミン酸と、尿素とを反応させて、セルロース繊維中のセルロース水酸基に対してスルファミン酸のスルホ基を置換させて、繊維原料に含まれるセルロース繊維にスルホ基を導入する工程である。つまり、この反応工程は、反応液を含浸した繊維原料に含まれるセルロース繊維中のセルロース水酸基にスルホ基を置換するスルホン化反応を行う工程である。
この反応工程は、上記繊維原料中のセルロース繊維の水酸基にスルホ基を置換するスルホン化反応が可能な方法であれば、とくに限定されない。例えば、上記繊維原料を加熱することによりスルホン化反応を促進させる方法を採用することができる。以下、この加熱方法により、スルホン化反応を行う場合を代表として説明する。
(反応工程における反応温度)
反応工程における反応温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、上記繊維原料を構成するセルロース繊維にスルホ基を導入できる温度であれば、とくに限定されない。
例えば、反応工程に供給した上記繊維原料の雰囲気温度が100℃以上200℃以下となるように調整する。好ましくは雰囲気温度が120℃以上200℃以下である。加熱時における雰囲気温度が200℃よりも高くなると、繊維の熱分解が起こったり、繊維の変色の進行が早くなったりする。一方、反応温度が100℃よりも低くなると、得られるスルホン化パルプの透明性が低下する傾向にある。
したがって、得られるスルホン化パルプの透明性の観点では、反応工程における反応温度(具体的には雰囲気温度)は、100℃以上200℃以下であり、好ましくは120℃以上180℃以下であり、さらに好ましくは120℃以上160℃以下である。
反応工程における反応温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、上記繊維原料を構成するセルロース繊維にスルホ基を導入できる温度であれば、とくに限定されない。
例えば、反応工程に供給した上記繊維原料の雰囲気温度が100℃以上200℃以下となるように調整する。好ましくは雰囲気温度が120℃以上200℃以下である。加熱時における雰囲気温度が200℃よりも高くなると、繊維の熱分解が起こったり、繊維の変色の進行が早くなったりする。一方、反応温度が100℃よりも低くなると、得られるスルホン化パルプの透明性が低下する傾向にある。
したがって、得られるスルホン化パルプの透明性の観点では、反応工程における反応温度(具体的には雰囲気温度)は、100℃以上200℃以下であり、好ましくは120℃以上180℃以下であり、さらに好ましくは120℃以上160℃以下である。
なお、反応工程に用いられる加熱器などは、接触工程後の上記繊維原料を直接的または間接的に上記要件を満たしながら加熱することができるものであれば、とくに限定されない。
例えば、公知の乾燥機や、減圧乾燥機、マイクロ波加熱装置、オートクレーブ、赤外線加熱装置、熱プレス機(例えば、アズワン(株)製、AH―2003C)を用いたホットプレス法等を採用することができる。とくに、操作性の観点では、反応工程でガスが発生する可能性があるので、循環送風式の乾燥機を使用するのが好ましい。
例えば、公知の乾燥機や、減圧乾燥機、マイクロ波加熱装置、オートクレーブ、赤外線加熱装置、熱プレス機(例えば、アズワン(株)製、AH―2003C)を用いたホットプレス法等を採用することができる。とくに、操作性の観点では、反応工程でガスが発生する可能性があるので、循環送風式の乾燥機を使用するのが好ましい。
(反応工程における反応時間)
反応工程として上記加熱方法を採用した場合の加熱時間(つまり反応時間)は、上述したようにセルロース繊維にスルホ基を適切に導入することができれば、とくに限定されない。例えば、反応工程における反応時間は、反応温度を上記範囲となるように調整した場合、1分以上となるように調整する。好ましくは、5分以上であり、より好ましくは10分以上であり、さらに好ましくは15分以上である。
反応時間が1分よりも短い場合は、セルロース繊維の水酸基に対するスルホ基の置換反応がほとんど進行していないと推察される。一方、加熱時間をあまり長くしてもスルホ基の導入量の向上が期待できない傾向にある。
したがって、反応工程として上記加熱方法を採用した場合の反応時間は、とくに限定されないが、反応時間や操作性の観点から、5分以上300分以内が好ましく、より好ましくは5分以上120分以内とするのがよい。
反応工程として上記加熱方法を採用した場合の加熱時間(つまり反応時間)は、上述したようにセルロース繊維にスルホ基を適切に導入することができれば、とくに限定されない。例えば、反応工程における反応時間は、反応温度を上記範囲となるように調整した場合、1分以上となるように調整する。好ましくは、5分以上であり、より好ましくは10分以上であり、さらに好ましくは15分以上である。
反応時間が1分よりも短い場合は、セルロース繊維の水酸基に対するスルホ基の置換反応がほとんど進行していないと推察される。一方、加熱時間をあまり長くしてもスルホ基の導入量の向上が期待できない傾向にある。
したがって、反応工程として上記加熱方法を採用した場合の反応時間は、とくに限定されないが、反応時間や操作性の観点から、5分以上300分以内が好ましく、より好ましくは5分以上120分以内とするのがよい。
(繊維原料)
スルホン化パルプ製法に用いられる繊維原料は、上述したようにセルロースを含むものであれば、とくに限定されない。例えば、一般的にパルプといわれるものを用いてもよいし、ホヤや海藻などから単離されるセルロースなどを含むものを繊維原料として採用することができるが、セルロース分子で構成されたものであれば、どのようなものであってもよい。
上記パルプとしては、例えば、木材系のパルプ(以下単に木材パルプという)や、溶解パルプ、コットンリンタなどの綿系のパルプ、麦わらや、バガス、楮、三椏、麻、ケナフのほか、果物等などの非木材系のパルプ、新聞古紙、雑誌古紙やダンボール古紙などから製造された古紙系のパルプなどを挙げることができるが、これらに限定されない。なお、入手のし易さの観点から、木材パルプが繊維原料として採用しやすい。
スルホン化パルプ製法に用いられる繊維原料は、上述したようにセルロースを含むものであれば、とくに限定されない。例えば、一般的にパルプといわれるものを用いてもよいし、ホヤや海藻などから単離されるセルロースなどを含むものを繊維原料として採用することができるが、セルロース分子で構成されたものであれば、どのようなものであってもよい。
上記パルプとしては、例えば、木材系のパルプ(以下単に木材パルプという)や、溶解パルプ、コットンリンタなどの綿系のパルプ、麦わらや、バガス、楮、三椏、麻、ケナフのほか、果物等などの非木材系のパルプ、新聞古紙、雑誌古紙やダンボール古紙などから製造された古紙系のパルプなどを挙げることができるが、これらに限定されない。なお、入手のし易さの観点から、木材パルプが繊維原料として採用しやすい。
この木材パルプには、様々な種類が存在するが、使用に際してとくに限定されない。例えば、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)などの製紙用パルプなどを挙げることができる。なお、繊維原料として、上記パルプを使用する場合に上述した種類のパルプ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。
(反応工程の後の洗浄工程)
化学処理工程における反応工程の後に、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプを洗浄する洗浄工程を含んでもよい。
スルホ基を導入した後のスルホン化パルプは、スルホン化剤の影響により表面が酸性になっている。また、未反応の反応液も存在した状態となっている。このため、反応を確実に終了させ、余分な反応液を除去して中性状態にする洗浄工程を設ければ、取り扱い性を向上させることができるようなる。
化学処理工程における反応工程の後に、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプを洗浄する洗浄工程を含んでもよい。
スルホ基を導入した後のスルホン化パルプは、スルホン化剤の影響により表面が酸性になっている。また、未反応の反応液も存在した状態となっている。このため、反応を確実に終了させ、余分な反応液を除去して中性状態にする洗浄工程を設ければ、取り扱い性を向上させることができるようなる。
この洗浄工程は、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプがほぼ中性になるようにできれば、とくに限定されない。
例えば、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプが中性になるまで純水等で洗浄するという方法を採用することができる。また、アルカリ等を用いた中和洗浄を行ってもよい。かかる中和洗浄を行う場合、アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物としては、無機アルカリ化合物、有機アルカリ化合物などを挙げることができる。そして、無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等を挙げることができる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物、複素環式化合物の水酸化物などを挙げることができる。
例えば、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプが中性になるまで純水等で洗浄するという方法を採用することができる。また、アルカリ等を用いた中和洗浄を行ってもよい。かかる中和洗浄を行う場合、アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物としては、無機アルカリ化合物、有機アルカリ化合物などを挙げることができる。そして、無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等を挙げることができる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物、複素環式化合物の水酸化物などを挙げることができる。
つぎに、上記のごとくスルホン化パルプ製法を用いて調製されたスルホン化パルプを微細化処理工程に供給し、微細化することによってスルホン化微細セルロース繊維が得られる。
なお、微細化処理工程に供給する前にスルホン化パルプは、水分率(%)が平衡状態になるまで乾燥する。
なお、微細化処理工程に供給する前にスルホン化パルプは、水分率(%)が平衡状態になるまで乾燥する。
(微細化処理工程)
微細化処理工程は、スルホン化パルプを微細化して所定の大きさの(例えば、ナノレベル)微細繊維にする工程である。
この微細化処理工程に用いられる処理装置は、上記機能を有するものであれば、とくに限定されない。
例えば、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー(石臼型粉砕機)、ボールミル、カッターミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用のミキサーなどを使用することができるが、処理装置は、これらの装置に限定されるものはない。
これらのうち、材料に均等に力を加えることができ、均質化に優れているという点で、高圧ホモジナイザーを用いるのが望ましいが、かかる装置に限定されない。
微細化処理工程は、スルホン化パルプを微細化して所定の大きさの(例えば、ナノレベル)微細繊維にする工程である。
この微細化処理工程に用いられる処理装置は、上記機能を有するものであれば、とくに限定されない。
例えば、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー(石臼型粉砕機)、ボールミル、カッターミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用のミキサーなどを使用することができるが、処理装置は、これらの装置に限定されるものはない。
これらのうち、材料に均等に力を加えることができ、均質化に優れているという点で、高圧ホモジナイザーを用いるのが望ましいが、かかる装置に限定されない。
微細化処理工程において、高圧ホモジナイザーを用いる場合、上述した製法で得られたスルホン化パルプを水と水溶性溶剤の混合溶液に分散させた状態で供給する。なお、この混合溶液にスルホン化パルプを分散させた状態のものをスラリーという。
このスラリーのスルホン化パルプの固形分濃度は、とくに限定されない。例えば、このスラリーのスルホン化パルプの固形分濃度が、0.1質量%~20質量%となるように調整した溶液を高圧ホモジナイザー等の処理装置に供給すればよい。
例えば、スルホン化パルプの固形分濃度が0.5質量%となるように調整したスラリーを高圧ホモジナイザー等の処理装置に供給した場合、同じ固形分濃度のスルホン化微細セルロース繊維が混合溶液に分散した状態の分散体を得ることができる。つまり、この場合、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%となるように調整された本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を得ることができる。
例えば、スルホン化パルプの固形分濃度が0.5質量%となるように調整したスラリーを高圧ホモジナイザー等の処理装置に供給した場合、同じ固形分濃度のスルホン化微細セルロース繊維が混合溶液に分散した状態の分散体を得ることができる。つまり、この場合、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%となるように調整された本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を得ることができる。
つぎに、実施例によりさらに詳細に本発明を説明する。ただし、本発明は、以下の実施例によってなんら制限を受けるものではない。
<スルホン化微細セルロース繊維スラリーの調製>
(実施例1、2、4)
針葉樹クラフトパルプシート(丸住製紙製NBKP)を使用した。以下では、実験に供したNBKPを単にパルプとして説明する。
パルプシートは固形分濃度が93%となるように乾燥させたものを使用し、その坪量は3000g/m2であった。このパルプシートを固形分質量にして20g分を分取し実験に供した。
(実施例1、2、4)
針葉樹クラフトパルプシート(丸住製紙製NBKP)を使用した。以下では、実験に供したNBKPを単にパルプとして説明する。
パルプシートは固形分濃度が93%となるように乾燥させたものを使用し、その坪量は3000g/m2であった。このパルプシートを固形分質量にして20g分を分取し実験に供した。
(化学処理工程)
パルプを以下のように調製した反応液に加え撹拌してスラリー状にした。なお、パルプを反応液に加えてスラリー状にする工程が、本実施形態の化学処理工程の接触工程に相当する。
パルプを以下のように調製した反応液に加え撹拌してスラリー状にした。なお、パルプを反応液に加えてスラリー状にする工程が、本実施形態の化学処理工程の接触工程に相当する。
(反応液の調製工程)
スルホン化剤と尿素または/およびその誘導体が以下の固形分濃度となるように調製した。
実験では、スルホン化剤として、スルファミン酸(純度98.5%、扶桑化学工業製)を使用し、尿素またはその誘導体として、尿素溶液(純度99%、和光純薬工業製、型番;特級試薬)を使用した
スルホン化剤と尿素または/およびその誘導体が以下の固形分濃度となるように調製した。
実験では、スルホン化剤として、スルファミン酸(純度98.5%、扶桑化学工業製)を使用し、尿素またはその誘導体として、尿素溶液(純度99%、和光純薬工業製、型番;特級試薬)を使用した
反応液の調製の一例を以下に示す。
容器に水85mLを加えた。ついで、この容器にスルファミン酸15g、尿素15gを加えて、反応液を調製した。つまり、尿素は、スルファミン酸100質量部に対して100質量部となるように加えた。
実験では、この調製した反応液に対してパルプを絶乾質量にして20gを加えた。つまり、上記スルファミン酸/尿素比((g/L)/(g/L))が200/200(1:1)の反応液の場合、スルファミン酸はパルプ100質量部に対して、75質量部、尿素は75質量部となるように調製した。
反応液にパルプを添加して調製したスラリーを、恒温槽の温度を50℃に設定した乾燥機(いすゞ製作所製、型番;VTR-115)に入れて以下の式より求めた水分率(%)が平衡状態になるまで乾燥した。
容器に水85mLを加えた。ついで、この容器にスルファミン酸15g、尿素15gを加えて、反応液を調製した。つまり、尿素は、スルファミン酸100質量部に対して100質量部となるように加えた。
実験では、この調製した反応液に対してパルプを絶乾質量にして20gを加えた。つまり、上記スルファミン酸/尿素比((g/L)/(g/L))が200/200(1:1)の反応液の場合、スルファミン酸はパルプ100質量部に対して、75質量部、尿素は75質量部となるように調製した。
反応液にパルプを添加して調製したスラリーを、恒温槽の温度を50℃に設定した乾燥機(いすゞ製作所製、型番;VTR-115)に入れて以下の式より求めた水分率(%)が平衡状態になるまで乾燥した。
サンプルの秤量は、秤量瓶を使用した測定方法で行った。秤量には電子天秤(新光電子株式会社製、型番;RJ-320)を用いた。
水分率(%)=((サンプルの質量-サンプルの固形分質量)/サンプルの質量)×100
サンプル:ろ紙から剥がしたパルプ
サンプルの質量:ろ紙から剥がしたパルプを乾燥機に供した質量(g)
サンプルの固形分質量:ろ紙から剥がしたパルプを乾燥機に供した質量(g)と同量のろ紙から剥がしたパルプを、105℃の雰囲気下で2時間、恒量になるまで乾燥させた後に残った固形物の質量(g)であり、乾燥方法はJIS P 8225 に準拠した方法により行った。
水分率(%)=((サンプルの質量-サンプルの固形分質量)/サンプルの質量)×100
サンプル:ろ紙から剥がしたパルプ
サンプルの質量:ろ紙から剥がしたパルプを乾燥機に供した質量(g)
サンプルの固形分質量:ろ紙から剥がしたパルプを乾燥機に供した質量(g)と同量のろ紙から剥がしたパルプを、105℃の雰囲気下で2時間、恒量になるまで乾燥させた後に残った固形物の質量(g)であり、乾燥方法はJIS P 8225 に準拠した方法により行った。
なお、水分率(%)が平衡状態になるまで乾燥するとは、処理施設内における雰囲気中の水分とサンプル中の水分が見かけ上出入りしなくなる状態となった時点を終点とした。例えば、所定の時間、サンプルを質量が既知の秤量瓶中で乾燥させたのち、乾燥装置内で秤量瓶の蓋をし、サンプルを秤量瓶内に入れたまま乾燥機から取り出し、乾燥剤を入れたデシケータ等に入れて放熱させた後、サンプルの質量(サンプル入りの秤量瓶の質量‐秤量瓶の質量)を測定した。乾燥の終点は、測定した2回の質量の変化量が乾燥開始時の質量に対して1%以内となった状態とした(ただし、2回目の質量の測定は1回目に要した乾燥時間の半分以上とした)。
水分率が平衡状態になった後、加熱反応を行った。
加熱反応は、乾燥機(いすゞ製作所製、型番;VTR-115)を用いた。反応条件は以下の通りである。
恒温槽の温度:120℃、加熱時間:25分
加熱反応後、反応させたパルプを固形分で1質量%以下となるように純水で希釈し、過剰量の炭酸水素ナトリウムを添加することにより中和後、純水で十分に洗浄した。
洗浄後のスルホン化パルプを水分率が平衡状態になるまで乾燥した。
加熱反応は、乾燥機(いすゞ製作所製、型番;VTR-115)を用いた。反応条件は以下の通りである。
恒温槽の温度:120℃、加熱時間:25分
加熱反応後、反応させたパルプを固形分で1質量%以下となるように純水で希釈し、過剰量の炭酸水素ナトリウムを添加することにより中和後、純水で十分に洗浄した。
洗浄後のスルホン化パルプを水分率が平衡状態になるまで乾燥した。
(微細化処理工程)
(予備解繊処理)
ついで、この乾燥したスルホン化パルプを微細化処理工程に供した。
微細化処理工程では、予備解繊処理を行った後、本解繊処理を行った。
予備解繊処理には、ミキサー(パナソニック製ファイバーミキサー MX―X701、高速設定)にて1分間、予備解繊処理を行った。このときの条件はスルホン化パルプが水に固形分濃度(質量%)が1質量%になるように調製して行った。この予備解繊処理したものをそのまま本解繊処理すれば、本解繊後の固形分濃度も1質量%になる。
ついで、この乾燥したスルホン化パルプを微細化処理工程に供した。
微細化処理工程では、予備解繊処理を行った後、本解繊処理を行った。
予備解繊処理には、ミキサー(パナソニック製ファイバーミキサー MX―X701、高速設定)にて1分間、予備解繊処理を行った。このときの条件はスルホン化パルプが水に固形分濃度(質量%)が1質量%になるように調製して行った。この予備解繊処理したものをそのまま本解繊処理すれば、本解繊後の固形分濃度も1質量%になる。
(本解繊処理)
予備解繊処理で得られた分散体を分取して、この分散体に水とエタノール(本実施形態の水溶性溶剤に相当する)を加えて本解繊処理を行い所定の配合割合(水/エタノール比(g/g))となるように調製した(図参照)。
予備解繊処理で得られた分散体を分取して、この分散体に水とエタノール(本実施形態の水溶性溶剤に相当する)を加えて本解繊処理を行い所定の配合割合(水/エタノール比(g/g))となるように調製した(図参照)。
具体的には、調製した水とエタノールの混合溶液に予備解繊したパルプを分散させて分散体を、本解繊処理工程へ供した。
本解繊では、高圧ホモジナイザー(吉田機械製N2000-2C-045型)を用いて解繊処理(100MPaの解繊圧力で10回(10パス))を行い、スルホン化微細セルロース繊維が上記混合溶液に分散したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した(実施例1、2、4)。
このスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーが本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に相当する。
例えば、実施例1のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリー中のスルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度(質量%)は、0.5質量%となる。
本解繊では、高圧ホモジナイザー(吉田機械製N2000-2C-045型)を用いて解繊処理(100MPaの解繊圧力で10回(10パス))を行い、スルホン化微細セルロース繊維が上記混合溶液に分散したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した(実施例1、2、4)。
このスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーが本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物に相当する。
例えば、実施例1のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリー中のスルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度(質量%)は、0.5質量%となる。
スルホン化微細セルロース繊維含有スラリー中のスルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度は、下記式により算出した。
固形分濃度(質量%)=(スルホン化微細セルロース繊維の固形分質量(g))/(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの質量(g))×100
固形分濃度(質量%)=(スルホン化微細セルロース繊維の固形分質量(g))/(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの質量(g))×100
(実施例3)
実施例3のスルホン化微細セルロース繊維スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、上述の実施例1と同様に行った。
実施例3のスルホン化微細セルロース繊維スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、上述の実施例1と同様に行った。
純水720mLにスルファミン酸(純度99.8%、扶桑化学工業製)200gと尿素(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)288gを完全溶解した(スルファミン酸と尿素の質量比は280(g/L):400(g/L))。
上記反応液を全量用いて、丸住製紙社製NBKPシート(水分率50%、坪量6000g/m2、厚さ7mm)を105℃乾燥機で水分率1%程度になるまで乾燥したパルプシート400gに均一に含浸させた。この含浸シートを105℃の乾燥機で3.5時間乾燥させた。その後140℃の乾燥機で25分反応させた。得られた反応物は、目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上にて、多量の炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)水溶液を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄することによりスルホン化パルプを得た。
上記反応液を全量用いて、丸住製紙社製NBKPシート(水分率50%、坪量6000g/m2、厚さ7mm)を105℃乾燥機で水分率1%程度になるまで乾燥したパルプシート400gに均一に含浸させた。この含浸シートを105℃の乾燥機で3.5時間乾燥させた。その後140℃の乾燥機で25分反応させた。得られた反応物は、目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上にて、多量の炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)水溶液を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄することによりスルホン化パルプを得た。
得られたスルホン化パルプを用いて、図2に示すような実施例3のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した。
(実施例5)
実施例5のスルホン化微細セルロース繊維スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、上述の実施例1と同様に行った。
実施例5のスルホン化微細セルロース繊維スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、上述の実施例1と同様に行った。
純水1000mLにスルファミン酸(純度99.8%、扶桑化学工業製)200gと尿素(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)500gを完全溶解した(スルファミン酸と尿素の質量比は200(g/L):500(g/L))。
この調製した反応液に対して固形分質量10%の丸住製紙製NBKPパルプを絶乾質量にして2gを加えた。つまり、上記スルファミン酸/尿素比((g/L)/(g/L))が200/500(1:2.5)の反応液の場合、スルファミン酸はパルプ100質量部に対して、1000質量部、尿素は2500質量部となるように調製した。スラリーをろ紙(No.2)を用いて吸引ろ過した。吸引ろ過は溶液が滴下しなくなるまで行った。吸引ろ過後、ろ紙からパルプを剥がし、ろ過したパルプを恒温槽の温度を50℃に設定した乾燥機に入れて水分率が平衡状態になるまで乾燥した。
この調製した反応液に対して固形分質量10%の丸住製紙製NBKPパルプを絶乾質量にして2gを加えた。つまり、上記スルファミン酸/尿素比((g/L)/(g/L))が200/500(1:2.5)の反応液の場合、スルファミン酸はパルプ100質量部に対して、1000質量部、尿素は2500質量部となるように調製した。スラリーをろ紙(No.2)を用いて吸引ろ過した。吸引ろ過は溶液が滴下しなくなるまで行った。吸引ろ過後、ろ紙からパルプを剥がし、ろ過したパルプを恒温槽の温度を50℃に設定した乾燥機に入れて水分率が平衡状態になるまで乾燥した。
水分率が平衡状態になった後、120℃に設定した乾燥した乾燥機にいれ、25分間加熱反応を行った。
加熱反応後、反応させたパルプを固形分で1質量%以下となるように純水で希釈し、過剰量の炭酸水素ナトリウムを添加することにより中和後、純水で十分に洗浄した。
得られたスルホン化パルプを、スルファミン酸と尿素の質量比が200(g/L):500(g/L))の反応液を使用し、上記と同様に反応させた2回反応後のスルホン化パルプを得た。この2回反応度のスルホン化パルプを、再度、スルファミン酸と尿素の質量比が200(g/L):200(g/L)の反応液を使用し、上記と同様に反応させた3回反応後のスルホン化パルプを得た。
加熱反応後、反応させたパルプを固形分で1質量%以下となるように純水で希釈し、過剰量の炭酸水素ナトリウムを添加することにより中和後、純水で十分に洗浄した。
得られたスルホン化パルプを、スルファミン酸と尿素の質量比が200(g/L):500(g/L))の反応液を使用し、上記と同様に反応させた2回反応後のスルホン化パルプを得た。この2回反応度のスルホン化パルプを、再度、スルファミン酸と尿素の質量比が200(g/L):200(g/L)の反応液を使用し、上記と同様に反応させた3回反応後のスルホン化パルプを得た。
得られた3回反応後のスルホン化パルプを用いて、パナソニック製ファイバーミキサー (MX―X701、高速設定)にて1分間、予備解繊処理を行い得られた分散体を分取して、この分散体に水とエタノールを加えて、所定の配合割合(水/エタノール比(g/g)=40/60)となるように調製し(図2参照)、本解繊処理を行った。具体的には、予備解繊時の固形分濃度は、1.25質量%とした。そして、この予備解繊した分散体に水とエタノールを加え本解繊処理を行い、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度(質量%)が0.5質量%の実施例5のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリー(図2参照)を調製した。
(測定)
(電気伝導度測定によるスルホ基導入量の測定)
調製したスルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量は、電気伝導度測定により測定した。
調製したスルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量は、電気伝導度測定により測定した。
0.5質量%のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリー(エタノールを含まない状態)に体積比で1/10の強酸性イオン交換樹脂(オルガノ株式会社製、アンバージェット1024;コンディショニング済)を加え、1時間以上振とう処理を行う(イオン交換樹脂による処理)。ついで、目開き90μm~200μm程度のメッシュ上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離する。その後のアルカリを用いた滴定では、イオン交換樹脂による処理後のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーに、0.5Nの水酸化ナトリウム水溶液を加えながら、電気伝導度の値の変化を計測した。得られた計測データは、縦軸に電気伝導度、横軸に水酸化ナトリウム滴定量としてプロットすると曲線が得られ、変曲点が確認できる。この変曲点での水酸化ナトリウム滴定量がスルホ基量に相当し、この変曲点の水酸化ナトリウム量を測定に供したスルホン化微細セルロース繊維固形分量で除することで、スルホ基量を求めた。
(ヘイズ値の測定および全光線透過率の測定)
ヘイズ値の測定および全光線透過率の測定は、調製した0.5質量%のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを分取してヘーズメーター(日本電色工業(株)社製、型番;SH-7000)を用いて測定した。測定方法は、JIS K 7105の方法に準拠して行った。
純水を入れた上記ヘーズメーターのオプションのガラスセル(部品番号:2277、角セル、光路長10mm×幅40×高さ55)をブランク測定値とし、測定用スラリーの光透過度を測定した。光源はD65とし、視野は10°とし、測定波長の範囲は、380~780nmとした。
全光線透過率(%)のおよびヘイズ値(%)算出は、ヘーズメーターのコントロールユニット(型番CUII、Ver2.00.02)により得られた数値とした。
ヘイズ値の測定および全光線透過率の測定は、調製した0.5質量%のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを分取してヘーズメーター(日本電色工業(株)社製、型番;SH-7000)を用いて測定した。測定方法は、JIS K 7105の方法に準拠して行った。
純水を入れた上記ヘーズメーターのオプションのガラスセル(部品番号:2277、角セル、光路長10mm×幅40×高さ55)をブランク測定値とし、測定用スラリーの光透過度を測定した。光源はD65とし、視野は10°とし、測定波長の範囲は、380~780nmとした。
全光線透過率(%)のおよびヘイズ値(%)算出は、ヘーズメーターのコントロールユニット(型番CUII、Ver2.00.02)により得られた数値とした。
(B型粘度測定)
粘度測定は、調製した0.5質量%のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの粘度は、B型粘度計を用いて測定した。
粘度測定の測定条件等を以下に示す。
B型粘度計(BLOOKFIELD社製、DV2T(RV型))
測定条件:回転数6rpm、測定温度20℃、測定時間3分、スピンドルはRV-02~07の内適切なものを選定、データの記録方法はシングルポイント
シングルポイントとは、本実験に用いたB型粘度計における測定終了時の値のみを取得する記録方法の設定項目である。つまり、測定開始時から3分経過時の瞬間値を記録している。
粘度測定は、調製した0.5質量%のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの粘度は、B型粘度計を用いて測定した。
粘度測定の測定条件等を以下に示す。
B型粘度計(BLOOKFIELD社製、DV2T(RV型))
測定条件:回転数6rpm、測定温度20℃、測定時間3分、スピンドルはRV-02~07の内適切なものを選定、データの記録方法はシングルポイント
シングルポイントとは、本実験に用いたB型粘度計における測定終了時の値のみを取得する記録方法の設定項目である。つまり、測定開始時から3分経過時の瞬間値を記録している。
(チキソトロピー性指数の測定)
チキソトロピー性指数(TI値)を測定した。
TI値の算出は、上述のB型粘度計を用いて、回転数6rpmと60rpmで測定を行い、回転数6rpmで得られた粘度値を60rpmで得られた粘度値で除した値とした。
チキソトロピー性指数(TI値)を測定した。
TI値の算出は、上述のB型粘度計を用いて、回転数6rpmと60rpmで測定を行い、回転数6rpmで得られた粘度値を60rpmで得られた粘度値で除した値とした。
<スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料の調製>
(実施例6、7)
(実施例6、7)
(スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料の調製)
スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料に含有するためのスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーは、以下のように調製した。
このスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、実施例6は上述の実施例1と同様に行い、実施7は上述の実施例2と同様に行った。
このスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの調製は、下記に記載の方法以外、実施例6は上述の実施例1と同様に行い、実施7は上述の実施例2と同様に行った。
微細化処理工程においては、予備解繊処理を固形分濃度2質量%で実施した後、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が1質量%となるように水とエタノールを加えて本解繊処理を行い所定の配合割合(水/エタノール比(g/g))となるように調製して、実施例6、7用のスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した。
調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを所定の塗料成分と混合して、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを含有したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を調製した(実施例6、7)。
なお、スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料が、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有した塗料に相当する。
なお、スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料が、本実施形態の微細セルロース繊維含有組成物を含有した塗料に相当する。
実験では、塗料成分としてアクリル塗料(アサヒペン社製、水性ガレージカラー クリヤ)を使用した。このアクリル塗料とスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの混合割合は、以下のとおりとした。
実施例6は、実施例1で調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーをとアクリル塗料を、それぞれ20g(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリー)と80g(アクリル塗料)、質量比(g/g)において0.25となるように混合して調製した。つまり、実施例6におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有量が、0.2質量%(スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度0.2質量%)となるように調製した。スルホン化微細セルロース繊維の含有量は、下記式を用いて算出した。
塗料中のスルホン化微細セルロース繊維の含有量(%)=((スルホン化微細セルロース繊維含有スラリー中のスルホン化微細セルロース繊維(g))/塗料全量(g))×100(%)
実施例6は、実施例1で調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーをとアクリル塗料を、それぞれ20g(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリー)と80g(アクリル塗料)、質量比(g/g)において0.25となるように混合して調製した。つまり、実施例6におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有量が、0.2質量%(スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度0.2質量%)となるように調製した。スルホン化微細セルロース繊維の含有量は、下記式を用いて算出した。
塗料中のスルホン化微細セルロース繊維の含有量(%)=((スルホン化微細セルロース繊維含有スラリー中のスルホン化微細セルロース繊維(g))/塗料全量(g))×100(%)
実施例7は、実施例2で調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(g/g)において0.25となるように混合して調製した。つまり、実施例7におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有量が、0.2質量%となるように調製した。
(評価及び測定)
(分散性評価)
スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を調製したのち、かかる塗料液中においてスルホン化微細セルロース繊維の凝集物(ダマ)が見られるかを目視により評価した。
ダマが確認されなければ○、小さなダマがあれば△、大きなダマがあれば×とした。
スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を調製したのち、かかる塗料液中においてスルホン化微細セルロース繊維の凝集物(ダマ)が見られるかを目視により評価した。
ダマが確認されなければ○、小さなダマがあれば△、大きなダマがあれば×とした。
(粘度測定)
粘度測定は、上記B型粘度計を用いて、調製した塗料をビーカーに入れ、アルミ箔で隙間無く蓋をし、20℃の環境下に一昼夜静置した後、測定した。
測定条件は、上記と同様に行った。
粘度測定は、上記B型粘度計を用いて、調製した塗料をビーカーに入れ、アルミ箔で隙間無く蓋をし、20℃の環境下に一昼夜静置した後、測定した。
測定条件は、上記と同様に行った。
(塗膜の速乾性評価)
調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料(実施例6、7)の速乾性の評価を行った。
実験では、ヒノキ木材板に各混合物を0.5g塗工し、時間経過に伴う質量変化を測定した。速乾性評価は、室温20℃、湿度40%の実験室内にて実施した。
図4に示すように、10分後の塗膜の質量が乾燥前と比較して、67%より低ければ◎、70%未満67%以上であれば○、70%以上であれば×とした。
調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料(実施例6、7)の速乾性の評価を行った。
実験では、ヒノキ木材板に各混合物を0.5g塗工し、時間経過に伴う質量変化を測定した。速乾性評価は、室温20℃、湿度40%の実験室内にて実施した。
図4に示すように、10分後の塗膜の質量が乾燥前と比較して、67%より低ければ◎、70%未満67%以上であれば○、70%以上であれば×とした。
(塗膜の強度試験)
調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を使用して形成した塗膜の強度の評価を行った。
実験では、テフロンシート(登録商標)上に、スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料5.0gをキャストし、直径8cmの円形にしたものを、恒温槽を50℃に設定した送風乾燥機で恒量となるまで乾燥させ塗膜を作製した。この塗膜を手で引っ張り、塗膜の強度を判断した。
破断しなければ◎、強く引っ張って破断すれば○、軽い力で引っ張って破断すれば×とした。
調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を使用して形成した塗膜の強度の評価を行った。
実験では、テフロンシート(登録商標)上に、スルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料5.0gをキャストし、直径8cmの円形にしたものを、恒温槽を50℃に設定した送風乾燥機で恒量となるまで乾燥させ塗膜を作製した。この塗膜を手で引っ張り、塗膜の強度を判断した。
破断しなければ◎、強く引っ張って破断すれば○、軽い力で引っ張って破断すれば×とした。
(実施例8、9、10)
実施例8、9、10では、図5に示すように、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が1質量%となるように調製した1%CNFスラリーと、水と、アクリル塗料と、を所定の配合割合となるように調製した以外は、上述の実施例6と同様に行った。
実施例8、9、10では、図5に示すように、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が1質量%となるように調製した1%CNFスラリーと、水と、アクリル塗料と、を所定の配合割合となるように調製した以外は、上述の実施例6と同様に行った。
本実験の粘度及びTI値は、図5に示すように、上記の同様の方法を用いて測定した。
本実験では、以下のような方法により分散特性を評価した。
なお、図5では、この分散特性を分散維持性として示した。
透明の試験管(アズワン社製、ラボランスクリュー管瓶)に調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を所定量分取して、キャップを閉めた後、よく振り、静置した。この時の分取液の試験管の内底面からの高さは9cmであり、これが下式の試験管に分取した分取液の距離に相当する。静置直後は、比較例も含め全てにおいてアクリル塗料が均一に分散してエマルジョンの状態を形成していた。つまり振とう直後の状態は、水とアクリル塗料が均質に混合し両者の界面が形成されていない状態であった。言い換えれば、所定時間静置後の状態が振とう直後の状態と同じ状態であれば、分散特性が優れているといえる。
静置して48時間後に、エマルジョンの状態を確認し、両者に界面が形成されている場合には、下記式により分散特性(%)を評価した。振とう後のエマルジョン状態が維持されて界面が形成されていない場合は、分散特性を100%とした。下記式中の距離とは、液底面と液上面との距離をいう。
なお、図5では、この分散特性を分散維持性として示した。
透明の試験管(アズワン社製、ラボランスクリュー管瓶)に調製したスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を所定量分取して、キャップを閉めた後、よく振り、静置した。この時の分取液の試験管の内底面からの高さは9cmであり、これが下式の試験管に分取した分取液の距離に相当する。静置直後は、比較例も含め全てにおいてアクリル塗料が均一に分散してエマルジョンの状態を形成していた。つまり振とう直後の状態は、水とアクリル塗料が均質に混合し両者の界面が形成されていない状態であった。言い換えれば、所定時間静置後の状態が振とう直後の状態と同じ状態であれば、分散特性が優れているといえる。
静置して48時間後に、エマルジョンの状態を確認し、両者に界面が形成されている場合には、下記式により分散特性(%)を評価した。振とう後のエマルジョン状態が維持されて界面が形成されていない場合は、分散特性を100%とした。下記式中の距離とは、液底面と液上面との距離をいう。
分散特性(%)は、下記式により算出される。
分散特性(%)=(エマルジョン形成部の距離cm)/(試験管に分取した分取液の距離cm)×100で評価した。
例えば、試験管の上部に透明部、下部にエマルジョン(エマルジョン形成部)を有する場合、エマルジョン形成部の底面(試験管の内底面に相当)とエマルジョン形成部上面(エマルジョン形成部と透明部との界面)間の距離を測定して、エマルジョン形成部の距離cmとした。
分散特性(%)=(エマルジョン形成部の距離cm)/(試験管に分取した分取液の距離cm)×100で評価した。
例えば、試験管の上部に透明部、下部にエマルジョン(エマルジョン形成部)を有する場合、エマルジョン形成部の底面(試験管の内底面に相当)とエマルジョン形成部上面(エマルジョン形成部と透明部との界面)間の距離を測定して、エマルジョン形成部の距離cmとした。
なお、リン酸基を用いたものを比較例14~17、微細セルロース繊維無添加のブランクのものを比較例17~20とした。
(実施例11、12、13)
実施例11、12、13では、図6に示すように、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%となるように調製した0.5%CNFスラリーとし、アクリル塗料の代わりに化粧水(皮脂吸着成分を含有する市販の化粧水(静置状態で皮脂吸着成分が沈殿物と形成))を用い、所定の配合割合となるようにスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料を調製し、粘度特性及び分散特性の評価を行った。粘度特性は上述の実施例8と同様に評価した。
なお、図6では、この分散特性を分散維持性として示した。
実施例11、12、13では、図6に示すように、スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%となるように調製した0.5%CNFスラリーとし、アクリル塗料の代わりに化粧水(皮脂吸着成分を含有する市販の化粧水(静置状態で皮脂吸着成分が沈殿物と形成))を用い、所定の配合割合となるようにスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料を調製し、粘度特性及び分散特性の評価を行った。粘度特性は上述の実施例8と同様に評価した。
なお、図6では、この分散特性を分散維持性として示した。
本実験の分散特性評価では、試験管としてlabcon社製、遠沈管スーパーシールキャップを使用し、静置時間を24時間とし、分取液の量を試験管の内底面からの高さは6cmとし、界面の状態を以下のように評価した以外は、実施例8と同様に分散特性を評価した。
本実験における分散特性(%)の下記式により算出される。
分散特性(%)=(試験管に分取した分取液の距離cm-透明部の距離cm)/(試験管に分取した分取液の距離cm)×100
例えば、試験管の上部に透明部、下部にエマルジョン(エマルジョン形成部)を有する場合、透明部の底面(エマルジョン形成部と透明部との界面)と透明部上面(試験管内上面に相当)間の距離を測定して、透明部の距離(cm)とした。
振とう後のエマルジョン状態が維持されて界面が形成されていない場合は、透明部の距離は0cmとなり、分散特性は100%となる。
分散特性(%)=(試験管に分取した分取液の距離cm-透明部の距離cm)/(試験管に分取した分取液の距離cm)×100
例えば、試験管の上部に透明部、下部にエマルジョン(エマルジョン形成部)を有する場合、透明部の底面(エマルジョン形成部と透明部との界面)と透明部上面(試験管内上面に相当)間の距離を測定して、透明部の距離(cm)とした。
振とう後のエマルジョン状態が維持されて界面が形成されていない場合は、透明部の距離は0cmとなり、分散特性は100%となる。
<比較例>
(比較例1、比較例5~7)
比較例1は、水/エタノール比(g/g)が100/0となるように調製した以外、実施例1、2、4と同様に調製した。
比較例5は、スルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量が0.3mmol/gとなるように調製した以外、実施例1、2、4に用いられるスルホン化微細セルロース繊維と同様で行った。また、水/エタノール比(g/g)は、60/40となるように調製した。
比較例6は、スルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量が0.6mmol/gとなるように調製した以外、実施例1、2、4に用いられるスルホン化微細セルロース繊維と同様で行った。また、水/エタノール比(g/g)は、40/60となるように調製した。
比較例7は、水/エタノール比(g/g)が、40/60となるように調製した以外、実施例1、2、4と同様に調製した。
比較例1は、水/エタノール比(g/g)が100/0となるように調製した以外、実施例1、2、4と同様に調製した。
比較例5は、スルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量が0.3mmol/gとなるように調製した以外、実施例1、2、4に用いられるスルホン化微細セルロース繊維と同様で行った。また、水/エタノール比(g/g)は、60/40となるように調製した。
比較例6は、スルホン化微細セルロース繊維に含まれるスルホ基の導入量が0.6mmol/gとなるように調製した以外、実施例1、2、4に用いられるスルホン化微細セルロース繊維と同様で行った。また、水/エタノール比(g/g)は、40/60となるように調製した。
比較例7は、水/エタノール比(g/g)が、40/60となるように調製した以外、実施例1、2、4と同様に調製した。
(比較例2~4)
比較例2~4では、スルホ基の代わりにリン酸基を導入したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した。
比較例2~4では、スルホ基の代わりにリン酸基を導入したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した。
ビーカにリン酸二水素アンモニウム(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)を11.2g、尿素(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)を30gはかりとり、純水を80mL加えて、撹拌して、リン酸エステル化溶液を調製した。
(パルプのリン酸エステル化)
原料である乾燥パルプは次のように作製した。
針葉樹クラフトパルプシート(丸住製紙製NBKPシート)を使用した。以下では、実験に供したNBKPを単にパルプとして説明する。
パルプシートは水分率が7%となるように乾燥させたものを使用し、その坪量は3000g/m2であった。
原料である乾燥パルプは次のように作製した。
針葉樹クラフトパルプシート(丸住製紙製NBKPシート)を使用した。以下では、実験に供したNBKPを単にパルプとして説明する。
パルプシートは水分率が7%となるように乾燥させたものを使用し、その坪量は3000g/m2であった。
リン酸エステル化パルプは次のように作製した。
ビーカーに調製したパルプ5g(固形分質量)を入れ、リン酸エステル化溶液を100g加えた。パルプへ溶液をよく吸収させた後アルミバットに広げ、80℃雰囲気下の乾燥機に入れ、水分率が5%以下に達するまで水を乾燥した。その後、160℃~180℃雰囲気下の乾燥機に入れ、25分間反応させた。その後、目開き63μmのメッシュ(235メッシュ)のステンレスふるい上に注ぎ、中和剤として炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄した後、水分率が平衡状態になるまで乾燥してリン酸エステル化パルプを得た。
ビーカーに調製したパルプ5g(固形分質量)を入れ、リン酸エステル化溶液を100g加えた。パルプへ溶液をよく吸収させた後アルミバットに広げ、80℃雰囲気下の乾燥機に入れ、水分率が5%以下に達するまで水を乾燥した。その後、160℃~180℃雰囲気下の乾燥機に入れ、25分間反応させた。その後、目開き63μmのメッシュ(235メッシュ)のステンレスふるい上に注ぎ、中和剤として炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄した後、水分率が平衡状態になるまで乾燥してリン酸エステル化パルプを得た。
得られたリン酸エステルパルプを上記スルホン化微細セルロース繊維の調製方法と同様の条件で微細化処理して、リン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーを調製した(比較例2~4)。
(比較例8~13)
塗料の比較例として、比較例8~13を調製した。
比較例8は、比較例1で調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(g/g)において0.25となるように混合し調製した。つまり、比較例8におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有量が、0.2質量%となるように調製した。
比較例9は、比較例2で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例10は、比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例11は、比較例2で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例12は、比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例13は、水(純水)とアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
塗料の比較例として、比較例8~13を調製した。
比較例8は、比較例1で調製したスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(g/g)において0.25となるように混合し調製した。つまり、比較例8におけるスルホン化微細セルロース繊維の含有量が、0.2質量%となるように調製した。
比較例9は、比較例2で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例10は、比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例11は、比較例2で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例12は、比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーとアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例13は、水(純水)とアクリル塗料を、それぞれ20gと80g、質量比(20g/80g)において0.25となるように混合し調製した。
比較例14、15、16は、1%CNFとして比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーを用い、図5における配合割合に調製した以外は、実施例8と同様の測定及び評価を行った。
比較例17~20は、微細セルロース繊維を含有しない状態で、図5における配合割合に調製した以外は、実施例8と同様の測定及び評価を行った。
比較例21、22、23は、0.5%CNFとして比較例3で調製したリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーを用い、図6における配合割合に調製した以外は、実施例11と同様の測定及び評価を行った。
比較例24は、微細セルロース繊維を含有しない状態で、図6における配合割合に調製した以外は、実施例11と同様の測定及び評価を行った。
比較例の各特性(物性)は、上記実施例と同様の方法により測定した。結果は図に示す。
<実験結果>
実施例1~7の実験結果を図1~図4に示す。
図1および図2は、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの特性(物性)を示した表である。
図3および図4は、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを含有した塗料の特性(物性)を示した表である。
図1および図2は、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーの特性(物性)を示した表である。
図3および図4は、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを含有した塗料の特性(物性)を示した表である。
図1、図2に示すように、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーは、高い透明性と所定の粘度特性を有していた。なお、比較例1の結果から、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーに含有したスルホン化微細セルロース繊維は、透明性を発揮する構造を有する繊維であることが分かる。
また、比較例のリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーと比べて、優れた透明性および粘性を有していた。
また、比較例のリン酸エステル化微細セルロース繊維含有スラリーと比べて、優れた透明性および粘性を有していた。
図2に示すように、スルホ基の導入量が少ないと解繊処理すら行うことができなかった(比較例5)。一方、スルホ基の導入量を高くすることにより、エタノールの濃度を高くしても優れた透明性と粘性を有していた(実施例5)。つまり、スルホ基量が多いほど、水/エタノール溶液中のエタノール比率が高くなっても透明性(つまりスルホン化微細セルロース繊維の分散性)を維持できることが確認できた。
図2に示すように、実施例3と比較例6では、スルホ基の導入量が同じであるが、前者(水/エタノールが60/40)は、解繊処理を行うことができたのに対して、後者(水/エタノールが40/60)は解繊処理を行うことができなかった。また、同様に、実施例4と比較例7では、スルホ基の導入量が同じであるが、前者(水/エタノールが60/40)と後者(水/エタノールが40/60)では、前者が高い透明性を示しており(つまり分散性を有する構造のスルホン化微細セルロース繊維が得られていることを示している)、適切な粘度特性を示したのに対して、後者は解繊処理を行うことができたものの、透明性が低く(つまり適切なスルホン化微細セルロース繊維が調製できていない)、粘度特性も適切に測定することができなかった。
つまり、スルホ基の導入量が1.3mmol/g以下の場合、エタノールの比率を水よりも多くしたスラリー状態では、解繊処理が行いにくい傾向にあり、解繊処理を行うことができたとしても所望のスルホン化微細セルロース繊維を調製しにくいことが分かった。
図2に示すように、実施例3と比較例6では、スルホ基の導入量が同じであるが、前者(水/エタノールが60/40)は、解繊処理を行うことができたのに対して、後者(水/エタノールが40/60)は解繊処理を行うことができなかった。また、同様に、実施例4と比較例7では、スルホ基の導入量が同じであるが、前者(水/エタノールが60/40)と後者(水/エタノールが40/60)では、前者が高い透明性を示しており(つまり分散性を有する構造のスルホン化微細セルロース繊維が得られていることを示している)、適切な粘度特性を示したのに対して、後者は解繊処理を行うことができたものの、透明性が低く(つまり適切なスルホン化微細セルロース繊維が調製できていない)、粘度特性も適切に測定することができなかった。
つまり、スルホ基の導入量が1.3mmol/g以下の場合、エタノールの比率を水よりも多くしたスラリー状態では、解繊処理が行いにくい傾向にあり、解繊処理を行うことができたとしても所望のスルホン化微細セルロース繊維を調製しにくいことが分かった。
また、図3に示すように、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを用いて作製したフィルムは、高い透明性を有することが確認できた。
図1および図2の結果から、エタノール量が増加に伴い各官能基により微細セルロース繊維の分散状態が異なった。スルホ基ではリン酸基と比べて、混合溶液中の水の比率を変えても透明性を維持することができた。このことから、スルホ基のほうがリン酸基より、微細セルロース繊維の分散性を改善するのに効果的だと考えられる。
図3に示すように、スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーを含有した塗料は、比較例と比べて優れた特性を有していた。とくに、水のみのままアクリル塗料に混ぜると塗料中において微細セルロース繊維が凝集してダマを形成する傾向が見られた。しかし、水にエタノールを混合した混合溶液にスルホン化微細セルロース繊維を分散させたスルホン化微細セルロース繊維含有スラリーをアクリル塗料と混合することにより、ダマはほとんど確認されなかった。
これらのことから、エタノールを混合した混合溶液は塗料成分との親和性が高いために、エタノール混合溶液にスルホン化微細セルロース繊維が均一に分散していれば(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーが透明な状態、つまりヘイズ値が低い値を示していれば)、アクリル塗料などの塗料成分と混合しても、両者が適切にまじりわせやすいと考えられる。
また、図4に示すように、塗料中に揮発を有するエタノールが混合されているので、速乾性(取り扱い性)を向上させることができることが確認できた。つまり、本発明の塗料を用いれば、微細セルロース繊維を含有させつつ、塗工性および取り扱い性を向上させることができることが確認できた。
これらのことから、エタノールを混合した混合溶液は塗料成分との親和性が高いために、エタノール混合溶液にスルホン化微細セルロース繊維が均一に分散していれば(スルホン化微細セルロース繊維含有スラリーが透明な状態、つまりヘイズ値が低い値を示していれば)、アクリル塗料などの塗料成分と混合しても、両者が適切にまじりわせやすいと考えられる。
また、図4に示すように、塗料中に揮発を有するエタノールが混合されているので、速乾性(取り扱い性)を向上させることができることが確認できた。つまり、本発明の塗料を用いれば、微細セルロース繊維を含有させつつ、塗工性および取り扱い性を向上させることができることが確認できた。
実施例8~10の実験結果を図5に示す。
微細セルロース繊維を含有しない塗料液体(比較例18~20)では、水と塗料成分とが分離するのに対して、本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料では、塗料成分(アクリル塗料)が分離しない、つまり分散特性が100%であることが確認できた。
しかも、実施例8~10のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、スルホ基の代わりにリン酸基を導入した微細セルロース繊維含有塗料(比較例14~16)と比べても優れた分散特性を発揮することが確認できた。
また、実施例8~10のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、比較例14~16の塗料と比べても同様の粘度を有し、かつ所定のTI値を発揮しながらも、適切な分散特性(スルホン化微細セルロース繊維が適切に分散した状態)を発揮することが確認できた。
微細セルロース繊維を含有しない塗料液体(比較例18~20)では、水と塗料成分とが分離するのに対して、本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料では、塗料成分(アクリル塗料)が分離しない、つまり分散特性が100%であることが確認できた。
しかも、実施例8~10のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、スルホ基の代わりにリン酸基を導入した微細セルロース繊維含有塗料(比較例14~16)と比べても優れた分散特性を発揮することが確認できた。
また、実施例8~10のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、比較例14~16の塗料と比べても同様の粘度を有し、かつ所定のTI値を発揮しながらも、適切な分散特性(スルホン化微細セルロース繊維が適切に分散した状態)を発揮することが確認できた。
したがって、本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、所定の構造(所定の透明性を発揮する構造)を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有することにより、優れた分散特性(塗料成分を均質に分散させた状態を維持すること)を発揮することが確認できた。このため、本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料を使用すれば、塗料成分が均質に含まれる塗膜を形成することができることが確認できた。しかも、低い粘度及び所定のTI値を発揮させることができることから、塗料としての取り扱い性を向上させることができることが確認できた。一方、比較例14~16の塗料では、分散特性が本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料と比べても低いことから、塗膜中の塗料成分が本発明のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料の塗膜と比べて均質性が低下することが分かった。
実施例11~13の実験結果を図6に示す。
微細セルロース繊維を含有しない化粧料液体(比較例24)では、化粧成分が分離して沈殿物を形成するのに対して、実施例11~12のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料では、化粧成分の沈殿が全く発生せず、実施例13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料でも70%以上の分散特性を発揮することが確認できた。
しかも、実施例11~13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料は、スルホ基の代わりにリン酸基を導入した微細セルロース繊維含有化粧液体(比較例21~23)と比べても優れた分散特性を発揮することが確認できた。
また、実施例11~13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料は、比較例21~23と比べても粘度を低くでき、しかも所定のTI値を発揮することが確認できた。
微細セルロース繊維を含有しない化粧料液体(比較例24)では、化粧成分が分離して沈殿物を形成するのに対して、実施例11~12のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料では、化粧成分の沈殿が全く発生せず、実施例13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料でも70%以上の分散特性を発揮することが確認できた。
しかも、実施例11~13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料は、スルホ基の代わりにリン酸基を導入した微細セルロース繊維含有化粧液体(比較例21~23)と比べても優れた分散特性を発揮することが確認できた。
また、実施例11~13のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有化粧料は、比較例21~23と比べても粘度を低くでき、しかも所定のTI値を発揮することが確認できた。
したがって、本実験のスルホン化微細セルロース繊維スラリー含有塗料は、所定の構造(所定の透明性を発揮する構造)を有するスルホン化微細セルロース繊維を含有することにより、優れた分散特性(化粧成分を均質に分散させた状態を維持すること)を発揮することが確認できた。
このため、本発明の微細セルロース繊維含有組成物を化粧料に含有することにより、沈殿し易い化粧組成物などを常に均質な状態に維持できるので、かかる化粧料を皮膚に塗布した際に沈殿し易い化粧組成物も適切に塗布することができるから、化粧料の効果を適切に発揮させることができる。
また、沈殿を形成し易い化粧料の場合、使用前に沈殿物が均質な状態となるようにしっかりと振る必要があり、振りが不十分の場合には化粧料の効果を適切に発揮させることができないことがある。しかしながら、このような化粧料が本発明の微細セルロース繊維含有組成物を含有していれば、使用する直前のかかる動作を行わなくても化粧料の効果を適切に発揮させることができる。
このため、本発明の微細セルロース繊維含有組成物を化粧料に含有することにより、沈殿し易い化粧組成物などを常に均質な状態に維持できるので、かかる化粧料を皮膚に塗布した際に沈殿し易い化粧組成物も適切に塗布することができるから、化粧料の効果を適切に発揮させることができる。
また、沈殿を形成し易い化粧料の場合、使用前に沈殿物が均質な状態となるようにしっかりと振る必要があり、振りが不十分の場合には化粧料の効果を適切に発揮させることができないことがある。しかしながら、このような化粧料が本発明の微細セルロース繊維含有組成物を含有していれば、使用する直前のかかる動作を行わなくても化粧料の効果を適切に発揮させることができる。
本発明の微細セルロース繊維含有組成物および増粘剤は、医療分野、食品分野、環境分野、工業分野、製紙分野などの各分野において、微細セルロース繊維を分散させるために使用される組成物、増粘剤として適している。また、本発明の塗料は、微細セルロース繊維の特性を発揮するものとして環境分野、工業分野などに広く活用することができる。
Claims (14)
- 対象液体に用いられる組成物であり、
水と、水溶性溶剤と、該水溶性溶媒と水の混合溶液に分散した、水酸基の一部がスルホ基で置換され、該スルホ基の導入量が0.4mmol/g~3.0mmol/gのスルホン化微細セルロース繊維と、を含み、
該スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態におけるヘイズ値が30%以下である
ことを特徴とする微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記水の含有量が、
前記スルホン化微細セルロース繊維1質量部に対して20質量部~300質量部であり、
前記水溶性溶剤の含有量が、
前記水100質量部に対して10質量部~300質量部である
ことを特徴とする請求項1記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.5質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、5.0以上である
ことを特徴とする請求項1または2記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記水溶性溶剤が、低級アルコールである
ことを特徴とする請求項1、2または3記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記スルホン化微細セルロース繊維の平均繊維幅が、2nm以上、30nm以下である
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記スルホン化微細セルロース繊維は、アスペクト比(平均繊維長/平均繊維幅)が、20以上、1000以下である
ことを特徴とする請求項1、2、3、4または5記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記対象液体が塗料である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記対象液体が皮膚外用剤である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記対象液体が化粧料である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 前記対象液体が増粘剤である
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物。 - 請求項1~6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する塗料であり、
該塗料中における、前記微細セルロース繊維含有組成物中のスルホン化微細セルロース繊維の含有率が、0.05質量%~10質量%である
ことを特徴とする塗料。 - 前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃及び回転数6rpm、3分の条件で測定した粘度が、100mPa・s以以上、4000mPa・s以下である
ことを特徴とする請求項11記載の塗料。 - 前記スルホン化微細セルロース繊維の固形分濃度が0.1質量%~1.0質量%の状態における、B型粘度計を用いて、20℃、回転数6rpmと回転数60rpm、で測定を行い、各々の粘度を算出し、各粘度比(回転数6rpmでの粘度/回転数60rpmでの粘度)から算出されるチキソトロピー性指数が、2.0以上である
ことを特徴とする請求項11または12記載の塗料。 - 請求項1~6のいずれかに記載の微細セルロース繊維含有組成物を含有する増粘剤であり、
前記スルホン化微細セルロース繊維の含有量が、前記増粘剤の全量に対して、0.1質量%~95質量%である
ことを特徴とする増粘剤。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2020117295 | 2020-07-07 | ||
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JP2021112414A Pending JP2022014915A (ja) | 2020-07-07 | 2021-07-06 | 微細セルロース繊維含有組成物、塗料および増粘剤 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023132012A1 (ja) * | 2022-01-05 | 2023-07-13 | 丸住製紙株式会社 | 微細セルロース繊維含有組成物、塗料および増粘剤 |
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2021
- 2021-07-06 JP JP2021112414A patent/JP2022014915A/ja active Pending
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WO2023132012A1 (ja) * | 2022-01-05 | 2023-07-13 | 丸住製紙株式会社 | 微細セルロース繊維含有組成物、塗料および増粘剤 |
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