JP2023007055A - Nanocellulose-containing laminate, and method of producing the same - Google Patents

Nanocellulose-containing laminate, and method of producing the same Download PDF

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幸治 高木
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Abstract

To provide a nanocellulose-containing laminate having good productivity and water repellency, and a method of producing the same.SOLUTION: A nanocellulose-containing laminate pertaining to one embodiment of the present invention includes: a functional layer containing a silane-modified cellulose; and a substrate layer, where the water drop contact angle of the functional layer is 90° or more. A method of producing a nanocellulose laminate pertaining to one embodiment of the present invention includes: a coating liquid-preparing process of preparing a coating liquid composed of a composition for forming a functional layer including nanocelulose, and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraethoxysilane; a coated film-forming process of applying the coating liquid onto the substrate layer to form a coated film; and a heat treatment process of subjecting the coated film to heat treatment to obtain the functional layer containing the silane-modified nanocellulose, where the water drop contact angle of the surface of the functional layer is 90° or more.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、ナノセルロース含有積層体及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nanocellulose-containing laminate and a method for producing the same.

近年、サーキュラーエコノミー(持続可能社会)の観点から、植物由来材料を利用した高機能材料が注目されており、例えば、植物繊維を解繊してナノ化したセルロースナノマテリアルを適用した機能性材料の提案がなされている。 In recent years, from the perspective of a circular economy (sustainable society), high-performance materials using plant-derived materials have been attracting attention. A proposal is made.

セルロースナノマテリアル表面を化学修飾した、化学修飾ナノセルロースマテリアルは、透明性や機能性付与に優れることから、さまざまな用途への適用が検討されている。
例えば、特許文献1には、セルロースナノファイバーと無機微粒子を含んだコーティング液を基膜上に塗布し、力学強度を向上させる技術が知られている。
また、特許文献2には、化学的に結合している、シリカキセロゲルやシリカエアロゲルとセルロースナノファイバーを断熱材に利用した機能性材料が開示されている。
さらに、非特許文献1には、凍結乾燥にて作成したセルロースナノファイバーエアロゲルに対してディッピングによるシリル化処理を行い、油水分離膜として適用する検討がなされている。
Chemically modified nanocellulose materials, which are obtained by chemically modifying the surface of cellulose nanomaterials, are being studied for application to various uses because they are excellent in transparency and functionality.
For example, Patent Literature 1 discloses a technique of applying a coating liquid containing cellulose nanofibers and inorganic fine particles onto a base film to improve the mechanical strength.
In addition, Patent Document 2 discloses a functional material using silica xerogel or silica airgel and cellulose nanofibers, which are chemically bonded, as a heat insulating material.
Furthermore, in Non-Patent Document 1, a study is made on applying a silylation treatment by dipping to a cellulose nanofiber aerogel prepared by freeze-drying and applying it as an oil-water separation membrane.

特開2010-155427号公報JP 2010-155427 A 特開2014-237910号公報JP 2014-237910 A

S.Zhou et al.,ACS Sustainable Chem.Eng.2016,4,6409-6416S.Zhou et al.,ACS Sustainable Chem.Eng.2016,4,6409-6416

特許文献1に記載されている技術では、ナノ化されたセルロース表面に豊富に存在する水酸基の影響で、撥水性に劣ることが想定される。例えば外装材等のように、水に曝されるような用途において撥水性が劣ると、耐久性などの点で問題が生じることになる。
また、特許文献2や非特許文献1に記載されている技術においては、凍結乾燥やディッピングといった、バッチ式プロセスや汎用設備では連続生産が難しいプロセスが含まれており、高効率の生産に不向きであることが想定される。
In the technique described in Patent Document 1, it is assumed that the water repellency is inferior due to the influence of hydroxyl groups abundantly present on the surface of nano-sized cellulose. For example, in applications exposed to water, such as exterior materials, if the water repellency is poor, problems arise in terms of durability and the like.
In addition, the techniques described in Patent Document 2 and Non-Patent Document 1 include processes such as freeze-drying and dipping, which are difficult to achieve continuous production with batch processes or general-purpose equipment, and are not suitable for high-efficiency production. It is assumed that there is.

そこで、本発明は、生産性が良好であり、撥水性が良好なナノセルロース含有積層体及びその製造方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a nanocellulose-containing laminate with good productivity and good water repellency, and a method for producing the same.

本発明は、以下の態様を有する。 The present invention has the following aspects.

[1] シラン変性ナノセルロースを含有する機能層と、基材層とを有し、前記機能層表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体。
[2] 前記機能層の表面粗さSaが5nm以上である、上記[1]に記載のナノセルロース含有積層体。
[3] 前記機能層の全光線透過率が85%以上である、上記[1]又は[2]に記載のナノセルロース含有積層体。
[1] A nanocellulose-containing laminate having a functional layer containing silane-modified nanocellulose and a substrate layer, wherein the functional layer has a water droplet contact angle of 90 degrees or more.
[2] The nanocellulose-containing laminate according to [1] above, wherein the functional layer has a surface roughness Sa of 5 nm or more.
[3] The nanocellulose-containing laminate according to [1] or [2] above, wherein the functional layer has a total light transmittance of 85% or more.

[4] 前記シラン変性ナノセルロースは、ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとの反応物である、上記[1]~[3]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。 [4] The above [ 1] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [3].

[5] 前記モノアルコキシシランが、トリメチルメトキシシラン及びトリメチルエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記[4]に記載のナノセルロース含有積層体。 [5] The nanocellulose-containing laminate according to [4] above, wherein the monoalkoxysilane is at least one selected from the group consisting of trimethylmethoxysilane and trimethylethoxysilane.

[6] 前記ジアルコキシシランが、下記一般式(1)により表される化合物である、上記[4]又は[5]に記載のナノセルロース含有積層体。 [6] The nanocellulose-containing laminate according to [4] or [5] above, wherein the dialkoxysilane is a compound represented by the following general formula (1).

Figure 2023007055000001
Figure 2023007055000001

ここで、上記式(1)において、R及びRは炭素数1~8のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。R及びRは炭素数1~3のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。 Here, in formula (1) above, R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and R 1 and R 3 may be the same or different. R 2 and R 4 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 and R 4 may be the same or different.

[7] 前記ジアルコキシシランが、ジメチルジメトキシシラン及びジメチルジエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記[6]に記載のナノセルロース含有積層体。 [7] The nanocellulose-containing laminate according to [6] above, wherein the dialkoxysilane is at least one selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane.

[8] 前記トリアルコキシシランが、下記一般式(2)により表される化合物である、上記[4]~[7]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。 [8] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [4] to [7] above, wherein the trialkoxysilane is a compound represented by the following general formula (2).

Figure 2023007055000002
Figure 2023007055000002

ここで、上記式(2)において、Rは炭素数1~8のアルキル基である。R~Rは炭素数1~3のアルキル基であり、R~Rは互いに同じであっても異なっていてもよい。 Here, in the above formula (2), R 5 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 6 to R 8 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 to R 8 may be the same or different.

[9] 前記トリアルコキシシランが、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン及びn-ヘキシルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記[8]に記載のナノセルロース含有積層体。
[10] 前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、上記[4]~[9]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。
[11] 前記モノアルコキシシラン、前記ジアルコキシシラン及び前記トリアルコキシシランの合計含有量(A)と、テトラアルコキシシランの含有量(B)とのモル比A/Bが1.0を超える、上記[4]~[10]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。
[9] The trialkoxysilane is selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane and n-hexyltriethoxysilane. The nanocellulose-containing laminate according to [8] above, which is at least one selected.
[10] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [4] to [9] above, wherein the tetraalkoxysilane is at least one selected from the group consisting of tetramethoxysilane and tetraethoxysilane.
[11] The above, wherein the molar ratio A/B of the total content (A) of the monoalkoxysilane, the dialkoxysilane and the trialkoxysilane to the content (B) of the tetraalkoxysilane exceeds 1.0. [4] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [10].

[12] 前記機能層の厚みが10~1,000nmである、上記[1]~[11]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。
[13] 前記基材層が、樹脂フィルム、繊維状基材又はガラスである、上記[1]~[12]のいずれかに記載のナノセルロース含有積層体。
[12] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [1] to [11] above, wherein the functional layer has a thickness of 10 to 1,000 nm.
[13] The nanocellulose-containing laminate according to any one of [1] to [12] above, wherein the substrate layer is a resin film, fibrous substrate or glass.

[14] ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する、塗布液調製工程と、
前記塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する、塗膜形成工程と、
前記塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含み、
前記機能層表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体の製造方法。
[14] A coating solution is prepared from a composition for forming a functional layer containing nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane. , a coating liquid preparation step;
A coating film forming step of applying the coating liquid to a base material layer to form a coating film;
A heat treatment step of heat-treating the coating film to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose,
A method for producing a nanocellulose-containing laminate, wherein the functional layer surface has a water droplet contact angle of 90 degrees or more.

[15] ナノセルロースを含む第一の塗布液を基材層に塗布する、第一の塗布工程と、
モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランを含む第二の塗布液を、前記第一の塗布液が塗布された基材層表面に塗布する、第二の塗布工程と、
前記塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含み、
前記機能層表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体の製造方法。
[15] A first coating step of applying a first coating liquid containing nanocellulose to the substrate layer;
A second coating liquid containing at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane is applied to the substrate layer surface coated with the first coating liquid. a second application step of applying to
A heat treatment step of heat-treating the coating film to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose,
A method for producing a nanocellulose-containing laminate, wherein the functional layer surface has a water droplet contact angle of 90 degrees or more.

本発明のナノセルロース含有積層体は、機能層表面の水滴接触角が90度以上であることで、撥水性が良好となる。また、本発明のナノセルロース含有積層体は、機能層形成用組成物からなる塗布液を基材に塗布して加熱処理することで作製できるため、連続生産が可能であり、生産性が高い。 The nanocellulose-containing laminate of the present invention has good water repellency because the water droplet contact angle on the surface of the functional layer is 90 degrees or more. In addition, since the nanocellulose-containing laminate of the present invention can be produced by applying a coating liquid composed of a composition for forming a functional layer to a substrate and heat-treating the substrate, continuous production is possible and productivity is high.

次に、本発明の実施の形態の一例について詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。 Next, an example of an embodiment of the invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.

<ナノセルロース含有積層体>
本発明の実施形態の一例に係るナノセルロース含有積層体(以下、「本積層体」ともいう)は、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層(以下、「本機能層」ともいう)と、基材層とを有する。
<Nanocellulose-containing laminate>
A nanocellulose-containing laminate (hereinafter also referred to as "this laminate") according to an example of the embodiment of the present invention includes a functional layer containing silane-modified nanocellulose (hereinafter also referred to as "this functional layer") and a substrate. and a material layer.

本発明において「ナノセルロース」とは、セルロースを機械的処理又は化学的処理によってナノレベルまで解砕したものである。「ナノセルロース」を含有することは、電子顕微鏡での観察や、IR分光などによって判定することができる。
「シラン変性ナノセルロース」とは、ナノセルロースとシランとの反応物、例えば脱水縮合反応物を意味し、「シラン変性ナノセルロース」を含有することは、XPS元素分析などによって判定することができる。
In the present invention, "nanocellulose" is cellulose crushed to nano level by mechanical or chemical treatment. Containment of "nanocellulose" can be determined by observation with an electron microscope, IR spectroscopy, or the like.
"Silane-modified nanocellulose" means a reaction product of nanocellulose and silane, for example, a dehydration condensation reaction product, and the content of "silane-modified nanocellulose" can be determined by XPS elemental analysis or the like.

以下、本積層体を構成する各層について説明する。 Each layer constituting the laminate will be described below.

1.本機能層
本積層体の本機能層は、シラン変性ナノセルロースを主材として含有する。
この際、主材とは、本機能層を構成する材料のうち最も質量割合の高い材料の意味であり、例えば本機能層を構成する材料の50質量%以上、中でも60質量%以上、その中でも70質量%以上、その中でも80質量%以上、その中でも90質量%以上(100質量%を含む)を占める場合がある。
なお、本機能層は、未変性ナノセルロースを含んでいてもよい。その場合、シラン変性ナノセルロースの量が未変性ナノセルロースの量よりも多い方が好ましい。
1. Present Functional Layer The present functional layer of the present laminate contains silane-modified nanocellulose as a main material.
In this case, the main material means a material having the highest mass ratio among the materials constituting the functional layer. It may account for 70% by mass or more, more than 80% by mass, and more than 90% by mass (including 100% by mass).
The functional layer may contain unmodified nanocellulose. In that case, the amount of silane-modified nanocellulose is preferably greater than the amount of unmodified nanocellulose.

本機能層のシラン変性ナノセルロースは、ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとの反応物、例えば脱水縮合反応物であるのが好ましい。 The silane-modified nanocellulose of the functional layer is a reaction product of nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane, such as a dehydration condensation reaction. It is preferably an object.

本機能層は、撥水性の観点から、表面の水滴接触角が90度以上であるのが好ましく、中でも95度以上であるのがより好ましい。水滴接触角の上限は特に限定されず、例えば150度以下であってもよい。
なお、水滴接触角は、接触角計(協和化学(株)製、Drop Master500)によって測定できる。
From the viewpoint of water repellency, the functional layer preferably has a water droplet contact angle of 90 degrees or more, more preferably 95 degrees or more. The upper limit of the water droplet contact angle is not particularly limited, and may be, for example, 150 degrees or less.
The water droplet contact angle can be measured with a contact angle meter (Drop Master 500, manufactured by Kyowa Kagaku Co., Ltd.).

本機能層の表面粗さSa(ISO 25178)は5nm以上が好ましく、10nm以上がより好ましい。当該表面粗さSaの上限は特に限定されないが、1000nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましい。
本機能層の表面粗さSaが上記範囲であれば、機能層表面の水滴接触角がより高まり、撥水性をより良好とすることができる。
本機能層の表面凹凸構造は、例えば、後述するゾルゲル反応及び相分離によって形成することができる。
なお、表面粗さSa(ISO 25178)は、算術平均高さ、すなわち、表面の平均面に対して、各点の高さの差の絶対値の平均を表し、例えば走査型白色干渉顕微鏡(菱化システム社製「VertScan(登録商標)」)を用いて測定することができる。
The surface roughness Sa (ISO 25178) of this functional layer is preferably 5 nm or more, more preferably 10 nm or more. Although the upper limit of the surface roughness Sa is not particularly limited, it is preferably 1000 nm or less, more preferably 500 nm or less.
If the surface roughness Sa of the present functional layer is within the above range, the water droplet contact angle on the surface of the functional layer can be increased, and the water repellency can be improved.
The uneven surface structure of this functional layer can be formed, for example, by the sol-gel reaction and phase separation described below.
The surface roughness Sa (ISO 25178) represents the arithmetic average height, that is, the average of the absolute values of the difference in height of each point with respect to the average plane of the surface. It can be measured using "VertScan (registered trademark)" manufactured by Kagaku System Co., Ltd.).

本機能層の全光線透過率は、100%を上限として、85%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
本機能層のヘーズは、0%以上30%以下が好ましく、中でも1%以上或いは25%以下がより好ましく、その中でも5%以上或いは22%以下がさらに好ましく、その中でも10%以上或いは20%以下がよりさらに好ましい。
The total light transmittance of this functional layer is preferably 85% or more, more preferably 90% or more, with an upper limit of 100%.
The haze of the functional layer is preferably 0% or more and 30% or less, more preferably 1% or more or 25% or less, more preferably 5% or more or 22% or less, and more preferably 10% or more or 20% or less. is even more preferable.

本機能層の全光線透過率及びヘーズが上記範囲であることで、表面の凹凸構造で水滴接触角をより高めながらも、積層体の透明性を良好にできるため、視認性が要求されるような用途においても適用が可能となる。
なお、全光線透過率及びヘーズは、JIS K 7136に準拠し、村上色彩研究所製ヘーズメーター「HM-150」によって測定できる。
When the total light transmittance and haze of the functional layer are within the above ranges, the transparency of the laminate can be improved while the contact angle of water droplets can be further increased by the uneven structure of the surface, and visibility is required. It can also be applied to other applications.
The total light transmittance and haze can be measured according to JIS K 7136 with a haze meter "HM-150" manufactured by Murakami Color Laboratory.

本機能層の厚みは、塗膜の強度を良好にし、クラックを防ぐ観点から、10~1,000nmが好ましく、中でも50nm以上或いは500nm以下がより好ましく、その中でも100nm以上或いは300nm以下がさらに好ましい。 The thickness of the functional layer is preferably 10 to 1,000 nm, more preferably 50 nm or more or 500 nm or less, and even more preferably 100 nm or more or 300 nm or less, from the viewpoint of improving the strength of the coating film and preventing cracks.

[機能層形成用組成物]
本積層体の本機能層は、ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物(以下、「本機能層形成用組成物」ともいう)から形成されることが好ましい。
[Composition for forming functional layer]
The functional layer of the laminate is a composition for forming a functional layer containing nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraethoxysilane ( Hereinafter, it is also referred to as "this functional layer-forming composition").

本発明において、本機能層の撥水性が良好となる原因は定かではないが、例えば、以下のことが考えられる。
本機能層を形成する際に起こる、ナノセルロースとアルコキシシランの脱水縮合反応、及び、加水分解されたアルコキシシラン同士の縮合反応、いわゆるゾルゲル反応の両反応が、本機能層の表面粗さの向上に寄与しているものと考えられる。例えば、ナノセルロースとアルコキシシランとの脱水縮合反応が起こった後、アルキル基由来の疎水相互作用によって、機能層塗膜内で相分離が起こり、アルキル基が凝集するように構造が形成される。この際、この構造が、単に上記ゾルゲル反応が起こるよりも粗大なので、表面が粗くなり、水滴接触角が高くなると考えることができる。
また、ナノセルロースとアルコキシシランとが脱水縮合反応すると、ナノセルロースの水酸基、すなわち機能層内の極性基の割合が少なくなるため、機能層として撥水性向上に寄与することも考えられる。
In the present invention, the reason why the present functional layer has good water repellency is not clear, but the following may be considered, for example.
Both the dehydration condensation reaction of nanocellulose and alkoxysilane and the condensation reaction between hydrolyzed alkoxysilanes, the so-called sol-gel reaction, which occur when forming the functional layer, improve the surface roughness of the functional layer. is thought to contribute to For example, after a dehydration condensation reaction occurs between nanocellulose and alkoxysilane, phase separation occurs within the functional layer coating film due to hydrophobic interactions derived from alkyl groups, and a structure is formed in which the alkyl groups aggregate. At this time, since this structure is coarser than the sol-gel reaction simply occurs, it can be considered that the surface becomes rough and the water droplet contact angle increases.
In addition, the dehydration condensation reaction between nanocellulose and alkoxysilane reduces the proportion of hydroxyl groups in nanocellulose, ie, polar groups in the functional layer, and thus may contribute to the improvement of water repellency as a functional layer.

以下、本機能層形成用組成物について説明する。 The functional layer-forming composition will be described below.

(ナノセルロース)
本機能層形成用組成物が含有するナノセルロースとしては、例えば長い繊維状のセルロースナノファイバー(CNF)や、高結晶性であるセルロースナノクリスタル(CNC)を挙げることができる。添加しても組成物の粘度が高くなりにくく、基材層への塗布時におけるハンドリング性が良好となる観点から、セルロースナノクリスタルが好ましい。
(Nanocellulose)
Examples of nanocellulose contained in the functional layer-forming composition include long fibrous cellulose nanofibers (CNF) and highly crystalline cellulose nanocrystals (CNC). Cellulose nanocrystals are preferable from the viewpoint that the viscosity of the composition does not easily increase even when added, and the handling properties when applied to the base material layer are improved.

ナノセルロースの平均繊維径は、機能層の透明性を良好にする観点から、0.1nm以上100nm以下が好ましく、中でも0.5nm以上或いは50nm以下がより好ましく、その中でも1nm以上或いは20nm以下がさらに好ましい。
また、ナノセルロースの平均繊維長は、機能層の透明性を良好にする観点から、1nm以上1000nm以下が好ましく、中でも5nm以上或いは500nm以下がより好ましく、その中でも10nm以上或いは200nm以下がさらに好ましい。
ナノセルロースの平均アスペクト比(繊維長/繊維径)は、1以上500以下が好ましく、中でも10以上或いは200以下がより好ましく、その中でも20以上或いは100以下がさらに好ましい。平均アスペクト比が上記範囲内にあることで、機能層形成用組成物が増粘しにくく、取扱性が良好になる。
なお、ナノセルロースの平均繊維径、平均繊維長及び平均アスペクト比は、ナノセルロース水分散液中、又は機能層形成用塗布液中に分散した繊維を走査電子顕微鏡等で観察し、10個、より好ましくは100個選択して測定した平均値より求めることができる。
From the viewpoint of improving the transparency of the functional layer, the average fiber diameter of nanocellulose is preferably 0.1 nm or more and 100 nm or less, more preferably 0.5 nm or more or 50 nm or less, and more preferably 1 nm or more or 20 nm or less. preferable.
The average fiber length of nanocellulose is preferably 1 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 5 nm or more and 500 nm or less, and even more preferably 10 nm or more and 200 nm or less, from the viewpoint of improving the transparency of the functional layer.
The average aspect ratio (fiber length/fiber diameter) of nanocellulose is preferably 1 or more and 500 or less, more preferably 10 or more or 200 or less, and even more preferably 20 or more or 100 or less. When the average aspect ratio is within the above range, the composition for forming a functional layer is less likely to thicken and has good handleability.
In addition, the average fiber diameter, average fiber length and average aspect ratio of nanocellulose are obtained by observing fibers dispersed in the nanocellulose aqueous dispersion or the functional layer forming coating liquid with a scanning electron microscope or the like. Preferably, it can be obtained from the average value of 100 selected and measured.

(アルコキシシラン)
本機能層形成用組成物が含有するアルコキシシランは、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種であればよい。これらのうちの2種以上であってもよい。
(Alkoxysilane)
The alkoxysilane contained in the functional layer-forming composition may be at least one selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraethoxysilane. Two or more of these may be used.

前記モノアルコキシシランとしては、トリメチルメトキシシラン及びトリメチルエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。 Examples of the monoalkoxysilane include at least one selected from the group consisting of trimethylmethoxysilane and trimethylethoxysilane. One or more of these may be used.

前記ジアルコキシシランとしては、下記一般式(1)により表される化合物が好ましい。 As the dialkoxysilane, a compound represented by the following general formula (1) is preferable.

Figure 2023007055000003
Figure 2023007055000003

ここで、式(1)において、R及びRは炭素数1~8のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。R及びRは炭素数1~3のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。 Here, in formula (1), R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and R 1 and R 3 may be the same or different. R 2 and R 4 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 and R 4 may be the same or different.

前記ジアルコキシシランとして、具体的には、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジイソブチルジメトキシシラン、ジメトキシメチル-n-オクチルシラン等を挙げることができる。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
中でも、ジメチルジメトキシシラン及びジメチルジエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
Specific examples of the dialkoxysilane include dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, diethyldiethoxysilane, diisobutyldimethoxysilane, dimethoxymethyl-n-octylsilane, and the like. One or more of these may be used.
Among them, at least one selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane is preferable. One or more of these may be used.

前記トリアルコキシシランとしては、下記一般式(2)により表される化合物が好ましい。 As the trialkoxysilane, a compound represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 2023007055000004
Figure 2023007055000004

ここで、式(2)において、Rは炭素数1~8のアルキル基である。R~Rは炭素数1~3のアルキル基であり、R~Rは互いに同じであっても異なっていてもよい。 Here, in formula (2), R 5 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. R 6 to R 8 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 to R 8 may be the same or different.

前記トリアルコキシシランとして、具体的には、例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-プロピルトリプロポキシシラン、n-プロピルトリイソプロポキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリプロポキシシラン、n-ブチルトリエトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、イソブチルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン、n-ヘキシルトリエトキシシラン、n-オクチルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン等を挙げることができる。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
中でも、トリアルコキシシランは、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン及びn-ヘキシルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
Specific examples of the trialkoxysilane include methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltripropoxysilane, methyltriisopropoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltripropoxysilane, ethyl triisopropoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-propyltripropoxysilane, n-propyltriisopropoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltripropoxysilane, n -butyltriethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, isobutyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, n-octyltriethoxysilane, allyltrimethoxysilane, allyltriethoxysilane, etc. can be done. One or more of these may be used.
Among them, the trialkoxysilane is selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane and n-hexyltriethoxysilane. At least one is preferred. One or more of these may be used.

前記テトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等を挙げることができる。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
中でも、テトラアルコキシシランは、テトラエトキシシラン及びテトラメトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。これらのうちの1種又は2種以上であってもよい。
Examples of the tetraalkoxysilane include tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetrapropoxysilane, and the like. One or more of these may be used.
Among them, the tetraalkoxysilane preferably contains at least one selected from the group consisting of tetraethoxysilane and tetramethoxysilane. One or more of these may be used.

上記の中でも、本機能層形成用組成物は、アルキル基を含有するモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましく、アルキル基を含有するジアルコキシシラン及び/又はトリアルコキシシランを含有することがより好ましく、上記一般式(1)で表されるジアルコキシシラン及び/又は上記一般式(2)で表されるトリアルコキシシランを含有することがさらに好ましい。
アルキル基を含有するモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランを含有することで、機能層内の疎水性基の割合が多くなるため、機能層としての親水性が下がり、撥水性が良好となる。
また、上記アルキル基を含有するモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランを含有すると、ナノセルロースとアルコキシシランとの脱水縮合反応が起こった後、アルキル基由来の疎水相互作用によって、機能層塗膜内で相分離が起こり、アルキル基が凝集するように構造が形成される。その後、溶媒が除去されると多孔質となるので、表面粗さが大きくなり、水滴接触角が高くなる。この相分離によって生成する構造は、上述したゾルゲル反応よりも粗大になるので、水滴接触角もより高くなると考えられる。
Among the above, the functional layer-forming composition preferably contains at least one selected from the group consisting of alkyl group-containing monoalkoxysilanes, dialkoxysilanes and trialkoxysilanes, and contains an alkyl group. It is more preferable to contain dialkoxysilane and/or trialkoxysilane, and contain dialkoxysilane represented by the general formula (1) and/or trialkoxysilane represented by the general formula (2). is more preferred.
By containing monoalkoxysilanes, dialkoxysilanes and trialkoxysilanes containing alkyl groups, the ratio of hydrophobic groups in the functional layer is increased, so that the hydrophilicity of the functional layer is lowered and the water repellency is improved. Become.
In addition, when the monoalkoxysilane, dialkoxysilane and trialkoxysilane containing the alkyl group are contained, after the dehydration condensation reaction between nanocellulose and alkoxysilane occurs, the hydrophobic interaction derived from the alkyl group causes functional layer coating. Phase separation occurs within the film and structures are formed such that the alkyl groups aggregate. After that, when the solvent is removed, it becomes porous, so the surface roughness increases and the water droplet contact angle increases. Since the structure produced by this phase separation is coarser than the sol-gel reaction described above, it is thought that the water droplet contact angle is also higher.

さらには、アルキル基を含有するモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種と、テトラアルコキシシランとを含有することが好ましく、アルキル基を含有するジアルコキシシラン及び/又はトリアルコキシシランと、テトラアルコキシシランとを含有することがより好ましく、上記一般式(1)で表されるジアルコキシシラン及び/又は上記一般式(2)で表されるトリアルコキシシランと、テトラアルコキシシランとを含有することがさらに好ましい。
アルキル基を含有するモノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種と、テトラアルコキシシランとを併用することで、ナノセルロースとの縮合及び相分離が段階的に進行するため、複雑な凹凸構造が形成され、水滴接触角が高くなる。
Furthermore, it preferably contains at least one selected from the group consisting of monoalkoxysilanes, dialkoxysilanes and trialkoxysilanes containing alkyl groups, and tetraalkoxysilanes, and dialkoxysilanes containing alkyl groups and / or it is more preferable to contain a trialkoxysilane and a tetraalkoxysilane, and the dialkoxysilane represented by the above general formula (1) and / or the trialkoxysilane represented by the above general formula (2), It is more preferable to contain tetraalkoxysilane.
By using at least one selected from the group consisting of alkyl group-containing monoalkoxysilanes, dialkoxysilanes and trialkoxysilanes together with tetraalkoxysilane, condensation and phase separation with nanocellulose progress stepwise. As a result, a complex uneven structure is formed and the water droplet contact angle increases.

本機能層形成用組成物は、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン及びトリアルコキシシランの合計含有量(A)と、テトラアルコキシシランの含有量(B)とのモル比A/Bが1.0を超えることが好ましく、1.2以上が好ましい。上限は特に限定されないが、10以下が好ましく、5以下がより好ましく、3以下がさらに好ましい。
モル比A/Bが上記範囲であることで、ナノセルロースとの縮合及び相分離を段階的に進行させ、複雑な凹凸構造を形成でき、かつ、機能層中のアルキル基の量が多くなるため、撥水性が良好となる。
In the functional layer forming composition, the molar ratio A/B of the total content (A) of monoalkoxysilane, dialkoxysilane and trialkoxysilane to the content (B) of tetraalkoxysilane is 1.0. It is preferable to exceed, and 1.2 or more is preferable. Although the upper limit is not particularly limited, it is preferably 10 or less, more preferably 5 or less, and even more preferably 3 or less.
When the molar ratio A/B is within the above range, condensation with nanocellulose and phase separation can be progressed step by step, a complex uneven structure can be formed, and the amount of alkyl groups in the functional layer increases. , the water repellency is improved.

(溶剤)
本機能層形成用組成物は、溶剤を含有してもよい。
当該溶剤として、例えば、ナノセルロースとアルコキシシランとの反応性や、基材層への塗布性を良好にするために、水又はアルコール又はこれらの混合液(以下、これらをまとめて「水/アルコール系」とも称する)が好ましい。
(solvent)
The functional layer-forming composition may contain a solvent.
As the solvent, for example, in order to improve the reactivity between nanocellulose and alkoxysilane and the coatability to the substrate layer, water, alcohol, or a mixture thereof (hereinafter collectively referred to as "water/alcohol Also referred to as "system") is preferred.

溶剤として水/アルコール系を用いる場合、溶剤100質量%中において水は15質量%以上75質量%以下が好ましく、中でも30質量%以上或いは50質量%以下がより好ましい。
水の含有量が上記下限値以上であることで、ナノセルロースの分散性が良好になり、凝集しにくくなる。一方、水の含有量が上記上限値以下であることで、シランの縮合反応を制御しやすくなる。
When a water/alcohol solvent is used as the solvent, the water content in 100% by mass of the solvent is preferably 15% by mass or more and 75% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more or 50% by mass or less.
When the water content is at least the above lower limit value, the dispersibility of nanocellulose is improved and it becomes difficult to agglomerate. On the other hand, when the water content is equal to or less than the above upper limit, it becomes easier to control the condensation reaction of silane.

(その他成分)
本機能層形成用組成物は、pH調整のため、塩基性物質を含んでいてもよい。塩基性物質としては、例えば、アンモニア等を挙げることができる。
取扱いの安全性の点から、本機能層形成用組成物のpHは7~12が好ましい。
(Other ingredients)
The functional layer-forming composition may contain a basic substance for pH adjustment. Examples of basic substances include ammonia and the like.
From the point of view of safety in handling, the functional layer-forming composition preferably has a pH of 7 to 12.

(各成分の含有量)
本機能層形成用組成物中のナノセルロースの含有量は、0.1質量%以上5質量%以下が好ましく、中でも0.2質量%以上或いは3質量%以下がより好ましい。ナノセルロースの含有量が上記範囲であることで、塗布量の制御がしやすく、粘度も高くなりにくいため、基材層への塗布時におけるハンドリング性が良好となる。
(Content of each component)
The content of nanocellulose in the functional layer-forming composition is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less, and more preferably 0.2% by mass or more or 3% by mass or less. When the content of nanocellulose is within the above range, the coating amount can be easily controlled, and the viscosity is less likely to increase, resulting in good handleability during coating on the substrate layer.

また、本機能層形成用組成物中のシランの含有量は、1質量%以上20質量%以下が好ましく、中でも2質量%以上或いは10質量%以下がより好ましい。シランの含有量が上記範囲であることで、ポットライフや塗布方法の選択性が良好となる。 In addition, the content of silane in the functional layer-forming composition is preferably 1% by mass or more and 20% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more or 10% by mass or less. When the silane content is within the above range, the pot life and the selectivity of the coating method are improved.

また、本機能層形成用組成物中のナノセルロースとアルコキシシランの含有質量比(ナノセルロース/アルコキシシラン)は、5/95~40/60が好ましく、10/90~30/70がより好ましい。含有質量比が上記範囲内であることにより、アルコキシシラン同士の縮合反応によるゲル化が起こりにくく、かつ、ナノセルロースとアルコキシシランの脱水縮合反応が良好に進行するので、撥水性が良好になる。 The content ratio of nanocellulose to alkoxysilane (nanocellulose/alkoxysilane) in the functional layer-forming composition is preferably 5/95 to 40/60, more preferably 10/90 to 30/70. When the content mass ratio is within the above range, gelation due to the condensation reaction between alkoxysilanes hardly occurs, and the dehydration condensation reaction between nanocellulose and alkoxysilane proceeds favorably, resulting in good water repellency.

2.基材層
本発明の基材層の材料は特に限定されないが、樹脂フィルム、繊維状基材又はガラスであることが好ましい。
2. Base Material Layer Although the material of the base material layer of the present invention is not particularly limited, it is preferably a resin film, a fibrous base material, or glass.

樹脂フィルムとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;ポリ乳酸;ポリウレタン;ポリ酢酸ビニル;ポリアクリロニトリル;ポリ塩化ビニル;ポリカーボネート系樹脂等の熱可塑性樹脂からなるフィルムを挙げることができる。当該樹脂フィルムは、化学的発泡、物理的発泡、延伸多孔化等の多孔化処理が行われた多孔質フィルム、一軸又は二軸延伸処理が行われた延伸フィルム等であってもよい。 Examples of resin films include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polyester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene isophthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene terephthalate; polylactic acid; polyurethane; polyvinyl acetate; Vinyl: Films made of thermoplastic resins such as polycarbonate resins can be mentioned. The resin film may be a porous film subjected to a porosification treatment such as chemical foaming, physical foaming, stretching, or the like, or a stretched film subjected to a uniaxial or biaxial stretching treatment.

繊維状基材としては、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリウレタン繊維、アセテート繊維、レーヨン繊維、ポリ乳酸繊維等の化学繊維;綿、麻、絹、羊毛、これらの混紡繊維等を用いた不織布、織布、編み物等を挙げることができる。 Examples of fibrous substrates include chemical fibers such as polyester fiber, nylon fiber, acrylic fiber, polyurethane fiber, acetate fiber, rayon fiber, and polylactic acid fiber; cotton, hemp, silk, wool, and blended fibers thereof. nonwoven fabrics, woven fabrics, knitted fabrics, and the like.

基材は、単層構造であっても多層構造であってもよい。多層構造の場合、2層構造、3層構造等でもよいし、本発明の要旨を逸脱しない限り、4層又はそれ以上の多層であってもよく、層数は特に限定されない。多層構造の場合は、複数の層は同一の樹脂で構成されていてもよいし、異なる樹脂で構成されていてもよい。 The substrate may have a single layer structure or a multilayer structure. In the case of a multi-layer structure, it may be a two-layer structure, a three-layer structure, or the like, or a multi-layer structure of four or more layers, and the number of layers is not particularly limited as long as it does not deviate from the gist of the present invention. In the case of a multilayer structure, a plurality of layers may be composed of the same resin or may be composed of different resins.

基材には、必要に応じて添加剤が加えられてもよく、例えば、耐候性を付与するための紫外線吸収剤、易滑性の付与および各工程での傷発生防止を主たる目的として、粒子を配合することも可能である。また必要に応じて従来公知の酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、潤滑剤、染料、顔料等を添加することができる。 Additives may be added to the base material as needed. can also be blended. If necessary, conventionally known antioxidants, antistatic agents, heat stabilizers, lubricants, dyes, pigments, etc. can be added.

基材は、機能層が形成される面にコロナ処理、プラズマ処理、濡れ性を調整するためのコーティング処理等の表面処理を施してもよい。 The substrate may be subjected to surface treatment such as corona treatment, plasma treatment, or coating treatment for adjusting wettability on the surface on which the functional layer is formed.

3.他の層
本積層体は、本機能層及び基材層以外の他の層を備えていてもよい。例えば、本機能層と基材層との間、又は、基材層の本機能層とは反対側に他の層を備えていてもよい。
他の層としては、例えばプライマー層、応力緩和層等、基材と機能層との密着性を良好にする層などを挙げることができる。
3. Other Layers The laminate may include layers other than the functional layer and the substrate layer. For example, another layer may be provided between the functional layer and the substrate layer, or on the side of the substrate layer opposite to the functional layer.
Other layers include, for example, a primer layer, a stress relaxation layer, and the like, which improve the adhesion between the substrate and the functional layer.

<ナノセルロース含有積層体の製造方法>
次に、本発明の実施形態の一例に係るナノセルロース含有積層体の製造方法について説明する。
<Method for producing nanocellulose-containing laminate>
Next, a method for producing a nanocellulose-containing laminate according to an example of the embodiment of the present invention will be described.

[第一の製造方法]
本積層体の第一の製造方法は、ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとを含む本機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する、塗布液調製工程と、該塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する、塗膜形成工程と、該塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含む。
なお、本積層体の第一の製造方法は、上記工程を備えていれば、他の処理乃至工程を追加することは任意に可能である。
[First manufacturing method]
A first method for producing the present laminate is for forming the present functional layer containing nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraethoxysilane. A coating liquid preparation step of preparing a coating liquid composed of a composition, a coating film forming step of applying the coating liquid to a base layer to form a coating film, and a heat treatment of the coating film to silane-modified and a heat treatment step to obtain a functional layer containing nanocellulose.
In addition, if the first manufacturing method of the present laminate includes the above steps, it is possible to optionally add other treatments or steps.

また、本発明において「工程」とは、一連の製造ラインで行うものであっても、一連の製造ラインで行うものでなくてもよい。また、一つの工程における処理が断続的に行われていてもよく、その際、時間をおいたり、装置を変えたり、場所を変えたりして断続的に行うものであってもよい。また、他の工程と一連の製造ラインで行うものであってもよい。すなわち、同一装置で複数の工程を行うものであってもよい。 Further, in the present invention, the "process" may or may not be performed in a series of production lines. Moreover, the treatment in one step may be performed intermittently, and in that case, it may be performed intermittently by setting a time interval, changing the apparatus, or changing the location. Alternatively, it may be carried out in a series of production lines with other processes. That is, a plurality of steps may be performed using the same device.

1.塗布液調製工程
塗布液調製工程では、ナノセルロースとアルコキシシランを溶剤中で混合して、本機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する。
本機能層形成用組成物及びその成分は、前述のとおりである。
1. Coating Liquid Preparing Step In the coating liquid preparing step, nanocellulose and alkoxysilane are mixed in a solvent to prepare a coating liquid composed of the functional layer-forming composition.
The functional layer-forming composition and its components are as described above.

塗布液中におけるナノセルロースの分散性を上げる観点から、ナノセルロースを溶剤に分散させてからアルコキシシランを添加する方法が好ましい。pH調整を行う場合は、本工程において塩基性物質が添加されることが好ましい。
ナノセルロースとアルコキシシランを混合した後、反応性を高めるために加熱が行われてもよい。ナノセルロースとアルコキシシランを混合しただけでも反応するが、加熱することにより該反応を促進することができる。
加熱温度及び加熱時間は、ナノセルロースとアルコキシシランの反応が進行する条件であればよく、例えば、加熱温度は、30~80℃であるのが好ましく、中でも40℃以上或いは70℃以下であるのがさらに好ましい。加熱時間は、30秒~2時間であるのが好ましく、中でも30分以上或いは1時間程度であるのがさらに好ましい。
上記加熱後、未反応のシラン反応をより進めるために、室温で1~7日養生してもよい。
From the viewpoint of increasing the dispersibility of nanocellulose in the coating liquid, a method of dispersing nanocellulose in a solvent and then adding alkoxysilane is preferred. When adjusting the pH, it is preferable to add a basic substance in this step.
After mixing the nanocellulose and alkoxysilane, heating may be performed to increase reactivity. Although nanocellulose and alkoxysilane are reacted by simply mixing them, the reaction can be accelerated by heating.
The heating temperature and heating time may be any conditions as long as the reaction between nanocellulose and alkoxysilane proceeds. is more preferred. The heating time is preferably 30 seconds to 2 hours, more preferably 30 minutes or longer or about 1 hour.
After the heating, the substrate may be cured at room temperature for 1 to 7 days in order to promote the unreacted silane reaction.

ナノセルロースとアルコキシシランの添加量の質量比(ナノセルロース/アルコキシシラン)は、5/95~40/60が好ましく、10/90~30/70がより好ましい。上記範囲内であることにより、アルコキシシラン同士の縮合反応によるゲル化が起こりにくく、かつ、ナノセルロースとアルコキシシランの脱水縮合反応が良好に進行するので、機能層表面の撥水性が良好になる。 The mass ratio of the amount of nanocellulose and alkoxysilane added (nanocellulose/alkoxysilane) is preferably 5/95 to 40/60, more preferably 10/90 to 30/70. Within the above range, gelling due to the condensation reaction between alkoxysilanes hardly occurs, and the dehydration condensation reaction between nanocellulose and alkoxysilane proceeds favorably, resulting in good water repellency of the surface of the functional layer.

2.塗膜形成工程
塗膜形成工程では、上記塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する。
塗布液を基材層に塗布する方法は公知の方法であってよく、例えば、コンマコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップ法、スライドコート法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法等を挙げることができる。
塗膜の厚みは10~1,000nmが好ましい。塗膜の厚みが上記下限値以上であることで、塗布時の制御が容易になる。塗膜の厚みが上記上限値以下であることで、乾燥及びシラン縮合時の収縮によるクラックが起こりにくくなる。
2. Coating Film Forming Step In the coating film forming step, the coating liquid is applied to the substrate layer to form a coating film.
The method of applying the coating liquid to the substrate layer may be a known method, for example, comma coating method, gravure coating method, reverse coating method, knife coating method, dip coating method, spray coating method, air knife coating method, A spin coating method, a roll coating method, a printing method, a dipping method, a slide coating method, a curtain coating method, a die coating method, a casting method, a bar coating method, and an extrusion coating method can be used.
The thickness of the coating film is preferably 10 to 1,000 nm. When the thickness of the coating film is equal to or greater than the above lower limit, control during coating is facilitated. When the thickness of the coating film is equal to or less than the above upper limit, cracks due to shrinkage during drying and silane condensation are less likely to occur.

3.加熱処理工程
加熱処理工程では、加熱処理によって塗膜を乾燥させ、シラン変性ナノセルロースを含有する本機能層を形成する。
3. Heat Treatment Step In the heat treatment step, the coating film is dried by heat treatment to form the present functional layer containing silane-modified nanocellulose.

乾燥方法は、公知の方法であってよい。
乾燥温度及び乾燥時間は、塗膜から溶剤が除去され、かつ、アルコキシシランの脱水縮合が良好に進行する条件であればよく、例えば、乾燥温度は、60~150℃であるのが好ましく、中でも80℃以上或いは120℃以下であるのがさらに好ましい。乾燥時間は、30秒~5時間であるのが好ましく、中でも30分以上或いは2時間程度以下であるのがさらに好ましい。
The drying method may be a known method.
The drying temperature and drying time may be any conditions as long as the solvent is removed from the coating film and the dehydration condensation of the alkoxysilane proceeds well. For example, the drying temperature is preferably 60 to 150 ° C., especially More preferably, the temperature is 80°C or higher or 120°C or lower. The drying time is preferably 30 seconds to 5 hours, more preferably 30 minutes or more or 2 hours or less.

[第二の製造方法]
本積層体の第二の製造方法は、ナノセルロースを含む第一の塗布液を基材層に塗布する、第一の塗布工程と、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランを含む第二の塗布液を、第一の塗布液が塗布された基材層表面に塗布する、第二の塗布工程と、前記塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含む。
なお、本積層体の第二の製造方法は、第一の塗布工程と第二の塗布工程との順番が上記の逆でもよいが、撥水性の観点から、上記の順番が好ましい。
また、上記工程を備えていれば、他の処理乃至工程を追加することは任意に可能である。
[Second manufacturing method]
The second method for producing the laminate includes a first coating step of coating a base material layer with a first coating liquid containing nanocellulose, and monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane, and tetraethoxysilane. A second coating step of applying a second coating liquid containing at least one alkoxysilane selected from the group consisting of the first coating liquid to the substrate layer surface coated with the first coating liquid, and heating the coating film a heat treatment step to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose.
In addition, in the second manufacturing method of the laminate, the order of the first coating step and the second coating step may be reversed, but the above order is preferable from the viewpoint of water repellency.
Further, if the above steps are provided, it is possible to optionally add other processing or steps.

第二の製造方法のように、ナノセルロースを含む塗布液と、アルコキシシランを含む塗布液とに分けて別々に塗布するようにしても、加熱処理の時に両者が接していれば、その接触部分でナノセルロースとアルコキシシランとの反応、例えばゾルゲル反応が進み、シラン変性ナノセルロースが形成される。 Even if the coating liquid containing nanocellulose and the coating liquid containing alkoxysilane are separately applied as in the second manufacturing method, if the two are in contact with each other during the heat treatment, the contact portion A reaction between nanocellulose and alkoxysilane, for example, a sol-gel reaction proceeds to form silane-modified nanocellulose.

1.第一の塗布工程
第一の塗布工程では、ナノセルロースを溶剤に分散させた第一の塗布液を、基材層に塗布する。
第一の塗布液を基材層に塗布する方法は公知の方法であってよく、例えば、コンマコート法、グラビアコート法、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、スピンコート法、ロールコート法、プリント法、ディップ法、スライドコート法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法等を挙げることができる。
第一の塗布液を基材層に塗布した後、乾燥が行われてもよい。乾燥温度及び乾燥時間は、塗膜から溶剤が除去される条件であればよく、例えば、乾燥温度は、60~150℃であるのが好ましく、中でも80℃以上或いは120℃以下であるのがさらに好ましい。乾燥時間は、10秒~1時間であるのが好ましく、中でも30秒以上或いは30分程度以下であるのがさらに好ましい。
1. First Coating Step In the first coating step, a first coating liquid in which nanocellulose is dispersed in a solvent is coated on the substrate layer.
The method of applying the first coating liquid to the substrate layer may be a known method such as a comma coating method, a gravure coating method, a reverse coating method, a knife coating method, a dip coating method, a spray coating method, and an air knife. A coating method, a spin coating method, a roll coating method, a printing method, a dipping method, a slide coating method, a curtain coating method, a die coating method, a casting method, a bar coating method, an extrusion coating method, and the like can be mentioned.
Drying may be performed after applying the first coating liquid to the substrate layer. The drying temperature and drying time may be any conditions as long as the solvent is removed from the coating film. For example, the drying temperature is preferably 60 to 150 ° C., more preferably 80 ° C. or higher or 120 ° C. or lower. preferable. The drying time is preferably 10 seconds to 1 hour, more preferably 30 seconds or more or 30 minutes or less.

2.第二の塗布工程
第二の塗布工程では、アルコキシシランを溶剤に添加した第二の塗布液を、上記第一の塗布液が塗布された基材層表面に塗布する。pH調整を行う場合は、第二の塗布液に塩基性物質が添加されることが好ましい。
第二の塗布液を基材層表面に塗布する方法は、上記第一の塗布工程と同じであってよい。
2. Second Coating Step In the second coating step, a second coating liquid obtained by adding alkoxysilane to a solvent is coated on the surface of the substrate layer coated with the first coating liquid. When adjusting the pH, it is preferable to add a basic substance to the second coating liquid.
The method of applying the second coating liquid to the substrate layer surface may be the same as the first coating step.

なお、第二の塗布液を調製したあと、反応性を高めるために加熱が行われてもよい。ナノセルロースとアルコキシシランとが接触しただけでも反応するが、加熱することにより該反応を促進することができる。
加熱温度及び加熱時間は、反応が進行する条件であればよく、例えば、加熱温度は、30~80℃であるのが好ましく、中でも40℃以上或いは70℃以下であるのがさらに好ましい。加熱時間は、30秒~2時間であるのが好ましく、中でも30分以上或いは1時間以下であるのがさらに好ましい。
上記加熱後、未反応のシラン反応をより進めるために、室温で1~7日養生してもよい。
In addition, after preparing the second coating liquid, heating may be performed in order to increase the reactivity. Nanocellulose and alkoxysilane react even when they come into contact with each other, but the reaction can be accelerated by heating.
The heating temperature and the heating time may be any conditions as long as the reaction proceeds. For example, the heating temperature is preferably 30 to 80°C, more preferably 40°C or higher or 70°C or lower. The heating time is preferably 30 seconds to 2 hours, more preferably 30 minutes or more or 1 hour or less.
After the heating, the substrate may be cured at room temperature for 1 to 7 days in order to promote the unreacted silane reaction.

3.加熱処理工程
加熱処理工程では、加熱処理によって塗膜を乾燥させ、本機能層を形成する。
乾燥方法、乾燥温度及び乾燥時間は、上記第一の製造方法における加熱処理工程と同じであってよい。
3. Heat Treatment Step In the heat treatment step, the coating film is dried by heat treatment to form the present functional layer.
The drying method, drying temperature and drying time may be the same as in the heat treatment step in the first production method.

<用途>
本積層体は、撥水性に優れることから、各種外装材及び内装材、分離膜などに好適に利用することができる。例えば、建築構造物一般住居、公共施設等の壁、屋根等の建材;車、列車、船舶、飛行機等の乗り物の内外装用部品;家電製品用部材;看板、標識等が挙げられる。
また、本積層体は、非枯渇資源原料をベースにした原料においては高い撥水性を示すことから、各種機能材料としての応用が可能となる。また、最適な組成を選択することで、高透明性を有することも分かっており、視認性などが要求されるような用途においても適用が可能となる。
<Application>
Since this laminate is excellent in water repellency, it can be suitably used for various exterior materials, interior materials, separation membranes, and the like. Examples thereof include building materials such as walls and roofs of building structures such as general residences and public facilities; interior and exterior parts for vehicles such as cars, trains, ships and airplanes; members for home electric appliances;
In addition, since the laminate exhibits high water repellency in raw materials based on non-exhaustible resource raw materials, it can be applied as various functional materials. In addition, it is known that by selecting the optimum composition, high transparency can be obtained, and it can be applied to applications where visibility and the like are required.

<語句の説明>
本発明において「X~Y」(X,Yは任意の数字)と表現する場合、特にことわらない限り「X以上Y以下」の意と共に、「好ましくはXより大きい」或いは「好ましくはYより小さい」の意も包含する。
また、「X以上」(Xは任意の数字)或いは「Y以下」(Yは任意の数字)と表現した場合、「Xより大きいことが好ましい」或いは「Y未満であることが好ましい」旨の意図も包含する。
<Explanation of terms>
In the present invention, when expressing “X to Y” (X and Y are arbitrary numbers), unless otherwise specified, “X or more and Y or less” and “preferably larger than X” or “preferably larger than Y” It also includes the meaning of "small".
In addition, when expressed as "X or more" (X is an arbitrary number) or "Y or less" (Y is an arbitrary number), "preferably larger than X" or "preferably less than Y" It also includes intent.

以下、本発明のナノセルロース含有積層体について、実施例に基づいてより詳細に説明する。なお、本発明のナノセルロース含有積層体は、以下の実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the nanocellulose-containing laminate of the present invention will be described in more detail based on examples. In addition, the nanocellulose-containing laminate of the present invention is not limited at all by the following examples and comparative examples.

<評価方法>
(機能層の厚み)
実施例及び比較例で得た各セルロース含有積層体を厚さ方向に切断し、その切断面を走査型白色干渉顕微鏡(菱化システム社製「VertScan(登録商標)」)を用いて観察し、機能層の厚みを計測した。
<Evaluation method>
(Thickness of functional layer)
Each cellulose-containing laminate obtained in Examples and Comparative Examples was cut in the thickness direction, and the cut surface was observed using a scanning white interference microscope (“VertScan (registered trademark)” manufactured by Ryoka System Co., Ltd.), The thickness of the functional layer was measured.

(水滴接触角)
実施例及び比較例で得た各セルロース含有積層体について、接触角計(協和化学(株)製、Drop Master500)を用いて、機能層表面の水滴接触角を測定した。
(water droplet contact angle)
For each cellulose-containing laminate obtained in Examples and Comparative Examples, the water droplet contact angle on the surface of the functional layer was measured using a contact angle meter (Kyowa Kagaku Co., Ltd., Drop Master 500).

(表面粗さSa)
実施例及び比較例で得た各セルロース含有積層体の機能層の表面粗さSa(ISO 25178)は、走査型白色干渉顕微鏡(菱化システム社製「VertScan(登録商標)」)を用いて計測した。
(Surface roughness Sa)
The surface roughness Sa (ISO 25178) of the functional layer of each cellulose-containing laminate obtained in Examples and Comparative Examples was measured using a scanning white light interference microscope ("VertScan (registered trademark)" manufactured by Ryoka Systems Co., Ltd.). bottom.

(全光線透過率、ヘーズ)
JIS K 7136に準拠し、村上色彩研究所製ヘーズメーター「HM-150」を使用して、実施例及び比較例で得た各セルロース含有積層体の全光線透過率及びヘーズを測定した。
(total light transmittance, haze)
According to JIS K 7136, the total light transmittance and haze of each cellulose-containing laminate obtained in Examples and Comparative Examples were measured using a haze meter "HM-150" manufactured by Murakami Color Laboratory.

<機能層形成用組成物の調製>
下記調製例1~8によって、機能層形成用組成物(A-1)~(A-5)、(a-1)、(a-2)、(A-101)及び(A-102)を調製した。
<Preparation of composition for forming functional layer>
Functional layer-forming compositions (A-1) to (A-5), (a-1), (a-2), (A-101) and (A-102) were prepared according to Preparation Examples 1 to 8 below. prepared.

[調製例1]
ナノセルロース(Celluforce社製「NCV-100」、表中のCNC)1.00gをイオン交換水70.00g中に分散させ、30%出力3分の条件でヤマト科学社製「LUH300」を用いて超音波処理を行って水分散液を得た。この水分散液に、エタノール130g、メチルトリエトキシシラン(MTES)5.00g、及びpH調整剤としてアンモニア水溶液(25wt%)0.67gを添加してpHを10.5に調整し、室温(25℃)で1時間300rpmにてマグネットスターラーを用いて撹拌した。次いで、60℃で1時間300rpmにて撹拌した後、室温(25℃)にて4日養生して、ナノセルロースのシラン変性処理を実施して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-1)を得た。
[Preparation Example 1]
Disperse 1.00 g of nanocellulose (“NCV-100” manufactured by Celluforce, CNC in the table) in 70.00 g of ion-exchanged water, and use “LUH300” manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. under the conditions of 30% output for 3 minutes. Ultrasonic treatment was performed to obtain an aqueous dispersion. To this aqueous dispersion, 130 g of ethanol, 5.00 g of methyltriethoxysilane (MTES), and 0.67 g of an aqueous ammonia solution (25 wt %) as a pH adjuster were added to adjust the pH to 10.5. ° C.) for 1 hour at 300 rpm using a magnetic stirrer. Next, after stirring at 300 rpm for 1 hour at 60° C., curing at room temperature (25° C.) for 4 days, silane modification treatment of nanocellulose is performed, and functional layer forming composition containing silane-modified nanocellulose. A product (A-1) was obtained.

ナノセルロース(Celluforce社製「NCV-100」)は、セルロースナノクリスタル(CNC)であり、平均繊維径3nm、平均繊維長76nm、平均アスペクト比(繊維長/繊維径)は25である。
なお、ナノセルロースをシラン変性した場合でも、平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比(繊維長/繊維径)はシラン変性前後で変化しないと予想される。他の実施例においても同様である。
Nanocellulose (“NCV-100” manufactured by Celluforce) is a cellulose nanocrystal (CNC) with an average fiber diameter of 3 nm, an average fiber length of 76 nm, and an average aspect ratio (fiber length/fiber diameter) of 25.
Even when nanocellulose is modified with silane, it is expected that the average fiber diameter, average fiber length, and average aspect ratio (fiber length/fiber diameter) do not change before and after silane modification. The same applies to other embodiments.

[調製例2]
メチルトリエトキシシラン(MTES)5.00gの代わりに、テトラエトキシシラン(TEOS)2.19gとメチルトリエトキシシラン(MTES)2.81gを水分散液に添加した(MTES/TEOSモル比=1.5)こと以外は、調製例1と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-2)を得た。
[Preparation Example 2]
Instead of 5.00 g of methyltriethoxysilane (MTES), 2.19 g of tetraethoxysilane (TEOS) and 2.81 g of methyltriethoxysilane (MTES) were added to the aqueous dispersion (MTES/TEOS molar ratio=1. Except for 5), nanocellulose was subjected to silane modification treatment in the same manner as in Preparation Example 1 to obtain a functional layer-forming composition (A-2) containing silane-modified nanocellulose.

[調製例3]
メチルトリエトキシシラン(MTES)の代わりに、プロピルトリエトキシシラン(PTES)を用い、PTES/TEOSのモル比が1.5となるようにしたこと以外は、調製例2と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-3)を得た。
[Preparation Example 3]
Nanocellulose was produced in the same manner as in Preparation Example 2, except that propyltriethoxysilane (PTES) was used instead of methyltriethoxysilane (MTES) and the PTES/TEOS molar ratio was 1.5. A silane-modified treatment was performed to obtain a composition for forming a functional layer (A-3) containing silane-modified nanocellulose.

[調製例4]
メチルトリエトキシシラン(MTES)の代わりに、n-ヘキシルトリエトキシシラン(HTES)を用い、HTES/TEOSのモル比が1.5となるようにしたこと以外は、調製例2と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-4)を得た。
[Preparation Example 4]
Nanoparticles were prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that instead of methyltriethoxysilane (MTES), n-hexyltriethoxysilane (HTES) was used so that the molar ratio of HTES/TEOS was 1.5. Silane modification treatment of cellulose was performed to obtain a functional layer-forming composition (A-4) containing silane-modified nanocellulose.

[調製例5]
メチルトリエトキシシラン(MTES)の代わりに、ジメチルジエトキシシラン(DMDES)を用い、DMDES/TEOSのモル比が1.5となるようにしたこと以外は、調製例2と同じ方法でナノセルロースのシラン変性処理を実施して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層形成用組成物(A-5)を得た。
[Preparation Example 5]
Nanocellulose was produced in the same manner as in Preparation Example 2, except that dimethyldiethoxysilane (DMDES) was used instead of methyltriethoxysilane (MTES) so that the DMDES/TEOS molar ratio was 1.5. A silane-modified treatment was performed to obtain a functional layer-forming composition (A-5) containing silane-modified nanocellulose.

[調製例6]
ナノセルロース0.50gをイオン交換水100.00g中に分散させ、30%出力3分の条件で超音波処理を行い、ナノセルロースを含む第一の塗布液(a-1)を得た。
第二の塗布工程用の機能層形成用塗布液として、エタノール100.00g、イオン交換水3.38g、メチルトリエトキシシラン(MTES)1.54g、テトラエトキシシラン(TEOS)1.20g(MTES/TEOSモル比=1.5)、及びpH調整剤としてアンモニア水溶液(25wt%)0.67gを添加してpHを10.5に調整し、室温(25℃)で1時間300rpmにてマグネットスターラーを用いて撹拌した。ついで、室温(25℃)にて15日養生して、第二の塗布液(a-2)を得た。
[Preparation Example 6]
0.50 g of nanocellulose was dispersed in 100.00 g of ion-exchanged water and subjected to ultrasonic treatment at 30% output for 3 minutes to obtain a first coating liquid (a-1) containing nanocellulose.
As the functional layer forming coating liquid for the second coating step, 100.00 g of ethanol, 3.38 g of ion-exchanged water, 1.54 g of methyltriethoxysilane (MTES), 1.20 g of tetraethoxysilane (TEOS) (MTES/ TEOS molar ratio = 1.5) and 0.67 g of an aqueous ammonia solution (25 wt%) as a pH adjuster were added to adjust the pH to 10.5, and the mixture was stirred at room temperature (25°C) for 1 hour with a magnetic stirrer at 300 rpm. was stirred using Then, it was cured at room temperature (25° C.) for 15 days to obtain a second coating liquid (a-2).

[調製例7]
ナノセルロース(Celluforce社製「NCV-100」)1.00gをイオン交換水70.00g中に分散させ、30%出力3分の条件でヤマト科学社製「LUH300」を用いて超音波処理を行って水分散液を得た。この水分散液にエタノール130gを添加して混合し、機能層形成用組成物(A-101)を得た。
[Preparation Example 7]
Disperse 1.00 g of nanocellulose (“NCV-100” manufactured by Celluforce) in 70.00 g of ion-exchanged water, and perform ultrasonic treatment using “LUH300” manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd. under the conditions of 30% output for 3 minutes. to obtain an aqueous dispersion. 130 g of ethanol was added to this aqueous dispersion and mixed to obtain a composition for forming a functional layer (A-101).

[調製例8]
ナノセルロース(Celluforce社製「NCV-100」)0.5質量%水分散液中に、コロイダルシリカ(日産化学社製「スノーテックST-N」)を固形分中の質量比がCNC:コロイダルシリカ=90:10となるように添加して、機能層形成用組成物(A-102)を得た。
[Preparation Example 8]
Nanocellulose ("NCV-100" manufactured by Celluforce) 0.5% by mass aqueous dispersion, colloidal silica ("Snowtech ST-N" manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.) is added to the solid content so that the mass ratio is CNC: colloidal silica. = 90:10 to obtain a composition for forming a functional layer (A-102).

<ナノセルロース含有積層体の作製>
[実施例1]
調製例1で得られた機能層形成用組成物(A-1)をガラス基材上に2mL滴下し、スピンコーター(アクティブ社製「ACT-400AII」)を用いて400rpm×1分の条件で塗布した。得られた塗膜を100℃2時間で乾燥及び熱処理し、厚み50nmの機能層を有するセルロース含有積層体1を得た。
<Production of nanocellulose-containing laminate>
[Example 1]
2 mL of the composition for forming a functional layer (A-1) obtained in Preparation Example 1 was dropped onto a glass substrate, and a spin coater ("ACT-400AII" manufactured by Active Co., Ltd.) was used at 400 rpm for 1 minute. applied. The obtained coating film was dried and heat-treated at 100° C. for 2 hours to obtain a cellulose-containing laminate 1 having a functional layer with a thickness of 50 nm.

[実施例2]
調製例2で得られた機能層形成用組成物(A-2)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体2を得た。
[Example 2]
A cellulose-containing laminate 2 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-2) obtained in Preparation Example 2 was used.

[実施例3]
調製例3で得られた機能層形成用組成物(A-3)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体3を得た。
[Example 3]
A cellulose-containing laminate 3 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-3) obtained in Preparation Example 3 was used.

[実施例4]
調製例4で得られた機能層形成用組成物(A-4)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体4を得た。
[Example 4]
A cellulose-containing laminate 4 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-4) obtained in Preparation Example 4 was used.

[実施例5]
調製例5で得られた機能層形成用組成物(A-5)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体5を得た。
[Example 5]
A cellulose-containing laminate 5 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-5) obtained in Preparation Example 5 was used.

[実施例6]
調製例6で得られた第一の塗布液(a-1)をガラス基材上に2mL滴下し、スピンコーターを用いて400rpm×1分の条件で塗布した。得られた塗膜を100℃1分で乾燥した。
ついで、第二の塗布液(a-2)を、前記ナノセルロースを塗布した層と同じ側に2mL滴下し、スピンコーターを用いて同様の条件にて塗布した。得られた塗膜を100℃2時間で乾燥及び熱処理し、セルロース含有積層体6を得た。
[Example 6]
2 mL of the first coating liquid (a-1) obtained in Preparation Example 6 was dropped onto a glass substrate, and was applied using a spin coater under the conditions of 400 rpm×1 minute. The resulting coating film was dried at 100° C. for 1 minute.
Next, 2 mL of the second coating liquid (a-2) was dropped on the same side as the layer coated with the nanocellulose, and coated under the same conditions using a spin coater. The obtained coating film was dried and heat-treated at 100° C. for 2 hours to obtain a cellulose-containing laminate 6 .

[比較例1]
調製例7で得られた機能層形成用組成物(A-101)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体101を得た。
[Comparative Example 1]
A cellulose-containing laminate 101 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-101) obtained in Preparation Example 7 was used.

[比較例2]
調製例8で得られた機能層形成用組成物(A-102)を用いたこと以外は、実施例1と同じ方法で、セルロース含有積層体102を得た。
[Comparative Example 2]
A cellulose-containing laminate 102 was obtained in the same manner as in Example 1, except that the functional layer-forming composition (A-102) obtained in Preparation Example 8 was used.

表1に、実施例1~6及び比較例1~2のナノセルロース含有積層体の材料及び評価結果を示す。 Table 1 shows the materials and evaluation results of the nanocellulose-containing laminates of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2.

Figure 2023007055000005
Figure 2023007055000005

実施例1~6では、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層表面の水滴接触角が90度以上であり、撥水性が良好な積層体が得られた。
実施例1~6より、機能層形成用組成物が、アルキル基を含有するジアルコキシシラン又はアルキル基を含有するトリアルコキシシランを含有することで、機能層の表面粗さSaが高くなり、水滴接触角が高くなることが確認できた。
なお、実施例6では、ナノセルロースを含む塗布液と、アルコキシシランを含む塗布液とが重ねて塗布され、両者が接触した状態で加熱されることにより、シラン変性ナノセルロースを生じている。
In Examples 1 to 6, the water droplet contact angle on the surface of the functional layer containing silane-modified nanocellulose was 90 degrees or more, and laminates with good water repellency were obtained.
From Examples 1 to 6, when the composition for forming a functional layer contains an alkyl group-containing dialkoxysilane or an alkyl group-containing trialkoxysilane, the surface roughness Sa of the functional layer increases, and water droplets It was confirmed that the contact angle increased.
In Example 6, a coating liquid containing nanocellulose and a coating liquid containing alkoxysilane were applied in layers, and heated while in contact with each other to produce silane-modified nanocellulose.

他方、比較例2より、機能層形成用組成物が、シラン変性ナノセルロースを含有しない場合には、機能層の水滴接触角が低く、撥水性に劣ることが確認できた。 On the other hand, it was confirmed from Comparative Example 2 that when the composition for forming a functional layer did not contain silane-modified nanocellulose, the functional layer had a low water droplet contact angle and poor water repellency.

なお、表面粗さのより大きい実施例2,4よりも、実施例1の方が、水滴接触角が大きくなっているのは、実際の水滴接触角は「立体構造の複雑化」と「テトラアルコキシシラン添加による疎水性の低下」とのバランスによって決まるため、テトラアルコキシシランを含む実施例2,4の場合は、アルキル基を有するアルコキシシランのみを含む実施例1よりも疎水性が弱いため、前記バランスの観点から、実施例1の水滴接触角の方が高くなっていると考えることができる。 The reason why the water droplet contact angle is larger in Example 1 than in Examples 2 and 4, which have larger surface roughness, is that the actual water droplet contact angle is "complicated in three-dimensional structure" and "tetra In the case of Examples 2 and 4 containing tetraalkoxysilane, the hydrophobicity is weaker than in Example 1 containing only alkoxysilane having an alkyl group. From the viewpoint of the balance, it can be considered that the water droplet contact angle of Example 1 is higher.

上記実施例では、ナノセルロースと、モノアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物を用いた実施例はないが、アルキル基の疎水相互作用によって粗大な立体構造を形成するという意味では、モノアルコキシシランを含む場合も、ジアルコキシランを含む場合と同様の効果を期待することができる。
また、上記実施例では、基材としてガラスの場合のみを対象としている。しかし、機能層の撥水性は、基材の影響を受けないため、基材として、樹脂フィルムや、繊維状基材を用いても、生産性及び撥水性の観点においては、ガラスと同様の効果を得ることができると想定できる。
In the above examples, there is no example using a composition for forming a functional layer containing nanocellulose and monoalkoxysilane. When silane is contained, the same effect as when dialkoxysilane is contained can be expected.
Moreover, in the above examples, only glass is used as the base material. However, since the water repellency of the functional layer is not affected by the base material, even if a resin film or a fibrous base material is used as the base material, the same effect as glass is obtained from the viewpoint of productivity and water repellency. can be assumed to be obtained.

Claims (15)

シラン変性ナノセルロースを含有する機能層と、基材層とを有し、前記機能層の表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体。 A nanocellulose-containing laminate comprising a functional layer containing silane-modified nanocellulose and a substrate layer, wherein the surface of the functional layer has a water droplet contact angle of 90 degrees or more. 前記機能層の表面粗さSaが5nm以上である、請求項1に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to claim 1, wherein the functional layer has a surface roughness Sa of 5 nm or more. 前記機能層の全光線透過率が85%以上である、請求項1又は2に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to claim 1 or 2, wherein the functional layer has a total light transmittance of 85% or more. 前記シラン変性ナノセルロースは、ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとの反応物である、請求項1~3のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。 Claims 1 to 3, wherein the silane-modified nanocellulose is a reaction product of nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane. Nanocellulose-containing laminate according to any one of. 前記モノアルコキシシランが、トリメチルメトキシシラン及びトリメチルエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項4に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to claim 4, wherein the monoalkoxysilane is at least one selected from the group consisting of trimethylmethoxysilane and trimethylethoxysilane. 前記ジアルコキシシランが、下記一般式(1)により表される化合物である、請求項4又は5に記載のナノセルロース含有積層体。
Figure 2023007055000006
(ここで、上記式(1)において、R及びRは炭素数1~8のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。R及びRは炭素数1~3のアルキル基であり、RとRは互いに同じであっても異なっていてもよい。)
The nanocellulose-containing laminate according to claim 4 or 5, wherein the dialkoxysilane is a compound represented by the following general formula (1).
Figure 2023007055000006
(Here, in the above formula (1), R 1 and R 3 are alkyl groups having 1 to 8 carbon atoms, and R 1 and R 3 may be the same or different. R 2 and R 4 is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 and R 4 may be the same or different.)
前記ジアルコキシシランが、ジメチルジメトキシシラン及びジメチルジエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項6に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to claim 6, wherein the dialkoxysilane is at least one selected from the group consisting of dimethyldimethoxysilane and dimethyldiethoxysilane. 前記トリアルコキシシランが、下記一般式(2)により表される化合物である、請求項4~7のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。
Figure 2023007055000007
(ここで、上記式(2)において、Rは炭素数1~8のアルキル基である。R~Rは炭素数1~3のアルキル基であり、R~Rは互いに同じであっても異なっていてもよい。)
The nanocellulose-containing laminate according to any one of claims 4 to 7, wherein the trialkoxysilane is a compound represented by the following general formula (2).
Figure 2023007055000007
(Here, in the above formula (2), R 5 is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, R 6 to R 8 are alkyl groups having 1 to 3 carbon atoms, and R 6 to R 8 are the same may be different.)
前記トリアルコキシシランが、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、n-ヘキシルトリメトキシシラン及びn-ヘキシルトリエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項8に記載のナノセルロース含有積層体。 At least the trialkoxysilane is selected from the group consisting of methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane and n-hexyltriethoxysilane. The nanocellulose-containing laminate according to claim 8, which is one type. 前記テトラアルコキシシランが、テトラメトキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種である、請求項4~9のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to any one of claims 4 to 9, wherein the tetraalkoxysilane is at least one selected from the group consisting of tetramethoxysilane and tetraethoxysilane. 前記モノアルコキシシラン、前記ジアルコキシシラン及び前記トリアルコキシシランの合計含有量(A)と、テトラアルコキシシランの含有量(B)とのモル比A/Bが1.0を超える、請求項4~10のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。 Claims 4 to 4, wherein the molar ratio A/B between the total content (A) of the monoalkoxysilane, the dialkoxysilane and the trialkoxysilane and the content (B) of the tetraalkoxysilane exceeds 1.0. 11. The nanocellulose-containing laminate according to any one of 10. 前記機能層の厚みが10~1,000nmである、請求項1~11のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to any one of claims 1 to 11, wherein the functional layer has a thickness of 10 to 1,000 nm. 前記基材層が、樹脂フィルム、繊維状基材又はガラスである、請求項1~12のいずれか1項に記載のナノセルロース含有積層体。 The nanocellulose-containing laminate according to any one of claims 1 to 12, wherein the substrate layer is a resin film, fibrous substrate or glass. ナノセルロースと、モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランとを含む機能層形成用組成物からなる塗布液を調製する、塗布液調製工程と、
前記塗布液を基材層に塗布して塗膜を形成する、塗膜形成工程と、
前記塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含み、
前記機能層表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体の製造方法。
A coating liquid comprising a composition for forming a functional layer containing nanocellulose and at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane. a preparation step;
A coating film forming step of applying the coating liquid to a base material layer to form a coating film;
A heat treatment step of heat-treating the coating film to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose,
A method for producing a nanocellulose-containing laminate, wherein the functional layer surface has a water droplet contact angle of 90 degrees or more.
ナノセルロースを含む第一の塗布液を基材層に塗布する、第一の塗布工程と、
モノアルコキシシラン、ジアルコキシシラン、トリアルコキシシラン及びテトラエトキシシランからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルコキシシランを含む第二の塗布液を、前記第一の塗布液が塗布された基材層表面に塗布する、第二の塗布工程と、
前記塗膜を加熱処理して、シラン変性ナノセルロースを含有する機能層を得る、加熱処理工程と、を含み、
前記機能層表面の水滴接触角が90度以上である、ナノセルロース含有積層体の製造方法。
A first coating step of coating a base layer with a first coating liquid containing nanocellulose;
A second coating liquid containing at least one alkoxysilane selected from the group consisting of monoalkoxysilane, dialkoxysilane, trialkoxysilane and tetraethoxysilane is applied to the substrate layer surface coated with the first coating liquid. a second application step of applying to
A heat treatment step of heat-treating the coating film to obtain a functional layer containing silane-modified nanocellulose,
A method for producing a nanocellulose-containing laminate, wherein the functional layer surface has a water droplet contact angle of 90 degrees or more.
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