JP5296445B2 - Gel composition - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gel-like composition which can hold high viscosity even in the coexistence of a salt, an ionic surfactant, or the like. <P>SOLUTION: There is provided the gel-like composition using the following components (A) and (B), characterized in that the content of the component (A) is 0.3 to 5.0 wt.% based on the total amount of the gel-like composition. (A) Cellulose fibers having the maximum fiber diameter of &le;1,000 nm and a number-average fiber diameter of 2 to 150 nm, wherein the cellulose has a cellulose type I crystal structure, and hydroxy groups at the C6 positions of glucose units in the cellulose molecule are selectively oxidized into aldehyde groups and carboxy groups to give the aldehyde groups and the carboxyl groups in amounts of 0.08 to 0.3 mmol/g and 0.6 to 2.0 mmol/g, respectively. (B) Water. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、セルロース繊維を用いてなるゲル状組成物に関するものである。   The present invention relates to a gel composition comprising cellulose fibers.

従来、増粘剤やゲル化剤としては、ジュランガム,カラギーナン,寒天、ザンタンガム等の天然高分子化合物や、メチルセルロース,ヒドロキシメチルセルロース等の非イオン性の水溶性セルロース、カルボキシメチルセルロース,カチオン化セルロース等のイオン性セルロース、ポリビニルアルコール,ポリビニルピロリドン,ポリアクリル酸ソーダ,カルボキシビニルポリマー,ポリエチレングリコール等の合成高分子、スメクタイト等の水膨潤性粘土鉱物等が使用されてきた。   Conventional thickeners and gelling agents include natural polymer compounds such as duran gum, carrageenan, agar, and xanthan gum, nonionic water-soluble celluloses such as methylcellulose and hydroxymethylcellulose, ions such as carboxymethylcellulose and cationized cellulose. Synthetic polymers such as water-soluble cellulose, polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, sodium polyacrylate, carboxyvinyl polymer, polyethylene glycol, and water-swellable clay minerals such as smectite have been used.

しかし、上記天然高分子化合物は、水に対する溶解性が低いため、ゲル状組成物の製造工程中において水の加熱処理が必要となり、生産性に劣るという問題や、香料等を添加した場合にはその一部が揮発するという問題等があった。一方、上記非イオン性の水溶性セルロースは、水に対する溶解性が高いため、水の加熱処理は不要であるが、ゲル状物を得るためには大量に水溶性セルロースを添加する必要が生じるという問題があった。また、上記ポリアクリル酸ソーダやカルボキシビニルポリマー等の合成高分子は、分散・溶解する際に継粉(ママコ)にならないように留意したり、pH調整を行わなければならないという煩雑さがあった。また、上記ザンタンガムは曳糸性が強く、化粧品等に使用した際にはべたつき感があることが開示されている(非特許文献1)。これら天然高分子化合物、水溶性セルロース、合成高分子の多くは、共存する塩類により著しく粘度が低下したり、糸引き性を示すなど使用範囲や意匠性に問題が多かった。   However, since the above natural polymer compound has low solubility in water, heat treatment of water is required during the production process of the gel composition, and the problem of poor productivity, or when adding a fragrance, etc. There was a problem that some of them volatilized. On the other hand, since the nonionic water-soluble cellulose has high solubility in water, heat treatment of water is unnecessary, but it is necessary to add a large amount of water-soluble cellulose to obtain a gel-like product. There was a problem. In addition, synthetic polymers such as poly (sodium acrylate) and carboxyvinyl polymer have the trouble that care must be taken not to become a spatter (Mamako) or pH adjustment when dispersing or dissolving. . Further, it is disclosed that the above xanthan gum has a strong spinnability and has a sticky feeling when used in cosmetics and the like (Non-Patent Document 1). Many of these natural polymer compounds, water-soluble celluloses, and synthetic polymers have many problems in the range of use and design properties, such as markedly lowering viscosity due to the coexisting salts, and showing stringiness.

そこで、カルボキシビニルポリマーをゲル化剤として使用した点鼻用ゲル剤が提案され、このものは液だれが改善され、薬効成分の吸収促進等の効果が認められることが開示されている(特許文献1)。また、数10nmまでにダウンサイジング化されたセルロース粒子は、透明性が高く、少量の添加量で高い増粘性、分散・乳化安定性、構造安定性が得られることが開示されている(特許文献2)。
柴山充弘、梶原莞爾監修「高分子ゲルの最新動向」シーエムシー出版、2004年4月30日、p.216−226 特開2001−89359号公報 国際公開第99/28350号公報
Accordingly, a nasal gel using a carboxyvinyl polymer as a gelling agent has been proposed, and it has been disclosed that this improves dripping and has effects such as promoting absorption of medicinal ingredients (patent document). 1). In addition, it is disclosed that cellulose particles downsized to several tens of nm have high transparency, and high viscosity, dispersion / emulsion stability, and structural stability can be obtained with a small addition amount (Patent Documents). 2).
“Latest Trends in Polymer Gels” supervised by Mitsuhiro Shibayama and Satoshi Sugawara, CMC Publishing, April 30, 2004, p. 216-226 JP 2001-89359 A International Publication No. 99/28350

しかしながら、上記特許文献1に記載のものは、製剤の際に塩基性物質でpH調整が必要であること、高粘度化された基材に薬効成分を均一に混合分散するために強力な攪拌が必要である等の製造上の難点もある。また、上記特許文献2に記載のセルロース粒子は、塩類等の電解質や高濃度のイオン性界面活性剤の共存下では増粘性が低下するだけでなく、セルロース粒子が沈降し分散体としての形を取ることができない等の難点があった。   However, those described in Patent Document 1 require that pH adjustment is required with a basic substance at the time of preparation, and that strong stirring is performed in order to uniformly mix and disperse the medicinal ingredients on the highly viscous base material. There are also manufacturing difficulties such as necessity. In addition, the cellulose particles described in Patent Document 2 not only have a reduced viscosity in the presence of electrolytes such as salts and high-concentration ionic surfactants, but the cellulose particles settle to form a dispersion. There were difficulties such as being unable to take.

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、塩やイオン性界面活性剤等の共存下でも高い粘性を保持することができるゲル状組成物の提供をその目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gel composition that can maintain high viscosity even in the presence of a salt, an ionic surfactant, or the like.

上記の目的を達成するために、本発明のゲル状組成物は、下記の(A))成分を用いてなるゲル状組成物であって、上記(A)成分の含有量がゲル状組成物全体の0.3〜5.0重量%の範囲に設定されているという構成をとる。
(A)最大繊維径が1000nm以下で、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中のグルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化されてアルデヒド基およびカルボキシル基に変性され、上記アルデヒド基を0.08〜0.3mmol/gおよび上記カルボキシル基を0.6〜2.0mmol/g有する、セルロース繊維。
(B)水。
(C)無機塩類、界面活性剤、オイル類、保湿剤、防腐剤、有機微粒子、無機微粒子、消臭剤、香料および有機溶媒からなる群から選ばれた少なくとも一つの機能性添加剤。
In order to achieve the above object, the gel composition of the present invention is a gel composition using the following components (A) to ( C ), and the content of the component (A) is a gel. It takes the structure that it is set to the range of 0.3 to 5.0 weight% of the whole composition.
(A) A cellulose fiber having a maximum fiber diameter of 1000 nm or less and a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, the cellulose having a cellulose I-type crystal structure and a hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit in the cellulose molecule Is a cellulose fiber which is selectively oxidized to be modified into an aldehyde group and a carboxyl group, and has 0.08 to 0.3 mmol / g of the aldehyde group and 0.6 to 2.0 mmol / g of the carboxyl group.
(B) Water.
(C) At least one functional additive selected from the group consisting of inorganic salts, surfactants, oils, humectants, preservatives, organic fine particles, inorganic fine particles, deodorants, perfumes and organic solvents.

すなわち、本発明者らは、塩やイオン性界面活性剤等の共存下でも高い粘性を保持することができるゲル状組成物を得るため、鋭意研究を重ねた。その研究の過程で、最大繊維径が1000nm以下、かつ数平均繊維径が2〜150nmであり、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中のグルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化されてアルデヒド基およびカルボキシル基に変性されてなる微細セルロース繊維に着目した。そして、上記アルデヒド基を0.08〜0.3mmol/gおよび上記カルボキシル基を0.6〜2.0mmol/g有する特定の微細セルロース繊維(水不溶性のセルロース繊維)を、液状分散媒体である水と組み合わせてなるゲル状組成物を突き止めた。このゲル状組成物について、上記特定のセルロース繊維の好ましい含有量について実験を重ねたところ、特定のセルロース繊維の含有量がゲル状組成物全体の0.3〜5.0重量%の範囲である場合に、所期の目的を達成できることを見いだし、本発明に到達した。   That is, the present inventors have conducted extensive research in order to obtain a gel-like composition that can maintain high viscosity even in the presence of a salt, an ionic surfactant, or the like. In the course of the research, the maximum fiber diameter is 1000 nm or less, the number average fiber diameter is 2 to 150 nm, it has a cellulose I-type crystal structure, and the hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit in the cellulose molecule is selectively oxidized. Attention was focused on fine cellulose fibers that have been modified to aldehyde groups and carboxyl groups. Then, specific fine cellulose fibers (water-insoluble cellulose fibers) having 0.08 to 0.3 mmol / g of the aldehyde group and 0.6 to 2.0 mmol / g of the carboxyl group are mixed with water as a liquid dispersion medium. A gel-like composition formed by combining with was found. About this gel-like composition, when it repeated experiment about preferable content of the said specific cellulose fiber, content of a specific cellulose fiber is the range of 0.3 to 5.0 weight% of the whole gel-like composition. In some cases, it has been found that the intended purpose can be achieved, and the present invention has been achieved.

このように、本発明のゲル状組成物は、最大繊維径が1000nm以下で、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中のグルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化されてアルデヒド基およびカルボキシル基に変性され、上記アルデヒド基を0.08〜0.3mmol/gおよび上記カルボキシル基を0.6〜2.0mmol/g有する微細セルロース繊維(A)と、液状分散媒体である水(B)と、特定の機能性添加剤(C)とを用いてなる。そして、上記微細セルロース繊維の含有量が、ゲル状組成物全体の0.3〜5.0重量%の範囲であるため、塩やイオン性界面活性剤等の共存下でも高粘度で、分離や離水等を起こさずにゲル状態を保つことができる。また、本発明のゲル状組成物は、曳糸性もなく、各種の機能性添加剤と混合しやすい等、使い勝手に優れている。 As described above, the gel composition of the present invention is a cellulose fiber having a maximum fiber diameter of 1000 nm or less and a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, and the cellulose has a cellulose I-type crystal structure and cellulose. The hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit in the molecule is selectively oxidized and modified to an aldehyde group and a carboxyl group, the aldehyde group is 0.08 to 0.3 mmol / g, and the carboxyl group is 0.6 to 2. Fine cellulose fibers (A) having 0 mmol / g, water (B) as a liquid dispersion medium, and a specific functional additive (C) are used. And since content of the said fine cellulose fiber is the range of 0.3 to 5.0 weight% of the whole gel-like composition, it is high-viscosity also in coexistence with a salt, an ionic surfactant, etc. The gel state can be maintained without causing water separation or the like. In addition, the gel composition of the present invention is excellent in usability because it has no spinnability and can be easily mixed with various functional additives.

また、本発明のゲル状組成物は、高温環境下でも充分に粘度を保持することができるため、例えば、車内温度が70℃以上の高温になるような用途(自動車用の芳香剤、脱臭剤、消臭剤等)に用いることも可能である。なお、ゼラチン,アガロース等の天然多糖類ゲル化剤は、高温下ではゲル−ゾル転移を起こし、ゲルとしての粘度を保持することができないため、このような用途には不向きである。   In addition, since the gel composition of the present invention can sufficiently maintain viscosity even in a high temperature environment, for example, the use in which the vehicle interior temperature becomes a high temperature of 70 ° C. or higher (air fresheners and deodorizers for automobiles). , Deodorant, etc.). Natural polysaccharide gelling agents such as gelatin and agarose cause gel-sol transition at high temperatures and cannot maintain the viscosity as a gel, and thus are not suitable for such applications.

そして、上記特定のセルロース繊維および水(液状分散媒体)を用いてなるゲル状組成物は、無機塩類、界面活性剤等の特定の機能性添加剤との配合性にも富んでいることから、化粧品基材や、芳香剤等のトイレタリー用品ゲル基材として広く好適に利用することができる。 And since the gel-like composition formed using the said specific cellulose fiber and water (liquid dispersion medium) is rich also in the compounding property with specific functional additives, such as inorganic salts and surfactant, It can be widely and suitably used as a cosmetic base material and a gel base material for toiletries such as fragrances.

また、上記(A)成分のセルロース繊維が、N−オキシル化合物の存在下、共酸化剤を用いて、セルロース繊維の水酸基の一部をカルボキシル基およびアルデヒド基に酸化されたものであると、共酸化剤の使用量および酸化時間を調整することにより、上記酸化され変性された官能基を特定の範囲に調整することができ、ゲル状組成物としてより良好な結果を得ることができるようになる。   Further, when the cellulose fiber of the component (A) is obtained by oxidizing a part of the hydroxyl group of the cellulose fiber to a carboxyl group and an aldehyde group using a co-oxidant in the presence of an N-oxyl compound. By adjusting the amount of oxidizing agent used and the oxidation time, the oxidized and modified functional group can be adjusted to a specific range, and a better result can be obtained as a gel composition. .

つぎに、本発明の実施の形態を詳しく説明する。   Next, embodiments of the present invention will be described in detail.

本発明のゲル状組成物は、特定のセルロース繊維(A成分)と、水(B成分)と、特定の機能性添加剤(C)とを用いてなるものである。 The gel composition of the present invention comprises a specific cellulose fiber (component A), water (component B), and a specific functional additive (C) .

ここで、本発明においては、上記特定のセルロース繊維(A成分)の含有量が、ゲル状組成物全体の0.3〜5.0重量%の範囲であることが最大の特徴であり、好ましくは0.5〜3.0重量%の範囲である。すなわち、上記A成分の含有量が上記範囲内であると、塩やイオン性界面活性剤等の共存下でも、高い粘性を保持することができる。これに対し、上記A成分の含有量が0.3重量%未満であると、機能性添加剤を配合した時にゲル状にならず流動性を示し、逆に上記A成分の含有量が5.0重量%を超えると、非常に高粘度となり分散工程において微細化処理が不可能であり、マクロ的に均質なゲル状組成物とならないため実質的にゲル状組成物を得ることができないからである。   Here, in the present invention, the maximum characteristic is that the content of the specific cellulose fiber (component A) is in the range of 0.3 to 5.0% by weight of the entire gel composition, preferably Is in the range of 0.5 to 3.0% by weight. That is, when the content of the component A is within the above range, high viscosity can be maintained even in the presence of a salt or an ionic surfactant. On the other hand, when the content of the A component is less than 0.3% by weight, when the functional additive is blended, it does not become a gel but exhibits fluidity, and conversely, the content of the A component is 5. If it exceeds 0% by weight, the viscosity becomes very high, and it is impossible to obtain a fine composition in the dispersion process, and a gel-like composition cannot be obtained substantially because it is not a macroscopically homogeneous gel-like composition. is there.

本発明に用いる上記特定の微細セルロース繊維(A成分)は、セルロース繊維の水酸基の一部がカルボキシル基およびアルデヒド基に酸化されているセルロース繊維であって、最大繊維径が1000nm以下、かつ数平均繊維径が2〜150nmであり、好ましくは最大繊維径が500nm以下、かつ数平均繊維径が2〜100nmであり、特に好ましくは最大繊維径が30nm以下、かつ数平均繊維径が2〜10nmである。すなわち、最大繊維径が1000nmを超えるか、もしくは数平均繊維径が150nmを超えるセルロース繊維を用いると、セルロース繊維が沈降し流動性を保持したままで、ゲル状とはならないからである。   The specific fine cellulose fiber (component A) used in the present invention is a cellulose fiber in which a part of the hydroxyl group of the cellulose fiber is oxidized to a carboxyl group and an aldehyde group, the maximum fiber diameter is 1000 nm or less, and the number average The fiber diameter is 2 to 150 nm, preferably the maximum fiber diameter is 500 nm or less and the number average fiber diameter is 2 to 100 nm, particularly preferably the maximum fiber diameter is 30 nm or less and the number average fiber diameter is 2 to 10 nm. is there. That is, when cellulose fibers having a maximum fiber diameter of more than 1000 nm or a number average fiber diameter of more than 150 nm are used, the cellulose fibers settle and retain fluidity and do not become a gel.

ここで、上記最大繊維径および数平均繊維径の解析は、例えば、つぎのようにして行うことができる。すなわち、固形分率で0.05〜0.1重量%の微細セルロースの水分散体を調製し、その分散体を、親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストして、透過型電子顕微鏡(TEM)の観察用試料とする。なお、本発明外の大きな繊維径の繊維を含む場合には、ガラス上へキャストした表面の走査型電子顕微鏡(SEM)像を観察してもよい。そして、構成する繊維の大きさに応じて5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。その際に、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定し、その軸に対し、20本以上の繊維が交差するよう、試料および観察条件(倍率等)を調節する。そして、この条件を満たす観察画像を得た後、この画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、軸に交錯する繊維の繊維径を目視で読み取っていく。このようにして、最低3枚の重複しない表面部分の画像を、電子顕微鏡で撮影し、各々2つの軸に交錯する繊維の繊維径の値を読み取る(したがって、最低20本×2×3=120本の繊維径の情報が得られる)。このようにして得られた繊維径のデータにより、最大繊維径および数平均繊維径を算出する。   Here, the analysis of the maximum fiber diameter and the number average fiber diameter can be performed, for example, as follows. That is, an aqueous dispersion of fine cellulose having a solid content of 0.05 to 0.1% by weight was prepared, and the dispersion was cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilization treatment. (TEM) observation sample. In addition, when the fiber of the big fiber diameter outside this invention is included, you may observe the scanning electron microscope (SEM) image of the surface cast on glass. Then, observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the size of the constituent fibers. At that time, an axis having an arbitrary vertical and horizontal image width is assumed in the obtained image, and the sample and observation conditions (magnification, etc.) are adjusted so that 20 or more fibers intersect the axis. Then, after obtaining an observation image that satisfies this condition, two random axes, vertical and horizontal, per image are drawn on this image, and the fiber diameter of the fiber that intersects the axis is visually read. In this way, images of at least three non-overlapping surface portions are taken with an electron microscope, and the fiber diameter values of the fibers intersecting with each of the two axes are read (thus, at least 20 × 2 × 3 = 120). Information on the fiber diameter of the book is obtained). The maximum fiber diameter and the number average fiber diameter are calculated from the fiber diameter data thus obtained.

つぎに、本発明に用いる上記特定のセルロース繊維(A成分)のカルボキシル基とアルデヒド基の量について説明する。一般に、セルロースに存在するカルボキシル基とアルデヒド基の量の総和が多いと、より微小な繊維径として安定に存在し得るため好ましい。本発明においては、少量の添加量で高粘度化することができるという点から、上記特定のセルロース繊維(A成分)における、上記アルデヒド基の量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、上記カルボキシル基の量が0.6〜2.0mmol/gの範囲に設定され、好ましくは上記アルデヒド基の量が0.10〜0.25mmol/gで、かつ、上記カルボキシル基の量が0.8〜1.6mmol/gの範囲である。すなわち、上記カルボキシル基の量およびアルデヒド基の量を上記範囲に設定すると、上記特定のセルロース繊維(A成分)が凝集沈殿を起こすことなく安定してゲル中に存在するようになる。   Next, the amount of carboxyl group and aldehyde group of the specific cellulose fiber (component A) used in the present invention will be described. In general, it is preferable that the total amount of carboxyl groups and aldehyde groups present in cellulose is large, because it can be stably present as a finer fiber diameter. In the present invention, the amount of the aldehyde group in the specific cellulose fiber (component A) is 0.08 to 0.3 mmol / g, because the viscosity can be increased with a small addition amount, and The amount of the carboxyl group is set in the range of 0.6 to 2.0 mmol / g, preferably the amount of the aldehyde group is 0.10 to 0.25 mmol / g and the amount of the carboxyl group is 0. The range is from 8 to 1.6 mmol / g. That is, when the amount of the carboxyl group and the amount of the aldehyde group are set in the above ranges, the specific cellulose fiber (component A) is stably present in the gel without causing aggregation and precipitation.

なお、所望のカルボキシル基量,アルデヒド基量の調整は、後述するように、セルロース繊維の酸化工程で用いる共酸化剤の添加量や反応時間を制御することにより行うことができる。   In addition, adjustment of the amount of desired carboxyl groups and aldehyde groups can be performed by controlling the addition amount and reaction time of a co-oxidant used in the cellulose fiber oxidation step, as will be described later.

ここで、上記カルボキシル基量、アルデヒド基量の測定は、以下のような電位差滴定により行うことができる。   Here, the amount of the carboxyl group and the amount of aldehyde group can be measured by potentiometric titration as follows.

〔カルボキシル基量の測定〕
乾燥重量を精秤したセルロース試料から0.5〜1重量%スラリーを60ml調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行う。測定はpHが約11になるまで続ける。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下の式(1)に従い官能基量1(カルボキシル基量)を求めることができる。
[Measurement of carboxyl group content]
60 ml of a 0.5 to 1 wt% slurry was prepared from a dry-weighted cellulose sample, and the pH was adjusted to about 2.5 with a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution, and then a 0.05 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise. Then, conduct electrical conductivity measurement. The measurement is continued until the pH is about 11. A functional group amount 1 (carboxyl group amount) can be determined from the amount (V) of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid whose electrical conductivity changes slowly, according to the following equation (1).

Figure 0005296445
Figure 0005296445

〔アルデヒド基量の測定〕
上記セルロース試料を、酢酸でpHを4〜5に調整した2%亜塩素酸ナトリウム水溶液中でさらに48時間常温(25℃)で酸化し、上記式(1)に準じて官能基量2を測定する。そして、この酸化によって追加された官能基量(官能基量2−官能基量1)を算出し、アルデヒド基量とする。
[Measurement of aldehyde group content]
The cellulose sample was oxidized in a 2% aqueous sodium chlorite solution adjusted to pH 4-5 with acetic acid at room temperature (25 ° C.) for 48 hours, and the functional group amount 2 was measured according to the above formula (1). To do. Then, the amount of functional group added by this oxidation (functional group amount 2 -functional group amount 1) is calculated and used as the aldehyde group amount.

そして、上記特定のセルロース繊維のセルロースにアルデヒド基あるいはカルボキシル基が導入されていることは、つぎのようにして確認することができる。すなわち、水分を完全に除去したサンプルにおいて、全反射式赤外分光スペクトル(ATR)解析により、カルボニル基に起因する吸収(1608cm-1付近)および酸型のカルボキシル基(COOH)に起因する吸収(1730cm-1付近)が存在することにより確認することができる。 And it can confirm that the aldehyde group or the carboxyl group is introduce | transduced into the cellulose of the said specific cellulose fiber as follows. That is, in a sample from which moisture was completely removed, absorption due to a carbonyl group (near 1608 cm −1 ) and absorption due to an acid-type carboxyl group (COOH) were analyzed by total reflection infrared spectroscopy (ATR) analysis ( 1730 cm −1 )) can be confirmed.

つぎに、上記特定のセルロース繊維(A成分)は、例えば、(1) 酸化反応工程、(2) 精製工程、(3) 分散工程(微細化処理工程)等を行うことにより得ることができる。以下、各工程を順に説明する。   Next, the specific cellulose fiber (component A) can be obtained, for example, by performing (1) an oxidation reaction step, (2) a purification step, (3) a dispersion step (a refinement treatment step), and the like. Hereinafter, each process is demonstrated in order.

(1) 酸化反応工程
天然セルロースと、N−オキシル化合物とを水(分散媒体)に分散させた後、共酸化剤を添加して、反応を開始する。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10〜11に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なす。ここで、共酸化剤とは、直接的にセルロース水酸基を酸化する物質ではなく、酸化触媒として用いられるN−オキシル化合物を酸化する物質のことである。
(1) Oxidation reaction step After natural cellulose and an N-oxyl compound are dispersed in water (dispersion medium), a co-oxidant is added to start the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise to maintain the pH at 10 to 11, and the reaction is regarded as completed when no change in pH is observed. Here, the co-oxidant is not a substance that directly oxidizes a cellulose hydroxyl group but a substance that oxidizes an N-oxyl compound used as an oxidation catalyst.

上記天然セルロースは、植物,動物,バクテリア産生ゲル等のセルロースの生合成系から単離した精製セルロースを意味する。より具体的には、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター,コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ,バガスパルプ等の非木材系パルプ、バクテリアセルロース(BC)、ホヤから単離されるセルロース、海草から単離されるセルロース等をあげることができる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。これらのなかでも、針葉樹系パルプ、広葉樹系パルプ、コットンリンター、コットンリント等の綿系パルプ、麦わらパルプ,バガスパルプ等の非木材系パルプが好ましい。上記天然セルロースは、叩解等の表面積を高める処理を施すと、反応効率を高めることができ、生産性を高めることができるため好ましい。また、上記天然セルロースとして、単離、精製の後、乾燥させない(ネバードライ)で保存していたものを使用すると、ミクロフィブリルの集束体が膨潤しやすい状態であるため、反応効率を高め、微細化処理後の数平均繊維径を小さくすることができるため好ましい。   The natural cellulose means purified cellulose isolated from a cellulose biosynthetic system such as a plant, animal, or bacteria-producing gel. More specifically, softwood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp, bacterial cellulose (BC), cellulose isolated from sea squirt, seaweed Cellulose isolated from can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, soft wood pulp, hardwood pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, and non-wood pulp such as straw pulp and bagasse pulp are preferable. The natural cellulose is preferably subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating, because the reaction efficiency can be increased and the productivity can be increased. In addition, if the natural cellulose that has been stored after being isolated and purified and not dried (never dry) is used, the microfibril bundles are likely to swell. This is preferable because the number average fiber diameter after the crystallization treatment can be reduced.

上記反応における天然セルロースの分散媒体は水であり、反応水溶液中の天然セルロース濃度は、試薬(天然セルロース)の充分な拡散が可能な濃度であれば任意である。通常は、反応水溶液の重量に対して約5%以下であるが、機械的攪拌力の強い装置を使用することにより反応濃度を上げることができる。   The dispersion medium of natural cellulose in the above reaction is water, and the concentration of natural cellulose in the reaction aqueous solution is arbitrary as long as the reagent (natural cellulose) can be sufficiently diffused. Usually, it is about 5% or less with respect to the weight of the reaction aqueous solution, but the reaction concentration can be increased by using an apparatus having a strong mechanical stirring force.

また、上記N−オキシル化合物としては、例えば、一般に酸化触媒として用いられるニトロキシラジカルを有する化合物があげられる。上記N−オキシル化合物は、水溶性の化合物が好ましく、なかでもピペリジンニトロキシオキシラジカルが好ましく、特に2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカル(TEMPO)または4−アセトアミド−TEMPOが好ましい。上記N−オキシル化合物の添加は、触媒量で充分であり、好ましくは0.1〜4mmol/l、さらに好ましくは0.2〜2mmol/lの範囲で反応水溶液に添加する。   Examples of the N-oxyl compound include compounds having a nitroxy radical generally used as an oxidation catalyst. The N-oxyl compound is preferably a water-soluble compound, more preferably a piperidine nitroxyoxy radical, particularly 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy radical (TEMPO) or 4-acetamido-TEMPO. preferable. The N-oxyl compound is added in a catalytic amount, preferably 0.1 to 4 mmol / l, more preferably 0.2 to 2 mmol / l.

上記共酸化剤としては、例えば、次亜ハロゲン酸またはその塩、亜ハロゲン酸またはその塩、過ハロゲン酸またはその塩、過酸化水素、過有機酸等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。なかでも、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム等のアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩が好ましい。そして、上記次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合は、臭化ナトリウム等の臭化アルカリ金属の存在下で反応を進めることが、反応速度の点において好ましい。上記臭化アルカリ金属の添加量は、上記N−オキシル化合物に対して約1〜40倍モル量、好ましくは約10〜20倍モル量である。   Examples of the co-oxidant include hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogen acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, alkali metal hypohalites such as sodium hypochlorite and sodium hypobromite are preferable. And when using the said sodium hypochlorite, it is preferable in terms of reaction rate to advance reaction in presence of alkali bromide metals, such as sodium bromide. The addition amount of the alkali metal bromide is about 1 to 40 times mol, preferably about 10 to 20 times mol for the N-oxyl compound.

上記反応水溶液のpHは約8〜11の範囲で維持されることが好ましい。水溶液の温度は約4〜40℃において任意であるが、反応は室温(25℃)で行うことが可能であり、特に温度の制御は必要としない。   The pH of the aqueous reaction solution is preferably maintained in the range of about 8-11. The temperature of the aqueous solution is arbitrary at about 4 to 40 ° C., but the reaction can be performed at room temperature (25 ° C.), and the temperature is not particularly required to be controlled.

目的とするカルボキシル基量,アルデヒド基量を得るために、酸化の程度を共酸化剤の添加量と反応時間により制御する。通常、反応時間は約5〜120分、長くとも240分以内に完了する。   In order to obtain the target amount of carboxyl group and amount of aldehyde group, the degree of oxidation is controlled by the amount of co-oxidant added and the reaction time. Usually, the reaction time is completed within about 5 to 120 minutes, at most 240 minutes.

(2) 精製工程
つぎに、未反応の共酸化剤(次亜塩素酸等)や、各種副生成物等を除く目的で精製を行う。反応物繊維は通常、この段階ではナノファイバー単位までばらばらに分散しているわけではないため、通常の精製法、すなわち水洗とろ過を繰り返すことで高純度(99重量%以上)の反応物繊維と水の分散体とする。
(2) Purification step Next, purification is performed for the purpose of removing unreacted co-oxidant (such as hypochlorous acid) and various by-products. At this stage, the reactant fibers are usually not dispersed evenly to the nanofiber unit. Therefore, by repeating the usual purification method, that is, washing with water and filtration, the reactant fibers are highly purified (99% by weight or more). Use water dispersion.

上記精製工程における精製方法は、遠心脱水を利用する方法(例えば、連続式デカンダー)のように、上述した目的を達成できる装置であればどのような装置を利用しても構わない。こうして得られる反応物繊維の水分散体は、絞った状態で固形分(セルロース)濃度としておよそ10重量%〜50重量%の範囲にある。この後の分散工程を考慮すると、50重量%よりも高い固形分濃度とすると、分散に極めて高いエネルギーが必要となることから好ましくない。   As the purification method in the purification step, any device may be used as long as it can achieve the above-described object, such as a method using centrifugal dehydration (for example, a continuous decanter). The aqueous dispersion of the reactant fibers thus obtained is in the range of approximately 10 wt% to 50 wt% as the solid content (cellulose) concentration in the squeezed state. Considering the subsequent dispersion step, if the solid content concentration is higher than 50% by weight, it is not preferable because extremely high energy is required for dispersion.

(3) 分散工程(微細化処理工程)
上記精製工程にて得られる水を含浸した反応物繊維(水分散体)を、分散媒体中に分散させ分散処理を行う。処理に伴って粘度が上昇し、微細化処理されたセルロース繊維の分散体を得ることができる。その後、上記セルロース繊維の分散体を乾燥することによって、特定のセルロース繊維(A成分)を得ることできる。なお、上記セルロース繊維の分散体を乾燥することなく、分散体の状態でゲル状組成物に用いても差し支えない。
(3) Dispersion process (miniaturization process)
The reaction fiber (water dispersion) impregnated with water obtained in the purification step is dispersed in a dispersion medium and subjected to a dispersion treatment. With the treatment, the viscosity increases, and a dispersion of finely pulverized cellulose fibers can be obtained. Then, the specific cellulose fiber (A component) can be obtained by drying the dispersion of the cellulose fiber. The cellulose fiber dispersion may be used in the gel composition in the state of dispersion without drying.

そして、上記のようにして得られた特定のセルロース繊維(A成分)の分散媒体には、水(B成分)が用いられる。   And water (B component) is used for the dispersion medium of the specific cellulose fiber (A component) obtained as mentioned above.

上記分散工程で使用する分散機としては、高速回転下でのホモミキサー、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、超音波分散処理、ビーター、ディスク型レファイナー、コニカル型レファイナー、ダブルディスク型レファイナー、グラインダー等の強力で叩解能力のある装置を使用することにより、より効率的かつ高度なダウンサイジングが可能となり、経済的有利にゲル状組成物を得ることができる点で好ましい。なお、上記分散機としては、例えば、スクリュー型ミキサー、パドルミキサー、ディスパー型ミキサー、タービン型ミキサー等を用いても差し支えない。   Dispersers used in the above dispersion process include high-powered homomixers, high-pressure homogenizers, ultra-high-pressure homogenizers, ultrasonic dispersion processing, beaters, disk type refiners, conical type refiners, double disk type refiners, grinders, etc. By using an apparatus having a beating ability, it is preferable in that a more efficient and advanced downsizing is possible, and a gel-like composition can be obtained economically advantageously. As the disperser, for example, a screw mixer, a paddle mixer, a disper mixer, a turbine mixer, or the like may be used.

上記セルロース繊維の分散体の乾燥法としては、例えば、分散媒体が水である場合は、スプレードライ、凍結乾燥法等が用いられ、分散媒体が水と有機溶媒の混合溶液である場合は、ドラムドライヤーによる乾燥法、スプレードライヤーによる噴霧乾燥法等が用いられる。   As a drying method of the cellulose fiber dispersion, for example, when the dispersion medium is water, spray drying, freeze drying, or the like is used. When the dispersion medium is a mixed solution of water and an organic solvent, a drum is used. A drying method using a dryer, a spray drying method using a spray dryer, or the like is used.

なお、本発明のゲル状組成物には、上記特定のセルロース繊維(A成分)および水(B成分)とともに、特定の機能性添加剤(C成分)が用いられる。上記特定の機能性添加剤としては、無機塩類、有機塩類、界面活性剤、オイル類、保湿剤、防腐剤、有機微粒子、無機微粒子、消臭剤、香料、有機溶媒が用いられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 Incidentally, the gel composition of the present invention, the specific cellulose fibers (A component) and with water (B component), the specific functional additives (C component) Ru is used. As the specific functional additives, no machine salts, organic salts, surfactants, oils, humectants, preservatives, organic fine particles, inorganic fine particles, deodorants, perfumes, organic solvents are used. These may be used alone or in combination of two or more.

上記無機塩類としては、水(B成分)に溶解・分散できるものが好ましく、例えば、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属と、ハロゲン化水素、硫酸、炭酸等からなる塩類があげられ、具体的には、NaCl、KCl、CaCl2 、MgCl2 、(NH4 2 SO4 、Na2 CO3 等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。 The inorganic salts are preferably those that can be dissolved / dispersed in water (component B), for example, salts made of alkali metal, alkaline earth metal, transition metal, hydrogen halide, sulfuric acid, carbonic acid, etc. Specifically, NaCl, KCl, CaCl 2 , MgCl 2 , (NH 4 ) 2 SO 4 , Na 2 CO 3 and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more.

上記有機塩類としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属等の水酸化物や、有機アミンと分子中に存在するカルボキシル基、リン酸基、スルホン酸基等を中和することにより実質的に水溶性、水分散性を示す物質であれば特に限定することなく用いられる。   The organic salts are substantially water-soluble by neutralizing hydroxides such as alkali metals and alkaline earth metals, and organic amines and carboxyl groups, phosphoric acid groups and sulfonic acid groups present in the molecule. Any substance that exhibits water dispersibility can be used without particular limitation.

上記界面活性剤としては、水(B成分)に溶解・分散できるものが好ましく特に限定されるものではないが、例えば、アルキルスルホコハク酸ソーダ,アルキルスルホン酸ソーダ,アルキル硫酸エステル塩等のスルホン酸系界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルリン酸エステル等のリン酸エステル系界面活性剤、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物,アルキルアリールフェノールのアルキレンオキサイド付加物等の非イオン系界面活性剤等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   The surfactant is preferably one that can be dissolved / dispersed in water (component B), but is not particularly limited. For example, sulfonic acid series such as alkylsulfosuccinic acid soda, alkylsulfonic acid soda, alkyl sulfate ester salt, etc. Nonionic surfactants such as surfactants, phosphate ester surfactants such as polyoxyethylene alkyl phosphate esters, alkylene oxide adducts of higher alcohols, alkylene oxide adducts of alkylarylphenols, and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記オイル類としては、例えば、メチルポリシロキサン,シリコーンポリエーテルコポリマー等のシリコンオイル、オリーブ油,ひまし油等の植物油、動物油、ラノリン、流動パラフィン、スクワラン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the oils include silicone oils such as methylpolysiloxane and silicone polyether copolymer, vegetable oils such as olive oil and castor oil, animal oils, lanolin, liquid paraffin, squalane and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記保湿剤としては、例えば、ヒアルロン酸、グリセリン、1,3−ブチレングリコール、ソルビトール、ジプロピレングリコール等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the humectant include hyaluronic acid, glycerin, 1,3-butylene glycol, sorbitol, dipropylene glycol and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記有機微粒子としては、例えば、スチレン−ブタジエンラテックス、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the organic fine particles include styrene-butadiene latex, acrylic emulsion, urethane emulsion and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

上記無機微粒子としては、例えば、酸化チタン、シリカ化合物、カーボンブラック等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the inorganic fine particles include titanium oxide, silica compounds, and carbon black. These may be used alone or in combination of two or more.

上記防腐剤としては、例えば、メチルパラベン、エチルパラベン等があげられ、単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the preservative include methyl paraben and ethyl paraben, and these may be used alone or in combination of two or more.

上記消臭剤・香料としては、例えば、Dリモネン、デシルアルデヒド、メントン、プレゴン、オイゲノール、シンナムアルデヒド、ベンズアルデヒド、メントール、ペパーミント油、レモン油、オレンジ油、植物(例えば、カタバミ、ドクダミ、ツガ、イチョウ、クロマツ、カラマツ、アカマツ、キリ、ヒイラギモクセイ、ライラック、キンモクセイ、フキ、ツワブキ、レンギョウ等)の各器官から水、親水性有機溶剤で抽出された消臭有効成分等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the deodorant / fragrance include D limonene, decyl aldehyde, menthone, pulegone, eugenol, cinnamaldehyde, benzaldehyde, menthol, peppermint oil, lemon oil, orange oil, plants (for example, burdock, wolfberry, tsuga, ginkgo biloba) , Deodorized active ingredients extracted from water, hydrophilic organic solvents, etc. from various organs such as black pine, larch, red pine, giraffe, holly mushroom, lilac, buttercup, hornbill, camellia and forsythia. These may be used alone or in combination of two or more.

上記有機溶媒としては、例えば、水に可溶するアルコール類(メタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、エチレングリコール、グリセリン等)、エーテル類(エチレングリコールジメチルエーテル、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン)、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキサイド等があげられる。これらは単独でもしくは二種以上併せて用いられる。   Examples of the organic solvent include water-soluble alcohols (methanol, ethanol, isopropanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol, glycerin, etc.), ethers (ethylene Glycol dimethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran and the like), ketones (acetone, methyl ethyl ketone), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl sulfoxide and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

また、上記特定の機能性添加剤(C成分)の配合量は、機能性添加剤が目的とする効果を発現するために必要な配合量で用いることが好ましく、特に限定されるものではない。 Moreover, it is preferable to use the compounding quantity of the said specific functional additive (C component) by the compounding quantity required in order to express the effect for which a functional additive aims, and it does not specifically limit.

本発明のゲル状組成物は、例えば、上記特定のセルロース繊維(A成分)および水(B成分)とともに、特定の機能性添加剤(C成分)を適宜配合し、これらを混合処理等することにより得ることができる。 The gel composition of the present invention is, for example, appropriately blending a specific functional additive (C component) together with the specific cellulose fiber (component A) and water (component B), and mixing these and the like. Can be obtained.

上記混合処理としては、例えば、真空ホモミキサー、ディスパー、プロペラミキサー、ニーダー等の各種混練器、各種粉砕機、ブレンダー、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、コロイドミル、ペブルミル、ビーズミル粉砕機、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー等を用いた混合処理があげられる。   Examples of the mixing treatment include various homogenizers such as vacuum homomixers, dispersers, propeller mixers, kneaders, various pulverizers, blenders, homogenizers, ultrasonic homogenizers, colloid mills, pebble mills, bead mill pulverizers, high-pressure homogenizers, and ultrahigh pressures. Examples thereof include a mixing process using a homogenizer or the like.

このようにして得られる本発明のゲル状組成物の粘度は、15Pa・s以上が好ましく、特に好ましくは30〜150Pa・sの範囲である。   The viscosity of the gel composition of the present invention thus obtained is preferably 15 Pa · s or more, particularly preferably in the range of 30 to 150 Pa · s.

なお、上記粘度は、例えば、BH型粘度計(No.4ローター)等を用いて測定することができる。   The viscosity can be measured using, for example, a BH viscometer (No. 4 rotor).

ここで、上記水(B成分)の配合量は、前記特定のセルロース繊維(A成分)の含有量が、ゲル状組成物全体の0.1〜5.0重量%になるような範囲で用いられる。すなわち、本発明のゲル状組成物が、上記特定のセルロース繊維(A成分)と、上記水(B成分)以外に、特定の機能性添加剤(C成分)を含有することから、組成物全体から特定のセルロース繊維(A成分)の含有量(0.1〜5.0重量%)と、特定の機能性添加剤(C成分)の含有量を除いた残量が、水(B成分)の配合量となる。 Here, the amount of the water (component B) is used in such a range that the content of the specific cellulose fiber (component A) is 0.1 to 5.0% by weight of the entire gel composition. It is done. That is, the gel composition of the present invention, and the specific cellulose fibers (A component), the water (B component) outside than, since it contains a specific functional additive (C component), the composition The remaining amount excluding the content of specific cellulose fiber (component A) (0.1 to 5.0% by weight) and the content of specific functional additive (component C) from the whole is water (component B) ).

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Next, examples will be described together with comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples.

まず、実施例および比較例に先立ち、実施例用のセルロース繊維S1〜S3および比較例用のセルロース繊維H1,H2を、以下のようにして作製した。   First, prior to examples and comparative examples, cellulose fibers S1 to S3 for examples and cellulose fibers H1 and H2 for comparative examples were produced as follows.

〔セルロース繊維S1(実施例用)の作製〕
(1) 酸化工程
乾燥重量で200g相当分の未乾燥の亜硫酸漂白針葉樹パルプ(主に1000nmを超える繊維径の繊維からなる)と、TEMPO2.5gと、臭化ナトリウム25gとを水1500mlに分散させた後、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が5.4mmolとなるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10〜11に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なした(反応時間:120分)。
[Production of Cellulose Fiber S1 (for Examples)]
(1) Oxidation process Undried sulfite bleached softwood pulp (mainly consisting of fibers with a fiber diameter exceeding 1000 nm), TEMPO 2.5 g, and sodium bromide 25 g in 1500 ml water are dispersed in an amount equivalent to 200 g dry weight. Thereafter, a 13 wt% sodium hypochlorite aqueous solution was added to 1.0 g of pulp so that the amount of sodium hypochlorite was 5.4 mmol to initiate the reaction. During the reaction, a 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to maintain the pH at 10 to 11, and the reaction was regarded as completed when no change in pH was observed (reaction time: 120 minutes).

(2) 精製工程
上記反応物をガラスフィルターにてろ過した後、充分な量のイオン交換水による水洗、ろ過を行い、得られたろ液の電気伝導度を測定した。水洗を繰り返しても、ろ液の電気伝導度に変化がなくなった時点で精製工程を終了した。このようにして、水を含んだ固形分量15重量%のセルロース繊維S1を得た。
(2) Purification step After the reaction product was filtered with a glass filter, it was washed with a sufficient amount of ion-exchanged water and filtered, and the electrical conductivity of the obtained filtrate was measured. The purification process was completed when the electrical conductivity of the filtrate ceased to change even after repeated washing with water. Thus, cellulose fiber S1 with a solid content of 15% by weight containing water was obtained.

〔セルロース繊維S2,S3(実施例用)、セルロース繊維H1,H2(比較例用)の作製〕
添加する次亜塩素酸ナトリウムの量および反応時間を、下記の表1に示すように変更する以外は、セルロール繊維S1の作製に準じて、セルロール繊維S2,S3,H1,H2をそれぞれ作製した。
[Production of Cellulose Fibers S2, S3 (for Examples) and Cellulose Fibers H1, H2 (for Comparative Examples)]
Cellulosic fibers S2, S3, H1, and H2 were produced in accordance with the production of cellulose fiber S1, except that the amount of sodium hypochlorite to be added and the reaction time were changed as shown in Table 1 below.

Figure 0005296445
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このようにして得られたセルロース繊維S1〜S3,H1,H2を用い、下記の基準に従って各項目の測定を行った。これらの結果を、上記の表1に併せて示した。   Using the thus obtained cellulose fibers S1 to S3, H1, and H2, each item was measured according to the following criteria. These results are also shown in Table 1 above.

〔最大繊維径、数平均繊維径〕
上記セルロース繊維S1〜S3およびH1,H2に水を加えて2重量%のスラリーとして、ディスパー型ミキサーを用いて回転数8,000rpmで10分間微細化処理を行った。各セルロース繊維の最大繊維径および数平均繊維径を、透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子社製、JEM−1400)を用いて観察した。すなわち、各セルロース繊維を親水化処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャストした後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色したTEM像(倍率:10000倍)から、先に述べた方法に従い、最大繊維径および数平均繊維径を算出した。
[Maximum fiber diameter, number average fiber diameter]
Water was added to the cellulose fibers S1 to S3 and H1 and H2 to form a 2% by weight slurry, and a finer treatment was performed at a rotational speed of 8,000 rpm for 10 minutes using a disper mixer. The maximum fiber diameter and the number average fiber diameter of each cellulose fiber were observed using a transmission electron microscope (TEM) (JEM-1400, manufactured by JEOL Ltd.). That is, from the TEM image (magnification: 10000 times) negatively stained with 2% uranyl acetate after each cellulose fiber was cast on a carbon film-coated grid that had been hydrophilized, the maximum fiber diameter and The number average fiber diameter was calculated.

〔カルボキシル基量の測定〕
上記ディスパー型ミキサーを用いて約10分間の処理を行ったスラリーを60ml調製し、0.1Mの塩酸水溶液によってpHを約2.5とした後、0.05Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下して、電気伝導度測定を行った。測定はpHが約11になるまで続けた。電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(V)から、下の式(1)に従い官能基量1(カルボキシル基量)を求めた。
[Measurement of carboxyl group content]
60 ml of a slurry that has been treated for about 10 minutes using the above Disper mixer is prepared, and the pH is adjusted to about 2.5 with a 0.1 M aqueous hydrochloric acid solution, and then a 0.05 M aqueous sodium hydroxide solution is added dropwise. The electrical conductivity was measured. The measurement was continued until the pH was about 11. From the amount (V) of sodium hydroxide consumed in the weak acid neutralization stage where the change in electrical conductivity is slow, the functional group amount 1 (carboxyl group amount) was determined according to the following formula (1).

Figure 0005296445
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〔アルデヒド基量の測定〕
上記セルロース繊維を、酢酸でpHを4〜5に調整した2%亜塩素酸ナトリウム水溶液中でさらに48時間常温(25℃)で酸化し、上記式(1)に準じて官能基量2を測定した。そして、この酸化によって追加された官能基量(官能基量2−官能基量1)を算出し、アルデヒド基量を求めた。
[Measurement of aldehyde group content]
The cellulose fiber is oxidized at room temperature (25 ° C.) for 48 hours in a 2% sodium chlorite aqueous solution adjusted to pH 4 to 5 with acetic acid, and the functional group amount 2 is measured according to the above formula (1). did. And the amount of functional groups added by this oxidation (functional group amount 2 -functional group amount 1) was calculated, and the amount of aldehyde groups was determined.

〔セルロースI型結晶構造、カルボキシル基、アルデヒド基の確認〕
上記スラリーの一部を乾燥させて得られた透明な膜状のセルロースの広角X線回折像から、セルロースI型結晶構造を有することを確認した。また、全反射式赤外分光スペクトル(ATR)において、カルボニル基に起因する吸収(1608cm-1付近)および酸型のカルボキシル基(COOH)に起因する吸収(1730cm-1付近)が存在することも確認した。
[Confirmation of cellulose I type crystal structure, carboxyl group, aldehyde group]
From a wide-angle X-ray diffraction image of transparent film-like cellulose obtained by drying a part of the slurry, it was confirmed to have a cellulose I-type crystal structure. Further, in the total reflection infrared spectroscopic spectrum (ATR), there may be absorption caused by a carbonyl group (near 1608 cm −1 ) and absorption caused by an acid-type carboxyl group (COOH) (near 1730 cm −1 ). confirmed.

参考例1〜9、比較参考例1〜8〕
上記セルロース繊維S1〜S3,H1,H2の各濃度が、下記の表2に示す割合になるように、水を添加してスラリーとし、ディスパー型ミキサーを用いて回転数8,000rpmで10分間微細化処理を行って、各試料を得た。なお、表2において、セルロース繊維の添加量を除く残量が、水の添加量である(以下、同様)。
[ Reference Examples 1-9, Comparative Reference Examples 1-8]
Water is added to form a slurry so that the concentrations of the cellulose fibers S1 to S3, H1, and H2 are in the ratios shown in Table 2 below, and fine for 10 minutes at a rotational speed of 8,000 rpm using a disper mixer. Each sample was obtained by performing a chemical conversion treatment. In Table 2, the remaining amount excluding the addition amount of cellulose fiber is the addition amount of water (hereinafter the same).

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このようにして得られた各試料を用い、下記の基準に従って、各特性の評価を行った。これらの結果を、上記の表2に併せて示した。   Using each sample thus obtained, each characteristic was evaluated according to the following criteria. These results are also shown in Table 2 above.

〔粘度の測定〕
得られた各試料(組成物)を25℃で24時間放置した後、BH型粘度計(No.4ローター)(東機産業社製、BH型粘度計)を用いて回転数2.5rpm(3分)で粘度を測定した。
(Measurement of viscosity)
Each sample (composition) obtained was allowed to stand at 25 ° C. for 24 hours, and then rotated at 2.5 rpm using a BH viscometer (No. 4 rotor) (manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., BH viscometer). The viscosity was measured at 3 minutes).

〔ゲルの状態〕
1日後、1週間後、2週間後のゲルの状態を目視で観察した。評価は、ゲル状態のものを「○」、液状(流動性あり)のものを「×」、ゲルから水分離したもの「分離」とした。
[Gel state]
The state of the gel after 1 day, 1 week, and 2 weeks was visually observed. The evaluation was made as “◯” for the gel state, “x” for the liquid (with fluidity), and “separated” after water separation from the gel.

上記表2の結果から、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gの範囲のセルロース繊維S1〜S3を用い、そのセルロース繊維の含有量が0.3〜5.0重量%の参考例1〜9品は、2週間保存してもゲル状態を保っていた。 From the results in Table 2, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g were used, and the cellulose The products of Reference Examples 1 to 9 having a fiber content of 0.3 to 5.0% by weight maintained a gel state even after being stored for 2 weeks.

これに対して、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gのセルロース繊維S1〜S3を用いているが、セルロース繊維の含有量が下限(0.3重量%)未満の比較参考例1,3,5品は、ゲル状態とならなかった。また、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gのセルロース繊維S1〜S3を用いているが、セルロース繊維の含有量が上限(5.0重量%)を超える比較参考例2,4,6品は、粘度が高すぎるため、均一分散することができずゲル状物を調製することができなかった。 In contrast, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g are used. Comparative Reference Examples 1, 3 and 5 having a content of less than the lower limit (0.3% by weight) did not enter a gel state. In addition, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g are used. In Comparative Reference Examples 2, 4, and 6 exceeding the upper limit (5.0% by weight), the viscosity was too high, so that uniform dispersion could not be performed and a gel-like product could not be prepared.

また、カルボキシル基量が0.6mmol/g未満のセルロース繊維H1を用いた比較参考例7品は、1日後、一部セルロース繊維が析出して分離した。カルボキシル基量が2.0mmol/gを超えるセルロース繊維H2を用いた比較参考例8品では、経時的にゲル状態を保つことができず、流動性を発現した。 Further, the product of Comparative Reference Example 7 using the cellulose fiber H1 having a carboxyl group amount of less than 0.6 mmol / g was separated after 1 day, with some cellulose fibers being separated. In Comparative Reference Example 8 products using cellulose fibers H2 having a carboxyl group amount exceeding 2.0 mmol / g, the gel state could not be maintained over time, and fluidity was developed.

つぎに、上記セルロース繊維と、水(液状分散媒体)と、機能性添加剤(無機塩類等)を用いてゲル状組成物を調製した。   Next, a gel composition was prepared using the cellulose fibers, water (liquid dispersion medium), and functional additives (inorganic salts and the like).

〔実施例1〜13、比較例〜14
セルロース繊維S1〜S3,H1,H2の各濃度が、下記の表3〜表33に示す割合になるように、水および下記の表3〜表33に示す機能性添加剤(無機塩類、界面活性剤、オイル類、保湿剤、防腐剤、無機微粒子、有機微粒子、有機溶媒、香料・消臭剤)を同表に示す割合で添加してスラリーとし、ディスパー型ミキサーを用いて回転数8,000rpmで10分間微細化処理を行って、各試料を得た。なお、表3〜表33において、セルロース繊維と機能性添加剤の添加量を除く残量が、水の添加量である(以下、同様)。
[Examples 1 to 2 13 and Comparative Examples 1 to 14 0 ]
Water and functional additives shown in Tables 3 to 33 (inorganic salts, surface activity) so that each concentration of the cellulose fibers S1 to S3, H1 and H2 has the ratios shown in Tables 3 to 33 below. Additives, oils, moisturizers, preservatives, inorganic fine particles, organic fine particles, organic solvents, fragrances / deodorants) are added at the ratios shown in the table to make a slurry, and a rotational speed of 8,000 rpm using a disper mixer Each sample was obtained by performing a micronization process for 10 minutes. In Tables 3 to 33, the remaining amount excluding the addition amount of the cellulose fiber and the functional additive is the addition amount of water (hereinafter the same).

〔従来例1〜27〕
WO99/28350に記載の方法に準拠して得られたセルロース繊維を用いた。すなわち、バルブシートを5mm×5mmのチップに切断した重合度760の木材バルブを、−5℃で65%硫酸水溶液にセルロース濃度が5%になるように150rpmの攪拌条件下で10分間溶解して透明で均一なセルロースドープを得た。このセルロースドープを、重量で2.5倍量の水中(5℃)に攪拌しながら注ぎ、セルロースをフロック状に凝集させ懸濁液を得た。この懸濁液を85℃で20分間加水分解し、ついで洗液のpHが4以上になるまで充分に水洗と濾過を繰り返し、セルロース濃度15%の白色かつ透明性を帯びたゲル状物のセルロース繊維を得た。このゲル状物を家庭用フードプロセッサー(ナイフカッター)で3分間混合均一化処理し、さらに水および後記の表34および表35に示す機能性添加剤(〔無機塩類〕NaCl、KCl、CaCl2 、MgCl2 、(NH4 2 SO4 、Na2 CO3 、〔界面活性剤〕活性剤1〜3、〔オイル類〕オイル類1〜3、〔有機溶媒〕有機溶媒1,2)を表中に示す所定濃度になるように加えてセルロース濃度1.5%に希釈し、ブレンダーで15,000rpmの回転速度で5分間混合した。つぎに、この希釈されたサンプルを、超高圧ホモジナイザー(みづほ工業社製,Microfluidizer M−110EH 型、操作圧力1,750kg/cm2 )で4回微細化処理を行い、試料を得た。水のみ添加した試料(Blank) を4回処理した微細化セルロース繊維(A1)は、平均粒子径が0.18μmであり、かつ分散体の透過率は95%であった。
[Conventional Examples 1-27]
Cellulose fibers obtained according to the method described in WO99 / 28350 were used. That is, a wood valve having a polymerization degree of 760 obtained by cutting the valve seat into 5 mm × 5 mm chips was dissolved in a 65% sulfuric acid aqueous solution at −5 ° C. for 10 minutes under a stirring condition of 150 rpm so that the cellulose concentration was 5%. A transparent and uniform cellulose dope was obtained. The cellulose dope was poured into water (5 ° C.) 2.5 times by weight with stirring, and the cellulose was aggregated in a floc form to obtain a suspension. This suspension is hydrolyzed at 85 ° C. for 20 minutes, and then sufficiently washed with water and filtered until the pH of the washing liquid becomes 4 or more, and the cellulose is a white and transparent gelatinous substance having a cellulose concentration of 15%. Fiber was obtained. This gel-like product was mixed and homogenized for 3 minutes with a household food processor (knife cutter), and further water and functional additives ([inorganic salts] NaCl, KCl, CaCl 2 , MgCl 2, (NH 4) 2 SO 4, Na 2 CO 3, [surfactant] activators 1-3, [oils] oils 1-3, [organic solvent] the organic solvent 1,2) of the table In addition, the cellulose was diluted to a cellulose concentration of 1.5% and mixed for 5 minutes with a blender at a rotation speed of 15,000 rpm. Next, the diluted sample was subjected to a micronization treatment four times with an ultra-high pressure homogenizer (manufactured by Mizuho Kogyo Co., Ltd., Microfluidizer M-110EH, operating pressure 1,750 kg / cm 2 ) to obtain a sample. The refined cellulose fiber (A1) obtained by treating the sample (Blank) added only with water four times had an average particle diameter of 0.18 μm and a transmittance of the dispersion of 95%.

〔従来例28〜51〕
ディスパー型ミキサーで水および後記の表36に示す機能性添加剤(〔無機塩類〕NaCl、KCl、CaCl2 、MgCl2 、(NH4 2 SO4 、Na2 CO3 、〔界面活性剤〕活性剤3、〔オイル類〕オイル類1〜3、〔無機微粒子〕無機微粒子1,2)を、最終的に表中に示す所定濃度となるように配合した水溶液もしくは水分散液97.5gに、ディスパー型攪拌機を用いて回転数8,000rpmで攪拌しながら、カルボキシビニルポリマーA2(BFGoodrich社製、カーボポール980)0.50gを徐々に加えて分散させた。そこに、10%水酸化ナトリウム水溶液2.0gを滴下し、中和増粘を行った。充分に均質化するために10分間攪拌して試料を作製した。なお、水とカルボキシビニルポリマーA2のみで作製した試料(Blank) の粘度は61.0Pa・sであった。
[Conventional examples 28 to 51]
Water and functional additives ([inorganic salts] NaCl, KCl, CaCl 2 , MgCl 2 , (NH 4 ) 2 SO 4 , Na 2 CO 3 , [surfactant] activity shown in Table 36 below in a disper type mixer 97.5 g of an aqueous solution or an aqueous dispersion in which the agent 3, [oils] oils 1 to 3 and [inorganic fine particles] inorganic fine particles 1 and 2 are finally blended to have a predetermined concentration shown in the table, While stirring at a rotational speed of 8,000 rpm using a Disper type stirrer, 0.50 g of carboxyvinyl polymer A2 (manufactured by BF Goodrich, Carbopol 980) was gradually added and dispersed. Thereto, 2.0 g of a 10% aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to carry out neutralization and thickening. A sample was prepared by stirring for 10 minutes to achieve sufficient homogenization. In addition, the viscosity of the sample (Blank) produced only with water and the carboxyvinyl polymer A2 was 61.0 Pa · s.

下記の表3〜表36に示す機能性添加剤は、つぎの通りである。   The functional additives shown in Tables 3 to 36 below are as follows.

〔無機塩類〕
NaCl、KCl、CaCl2 、MgCl2 、(NH4 2 SO4 、Na2 CO3
[Inorganic salts]
NaCl, KCl, CaCl 2, MgCl 2, (NH 4) 2 SO 4, Na 2 CO 3

〔界面活性剤〕
ポリオキシエチレンラウリルエーテル(活性剤1)
アルキルポリグルコシド(活性剤2)
ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ソーダ(活性剤3)
[Surfactant]
Polyoxyethylene lauryl ether (Activator 1)
Alkyl polyglucoside (active agent 2)
Polyoxyethylene lauryl ether sodium sulfate (activator 3)

〔オイル類〕
ジメチルポリシロキサン(オイル類1)
トリイソオクタン酸グリセリル(オイル類2)
スクワラン(オイル類3)
[Oil]
Dimethylpolysiloxane (oils 1)
Glyceryl triisooctanoate (oils 2)
Squalane (oils 3)

〔保湿剤〕
グリセリン
[Humectant]
Glycerin

〔防腐剤〕
メチルパラベン
〔Preservative〕
Methyl paraben

〔無機微粒子〕
酸化チタン(無機微粒子1)
ベンガラ(無機微粒子2)
[Inorganic fine particles]
Titanium oxide (inorganic fine particles 1)
Bengala (Inorganic fine particles 2)

〔有機微粒子〕
ウレタンエマルジョン(第一工業製薬社製、スーパフレックス150)
[Organic fine particles]
Urethane emulsion (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., Superflex 150)

〔有機溶媒〕
エタノール(有機溶媒1)
イソプロパノール(有機溶媒2)
[Organic solvent]
Ethanol (organic solvent 1)
Isopropanol (organic solvent 2)

〔香料・消臭剤〕
Dリモネン(香料・消臭剤1)
オレンジ油(香料・消臭剤2)
[Perfume and deodorant]
D limonene (fragrance / deodorant 1)
Orange oil (fragrance / deodorant 2)

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このようにして得られた各試料(組成物)を用い、前述と同様の基準に従って、各特性の評価を行った。これらの結果を、上記表3〜表36に併せて示した。   Using each sample (composition) thus obtained, each characteristic was evaluated according to the same criteria as described above. These results are also shown in Tables 3 to 36 above.

上記表3〜表36の結果から、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gのセルロース繊維S1〜S3を用い、そのセルロース繊維の含有量が0.3〜5.0重量%の実施例品は、各種機能性添加剤(無機塩類等)を添加しても粘度の低下が小さく、ゲル状態を保持していた。従来例品は、各種機能性添加剤を添加すると、粘度の低下が大きく、分離もしくはゲル状態を保持できなかった。   From the results of Tables 3 to 36 above, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g were used. Example products having a cellulose fiber content of 0.3 to 5.0% by weight had a small decrease in viscosity and maintained a gel state even when various functional additives (inorganic salts and the like) were added. In the conventional product, when various functional additives were added, the viscosity was greatly reduced, and the separation or gel state could not be maintained.

これに対して、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gのセルロース繊維S1〜S3を用いているが、セルロース繊維の含有量が下限(0.3重量%)未満の比較例品は、1日後にゲル状態を保つことができなかった。また、アルデヒド基量が0.08〜0.3mmol/gで、かつ、カルボキシル基量が0.6〜2.0mmol/gのセルロース繊維S1〜S3を用いているが、セルロース繊維の含有量が上限(5.0重量%)を超える比較例品は、マクロ的に均質なゲル状組成物を得ることができなかった。   In contrast, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g are used. The comparative product having a content of less than the lower limit (0.3% by weight) could not maintain a gel state after 1 day. In addition, cellulose fibers S1 to S3 having an aldehyde group amount of 0.08 to 0.3 mmol / g and a carboxyl group amount of 0.6 to 2.0 mmol / g are used. The comparative product exceeding the upper limit (5.0% by weight) could not obtain a macroscopically homogeneous gel composition.

また、カルボキシル基量が0.6mmol/g未満のセルロース繊維H1を用いた比較例品は、セルロース繊維が一部分離沈降し、マクロ的に不均一なゲルとなった。カルボキシル基量が2.0mmol/gを超えるセルロース繊維H2を用いた比較例品は、経時的に流動性が生じ、2日後にはゲル状態を保つことができなかった。   Further, in the comparative product using the cellulose fiber H1 having a carboxyl group amount of less than 0.6 mmol / g, the cellulose fiber partially separated and settled, resulting in a macro-uniform gel. The comparative product using cellulose fiber H2 having a carboxyl group amount exceeding 2.0 mmol / g was fluid with time, and could not maintain a gel state after 2 days.

本発明のゲル状組成物は、天然素材であるセルロース繊維をゲル化剤として使用し、また、各種機能性添加剤との配合性にも富んでいることから、化粧品基材や、芳香剤のようなトイレタリー用品基材等として広く好適に利用することができる。   The gel composition of the present invention uses cellulose fiber, which is a natural material, as a gelling agent and is rich in compounding properties with various functional additives. It can be used widely and suitably as such a toiletry article base material.

Claims (2)

下記の(A))成分を用いてなるゲル状組成物であって、上記(A)成分の含有量がゲル状組成物全体の0.3〜5.0重量%の範囲であることを特徴とするゲル状組成物。
(A)最大繊維径が1000nm以下で、数平均繊維径が2〜150nmのセルロース繊維であって、そのセルロースが、セルロースI型結晶構造を有すると共に、セルロース分子中のグルコースユニットのC6位の水酸基が選択的に酸化されてアルデヒド基およびカルボキシル基に変性され、上記アルデヒド基を0.08〜0.3mmol/gおよび上記カルボキシル基を0.6〜2.0mmol/g有する、セルロース繊維。
(B)水。
(C)無機塩類、界面活性剤、オイル類、保湿剤、防腐剤、有機微粒子、無機微粒子、消臭剤、香料および有機溶媒からなる群から選ばれた少なくとも一つの機能性添加剤。
The gel composition comprising the following components (A) to ( C ), wherein the content of the component (A) is in the range of 0.3 to 5.0% by weight of the entire gel composition. A gel-like composition characterized by the above.
(A) A cellulose fiber having a maximum fiber diameter of 1000 nm or less and a number average fiber diameter of 2 to 150 nm, the cellulose having a cellulose I-type crystal structure and a hydroxyl group at the C6 position of the glucose unit in the cellulose molecule Is a cellulose fiber which is selectively oxidized to be modified into an aldehyde group and a carboxyl group, and has 0.08 to 0.3 mmol / g of the aldehyde group and 0.6 to 2.0 mmol / g of the carboxyl group.
(B) Water.
(C) At least one functional additive selected from the group consisting of inorganic salts, surfactants, oils, humectants, preservatives, organic fine particles, inorganic fine particles, deodorants, perfumes and organic solvents.
上記(A)成分のセルロース繊維が、N−オキシル化合物の存在下、共酸化剤を用いて、セルロース繊維の水酸基の一部をカルボキシル基およびアルデヒド基に酸化されたものである請求項1記載のゲル状組成物。 Component (A) of the cellulose fibers, N- presence of oxyl compound, using a co-oxidizing agent, according to claim 1 Symbol placement in which the oxidized part of the hydroxyl groups of cellulose fibers into a carboxyl group and an aldehyde group A gel composition.
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