JP5515617B2 - Composite composition and composite - Google Patents

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

本発明は、繊維状フィラーを含む複合体組成物および複合体に関するものである。   The present invention relates to a composite composition containing a fibrous filler and a composite.

以前より、樹脂材料中にフィラーを配合することが広く行われている。このようなフィラーとしては、シリカ微粒子や金属微粒子等の球状フィラーや、ウィスカー等の棒状フィラーが知られており、フィラーを配合することによって、樹脂材料の熱膨張係数を低減したり、弾性率、曲げ強度等の機械的強度を高めることができる。   In the past, it has been widely practiced to add a filler to a resin material. As such fillers, spherical fillers such as silica fine particles and metal fine particles, and rod-like fillers such as whiskers are known, and by blending the filler, the thermal expansion coefficient of the resin material is reduced, the elastic modulus, Mechanical strength such as bending strength can be increased.

近年、セルロースを充填材として利用した複合体が提案されている。この複合体には、セルロースの微細な繊維が含まれており、このセルロース繊維としては、例えば、セルロースのフィブリル状物質を機械的に微細化してなるセルロースミクロフィブリル等が挙げられる(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, composites using cellulose as a filler have been proposed. This composite contains fine fibers of cellulose. Examples of the cellulose fibers include cellulose microfibrils obtained by mechanically refining cellulose fibrillar substances (for example, patent documents). 1).

このような微細化セルロース繊維を配合した複合体は、機械的強度および透明性が高く、軽量で、熱膨張率が小さいという特徴を有するものとなる。このため、かかる特徴を活かし、光学分野、構造材料分野、建材分野等の種々の分野において、特にガラス材料の代替材として応用することが期待されている。   A composite containing such fine cellulose fibers has characteristics such as high mechanical strength and transparency, light weight, and low coefficient of thermal expansion. For this reason, it is expected that the characteristics will be applied to various fields such as the optical field, the structural material field, and the building material field, particularly as an alternative to the glass material.

しかしながら、微細化セルロース繊維を配合した複合体は、高温で加熱した際に変色するという問題を有している。このような変色が起こると、複合体の透明性が低下するため、特に光学分野における応用が阻害される。製品の製造過程あるいは使用過程において、部材が高温環境に曝されることは避けられないことから、この変色という現象は、複合体の本格的な実用化に際して大きな課題となっている。   However, a composite containing fine cellulose fibers has a problem of discoloration when heated at a high temperature. When such discoloration occurs, the transparency of the composite is lowered, which hinders application in the optical field in particular. This phenomenon of discoloration has become a major issue in the full-scale practical application of composites because it is inevitable that members are exposed to a high temperature environment in the manufacturing process or use process of products.

特開2003−201695号公報JP 2003-201695 A

本発明の目的は、低熱膨張係数、高強度、低湿度膨張係数の各種特性を有するとともに、高温時における変色を抑制し得る複合体組成物、およびかかる複合体組成物を成形してなる複合体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a composite composition having various characteristics such as a low thermal expansion coefficient, high strength, and a low humidity expansion coefficient and capable of suppressing discoloration at high temperatures, and a composite formed by molding such a composite composition. Is to provide.

このような目的は、下記(1)〜(15)の本発明により達成される。
(1) 繊維状フィラーと分散媒とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアクリル基またはメタクリル基を有するカップリング剤および前記カップリング剤の加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (15) below.
(1) A composite composition composed of a fibrous filler and a dispersion medium ,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting treatment is a treatment for introducing at least one of a coupling agent having an acrylic group or a methacrylic group and a hydrolyzate of the coupling agent into the cellulose fiber, and JIS K for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured according to the thermogravimetry method specified in 7120 is A, and the cellulose fiber subjected to oxidation treatment is measured according to the same method as the thermogravimetry method. A composite composition characterized in that, when the weight loss rate at 180 ° C. is B, the treatment satisfies the relationship of A <B.

(2) 繊維状フィラーとアクリル樹脂含有樹脂材料とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアクリル基またはメタクリル基を有するカップリング剤および前記カップリング剤の加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
(3) 前記カップリング剤は、アルコキシシランまたはアルコキシチタンである上記(1)または(2)に記載の複合体組成物。
(2) A composite composition composed of a fibrous filler and an acrylic resin-containing resin material,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting treatment is a treatment for introducing at least one of a coupling agent having an acrylic group or a methacrylic group and a hydrolyzate of the coupling agent into the cellulose fiber, and JIS K for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured according to the thermogravimetry method specified in 7120 is A, and the cellulose fiber subjected to oxidation treatment is measured according to the same method as the thermogravimetry method. A composite composition characterized in that, when the weight loss rate at 180 ° C. is B, the treatment satisfies the relationship of A <B .
(3) The composite composition according to (1) or (2), wherein the coupling agent is alkoxysilane or alkoxytitanium.

(4) 繊維状フィラーと分散媒とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアルコキシチタンおよびアルコキシチタンの加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
(5) 繊維状フィラーとアクリル樹脂含有樹脂材料とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアルコキシチタンおよびアルコキシチタンの加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
(4) A composite composition composed of a fibrous filler and a dispersion medium ,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting process is a process of introducing at least one of alkoxy titanium and a hydrolyzate of alkoxy titanium into the cellulose fiber, and the thermogravimetric measurement method defined in JIS K 7120 is used for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with A is defined as A, and the weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with the same method as the thermogravimetric method for cellulose fibers subjected to oxidation treatment is defined as B. A composite composition characterized by being a treatment satisfying a relationship of A <B.
(5) A composite composition composed of a fibrous filler and an acrylic resin-containing resin material,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting process is a process of introducing at least one of alkoxy titanium and a hydrolyzate of alkoxy titanium into the cellulose fiber, and the thermogravimetric measurement method defined in JIS K 7120 is used for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with A is defined as A, and the weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with the same method as the thermogravimetric method for cellulose fibers subjected to oxidation treatment is defined as B. A composite composition characterized by being a treatment satisfying a relationship of A <B.

(6) 前記重量減少率Aおよび前記重量減少率Bは、A/B≦0.9なる関係を満足する上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の複合体組成物。
(7) 前記セルロース繊維の平均繊維径は、4〜1000nmである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の複合体組成物。
(6) The composite composition according to any one of (1) to (5), wherein the weight reduction rate A and the weight reduction rate B satisfy a relationship of A / B ≦ 0.9.
(7) The composite composition according to any one of (1) to (6) , wherein an average fiber diameter of the cellulose fibers is 4 to 1000 nm.

(8) 前記セルロース繊維は、セルロース原料を化学的処理および機械的処理の少なくとも一方により微細化されてなるものである上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の複合体組成物。 (8) The composite composition according to any one of (1) to (7), wherein the cellulose fiber is obtained by refining a cellulose raw material by at least one of chemical treatment and mechanical treatment.

(9) 前記酸化処理が施されたセルロース繊維は、含まれるセルロース分子中の水酸基の一部が、アルデヒド基およびカルボキシル基の少なくとも一方で置換されてなるものである上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の複合体組成物。 (9) The above-described (1) to (8), wherein the cellulose fiber subjected to the oxidation treatment is obtained by substituting at least one of an aldehyde group and a carboxyl group in a hydroxyl group in the cellulose molecule contained. The composite composition according to any one of the above.

(10) 前記酸化処理が施されたセルロース繊維は、天然セルロースを原料とし、N−オキシル化合物を酸化触媒として用いるとともに、水中において前記原料に共酸化剤を作用させることにより、前記原料に酸化処理を施して得られたものである上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の複合体組成物。 (10) The cellulose fiber subjected to the oxidation treatment uses natural cellulose as a raw material, uses an N-oxyl compound as an oxidation catalyst, and oxidizes the raw material by allowing a co-oxidant to act on the raw material in water. The composite composition according to any one of (1) to (9) , which is obtained by applying

(11) 前記繊維状フィラーの含有率は、0.1〜99.9重量%である上記(2)または(5)に記載の複合体組成物。 (11) The composite composition according to (2) or (5) , wherein the fibrous filler content is 0.1 to 99.9% by weight.

(12) 上記(2)または(5)に記載の複合体組成物を成形してなる複合体であって、
厚さが10〜2000μmであることを特徴とする複合体。
(12) A composite formed by molding the composite composition according to (2) or (5 ) above,
A composite having a thickness of 10 to 2000 μm.

(13) 180℃×2時間の条件で加熱処理した後において、全光線透過率が50%以上である上記(12)に記載の複合体。 (13) The composite according to (12) , wherein the total light transmittance is 50% or more after the heat treatment at 180 ° C. for 2 hours.

(14) 30℃から150℃における熱膨張係数が、−30〜50ppm/℃である上記(12)または(13)に記載の複合体。 (14) The composite according to (12) or (13) , wherein the thermal expansion coefficient at 30 ° C. to 150 ° C. is −30 to 50 ppm / ° C.

(15) 湿度膨張係数が、100ppm/湿度%以下である上記(12)ないし(14)のいずれかに記載の複合体。 (15) The composite according to any one of (12) to (14) , wherein the coefficient of humidity expansion is 100 ppm / humidity% or less.

本発明によれば、高温時の繊維状フィラーの熱分解、重量減少を抑えることにより、変色を抑制するとともに、低熱膨張係数、高強度、低湿度膨張係数の優れた特性を有する複合体を製造可能な複合体組成物が得られる。   According to the present invention, by suppressing thermal decomposition and weight reduction of the fibrous filler at high temperature, discoloration is suppressed, and a composite having excellent characteristics of low thermal expansion coefficient, high strength, and low humidity expansion coefficient is manufactured. A possible composite composition is obtained.

また、本発明によれば、前記複合体組成物を所定の形状に成形することにより、耐変色性に優れるとともに、低熱膨張係数、高強度、低湿度膨張係数等の各種特性を有する複合体が得られる。   In addition, according to the present invention, a composite having various characteristics such as low thermal expansion coefficient, high strength, and low humidity expansion coefficient is obtained by molding the composite composition into a predetermined shape and having excellent discoloration resistance. can get.

繊維状フィラーについて測定される熱重量(TG)曲線の例を示すグラフである。It is a graph which shows the example of the thermogravimetric (TG) curve measured about a fibrous filler.

以下、本発明の複合体組成物および複合体について添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the composite composition and composite of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

<複合体組成物>
本発明の複合体組成物は、繊維状フィラーを含み、所定の形状に成形することにより複合体を製造し得るものである。
<Composite composition>
The composite composition of the present invention contains a fibrous filler and can be produced by molding into a predetermined shape.

繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施された繊維で構成されたものである。   A fibrous filler is comprised with the fiber in which the oxidation process and the thermal decomposition suppression process were performed.

この熱分解抑制処理は、繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率を重量減少率Aとし、酸化処理が施された繊維を前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率を重量減少率Bとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理である。   In this thermal decomposition suppression treatment, the weight reduction rate at 180 ° C. measured in accordance with the thermogravimetry method defined in JIS K 7120 for the fibrous filler is defined as the weight reduction rate A, and the fiber subjected to oxidation treatment is treated. When the weight reduction rate at 180 ° C. measured in accordance with the same method as the thermogravimetry method is defined as the weight reduction rate B, this is a process that satisfies the relationship A <B.

このような処理が施された繊維状フィラーを含む複合体組成物は、成形され、複合体とされたとき、繊維状フィラー同士が絡み合って、場合によっては樹脂材料中に分散して、成形体の機械的特性を高める。このため、得られた複合体組成物は、機械的強度が高く、熱膨張係数および湿度膨張係数が低いものとなる。また、本発明の複合体組成物を用いることにより、高温時の熱分解、重量減少が抑制されるため、繊維状フィラーの耐熱性が向上し、高温時の耐変色性に優れた複合体が得られる。   A composite composition containing a fibrous filler that has been subjected to such treatment is molded into a composite, and the fibrous fillers are entangled with each other, and in some cases, dispersed in a resin material. Increase the mechanical properties of For this reason, the obtained composite composition has high mechanical strength and low thermal expansion coefficient and humidity expansion coefficient. In addition, by using the composite composition of the present invention, since thermal decomposition and weight loss at high temperature are suppressed, the heat resistance of the fibrous filler is improved, and a composite excellent in discoloration resistance at high temperature is obtained. can get.

本発明の複合体組成物は、繊維状フィラーのみで構成することもできるが、ここでは、繊維状フィラーと樹脂材料とを含む複合体組成物について詳述する。   Although the composite composition of the present invention can be composed of only the fibrous filler, here, the composite composition containing the fibrous filler and the resin material will be described in detail.

(繊維状フィラー)
本発明の複合体組成物に含まれる繊維状フィラーは、いかなる繊維であってもよいが、好ましくはセルロース繊維で構成されたものである。
(Fibrous filler)
The fibrous filler contained in the composite composition of the present invention may be any fiber, but is preferably composed of cellulose fibers.

セルロース繊維としては、天然セルロース繊維、再生セルロース繊維が挙げられる。一方、セルロース繊維以外の繊維としては、例えば、キチン繊維、キトサン繊維等が挙げられる。   Examples of the cellulose fiber include natural cellulose fiber and regenerated cellulose fiber. On the other hand, examples of fibers other than cellulose fibers include chitin fibers and chitosan fibers.

このうち、天然セルロース繊維としては、針葉樹や広葉樹から得られる精製パルプ、コットンリンターやコットンリントより得られるセルロース繊維、バロニアやシオグサなどの海草より得られるセルロース繊維、ホヤより得られるセルロース繊維、バクテリアの生産するセルロース繊維等が挙げられる。一方、再生セルロース繊維としては、天然セルロース繊維をいったん溶解した後、セルロースの組成のままで繊維状に再生したものが挙げられる。   Among these, natural cellulose fibers include refined pulp obtained from conifers and broad-leaved trees, cellulose fibers obtained from cotton linters and cotton lint, cellulose fibers obtained from seaweeds such as valonia and rhododendrons, cellulose fibers obtained from sea squirts, and bacterial fibers. Examples include cellulose fibers to be produced. On the other hand, examples of the regenerated cellulose fiber include those obtained by once dissolving the natural cellulose fiber and then regenerating it into a fiber form with the cellulose composition.

また、本発明に用いられるセルロース繊維は、高結晶性のものが好ましく用いられる。このようなセルロース繊維は、特に線膨張率が小さく、機械的強度が高くなるため、繊維状フィラーとして好適に用いられる。なお、かかる観点から、本発明に用いられるセルロース繊維としては、再生セルロース繊維よりも天然セルロース繊維が好ましい。   The cellulose fiber used in the present invention is preferably highly crystalline. Such a cellulose fiber has a particularly small linear expansion coefficient and a high mechanical strength, and therefore is suitably used as a fibrous filler. From this viewpoint, natural cellulose fibers are preferable to regenerated cellulose fibers as the cellulose fibers used in the present invention.

繊維状フィラーに含まれるセルロース繊維の平均繊維径は、4〜1000nmであるのが好ましく、4〜300nmであるのがより好ましく、4〜200nmであるのがさらに好ましい。セルロース繊維の平均繊維径が前記範囲内であれば、最終的に得られる複合体において、繊維状フィラーが光の透過の阻害要因となることが防止される。このため、透明性を有する樹脂材料を用いることにより、透明性の高い複合体が得られる。   The average fiber diameter of the cellulose fibers contained in the fibrous filler is preferably 4 to 1000 nm, more preferably 4 to 300 nm, and even more preferably 4 to 200 nm. When the average fiber diameter of the cellulose fibers is within the above range, the fibrous filler is prevented from becoming a light transmission inhibiting factor in the finally obtained composite. For this reason, a highly transparent composite can be obtained by using a resin material having transparency.

一方、セルロース繊維の平均長さは、特に限定されないが、100nm以上であるのが好ましく、200nm以上であるのがより好ましい。これにより、繊維状フィラーの補強効果がより顕著なものとなり、複合体において、機械的強度のさらなる向上と、熱膨張係数および湿度膨張係数のさらなる低下が図られる。   On the other hand, the average length of the cellulose fiber is not particularly limited, but is preferably 100 nm or more, and more preferably 200 nm or more. As a result, the reinforcing effect of the fibrous filler becomes more remarkable, and in the composite, further improvement in mechanical strength and further reduction in the thermal expansion coefficient and the humidity expansion coefficient are achieved.

また、セルロース繊維の結晶化度は、特に限定されないものの、50〜95%であるのが好ましく、70〜90%であるのがより好ましい。このような結晶化度のセルロース繊維は、繊維自体の機械的特性が特に高くなり、複合体の機械的特性を特に高めることができる。   Moreover, although the crystallinity degree of a cellulose fiber is not specifically limited, It is preferable that it is 50 to 95%, and it is more preferable that it is 70 to 90%. Cellulose fibers having such a crystallinity have particularly high mechanical properties of the fibers themselves, and can particularly improve the mechanical properties of the composite.

ここで、平均繊維径の測定は、以下のようにして行うことができる。
まず、固形分率で0.05〜0.1重量%のセルロース繊維の分散体を調製し、該分散体を、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)観察用試料とする。また、大きな繊維径のセルロース繊維を含む場合には、ガラス上へキャストした表面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察してもよい。
Here, the measurement of an average fiber diameter can be performed as follows.
First, a dispersion of cellulose fibers having a solid content of 0.05 to 0.1% by weight is prepared. The dispersion is cast on a carbon film-coated grid, and a transmission electron microscope (TEM) observation sample is used. To do. Moreover, when the cellulose fiber of a big fiber diameter is included, you may observe the surface cast on glass with a scanning electron microscope (SEM).

顕微鏡観察時には、構成するセルロース繊維の繊維径に応じて、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を取得する。この際に、得られた画像内に縦横任意の画像幅の軸を想定した場合に、少なくとも軸に対し、20本以上のセルロース繊維が交差するように、試料条件および観察条件(倍率等)を設定する。   At the time of microscopic observation, an electron microscopic image is acquired at a magnification of 5000 times, 10000 times, or 50000 times depending on the fiber diameter of the cellulose fiber to be constituted. At this time, when assuming an axis of arbitrary vertical and horizontal image widths in the obtained image, the sample conditions and observation conditions (magnification, etc.) are set so that at least 20 cellulose fibers intersect the axis. Set.

そして、この条件を満足する観察画像に対し、1枚の画像当たり縦横2本ずつの無作為な軸を引き、各軸に交錯する繊維の繊維径を目視で読み取っていく。なお、試料表面について、互いに重複しないように撮影位置をずらしつつ、最低3枚の観察画像を電子顕微鏡で取得し、各画像についてそれぞれ上記のようにして繊維径を読み取る。これにより、最低20本×2×3=120本のセルロース繊維について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基づき、平均繊維径を算出する。   Then, two random axes, vertical and horizontal, per image are drawn with respect to the observation image satisfying this condition, and the fiber diameter of the fiber intersecting with each axis is visually read. It should be noted that at least three observation images are acquired with an electron microscope while shifting the photographing positions so as not to overlap each other on the sample surface, and the fiber diameter is read for each image as described above. Thereby, the fiber diameter information is obtained for at least 20 × 2 × 3 = 120 cellulose fibers. Based on the fiber diameter data thus obtained, the average fiber diameter is calculated.

本発明に用いられるセルロース繊維としては、公知のいかなる方法で得られたものでもよく、その製法は特に限定されないが、一例として、セルロース原料(天然セルロースまたは再生セルロース)を、媒体撹拌ミル処理装置、振動ミル処理装置、高圧ホモジナイザー処理装置、超高圧ホモジナイザー処置装置等の各種微細化装置により機械的に微細化したものが用いられる。また、別の方法として、エレクトロスピニング法、スチームジェット法、APEX(登録商標)技術(Polymer Group.Inc)法などにより得られたセルロース繊維を用いることもできる。しかしながら、エネルギー効率等を考慮すると、セルロース原料としては、以下に示す化学的な処理を伴う方法により得られたセルロース繊維が最も好ましい。   The cellulose fiber used in the present invention may be obtained by any known method, and its production method is not particularly limited. As an example, a cellulose raw material (natural cellulose or regenerated cellulose) is treated with a medium stirring mill processing device, Those that are mechanically refined by various miniaturization devices such as a vibration mill treatment device, a high-pressure homogenizer treatment device, and an ultrahigh-pressure homogenizer treatment device are used. As another method, cellulose fibers obtained by an electrospinning method, a steam jet method, an APEX (registered trademark) technique (Polymer Group. Inc) method, or the like can also be used. However, considering energy efficiency and the like, the cellulose raw material is most preferably a cellulose fiber obtained by a method involving chemical treatment shown below.

以下で説明するセルロース繊維の作製方法は、セルロース原料に化学的処理を施した後、機械的処理に供することで分散媒中に分散させ、セルロース繊維(ナノセルロースファイバー)を作製する方法である。   The cellulose fiber production method described below is a method for producing a cellulose fiber (nanocellulose fiber) by subjecting a cellulose raw material to chemical treatment and then subjecting it to a mechanical treatment to disperse it in a dispersion medium.

具体的には、[1]天然セルロースを原料とし、水中においてN−オキシル化合物を酸化触媒とし、共酸化剤を作用させることにより天然セルロースを酸化して反応物繊維を得る酸化反応工程と、[2]不純物を除去して水を含浸させた反応物繊維を得る精製工程と、[3]水を含浸させた反応物繊維を分散媒に分散させる分散工程とを有する。以下に各工程について詳細に説明する。   Specifically, [1] an oxidation reaction step in which natural cellulose is used as a raw material, an N-oxyl compound is used as an oxidation catalyst in water, and a co-oxidant is allowed to act to oxidize natural cellulose to obtain reactant fibers; 2) a purification step of obtaining a reactant fiber impregnated with water by removing impurities, and [3] a dispersion step of dispersing the reactant fiber impregnated with water in a dispersion medium. Each step will be described in detail below.

[1]酸化反応工程
まず、酸化反応工程では、水中にセルロース原料を分散させた分散液を調製する。ここで、用いるセルロース原料は、あらかじめ叩解等の表面積を高める処理を施したものが好ましく用いられる。これにより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からである。さらに、セルロース原料として、単離、精製の後、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易い状態になるため、やはり反応効率を高め、微細化処理後の数平均繊維径を小さくすることができ、好ましい。一例として、本工程の酸化反応におけるセルロースの分散媒は水であり、反応水溶液中のセルロース濃度は、試薬の十分な拡散が可能な濃度であれば任意であるが、通常、反応水溶液の重量に対して約5%以下である。
[1] Oxidation reaction step First, in the oxidation reaction step, a dispersion in which a cellulose raw material is dispersed in water is prepared. Here, as the cellulose raw material to be used, those subjected to a treatment for increasing the surface area such as beating in advance are preferably used. It is because reaction efficiency can be raised by this and productivity can be raised. In addition, if the cellulose raw material that has been stored in a dry dry state after isolation and purification is used, the microfibril bundles are likely to swell. The average fiber diameter can be reduced, which is preferable. As an example, the cellulose dispersion medium in the oxidation reaction in this step is water, and the cellulose concentration in the aqueous reaction solution is arbitrary as long as the reagent can be sufficiently diffused. On the other hand, it is about 5% or less.

また、セルロースの酸化触媒として使用可能なN−オキシル化合物は数多く報告されている。例えば、「Cellulose」Vol.10、2003年、第335〜341ページにおけるI.ShibataおよびA.Isogaiによる「TEMPO誘導体を用いたセルロースの触媒酸化:酸化生成物のHPSEC及びNMR分析」と題する記事に記載された、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル)、4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、および4−フォスフォノオキシ−TEMPOの各種N−オキシル系化合物触媒は、水中における常温での反応速度において好ましく用いられる。なお、これらのN−オキシル化合物の添加は触媒量で十分であり、好ましくは0.1〜4mmol/l、より好ましくは0.2〜2mmol/lの範囲で反応水溶液に添加する。   Many N-oxyl compounds that can be used as an oxidation catalyst for cellulose have been reported. For example, “Cellulose” Vol. 10, 2003, pages 335-341. Shibata and A.I. TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl) described in an article entitled “Catalyzed Oxidation of Cellulose Using TEMPO Derivatives: HPSEC and NMR Analysis of Oxidation Products” by Isogai ), 4-acetamido-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, and 4-phosphonooxy-TEMPO are preferably used in the reaction rate at room temperature in water. In addition, the addition of these N-oxyl compounds is sufficient in a catalytic amount, preferably 0.1 to 4 mmol / l, more preferably 0.2 to 2 mmol / l.

また、共酸化剤としては、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、および過有機酸などが挙げられるが、アルカリ金属次亜ハロゲン酸塩、例えば、次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムが好ましい。さらに、次亜塩素酸ナトリウムを使用する場合、臭化アルカリ金属、例えば臭化ナトリウムの存在下で反応を進めることが反応速度において好ましい。この臭化アルカリ金属の添加量は、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倍モル量とされる。   Examples of the co-oxidant include hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogenic acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, and a perorganic acid. Salts such as sodium hypochlorite and sodium hypobromite are preferred. Furthermore, when using sodium hypochlorite, it is preferable in reaction rate to advance reaction in presence of alkali metal bromide, for example, 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.

また、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, and the temperature is not particularly required to be controlled.

共酸化剤によりセルロース分子には水酸基を置換するようにカルボキシル基が導入されるが、本発明に使用する微細セルロース繊維を得るにあたっては、セルロース原料の種類によって必要とされるカルボキシル基量が異なるため、それに応じて共酸化剤の添加量や共酸化剤を作用させる時間を設定すればよい。具体的には、セルロース原料として木材パルプおよび綿系パルプを用いる場合、必要とされるカルボキシル基量はセルロース原料に対して0.2〜2.2mmol/gであり、セルロース原料としてバクテリアセルロース(BC)やホヤからの抽出セルロースを用いる場合、必要とされるカルボキシル基量は0.1〜0.8mmol/gとされる。このようにセルロース原料の種類に応じて必要な酸化条件が異なるため、それに基づいて、共酸化剤の添加量と反応時間を制御することにより、各セルロース原料に最適なカルボキシル基量を得ることができる。一例として、共酸化剤の添加量は、セルロース原料1gに対して約0.5〜8mmolの範囲に設定されることが好ましく、反応時間は約5〜120分、長くとも240分以内とされるのが好ましい。   A carboxyl group is introduced into the cellulose molecule by the co-oxidant so as to replace the hydroxyl group, but in obtaining the fine cellulose fiber used in the present invention, the amount of carboxyl group required differs depending on the type of cellulose raw material. Accordingly, the amount of the co-oxidant added and the time for which the co-oxidant is allowed to act may be set accordingly. Specifically, when wood pulp and cotton-based pulp are used as the cellulose raw material, the required carboxyl group amount is 0.2 to 2.2 mmol / g with respect to the cellulose raw material, and bacterial cellulose (BC ) Or extracted cellulose from sea squirts, the required amount of carboxyl groups is 0.1 to 0.8 mmol / g. Thus, since the necessary oxidation conditions differ depending on the type of cellulose raw material, it is possible to obtain the optimum amount of carboxyl groups for each cellulose raw material by controlling the addition amount of the co-oxidant and the reaction time based on it. it can. As an example, the addition amount of the co-oxidant is preferably set in the range of about 0.5 to 8 mmol with respect to 1 g of the cellulose raw material, and the reaction time is about 5 to 120 minutes, and at most 240 minutes or less. Is preferred.

なお、本酸化反応工程における酸化処理を経ることにより、セルロース分子にはカルボキシル基が導入されるが、部分的に、酸化処理の進行度合いによっては、アルデヒド基が導入される場合もある。したがって、酸化処理後のセルロース分子の水酸基は、アルデヒド基およびカルボキシル基の少なくとも一方で置換されていることになる。このようなセルロース繊維を含む複合体組成物は、後に詳述するものの、高温時における複合体の耐変色性を高めるにあたり、複合体組成物の各種条件を最適化するための指標を決定する際に用いられる。   In addition, although the carboxyl group is introduced into the cellulose molecule through the oxidation treatment in this oxidation reaction step, an aldehyde group may be introduced partially depending on the progress of the oxidation treatment. Therefore, the hydroxyl group of the cellulose molecule after the oxidation treatment is substituted with at least one of an aldehyde group and a carboxyl group. The composite composition containing such cellulose fibers, which will be described in detail later, is used to determine an index for optimizing various conditions of the composite composition in order to increase the discoloration resistance of the composite at high temperatures. Used for.

[2]精製工程
精製工程においては、未反応の次亜塩素酸や各種副生成物等の反応スラリー中に含まれる反応物繊維と水以外の化合物とを系外へ除去する。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バラバラ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)化を図る。
[2] Purification step In the purification step, reactant fibers and compounds other than water contained in the reaction slurry such as unreacted hypochlorous acid and various by-products are removed out of the system. At this stage, the reaction product fibers are usually not dispersed evenly to the nanofiber unit. Therefore, a high purity (99% by weight or more) is achieved by repeating normal purification methods, that is, water washing and filtration.

本精製工程における精製方法は、遠心脱水を利用する方法のように、上述した目的を達成できる装置(例えば、連続式デカンダー)であればどん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、絞った状態の固形分(セルロース)濃度として、およそ10〜50重量%の範囲にある。なお、この後の工程で、ナノファイバーへ分散させることを考慮すると、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 this purification step, any apparatus can be used as long as it is an apparatus (for example, a continuous decander) that can achieve the above-described purpose, such as a method using centrifugal dehydration. The aqueous dispersion of the reactant fibers thus obtained is in the range of approximately 10 to 50% by weight as the solid content (cellulose) concentration in the squeezed state. In consideration of the dispersion in the nanofibers in the subsequent steps, a solid content concentration higher than 50% by weight is not preferable because extremely high energy is required for dispersion.

[3]分散工程
上述した精製工程においては、水を含浸した反応物繊維(水分散体)が得られるが、これを溶媒中に分散させ、分散処理を施すことにより、本発明に用いられる微細セルロース繊維が、水分散体の状態で得られる。
[3] Dispersion Step In the above-described purification step, a reaction fiber (water dispersion) impregnated with water is obtained. By dispersing this in a solvent and subjecting it to a dispersion treatment, the fine fibers used in the present invention are obtained. Cellulose fibers are obtained in the state of an aqueous dispersion.

ここで、分散媒としての溶媒は通常は水が好ましいが、水以外にも目的に応じて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を使用してもよい。また、これらの混合物も好適に使用できる。   Here, the solvent as the dispersion medium is usually preferably water, but in addition to water, alcohols that are soluble in water depending on the purpose (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, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone), N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide Dimethyl sulfoxide or the like may be used. Moreover, these mixtures can also be used conveniently.

また、上述した反応物繊維の分散体を溶媒によって希釈、分散する際には、少しずつ溶媒を加えて分散していく、段階的な分散を試みると効率的にナノファイバーレベルの繊維の分散体を得ることができることがある。操作上の問題から、分散工程後の状態は粘性のある分散液あるいはゲル状の状態となるように分散条件を選ぶとよい。   Moreover, when diluting and dispersing the dispersion of the above-mentioned reactant fibers with a solvent, the dispersion is gradually added by adding a solvent, and if a stepwise dispersion is attempted, the dispersion of fibers at the nanofiber level is efficiently performed. You may be able to get Due to operational problems, the dispersion conditions may be selected so that the state after the dispersion step is a viscous dispersion or gel.

ここで、分散工程で使用する分散機としては、種々なものを使用することができる。具体例を示せば、反応物繊維における反応の進行度(アルデヒド基やカルボキシル基への変換量)にも依存するが、好適に反応が進行する条件下では、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の工業生産機としての汎用の分散機で十分に微細セルロース繊維の分散体を得ることができる。   Here, various devices can be used as the disperser used in the dispersion step. For example, depending on the progress of the reaction in the reaction product fiber (the amount of conversion to aldehyde groups and carboxyl groups), a screw-type mixer, paddle mixer, and disper type are suitable under conditions where the reaction proceeds appropriately. A dispersion of fine cellulose fibers can be sufficiently obtained with a general-purpose disperser as an industrial production machine such as a mixer or a turbine mixer.

また、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、グラインダーのような高速回転下で強力な叩解能力を有す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る。さらに、これらの装置を使用することにより、アルデヒド基やカルボキシル基の量が比較的小さい場合(例えば、アルデヒド基やカルボキシル基のセルロースに対する総和量として、0.1〜0.5mmol/g)にも、高度に微細化された微細セルロース繊維の分散体を提供できる。   Also, use a device with strong beating ability under high speed rotation such as homomixer, high pressure homogenizer, ultra high pressure homogenizer, ultrasonic dispersion treatment, beater, disc type refiner, conical type refiner, double disc type refiner, grinder This allows more efficient and advanced downsizing. Furthermore, by using these devices, even when the amount of aldehyde group or carboxyl group is relatively small (for example, 0.1 to 0.5 mmol / g as the total amount of aldehyde group or carboxyl group to cellulose). A dispersion of highly refined fine cellulose fibers can be provided.

次に、微細セルロース繊維を分散媒中に分散させた分散体から、微細セルロース繊維を回収する方法について説明する。   Next, a method for recovering fine cellulose fibers from a dispersion in which fine cellulose fibers are dispersed in a dispersion medium will be described.

具体的には、上述した微細セルロース繊維の分散体を乾燥させることによって微細セルロース繊維を回収することができる。   Specifically, fine cellulose fibers can be recovered by drying the dispersion of fine cellulose fibers described above.

ここで乾燥には、例えば、分散媒が水である場合には凍結乾燥法、分散媒が水と有機溶媒の混合液である場合には、ドラムドライヤーによる乾燥や場合によってはスプレードライヤーによる噴霧乾燥を好適に使用することができる。   Here, for example, when the dispersion medium is water, the drying is performed by freeze-drying. When the dispersion medium is a mixture of water and an organic solvent, drying by a drum dryer or, in some cases, spray drying by a spray dryer. Can be preferably used.

また、上述した微細セルロース繊維の分散体の中には、バインダーとして水溶性高分子(ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース、デンプン、天然ガム類等)、糖類(グルコース、フルクトース、マンノース、ガラクトース、トレハロース等)を添加するようにしてよい。これらのバインダー成分は、極めて沸点が高くしかもセルロースに対して親和性を有するため、これらの成分を分散体中に添加することにより、ドラムドライヤーやスプレードライヤーのような汎用の乾燥法で乾燥させた場合でも、再度分散媒中に分散させたときの凝集が防止され、ナノファイバーとして分散した微細セルロース繊維の分散体を確実に得ることができる。この場合には、分散体中に添加するバインダーの量は、反応物繊維に対して10〜80重量%の範囲にあることが好ましい。   In addition, in the dispersion of fine cellulose fibers described above, a water-soluble polymer (polyethylene oxide, polyvinyl alcohol, polyacrylamide, carboxymethylcellulose, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylcellulose, methylcellulose, starch, natural gums, etc.) is used as a binder. Sugars (glucose, fructose, mannose, galactose, trehalose, etc.) may be added. Since these binder components have a very high boiling point and affinity for cellulose, they are dried by a general-purpose drying method such as a drum dryer or a spray dryer by adding these components to the dispersion. Even in such a case, aggregation when dispersed again in the dispersion medium is prevented, and a dispersion of fine cellulose fibers dispersed as nanofibers can be obtained with certainty. In this case, the amount of the binder added to the dispersion is preferably in the range of 10 to 80% by weight with respect to the reactant fiber.

なお、微細セルロース繊維は再び、分散媒(水や有機溶媒あるいはこれらの混合液)中へ混入し、適当な分散力(例えば、上述した微細セルロース繊維の分散体の製造における分散工程で使用する各種分散機を用いた分散)を加えることにより微細セルロース繊維の分散体とすることができる。   The fine cellulose fibers are mixed again in the dispersion medium (water, organic solvent or a mixture thereof) and have an appropriate dispersion force (for example, various types used in the dispersion process in the production of the fine cellulose fiber dispersion described above). A dispersion of fine cellulose fibers can be obtained by adding dispersion using a disperser.

本発明に使用する微細セルロース繊維は、セルロースの水酸基の一部がカルボキシル基またはアルデヒド基に酸化されており、かつセルロースI型結晶構造を有することが好ましい。これは、I型結晶構造を有する微細セルロース繊維が、天然由来のセルロース固体原料を表面酸化し、微細化した繊維であることを意味する。   The fine cellulose fiber used in the present invention preferably has a cellulose I-type crystal structure in which a part of the hydroxyl group of cellulose is oxidized to a carboxyl group or an aldehyde group. This means that the fine cellulose fiber having the I-type crystal structure is a fiber obtained by subjecting a naturally-derived cellulose solid raw material to surface oxidation and refinement.

なお、微細セルロース繊維がI型結晶構造を有することは、その広角X線回折像測定により得られる回折プロファイルにおいて、2シータ=14〜17°付近と2シータ=22〜23°付近の二つの位置に典型的なピークを持つことから同定することができる。さらに、微細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、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)においてカルボニル基に起因する吸収(1608cm−1付近)が存在することにより確認することができる。特に、酸型のカルボキシル基(−COOH)の場合には、上記の測定において1730cm−1に吸収が存在する。 Note that the fine cellulose fiber has an I-type crystal structure in two positions of 2 theta = 14 to 17 ° and 2 theta = 22 to 23 ° in the diffraction profile obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement. Can be identified from having a typical peak. Furthermore, the introduction of an aldehyde group or a carboxyl group into the cellulose of the fine cellulose fiber means that the absorption due to the carbonyl group in the total reflection infrared spectroscopic spectrum (ATR) (1608 cm −1 ) in the sample from which moisture has been completely removed. This can be confirmed by the presence of the vicinity. In particular, in the case of an acid-type carboxyl group (—COOH), there is absorption at 1730 cm −1 in the above measurement.

微細なセルロース繊維は、上述した理由により、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方がより微小な繊維径として安定に存在し得る。例えば木材パルプや綿パルプの場合、微細なセルロース繊維に存在するカルボキシル基とアルデヒド基の量の総和(以下、省略して「総和量」という。)がセルロース繊維の重量に対し、0.2〜2.2mmol/g、好ましくは0.5〜2.2mmol/g、さらに好ましくは0.8〜2.2mmol/gであると、ナノファイバーとしての安定性に優れたセルロース繊維が得られる。また、BCやホヤからの抽出セルロースのようなミクロフィブリルの繊維径が比較的太いセルロースの場合(平均繊維径が数10nmのオーダー)には、総和量は0.1〜0.8mmol/g、好ましくは0.2〜0.8mmol/gであるとナノファイバーとしての安定性に優れたセルロース繊維が得られる。なお、総和量が0.1mmol/gよりも小さい場合には、従来知られている微細化されたセルロース繊維との物性上の差異(例えば、分散体における分散安定化効果)も小さくなるとともに、微小な繊維径の繊維として得られ難くなるため、好ましくない。   Fine cellulose fibers can be stably present as finer fiber diameters when the total amount of carboxyl groups and aldehyde groups present in cellulose is larger for the reasons described above. For example, in the case of wood pulp and cotton pulp, the total amount of carboxyl groups and aldehyde groups present in fine cellulose fibers (hereinafter referred to as “total amount”) is 0.2 to When the concentration is 2.2 mmol / g, preferably 0.5 to 2.2 mmol / g, more preferably 0.8 to 2.2 mmol / g, a cellulose fiber excellent in stability as a nanofiber can be obtained. Moreover, when the fiber diameter of microfibrils such as cellulose extracted from BC or sea squirt is relatively thick (average fiber diameter is on the order of several tens of nm), the total amount is 0.1 to 0.8 mmol / g, Cellulose fibers excellent in stability as nanofibers are preferably obtained when the amount is 0.2 to 0.8 mmol / g. In addition, when the total amount is smaller than 0.1 mmol / g, the difference in physical properties from the conventionally known refined cellulose fibers (for example, the dispersion stabilization effect in the dispersion) is also reduced. Since it becomes difficult to obtain as a fiber of a fine fiber diameter, it is not preferable.

さらに、ノニオン性の置換基であるアルデヒド基に対し、カルボキシル基が導入されることにより、電気的な反発力が生まれる。これにより、ミクロフィブリルが凝集を維持せずにバラバラになろうとする傾向が増大するため、ナノファイバーの分散体としての安定性はより増大する。例えば木材パルプや綿パルプの場合、微細なセルロース繊維に存在するカルボキシル基の量がセルロース繊維の重量に対し、0.2〜2.2mmol/g、好ましくは0.4〜2.2mmol/g、さらに好ましくは0.6〜2.2mmol/gであると、ナノファイバーとしての安定性に極めて優れたセルロース繊維が得られる。また、BCやホヤからの抽出セルロースのようなミクロフィブリルの繊維径が比較的太いセルロースの場合には、カルボキシル基の量は0.1〜0.8mmol/g、好ましくは0.2〜0.8mmol/gであると、ナノファイバーとしての安定性に優れたセルロース繊維が得られる。   Furthermore, the introduction of a carboxyl group with respect to the aldehyde group, which is a nonionic substituent, produces an electrical repulsive force. This increases the tendency of the microfibrils to fall apart without maintaining agglomeration, thereby further increasing the stability of the nanofiber as a dispersion. For example, in the case of wood pulp or cotton pulp, the amount of carboxyl groups present in fine cellulose fibers is 0.2 to 2.2 mmol / g, preferably 0.4 to 2.2 mmol / g, based on the weight of the cellulose fibers. More preferably, when it is 0.6 to 2.2 mmol / g, a cellulose fiber having extremely excellent stability as a nanofiber can be obtained. In the case of cellulose having a relatively large fiber diameter of microfibrils, such as cellulose extracted from BC or sea squirt, the amount of carboxyl groups is 0.1 to 0.8 mmol / g, preferably 0.2 to 0.00. A cellulose fiber excellent in stability as a nanofiber is obtained as it is 8 mmol / g.

ここで、セルロース繊維の重量に対するセルロースのアルデヒド基およびカルボキシル基の量(mmol/g)は、以下の手法により評価する。   Here, the amount (mmol / g) of aldehyde group and carboxyl group of cellulose relative to the weight of cellulose fiber is evaluated by the following method.

乾燥重量を精秤したセルロース試料を用いて濃度が0.5〜1重量%のスラリーを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。この測定は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、下式を用いて官能基量を算出する。ここで算出された官能基量を「官能基量1」とする。この官能基量1がカルボキシル基の量を示す。   60 ml of a slurry having a concentration of 0.5 to 1% by weight was prepared using a cellulose sample with a precisely weighed dry weight, adjusted to pH 2.5 with a 0.1M hydrochloric acid aqueous solution, and then 0.05M hydroxylated. An aqueous sodium solution is dropped to measure the electrical conductivity. This measurement is continued until the pH is about 11. The amount of functional groups is calculated from the amount of sodium hydroxide (V) consumed in the neutralization step of the weak acid with a slow change in electrical conductivity using the following formula. The calculated functional group amount is defined as “functional group amount 1”. This functional group amount 1 indicates the amount of carboxyl groups.

官能基量(mmol/g)=V(ml)×0.05/セルロースの質量(g)
次に、セルロース試料を、酢酸によってpH4〜5に調製した2%亜塩素酸ナトリウム水溶液中でさらに48時間常温で酸化し、上記手法によって再び官能基量を算出する。ここで算出された官能基量を「官能基量2」とする。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)を算出する。この官能基量がアルデヒド基の量を示す。
以上のようにして、本発明に用いられるセルロース繊維が得られる。
Functional group amount (mmol / g) = V (ml) × 0.05 / mass of cellulose (g)
Next, the cellulose sample is further oxidized at room temperature for 48 hours in a 2% aqueous sodium chlorite solution adjusted to pH 4 to 5 with acetic acid, and the functional group amount is calculated again by the above method. The calculated functional group amount is defined as “functional group amount 2”. Then, the amount of functional groups added by this oxidation (= functional group amount 2−functional group amount 1) is calculated. This amount of functional groups indicates the amount of aldehyde groups.
The cellulose fiber used for this invention is obtained as mentioned above.

(樹脂材料)
本発明に用いられる樹脂材料としては、公知のものを用いることができ、特に限定されないものの、各種硬化性樹脂、各種可塑性樹脂、各種水溶性樹脂等を含むものが挙げられる。
(Resin material)
As the resin material used in the present invention, known materials can be used, and those containing various curable resins, various plastic resins, various water-soluble resins and the like can be mentioned, although not particularly limited.

水溶性樹脂としては、水に溶解するものであれば特に限定されず、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂、天然高分子等が挙げられるが、好ましくはポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドンのような合成高分子、デンプン類、アルギン酸類のような多糖類、木材の構成成分であるヘミセルロース、ゼラチン、ニカワ、カゼインをはじめとするたんぱく質のような天然高分子等が挙げられる。   The water-soluble resin is not particularly limited as long as it is soluble in water, and examples thereof include thermoplastic resins, curable resins, natural polymers, and the like, preferably polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyacrylamide, and polyvinylpyrrolidone. Such synthetic polymers, polysaccharides such as starches and alginic acids, natural polymers such as proteins such as hemicellulose, gelatin, glue, and casein, which are constituents of wood.

また、熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリポリスチレン、ABS樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリエチレンアジペート、ポリカプロラクトン、ポリプロピルラクトン等のポリエステル、ポリエチレングリコール等のポリエーテル、ポリグルタミン酸、ポリリジン等のポリアミド等が挙げられる。   The thermoplastic resin is not particularly limited. For example, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, polypolystyrene, ABS resin, acrylic resin, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene, fluororesin, polyamide Resin, thermoplastic polyimide resin, polyacetal resin, polycarbonate, polylactic acid, polyglycolic acid, poly-3-hydroxybutyrate, polyhydroxyvalerate, polyethylene adipate, polycaprolactone, polypropyllactone, and other polyesters, polyethylene glycol, etc. Polyamides such as ether, polyglutamic acid, and polylysine are listed.

一方、硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オキセタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂、マレイミド樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂等が挙げられる。   On the other hand, as curable resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, acrylic resin, oxetane resin, diallyl phthalate resin, polyurethane resin, silicon resin, maleimide resin, thermosetting polyimide resin, etc. Is mentioned.

このうち、アクリル樹脂としては、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレートのようなアルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートの他、環状のアクリレートまたはメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート等を1種以上含む樹脂が挙げられる。   Among these, examples of the acrylic resin include resins containing at least one cyclic acrylate or methacrylate, hydroxyethyl acrylate, or the like in addition to alkyl acrylate or alkyl methacrylate such as acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, and methyl methacrylate.

また、フェノール樹脂としては、分子内にフェノール性水酸基を1つ以上有する有機化合物が含まれ、例えば、ノボラックやビスフェノール類、ナフトールやナフトールを分子内に有する樹脂、パラキシリレン変性フェノール樹脂、ジメチレンエーテル型レゾール、メチロール型フェノール等のレゾール樹脂が挙げられる。また、これらの樹脂をさらにメチロール化させた化合物、フェノール性水酸基を1つ以上含むリグニンやリグニン誘導体、リグニン分解物、さらにリグニンやリグニン誘導体、リグニン分解物を変性したもの、あるいはこれらを石油資源から製造されたフェノール樹脂と混合したものを含む樹脂が挙げられる。   In addition, the phenol resin includes an organic compound having one or more phenolic hydroxyl groups in the molecule, for example, a novolak or bisphenol, a resin having naphthol or naphthol in the molecule, a paraxylylene-modified phenol resin, or a dimethylene ether type. Resole resins such as resole and methylol type phenol are listed. Further, compounds obtained by further methylolating these resins, lignins or lignin derivatives containing one or more phenolic hydroxyl groups, lignin degradation products, lignin or lignin derivatives, lignin degradation products modified, or these from petroleum resources Resins including those mixed with the manufactured phenolic resin may be mentioned.

また、エポキシ樹脂は、少なくとも1個のエポキシ基を有する有機化合物をいう。例えばビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂などのビスフェノール型のエポキシ樹脂、これらのビスフェノール型エポキシ樹脂の水添化物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート骨格を有するエポキシ樹脂、カルド骨格を有するエポキシ樹脂、ポリシロキサン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式多官能エポキシ樹脂、水添ビフェニル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、水添ビスフェノールA骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。   Epoxy resin refers to an organic compound having at least one epoxy group. For example, bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, hydrogenated products of these bisphenol type epoxy resins, epoxy resins having a dicyclopentadiene skeleton, triglycidyl isocyanurate Epoxy resin having skeleton, epoxy resin having cardo skeleton, epoxy resin having polysiloxane structure, alicyclic polyfunctional epoxy resin, alicyclic epoxy resin having hydrogenated biphenyl skeleton, alicyclic having hydrogenated bisphenol A skeleton An epoxy resin etc. are mentioned.

また、樹脂材料として硬化性樹脂を用いた場合、本発明の複合体組成物を硬化させる方法は特に限定されないが、組成物中に、酸無水物や脂肪族アミン等の架橋剤、またはカチオン系硬化触媒もしくはアニオン系硬化触媒等の硬化促進剤を添加することが好ましい。   In addition, when a curable resin is used as the resin material, the method for curing the composite composition of the present invention is not particularly limited, but in the composition, a crosslinking agent such as an acid anhydride or an aliphatic amine, or a cationic system is used. It is preferable to add a curing accelerator such as a curing catalyst or an anionic curing catalyst.

このうち、カチオン系硬化触媒としては、例えば加熱によりカチオン重合を開始させる物質を放出するもの、例えばオニウム塩系カチオン硬化触媒、またはアルミニウムキレート系カチオン硬化触媒)や、活性エネルギー線によってカチオン重合を開始させる物質を放出させるもの(例えばオニウム塩系カチオン系硬化触媒等)が挙げられる。具体的には、芳香族スルホニウム塩として三新化学工業製のSI−60L、SI−80L、SI−100L、旭電化工業製のSP−66やSP−77等のヘキサフルオロアンチモネート塩挙げられ、アルミニウムキレートとしてはエチルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)等が挙げられ、三フッ化ホウ素アミン錯体としては、三フッ化ホウ素モノエチルアミン錯体、三フッ化ホウ素イミダゾール錯体、三フッ化ホウ素ピペリジン錯体等が挙げられる。   Among these, as the cationic curing catalyst, for example, a substance that releases a substance that initiates cationic polymerization by heating (for example, an onium salt cationic curing catalyst or an aluminum chelate cationic curing catalyst) or an active energy ray is used to initiate cationic polymerization. For releasing a substance to be released (for example, an onium salt-based cationic curing catalyst). Specific examples of aromatic sulfonium salts include hexafluoroantimonate salts such as SI-60L, SI-80L, SI-100L manufactured by Sanshin Chemical Industry, and SP-66 and SP-77 manufactured by Asahi Denka Kogyo. Examples of the aluminum chelate include ethyl acetoacetate aluminum diisopropylate and aluminum tris (ethyl acetoacetate). Examples of the boron trifluoride amine complex include boron trifluoride monoethylamine complex, boron trifluoride imidazole complex, and trifluoride. Examples thereof include boron bromide piperidine complexes.

一方、アニオン系硬化促進剤としては、例えば1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン等の三級アミン類、2−エチル−4−メチルイミダゾールや1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート等のリン化合物、四級アンモニウム塩、有機金属塩類、およびこれらの誘導体等が挙げられ、これらの中でも透明性が優れることからリン化合物や1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類が好ましい。これら硬化促進剤は、単独で用いても2種以上を併用して用いてもよい。   On the other hand, examples of the anionic curing accelerator include tertiary amines such as 1,8-diaza-bicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, 2-ethyl-4-methylimidazole and 1-benzyl. Examples include imidazoles such as 2-phenylimidazole, phosphorus compounds such as triphenylphosphine and tetraphenylphosphonium tetraphenylborate, quaternary ammonium salts, organometallic salts, and derivatives thereof, and among these, transparency is excellent. Accordingly, phosphorus compounds and imidazoles such as 1-benzyl-2-phenylimidazole are preferable. These curing accelerators may be used alone or in combination of two or more.

なお、上述した水溶性樹脂、熱可塑性樹脂、および硬化性樹脂は、それぞれ個別に用いることも、または、2つ以上を組み合わせて用いることもできる。   The water-soluble resin, thermoplastic resin, and curable resin described above can be used individually or in combination of two or more.

(複合体組成物)
上述したような繊維状フィラーおよび樹脂材料を含む複合体組成物においては、繊維状フィラーの配合量の重量分率が0.1〜99.9%であることが好ましく、0.1〜75%であることがさらに好ましい。なお、配合量は特に限定されるものではなく樹脂組成物を成形した際に必要とされる特性に応じて調整される。例えば、繊維状フィラーの特性を反映させたい場合は繊維状フィラーの配合量を増加させ、樹脂材料の特性を反映させたい場合は樹脂の配合量を増加させることが出来る。
(Composite composition)
In the composite composition including the fibrous filler and the resin material as described above, the weight fraction of the blended amount of the fibrous filler is preferably 0.1 to 99.9%, preferably 0.1 to 75%. More preferably. In addition, a compounding quantity is not specifically limited, It adjusts according to the characteristic required when shape | molding a resin composition. For example, the amount of fibrous filler can be increased when reflecting the properties of the fibrous filler, and the amount of resin can be increased when reflecting the properties of the resin material.

また、本発明の複合体組成物においては、必要に応じて、熱可塑性または熱硬化性のオリゴマーやポリマーを併用することができる。また、本発明の複合体組成物には、必要に応じて、特性を損なわない範囲で、少量の紫外線吸収剤、染顔料、他の無機フィラー等の充填剤等を含んでいてもよい。   In the composite composition of the present invention, a thermoplastic or thermosetting oligomer or polymer can be used in combination as required. Moreover, the composite composition of the present invention may contain a small amount of a filler such as an ultraviolet absorber, a dye / pigment, other inorganic fillers, etc. as long as the properties are not impaired.

このような本発明の複合体組成物は、任意の方法により各成分を混合することにより得ることができる。例えば樹脂材料と繊維状フィラーをそのまま混合するようにしてもよく、必要に応じて加熱しつつ混合するようにしてもよい。また、分散媒を用いて繊維状フィラーの均一分散液を調製し、後に脱分散媒を行う方法を用いると、繊維状フィラーの分散性に優れた複合体組成物を得ることができる。用いる分散媒としては、例えば繊維状フィラーの分散性を維持でき、かつ樹脂材料および/または後述するカップリング剤を溶解し得る溶剤を用いることにより均一に混合することができる。このような溶剤としては、例えば水、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジオキサン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルセルソルブ、テトラヒドロフラン、ペンタエリスリトール、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド、N−メチル−2−ピロリドンなどが挙げられ、これらを単独もしくは2種類以上を混合して用いることもできる。また、元の分散媒の分極率を目的の分散媒の極性へと徐々に変化させ、繊維状フィラーを異なる極性の分散媒に分散することも可能である。   Such a composite composition of the present invention can be obtained by mixing each component by any method. For example, the resin material and the fibrous filler may be mixed as they are, or may be mixed while being heated as necessary. Moreover, the composite composition excellent in the dispersibility of a fibrous filler can be obtained by preparing the uniform dispersion liquid of a fibrous filler using a dispersion medium, and using the method of performing a dedispersion medium later. As the dispersion medium to be used, for example, the dispersibility of the fibrous filler can be maintained, and the resin material and / or a solvent capable of dissolving the coupling agent described later can be mixed uniformly. Examples of such solvents include water, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dioxane, acetone, methyl ethyl ketone, methyl cellosolve, tetrahydrofuran, pentaerythritol, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidone etc. are mentioned, These can also be used individually or in mixture of 2 or more types. It is also possible to gradually change the polarizability of the original dispersion medium to the polarity of the target dispersion medium and disperse the fibrous filler in a dispersion medium having a different polarity.

また、本発明の複合体組成物は、所定の形状に成形されることにより、複合体となる。この複合体は、機械的強度が高く、熱膨張係数および湿度膨張係数が低いだけでなく、透明性が高いという特徴を有する。このため、複合体は、機械的特性を活かした用途のみならず、光学分野への応用も期待されている。   Moreover, the composite composition of the present invention is formed into a composite by being molded into a predetermined shape. This composite is characterized by high mechanical strength, low thermal expansion coefficient and humidity expansion coefficient, as well as high transparency. For this reason, the composite is expected to be applied not only to applications utilizing mechanical properties but also to the optical field.

しかしながら、このような複合体は、高温時に変色することが課題となっていた。この変色は、複合体の光透過性を低下させ、光学部品としての性能が著しい低下を招いていた。   However, it has been a problem that such composites are discolored at high temperatures. This discoloration reduced the light transmittance of the composite and caused a significant decrease in performance as an optical component.

このような課題に対し、本発明者は、高温時における複合体の耐変色性を高める条件について、鋭意検討を行った。そして、複合体組成物が含む繊維状フィラーとして、セルロース単体と比較したときにセルロース成分の熱分解を抑制し得る熱分解抑制処理を施したセルロース繊維を用いることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。   In response to such a problem, the present inventor has intensively studied the conditions for increasing the discoloration resistance of the composite at high temperatures. And as a fibrous filler which a composite composition contains, the said subject can be solved by using the cellulose fiber which gave the thermal decomposition suppression process which can suppress the thermal decomposition of a cellulose component when compared with a cellulose simple substance. As a result, the present invention has been completed.

ここで、上記の熱分解抑制処理は、繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維を測定対象物として用い、このセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理である。   Here, the thermal decomposition inhibiting treatment described above is a cellulose that has been subjected to an oxidation treatment, with the weight loss rate at 180 ° C. measured according to the thermogravimetric measurement method defined in JIS K 7120 for the fibrous filler as A. A treatment that satisfies the relationship of A <B, where B is the weight loss rate at 180 ° C. measured according to the same method as the thermogravimetric measurement method for the cellulose fiber as a measurement object. is there.

このような条件を満たす複合体組成物を用いて製造された複合体は、高温時における耐変色性が特に高いものとなる。このため、例えば光学部品を有する製品の製造過程あるいは使用過程において、光学部品が高温になったとしても、本発明の複合体が適用された光学部品であれば、著しい変色を防止することができる。このため、光学部品の光学特性の低下が防止され、信頼性の高い製品を得ることができる。   A composite produced using a composite composition satisfying such conditions has particularly high discoloration resistance at high temperatures. For this reason, for example, even if the optical component becomes high temperature in the manufacturing process or use process of the product having the optical component, if the optical component to which the composite of the present invention is applied is used, significant discoloration can be prevented. . For this reason, the optical characteristic of the optical component is prevented from being lowered, and a highly reliable product can be obtained.

また、このような最適条件を見出したことにより、複合体組成物の製造が容易になる。すなわち、従来、耐変色性の高い複合体組成物を製造するにあたっては、繊維状フィラーの各種条件が耐変色性に対して複雑に作用しているという背景から、製造条件を最適化することは不可能であった。   In addition, the discovery of such optimum conditions facilitates the production of the composite composition. That is, conventionally, in producing a composite composition having high discoloration resistance, it is possible to optimize the production conditions from the background that various conditions of the fibrous filler act on the discoloration resistance in a complicated manner. It was impossible.

これに対し、本発明において上記の最適条件を見出したことにより、繊維状フィラーの各種条件を最適化する方向性を確立することができる。その結果、本発明によれば、種々の処理によって繊維状フィラーの重量減少を抑えることにより、高温時における耐変色性の高い複合体組成物を容易かつ確実に製造することができる。   On the other hand, the directionality which optimizes the various conditions of a fibrous filler can be established by discovering said optimal conditions in this invention. As a result, according to the present invention, a composite composition having high discoloration resistance at high temperatures can be easily and reliably produced by suppressing the weight loss of the fibrous filler by various treatments.

また、重量減少率Aおよび重量減少率Bは、A<Bであればよいが、A/B≦0.9なる関係を満足するのが好ましい。これにより、複合体の高温時における耐変色性がより顕著なものとなり、例えば光学部品に適用した場合でも、優れた光学特性を有する光学部品が得られる。   The weight reduction rate A and the weight reduction rate B may satisfy A <B, but preferably satisfy the relationship of A / B ≦ 0.9. Thereby, the discoloration resistance at high temperature of the composite becomes more remarkable, and an optical component having excellent optical characteristics can be obtained even when applied to an optical component, for example.

なお、重量減少率A、Bの測定方法を、以下に示す。
まず、試料が加熱されているときに、その質量を連続的に測定可能な熱天びんを用意し、測定対象の繊維状フィラーを熱天びんの試験片容器に載せる。次いで、熱天びんの周囲に乾燥空気を流入させる。この際の乾燥空気の流量は毎分100〜300mlとする。なお、試料としては、繊維状フィラーを膜状に成形したものが用いられる。
In addition, the measuring method of weight reduction rate A and B is shown below.
First, when a sample is heated, a thermal balance capable of continuously measuring the mass is prepared, and a fibrous filler to be measured is placed on a test piece container of the thermal balance. Next, dry air is allowed to flow around the thermal balance. The flow rate of the dry air at this time is 100 to 300 ml per minute. In addition, as a sample, what shape | molded the fibrous filler in the film form is used.

次いで、繊維状フィラーの加熱前の質量を測定する。そして、加熱に先立って乾燥空気を1時間以上流入する。   Next, the mass of the fibrous filler before heating is measured. Then, prior to heating, dry air flows in for 1 hour or more.

次いで、毎分10℃で昇温を開始し、180℃になるまで加熱を続ける。その後、180℃が維持されるように加熱パターンを調整しつつ、加熱に伴って変化する繊維状フィラーの質量を随時記録する。   Next, the temperature rise is started at 10 ° C. per minute and the heating is continued until 180 ° C. is reached. Thereafter, the mass of the fibrous filler that changes with heating is recorded as needed while adjusting the heating pattern so that 180 ° C. is maintained.

このようにして測定された重量減少率を縦軸、温度を横軸としたとき、得られた曲線が熱重量(TG)曲線となる。   When the weight loss rate measured in this way is the vertical axis and the temperature is the horizontal axis, the obtained curve becomes a thermogravimetric (TG) curve.

そして、加熱開始から150分経過後の重量減少率を、それぞれ重量減少率A、Bとする。   The weight reduction rates after 150 minutes from the start of heating are designated as weight reduction rates A and B, respectively.

ここで、繊維状フィラーについて上述したような条件を満足させるような熱分解抑制処理としては、例えば、後述する繊維状フィラーに化学修飾を施す処理、カップリング剤またはカップリング剤の加水分解物を導入する処理、酸化防止剤を導入する方法等が挙げられる。   Here, as the thermal decomposition inhibiting treatment that satisfies the above-described conditions for the fibrous filler, for example, a treatment for chemically modifying the fibrous filler described later, a coupling agent or a hydrolysis product of the coupling agent is used. Examples thereof include a treatment to be introduced and a method for introducing an antioxidant.

このうち、化学修飾としては、例えばアセチル化処理等が挙げられる。セルロース繊維に対してアセチル化処理を施すことにより、セルロース分子中の水酸基の少なくとも一部がアセチル基(ーCHCO)で置換される(アセチル化)。その結果、高温時における繊維状フィラーの熱分解性が抑制されることとなり、繊維状フィラーは上記関係を満たすものとなる。アセチル化処理としては、例えば、セルロース繊維を含む分散体中に無水酢酸を添加する処理、セルロース繊維が膜状に成形されたものを無水酢酸中に浸漬する処理等が挙げられる。また、必要に応じて、無水酢酸に、酢酸、硫酸、ベンゼン、ピリジン、酢酸ナトリウム等を添加してもよい。 Among these, examples of the chemical modification include acetylation treatment. By subjecting the cellulose fiber to acetylation treatment, at least a part of the hydroxyl groups in the cellulose molecule is substituted with acetyl groups (—CH 3 CO) (acetylation). As a result, the thermal decomposability of the fibrous filler at high temperatures is suppressed, and the fibrous filler satisfies the above relationship. Examples of the acetylation treatment include a treatment in which acetic anhydride is added to a dispersion containing cellulose fibers, and a treatment in which cellulose fibers are formed into a film shape are immersed in acetic anhydride. Further, if necessary, acetic anhydride, sulfuric acid, benzene, pyridine, sodium acetate and the like may be added to acetic anhydride.

また、セルロース分子中において、できるだけ多くの水酸基がアセチル化されることにより繊維状フィラーの熱分解性が抑制されると考えられるが、好ましくは5%以上、より好ましくは10%以上の水酸基がアセチル化されていることが好ましい。   Further, it is considered that the thermal decomposability of the fibrous filler is suppressed by acetylating as many hydroxyl groups as possible in the cellulose molecule, but preferably 5% or more, more preferably 10% or more of the hydroxyl groups are acetylated. It is preferable that

なお、セルロース繊維のアセチル化方法としては、例えば、塩基存在下でセルロース繊維に対して塩化アセチルや無水酢酸を作用させる方法が挙げられる。塩基としては、ピリジン、トリエチルアミン等が挙げられる。   Examples of the method for acetylating cellulose fibers include a method in which acetyl chloride or acetic anhydride is allowed to act on cellulose fibers in the presence of a base. Examples of the base include pyridine and triethylamine.

ここで、繊維状フィラーにアセチル化処理を施した際に測定される熱重量(TG)曲線の例を図1に示す。図1に示すグラフには、重量減少率Aを示す熱重量曲線a(本発明に相当)と、重量減少率Bを示す熱重量曲線b(従来技術に相当)とが描かれている。   Here, an example of a thermogravimetric (TG) curve measured when the fibrous filler is subjected to acetylation is shown in FIG. In the graph shown in FIG. 1, a thermogravimetric curve a indicating the weight reduction rate A (corresponding to the present invention) and a thermogravimetric curve b indicating the weight reduction rate B (corresponding to the prior art) are drawn.

図1から明らかなように、熱重量曲線aは、加熱開始直後に急激な重量減少が認められるものの、その後の加熱に伴う重量減少は比較的緩やかである。一方、熱重量曲線bは、加熱開始後、50分程度の間に10%以上の急激な重量減少が生じる。その後は緩やかな重量減少に移行するものの、熱重量曲線aよりも同温度領域における重量減少速度が大きい。このため、熱重量曲線aとの間に大きな差が生じる。この差が、最終的に複合体の耐変色性に影響を及ぼすものと考えられる。   As is apparent from FIG. 1, in the thermogravimetric curve a, a rapid weight decrease is recognized immediately after the start of heating, but the weight decrease accompanying the subsequent heating is relatively gradual. On the other hand, in the thermogravimetric curve b, a rapid weight loss of 10% or more occurs in about 50 minutes after the start of heating. After that, the weight decreases gradually, but the weight decrease rate in the same temperature region is larger than the thermogravimetric curve a. For this reason, a big difference arises with the thermogravimetric curve a. This difference is thought to ultimately affect the discoloration resistance of the composite.

また、カップリング剤としては、公知のものを用いることができるが、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニウム系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられ、これらの中でもシラン系カップリング剤またはチタン系カップリング剤が好ましい。これらは比較的入手が容易であり、無機材料と有機材料の界面における接着性が高いことから、複合体組成物に含まれるカップリング剤として好適である。   Moreover, as a coupling agent, although a well-known thing can be used, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, a zirconium coupling agent, an aluminum coupling agent etc. are mentioned, Among these, silane is included. A coupling agent or a titanium coupling agent is preferred. Since these are relatively easily available and have high adhesiveness at the interface between the inorganic material and the organic material, they are suitable as a coupling agent contained in the composite composition.

上記カップリング剤のうち、シラン系カップリング剤は少なくともケイ素原子を1個以上、官能基としてアルコキシ基を1個以上含んでいることが好ましい。また、それ以外の官能基としてはエポキシ基、あるいはエポキシシクロヘキシル基、アミノ基、水酸基、アクリル基、メタクリル基、ビニル基、フェニル基、スチリル基、イソシアネート基等が挙げられる。なお、本発明においてはカップリング剤と同等の効果が得られることから、アルコキシ基を4個含むテトラアルコキシシランもシランカップリング剤に含まれる。   Of the above coupling agents, the silane coupling agent preferably contains at least one silicon atom and at least one alkoxy group as a functional group. Other functional groups include an epoxy group, an epoxy cyclohexyl group, an amino group, a hydroxyl group, an acrylic group, a methacryl group, a vinyl group, a phenyl group, a styryl group, and an isocyanate group. In the present invention, since an effect equivalent to that of the coupling agent can be obtained, tetraalkoxysilane containing four alkoxy groups is also included in the silane coupling agent.

シラン系カップリング剤の具体例としては、テトラアルコキシシラン化合物、メチルトリアルコキシシラン、ジメチルジアルコキシシランのようなアルキル基含有アルコキシシラン化合物、3−グリシドキシプロピルトリアルコキシシラン、3−グリシドプロピルメチルジアルコキシシラン、2−(3,4−エポキシシシクロヘキシル)エチルトリアルコキシシランなどのエポキシシラン化合物、3−アミノプロピルトリアルコキシシラン、N−フェニル−3−アミノプロピルトリアルコキシシランのようなアミノアルコキシシラン化合物、3−アクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、メタクリロキシプロピルトリアルコキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジアルコキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリアルコキシシランなどの(メタ)アクリルアルコキシシラン化合物、ビニルトリアルコキシシランのようなビニルアルコキシシラン化合物、フェニルトリアルコキシシラン、ジフェニルジアルコキシシラン、4−ヒドロキシフェニルトリアルコキシシランのようなフェニル基含有のトリアルコキシシラン化合物、3−イソシアネートプロピルトリアルコキシシランのようなスチリル基含有アルコキシシラン化合物等が例示される。これらの中でも、テトラアルコキシシラン化合物、アルキル基含有アルコキシシラン化合物、フェニル基含有アルコキシシラン化合物が耐水性を高める効果が高く好ましい。   Specific examples of the silane coupling agent include tetraalkoxysilane compounds, alkyltrialkoxysilanes, alkyl group-containing alkoxysilane compounds such as dimethyldialkoxysilane, 3-glycidoxypropyltrialkoxysilane, and 3-glycidpropyl. Epoxysilane compounds such as methyl dialkoxysilane and 2- (3,4-epoxycyclocyclohexyl) ethyltrialkoxysilane, aminoalkoxy such as 3-aminopropyltrialkoxysilane and N-phenyl-3-aminopropyltrialkoxysilane Silane compound, 3-acryloxypropyltrialkoxysilane, methacryloxypropyltrialkoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyl dialkoxysilane, 3-methacryloxypropyltrialkoxy (Meth) acrylic alkoxysilane compounds such as silane, vinylalkoxysilane compounds such as vinyltrialkoxysilane, phenyltrialkoxysilane, diphenyldialkoxysilane, and phenyl group-containing trialkoxysilanes such as 4-hydroxyphenyltrialkoxysilane Examples thereof include compounds and styryl group-containing alkoxysilane compounds such as 3-isocyanatopropyltrialkoxysilane. Among these, a tetraalkoxysilane compound, an alkyl group-containing alkoxysilane compound, and a phenyl group-containing alkoxysilane compound are preferable because they are highly effective in increasing water resistance.

一方、チタン系カップリング剤の具体例としては、アルコキシシラン化合物と同様の置換基を有するアルコキシチタン化合物が挙げられる。例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルフォニルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロフォスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルフォスファイト)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルフォスファイト)チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルフォスフェート)チタネート、イソプロピルトリクシルフェニルチタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル−アミノエチル)チタネート、ジクミルフェニルオキシアセテートチタネート、ジイソステアロイルエチレンチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)エチレンチタネート、ビス(ジオクチルパイロフォスフェート)オキシアセテートチタネート、テトラ(2,2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジ−トリデシル)フォスファイトチタネート等が挙げられる。   On the other hand, specific examples of the titanium coupling agent include alkoxytitanium compounds having the same substituent as the alkoxysilane compound. For example, isopropyl triisostearoyl titanate, isopropyl tridodecylbenzenesulfonyl titanate, isopropyl tris (dioctyl pyrophosphate) titanate, tetraisopropyl bis (dioctyl phosphite) titanate, tetraoctyl bis (ditridecyl phosphite) titanate, isopropyl trioctanoyl Titanate, isopropyl dimethacrylisostearoyl titanate, isopropyl isostearoyl diacryl titanate, isopropyl tri (dioctyl phosphate) titanate, isopropyl trixylphenyl titanate, isopropyl tri (N-aminoethyl-aminoethyl) titanate, dicumylphenyloxyacetate titanate , Diisostearoyl ethylene Examples thereof include titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) ethylene titanate, bis (dioctyl pyrophosphate) oxyacetate titanate, tetra (2,2-diallyloxymethyl-1-butyl) bis (di-tridecyl) phosphite titanate, and the like. .

また、カップリング剤に代えて、前述したようにカップリング剤の加水分解物を用いても構わない。カップリング剤またはその加水分解物の選択は、分散媒等との相溶性、加水分解物の安定性などを勘案し、適宜選択すればよく、加水分解物は酢酸水溶液などの酸性水溶液をカップリング剤と撹拌混合することにより容易に作成することができる。また、カップリング剤の加水分解物としては、加水分解性基(アルコキシド基)を加水分解したものでなくても、分子構造がカップリング剤の加水分解物と同一であればよい。   Moreover, it may replace with a coupling agent and may use the hydrolyzate of a coupling agent as mentioned above. The coupling agent or its hydrolyzate may be selected as appropriate in consideration of the compatibility with the dispersion medium, the stability of the hydrolyzate, etc. The hydrolyzate is coupled with an acidic aqueous solution such as an acetic acid aqueous solution. It can be easily prepared by stirring and mixing with an agent. Further, the hydrolyzate of the coupling agent may be the same as the hydrolyzate of the coupling agent, even if the hydrolyzable group (alkoxide group) is not hydrolyzed.

また、カップリング剤としては、特に官能基としてアクリル基またはメタクリル基を有するカップリング剤が好ましい。このようなカップリング剤を用いることにより、カップリング剤が繊維状フィラーの熱分解性の抑制に効果的に作用する。これは、高温時、熱の作用により発生するフリーラジカルは、一般的にセルロースや樹脂材料等の変色の原因であるとされているが、アクリル基およびメタクリル基がこのフリーラジカルを捕捉することにより、樹脂材料の変色を抑制すると考えられるからである。これにより、複合体の耐変色性のさらなる向上が図られる。   As the coupling agent, a coupling agent having an acrylic group or a methacryl group as a functional group is particularly preferable. By using such a coupling agent, the coupling agent effectively acts to suppress the thermal decomposability of the fibrous filler. This is because free radicals generated by the action of heat at high temperatures are generally responsible for discoloration of cellulose, resin materials, etc., but the acrylic and methacrylic groups capture these free radicals. This is because it is considered to suppress discoloration of the resin material. Thereby, the further improvement of the discoloration resistance of a composite_body | complex is achieved.

一方、酸化防止剤としては、例えば、ヒドロキノンモノベンジルエーテル、1,1−ビス(4−オキシフェニル)シクロヘキサン、スチレン化フェノールのようなフェノール系酸化防止剤、ジラウリルチオジプロピオン酸エステルのような硫黄系酸化防止剤、トリス(ノニルフェニル)ホスファイトのようなリン系酸化防止剤等が挙げられる。このような酸化防止剤も、熱の作用により発生するフリーラジカルを捕捉して、セルロースや樹脂材料の変色を抑制すると考えられる。   On the other hand, examples of antioxidants include phenolic antioxidants such as hydroquinone monobenzyl ether, 1,1-bis (4-oxyphenyl) cyclohexane, styrenated phenol, and dilauryl thiodipropionic acid ester. Examples thereof include sulfur-based antioxidants and phosphorus-based antioxidants such as tris (nonylphenyl) phosphite. It is considered that such an antioxidant also captures free radicals generated by the action of heat and suppresses discoloration of cellulose and resin materials.

また、以上のような複合体組成物から得られた複合体は、耐変色性が高いだけでなく、繊維状フィラー同士が絡み合ったり、繊維状フィラーにより樹脂材料が補強されることにより、機械的強度が高く、熱膨張係数および湿度膨張係数が低いものとなる。   In addition, the composite obtained from the composite composition as described above is not only highly resistant to discoloration, but is also mechanically entangled with fibrous fillers or reinforced with a resin material by fibrous fillers. The strength is high, and the thermal expansion coefficient and the humidity expansion coefficient are low.

(複合体)
本発明の複合体組成物は、成形されることにより、所定の形状を有する複合体となる。
(Complex)
The composite composition of the present invention is formed into a composite having a predetermined shape by being molded.

本発明の複合体組成物を板状に成形して、太陽電池用基板、有機EL用基板、電子ペーパー用基板、液晶表示素子用プラスチック基板等の各種透明基板(複合体)として用いられる。   The composite composition of the present invention is formed into a plate shape and used as various transparent substrates (composites) such as a solar cell substrate, an organic EL substrate, an electronic paper substrate, and a liquid crystal display plastic substrate.

このような観点から、本発明の複合体は、その厚さが10〜2000μm程度であるのが好ましく、20〜200μm程度であるのがより好ましい。これにより、本発明の複合体は、上述したような透明基板として必要かつ十分な機械的強度と光透過性とを兼ね備えたものとなる。また、複合体の厚さが前記範囲内であれば、平坦性に優れ、従来のガラス基板と比較して透明基板の軽量化を図ることができる。   From such a viewpoint, the composite of the present invention preferably has a thickness of about 10 to 2000 μm, more preferably about 20 to 200 μm. As a result, the composite of the present invention has both necessary and sufficient mechanical strength and light transmittance as the transparent substrate as described above. Moreover, if the thickness of a composite is in the said range, it is excellent in flatness and can achieve weight reduction of a transparent substrate compared with the conventional glass substrate.

また、本発明によれば、複合体の製造過程あるいは使用過程において、高温の熱履歴を有していても変色が抑制され、光透過性の低下が防止される。具体的には、本発明の複合体を適用した透明基板は、180℃×2時間の条件で加熱処理した後でも、全光線透過率が50%以上であることが好ましく、さらに好ましくは60%以上であり、最も好ましくは65%以上である。このような透明基板は、各種素子の性能を十分に発揮し得るものとなる。例えば、太陽電池用基板の場合、高温の熱履歴を有する透明基板を用いたとしても、十分な量の光を素子に導くことができる。このため、長期にわたって光電変換効率の低下を防止することができる。   In addition, according to the present invention, even when the composite has a high temperature thermal history, the discoloration is suppressed and the light transmittance is prevented from being lowered. Specifically, the transparent substrate to which the composite of the present invention is applied preferably has a total light transmittance of 50% or more, more preferably 60%, even after heat treatment at 180 ° C. for 2 hours. Or more, and most preferably 65% or more. Such a transparent substrate can sufficiently exhibit the performance of various elements. For example, in the case of a solar cell substrate, a sufficient amount of light can be guided to the element even if a transparent substrate having a high temperature thermal history is used. For this reason, the fall of a photoelectric conversion efficiency can be prevented over a long term.

さらに、本発明の複合体を、光学用途、すなわち透明板、光学レンズ、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル、光学素子、光導波路、LED封止材等に適用する場合、30〜150℃の平均熱膨張係数(線膨張係数)が50ppm/℃以下であることが好ましく、より好ましくは30ppm/℃以下である。特にシート状のアクティブマトリックス表示素子基板に用いる場合は、前記平均熱膨張係数が30ppm/℃以下であることが好ましく、より好ましくは20ppm/℃以下である。平均熱膨張係数が上限値を超えると、製造工程において複合体の反りや複合体上に形成されたアルミ配線の断線などの問題が生じるおそれがあるからである。   Furthermore, the composite of the present invention can be used in optical applications, that is, transparent plates, optical lenses, plastic substrates for liquid crystal display elements, color filter substrates, plastic substrates for organic EL display elements, solar cell substrates, touch panels, optical elements, optical waveguides. When applied to an LED encapsulant or the like, the average thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient) of 30 to 150 ° C. is preferably 50 ppm / ° C. or less, more preferably 30 ppm / ° C. or less. In particular, when used for a sheet-like active matrix display element substrate, the average thermal expansion coefficient is preferably 30 ppm / ° C. or less, more preferably 20 ppm / ° C. or less. This is because if the average coefficient of thermal expansion exceeds the upper limit, problems such as warpage of the composite and disconnection of the aluminum wiring formed on the composite may occur in the manufacturing process.

なお、複合体の30〜150℃における平均熱膨張係数の下限値は、特に設定されないが、−30ppm/℃とされる。平均熱膨張係数が下限値を下回ると、複合体を他の部材と接着した場合に、両者の熱膨張差が大きくなり過ぎて、接着界面に局所的な熱応力が発生し、接着界面が剥がれてしまうおそれがある。   The lower limit of the average thermal expansion coefficient of the composite at 30 to 150 ° C. is not particularly set, but is −30 ppm / ° C. If the average coefficient of thermal expansion is below the lower limit, when the composite is bonded to another member, the difference in thermal expansion between the two becomes too large, causing local thermal stress at the bonding interface and peeling the bonding interface. There is a risk that.

また、本発明の複合体を、液晶表示素子用プラスチック基板、カラーフィルター用基板、有機EL表示素子用プラスチック基板、太陽電池基板、タッチパネル等に適用する場合、湿度膨張係数は、好ましくは100ppm/湿度%以下であり、より好ましくは50ppm/湿度%以下であり、さらに好ましくは30ppm/湿度%以下である。これにより、本発明の複合体は、製造工程や使用時において吸湿したとしても、その寸法変化は十分に抑制されることとなる。その結果、寸法変化に伴う複合体の反りや複合体上に形成されたアルミ配線の断線等の不具合を確実に防止することができる。   When the composite of the present invention is applied to a liquid crystal display element plastic substrate, a color filter substrate, an organic EL display element plastic substrate, a solar cell substrate, a touch panel, etc., the humidity expansion coefficient is preferably 100 ppm / humidity. % Or less, more preferably 50 ppm / humidity% or less, and further preferably 30 ppm / humidity% or less. Thereby, even if the composite_body | complex of this invention absorbs moisture at the time of a manufacturing process or use, the dimensional change will be fully suppressed. As a result, it is possible to reliably prevent problems such as warpage of the composite accompanying change in dimensions and disconnection of the aluminum wiring formed on the composite.

また、本発明の複合体を光学シートに適用する場合、平滑性向上のために両面に樹脂のコート層を設けてもよい。コートする樹脂としては、優れた透明性、耐熱性、耐薬品性を有していることが好ましく、具体的には多官能アクリレートやエポキシ樹脂などが挙げられる。コート層の厚みは0.1〜50μmが好ましく、0.5〜30μmであるのがより好ましい。   Moreover, when applying the composite_body | complex of this invention to an optical sheet, you may provide the coat layer of resin on both surfaces for smoothness improvement. The resin to be coated preferably has excellent transparency, heat resistance and chemical resistance, and specific examples include polyfunctional acrylates and epoxy resins. The thickness of the coat layer is preferably from 0.1 to 50 μm, more preferably from 0.5 to 30 μm.

本発明の複合体を適用した光学シートは、特に表示素子用プラスチック基板として用いられる場合には、必要に応じて水蒸気や酸素に対するガスバリア層や透明電極層を設けてもよい。   The optical sheet to which the composite of the present invention is applied may be provided with a gas barrier layer or a transparent electrode layer against water vapor or oxygen as necessary, particularly when used as a plastic substrate for display elements.

なお、本発明の複合体組成物を用いて、太陽電池用基板、有機EL用基板、電子ペーパー用基板、液晶表示素子用プラスチック基板等の所定の厚みを有するシートを得る方法は、一般的なシート形成方法であればよく、特に限定されない。例えば樹脂材料および繊維状フィラーを含む複合体組成物をそのままシート化する方法や、繊維状フィラーの分散媒を流延した後、分散媒を除去し、繊維状フィラーのシートを得、後に樹脂材料を含浸させる方法、または樹脂材料と繊維状フィラーと分散媒とを含む溶液を流延した後、分散媒を除去し、シートを得る方法が挙げられる。   In addition, a method for obtaining a sheet having a predetermined thickness, such as a solar cell substrate, an organic EL substrate, an electronic paper substrate, and a liquid crystal display element plastic substrate, using the composite composition of the present invention is a general method. There is no particular limitation as long as it is a sheet forming method. For example, a method of forming a composite composition containing a resin material and a fibrous filler into a sheet as it is, or after casting a dispersion medium of a fibrous filler, removing the dispersion medium to obtain a fibrous filler sheet, and then a resin material Or a method of casting a solution containing a resin material, a fibrous filler, and a dispersion medium, and then removing the dispersion medium to obtain a sheet.

そのようなプロセスにおいて好ましい態様の一つとしては、樹脂材料と繊維状フィラーとをあらかじめ分散媒中に分散して分散液を調製した後、得られた分散液をろ紙、メンブレンフィルターまたは抄網などに流延し、分散媒等のその他成分を濾別および/または乾燥させ、複合体組成物からなるシートを得る方法である。なお、前記濾別乾燥工程においては、作業効率を高めるため減圧下、加圧下で行っても構わない。また、連続的に形成する場合には、製紙業界で使用される抄紙機を用いて薄層シートを連続的に形成する方法も含まれる。   As one of preferred embodiments in such a process, a resin material and a fibrous filler are previously dispersed in a dispersion medium to prepare a dispersion, and then the obtained dispersion is filtered with a filter paper, a membrane filter, a paper mesh, or the like. In which the other components such as the dispersion medium are filtered and / or dried to obtain a sheet comprising the composite composition. In addition, in the said filtration separation drying process, in order to improve work efficiency, you may carry out under pressure reduction and pressurization. Moreover, when forming continuously, the method of forming a thin layer sheet continuously using the paper machine used in the paper industry is also included.

流延してシートを作製する場合、濾別および/または乾燥後に形成されたシートが容易に剥離する基材上に作製されることが好ましい。このような基材としては、金属製または樹脂製のものが挙げられる。金属製基材としてはステンレス製基材、真ちゅう製基材、亜鉛製基材、銅製基材、鉄製基材などが挙げられ、樹脂製基材としてはアクリル性基材、フッ素系基材、ポリエチレンテレフタレート製基材、塩化ビニル製基材、ポリスチレン性基材、ポリ塩化ビニリデン製基材などが例示できる。   In the case of producing a sheet by casting, it is preferable that the sheet formed after filtration and / or drying is produced on a substrate from which the sheet is easily peeled off. Examples of such a substrate include those made of metal or resin. Examples of metal base materials include stainless steel base materials, brass base materials, zinc base materials, copper base materials, and iron base materials. Resin base materials include acrylic base materials, fluorine base materials, and polyethylene. Examples thereof include a terephthalate substrate, a vinyl chloride substrate, a polystyrene substrate, and a polyvinylidene chloride substrate.

以上、本発明の複合体組成物および複合体の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば複合体には、任意の構成物が付加されていてもよい。   The embodiments of the composite composition and composite of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to this, and for example, an arbitrary component may be added to the composite. .

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
[微細セルロース繊維の作製]
(作製例1)
まず、主に1000nmを超える繊維径のセルロース繊維からなり、乾燥重量で2g相当分の未乾燥のパルプと、0.025gのTEMPO(2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル)と、0.25gの臭化ナトリウムとを、水150mlに分散させ、分散液を調製した。
Next, specific examples of the present invention will be described.
[Preparation of fine cellulose fiber]
(Production Example 1)
First, it is mainly composed of cellulose fibers having a fiber diameter of more than 1000 nm, dry pulp equivalent to 2 g in dry weight, and 0.025 g of TEMPO (2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N -Oxyl) and 0.25 g of sodium bromide were dispersed in 150 ml of water to prepare a dispersion.

次いで、この分散液に対して、13重量%次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1gのパルプに対して次亜塩素酸ナトリウムの量が2.5mmolとなるように加えて反応を開始した。反応中は分散液中に0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10.5に保つようにした。その後、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了と見なし、0.5Mの塩酸水溶液でpH7に中和し、反応物をガラスフィルターにてろ過し、ろ過物を十分な量の水で水洗するとともに、ろ過を5回繰り返した。これにより、固形分濃度25重量%の反応物繊維を得た。   Next, a 13 wt% aqueous sodium hypochlorite solution was added to this dispersion so that the amount of sodium hypochlorite was 2.5 mmol per 1 g of pulp, and the reaction was started. During the reaction, a 0.5 M sodium hydroxide aqueous solution was dropped into the dispersion to keep the pH at 10.5. Thereafter, when no change in pH is observed, the reaction is considered to be complete, neutralized to pH 7 with a 0.5 M aqueous hydrochloric acid solution, the reaction product is filtered through a glass filter, and the filtrate is washed with a sufficient amount of water. And filtration was repeated 5 times. As a result, a reactant fiber having a solid concentration of 25% by weight was obtained.

次に、該反応物繊維に水を加え、0.2重量%とした。この反応物繊維分散液を高圧ホモジナイザー(ノロ・ソビア製、15MR−8TA型)を用いて圧力20MPaで20回処理し、透明なセルロースナノファイバー分散液を得た。   Next, water was added to the reaction product fiber to make 0.2% by weight. This reactant fiber dispersion was treated 20 times at a pressure of 20 MPa using a high-pressure homogenizer (manufactured by Noro Sobia, 15MR-8TA type) to obtain a transparent cellulose nanofiber dispersion.

次に、分散体を親水処理済みのカーボン膜被覆グリッド上にキャスト後、2%ウラニルアセテートでネガティブ染色し、TEM観察した。観察の結果、最大繊維径が10nmであり、数平均繊維径が6nmであった。   Next, the dispersion was cast on a carbon film-coated grid that had been subjected to a hydrophilic treatment, then negatively stained with 2% uranyl acetate, and observed with a TEM. As a result of observation, the maximum fiber diameter was 10 nm and the number average fiber diameter was 6 nm.

また、乾燥させて得られた透明な膜状のセルロース繊維の集合体について、広角X線回折分析を行い、回折像を得た。広角X線回折像からは、この膜状セルロースが、セルロースI型結晶構造を有するセルロース繊維からなることが示された。   Further, the aggregate of transparent film-like cellulose fibers obtained by drying was subjected to wide-angle X-ray diffraction analysis to obtain a diffraction image. A wide-angle X-ray diffraction image showed that this membranous cellulose was composed of cellulose fibers having a cellulose I-type crystal structure.

また、同じ膜状セルロースについて、全反射式赤外分光分析を行い、ATRスペクトルを得た。ATRスペクトルのパターンからは、カルボニル基の存在が確認され、上述した方法により評価したセルロース繊維中のアルデヒド基の量およびカルボキシル基の量は、0.31mol/gおよび1.7mol/gであった。   Moreover, the total reflection type infrared spectroscopic analysis was performed about the same membranous cellulose, and the ATR spectrum was obtained. The presence of carbonyl groups was confirmed from the ATR spectrum pattern, and the amounts of aldehyde groups and carboxyl groups in the cellulose fibers evaluated by the above-described method were 0.31 mol / g and 1.7 mol / g. .

[複合体の作製]
参考例1
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液と水溶性アクリル樹脂(東亞合成製、ジュリマー AT−210、ガラス転移温度−7℃)とを混合し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、セルロースナノファイバーの含有量が25重量%で厚み30μmの透明なフィルムを得た。
[Production of complex]
( Reference Example 1 )
The cellulose nanofiber dispersion aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 and a water-soluble acrylic resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Jurimer AT-210, glass transition temperature −7 ° C.) are mixed, and 30 at room temperature is mixed. Stir for minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to mold release treatment, water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C., and the content of cellulose nanofibers was 25% by weight and the thickness was 30 μm. A transparent film was obtained.

次いで、セパラブルフラスコに、無水酢酸80mLと酢酸ナトリウム4gと超純水9.6mLとを加えて反応溶液を調製し、この反応溶液中に、膜状セルロース200mgを浸漬し、95℃で15時間、反応を行った。反応終了後、得られたフィルムを超純水で洗浄し、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させた。これにより、セルロース繊維をアセチル化した。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は70%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は−10ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−11重量%であった。   Next, 80 mL of acetic anhydride, 4 g of sodium acetate, and 9.6 mL of ultrapure water were added to a separable flask to prepare a reaction solution. 200 mg of membranous cellulose was immersed in this reaction solution, and the reaction solution was stirred at 95 ° C. for 15 hours. The reaction was performed. After completion of the reaction, the obtained film was washed with ultrapure water, and water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. Thereby, the cellulose fiber was acetylated. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 70%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was −10 ppm. Moreover, it was -11 weight% when the weight reduction rate (weight reduction rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例2
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液と水溶性アクリル樹脂(東亞合成製、ジュリマー AT−510、ガラス転移温度28℃)とを混合し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、セルロースナノファイバーの含有量が25重量%で厚み30μmの透明なフィルムを得た。
( Reference Example 2 )
The cellulose nanofiber dispersion aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 and a water-soluble acrylic resin (manufactured by Toagosei Co., Ltd., Jurimer AT-510, glass transition temperature 28 ° C.) are mixed, and 30 minutes at room temperature. Stir. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to mold release treatment, water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C., and the content of cellulose nanofibers was 25% by weight and the thickness was 30 μm. A transparent film was obtained.

次いで、セパラブルフラスコに、無水酢酸80mLと酢酸ナトリウム4gと超純水9.6mLとを加えて反応溶液を調製し、この反応溶液中に、膜状セルロース200mgを浸漬し、95℃で15時間、反応を行った。反応終了後、得られたフィルムを超純水で洗浄し、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させた。これにより、セルロース繊維をアセチル化した。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は71%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は2ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−11重量%であった。   Next, 80 mL of acetic anhydride, 4 g of sodium acetate, and 9.6 mL of ultrapure water were added to a separable flask to prepare a reaction solution. 200 mg of membranous cellulose was immersed in this reaction solution, and the reaction solution was stirred at 95 ° C. for 15 hours. The reaction was performed. After completion of the reaction, the obtained film was washed with ultrapure water, and water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. Thereby, the cellulose fiber was acetylated. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 71%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 2 ppm. Moreover, it was -11 weight% when the weight reduction rate (weight reduction rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例3
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液と水溶性アクリル樹脂(サイテック社、アクリル共重合体Viacryl6286、ガラス転移温度30℃)とを混合し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、セルロースナノファイバーの含有量が25重量%で厚み30μmの透明なフィルムを得た。
( Reference Example 3 )
The cellulose nanofiber dispersion aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 and a water-soluble acrylic resin (Cytec, acrylic copolymer Viacry 6286, glass transition temperature 30 ° C.) are mixed, and 30 minutes at room temperature. Stir. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to mold release treatment, water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C., and the content of cellulose nanofibers was 25% by weight and the thickness was 30 μm. A transparent film was obtained.

次いで、セパラブルフラスコに、無水酢酸80mLと酢酸ナトリウム4gと超純水9.6mLとを加えて反応溶液を調製し、この反応溶液中に、膜状セルロース200mgを浸漬し、95℃で15時間、反応を行った。反応終了後、得られたフィルムを超純水で洗浄し、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させた。これにより、セルロース繊維をアセチル化した。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は76%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は−25ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−10重量%であった。   Next, 80 mL of acetic anhydride, 4 g of sodium acetate, and 9.6 mL of ultrapure water were added to a separable flask to prepare a reaction solution. 200 mg of membranous cellulose was immersed in this reaction solution, and the reaction solution was stirred at 95 ° C. for 15 hours. The reaction was performed. After completion of the reaction, the obtained film was washed with ultrapure water, and water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. Thereby, the cellulose fiber was acetylated. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 76%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was −25 ppm. Moreover, it was -10 weight% when the weight reduction rate in 180 degreeC (weight reduction rate A) was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例4
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液をシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。
( Reference Example 4 )
The aqueous solution of cellulose nanofibers having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 is poured into a petri dish, water is evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. A transparent film was obtained.

次いで、セパラブルフラスコに、無水酢酸80mLと酢酸ナトリウム4gと超純水9.6mLとを加えて反応溶液を調製し、この反応溶液中に、膜状セルロース200mgを浸漬し、95℃で15時間、反応を行った。反応終了後、得られたフィルムを超純水で洗浄し、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させた。これにより、セルロース繊維をアセチル化した。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は90%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は13ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−7重量%であった。   Next, 80 mL of acetic anhydride, 4 g of sodium acetate, and 9.6 mL of ultrapure water were added to a separable flask to prepare a reaction solution. 200 mg of membranous cellulose was immersed in this reaction solution, and the reaction solution was stirred at 95 ° C. for 15 hours. The reaction was performed. After completion of the reaction, the obtained film was washed with ultrapure water, and water was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C. Thereby, the cellulose fiber was acetylated. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 90%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 13 ppm. Moreover, it was -7 weight% when the weight reduction rate (weight reduction rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例5
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液にテトラエトキシシランをセルロースナノファイバー固形分重量と同重量添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は88%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は11ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−14重量%であった。
( Reference Example 5 )
Tetraethoxysilane was added to the cellulose nanofiber-dispersed aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 in the same weight as the weight of the cellulose nanofiber solid, and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 88%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 11 ppm. Moreover, it was -14 weight% when the weight decreasing rate (weight decreasing rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetric measuring method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例6
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液にフェニルトリエトキシシランをセルロースナノファイバー固形分重量と同重量添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は89%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は13ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−14重量%であった。
( Reference Example 6 )
Phenyltriethoxysilane was added to the cellulose nanofiber-dispersed aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 in the same weight as the cellulose nanofiber solid weight, and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 89%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 13 ppm. Moreover, it was -14 weight% when the weight decreasing rate (weight decreasing rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetric measuring method prescribed | regulated by JISK7120.

(実施例
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液に3−アクリロキシプロピルトリメトキシシランをセルロースナノファイバー固形分重量と同重量添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は87%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は11ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−14重量%であった。
(Example 1 )
3-acryloxypropyltrimethoxysilane was added to the cellulose nanofiber dispersion aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 in the same weight as the cellulose nanofiber solid weight, and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 87%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 11 ppm. Moreover, it was -14 weight% when the weight decreasing rate (weight decreasing rate A) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetric measuring method prescribed | regulated by JISK7120.

(実施例
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液に3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランをセルロースナノファイバー固形分重量と同重量添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は90%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は12ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−13重量%であった。
(Example 2 )
3-Methacryloxypropyltrimethoxysilane was added to the cellulose nanofiber-dispersed aqueous solution with a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 in the same weight as the weight of the solid content of cellulose nanofiber, and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 90%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 12 ppm. Moreover, it was -13 weight% when the weight reduction rate in 180 degreeC (weight reduction rate A) was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

(実施例
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液にチタンアルコキサイドをセルロースナノファイバー固形分重量と同重量添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は88%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は12ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−13重量%であった。
(Example 3 )
Titanium alkoxide was added to the cellulose nanofiber-dispersed aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Preparation Example 1 in the same weight as the cellulose nanofiber solid weight, and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 88%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 12 ppm. Moreover, it was -13 weight% when the weight reduction rate in 180 degreeC (weight reduction rate A) was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

参考例7
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液(固形分量100重量部)にジブチルヒドロキシトルエン(酸化防止剤)1重量部を添加し、室温で30分間撹拌した。得られた混合溶液を離型処理したシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は89%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は9ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−8重量%であった。
( Reference Example 7 )
1 part by weight of dibutylhydroxytoluene (antioxidant) was added to the cellulose nanofiber dispersion aqueous solution having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 (solid content: 100 parts by weight), and stirred at room temperature for 30 minutes. The obtained mixed solution was poured into a petri dish subjected to a mold release treatment, moisture was evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to obtain a transparent film having a thickness of 30 μm. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 89%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 9 ppm. Moreover, it was -8 weight% when the weight reduction rate in 180 degreeC (weight reduction rate A) was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

(比較例1)
水溶性アクリル樹脂(サイテック社、Viacryl6286、ガラス転移温度30℃)をシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、平均線膨張係数を評価した。全光線透過率は74%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は180ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率A)を測定したところ、−15重量%であった。
(Comparative Example 1)
Water-soluble acrylic resin (Cytech, Viacry 6286, glass transition temperature 30 ° C.) is poured into a petri dish, water is evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. to form a transparent film having a thickness of 30 μm. Obtained. The film obtained was evaluated for light transmittance and average coefficient of linear expansion. The total light transmittance was 74%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 180 ppm. Moreover, it was -15 weight% when the weight reduction rate in 180 degreeC (weight reduction rate A) was measured based on the thermogravimetry method prescribed | regulated by JISK7120.

(比較例2)
作製例1で得られた固形分濃度0.2%のセルロースナノファイバー分散水溶液をシャーレに注ぎ、温度50℃のオーブンで水分を蒸発させ、さらに120℃の真空オーブン中で乾燥し、厚み30μmの透明なフィルムを得た。得られたフィルムの光線透過率、熱線膨張係数を評価した。全光線透過率は91%であり、30℃〜150℃の範囲における平均線膨張係数は8ppmであった。また、JIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して180℃における重量減少率(重量減少率B)を測定したところ、−17重量%であった。
(Comparative Example 2)
The aqueous solution of cellulose nanofibers having a solid content concentration of 0.2% obtained in Production Example 1 is poured into a petri dish, water is evaporated in an oven at a temperature of 50 ° C., and further dried in a vacuum oven at 120 ° C. A transparent film was obtained. The film obtained was evaluated for light transmittance and thermal expansion coefficient. The total light transmittance was 91%, and the average linear expansion coefficient in the range of 30 ° C. to 150 ° C. was 8 ppm. Moreover, it was -17 weight% when the weight decreasing rate (weight decreasing rate B) in 180 degreeC was measured based on the thermogravimetric measuring method prescribed | regulated by JISK7120.

[複合体の評価]
特性評価方法は、以下の通りである。なお、各実施例、各参考例および各比較例で得られたフィルムについて、全光線透過率、熱膨張係数および湿度膨張係数を、それぞれ測定した。
[Evaluation of complex]
The characteristic evaluation method is as follows. In addition, about the film obtained by each Example , each reference example, and each comparative example, the total light transmittance, the thermal expansion coefficient, and the humidity expansion coefficient were measured, respectively.

なお、各特性の評価は、フィルムの作製直後と、180℃×2時間の加熱処理を施した後について、それぞれ行った。   Each characteristic was evaluated immediately after the production of the film and after heat treatment at 180 ° C. for 2 hours.

a)全光線透過率
分光光度計U3200(島津製作所製)で全光線透過率を測定した。
a) Total light transmittance The total light transmittance was measured with a spectrophotometer U3200 (manufactured by Shimadzu Corporation).

b)熱膨張係数(線膨張係数)
セイコー電子(株)製TMA/SS120C型熱応力歪測定装置を用いて、窒素雰囲気下、1分間に5℃の割合で温度を30℃から150℃まで上昇させた後、一旦0℃まで冷却し、再び1分間に5℃の割合で温度を上昇させて30℃〜150℃の時の値を測定して求めた。荷重を5gにし、引張モードで測定を行った。
b) Thermal expansion coefficient (linear expansion coefficient)
Using a TMA / SS120C type thermal stress strain measuring device manufactured by Seiko Electronics Co., Ltd., the temperature was raised from 30 ° C. to 150 ° C. at a rate of 5 ° C. per minute in a nitrogen atmosphere, and then cooled to 0 ° C. once. The temperature was raised again at a rate of 5 ° C. per minute, and the value at 30 ° C. to 150 ° C. was measured and obtained. The load was 5 g and the measurement was performed in the tensile mode.

c)湿度膨張係数
得られたフィルムに寸法測定の基準となる2点を描き、室温23℃、湿度60%の雰囲気下に24時間放置し、その後100℃の乾燥機に3時間入れて乾燥した。
c) Humidity coefficient of expansion Draw two points to be used for dimensional measurement on the obtained film, leave it in an atmosphere of room temperature 23 ° C and humidity 60% for 24 hours, and then put it in a dryer at 100 ° C for 3 hours to dry .

乾燥後、直ちにあらかじめ描いた2点間の距離を3次元測長機で測定し、このときの2点間の距離を基準とした。乾燥後のフィルムを再度室温23℃、湿度60%の雰囲気下に24時間放置した後、あらかじめ描いた2点間の距離を3次元測長機で再度測定し、基準距離からの寸法変化率を算出した。さらに乾燥後の見かけの湿度を0%とし、湿度0%から60%の範囲における湿度1%あたりの湿度膨張係数を算出した。
上記測定の結果を表1に示す。
Immediately after drying, the distance between the two points drawn in advance was measured with a three-dimensional measuring machine, and the distance between the two points at this time was used as a reference. The dried film is allowed to stand again in an atmosphere of room temperature 23 ° C. and humidity 60% for 24 hours, and then the distance between the two points drawn in advance is measured again with a three-dimensional measuring machine to determine the dimensional change rate from the reference distance. Calculated. Further, the apparent humidity after drying was set to 0%, and the humidity expansion coefficient per 1% humidity in the range of 0% to 60% humidity was calculated.
The results of the measurement are shown in Table 1.

Figure 0005515617
Figure 0005515617

表1から明らかなように、各実施例および各参考例で得られたフィルムは、加熱処理後においても高い光線透過率を有していた。特に、繊維状フィラーにアセチル化処理を施したもの、アクリル基またはメタクリル基を含むカップリング剤を導入したものについては、その傾向が顕著であった。 As is clear from Table 1, the films obtained in each Example and each Reference Example had a high light transmittance even after the heat treatment. In particular, the tendency was remarkable for those in which the fibrous filler was subjected to acetylation treatment and those in which a coupling agent containing an acrylic group or a methacrylic group was introduced.

また、各実施例では、いずれも繊維状フィラーの重量減少率Aが、比較例における繊維状フィラーの重量減少率Bより小さかった。   In each example, the weight reduction rate A of the fibrous filler was smaller than the weight reduction rate B of the fibrous filler in the comparative example.

以上のことから、本発明の複合体は、加熱されても加熱前の優れた特性を維持し得ることが明らかとなった。
なお、実施例、参考例および比較例で使用した原料は、以下の通りである。
From the above, it was revealed that the composite of the present invention can maintain excellent characteristics before heating even when heated.
In addition, the raw material used by the Example , the reference example, and the comparative example is as follows.

アクリルポリマー
:ジュリマー AT−210 東亞合成製
:ジュリマー AT−510 東亞合成製
:Viacryl6286 サイテック社製
Acrylic polymer: Jurimer AT-210, manufactured by Toagosei Co., Ltd .: Jurimer AT-510, manufactured by Toagosei Co., Ltd .: Viacry 6286, manufactured by Cytec Corporation

カップリング剤
:テトラエトキシシラン 和光純薬製
:フェニルトリエトキシシラン アズマックス製
:3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン 信越化学製
:3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン 信越化学製
:3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン 信越化学製
:N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン 信越化学製
:チタンアルコキサイド(KR−ET 味の素ファインテクノ製)
Coupling agent: Tetraethoxysilane Wako Pure Chemicals: Phenyltriethoxysilane Azmax: 3-glycidoxypropyltriethoxysilane Shin-Etsu Chemical: 3-acryloxypropyltrimethoxysilane Shin-Etsu Chemical: 3-methacryloxypropyltri Methoxysilane Shin-Etsu Chemical: N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane Shin-Etsu Chemical: Titanium alkoxide (made by KR-ET Ajinomoto Fine Techno)

酸化防止剤
:ジブチルヒドロキシトルエン(スミライザーBHT 住友化学製)
Antioxidant: Dibutylhydroxytoluene (Sumilyzer BHT, manufactured by Sumitomo Chemical)

a 重量減少率Aの熱重量曲線
b 重量減少率Bの熱重量曲線
a Thermogravimetric curve with weight reduction rate A b Thermogravimetric curve with weight reduction rate B

Claims (15)

繊維状フィラーと分散媒とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアクリル基またはメタクリル基を有するカップリング剤および前記カップリング剤の加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
A composite composition composed of a fibrous filler and a dispersion medium,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting treatment is a treatment for introducing at least one of a coupling agent having an acrylic group or a methacrylic group and a hydrolyzate of the coupling agent into the cellulose fiber, and JIS K for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured according to the thermogravimetry method specified in 7120 is A, and the cellulose fiber subjected to oxidation treatment is measured according to the same method as the thermogravimetry method. A composite composition characterized in that, when the weight loss rate at 180 ° C. is B, the treatment satisfies the relationship of A <B.
繊維状フィラーとアクリル樹脂含有樹脂材料とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアクリル基またはメタクリル基を有するカップリング剤および前記カップリング剤の加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
A composite composition composed of a fibrous filler and an acrylic resin-containing resin material,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting treatment is a treatment for introducing at least one of a coupling agent having an acrylic group or a methacrylic group and a hydrolyzate of the coupling agent into the cellulose fiber, and JIS K for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured according to the thermogravimetry method specified in 7120 is A, and the cellulose fiber subjected to oxidation treatment is measured according to the same method as the thermogravimetry method. A composite composition characterized in that, when the weight loss rate at 180 ° C. is B, the treatment satisfies the relationship of A <B.
前記カップリング剤は、アルコキシシランまたはアルコキシチタンである請求項1または2に記載の複合体組成物。   The composite composition according to claim 1, wherein the coupling agent is alkoxysilane or alkoxytitanium. 繊維状フィラーと分散媒とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアルコキシチタンおよびアルコキシチタンの加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
A composite composition composed of a fibrous filler and a dispersion medium,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting process is a process of introducing at least one of alkoxy titanium and a hydrolyzate of alkoxy titanium into the cellulose fiber, and the thermogravimetric measurement method defined in JIS K 7120 is used for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with A is defined as A, and the weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with the same method as the thermogravimetric method for cellulose fibers subjected to oxidation treatment is defined as B. A composite composition characterized by being a treatment satisfying a relationship of A <B.
繊維状フィラーとアクリル樹脂含有樹脂材料とで構成された複合体組成物であって、
前記繊維状フィラーは、酸化処理と熱分解抑制処理とが施されたセルロース繊維で構成されたものであり、
前記熱分解抑制処理は、前記セルロース繊維に対してアルコキシチタンおよびアルコキシチタンの加水分解物の少なくとも一方を導入する処理であって、前記繊維状フィラーについてJIS K 7120で規定された熱重量測定方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をAとし、酸化処理が施されたセルロース繊維について前記熱重量測定方法と同様の方法に準拠して測定された180℃における重量減少率をBとしたとき、A<Bなる関係を満足させる処理であることを特徴とする複合体組成物。
A composite composition composed of a fibrous filler and an acrylic resin-containing resin material,
The fibrous filler is composed of cellulose fibers subjected to oxidation treatment and thermal decomposition suppression treatment,
The thermal decomposition inhibiting process is a process of introducing at least one of alkoxy titanium and a hydrolyzate of alkoxy titanium into the cellulose fiber, and the thermogravimetric measurement method defined in JIS K 7120 is used for the fibrous filler. The weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with A is defined as A, and the weight loss rate at 180 ° C. measured in accordance with the same method as the thermogravimetric method for cellulose fibers subjected to oxidation treatment is defined as B. A composite composition characterized by being a treatment satisfying a relationship of A <B.
前記重量減少率Aおよび前記重量減少率Bは、A/B≦0.9なる関係を満足する請求項1ないし5のいずれか1項に記載の複合体組成物。   The composite composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the weight reduction rate A and the weight reduction rate B satisfy a relationship of A / B ≦ 0.9. 前記セルロース繊維の平均繊維径は、4〜1000nmである請求項1ないし6のいずれか1項に記載の複合体組成物。   The composite composition according to any one of claims 1 to 6, wherein an average fiber diameter of the cellulose fibers is 4 to 1000 nm. 前記セルロース繊維は、セルロース原料を化学的処理および機械的処理の少なくとも一方により微細化されてなるものである請求項1ないし7のいずれか1項に記載の複合体組成物。   The composite composition according to any one of claims 1 to 7, wherein the cellulose fiber is obtained by refining a cellulose raw material by at least one of chemical treatment and mechanical treatment. 前記酸化処理が施されたセルロース繊維は、含まれるセルロース分子中の水酸基の一部が、アルデヒド基およびカルボキシル基の少なくとも一方で置換されてなるものである請求項1ないし8のいずれか1項に記載の複合体組成物。   The cellulose fiber subjected to the oxidation treatment is obtained by substituting at least one of an aldehyde group and a carboxyl group for a part of the hydroxyl group in the cellulose molecule contained therein. A composite composition as described. 前記酸化処理が施されたセルロース繊維は、天然セルロースを原料とし、N−オキシル化合物を酸化触媒として用いるとともに、水中において前記原料に共酸化剤を作用させることにより、前記原料に酸化処理を施して得られたものである請求項1ないし9のいずれか1項に記載の複合体組成物。   The cellulose fiber subjected to the oxidation treatment uses natural cellulose as a raw material, uses an N-oxyl compound as an oxidation catalyst, and performs an oxidation treatment on the raw material by allowing a co-oxidant to act on the raw material in water. The composite composition according to any one of claims 1 to 9, which is obtained. 前記繊維状フィラーの含有率は、0.1〜99.9重量%である請求項2または5に記載の複合体組成物。   The composite composition according to claim 2 or 5, wherein a content of the fibrous filler is 0.1 to 99.9% by weight. 請求項2または5に記載の複合体組成物を成形してなる複合体であって、
厚さが10〜2000μmであることを特徴とする複合体。
A composite formed by molding the composite composition according to claim 2 or 5 ,
A composite having a thickness of 10 to 2000 μm.
180℃×2時間の条件で加熱処理した後において、全光線透過率が50%以上である請求項12に記載の複合体。   The composite according to claim 12, wherein the total light transmittance is 50% or more after the heat treatment at 180 ° C for 2 hours. 30℃から150℃における熱膨張係数が、−30〜50ppm/℃である請求項12または13に記載の複合体。   The composite according to claim 12 or 13, wherein the coefficient of thermal expansion at 30 ° C to 150 ° C is -30 to 50 ppm / ° C. 湿度膨張係数が、100ppm/湿度%以下である請求項12ないし14のいずれか1項に記載の複合体。   The composite according to any one of claims 12 to 14, having a humidity expansion coefficient of 100 ppm / humidity% or less.
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