JP5616056B2 - Method for producing film-shaped molded body - Google Patents

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Description

本発明は、水蒸気、酸素、二酸化炭素、窒素等の各種ガスの透過を抑制できるフィルム等が得られるガスバリア用材料、それを用いたガスバリア性成形体とその製造法に関する。   The present invention relates to a gas barrier material from which a film or the like capable of suppressing permeation of various gases such as water vapor, oxygen, carbon dioxide and nitrogen, a gas barrier molded article using the same, and a method for producing the same.

現状の酸素、水蒸気等のガスバリア用材料は、主として化石資源から製造されているため、非生分解性であり、焼却処分せざるを得ない。そこで、再生産可能なバイオマスを原料として、生分解性のある酸素バリア材料を製造することが検討されている。   Since current gas barrier materials such as oxygen and water vapor are mainly produced from fossil resources, they are non-biodegradable and must be incinerated. Therefore, it has been studied to produce a biodegradable oxygen barrier material using reproducible biomass as a raw material.

特許文献1は、微結晶セルロースを含有するコーティング剤と、それを基材に塗布した積層材料に関する発明である。原料となる微結晶セルロース粉末は、平均粒径が100μm以下のものが好ましいことが記載され、実施例では、平均粒径が3μmと100μmのものが使用されているだけであり、後述の繊維の微細化処理についての記載は一切なく、塗布したコーティング剤層の緻密性や膜強度、基材との密着性に改善の余地がある。   Patent Document 1 is an invention relating to a coating agent containing microcrystalline cellulose and a laminated material in which the coating agent is applied to a substrate. It is described that the microcrystalline cellulose powder as a raw material preferably has an average particle size of 100 μm or less, and in the examples, only those having an average particle size of 3 μm and 100 μm are used. There is no description about the miniaturization treatment, and there is room for improvement in the denseness and film strength of the applied coating agent layer and the adhesion to the substrate.

さらに特許文献1は、コーティング材に添加剤を加えることで、得られる塗膜の耐湿性が向上できることが記載されているが、開示されている方法は、コーティング液中に添加剤をブレンドしてから基材上に塗布する場合に限られている。   Furthermore, Patent Document 1 describes that the moisture resistance of the obtained coating film can be improved by adding an additive to the coating material. However, the disclosed method blends the additive into the coating liquid. It is limited to the case where it is applied on the substrate.

特許文献2には微細セルロース繊維に関する発明が開示されており、コーティング材として使用できる可能性が記載されているが、具体的な効果が示された用途については記載されていないし、耐湿化剤を添加する方法に関する記載もない。   Patent Document 2 discloses an invention relating to fine cellulose fibers, which describes the possibility of being used as a coating material. However, it does not describe a use for which a specific effect has been shown, and a moisture-proofing agent is not used. There is no description about the method of adding.

非特許文献1には、水蒸気バリア等のガスバリア性を発揮することについての開示は全くなされていない。   Non-Patent Document 1 does not disclose any gas barrier properties such as a water vapor barrier.

特開2002−348522号公報JP 2002-348522 A 特開2008−1728号公報JP 2008-1728 A

Bio MACROMOLECULES Volume7, Number6,2006年6月,Published by the American Chemical SocietyBio MACROMOLECULES Volume7, Number6, June 2006, Published by the American Chemical Society

本発明は、特に水蒸気バリア性に優れ、さらに酸素バリア性に優れたフィルム等を得ることができるガスバリア用材料、及びそれを用いたガスバリア性成形体とその製造方法を提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a gas barrier material capable of obtaining a film having excellent water vapor barrier properties and oxygen barrier properties, a gas barrier molded article using the same, and a method for producing the same. .

本願発明は、課題の解決手段として、下記の各発明を提供する。
(1)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上又は基材上に膜状物を形成させる工程、
前記膜状物に反応性官能基を有する架橋剤水溶液を付着させる工程、
その後、架橋反応させる工程を有している膜状成形体の製造方法であり、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものを含み、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
(2)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上又は基材上に膜状物を形成させる工程、
その後、乾燥させる工程、
乾燥後の膜状物に反応性官能基を有する架橋剤水溶液を付着させる工程、
その後、架橋反応させる工程を有している膜状成形体の製造方法であり、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものを含み、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
(3)前記架橋剤水溶液を付着させる工程において、架橋剤水溶液の濃度が1〜30質量%である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。
(4)前記架橋反応が30〜300℃で1〜300分間加熱する工程である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。
(5)前記反応性官能基を有する架橋剤が、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドラジド基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、アゼチジニウム基、アルコキシド基、メチロール基、シラノール基、水酸基から選ばれる官能基であり、前記架橋剤が二つ以上の反応性官能基を含む化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。
(6)前記反応性官能基を有する架橋剤が、分子量が500以下のものである、請求項1〜5のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。
(7)前記反応性官能基を有する架橋剤が、分子量が500以下のものであり、アルデヒド基、カルボキシル基、ヒドラジド基を2つ以上含む化合物である、請求項1〜6のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。
(8)前記架橋剤が、アジピン酸ジヒドラジド、グリオキサール、ブタンテトラカルボン酸、グルタルアルデヒド、クエン酸から選ばれるものである、請求項1〜7のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。
The present invention provides the following inventions as means for solving the problems.
(1) A step of forming a film-like material on a substrate or a base material using a suspension containing cellulose fibers,
Attaching a cross-linking agent aqueous solution having a reactive functional group to the film-like material;
Then, a method for producing a film-shaped molded article having a step of crosslinking reaction,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fibers include those having an average fiber diameter of 200 nm or less, and the cellulose constituting the cellulose fibers has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
(2) A step of forming a film-like material on a substrate or a base material using a suspension containing cellulose fibers,
Then, the step of drying,
A step of attaching an aqueous solution of a crosslinking agent having a reactive functional group to the dried film-like material,
Then, a method for producing a film-shaped molded article having a step of crosslinking reaction,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fibers include those having an average fiber diameter of 200 nm or less, and the cellulose constituting the cellulose fibers has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
(3) The manufacturing method of the film-shaped molded object of Claim 1 or 2 whose density | concentration of a crosslinking agent aqueous solution is 1-30 mass% in the process of attaching the said crosslinking agent aqueous solution.
(4) The method for producing a film-shaped molded article according to claim 1 or 2, wherein the crosslinking reaction is a step of heating at 30 to 300 ° C for 1 to 300 minutes.
(5) The crosslinking agent having the reactive functional group is an epoxy group, an aldehyde group, an amino group, a carboxyl group, an isocyanate group, a hydrazide group, an oxazoline group, a carbodiimide group, an azetidinium group, an alkoxide group, a methylol group, a silanol group, The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional group is selected from a hydroxyl group, and the crosslinking agent is a compound containing two or more reactive functional groups.
(6) The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 5, wherein the crosslinking agent having a reactive functional group has a molecular weight of 500 or less.
(7) The crosslinking agent having a reactive functional group has a molecular weight of 500 or less and is a compound containing two or more aldehyde groups, carboxyl groups, and hydrazide groups. The manufacturing method of the film-shaped molded object of description.
(8) The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 7, wherein the crosslinking agent is selected from adipic acid dihydrazide, glyoxal, butanetetracarboxylic acid, glutaraldehyde, and citric acid. .

本発明でいうガスバリアとは、酸素、窒素、炭酸ガス、有機性蒸気、水蒸気等の各種ガス、リモネン、メントール等の香気物質に対する遮蔽機能のことをいう。本発明における膜状成形体は、前期の各種ガス全てに対してバリア性の向上を目的とするものだけでなく、ある特定のガスに対してのみバリア性を向上するものであっても良い。例えば酸素バリア性は低下するが、水蒸気バリア性が向上する膜状成形体は、水蒸気の透過を選択的に阻害するガスバリア材であり、本発明に含まれる。バリア性向上の対象となるガスは用途によって適宜選択される。   The gas barrier referred to in the present invention refers to a shielding function against various gases such as oxygen, nitrogen, carbon dioxide, organic vapor, and water vapor, and aroma substances such as limonene and menthol. The film-shaped molded product according to the present invention is not limited to the purpose of improving the barrier property with respect to all the various gases in the previous period, but may be one that improves the barrier property only with respect to a specific gas. For example, a film-like molded article that has an improved oxygen barrier property but an improved water vapor barrier property is a gas barrier material that selectively inhibits the permeation of water vapor, and is included in the present invention. The gas for which the barrier property is improved is appropriately selected depending on the application.

本発明は、特に湿度環境下における水蒸気バリア性又は酸素バリア性、或いはその両方に優れたフィルム等のガスバリア性成形体の材料としてガスバリア用材料を提供するものである。   The present invention provides a gas barrier material as a material for a gas barrier molded article such as a film excellent in water vapor barrier property and / or oxygen barrier property in a humidity environment.

<製造原料となる特定のセルロース繊維の製造>
本発明で用いるセルロース繊維は、平均繊維径が200nm以下のものであり、好ましくは1〜200nm、より好ましくは1〜100nm、更に好ましくは1〜50nmのものである。平均繊維径は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。
<Manufacture of specific cellulose fiber used as manufacturing raw material>
The cellulose fiber used in the present invention has an average fiber diameter of 200 nm or less, preferably 1 to 200 nm, more preferably 1 to 100 nm, and still more preferably 1 to 50 nm. An average fiber diameter is calculated | required by the measuring method as described in an Example.

本発明で用いるセルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量は、高いガスバリア性を得ることができる観点で、0.1〜2mmol/gであり、好ましくは0.4〜2mmol/g、より好ましくは0.6〜1.8mmol/gであり、更に好ましくは0.6〜1.6mmol/gである。カルボキシル基含有量は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。カルボキシル基含有量が0.1mmol/g未満であると、後述の繊維の微細化処理を行っても、セルロース繊維の平均繊維径が200nm以下に微細化されない。   The carboxyl group content of cellulose constituting the cellulose fiber used in the present invention is 0.1 to 2 mmol / g, preferably 0.4 to 2 mmol / g, more preferably from the viewpoint of obtaining high gas barrier properties. Is 0.6 to 1.8 mmol / g, more preferably 0.6 to 1.6 mmol / g. Carboxyl group content is calculated | required by the measuring method as described in an Example. When the carboxyl group content is less than 0.1 mmol / g, the average fiber diameter of the cellulose fibers is not refined to 200 nm or less even when the fiber refinement process described below is performed.

なお、本発明で用いるセルロース繊維は、セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が上記範囲のものであるが、実際の製造過程における酸化処理等の制御状態によっては、酸化処理後のセルロース繊維中に前記範囲を超えるものが不純物として含まれることもあり得る。   The cellulose fiber used in the present invention has a content of carboxyl group of cellulose constituting the cellulose fiber in the above range, but depending on the control state such as oxidation treatment in the actual production process, the cellulose fiber after oxidation treatment What exceeds the said range may be contained in it as an impurity.

本発明で用いるセルロース繊維は、平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350のものである。平均アスペクト比は、実施例に記載の測定方法により、求められるものである。   The cellulose fibers used in the present invention have an average aspect ratio of 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, and still more preferably 100 to 350. An average aspect ratio is calculated | required by the measuring method as described in an Example.

本発明で用いるセルロース繊維は、例えば、次の方法により製造することができる。まず、原料となる天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約10〜1000倍量(質量基準)の水を加え、ミキサー等で処理して、スラリーにする。   The cellulose fiber used by this invention can be manufactured by the following method, for example. First, about 10 to 1000 times the amount (mass basis) of water is added to the raw natural fiber (absolute dry basis), and processed with a mixer or the like to form a slurry.

原料となる天然繊維としては、例えば、木材パルプ、非木材パルプ、コットン、バクテリアセルロース等を用いることができる。   Examples of natural fibers that can be used as raw materials include wood pulp, non-wood pulp, cotton, and bacterial cellulose.

次に、触媒として2,2,6,6,−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)を使用して、前記天然繊維を酸化処理する。触媒としては他に、TEMPOの誘導体である4−アセトアミド−TEMPO、4−カルボキシ−TEMPO、及び4−フォスフォノオキシ−TEMPO等を用いることができる。   Next, the natural fiber is oxidized using 2,2,6,6, -tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) as a catalyst. In addition, 4-acetamido-TEMPO, 4-carboxy-TEMPO, 4-phosphonooxy-TEMPO and the like, which are derivatives of TEMPO, can be used as the catalyst.

TEMPOの使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、0.1〜10質量%となる範囲である。   The amount of TEMPO used is in a range of 0.1 to 10% by mass with respect to natural fibers (absolute dry standard) used as a raw material.

酸化処理時には、TEMPOと共に、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤、臭化ナトリウム等の臭化物を共酸化剤として併用する。   During the oxidation treatment, an oxidant such as sodium hypochlorite and a bromide such as sodium bromide are used in combination with TEMPO as a co-oxidant.

酸化剤は次亜ハロゲン酸又はその塩、亜ハロゲン酸又はその塩、過ハロゲン酸又はその塩、過酸化水素、及び過有機酸などが使用可能であるが、好ましくは次亜塩素酸ナトリウムや次亜臭素酸ナトリウムなどのアルカリ金属次亜ハロゲン酸塩である。酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜100質量%となる範囲である。   As the oxidizing agent, hypohalous acid or a salt thereof, hypohalous acid or a salt thereof, perhalogenic acid or a salt thereof, hydrogen peroxide, a perorganic acid, or the like can be used. Alkali metal hypohalites such as sodium bromite. The amount of the oxidizing agent used is in a range of about 1 to 100% by mass with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.

共酸化剤としては、臭化アルカリ金属、例えば臭化ナトリウムを使用することが好ましい。共酸化剤の使用量は、原料として用いた天然繊維(絶対乾燥基準)に対して、約1〜30質量%となる範囲である。   As a co-oxidant, it is preferable to use an alkali metal bromide such as sodium bromide. The usage-amount of a co-oxidant is the range used as about 1-30 mass% with respect to the natural fiber (absolute dry standard) used as a raw material.

スラリーのpHは、酸化反応を効率良く進行させる点から9〜12の範囲で維持されることが望ましい。   The pH of the slurry is desirably maintained in the range of 9 to 12 from the viewpoint of allowing the oxidation reaction to proceed efficiently.

酸化処理の温度(前記スラリーの温度)は、1〜50℃において任意であるが、室温で反応可能であり、特に温度制御は必要としない。また反応時間は1〜240分間が望ましい。   The temperature of the oxidation treatment (temperature of the slurry) is arbitrary at 1 to 50 ° C., but the reaction is possible at room temperature, and temperature control is not particularly required. The reaction time is preferably 1 to 240 minutes.

酸化処理後に、使用した触媒等を水洗等により除去する。この段階では反応物繊維は微細化されていないので、水洗とろ過を繰り返す精製法で行うことができる。必要に応じて乾燥処理した繊維状や粉末状の酸化セルロースを得ることができる。   After the oxidation treatment, the used catalyst or the like is removed by washing with water or the like. At this stage, since the reaction fiber is not refined, it can be performed by a purification method in which washing and filtration are repeated. If necessary, a dried or fibrous oxidized cellulose can be obtained.

その後、該酸化セルロースを水等の溶媒中に分散し、微細化処理をする。微細化処理は、離解機、叩解機、低圧ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、カッターミル、ボールミル、ジェットミル、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサーで所望の繊維幅や長さに調整することができる。この工程での固形分濃度は50質量%以下が好ましい。それを超えると分散にきわめて高いエネルギーを必要とすることから好ましくない。   Thereafter, the oxidized cellulose is dispersed in a solvent such as water and refined. Refinement treatment is performed by a disaggregator, a beater, a low-pressure homogenizer, a high-pressure homogenizer, a grinder, a cutter mill, a ball mill, a jet mill, a short-axis extruder, a twin-screw extruder, an ultrasonic stirrer, and a domestic juicer mixer. And can be adjusted to length. The solid concentration in this step is preferably 50% by mass or less. Beyond that, it is not preferable because very high energy is required for dispersion.

このような微細化処理により、平均繊維径が200nm以下のセルロース繊維を得ることができ、更に平均アスペクト比が10〜1,000、より好ましくは10〜500、さらに好ましくは100〜350のものであるセルロース繊維を得ることができる。   By such refinement treatment, cellulose fibers having an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained, and the average aspect ratio is 10 to 1,000, more preferably 10 to 500, and still more preferably 100 to 350. A certain cellulose fiber can be obtained.

その後、必要に応じて固形分濃度を調整した懸濁液状(目視的に無色透明又は不透明な液)又は必要に応じて乾燥処理した粉末状(但し、セルロース繊維が凝集した粉末状物であり、セルロース粒子を意味するものではない)を得ることができる。なお、懸濁液にするときは、水のみを使用したものでもよいし、水と他の有機溶媒(例えば、エタノール等のアルコール)や界面活性剤、酸、塩基等との混合溶媒を使用したものでもよい。   Thereafter, a solid (concentrated, transparent or opaque liquid) with a solid content adjusted as necessary, or a powder that is dried as necessary (however, it is a powder in which cellulose fibers are aggregated, Cellulose particles are not meant). In addition, when making into suspension, what used only water may be used, and the mixed solvent of water, other organic solvents (for example, alcohol, such as ethanol), surfactant, an acid, a base, etc. was used. It may be a thing.

このような酸化処理及び微細化処理により、セルロース構成単位のC6位の水酸基がアルデヒド基を経由してカルボキシル基へと選択的に酸化され、前記カルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのセルロースからなる、平均繊維径が200nm以下の微細化された高結晶性セルロース繊維を得ることができる。   By such oxidation treatment and refinement treatment, the hydroxyl group at the C6 position of the cellulose structural unit is selectively oxidized to a carboxyl group via an aldehyde group, and the carboxyl group content is 0.1 to 2 mmol / g. Highly crystalline cellulose fibers that are made of cellulose and have an average fiber diameter of 200 nm or less can be obtained.

この高結晶性セルロース繊維はセルロースI型結晶構造を有している。これは、このセルロース繊維は、I型結晶構造を有する天然由来のセルロース固体原料が表面酸化されて、微細化された繊維であることを意味する。すなわち、天然セルロース繊維はその生合成の過程において生産されるミクロフィブリルと呼ばれる微細な繊維が多束化して高次な固体構造が構築されているが、そのミクロフィブリル間の強い凝集力(表面間の水素結合)を、アルデヒド基あるいはカルボキシル基の導入によって弱め、さらに微細化処理を経ることで微細セルロース繊維が得られる。   This highly crystalline cellulose fiber has a cellulose I-type crystal structure. This means that the cellulose fiber is a fiber that is refined by surface oxidation of a naturally-derived cellulose solid raw material having an I-type crystal structure. In other words, natural cellulose fibers have a high-order solid structure built up by bundling fine fibers called microfibrils produced in the process of biosynthesis. The fine cellulose fiber is obtained by weakening the hydrogen bond) by introducing an aldehyde group or a carboxyl group, and further through a refinement treatment.

そして、酸化処理条件を調整することにより、前記のカルボキシル基含有量を所定範囲内にて増減させ、極性を変化させたり、該カルボキシル基の静電反発や前述の微細化処理により、セルロース繊維の平均繊維径、平均繊維長、平均アスペクト比等を制御することができる。   Then, by adjusting the oxidation treatment conditions, the carboxyl group content is increased or decreased within a predetermined range, the polarity is changed, the electrostatic repulsion of the carboxyl group or the above-mentioned fine processing, The average fiber diameter, average fiber length, average aspect ratio, etc. can be controlled.

上記の酸化処理、微細化処理によって得られたセルロース繊維は、下記の(I)、(II)、(III)の要件を満たすことができる。
(I):固形分0.1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液中のセルロース繊維質量に対して、目開き16μmのガラスフィルターを通過できるセルロース繊維の質量分率が5%以上である、性能の良好なガスバリア用材料を得ること。
(II):固形分1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液中に、粒子径が1μm以上のセルロースの粒状体を含まないこと。
(III):固形分1質量%に希釈したセルロース繊維懸濁液の光透過率が、0.5%以上になること。
Cellulose fibers obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment can satisfy the following requirements (I), (II), and (III).
(I): The mass fraction of cellulose fibers that can pass through a glass filter having an aperture of 16 μm is 5% or more with respect to the mass of cellulose fibers in the cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 0.1 mass%. To obtain a gas barrier material with good performance.
(II): The cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 1% by mass does not contain cellulose granules having a particle size of 1 μm or more.
(III): The light transmittance of the cellulose fiber suspension diluted to a solid content of 1% by mass is 0.5% or more.

要件(I):上記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分0.1質量%の懸濁液は、目開き16μmのガラスフィルターを通過させたときに、該ガラスフィルター通過前の懸濁液中に含まれる全セルロース繊維量に対して質量分率5%以上が該ガラスフィルターを通過できるものである(該ガラスフィルターを通過できる微細セルロース繊維の質量分率を微細セルロース繊維含有率とする)。ガスバリア性の観点から、微細セルロース繊維含有率は、好ましくは30%以上、より好ましくは90%以上である。   Requirement (I): When the suspension having a solid content of 0.1% by mass obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment is passed through a glass filter having an aperture of 16 μm, the suspension before passing through the glass filter is suspended. A mass fraction of 5% or more with respect to the total amount of cellulose fibers contained in the suspension can pass through the glass filter (the mass fraction of fine cellulose fibers that can pass through the glass filter is defined as the content of fine cellulose fibers). To do). From the viewpoint of gas barrier properties, the fine cellulose fiber content is preferably 30% or more, more preferably 90% or more.

要件(II):上記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分1質量%の懸濁液は、原料として用いた天然繊維が微細化されており、粒子径が1μm以上のセルロースの粒状体は含まないものが好ましい。ここで、粒状体とは、略球状であり、その形状を平面に投影した投影形状を囲む長方形の長軸と短軸の比(長軸/短軸)が最大でも3以下であるものとする。粒状体の粒子径は、長軸と短軸の長さの相加平均値とする。この粒状体の有無の判定は、後述の光学顕微鏡による観察で行った。   Requirement (II): The suspension having a solid content of 1% by mass obtained by the above-described oxidation treatment and refinement treatment has a refined natural fiber used as a raw material, and is a cellulose granule having a particle diameter of 1 μm or more. What does not contain a body is preferable. Here, the granular material is substantially spherical, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the rectangle surrounding the projected shape obtained by projecting the shape onto a plane is 3 or less at the maximum. . The particle diameter of the granular material is an arithmetic average value of the lengths of the major axis and the minor axis. The presence / absence of the granular material was determined by observation with an optical microscope described later.

要件(III):前記の酸化処理、微細化処理によって得られた固形分1質量%のセルロース繊維懸濁液は、光透過率が0.5%以上であることが好ましく、ガスバリア性の観点から、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは60%以上である。   Requirement (III): The cellulose fiber suspension having a solid content of 1% by mass obtained by the above oxidation treatment and refinement treatment preferably has a light transmittance of 0.5% or more, from the viewpoint of gas barrier properties. More preferably, it is 40% or more, and further preferably 60% or more.

本発明のセルロース繊維懸濁液は、目的に応じた成形ができるように固形分濃度を調整すればよく、例えば、固形分濃度は0.05〜30質量%の範囲にすることができる。セルロース繊維懸濁液に含まれていてもよい他の成分としては、公知の充填剤、顔料等の着色剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、粘土鉱物(モンモリロナイト等)、金属塩、コロイダルシリカ、アルミナゾル、酸化チタン等を配合することができる。   What is necessary is just to adjust solid content concentration so that the shaping | molding according to the objective can perform the cellulose fiber suspension of this invention, for example, solid content concentration can be made into the range of 0.05-30 mass%. Other components that may be contained in the cellulose fiber suspension include known fillers, colorants such as pigments, ultraviolet absorbers, antistatic agents, clay minerals (montmorillonite, etc.), metal salts, colloidal silica, Alumina sol, titanium oxide or the like can be blended.

<基板上又は基材上に膜状物を形成させる工程>
本工程は、上記方法で得られたセルロース繊維から、それを含む懸濁液を調製し、或いは上記製造方法によりセルロース繊維を含む懸濁液を得た後、目的とする膜状成形体を形成させる工程である。
<Process for forming a film-like material on a substrate or a substrate>
In this step, from the cellulose fiber obtained by the above method, a suspension containing it is prepared, or a suspension containing cellulose fiber is obtained by the above production method, and then the desired film-shaped molded body is formed. It is a process to make.

本工程では、例えば、
(i)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上に膜状物を形成させる工程と、
(ii)セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基材上に膜状物を形成させ、複合フィルムを得る工程、
のいずれかの方法を適用することができる。
In this process, for example,
(I) using a suspension containing cellulose fibers to form a film on the substrate;
(Ii) using a suspension containing cellulose fibers to form a film on a substrate to obtain a composite film;
Either method can be applied.

〔(i)の成形方法〕
ガラス、金属等の硬質表面等の基板上に、粘度が10〜5000mPa・s程度のセルロース繊維懸濁液を流延塗布して膜状成形体を形成させる。この方法では、セルロース繊維懸濁液に含まれるセルロース繊維のカルボキシル基量やアスペクト比及びガスバリア性成形体の厚みを制御することにより、仕様(ハイバリア性、透明性など)に応じた膜状成形体を得ることができる。
[Forming method (i)]
A cellulose fiber suspension having a viscosity of about 10 to 5000 mPa · s is cast-applied on a substrate such as a hard surface such as glass or metal to form a film-like molded body. In this method, by controlling the carboxyl group amount and aspect ratio of the cellulose fiber contained in the cellulose fiber suspension and the thickness of the gas barrier molding, a film-like molding according to the specifications (high barrier properties, transparency, etc.) Can be obtained.

〔(ii)の成形方法〕
基材の一面又は両面に対して、塗布法、噴霧法、浸漬法等の公知の方法により、好ましくは塗布法又は噴霧法により、セルロース繊維懸濁液を付着させ、膜状成形体を形成させる。
[Forming method (ii)]
A cellulose fiber suspension is attached to one or both surfaces of the substrate by a known method such as a coating method, spraying method, dipping method, or preferably by a coating method or a spraying method to form a film-shaped molded body. .

また、基材に対して、予め(I)の成形方法等で成形したセルロース繊維懸濁液からなるフィルム状の成形体を貼り合わせて積層する方法を適用することができる。貼り合わせる方法としては、接着剤を使用する方法、熱融着法等の公知の方法を適用できる。   Moreover, the method of bonding and laminating | stacking the film-form molded object which consists of a cellulose fiber suspension previously shape | molded with the shaping | molding method of (I) etc. with respect to a base material is applicable. As a bonding method, a known method such as a method using an adhesive or a heat-sealing method can be applied.

セルロース繊維からなる層の厚みは、用途に応じて適宜設定することができるが、ガスバリア材として用いる場合、20〜900nmが好ましく、より好ましくは50〜700nm、更に好ましくは100〜500nmである。   The thickness of the layer made of cellulose fibers can be appropriately set depending on the application, but when used as a gas barrier material, it is preferably 20 to 900 nm, more preferably 50 to 700 nm, and still more preferably 100 to 500 nm.

基材となる成形体は、所望形状及び大きさのフィルム、シート、織布、不織布等の薄状物、各種形状及び大きさの箱やボトル等の立体容器等を用いることができる。これらの成形体は、紙、板紙、プラスチック、金属(多数の穴の開いたものや金網状のもので、主として補強材として使用されるもの)又これらの複合体等からなるものを用いることができ、それらの中でも、紙、板紙等の植物由来材料、生分解性プラスチック等の生分解性材料又はバイオマス由来材料にすることが好ましい。基材となる成形体は、同一又は異なる材料(例えば接着性やぬれ性向上剤)の組み合わせからなる多層構造にすることもできる。   As the molded body serving as the base material, a thin film such as a film, a sheet, a woven fabric, and a non-woven fabric having a desired shape and size, and a three-dimensional container such as a box or bottle having various shapes and sizes can be used. These molded products may be made of paper, paperboard, plastic, metal (a material having a large number of holes or a wire mesh, which is mainly used as a reinforcing material), or a composite of these. Among them, it is preferable to use plant-derived materials such as paper and paperboard, biodegradable materials such as biodegradable plastics, or biomass-derived materials. The molded body serving as the base material can have a multilayer structure made of a combination of the same or different materials (for example, adhesiveness and wettability improver).

基材となるプラスチックは、用途に応じて適宜選択することができるが、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ナイロン6、66、6/10、6/12等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸(PLA)、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等のポリエステル、セルロース等のセロハン、三酢酸セルロース(TAC)等から選ばれる1又は2以上を用いることができる。   The plastic used as the base material can be appropriately selected according to the application, but polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyamides such as nylon 6, 66, 6/10, and 6/12, polyethylene terephthalate (PET), and polybutylene. One or more selected from polyesters such as terephthalate, aliphatic polyester, polylactic acid (PLA), polycaprolactone, and polybutylene succinate, cellophane such as cellulose, and cellulose triacetate (TAC) can be used.

基材となる成形体の厚みは特に制限されるものではなく、用途に応じた強度が得られるように適宜選択すればよく、例えば、1〜1000μmの範囲にすることができる。   The thickness of the molded body serving as the base material is not particularly limited, and may be appropriately selected so that strength according to the application can be obtained. For example, the thickness can be in the range of 1 to 1000 μm.

<乾燥させる工程>
前工程にて形成された膜状物に対して、そのまま架橋剤水溶液を付着させる工程に移行してもよいが、その前に乾燥工程を付加することもできる。
<Step of drying>
The film-like product formed in the previous step may be transferred to the step of attaching the aqueous crosslinking agent solution as it is, but a drying step may be added before that.

乾燥工程は、膜状成形体を、室温(20〜25℃程度)で自然乾燥又は送風乾燥するか、加熱乾燥する工程である。   A drying process is a process of drying a film-shaped molded object naturally or by ventilation drying at room temperature (about 20-25 degreeC), or heat-drying.

乾燥の程度は、例えば、上記の(I)の成形方法を適用して膜状物を形成させた場合には、基板からフィルム状成形体を引き剥がすことができる程度であり(なお、架橋反応工程が終了するまでは、基板から引き剥がさなくてもよい)、上記の(II)の成形方法を適用して膜状物を形成させた場合には、軽く外力を加えた場合(例えば、指でつまんだ場合)基材上のフィルム状成形体がしわになったり、破れたりしない程度である。   The degree of drying is such that, for example, when the film-like product is formed by applying the molding method (I) described above, the film-like molded product can be peeled off from the substrate (in addition, the crosslinking reaction). Until the process is completed, it does not have to be peeled off from the substrate.) When the film-like material is formed by applying the molding method (II) described above, a light external force is applied (for example, finger In the case where the film-like molded body on the substrate is not wrinkled or torn.

<未乾燥(湿潤状態)又は乾燥後の膜状物に架橋剤水溶液を付着させる工程>
膜状物に反応性官能基を有する架橋剤水溶液を付着させる方法としては、
(a)膜状物の表面に架橋剤水溶液をスプレーする方法、
(b)膜状物の表面に架橋剤水溶液を塗布する方法、
(c)膜状物の表面に架橋剤水溶液を流延する方法、
(d)基板又は基材ごと、膜状物を架橋剤水溶液中に浸漬する方法、
等を適用することができる。
<Step of attaching an aqueous solution of a crosslinking agent to an undried (wet state) or dried film-like material>
As a method of attaching an aqueous solution of a crosslinking agent having a reactive functional group to a film-like material,
(A) a method of spraying an aqueous solution of a crosslinking agent on the surface of a film-like material,
(B) A method of applying an aqueous crosslinking agent solution to the surface of the film-like material,
(C) A method of casting an aqueous crosslinking agent solution on the surface of a film-like material,
(D) A method of immersing the film-like material in the aqueous solution of the crosslinking agent together with the substrate or the substrate,
Etc. can be applied.

本工程では、膜状物に架橋剤水溶液を付着させた後、架橋剤を膜状物内部に浸透させるため、室温にてしばらく放置することができ、必要に応じて、加圧雰囲気中にて放置することができる。なお、未乾燥状態の膜状物に架橋剤水溶液を塗布した場合には、膜状物内に架橋剤が浸透し易くなり、乾燥状態の膜状物に架橋剤水溶液を塗布した場合には、架橋剤は膜状物の表面ないし表面近傍に留まりやすくなる。   In this step, after the cross-linking agent aqueous solution is attached to the film-like material, the cross-linking agent is allowed to permeate the inside of the film-like material, so that it can be left at room temperature for a while, and in a pressurized atmosphere as necessary Can be left unattended. In addition, when the aqueous solution of the crosslinking agent is applied to the undried film-like material, the crosslinking agent easily penetrates into the film-like material, and when the aqueous solution of the crosslinking agent is applied to the film-like material in the dry state, The cross-linking agent tends to stay on the surface of the film-like product or in the vicinity of the surface.

あらかじめ架橋剤を添加したセルロース繊維懸濁液を用いて、基材上に膜状物を形成させる方法を適用した場合には、架橋剤によっては(例えば、ブタンテトラカルボン酸)凝集を生じて、製膜原料中に均一に混合されなくなる結果、架橋反応が不均一になり、塗膜を形成できるが、目的とする膜状成形体が得られない場合がある。しかし、本工程の方法を適用することにより、架橋剤の種類や供給量に拘わらず前記問題の発生を防止することができ、目的とする膜状成形体を得ることができる。   When a method of forming a film-like material on a substrate using a cellulose fiber suspension to which a crosslinking agent has been added in advance, depending on the crosslinking agent (for example, butanetetracarboxylic acid), aggregation occurs, As a result of not being uniformly mixed in the film-forming raw material, the cross-linking reaction becomes non-uniform and a coating film can be formed, but the target film-shaped molded article may not be obtained. However, by applying the method of this step, it is possible to prevent the occurrence of the above problems regardless of the type and supply amount of the cross-linking agent, and it is possible to obtain a target film-shaped molded body.

(a)の方法を適用する場合には、例えば膜状物の面積が500cm2であるとき、濃度1〜30質量%の架橋剤水溶液0.1〜10mlの全部を、膜状物の表面にスプレーする方法を適用することができる。 When the method of (a) is applied, for example, when the area of the film-like material is 500 cm 2 , 0.1 to 10 ml of the cross-linking agent aqueous solution having a concentration of 1 to 30% by mass is applied to the surface of the film-like material. Spraying methods can be applied.

上記の酸化したセルロース繊維表面は水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基を有しており、これらと反応できる官能基を有した架橋剤によってセルロース繊維間に架橋構造を形成することができる。   The oxidized cellulose fiber surface has a hydroxyl group, an aldehyde group, and a carboxyl group, and a crosslinked structure can be formed between the cellulose fibers by a crosslinking agent having a functional group capable of reacting with these.

本工程で用いる架橋剤としては、反応性官能基として、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドラジド基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、アゼチジニウム基、アルコキシド基、メチロール基、シラノール基、水酸基の官能基を2つ以上含む化合物である。架橋剤は、前記官能基から選ばれる同じ官能基を2つ以上含んでいてもよいし、前記官能基から選ばれる異なった官能基を2つ以上含んでいてもよいが、同じ官能基を2つ以上含んでいるものが好ましい。本工程で用いる架橋剤としては、例えばポリアミドエピクロロヒドリン樹脂(アゼチジニウム基)、ポリアクリル酸(カルボキシル基)、ポリイソシアネート(イソシアネート基)などが挙げられる。   As the crosslinking agent used in this step, as a reactive functional group, epoxy group, aldehyde group, amino group, carboxyl group, isocyanate group, hydrazide group, oxazoline group, carbodiimide group, azetidinium group, alkoxide group, methylol group, silanol group A compound containing two or more functional groups of a hydroxyl group. The cross-linking agent may contain two or more of the same functional groups selected from the functional groups, or may contain two or more different functional groups selected from the functional groups. Those containing two or more are preferred. Examples of the crosslinking agent used in this step include polyamide epichlorohydrin resin (azetidinium group), polyacrylic acid (carboxyl group), polyisocyanate (isocyanate group) and the like.

本工程で用いる架橋剤としては、膜状物に浸透させやすいため、分子量が小さいものの方が好ましく、例えば、分子量が500以下のものが好ましく、250以下のものがより好ましい。反応性官能基としては、アルデヒド基、カルボキシル基、ヒドラジド基を2つ以上の含む化合物が好ましい。   The crosslinking agent used in this step is preferably one having a low molecular weight because it can easily penetrate into a film-like material. For example, one having a molecular weight of 500 or less is preferable, and one having a molecular weight of 250 or less is more preferable. As the reactive functional group, a compound containing two or more aldehyde groups, carboxyl groups, and hydrazide groups is preferable.

好ましい架橋剤としては、アジピン酸ジヒドラジド(分子量174)、グリオキサール(エタンジアール)(分子量58)、ブタンテトラカルボン酸(分子量234)、グルタルアルデヒド(1,5-ペンタンジアール)(分子量100)、クエン酸(分子量192)を挙げることができる。なお、分子量が500以下のカルボジイミド基を有する架橋剤は、酸素バリア性を著しく低下させるため、本発明で用いる架橋剤としては好ましくない。   Preferred cross-linking agents include adipic acid dihydrazide (molecular weight 174), glyoxal (ethane dial) (molecular weight 58), butanetetracarboxylic acid (molecular weight 234), glutaraldehyde (1,5-pentane dial) (molecular weight 100), citric acid (Molecular weight 192). In addition, since a crosslinking agent having a carbodiimide group having a molecular weight of 500 or less significantly reduces oxygen barrier properties, it is not preferable as a crosslinking agent used in the present invention.

架橋剤水溶液を付着後、常温(20〜25℃)で2時間以上乾燥させて膜状成形体が得られる。   After adhering the aqueous solution of the crosslinking agent, it is dried at room temperature (20 to 25 ° C.) for 2 hours or more to obtain a film-like molded product.

膜状成形体中の架橋剤の付着量は、セルロース繊維や架橋剤の官能基量や膜状物への架橋剤の浸透性によって適宜選択されるが、同面積あたりのセルロース固形分に対して、0.1〜200質量%が好ましく、10〜100質量%がより好ましい。架橋剤の付着量は、付着後の質量変化の他、熱量測定や赤外線吸収スペクトルなどから定性、定量的に分析できる。   The adhesion amount of the crosslinking agent in the film-shaped molded product is appropriately selected depending on the functional group amount of the cellulose fiber and the crosslinking agent and the permeability of the crosslinking agent into the film-like material, but with respect to the cellulose solid content per area. 0.1 to 200% by mass is preferable, and 10 to 100% by mass is more preferable. The adhesion amount of the cross-linking agent can be qualitatively and quantitatively analyzed from calorimetry, infrared absorption spectrum, etc., in addition to mass change after adhesion.

<架橋反応させる工程>
本工程では、必要に応じて加熱によりセルロース繊維間に架橋反応を行わせるが、加熱条件は、使用した架橋剤の種類や付着量に応じて、適宜最適な条件を選択することが好ましい。
<Step of cross-linking reaction>
In this step, a cross-linking reaction is performed between the cellulose fibers by heating as necessary, but it is preferable to select the optimum heating conditions as appropriate according to the type and amount of the cross-linking agent used.

例えば、アジピン酸ジヒドラジド、グリオキザール、ブタンテトラカルボン酸、グルタルアルデヒド、クエン酸のような低分子量の架橋剤を用いた場合には、30〜300℃、より好ましくは60〜200℃、さらに好ましくは100〜160℃で、1〜300分間、より好ましくは5〜60分間加熱することができる。   For example, when a low molecular weight crosslinking agent such as adipic acid dihydrazide, glyoxal, butanetetracarboxylic acid, glutaraldehyde, citric acid is used, it is 30 to 300 ° C., more preferably 60 to 200 ° C., still more preferably 100 It can be heated at ˜160 ° C. for 1 to 300 minutes, more preferably 5 to 60 minutes.

セルロース繊維間に反応性官能基を有する架橋剤により架橋構造が形成されることによって、セルロース繊維からなる膜状成形体は高いガスバリア性を示すことができる。   By forming a cross-linked structure with a cross-linking agent having a reactive functional group between cellulose fibers, a film-like molded body made of cellulose fibers can exhibit high gas barrier properties.

本製造方法で得られる膜状成形体は、架橋構造を形成することで耐湿化(強度やバリア性)しているので、ガスバリア材の他にも、水浄化用分離膜やアルコール分離膜、偏光フィルム、偏光板保護フィルム、ディスプレイ用フレキシブル透明基盤、燃料電池用セパレーター、結露防止シート、反射防止シート、紫外線遮蔽シート、赤外線遮蔽シート等として用いることもできる。   Since the membrane-like molded product obtained by this production method is moisture-resistant (strength and barrier properties) by forming a crosslinked structure, in addition to the gas barrier material, a water purification separation membrane, an alcohol separation membrane, a polarized light It can also be used as a film, a polarizing plate protective film, a flexible transparent substrate for display, a fuel cell separator, a dew condensation prevention sheet, an antireflection sheet, an ultraviolet shielding sheet, an infrared shielding sheet, and the like.

本発明の製造方法では、架橋反応後において、必要に応じて、更に防湿層を形成して、より防湿性を高めることもできる。   In the production method of the present invention, after the crosslinking reaction, if necessary, a moisture-proof layer can be further formed to further improve the moisture-proof property.

防湿層を積層する方法としては、接着剤を使用する方法、熱融着法等で貼り合わせる方法や、塗布法、噴霧法、浸漬法等の公知の方法を適用できる。ここで、高い防湿性能を有する基材や防湿層は、ポリオレフィンやポリエステル等のプラスチック、これらに無機酸化物(酸化アルミや酸化ケイ素等)を蒸着したもの、これらを板紙に積層したもの、ワックスやワックスを紙にコートしたもの等を用いることができる。高い防湿性能を有する基材や防湿層は、水蒸気透過度が0.1〜600g/m2・day、好ましくは0.1〜300g/m2・day、より好ましくは0.1〜100g/m2・dayのものを用いることが好ましい。前記の高い防湿性能を有する基材や防湿層を有する成形体にすることで、ガスバリア層への水蒸気の溶解、拡散を抑制することができるため、ガスバリア性をより一層高めることができる。 As a method of laminating the moisture-proof layer, a known method such as a method using an adhesive, a method of bonding by a thermal fusion method, a coating method, a spraying method, or a dipping method can be applied. Here, the base material and the moisture-proof layer having high moisture-proof performance are plastics such as polyolefin and polyester, those obtained by vapor-depositing inorganic oxides (aluminum oxide, silicon oxide, etc.), those laminated on paperboard, wax, For example, paper coated with wax can be used. The substrate or moisture-proof layer having high moisture-proof performance has a water vapor permeability of 0.1 to 600 g / m 2 · day, preferably 0.1 to 300 g / m 2 · day, more preferably 0.1 to 100 g / m. It is preferable to use 2 · day. By forming the molded body having a base material or a moisture-proof layer having the above-mentioned high moisture-proof performance, the dissolution and diffusion of water vapor into the gas barrier layer can be suppressed, so that the gas barrier property can be further enhanced.

(1)セルロース繊維の平均繊維径、平均アスペクト比
セルロース繊維の平均繊維径は、0.0001質量%に希釈した懸濁液をマイカ上に滴下して乾燥したものを観察試料として、原子間力顕微鏡(Nanoscope III Tapping mode AFM、Digital instrument社製,プローブはナノセンサーズ社製Point Probe(NCH)使用)で繊維高さを測定した。セルロース繊維が確認できる画像において、5本以上抽出し、その繊維高さから平均繊維径を求めた。
(1) Average fiber diameter and average aspect ratio of cellulose fiber The average fiber diameter of the cellulose fiber was measured by dropping an aqueous suspension diluted to 0.0001% by mass onto mica and drying it as an observation sample. The fiber height was measured with Nanoscope III Tapping mode AFM, manufactured by Digital instrument, and the probe used Point Probe (NCH) manufactured by Nano Sensors. In an image in which cellulose fibers can be confirmed, five or more were extracted, and the average fiber diameter was determined from the fiber height.

平均アスペクト比は、セルロース繊維を水で希釈した希薄懸濁液(0.005〜0.04質量%)の粘度から算出した。粘度の測定には、レオメーター(MCR300、DG42(二重円筒)、PHYSICA社製)を用いて、20℃で測定した。セルロース繊維の質量濃度とセルロース繊維懸濁液の水に対する比粘度の関係から、次式でセルロース繊維のアスペクト比を逆算し、セルロース繊維の平均アスペクト比とした。   The average aspect ratio was calculated from the viscosity of a diluted suspension (0.005 to 0.04% by mass) obtained by diluting cellulose fibers with water. The viscosity was measured at 20 ° C. using a rheometer (MCR300, DG42 (double cylinder), manufactured by PHYSICA). From the relationship between the mass concentration of the cellulose fiber and the specific viscosity of the cellulose fiber suspension with respect to water, the aspect ratio of the cellulose fiber was calculated by the following formula to obtain the average aspect ratio of the cellulose fiber.

Figure 0005616056
Figure 0005616056

(The Theory of Polymer Dynamics, M.DOI and D.F.EDWARDS, CLARENDON PRESS・OXFORD,1986,P312に記載の剛直棒状分子の粘度式(8.138)を利用した(ここでは、剛直棒状分子=セルロース繊維とした)。(8.138)式と Lb2×ρ0=M/NAの関係から数式1が導出される。ここで、ηspは比粘度、πは円周率、lnは自然対数、Pはアスペクト比(L/b)、γ=0.8、ρsは分散媒の密度(kg/m3)、ρ0はセルロース結晶の密度(kg/m3)、Cはセルロースの質量濃度(C=ρ/ρs)、Lは繊維長、bは繊維幅(セルロース繊維断面は正方形とする)、ρはセルロース繊維の濃度(kg/m3)、Mは分子量、NAはアボガドロ数を表す)。 (The theory of Polymer Dynamics, M.DOI and DFEDWARDS, CLARENDON PRESS / OXFORD, 1986, P312) The viscosity formula (8.138) of a rigid rod-like molecule was used (here, rigid rod-like molecule = cellulose fiber) ). (8.138) equation and Lb 2 × ρ 0 = M / N equation 1 from the relation of a is derived. here, eta sp is specific viscosity, [pi is circle ratio, ln is natural logarithm, P Is the aspect ratio (L / b), γ = 0.8, ρ s is the density of the dispersion medium (kg / m 3 ), ρ 0 is the density of cellulose crystals (kg / m 3 ), and C is the mass concentration of cellulose (C = ρ / ρ s), L is the fiber length, b is the fiber width (cellulose fiber cross section is a square), [rho is the concentration of cellulose fibers (kg / m 3), M is the molecular weight, the N a represents Avogadro's number) .

(2)セルロース繊維のカルボキシル基含有量(mmol/g)
酸化したパルプの絶乾重量約0.5gを100mlビーカーにとり、イオン交換水を加えて全体で55mlとし、そこに0.01M塩化ナトリウム水溶液5mlを加えてパルプ懸濁液を調製し、パルプが十分に分散するまでスタラーにて攪拌した。そして、0.1M塩酸を加えてpH2.5〜3.0としてから、自動滴定装置(AUT−501、東亜デイーケーケー(株)製)を用い、0.05M水酸化ナトリウム水溶液を待ち時間60秒の条件で注入し、パルプ懸濁液の1分ごとの電導度とpHの値を測定し、pH11程度になるまで測定を続けた。そして、得られた電導度曲線から、水酸化ナトリウム滴定量を求め、カルボキシル基含有量を算出した。
(2) Carboxyl fiber carboxyl group content (mmol / g)
About 0.5 g of the dry weight of oxidized pulp is put in a 100 ml beaker, and ion exchange water is added to make a total of 55 ml. Then, 5 ml of 0.01 M sodium chloride aqueous solution is added to prepare a pulp suspension. Stir with a stirrer until dispersed. Then, after adding 0.1M hydrochloric acid to adjust the pH to 2.5-3.0, using an automatic titrator (AUT-501, manufactured by Toa DKK Co., Ltd.), 0.05M sodium hydroxide aqueous solution was injected under a waiting time of 60 seconds. Then, the electric conductivity and pH value of the pulp suspension every minute were measured, and the measurement was continued until the pH reached about 11. And the sodium hydroxide titration amount was calculated | required from the obtained electrical conductivity curve, and carboxyl group content was computed.

天然セルロース繊維は、セルロース分子約20〜1500本が集まって形成される高結晶性ミクロフィブリルの集合体として存在する。本発明で採用しているTEMPO酸化反応では、この結晶性ミクロフィブリル表面に選択的にカルボキシル基を導入することができる。したがって、現実には結晶表面にのみカルボキシル基が導入されているが、上記測定方法によって定義されるカルボキシル基含有量はセルロース重量あたりの平均値である。   Natural cellulose fibers exist as aggregates of highly crystalline microfibrils formed by collecting about 20 to 1500 cellulose molecules. In the TEMPO oxidation reaction employed in the present invention, a carboxyl group can be selectively introduced onto the surface of the crystalline microfibril. Therefore, in reality, carboxyl groups are introduced only on the crystal surface, but the carboxyl group content defined by the measurement method is an average value per cellulose weight.

(3)光透過率
分光光度計(UV−2550、株式会社島津製作所製)を用い、濃度1質量%の懸濁液の波長660nm、光路長1cmにおける光透過率(%)を測定した。
(3) Light transmittance Using a spectrophotometer (UV-2550, manufactured by Shimadzu Corporation), the light transmittance (%) at a wavelength of 660 nm and an optical path length of 1 cm of a suspension having a concentration of 1% by mass was measured.

(4)セルロース繊維懸濁液中の微細セルロース繊維の質量分率(微細セルロース繊維含有率)(%)
セルロース繊維懸濁液を0.1質量%に調製して、その固形分濃度を測定した。続いて、そのセルロース繊維懸濁液を目開き16μmのガラスフィルター(25G P16,SHIBATA社製)で吸引ろ過した後、ろ液の固形分濃度を測定した。ろ液の固形分濃度(C1)をろ過前の懸濁液の固形分濃度(C2)で除した(C1/C2)値を微細セルロース繊維含有率(%)として算出した。
(4) Mass fraction of fine cellulose fibers in cellulose fiber suspension (fine cellulose fiber content) (%)
A cellulose fiber suspension was prepared to 0.1% by mass, and its solid content concentration was measured. Subsequently, the cellulose fiber suspension was subjected to suction filtration with a glass filter having a mesh size of 16 μm (25GP16, manufactured by SHIBATA), and then the solid content concentration of the filtrate was measured. The (C1 / C2) value obtained by dividing the solid content concentration (C1) of the filtrate by the solid content concentration (C2) of the suspension before filtration was calculated as the fine cellulose fiber content (%).

(5)懸濁液の観察
固形分1質量%に希釈した懸濁液をスライドガラス上に1滴滴下し、カバーガラスをのせて観察試料とした。この観察試料の任意の5箇所を光学顕微鏡(ECLIPSE E600 POL NIKON社製)を用いて倍率400倍で観察し、粒子径が1μm以上のセルロース粒状体の有無を確認した。粒状体とは、略球状であり、その形状を平面に投影した投影形状を囲む長方形の長軸と短軸の比(長軸/短軸)が最大でも3以下であるものとする。粒状体の粒子径は、長軸と短軸の長さの相加平均値とする。このときクロスニコル観察によって、より明瞭に確認することもできる。
(5) Observation of suspension One drop of the suspension diluted to a solid content of 1% by mass was dropped on a slide glass, and a cover glass was placed on it to prepare an observation sample. Arbitrary five places of this observation sample were observed with an optical microscope (manufactured by ECLIPSE E600 POL NIKON) at a magnification of 400 times to confirm the presence or absence of cellulose granules having a particle diameter of 1 μm or more. The granular material is substantially spherical, and the ratio of the major axis to the minor axis (major axis / minor axis) of the rectangle surrounding the projected shape obtained by projecting the shape onto a plane is 3 or less at the maximum. The particle diameter of the granular material is an arithmetic average value of the lengths of the major axis and the minor axis. At this time, it can be confirmed more clearly by crossed Nicols observation.

(6)水蒸気透過度(g/m2・day)
JIS Z0208に基づき、カップ法を用いて、40℃、90%RHの環境下の条件で測定した。
(7)酸素透過度(等圧法)(cm3/m2・day・Pa)
JIS K7126−2 付属書Aの測定法に準拠して、酸素透過率測定装置OX−TRAN2/21(型式ML&SL、MODERN CONTROL社製)を用い、23℃、湿度50%RHの条件で測定した。具体的には、23℃、湿度50%RHの酸素ガス、23℃、湿度50%の窒素ガス(キャリアガス)環境下で測定を行った。なお、酸素透過度は膜状成形体を形成後、23℃、50%RHの環境下に24時間以上放置したものを測定した。
(6) Water vapor permeability (g / m 2 · day)
Based on JIS Z0208, the measurement was performed under conditions of an environment of 40 ° C. and 90% RH using a cup method.
(7) Oxygen permeability (isobaric method) (cm 3 / m 2 · day · Pa)
Based on the measurement method of JIS K7126-2 appendix A, it measured on 23 degreeC and humidity 50% RH conditions using oxygen permeability measuring apparatus OX-TRAN2 / 21 (model ML & SL, MODERN CONTROL). Specifically, the measurement was performed in an environment of oxygen gas at 23 ° C. and humidity 50% RH and nitrogen gas (carrier gas) at 23 ° C. and humidity 50%. The oxygen permeability was measured by leaving the film-like molded body and leaving it in an environment of 23 ° C. and 50% RH for 24 hours or more.

実施例1〜3
〔セルロース繊維懸濁液の調製〕
(1)原料、触媒、酸化剤、共酸化剤
天然繊維:針葉樹の漂白クラフトパルプ(製造会社:フレッチャー チャレンジ カナダ、商品名 「Machenzie」、CSF650ml)
TEMPO:市販品(製造会社:ALDRICH、Free radical、98%)
次亜塩素酸ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株) Cl:5%)
臭化ナトリウム:市販品(製造会社:和光純薬工業(株))。
Examples 1-3
(Preparation of cellulose fiber suspension)
(1) Raw material, catalyst, oxidizing agent, co-oxidizing agent Natural fiber: Bleached kraft pulp of conifers (Manufacturer: Fletcher Challenge Canada, trade name “Machenzie”, CSF 650 ml)
TEMPO: Commercial product (Manufacturer: ALDRICH, Free radical, 98%)
Sodium hypochlorite: Commercial product (Manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Cl: 5%)
Sodium bromide: Commercial product (manufacturer: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.).

(2)製造手順
まず、上記の針葉樹の漂白クラフトパルプ繊維100gを9900gのイオン交換水で十分攪拌後、パルプ質量100gに対し、TEMPO1.25質量%、臭化ナトリウム12.5質量%、次亜塩素酸ナトリウム28.4質量%をこの順で添加し、pHスタッドを用い、0.5M水酸化ナトリウムの滴下にてpHを10.5に保持し、酸化反応を行った。
(2) Production procedure First, 100 g of bleached kraft pulp fiber of the above-mentioned coniferous tree was sufficiently stirred with 9900 g of ion-exchanged water, and then TEMPO 1.25% by mass, sodium bromide 12.5% by mass, hypoxia with respect to 100 g of pulp mass. Sodium chlorate (28.4% by mass) was added in this order, and a pH stud was used to maintain the pH at 10.5 by dropwise addition of 0.5M sodium hydroxide to carry out an oxidation reaction.

次に、120分の酸化時間で滴下を停止し、酸化パルプを得た。該酸化パルプをイオン交換水にて十分洗浄し、脱水処理を行った。その後、酸化パルプ3.9gとイオン交換水296.1gをミキサー(Vita−Mix−Blender ABSOLUTE、大阪化学(株)製)にて120分間攪拌することにより、繊維の微細化処理を行い、懸濁液を得た。得られたセルロース繊維懸濁液中の固形分濃度は、1.3質量%であった。セルロース繊維は、平均繊維径3.1nm、平均アスペクト比240、カルボキシル基量1.2mmol/gであり、粒子径が1μm以上のセルロース粒状体は存在しなかった。またセルロース繊維懸濁液の光透過率は97.1%で、微細セルロース繊維含有率は90.9%であった。   Next, dripping was stopped at an oxidation time of 120 minutes to obtain oxidized pulp. The oxidized pulp was sufficiently washed with ion exchange water and dehydrated. Thereafter, 3.9 g of oxidized pulp and 296.1 g of ion-exchanged water are stirred for 120 minutes with a mixer (Vita-Mix-Blender ABSOLUTE, manufactured by Osaka Chemical Co., Ltd.), so that the fiber is refined and suspended. A liquid was obtained. The solid content concentration in the obtained cellulose fiber suspension was 1.3% by mass. Cellulose fibers had an average fiber diameter of 3.1 nm, an average aspect ratio of 240, and a carboxyl group content of 1.2 mmol / g, and there were no cellulose granules having a particle diameter of 1 μm or more. The light transmittance of the cellulose fiber suspension was 97.1%, and the content of fine cellulose fibers was 90.9%.

〔膜状物の形成工程〕
前工程で得られたセルロース繊維懸濁液を使用し、基材シートとしてのポリエチレンテレフタレート(PET)シート(商品名:ルミラー、東レ社製、シート厚み25μm)の片側面上に、前工程で得られたセルロース繊維懸濁液をバーコーター(#50)で塗布した。
[Membrane formation process]
Using the cellulose fiber suspension obtained in the previous step, obtained in the previous step on one side of a polyethylene terephthalate (PET) sheet (trade name: Lumirror, manufactured by Toray Industries, Inc., sheet thickness 25 μm) as a base sheet. The obtained cellulose fiber suspension was applied with a bar coater (# 50).

〔架橋剤水溶液の付着工程〕
表1に示す濃度のアジピン酸ジヒドラジド水溶液を、前工程で得られた膜状物に対して、市販の霧吹きにより噴霧した。前工程で得られた膜状物500cm2あたり、架橋剤が約0.06g(乾燥重量)含まれるように噴霧した。実施例1〜2はセルロース繊維層が湿潤状態のまま(塗布後3分以内)、実施例3は常温(23℃)で120分乾燥後に架橋剤水溶液を噴霧した。
[Crosslinking agent aqueous solution adhesion process]
An aqueous solution of adipic acid dihydrazide having a concentration shown in Table 1 was sprayed on the film-like material obtained in the previous step by a commercially available spray. Spraying was performed so that about 0.06 g (dry weight) of the crosslinking agent was contained per 500 cm 2 of the film-like product obtained in the previous step. In Examples 1 and 2, the cellulose fiber layer was in a wet state (within 3 minutes after application), and in Example 3, the aqueous crosslinking agent solution was sprayed after drying at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes.

〔架橋工程〕
架橋剤水溶液の付着後、常温(23℃)で120分乾燥した。その後、実施例2,3は恒温槽で110℃、30分間加熱処理後、放熱して膜状成形体を得た。得られたセルロース繊維層の膜厚は800nmであった。これは、セルロース繊維の比重を1.5として、湿潤膜厚とセルロース繊維懸濁液の固形分濃度から算出した値である。この値は原子間力顕微鏡で測定した膜厚とよく一致していた。水蒸気透過度の測定結果を表1に示す。
[Crosslinking process]
After adhering the aqueous crosslinking agent solution, it was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes. Thereafter, Examples 2 and 3 were heat-treated at 110 ° C. for 30 minutes in a thermostatic bath, and then radiated to obtain a film-like molded body. The film thickness of the obtained cellulose fiber layer was 800 nm. This is a value calculated from the wet film thickness and the solid content concentration of the cellulose fiber suspension with the specific gravity of the cellulose fiber being 1.5. This value was in good agreement with the film thickness measured with an atomic force microscope. Table 1 shows the measurement results of water vapor permeability.

実施例4〜6
実施例1〜3と同様にして、膜状物を形成後、表1に示す条件でグリオキサール水溶液の付着、加熱工程を行い、膜状成形体を得た。水蒸気透過度の測定結果を表1に示す。
Examples 4-6
In the same manner as in Examples 1 to 3, after the film-like product was formed, the glyoxal aqueous solution was attached and heated under the conditions shown in Table 1 to obtain a film-like molded body. Table 1 shows the measurement results of water vapor permeability.

実施例7〜9
実施例1〜3と同様にして、膜状物を形成後、表1に示す条件でブタンテトラカルボン酸水溶液の付着、加熱工程を行い、膜状成形体を得た。水蒸気透過度の測定結果を表1に示す。
Examples 7-9
In the same manner as in Examples 1 to 3, after the film-like product was formed, the butanetetracarboxylic acid aqueous solution was attached and heated under the conditions shown in Table 1 to obtain a film-like molded body. Table 1 shows the measurement results of water vapor permeability.

実施例10〜13
実施例1〜2と同様にして、膜状物を形成後、セルロース繊維層が湿潤状態のまま(3分以内)、表1に示す条件で架橋剤水溶液の付着、加熱工程を行い、膜状成形体を得た。得られた膜状成形体の水蒸気透過度の測定結果を表1に示す。
Examples 10-13
In the same manner as in Examples 1 and 2, after the film-like material was formed, the cellulose fiber layer was kept in a wet state (within 3 minutes), and the aqueous solution of the crosslinking agent was attached and heated under the conditions shown in Table 1 to form a film-like material. A molded body was obtained. Table 1 shows the measurement results of the water vapor permeability of the obtained film-shaped molded product.

比較例1
基材として用いたPETシート(膜厚25μm)の水蒸気透過度の測定結果を表2に示す。
Comparative Example 1
Table 2 shows the measurement results of the water vapor permeability of the PET sheet (film thickness: 25 μm) used as the substrate.

比較例2
実施例1と同様にして、膜状物を形成後、架橋剤水溶液を付着させずに、常温(23℃)で120分間乾燥した膜状成形体の水蒸気透過度の測定結果を表2に示す。
Comparative Example 2
Table 2 shows the measurement results of the water vapor permeability of the film-shaped molded body that was dried at room temperature (23 ° C.) for 120 minutes without forming the aqueous solution of the crosslinking agent after forming the film-like material in the same manner as in Example 1. .

比較例3
実施例1と同様にして得られたセルロース繊維懸濁液を100g採取し、架橋剤として、5質量%に希釈されたBTC水溶液を1.3g(セルロース繊維固形分100質量部に対するBTC量が5質量部)加えてよく攪拌した。実施例1と同様にPETシートに塗布したが、凝集を生じてしまい、均一な塗布面ができなかった。
Comparative Example 3
100 g of the cellulose fiber suspension obtained in the same manner as in Example 1 was collected, and 1.3 g of a BTC aqueous solution diluted to 5% by mass as a crosslinking agent (the BTC amount with respect to 100 parts by mass of cellulose fiber solids was 5). Part by mass) and well stirred. Although it apply | coated to the PET sheet similarly to Example 1, it produced aggregation and the uniform application | coating surface was not made.

Figure 0005616056
Figure 0005616056

Figure 0005616056
Figure 0005616056

CSNF:実施例で製造したセルロース繊維
ADH:アジピン酸ジヒドラジド、大塚化学(株)社製(分子量174)
Gly:グリオキサール,和光純薬工業(株)製(分子量58)
BTC:ブタンテトラカルボン酸,和光純薬工業(株)製(分子量234)
APA-P280:アクリルアミド−アクリル酸ヒドラジド共重合体,大塚化学(株)製(分子量約2万、メーカーカタログ参照)
PAE:製品名WS4030、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂、星光PMC(株)製(分子量 数十万)
表1、2に示す通り、架橋剤水溶液を付着した実施例1〜11は比較例1〜3に比べて水蒸気バリア性が向上した。これは付着させた架橋剤が、微細セルロース繊維間に浸透しながら架橋構造が形成していることを示している。特に低分子量架橋剤を塗布した実施例1〜9では水蒸気透過度が20g/m2・dayを下回った。樹脂タイプの架橋剤水溶液を付着した実施例10〜11にくらべて低分子量架橋剤の塗布が水蒸気バリア性の観点から良好なのは、高分子量の架橋剤にくらべて微細セルロース繊維間への浸透性が高く、架橋構造が形成されやすいためと考えられる。
CSNF: Cellulose fiber produced in the example
ADH: adipic acid dihydrazide, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. (molecular weight 174)
Gly: Glyoxal, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (molecular weight 58)
BTC: Butanetetracarboxylic acid, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. (molecular weight 234)
APA-P280: Acrylamide-acrylic acid hydrazide copolymer, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd. (molecular weight about 20,000, see manufacturer catalog)
PAE: Product name WS4030, polyamide epichlorohydrin resin, manufactured by Seiko PMC Co., Ltd. (molecular weight hundreds of thousands)
As shown in Tables 1 and 2, in Examples 1 to 11 to which an aqueous solution of a crosslinking agent was attached, the water vapor barrier property was improved as compared with Comparative Examples 1 to 3. This indicates that a crosslinked structure is formed while the adhered crosslinking agent penetrates between fine cellulose fibers. Particularly in Examples 1 to 9 where a low molecular weight crosslinking agent was applied, the water vapor permeability was less than 20 g / m 2 · day. The application of the low molecular weight cross-linking agent is better from the viewpoint of water vapor barrier property compared with Examples 10 to 11 to which a resin type cross-linking agent aqueous solution is adhered. The permeability to fine cellulose fibers is higher than that of the high molecular weight cross-linking agent. This is considered to be because it is high and a crosslinked structure is easily formed.

実施例3、6、9は、塗布したセルロース懸濁液を乾燥した後に架橋剤水溶液を付着させた膜状成形体である。表1から明らかなように、実施例3、6、9でも水蒸気バリア性の向上が確認できた。付着させた架橋剤が水溶液であるため、乾燥後のセルロース繊維層でも水により膨潤され、架橋剤成分が浸透していることを示している。   Examples 3, 6, and 9 are film-shaped molded articles in which an aqueous solution of a crosslinking agent is adhered after drying the applied cellulose suspension. As is clear from Table 1, in Examples 3, 6, and 9, the improvement of the water vapor barrier property was confirmed. Since the adhered cross-linking agent is an aqueous solution, the cellulose fiber layer after drying is swollen by water, indicating that the cross-linking agent component has permeated.

実施例1〜9は、あらかじめ架橋剤を添加したセルロース繊維懸濁液を基材に塗布して得られた比較例3にくらべて、明らかに高い水蒸気バリア性を示している。特に比較例3ではセルロース繊維懸濁液が凝集して、均一な塗膜面が塗布できない。このように、架橋の反応性の面で好ましくても、セルロース懸濁液に添加した場合に塗工可能な流動性を維持できないような種類、添加量の架橋剤を膜状成形体へ供給することができる。このことからもセルロース繊維懸濁液から膜状成形体を形成後に架橋剤を付着させる製造工程が、水蒸気バリア性を有するフィルム等の製造方法として好適であることが分かる。   Examples 1 to 9 clearly show higher water vapor barrier properties than Comparative Example 3 obtained by applying a cellulose fiber suspension to which a crosslinking agent has been added in advance to a substrate. In particular, in Comparative Example 3, the cellulose fiber suspension aggregates and a uniform coating surface cannot be applied. Thus, even if it is preferable in terms of cross-linking reactivity, a kind and an added amount of a cross-linking agent that cannot maintain the fluidity that can be applied when added to the cellulose suspension are supplied to the film-shaped molded body. be able to. Also from this, it can be seen that the production process in which a cross-linking agent is adhered after forming a film-like molded body from a cellulose fiber suspension is suitable as a production method for a film having a water vapor barrier property.

実施例14
架橋工程として、恒温槽で150℃、30分間加熱処理した以外は、実施例4と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す。
Example 14
As a cross-linking step, a film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 4 except that heat treatment was performed at 150 ° C. for 30 minutes in a thermostatic bath. Table 3 shows the measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability.

実施例15
架橋剤としてグルタルアルデヒド(和光純薬工業(株)製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 15
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that glutaraldehyde (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

実施例16
架橋剤としてADH(アジピン酸ジヒドラジド、大塚化学(株)社製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 16
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that ADH (adipic acid dihydrazide, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

実施例17
架橋剤としてBTC(ブタンテトラカルボン酸,和光純薬工業(株)製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 17
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that BTC (butanetetracarboxylic acid, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

実施例18
架橋剤としてクエン酸(和光純薬工業(株))社製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 18
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that citric acid (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

実施例19
架橋剤としてAPA-P280(アクリルアミド−アクリル酸ヒドラジド共重合体,大塚化学(株)製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 19
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that APA-P280 (acrylamide-acrylic acid hydrazide copolymer, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

実施例20
架橋剤としてE−02(ポリカルボジイミド、日清紡(株)社製)を用いた以外は実施例14と同様にして、膜状成形体を得た。水蒸気透過度、酸素透過度の測定結果を表3に示す
Example 20
A film-like molded body was obtained in the same manner as in Example 14 except that E-02 (polycarbodiimide, manufactured by Nisshinbo Co., Ltd.) was used as a crosslinking agent. The measurement results of water vapor permeability and oxygen permeability are shown in Table 3.

Figure 0005616056
実施例14〜20は、反応性架橋剤を付着させていない比較例2に比べて、酸素バリア性、水蒸気バリア性が向上している。特に架橋剤が低分子量である実施例14〜18において高いバリア性の向上効果が見られた。水蒸気バリア性に関しては、反応性架橋剤の官能基がカルボキシル基である実施例17、18及びアルデヒド基である実施例14において大幅な向上が見られた。酸素バリア性に関しては、反応性架橋剤の官能基がカルボキシル基である実施例17、18及びアルデヒド基である実施例14、ヒドラジド基である実施例16において大幅な向上が見られた。
Figure 0005616056
In Examples 14 to 20, oxygen barrier properties and water vapor barrier properties are improved as compared with Comparative Example 2 in which no reactive crosslinking agent is attached. In particular, in Examples 14 to 18 in which the crosslinking agent has a low molecular weight, a high barrier property improving effect was observed. With respect to water vapor barrier properties, significant improvements were observed in Examples 17 and 18 where the functional group of the reactive cross-linking agent was a carboxyl group and Example 14 where the functional group was an aldehyde group. Regarding oxygen barrier properties, significant improvements were observed in Examples 17 and 18 in which the functional group of the reactive crosslinking agent is a carboxyl group, Example 14 in which the functional group is an aldehyde group, and Example 16 in which the functional group is a hydrazide group.

Claims (8)

セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上又は基材上に膜状物を形成させる工程、
前記膜状物に反応性官能基を有する架橋剤水溶液を付着させる工程、
その後、架橋反応させる工程を有している膜状成形体の製造方法であり、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものであり、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
A step of forming a film-like material on a substrate or a base material using a suspension containing cellulose fibers;
Attaching a cross-linking agent aqueous solution having a reactive functional group to the film-like material;
Then, a method for producing a film-shaped molded article having a step of crosslinking reaction,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fiber has an average fiber diameter of 200 nm or less , and the cellulose constituting the cellulose fiber has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
セルロース繊維を含む懸濁液を用いて、基板上又は基材上に膜状物を形成させる工程、
その後、乾燥させる工程、
乾燥後の膜状物に反応性官能基を有する架橋剤水溶液を付着させる工程、
その後、架橋反応させる工程を有している膜状成形体の製造方法であり、
前記セルロース繊維が、平均繊維径が200nm以下のものであり、前記セルロース繊維を構成するセルロースのカルボキシル基含有量が0.1〜2mmol/gのものである、膜状成形体の製造方法。
A step of forming a film-like material on a substrate or a base material using a suspension containing cellulose fibers;
Then, the step of drying,
A step of attaching an aqueous solution of a crosslinking agent having a reactive functional group to the dried film-like material,
Then, a method for producing a film-shaped molded article having a step of crosslinking reaction,
The method for producing a film-shaped molded article, wherein the cellulose fiber has an average fiber diameter of 200 nm or less , and the cellulose constituting the cellulose fiber has a carboxyl group content of 0.1 to 2 mmol / g.
前記架橋剤水溶液を付着させる工程において、架橋剤水溶液の濃度が1〜30質量%である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。   The manufacturing method of the film-shaped molded object of Claim 1 or 2 whose density | concentration of a crosslinking agent aqueous solution is 1-30 mass% in the process to which the said crosslinking agent aqueous solution is made to adhere. 前記架橋反応が、30〜300℃で1〜300分間加熱する工程である、請求項1又は2記載の膜状成形体の製造方法。   The method for producing a film-shaped molded article according to claim 1 or 2, wherein the crosslinking reaction is a step of heating at 30 to 300 ° C for 1 to 300 minutes. 前記反応性官能基を有する架橋剤が、エポキシ基、アルデヒド基、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基、ヒドラジド基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、アゼチジニウム基、アルコキシド基、メチロール基、シラノール基、水酸基から選ばれる官能基であり、前記架橋剤が二つ以上の反応性官能基を含む化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。   The crosslinking agent having a reactive functional group is selected from an epoxy group, an aldehyde group, an amino group, a carboxyl group, an isocyanate group, a hydrazide group, an oxazoline group, a carbodiimide group, an azetidinium group, an alkoxide group, a methylol group, a silanol group, and a hydroxyl group. The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 4, wherein the crosslinking agent is a compound containing two or more reactive functional groups. 前記反応性官能基を有する架橋剤が、分子量が500以下のものである、請求項1〜5のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。   The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 5, wherein the crosslinking agent having a reactive functional group has a molecular weight of 500 or less. 前記反応性官能基を有する架橋剤が、分子量が500以下のものであり、アルデヒド基、カルボキシル基、ヒドラジド基を2つ以上含む化合物である、請求項1〜6のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。   The film according to any one of claims 1 to 6, wherein the crosslinking agent having a reactive functional group is a compound having a molecular weight of 500 or less and containing two or more aldehyde groups, carboxyl groups, and hydrazide groups. A method for producing a shaped molded body. 前記架橋剤が、アジピン酸ジヒドラジド、グリオキサール、ブタンテトラカルボン酸、グルタルアルデヒド、クエン酸から選ばれるものである、請求項1〜6のいずれか1項記載の膜状成形体の製造方法。   The method for producing a film-shaped molded article according to any one of claims 1 to 6, wherein the crosslinking agent is selected from adipic acid dihydrazide, glyoxal, butanetetracarboxylic acid, glutaraldehyde, and citric acid.
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