JP5664245B2 - 微細繊維状セルロースシートの製造方法 - Google Patents
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-
- D—TEXTILES; PAPER
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-
- D—TEXTILES; PAPER
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- D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
- D21H17/63—Inorganic compounds
- D21H17/66—Salts, e.g. alums
Description
本願は、2008年12月26日に、日本に出願された特願2008−332038号、2009年5月13日に、日本に出願された特願2009−116045号、2009年8月27日に、日本に出願された特願2009−197050号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
天然繊維の中でもセルロース繊維、とりわけ木材由来のセルロース繊維(パルプ)は主に紙製品として幅広く使用されている。紙に使用されるセルロース繊維の幅は10〜50μmのものがほとんどである。このようなセルロース繊維から得られる紙(シート)は不透明であり、不透明であるが故に印刷用紙として幅広く利用されている。一方、セルロース繊維をレファイナーやニーダー、サンドグラインダーなどで処理(叩解、粉砕)し、セルロース繊維を微細化(ミクロフィブリル化)すると透明紙(グラシン紙)が得られる。しかし、この透明紙の透明性は半透明レベルであり、光の透過性は高分子フィルムに比べると低く、曇り度合い(ヘーズ値)も大きい。
セルロース繊維を機械的に粉砕し、その繊維幅を50nm以下とした微細繊維状セルロースの水分散液は透明である。他方、微細繊維状セルロースシートは空隙を含むため白く乱反射し、不透明性が高くなるが、微細繊維状セルロースシートに樹脂を含浸すると空隙が埋まるため、透明なシートが得られる。さらに、微細繊維状セルロースシートの繊維はセルロース結晶の集合体で、非常に剛直であり、また、繊維幅が小さいため、通常のセルロースシート(紙)に比べると同質量において繊維の本数が飛躍的に多くなる。そのため、樹脂と複合化すると樹脂中で細い繊維がより均一かつ緻密に分散し、耐熱寸法安定性が飛躍的に向上する。また、繊維が細いため透明性が高い。このような特性を有する微細繊維状セルロースは、樹脂と複合化することにより有機ELや液晶ディスプレイ用のフレキシブル透明基板(曲げたり折ったりすることのできる透明基板)として非常に大きな期待が寄せられている。
微細繊維状セルロースに関する微細化技術、樹脂との複合化技術については数多く開示されているが、工業的な生産性を維持しつつ、微細繊維状セルロースを多孔性のシートにする技術についてはほとんど開示されていないのが現状である。
(1)微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースを水および水と相溶性のある有機溶媒からなる混合溶媒に分散させる分散工程、前記分散工程で得られた分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備え、分散工程で用いる有機溶媒が沸点120〜260℃、表面張力20〜45N/m、分子量100〜200であり、かつ水溶性であることを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(2)前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:10〜100:500であることを特徴とする(1)に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(3)前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:10〜100:200であることを特徴とする(2)に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(4)前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:50〜100:200であることを特徴とする(3)に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(5)微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースと有機溶媒を含むエマルションを水に分散させる分散工程、前記分散工程で得られた微細繊維状セルロースの水系分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備え、前記乾燥工程は、第一乾燥工程において水を蒸発させ、次いで第二乾燥工程において有機溶媒を蒸発させる二段階の乾燥工程を備えることを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(6)前記微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースの水分散液と有機溶媒、水、界面活性剤からなるエマルションを混合させる混合工程、前記微細繊維状セルロースの水分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備えることを特徴とする(5)に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(7)前記エマルションに含まれる有機溶媒が沸点120〜260℃であることを特徴とする(5)または(6)に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(8)前記エマルションに含まれる有機溶媒が親水性の官能基を有することを特徴とする(5)〜(7)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(9)前記有機溶媒が、グライム類であることを特徴とする(1)〜(8)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(10)前記有機溶媒が、ジエチレングリコールジメチルエーテルであることを特徴とする(1)〜(9)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(11)前記微細繊維状セルロースの繊維幅が2〜1000nmであることを特徴とする(1)〜(10)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
(12)微細繊維状セルロースの分散液中の濃度が0.1〜1質量%であることを特徴とする(1)〜(11)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
本発明者らは微細繊維状セルロースの多孔性シートを得るための製造方法を検討した。従来、多孔性シートを製造するには湿紙にイソプロピルアルコールやイソブチルアルコールなどの親水性有機溶媒に含浸し、水と親水性有機溶媒を置換させ、その後親水性有機溶媒を蒸発・乾燥させて多孔性シートを得ていた。しかし、この方法は親水性有機溶媒が大量に必要であり、水を親水性有機溶媒に置換するのに多大な時間がかかり、工業的生産が困難である。
そこで本発明者らは、微細繊維状セルロースを水および水と相溶性のある有機溶媒からなる混合溶媒に分散させる分散工程において、前記工程で用いる有機溶媒を特定の沸点、表面張力、分子量を有するものとし、前記混合溶媒を乾燥することによって、得られた微細繊維状セルロースシートに微細な空隙が発生し、樹脂が含浸しやすくなることを見出した。また、有機溶媒を水中でエマルション化し、微細繊維表面にエマルションを吸着させシートを形成し、最初に水を蒸発させ、その後、エマルション化された有機溶媒を蒸発させることで多孔性シートを非常に効率よく製造できることを見出した。さらに、本発明者らは、微細繊維状セルロースの水系懸濁液にセルロース凝結剤を添加しゲル状になったものを多孔性の基材上に展開し、吸引ろ過することで、全く予想に反して容易に脱水することを見出した。
本発明により有機溶媒の選択の幅が広がるため生産性が向上したり、多孔性の制御が容易になる。また、有機溶媒の使用量も低減できるため、生産性の向上と安全性の向上につながる。
繊維長を繊維の幅で除した値であるアスペクト比は100〜30000が好ましく、500〜15000がさらに好ましく、1000〜10000が特に好ましい。
繊維長が1μm未満であるとシートを形成するための強度が著しく低く、シート化ができなくなるため好ましくない。
繊維長が10μm以上であると確実にシート形成できるようになり、50μm以上であるとシートがさらに形成しやすくなる上、得られるシートの強度も向上する。
繊維長が1000μmを超えて繊維径が1μm以下のものを作成しようとすると、なるべく繊維を切らないように(繊維長が短くならないように)繊維径を小さくする必要があるが、そのような処理は弱い剪断力で長時間機械処理する必要があり、工業的生産が困難である。
アスペクト比が100未満であると、繊維長が50μm以上の場合、通常のパルプ繊維(アスペクト比が50程度)に比べ得られるシートの物性に大きな違いがなく、また、繊維径を10nmオーダーまで細くすると繊維長が短くなり、シート形成が困難になったり、強度が著しく低くなってしまう。
有機溶媒の沸点が120℃より低いと、水を蒸発させる時に有機溶媒が一緒に蒸発する量が増えてしまい、多孔性のシートが得られないという問題が発生する。逆に、沸点が260℃を超えると、有機溶媒を蒸発させるために高温が必要となり微細繊維が黄変したり繊維強度が低下したりという問題が発生する。
有機溶媒の表面張力が20N/mより低いと、親水性が低下して水との相溶性が悪いという問題が発生する。逆に、表面張力が45N/mを超えると、有機溶剤の蒸発時に微細繊維が収縮して多孔性が低下するという問題が発生する。
さらに、有機溶媒の分子量が100より低いと、多孔性が低下するという問題が発生する。逆に、分子量が200を超えると、水との相溶性が低下し多孔性が低下するという問題が発生する。
水に対する相溶性は20℃において10%以上の溶解性が好ましくより好ましくは30%以上、さらに好ましくは50%以上である。
有機溶媒の割合が10未満であると、シートの多孔性が低下するおそれがある。
また、有機溶媒の割合が500を超えると、パルプ濃度が低下しすぎて抄紙効率が低下するし、パルプ濃度を一定のまま有機溶媒の割合が500を超えると粘度が高すぎたり微細繊維が凝集を起こしたりするおそれがある。
前記有機溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコール−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコール−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、などのグリコールエーテル類、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテルなどのグライム類、1,6ヘキサンジオール、2−メチル−2,4−ペンタンジオールなどの2価アルコール類、n−ブチルアルコール、s−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t−ブチルアルコール、2−メチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、1−ヘプタノール、2−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール、ベンジルアルコール、フェノール等のアルコール類、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール等のエーテル類、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸ペンチル、酢酸ヘキシル、酪酸イソペンチル、イソ吉草酸エチル、オクタン酸エチル、マロン酸ジエチル、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどのエステル類、ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族化合物類、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等の鎖状炭化水素類、シクロペンタン、シクロヘキサン等の環状炭化水素類、シクロペンタノール、シクロペンタノン、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、シクロヘキサノンジメチルアセタール等の環状炭化水素誘導体類、リモネン、ミルセン、オシメン、ゲラニオール、ネロール、リナロール、酢酸リナリル、シトロネロール、シトロネラール、シトラール、メンテン、テルピノレン、テルピネオン、シネオール、ピノール、アスカリドール、テルピネオール、ピネン、ボルネオールなどのテルペン類を挙げることができる。これらの有機溶媒は2種以上併用してもかまわない。
水溶性無機塩としては塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、リン酸アンモニウムなどが挙げられる。
また、透明性が求められる用途にはカチオン性が弱い化合物(微カチオン性化合物)をセルロース凝結剤として使用することが好ましい。カチオン性が弱い化合物として炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウムなどの炭酸アンモニウム系化合物やギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウムなどの有機カルボン酸アンモニウム系化合物が挙げられる。これらの中でも加熱後、分解、気化してシート中から放出される炭酸アンモニウムや炭酸水素アンモニウムが好ましい。
さらに、ポリアミド化合物、ポリアミドポリ尿素化合物、ポリアミンポリ尿素化合物、ポリアミドアミンポリ尿素化合物及びポリアミドアミン化合物、などのポリアミド系微カチオン性の有機高分子も使用できる。
具体的には、微細繊維状セルロース100質量部に対して、セルロース凝結剤を0.5〜10質量部添加するのが好ましい。
因みに、セルロース凝結剤の添加量が0.5質量部未満であると、水系懸濁液のゲル化が不充分となり、濾水性向上効果が乏しくなるおそれがある。
添加量が10質量部を超えると、ゲル化が進み過ぎ、水系懸濁液の取扱が困難となるおそれがある。より好ましくは1〜8質量部の範囲である。
ここで、本発明によるゲル化とは水系懸濁液の粘度が急激かつ大幅に上昇し、流動性を失う状態変化である。ただし、ここで得られるゲルはゼリー状であり、攪拌によって容易に破壊される。
ゲル化の判断は急激に流動性を失う状態であるので目視で判断可能であるが、本発明の微細繊維状セルロースの分散液にセルロース凝結剤を配合し、濃度0.5質量%、温度25℃でのB型粘度(ロータNo.4、回転数60rpm)で判断する。前記粘度が1000mPa・秒以上であることが好ましく、2000mPa・秒以上であることがより好ましく、3000mPa・秒以上であることが特に好ましい。
因みに、B型粘度が1000mPa・秒未満であると水系懸濁液のゲル化が不充分となり、濾水性向上効果が乏しくなるおそれがある。
また、カチオン性が弱い化合物については、セルロース凝結剤の添加量は、微細繊維状セルロース100質量部に対して、セルロース凝結剤を10〜200質量部添加するのが好ましく、より好ましくは20〜150質量部、さらに好ましくは30〜100質量部の範囲である。カチオン性の弱いセルロース凝結剤の添加量が10質量部未満であると、濾水性が悪化するおそれがある。逆に添加量が200質量部を超えると透明性が悪化するおそれがある。
脂肪族ポリエステル系樹脂としては、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とする重合体などが挙げられる。具体的には、脂肪族ヒドロキシカルボン酸を主たる構成成分とする重合体としては、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ(3−ヒドロキシ酪酸)、ポリ(4−ヒドロキシ酪酸)、ポリ(4−ヒドロキシ吉草酸)、ポリ(3−ヒドロキシヘキサン酸)、ポリカプロラクトンなどが挙げられ、脂肪族多価カルボン酸と脂肪族多価アルコールを主たる構成成分とする重合体としては、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリブチレンサクシネートなどが挙げられる。
環状オレフィン系樹脂とは、ノルボルネンやシクロヘキサジエンなど、ポリマー鎖中に環状オレフィン骨格を含む重合体もしくはこれらを含む共重合体であり、その製造方法については特に限定されるものではない。環状オレフィン系樹脂とは、例えば、ノルボルネン骨格の繰返し単位、またはノルボルネン骨格とメチレン骨格の共重合体よりなるノルボルネン系樹脂が挙げられ、JSR社製の「アートン」、日本ゼオン社製の「ゼオネックス」および「ゼオノア」、三井化学社製の「アペル」、チコナ社製の「トーパス」などが挙げられる。
これらの中でも特に好ましいポリフェニレンエーテルとしては、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体、またはこれらの混合物である。また、本発明で使用できるポリフェニレンエーテル系樹脂は、全部又は一部が変性されたポリフェニレンエーテルであっても構わない。ここでいう変性されたポリフェニレンエーテルとは、分子構造内に少なくとも1個の炭素−炭素二重結合または、三重結合及び少なくとも1個のカルボン酸基、酸無水物基、アミノ基、水酸基、又はグリシジル基を有する、少なくとも1種の変性化合物で変性されたポリフェニレンエーテルを指す。ポリフェニレンエーテル系樹脂は耐熱性が高く、電気特性に優れているため、高耐熱用途、また電子部品として好適に使用することができる。
これらの熱可塑性樹脂は、単独ないし2種以上を混合して用いることができる。2種以上の熱可塑性樹脂を混合して用いる場合、その混合比によって樹脂の屈折率を調整することが可能であるので好ましい。アクリル系樹脂とスチレン系樹脂をブレンドすることにより得られる樹脂が好ましく、例えば、ポリメタクリル酸メチル(屈折率約1.49)とアクリロニトリル−スチレン共重合体(アクリロニトリル含量約21%、屈折率約1.57)を50:50で混合すると、屈折率約1.53の樹脂が得られる。
本発明において用いられる熱硬化性樹脂としては、特に限定されるものではないが、具体例を示すと、エポキシ樹脂、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、ケイ素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、アルキド樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、アニリン樹脂等、その他工業的に供されている樹脂及びこれら樹脂を2種以上混合して得られる樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、アリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂などは透明性を有するため、光学材料として使用する場合に好適である。
上記エポキシ樹脂の硬化反応に用いる硬化剤としては特に限定されず、従来公知のエポキシ樹脂用の硬化剤を用いることができ、例えば、アミン化合物、アミン化合物から合成されるポリアミノアミド化合物などの化合物、3級アミン化合物、イミダゾール化合物、ヒドラジド化合物、メラミン化合物、酸無水物、フェノール化合物、熱潜在性カチオン重合触媒、光潜在性カチオン重合開始剤、ジシアンジアミド及びその誘導体などが挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。
なお、上記光硬化性樹脂を硬化させる場合には、光照射と同時に熱を加えてもよい。また、本発明において熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂と併用して用いる硬化剤、硬化触媒は、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂の硬化に用いられるものであれば特に限定されない。硬化剤の具体例としては多官能アミン、ポリアミド、酸無水物、フェノール樹脂が挙げられ、硬化触媒の具体例としてはイミダゾールなどが挙げられ、これらは単独又は2種以上の混合物として使用することができる。
(1)単量体を含浸させて重合させる方法、
(2)熱硬化性樹脂前駆体または光硬化性樹脂前駆体を含浸させて硬化させる方法、
(3)上記樹脂の溶液を含浸後乾燥させる方法、
(4)上記樹脂のうち熱可塑性樹脂の溶融体を含浸させ脱泡後冷却する方法、のいずれか一つの方法により複合体を製造する方法を用いることができる。
エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂前駆体または光硬化性樹脂前駆体が室温で固体であり、微細繊維状セルロースシートに含浸させることが困難な場合は、前記前駆体を前もって熱処理し融解させておくことや、前記前駆体を可溶な溶媒に溶解させた溶液を含浸させることも可能である。
表面の平滑性を高める意味で、ある程度硬化反応が進行した段階で加熱プレス処理を施すことによりさらに反応を進行させることも有効である。前記加熱処理時にはある程度硬化反応が進行した複合体を数枚積層させて処理することも厚膜化時には有効である。
NBKPパルプ(王子製紙社製 水分50% フリーネス600mLcsf)100質量部に水1150質量部を加えてディスインテグレーターで解繊した後、パルプ濃度を2〜3%に調製してリファイナーで処理した。リファイナーで処理したパルプのフリーネスは300mLcsfであった。リファイナーで処理したパルプにパルプ濃度が0.5〜0.7%の間になるように水を加えて、石臼型分散機(増幸産業社製「スーパーマスコロイダー」、石臼タイプG)を用いて5回処理を行って微細繊維状セルロースのスラリーAを得た。スラリーのパルプ濃度を0.5%に調整した。前記微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は200〜800nmの範囲であった。
微細繊維状セルロースAを高圧衝突型分散機(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で10回処理して微細繊維状セルロースのスラリーBを得た。前記微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は100〜300nmの範囲であった。
微細繊維状セルロースAを高圧衝突型分散機(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で20回処理して微細繊維状セルロースのスラリーCを得た。前記微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は50〜200nmの範囲であった。
水150質量部にNBKPパルプ(王子製紙社製 水分50% フリーネス600mLcsf)4質量部と2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)0.025質量部と臭化ナトリウム0.25質量部を順次攪拌しながら添加して作成した水分散液に、次亜塩素酸ナトリウムの13質量%水溶液を、絶乾パルプ1g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に保った。反応物をろ別して水洗し得られたパルプを濃度1.5%となるように水を加えてパルプ分散液を得た。得られたパルプ分散液をディスインテグレーターで約5分間解繊して微細繊維状セルロースのスラリーDを得た。スラリーの濃度を0.5%に調製した。前記微細繊維状セルロースの幅を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は3〜20nmの範囲であった。
水67質量部に、界面活性剤としてカチオン性のドデシルアンモニウムクロライド(商品名:「カチオーゲンDDM」、第一製薬工業社製)3質量部を攪拌しながら加え、続いて、有機溶媒として安息香酸メチル(沸点199.6℃、和光純薬製)30質量部を加えてエマルションAを調製した。エマルションの平均粒子系は2.8μmであった。なお、攪拌機はプライミクス社製のT.KホモミクサーマークII2.5型を使用した。回転数は6000rpm、攪拌時間は有機溶媒を加えてから15分間とした。
有機溶媒として1−ヘキサノール(沸点157℃、和光純薬製)を用いたこと以外は調製例5と同様にエマルションBを調製した。
有機溶媒としてジイソアミルエーテル(沸点173℃、和光純薬製)を用いたこと以外は調製例5と同様にエマルションCを調製した。
有機溶媒としてウンデカン(沸点196℃、和光純薬)を用いたこと以外は調製例5と同様にエマルションDを調製した。
有機溶媒として酢酸ブチル(沸点125℃、和光純薬)を用いたこと以外は調製例5と同様にエマルションEを調製した。
有機溶媒としてテルピネオール(異性体混合物、沸点214〜224℃、和光純薬)を用いたこと以外は調製例5として同様にエマルションFを調製した。
有機溶媒として(R)−(+)−リモネン(沸点176℃、和光純薬)を用いたこと以外は調製例5として同様にエマルションGを調製した。
NBKPパルプ(王子製紙社製 水分50% フリーネス600mLcsf)100質量部に水1150質量部を加えてディスインテグレーターで解繊した後、パルプ濃度を2〜3%に調製してリファイナーで処理した。リファイナーで処理したパルプのフリーネスは300mLcsfであった。リファイナーで処理したパルプにパルプ濃度が0.5〜0.7%の間になるように水を加えて、石臼型分散機(増幸産業社製「スーパーマスコロイダー」、石臼タイプG)を用いて5回処理を行って微細繊維状セルロースのスラリーEを得た。スラリーのパルプ濃度を0.5%に調整した。該微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は200〜800nmの範囲であった。
微細繊維状セルロースEを高圧衝突型分散機(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で10回処理して微細繊維状セルロースのスラリーFを得た。該微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は100〜300nmの範囲であった。
微細繊維状セルロースEを高圧衝突型分散機(スギノマシン社製「アルティマイザー」)で20回処理して微細繊維状セルロースのスラリーGを得た。該微細繊維状セルロースの幅を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は50〜200nmの範囲であった。
水150質量部にNBKPパルプ(王子製紙社製 水分50% フリーネス600mLcsf)4質量部と2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)0.025質量部と臭化ナトリウム0.25質量部を順次攪拌しながら添加して作成した水分散液に、次亜塩素酸ナトリウムの13質量%水溶液を、絶乾パルプ1g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に保った。反応物をろ別して水洗し得られたパルプを濃度1.5%となるように水を加えてパルプ分散液を得た。得られたパルプ分散液をディスインテグレーターで約5分間解繊して微細繊維状セルロースのスラリーHを得た。スラリーの濃度を0.5%に調製した。該微細繊維状セルロースの幅を透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して測定したところ、繊維の幅は3〜20nmの範囲であった。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーE100部に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DEGDME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブMDM、分子量134、沸点162℃、表面張力28N/m)10部を添加しながら攪拌し、有機溶剤を含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。
前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、湿った状態であった。第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、35g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。
ジエチレングリコールジメチルエーテルを20部添加したこと以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
ジエチレングリコールジメチルエーテルを30部添加したこと以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
ジエチレングリコールジメチルエーテルを50部添加したこと以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
ジエチレングリコールジメチルエーテルを100部添加したこと以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例13の微細繊維状セルロースのスラリーFを用いたこと以外は実施例4と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例14の微細繊維状セルロースのスラリーGを用いたこと以外は実施例4と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例15の微細繊維状セルロースのスラリーHを用いたこと以外は実施例4と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテル(DEGIPME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブIPDM、分子量162、沸点179℃、表面張力24N/m)を用いたこと以外は実施例4と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてトリエチレングリコールモノメチルエーテル(TEGMME)(東邦化学社製、商品名:ハイモールTM、分子量164、沸点249℃、表面張力36N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてジエチレングリコールモノメチルエーテル(DEGMME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブDM、分子量120、沸点194℃、表面張力34N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た
有機溶媒としてジエチレングリコール(DEG)(和光純薬社製、分子量106、沸点245℃、表面張力45N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーE100部に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DEGDME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブMDM、分子量134、沸点162℃、表面張力28N/m)200部を添加しながら攪拌し、有機溶剤を含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。
前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに130℃で5分間乾燥し、シートをポリエステルメッシュから剥がし、35g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。
含浸前のセルロースシートは白色のシートであったが、含浸後のシートは透明になり樹脂と熱硬化性エポキシ樹脂が複合化できた。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーEを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例13の微細繊維状セルロースのスラリーFを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例14の微細繊維状セルロースのスラリーGを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例15の微細繊維状セルロースのスラリーHを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーE100部に、エタノール(和光純薬社製、分子量46、沸点78℃、表面張力22N/m)100部を添加しながら攪拌し、有機溶剤を含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。
前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
有機溶剤としてイソプロピルアルコール(IPA)(和光純薬社製、分子量60、沸点82℃、表面張力21N/m)を用いたこと以外は比較例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶剤としてエチレングリコール(EG)(和光純薬社製、分子量62、沸点196〜198℃、表面張力48N/m)を用いたこと以外は比較例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてエチレングリコールモノメチルエーテル(EGMME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブMC、分子量76、沸点124℃、表面張力31N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてエチレングリコールジメチルエーテル(EGDME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブMMM、分子量90、沸点84〜86℃、表面張力23N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
有機溶媒としてエチレングリコールジエチルエーテル(EGDEE)(和光純薬社製、分子量90、沸点136℃、表面張力28N/m)を用いたこと以外は実施例5と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
1.透気度
微細繊維状セルロースシートの透気度をJAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.5−2:2000(王研式)に準じて測定した。透気度が低いほど樹脂の含浸性が良好である。
微細繊維状セルロースの細孔体積、細孔径、細孔表面積を水銀ポロシメーターで測定した。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーE100部に、調製例5のエマルションAを0.83部添加して攪拌し、有機溶剤のエマルションを含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。
前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、湿った状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、35g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例5のエマルションAを1.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例5のエマルションAを3.4部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例5のエマルションAを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例6のエマルションBを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例7のエマルションCを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例8のエマルションDを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例9のエマルションEを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例10のエマルションFを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例11のエマルションGを6.7部添加したこと以外は実施例14と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例13の微細繊維状セルロースのスラリーFを用いたこと以外は実施例17と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例14の微細繊維状セルロースのスラリーGを用いたこと以外は実施例417と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例15の微細繊維状セルロースのスラリーHを用いたこと以外は実施例17と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーEを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例13の微細繊維状セルロースのスラリーFを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例14の微細繊維状セルロースのスラリーGを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例15の微細繊維状セルロースのスラリーHを500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。シートは半透明のままであった。
調製例12の微細繊維状セルロースのスラリーE100部に、安息香酸メチル2部を添加しながら攪拌し、有機溶剤を含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た(一部凝集やオイル状の浮遊物あり)。
前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。
ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、乾いた状態であった。
第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
1−ヘキサノールを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
ジイソアミノエーテルを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
ウンデカンを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
酢酸ブチルを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
テルピネオールを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
(R)−(+)−リモネンを用いたこと以外は比較例15と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは半透明で凝集物が混ざっており表面が凸凹していた。
1.透気度
微細繊維状セルロースシートの透気度をJAPAN TAPPI 紙パルプ試験方法No.5−2:2000(王研式)に準じて測定した。透気度が低いほど樹脂の含浸性が良好である。
微細繊維状セルロースシートの1μm径以下の細孔体積を水銀ポロシメーターで測定した。細孔体積が大きいほど樹脂の含浸性が良好である。
微細繊維状セルロースのスラリーAをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整した水系懸濁液100部に、セルロース凝結剤として硫酸アルミニウム(化学式:Al2(SO4)3、固形分:0.3質量%)1.67質量部を攪拌しながら添加した。
得られた水系懸濁液(A)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は600mPa・秒であった。
一方、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック社製「メンブレンフィルター」)の上に上記水系懸濁液を96.6g注ぎ込み、吸引ろ過を行った。ろ過は1分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は30.0g/m2であり、厚さは36μmであり、密度は0.83g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーBを用いたこと以外は実施例27と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
ここで、得られた水系懸濁液(B)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は800mPa・秒であった。 ろ過は1分で脱水が終了した。シートの坪量は29.7g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は0.99g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーCを用いたこと以外は実施例27と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
ここで、得られた水系懸濁液(C)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1200mPa・秒であった。ろ過は2分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は29.7g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は0.99g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーDを用いたこと以外は実施例27と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1900mPa・秒であった。ろ過は2分30秒で脱水が終了した。シートの坪量は29.7g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は0.99g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーCをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整した水系懸濁液100部に、セルロース凝結剤として0.1質量%に水で希釈したカチオンポリマーPCA−02(東邦化学工業株式会社)水溶液15部を攪拌しながら添加した。
一方、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック、メンブレンフィルター)の上に上記水系懸濁液109gを注ぎ込み吸引ろ過し、微細繊維状セルロースシートを得た。
得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1200mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.2g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.01g/cm3であった。
セルロース凝結剤として0.1質量%に水で希釈したカチオンポリマーユニセンスKHE1000L(センカ株式会社)水溶液を15部添加したこと以外は実施例31と同様に微細繊維状セルロースのシートを得た。
得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は450mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.1g/m2であり、厚さは29μmであり、密度は1.04g/cm3であった。
セルロース凝結剤として0.1質量%に水で希釈したカチオンポリマーフィクサージュ−621(栗田工業株式会社)水溶液を15部添加したこと以外は実施例31と同様に微細繊維状セルロースシートを得た。
得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1350mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.4g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.01g/cm3であった。
セルロース凝結剤として0.1質量%に水で希釈したカチオンポリマーユニセンスCP104センカ株式会社)水溶液を15部添加したこと以外は実施例31と同様に微細繊維状セルロースシートを得た。
得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は450mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は29.5g/m2であり、厚さは28μmであり、密度は1.05g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーAをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整したスラリー100部に、セルロース凝結剤として硫酸アルミニウム(化学式:Al2(SO4)3、固形分:0.3質量%)1.67質量部を攪拌しながら添加した。
得られた水系懸濁液(A)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は600mPa・秒であった。
一方、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック社製「メンブレンフィルター」)の上に上記水系懸濁液を96.6g注ぎ込み、吸引ろ過を行った。ろ過は1分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをイソブチル溶液の中に30分間漬けて後、イソブチルアルコールで置換されたウェットシートを取り出しシリンダー乾燥機を用いて130℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は30.0g/m2であり、厚さは60μmであり、密度は0.50g/cm3であった。
得られたシートをフェノール樹脂(群栄化学社製:商品名「PL4414」、熱硬化タイプ、固形分40%、メタノール溶液)に減圧下(0.08MPa)で12時間浸漬処理した後、シートを取り出し数時間風乾後、150℃、50MPaで10分間熱プレスして硬化し、フェノール樹脂複合化微細繊維状シートを得た。得られた樹脂複合化微細繊維状シートは複合化前に比し、透明性が大幅に向上し、手で曲がるほどの柔軟性を示した。
微細繊維状セルロースCをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整した水系懸濁液100部に、セルロース凝結剤として炭酸水素アンモニウム(和光純薬)の水溶液(濃度10質量%)2.5部を攪拌しながら添加した。一方、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック、メンブレンフィルター)の上に上記水系懸濁液109gを注ぎ込み吸引ろ過し、微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は850mPa・秒、ろ過は3分で脱水が終了した。シートの坪量は31.0g/m2であり、厚さは31μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
セルロース凝結剤として炭酸水素アンモニウム(和光純薬)の水溶液(濃度10質量%)5部を攪拌しながら添加したこと以外は、実施例36と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1000mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.5g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.02g/cm3であった。
セルロース凝結剤として炭酸水素アンモニウム(和光純薬)の水溶液(濃度10質量%)10部を攪拌しながら添加したこと以外は、実施例36と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1050mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.0g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーCをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整した水系懸濁液100部に、セルロース凝結剤として微カチオン性樹脂(住友化学製、商標:SPI203、固形分50%、ポリアミンポリアミド樹脂)を10%に希釈した水溶液1部を攪拌しながら添加した。一方、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック、メンブレンフィルター)の上に上記水系懸濁液109gを注ぎ込み吸引ろ過し、微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は650mPa・秒、ろ過は3分で脱水が終了した。シートの坪量は30.9g/m2であり、厚さは31μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
セルロース凝結剤として微カチオン性樹脂(住友化学製、商標:SPI203、固形分50%、ポリアミンポリアミド樹脂)を10%に希釈した水溶液2.5部を攪拌しながら添加したこと以外は実施例39と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は900mPa・秒、ろ過は2分で脱水が終了した。シートの坪量は30.6g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.02g/cm3であった。
セルロース凝結剤として微カチオン性樹脂(住友化学製、商標:SPI203、固形分50%、ポリアミンポリアミド樹脂)を10%に希釈した水溶液5部を攪拌しながら添加したこと以外は実施例39と同様にして微細繊維状セルロースシートを得た。得られた水系懸濁液のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1050mPa・秒、ろ過は1分で脱水が終了した。シートの坪量は30.1g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーAをパルプ濃度が0.5質量%になるように調整した水系懸濁液95gを直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック社製「メンブレンフィルター」)の上に注ぎ込み吸引ろ過を行った。
得られた水系懸濁液(A)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は80mPa・秒であった。ろ過は8分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は30.2g/m2であり、厚さは29μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーBを用いたこと以外は比較例22と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
得られた水系懸濁液(B)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は150mPa・秒であった。ろ過は9分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は30.3g/m2であり、厚さは30μmであり、密度は1.0g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーCを用いたこと以外は比較例22と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
得られた水系懸濁液(C)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は220mPa・秒であった。ろ過は10分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は29.3g/m2であり、厚さは25μmであり、密度は1.17g/cm3であった。
微細繊維状セルロースのスラリーDを用いたこと以外は比較例22と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。
得られた水系懸濁液(D)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は430mPa・秒であった。ろ過は11分で脱水が終了した。
得られた微細繊維のウェットシートをシリンダー乾燥機を用いて105℃で乾燥して微細繊維状セルロースのシートを得た。シートの坪量は29.5g/m2であり、厚さは19μmであり、密度は1.55g/cm3でであった。
1.濾水時間 微細繊維状セルロースの水系懸濁液をブフナロートの上に注ぎ終わった瞬間をスタートとした。注ぎ込む時間は5秒で統一した。注ぎ込んでから減圧状態にして、目視で判断して終了として濾水時間を測定した。
2.シートの引張破断強度
得られたシートを15mm幅に切断し、スパン100mm、引張り速度10mm/分でテンシロンを用いて引張破断強度を測定した。
調製例1の微細繊維状セルロースのスラリーA100部に、ジエチレングリコールジメチルエーテル(DEGDME)(東邦化学社製、商品名:ハイソルブMDM、分子量134、沸点162℃、表面張力28N/m)50部を添加しながら攪拌し、有機溶剤を含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。前記分散液100部に、セルロース凝結剤として硫酸アルミニウム(化学式:Al2(SO4)3、固形分:0.3質量%)1.67質量部を攪拌しながら添加した。得られた水系懸濁液(A)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は530mPa・秒であった。得られた水系懸濁液(A)150gを、直径142mmのブフナーロートにひいた孔径0.45μmのセルロースアセテートメンブレンフィルター(アドバンテック社製「メンブレンフィルター」)の上に、注ぎ込み、吸引ろ過を行った。ろ過は1分で脱水が終了した。得られた微細繊維のウェットシートを80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、湿った状態であった。第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)坪量30g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。得られたシートは多孔性であり不透明であった。厚さは58μmであった。
微細繊維状セルロースのスラリーCを用いたこと以外は実施例42と同様にして微細繊維状セルロースのシートを得た。ここで、得られた水系懸濁液(C)のB型粘度(25℃、60rpm、ロータNo.4)は1100mPa・秒であった。ろ過は2分で脱水が終了した。得られた微細繊維のウェットシートを80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、湿った状態であった。第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)坪量30g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。
調製例1の微細繊維状セルロースのスラリーA100部に、調製例5のエマルションAを0.83部、セルロース凝結剤として炭酸水素アンモニウム(和光純薬)の水溶液(濃度10質量%)2.5部添加して攪拌し、有機溶剤のエマルションを含む微細繊維状セルロース水系分散液を得た。前記分散液を500メッシュのポリエステルメッシュ上で減圧しながらウェットシートを作成した。ウェットシートを500メッシュのポリエステルメッシュとともに80℃で3分間乾燥し、第一乾燥後のシートを得た。得られた第一乾燥後のシートは半透明であり、湿った状態であった。第一乾燥後のシートを130℃で3分間乾燥して(第二乾燥工程)シートをポリエステルメッシュから剥がし、35g/m2の微細繊維状セルロースシートを得た。
Claims (12)
- 微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースを水および水と相溶性のある有機溶媒からなる混合溶媒に分散させる分散工程、前記分散工程で得られた分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備え、分散工程で用いる有機溶媒が沸点120〜260℃、表面張力20〜45N/m、分子量100〜200であり、かつ水溶性であることを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:10〜100:500であることを特徴とする請求項1に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:10〜100:200であることを特徴とする請求項2に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記混合溶媒中の水と有機溶媒の混合割合が100:50〜100:200であることを特徴とする請求項3に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースと有機溶媒を含むエマルションを水に分散させる分散工程、前記分散工程で得られた微細繊維状セルロースの水系分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備え、
前記乾燥工程は、第一乾燥工程において水を蒸発させ、次いで第二乾燥工程において有機溶媒を蒸発させる二段階の乾燥工程を備えることを特徴とする微細繊維状セルロースシートの製造方法。 - 前記微細繊維状セルロースシートの製造方法において、微細繊維状セルロースの水分散液と有機溶媒、水、界面活性剤からなるエマルションを混合させる混合工程、前記微細繊維状セルロースの水分散液を多孔性の基材上でろ過により脱水し、水分を含んだシートを形成する抄紙工程、前記水分を含んだシートを加熱乾燥する乾燥工程を備えることを特徴とする請求項5に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記エマルションに含まれる有機溶媒が沸点120〜260℃であることを特徴とする請求項5または6に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記エマルションに含まれる有機溶媒が親水性の官能基を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記有機溶媒が、グライム類であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記有機溶媒が、ジエチレングリコールジメチルエーテルであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 前記微細繊維状セルロースの繊維幅が2〜1000nmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
- 微細繊維状セルロースの分散液中の濃度が0.1〜1質量%であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースシートの製造方法。
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