JP5697379B2 - Water-resistant cellulose sheet - Google Patents

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本発明は、微細セルロース繊維から構成される耐水性セルロースシートに関する。   The present invention relates to a water-resistant cellulose sheet composed of fine cellulose fibers.

繊維径が1μm以下のいわゆるナノファイバーから構成される不織布は、ナノファイバーが形成する網目構造によって微細な空隙が多数形成されるため、気体中又は液体中に含まれる微粒子を低い圧力損失で濾別できる濾材としての利用が期待されている。
また、ナノファイバーから構成される不織布は、微細な研磨砥粒をナノファイバー間に効率的に把持できるため、ハードディスクのテクスチャ表面を平滑化するための研磨テープとして利用されている。
A nonwoven fabric composed of so-called nanofibers with a fiber diameter of 1 μm or less has many fine voids formed by the network structure formed by the nanofibers, so fine particles contained in gas or liquid can be filtered out with low pressure loss. It is expected to be used as a filter medium that can be used.
Moreover, since the nonwoven fabric comprised from a nanofiber can hold | grip fine abrasive grain efficiently between nanofibers, it is utilized as a polishing tape for smoothing the texture surface of a hard disk.

不織布を構成するナノファイバー材料としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、セルロース繊維等が挙げられるが、特にバクテリアセルロース(以下、BCと略す。)やパルプ等の天然セルロースを原料として得られる微小繊維状セルロース(マイクロフィブリレーテッドセルロース、以下、MFCと略す。)等、いわゆる微細セルロース繊維からなる不織布は、耐熱性、耐薬品性、さらには表面活性の高さに由来した高吸着性能等濾過材としての高い特性が期待できる。また、微細セルロース繊維からなる不織布は高い結晶性を有し、かつ高弾性率であるので、研磨材としての利用も大いに期待できるところである。   Examples of the nanofiber material constituting the nonwoven fabric include polyester fiber, polyamide fiber, polyolefin fiber, cellulose fiber, and the like. In particular, microfibers obtained from natural cellulose such as bacterial cellulose (hereinafter abbreviated as BC) and pulp as raw materials. Non-woven fabrics made of so-called fine cellulose fibers, such as fibrous cellulose (microfibrated cellulose, hereinafter abbreviated as MFC), are filtered with high adsorption performance derived from heat resistance, chemical resistance and high surface activity. High properties as a material can be expected. Further, since the nonwoven fabric made of fine cellulose fibers has high crystallinity and high elastic modulus, it can be expected to be used as an abrasive.

微細セルロース繊維から構成される不織布としては、以下の特許文献1に、BCの製膜技術が紹介されている。特許文献1には、静置培養によって得られたBCゲルを圧搾後、乾燥させて得たBC膜にエポキシ系樹脂やアクリル系樹脂をハイブリッド化させたハイブリッドフィルムは、低線膨張率であると同時に高透明性を有するため、光学フィルムや光学基板として有効であることが開示されている。
しかしながら、特許文献1によると、静置培養で得られたBC膜は、非常に緻密な構造をもつ膜であり、空孔率(開孔率)がせいぜい30%程度であり、このような空孔率の小さな膜は濾過効率の観点から濾過材として到底利用することはできない(すなわち、圧力損失が高すぎるために、濾過速度を遅くしなくてはならない)。更に、セルロースは水に対して高い親和性があり、水を含む溶液系に対して膨潤するので、水を含む溶液系の濾過材、或いは血液分離膜として特許文献1の不織布を使用すると経時的に平均孔径が変化し、捕集効率或いは分離効率が低下するという問題がある。また、研磨材としても同様に水を含む溶液系で研磨を行う場合、経時的に形態変化が起こり、研磨材としての寿命が非常に短いという問題がある。
As a non-woven fabric composed of fine cellulose fibers, BC film forming technology is introduced in the following Patent Document 1. Patent Document 1 discloses that a hybrid film obtained by hybridizing an epoxy resin or an acrylic resin to a BC film obtained by pressing and drying a BC gel obtained by stationary culture has a low linear expansion coefficient. At the same time, since it has high transparency, it is disclosed that it is effective as an optical film or an optical substrate.
However, according to Patent Document 1, the BC membrane obtained by stationary culture is a membrane having a very dense structure, and the porosity (opening rate) is at most about 30%. A membrane with a small porosity cannot be used as a filter medium from the viewpoint of filtration efficiency (that is, the filtration rate must be slowed because the pressure loss is too high). Furthermore, since cellulose has a high affinity for water and swells in a solution system containing water, if the nonwoven fabric of Patent Document 1 is used as a solution-based filter medium containing water or a blood separation membrane, the time-lapse occurs. However, there is a problem that the average pore diameter is changed and the collection efficiency or the separation efficiency is lowered. Similarly, when polishing is performed with a solution system containing water, there is a problem that the shape changes with time and the life as an abrasive is very short.

一方、本発明者らは、最大繊維径1500nm以下の繊維径を有するセルロース繊維から構成され、高空孔率で微細なネットワーク構造を有する不織布を提案している(以下、特許文献2参照)。特許文献2に記載されたセルロース不織布は、測定部位による物性のばらつきが少ない、膜質均一性に優れたものである。
しかしながら、特許文献2に記載されたセルロース不織布も特許文献1のBC膜と同様に水に対する耐性の低さに問題があった。
以上のとおり、高い空孔率と水に対する高い耐久性を有する微細セルロース繊維からなる不織布はこれまで提案されていなかった。
On the other hand, the present inventors have proposed a nonwoven fabric composed of cellulose fibers having a maximum fiber diameter of 1500 nm or less and having a high porosity and a fine network structure (refer to Patent Document 2 below). The cellulose nonwoven fabric described in Patent Document 2 has excellent film quality uniformity with little variation in physical properties depending on the measurement site.
However, the cellulose nonwoven fabric described in Patent Document 2 also has a problem of low resistance to water, like the BC film of Patent Document 1.
As described above, a nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers having high porosity and high durability against water has not been proposed so far.

特開2005−60680号公報JP 2005-60680 A 国際公開第2006−004012号公報International Publication No. 2006-004012

本発明が解決しようとする課題は、セルロース特有の耐熱性、耐薬品性、高弾性率と表面活性の高さに由来した高吸着性能を有し、かつ高い空孔率と水に対する高い耐久性を有する微細セルロース繊維からなる耐水性セルロースシートを提供することである。   The problems to be solved by the present invention are the heat resistance, chemical resistance, high adsorption performance derived from high elasticity and surface activity, and high porosity and high durability against water. It is providing the water-resistant cellulose sheet which consists of a fine cellulose fiber which has.

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討し実験を重ねた結果、以下の解決手段により上記課題が解決しうることを予想外に見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下のとおりである。
As a result of intensive studies and experiments to solve the above problems, the present inventors have unexpectedly found that the above problems can be solved by the following solution means, and have completed the present invention.
That is, the present invention is as follows.

[1]数平均繊維径が500nm以下の微細セルロース繊維から構成される不織布からなる耐水性セルロースシートであって、該微細セルロース繊維は、ジビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、多官能エポキシ化合物、及びイソシアネート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋剤によって架橋されており、かつ、下記(1)〜(4)の要件:
(1)微細セルロース繊維の重量比率:96.6重量%以上99重量%以下
(2)空孔率:50%以上
(3)目付10g/m相当の引張強度:6N/15mm以上
(4)引張強度の乾湿強度比:50%以上
のすべてを満足する耐水性セルロースシート。
[1] A water-resistant cellulose sheet comprising a nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less, wherein the fine cellulose fibers are divinyl sulfone, carbodiimide, dihydrazine, dihydrazide, epichlorohydrin, polyfunctional epoxy It is bridge | crosslinked by the at least 1 sort (s) of crosslinking agent chosen from the group which consists of a compound and an isocyanate compound, and the following (1)-(4) requirements:
(1) Weight ratio of fine cellulose fiber: 96.6 % by weight or more and 99% by weight or less (2) Porosity: 50% or more (3) Tensile strength equivalent to 10 g / m 2 per unit area: 6N / 15mm or more (4) A water-resistant cellulose sheet satisfying all of the wet / dry strength ratio of tensile strength: 50% or more.

[2]透水後の平均孔径変化率が40%以下である、前記[1]に記載の耐水性セルロースシート。   [2] The water-resistant cellulose sheet according to [1], wherein an average pore diameter change rate after water permeation is 40% or less.

]前記[1]又は[2]に記載の耐水性セルロースシートを含む濾過材。 [ 3 ] A filter medium comprising the water-resistant cellulose sheet according to [1] or [2] .

]前記[]に記載の濾過材を含むフィルターカートリッジ。 [ 4 ] A filter cartridge including the filter medium according to [ 3 ].

]前記[1]〜[]のいずれかに記載の耐水性セルロースシートを含む血液分離膜。 [ 5 ] A blood separation membrane comprising the water-resistant cellulose sheet according to any one of [1] to [ 3 ].

]前記[1]〜[]のいずれかに記載の耐水性セルロースシートを含む研磨テープ。 [ 6 ] A polishing tape comprising the water-resistant cellulose sheet according to any one of [1] to [ 3 ].

本発明の耐水性セルロースシートは、セルロース特有の耐熱性、耐薬品性、高弾性率と表面活性の高さに由来した高吸着性能を有し、かつ高い空孔率と水に対する高い耐久性を有するので、濾過材として水系から有機溶剤系まで広い溶剤範囲で利用できると同時に血液分離膜・吸着膜として有効に利用できる。また本発明の耐水性セルロースシートは、半導体製造ラインにおいて研磨テープとして利用できる。   The water-resistant cellulose sheet of the present invention has high adsorption performance derived from heat resistance, chemical resistance, high elastic modulus and high surface activity specific to cellulose, and has high porosity and high durability against water. Therefore, it can be used as a filter medium in a wide solvent range from aqueous to organic solvent, and at the same time, it can be effectively used as a blood separation membrane / adsorption membrane. The water-resistant cellulose sheet of the present invention can be used as a polishing tape in a semiconductor production line.

本発明の耐水性セルロースシートは、数平均繊維径は500nm以下の微細セルロース繊維からなるセルロース不織布から構成される。
ここで、本発明で定義する微細セルロース繊維の数平均繊維径は、以下の方法にて算出する。
(数平均繊維径の算出方法)
シートの表面に関して、無作為に3箇所、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を10000倍相当の倍率で行った時に、得られたSEM画像に対し、画面に対し水平方向と垂直方向にラインを引き、ラインに交差する繊維の繊維径を拡大画像から実測し、交差する繊維の個数と各繊維の繊維径を数える。こうして一つの画像につき縦横2系列の測定結果を用いて数平均繊維径を算出する。さらに抽出した他の2つのSEM画像についても同じように数平均繊維径を算出し、合計3画像分の結果を平均化し、対象とする試料の数平均繊維径とする。
The water-resistant cellulose sheet of the present invention is composed of a cellulose nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less.
Here, the number average fiber diameter of the fine cellulose fiber defined in the present invention is calculated by the following method.
(Calculation method of number average fiber diameter)
With respect to the surface of the sheet, when the observation with a scanning electron microscope (SEM) was performed at 3 times at random at a magnification equivalent to 10,000 times, the obtained SEM image was lined in the horizontal and vertical directions with respect to the screen. Then, the fiber diameter of the fiber that intersects the line is measured from the enlarged image, and the number of intersecting fibers and the fiber diameter of each fiber are counted. In this way, the number average fiber diameter is calculated using two series of measurement results for one image. Further, the number average fiber diameter is calculated in the same manner for the other two extracted SEM images, and the results for a total of three images are averaged to obtain the number average fiber diameter of the target sample.

微細セルロース繊維の数平均繊維径が500nm以下であると、微細繊維同士の交絡点増加により引張強度が上昇する傾向があると共に乾湿強度比が高くなる。微細セルロース繊維の数平均繊維径が500nmよりも大きな場合には、引張強度の乾湿強度比が50%以上のセルロースシートを得ることができない。その理由は明らかではないが、例えば、耐性付与方法の一つとして架橋剤での処理があるが、繊維径が大きいと繊維表面の極一部しか架橋処理の効果が及ばないものと推測する。強度発現及び乾湿強度比向上の観点から微細セルロース繊維の数平均繊維径は、10nm以上350nm以下、より好ましくは30nm以上300nm以下である。尚、本発明の微細セルロース繊維は、短繊維状(ステープル状)の微細繊維であって、エンドレスの長繊維状(フィラメント状)のものは含まない。   When the number average fiber diameter of the fine cellulose fibers is 500 nm or less, the tensile strength tends to increase due to an increase in the entanglement points between the fine fibers, and the wet / dry strength ratio increases. When the number average fiber diameter of the fine cellulose fibers is larger than 500 nm, a cellulose sheet having a tensile / dry strength ratio of 50% or more cannot be obtained. Although the reason is not clear, for example, there is a treatment with a crosslinking agent as one of the resistance imparting methods. However, when the fiber diameter is large, it is assumed that only a very small part of the fiber surface has an effect of the crosslinking treatment. The number average fiber diameter of the fine cellulose fiber is 10 nm or more and 350 nm or less, more preferably 30 nm or more and 300 nm or less from the viewpoint of strength development and improvement of the wet / wet strength ratio. The fine cellulose fiber of the present invention is a short fiber (staple-like) fine fiber and does not include an endless long fiber (filament-like) fiber.

本発明の耐水性セルロースシートは、最大繊維径1500nmを超えるセルロース繊維が含まれていないことが好ましい。本発明において、上記太い繊維径のセルロース繊維を含まないとは、シートの表面に関して、無作為に3箇所、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を10000倍相当の倍率で行った時に、得られた全てのSEM画像中に繊維径が1500nmを超える繊維が平均2本未満であることをいう。最大繊維径が1500nmを超えるセルロース繊維が含まれていると、強伸度などの機械的物性が部分的に変動する場合がある。セルロース繊維の最大繊維径は、より好ましくは1200nm以下、さらに好ましくは1000nm以下である。   It is preferable that the water-resistant cellulose sheet of the present invention does not contain cellulose fibers exceeding the maximum fiber diameter of 1500 nm. In the present invention, the fact that the cellulose fiber having the above-mentioned large fiber diameter is not included is obtained when the surface of the sheet is randomly observed at three places with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification equivalent to 10,000 times. It means that the average number of fibers having a fiber diameter exceeding 1500 nm is less than 2 in all SEM images. When cellulose fibers having a maximum fiber diameter exceeding 1500 nm are contained, mechanical properties such as high elongation may partially fluctuate. The maximum fiber diameter of the cellulose fiber is more preferably 1200 nm or less, and still more preferably 1000 nm or less.

本発明の耐水性セルロースシートは、微細セルロース繊維の重量比率が、1重量%以上99重量%以下である。微細セルロース繊維の重量比率が1重量%未満であると均一な微細孔径の形成が困難であるので、粗大ピンホールが多数形成され、また比表面積が低下することから、濾過材或いは分離膜としての捕集効率が大幅に低下する。一方、上記セルロース繊維の重量比率が99重量%を超えると機械的強度が低下し、取扱性に劣るものとなる。本発明の耐水性セルロースシートにおける微細セルロース繊維の重量比率は、好ましくは3重量%以上95重量%以下であり、さらに好ましくは5重量%以上90重量%以下である。   In the water-resistant cellulose sheet of the present invention, the weight ratio of fine cellulose fibers is 1% by weight or more and 99% by weight or less. When the weight ratio of the fine cellulose fibers is less than 1% by weight, it is difficult to form a uniform fine pore diameter, so that a large number of coarse pinholes are formed and the specific surface area is reduced. Collection efficiency is greatly reduced. On the other hand, when the weight ratio of the cellulose fiber exceeds 99% by weight, the mechanical strength is lowered and the handleability is poor. The weight ratio of the fine cellulose fibers in the water-resistant cellulose sheet of the present invention is preferably 3% by weight to 95% by weight, and more preferably 5% by weight to 90% by weight.

本発明の耐水性セルロースシートは、空孔率が50%以上である。本発明の耐水性セルロースシートは50%以上の空孔率を有することで、濾過材又は分離膜として利用する場合、高い捕集効率を発揮できる。更に、研磨テープは、研磨砥粒とバインダー樹脂を混練したものを基材となる不織布に塗布して製造されるが、本発明の耐水性セルロースシートは、高い空孔率を有しているので、研磨砥粒を効率的に把持できるし、また、バインダー樹脂との一体性が向上し、研磨工程における剥がれなどのトラブルが生じない。好ましい空孔率の範囲は60%以上、より好ましくは70%以上である。空孔率の上限値については特に限定する必要はないが、制御できる範囲としては98%以下、好ましくは95%以下である。   The water-resistant cellulose sheet of the present invention has a porosity of 50% or more. When the water-resistant cellulose sheet of the present invention has a porosity of 50% or more, it can exhibit high collection efficiency when used as a filter medium or a separation membrane. Furthermore, the polishing tape is manufactured by applying a kneaded abrasive abrasive and a binder resin to a nonwoven fabric as a base material, but the water-resistant cellulose sheet of the present invention has a high porosity. In addition, the abrasive grains can be efficiently gripped, and the integrity with the binder resin is improved, and troubles such as peeling in the polishing process do not occur. A preferable porosity range is 60% or more, and more preferably 70% or more. The upper limit value of the porosity is not particularly limited, but the controllable range is 98% or less, preferably 95% or less.

本発明の耐水性セルロースシートの目付10g/m相当の引張強度は6N/15mm以上である。シートの引張強度はその目付の大小に影響されるが、目付10g/m相当の引張強度が6N/15mm未満であるとシートの取扱い時の破損につながる。好ましくは、7N/15mm以上、より好ましくは8N/15mm以上である(いずれも目付10g/m相当)。一方、本発明の耐水性セルロースシートの引張強度の上限値は特にないが、目付10g/m当り100N/15mmを超えることは実質ありえない。尚、本発明における引張強度は、105℃に温度制御された乾燥機内で6時間乾燥後、デシケータ内で30分以上保管した後に測定する。 The tensile strength corresponding to a basis weight of 10 g / m 2 of the water-resistant cellulose sheet of the present invention is 6 N / 15 mm or more. The tensile strength of the sheet is affected by the basis weight, but if the tensile strength corresponding to a basis weight of 10 g / m 2 is less than 6 N / 15 mm, the sheet will be damaged during handling. Preferably, it is 7 N / 15 mm or more, more preferably 8 N / 15 mm or more (both are equivalent to a basis weight of 10 g / m 2 ). On the other hand, the upper limit of the tensile strength of the water-resistant cellulose sheet of the present invention is not particularly limited, but it is substantially impossible to exceed 100 N / 15 mm per 10 g / m 2 . The tensile strength in the present invention is measured after drying for 6 hours in a dryer controlled at 105 ° C. and after storing for 30 minutes or more in a desiccator.

本発明の耐水性セルロースシートは、引張強度の乾湿強度比が50%以上であることが必要である。本発明で定義する乾湿強度比とは、上記所定の条件で乾燥シートの引張強度を乾燥強度とし、当該乾燥シートを、シートを浸すに十分な水をはった容器内に5分間浸漬した後に測定した引張強度を湿潤強度とし、下記式(1):
乾湿強度比(%)=(湿潤強度)/(乾燥強度)×100 式(1)
にて算出したものをいう。尚、ここでは乾燥強度、湿潤強度ともに目付10g/m相当に換算する必要はない。
The water-resistant cellulose sheet of the present invention needs to have a tensile / dry strength ratio of 50% or more. The wet / dry strength ratio defined in the present invention means that the tensile strength of the dry sheet is defined as the dry strength under the above-mentioned predetermined conditions, and the dry sheet is immersed for 5 minutes in a container with sufficient water to immerse the sheet. The measured tensile strength is defined as wet strength, and the following formula (1):
Dry / wet strength ratio (%) = (wet strength) / (dry strength) × 100 Formula (1)
The one calculated by. Here, it is not necessary to convert the dry strength and wet strength to the equivalent of 10 g / m 2 per unit area.

本発明の耐水性セルロースシートは、引張強度の乾湿強度比が50%以上であるので、水を含む溶液系の濾過材或いは血液分離膜として利用する場合、平均孔径が経時的に変化することなく、長期間安定的に捕集効果を維持発揮することができ、また、研磨材として利用する場合もその使用寿命が長期化する。本発明の耐水性セルロースシートの乾湿強度比は60%以上が利用上の利点(濾過材や研磨材としての長寿命化)から好ましく、より好ましくは70%以上である。また、本発明の耐水性セルロースシートは、透水後の平均孔径変化率が40%以下であることが濾過材や研磨材としての長寿命化の観点から好ましく、より好ましくは30%以下、最も好ましくは20%以下である。平均孔径は、パームポロメータ(西華産業製 CFE−1200AEX)を用いた細孔径分布測定試験において評価される。透水後の平均孔径変化率は、透水前後の平均孔径の違いを下記式(2):
透水後の平均孔径変化率(%)=(透水後の平均孔径−透水前の平均孔径)/透水前の平均孔径×100 式(2)
にて算出するものである。
The water-resistant cellulose sheet of the present invention has a tensile / wet strength ratio of 50% or more. Therefore, when used as a solution-based filter medium containing water or a blood separation membrane, the average pore diameter does not change with time. In addition, the collection effect can be stably maintained for a long period of time, and the service life can be extended when used as an abrasive. The wet / dry strength ratio of the water-resistant cellulose sheet of the present invention is preferably 60% or more from the advantage of use (longer life as a filtering material or an abrasive), more preferably 70% or more. In addition, the water-resistant cellulose sheet of the present invention preferably has an average pore diameter change rate of 40% or less after water permeation from the viewpoint of extending the life as a filtering material or an abrasive, more preferably 30% or less, and most preferably Is 20% or less. The average pore diameter is evaluated in a pore diameter distribution measurement test using a palm porometer (CFE-1200AEX manufactured by Seika Sangyo). The average pore diameter change rate after water permeation is expressed by the following formula (2):
Average pore diameter change rate after water permeation (%) = (average pore diameter after water permeation−average pore diameter before water permeation) / average pore diameter before water permeation × 100 formula (2)
Is calculated by

ここで、透水後の平均孔径は、シートを水漏れのないように濾過器にセットし、送液ポンプを用いて超純水を圧力1kg/cmで60分間送液し、その後、水分をエタノールで完全置換されたサンプルを用いて評価する。 Here, the average pore diameter after water permeation is set such that the sheet is not leaked, and the ultrapure water is fed at a pressure of 1 kg / cm 2 for 60 minutes using a liquid feed pump. Evaluation is performed using a sample completely substituted with ethanol.

本発明の耐水性を構成する微細セルロース繊維は、架橋剤にて架橋されていることが好ましい。架橋剤としては、セルロースとの反応性からジビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、多官能エポキシ化合物、及びイソシアネート化合物からなる群からなる少なくとも1種の架橋剤が選ばれる。   The fine cellulose fiber constituting the water resistance of the present invention is preferably crosslinked with a crosslinking agent. As the cross-linking agent, at least one cross-linking agent selected from the group consisting of divinyl sulfone, carbodiimide, dihydrazine, dihydrazide, epichlorohydrin, polyfunctional epoxy compound, and isocyanate compound is selected because of its reactivity with cellulose.

多官能エポキシ化合物としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールジグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ペンタエリシトール、ジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル等が挙げられる。   Polyfunctional epoxy compounds include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, diglycerol diglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythridine ether. Examples include cytosyl, diglycidyl ether, trimethylolpropane polyglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, and polypropylene glycol diglycidyl ether.

イソシアネート化合物としては、水分散性のポリイソシアネートが挙げられ、水分散性のポリイソシアネートとしては、具体的には、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4‘−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、2−ニトロジフェニル−4,4’−ジイソシアネート、2、2‘−ジフェニルプロパン−4,4’−ジイソシアネート、3,3‘−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、ナフチレン−1,4−ジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、3,3’−ジメトキシジフェニル−4,4’−ジイソシアネート等の芳香族イソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族イソシアネート、キシリレン−1,4’−ジイソシアネート、キシリレン−1,3’−ジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添加トリレンジジイソシアネート、水添加キシリレンジイソシアネート、水添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水添加テトラメチルキシリレンジイソシアネート、脂環式ジイソシアネート及びこれらの化合物と活性水素基含有化合物との反応によるNCO基末端化合物等が挙げられる。
また、水分散性のポリイソシアネートとして、有機イソシアネートにポリオールを付加させるとともにイソシアヌレート化触媒を加え、イソシアヌレート環構造を導入したポリイソシアネートの代わりに、ジイソシアネートの重合体や2官能以上のポリオール等とジイソシアネートあるいはポリメトリック体との反応で得られるプレポリマー的なイソシアネート化合物を用いても構わない。これらのポリイソシアネートは単独又は2種以上の混合物で使用することができる。
Examples of the isocyanate compound include water-dispersible polyisocyanates. Specific examples of water-dispersible polyisocyanates include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, and 4,4′-. Diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4,4′-diisocyanate, 2,2′-diphenylpropane-4,4′-diisocyanate, 3,3 ′ -Dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, naphthylene-1,4-diisocyanate, naphthylene-1,5-diisocyanate Aromatic isocyanates such as 3,3′-dimethoxydiphenyl-4,4′-diisocyanate, aliphatic isocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,4-tetramethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, xylylene-1,4 ′ Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, xylylene-1,3′-diisocyanate, isophorone diisocyanate, water-added tolylene diisocyanate, water-added xylylene diisocyanate, water-added diphenylmethane diisocyanate, water-added tetramethylxylylene diisocyanate, alicyclic diisocyanate And NCO group-terminated compounds obtained by reacting these compounds with active hydrogen group-containing compounds.
Also, as a water-dispersible polyisocyanate, a polyol is added to an organic isocyanate and an isocyanurate-forming catalyst is added, and instead of a polyisocyanate having an isocyanurate ring structure introduced, a polymer of diisocyanate, a bifunctional or higher functional polyol, etc. You may use the prepolymer-like isocyanate compound obtained by reaction with a diisocyanate or a polymetric body. These polyisocyanates can be used alone or in a mixture of two or more.

以上列挙した架橋剤のうち、安全性やセルロースとの反応性の高さ、更に架橋剤の安定性、着色抑制の観点から、ジビニルスルホン、エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、脂肪族又は脂環式ポリイソシアネートが好ましい。   Among the cross-linking agents listed above, divinyl sulfone, ethylene glycol diglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, polyglycerol poly (polyglycerol) are used from the viewpoint of safety, high reactivity with cellulose, stability of the cross-linking agent, and suppression of coloring. Glycidyl ethers, aliphatic or alicyclic polyisocyanates are preferred.

また、本発明の耐水性を構成する微細セルロース繊維は、本発明の目的を阻害しない範囲内で化学修飾されていてもよい。例えば、微細セルロース繊維(微細セルロース繊維)の表面に存在する一部あるいは大部分の水酸基が酢酸エステル、硝酸エステル、硫酸エステルを含むエステル化されたもの、メチルエーテルを代表とするアルキルエーテル、カルボキシメチルエーテルを代表とするカルボキシエーテル、シアノエチルエーテルを含むエーテル化されたもの、またTEMPO酸化触媒によって6位の水酸基が酸化され、カルボキシル基(酸型、塩型を含む)となったものを含むことができる。また、タンパク除去フィルターとして利用する場合は、これらの化学修飾されたセルロース繊維に抗体を固定化してもよいし、また、セルロース表面にポリエチレングリコール等のアルキルエーテル類をグラフトさせてもよく、期待する特性によって適宜選択することができる。   Moreover, the fine cellulose fiber which comprises the water resistance of this invention may be chemically modified within the range which does not inhibit the objective of this invention. For example, some or most of the hydroxyl groups present on the surface of fine cellulose fibers (fine cellulose fibers) are esterified containing acetate ester, nitrate ester, sulfate ester, alkyl ethers such as methyl ether, carboxymethyl It may include etherified carboxy ethers, etherified ones containing cyanoethyl ether, and those in which the hydroxyl group at the 6-position is oxidized by a TEMPO oxidation catalyst to form carboxyl groups (including acid and salt forms). it can. In addition, when used as a protein removal filter, an antibody may be immobilized on these chemically modified cellulose fibers, or alkyl ethers such as polyethylene glycol may be grafted on the cellulose surface, which is expected. It can be appropriately selected depending on the characteristics.

本発明の耐水性セルロースシートが好適に機能するためには、微細な網目構造を有しかつ一定の通気性を有することが重要であって、目付が5g/m以上200g/m以下かつ透気抵抗度が10s/100ml以上2000s/100ml以下のバランスで制御されている必要がある。目付が5g/mよりも小さなシートは薄過ぎて取扱性が著しく悪くなり、一方、目付が200g/mよりも大きくなると、空孔率が小さくなる。 In order for the water-resistant cellulose sheet of the present invention to function suitably, it is important to have a fine network structure and a certain air permeability, and the basis weight is 5 g / m 2 or more and 200 g / m 2 or less. The air permeability resistance needs to be controlled with a balance of 10 s / 100 ml or more and 2000 s / 100 ml or less. A sheet having a basis weight of less than 5 g / m 2 is too thin and the handleability is remarkably deteriorated. On the other hand, when the basis weight is greater than 200 g / m 2 , the porosity is reduced.

透気抵抗度とは、気体や液体等流体の流れやすさの指標であって、透気抵抗度の数値が低い程、流体が流れ易く、逆に数値が大きいと流体の流れに難さ表す。本発明における透気抵抗度は、25cm角の濾材を10等分にエリア分けし、当該10区画についてガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G−B2C)を用いて、100mlの空気の透過時間を測定した値の平均値であるが、1箇所でも10s/100mlを下回る部分、或いは2000s/100mlを越える部分がある場合、本発明に規定する透気抵抗度からは除外される。膜質均一性の悪さを示唆するものであるからである。本発明の定義による方法にて評価された透気抵抗度が10s/100ml未満であると濾過材・分離膜として捕集効率が著しく低下する一方、研磨材としては、研磨砥粒の効率的把持ができない。一方、透気抵抗度は、2000s/100mlを超えると濾過材・分離膜として利用する場合、濾過速度が著しく低下するとともに、濾過工程において、圧力損失が大きく、濾過膜の破裂を引き起こす。本発明の濾材の目付は、8g/m以上180g/m以下であることが取扱性と低圧力損失という観点から好ましく、最も好ましくは10g/m以上150g/m以下である。また透気抵抗度は捕集効率と濾過時の濾膜破損防止の観点から好ましくは20s/100ml以上1500s/100ml以下の範囲である。 Air permeability resistance is an index of the ease of flow of fluids such as gas and liquid. The lower the value of air resistance, the easier the fluid flows, and vice versa. . The air permeation resistance in the present invention is obtained by dividing a 25 cm square filter medium into 10 equal areas, and using the Gurley type densometer (model G-B2C, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) for the 10 sections, 100 ml of air. The average value of the measured values of the permeation time is excluded from the air resistance specified in the present invention if there is a portion below 10 s / 100 ml or a portion exceeding 2000 s / 100 ml even at one location. This is because it suggests poor film quality uniformity. When the air resistance evaluated by the method according to the definition of the present invention is less than 10 s / 100 ml, the trapping efficiency as a filter medium / separation membrane is remarkably lowered. I can't. On the other hand, when the air resistance exceeds 2000 s / 100 ml, when it is used as a filter medium / separation membrane, the filtration rate is remarkably reduced and the pressure loss is large in the filtration step, causing the membrane to burst. The basis weight of the filter medium of the present invention is preferably 8 g / m 2 or more and 180 g / m 2 or less from the viewpoint of handling and low pressure loss, and most preferably 10 g / m 2 or more and 150 g / m 2 or less. The air resistance is preferably in the range of 20 s / 100 ml to 1500 s / 100 ml from the viewpoint of collection efficiency and prevention of membrane breakage during filtration.

本発明の濾材における微細セルロース繊維からなるセルロース不織布は、糖、多価アルコール、アルコール誘導体、及び水溶性高分子からなる群から選択される1種以上の水溶性化合物を含有していてもよい。
ここで、糖としては、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、キシロース、トレハロース、セロビオース、及びマルトース、多価アルコールとしては、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、及びグリセリン、アルコール誘導体としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、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モノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、及びジエチレングリコールジメチルエーテル、水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、水溶性多糖、および水溶性多糖誘導体等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
The cellulose nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers in the filter medium of the present invention may contain one or more water-soluble compounds selected from the group consisting of sugars, polyhydric alcohols, alcohol derivatives, and water-soluble polymers.
Here, as sugar, glucose, mannose, galactose, fructose, xylose, trehalose, cellobiose and maltose, as polyhydric alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol and glycerin, as alcohol derivative, ethylene glycol monomethyl ether , Ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether, water-soluble polymers include polyvinyl alcohol, polyvinyl pyrrolidone, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyacrylic acid, Polymethacrylic acid, water-soluble polysaccharides, and Soluble polysaccharide derivatives, and the like, but not limited thereto.

ここで、水溶性多糖は、水溶性の多糖を意味し、天然物としても多種の化合物が存在する。例えば、でんぷんや可溶化でんぷん、アミロース、プルランに代表されるα−1,4−グルカン、デキストランに代表されるα−1,6−グルカン、カードラン、レンチナンに代表されるβ−1,3−グルカン、アミロペクチン、グリコーゲンに代表される分岐糖、キシラン、ガラクタン、マンナン、グルコマンナン、グルコマンノグリカン、ガラクトグルコマンノグリカン、グアランに代表されるヘテログリカンを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   Here, the water-soluble polysaccharide means a water-soluble polysaccharide, and various compounds exist as natural products. For example, α-1,4-glucan represented by starch, solubilized starch, amylose and pullulan, α-1,6-glucan represented by dextran, curdlan and β-1,3-glucan represented by lentinan Examples include glucan, amylopectin, branched sugars typified by glycogen, xylan, galactan, mannan, glucomannan, glucomannoglycan, galactoglucomannoglycan, and heteroglycans typified by guaran. It is not something.

また、水溶性多糖誘導体は、上述した水溶性多糖の誘導体、例えば、アルキル化物、ヒドロキシアルキル化物、アセチル化物であって、水溶性のものが含まれる。あるいは、誘導体化する前の多糖がセルロース、スターチなどの様に水に不溶性であっても、誘導体化、例えばヒドロキシアルキル化やアルキル化、カルボキシアルキル化によって、水溶性化されたものも該水溶性多糖誘導体に含まれる。具体的には、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などのヒドロキシアルキルセルロース、ヒドロキシエチルスターチ、ヒドロキシプロピルスターチなどのヒドロキシアルキルスターチ、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、さらには、ヒドロキシエチルメチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロースのように、2種類以上の官能基で誘導体化された水溶性多糖誘導体も含まれるが、これらに限定されるものではない。   The water-soluble polysaccharide derivative includes the above-described water-soluble polysaccharide derivatives, for example, alkylated products, hydroxyalkylated products, and acetylated products, which are water-soluble. Alternatively, even if the polysaccharide before derivatization is insoluble in water such as cellulose, starch, etc., the water-solubilized one by derivatization, for example, hydroxyalkylation, alkylation, carboxyalkylation is also said water-soluble Included in polysaccharide derivatives. Specifically, hydroxyalkyl celluloses such as hydroxyethyl cellulose and hydroxypropyl cellulose, hydroxyalkyl starches such as hydroxyethyl starch and hydroxypropyl starch, methylcellulose, carboxymethylcellulose, carboxyethylcellulose, and hydroxyethylmethylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose. In addition, water-soluble polysaccharide derivatives derivatized with two or more kinds of functional groups are also included, but are not limited thereto.

上述した水溶性化合物のうち、水溶性高分子である水溶性多糖及び水溶性多糖誘導体は、耐熱性の高いものが多く、セルロース不織布の強度を向上させる効果も大きいので、そのような性質の水溶性多糖及び水溶性多糖誘導体を使用すれば、得られるセルロース不織布は、セルロースが元来有する耐熱性を損なわない高強度のものとなるので、特に好ましい。   Among the water-soluble compounds described above, water-soluble polysaccharides and water-soluble polysaccharide derivatives, which are water-soluble polymers, are often highly heat-resistant and have a large effect of improving the strength of cellulose nonwoven fabrics. When the water-soluble polysaccharide and the water-soluble polysaccharide derivative are used, the cellulose nonwoven fabric obtained is particularly preferable because it has a high strength that does not impair the heat resistance inherent in cellulose.

耐水性セルロースシートに上記水溶性化合物が含まれることによって、当該水溶性化合物が微細なセルロー繊維間の接触点強度を補強するバインダーとして機能する。水溶性化合物の含有量としては、濾材重量に対して0.5重量%以上20重量%以下が好ましく、より好ましくは0.8重量%以上15重量%以下、さらに好ましくは1.0重量%以上10重量%以下である。尚、上述した水溶性化合物は、2%水溶液の溶液粘度(B型粘度計)が、500〜6,000mPa・sであることが、上記バインダー効果発現のためには好ましく、また、後述するシートの製造工程におけるエマルジョン系の抄紙用分散液の分散安定性のためにも水溶性化合物の溶液粘度がこの範囲にあることが好ましい。   When the water-soluble cellulose sheet contains the water-soluble compound, the water-soluble compound functions as a binder that reinforces the contact point strength between fine cellulose fibers. The content of the water-soluble compound is preferably 0.5% by weight or more and 20% by weight or less, more preferably 0.8% by weight or more and 15% by weight or less, and further preferably 1.0% by weight or more with respect to the weight of the filter medium. 10% by weight or less. The water-soluble compound described above preferably has a 2% aqueous solution viscosity (B-type viscometer) of 500 to 6,000 mPa · s in order to exhibit the binder effect, and a sheet described later. It is preferable that the solution viscosity of the water-soluble compound is within this range also for the dispersion stability of the emulsion paper dispersion in the production process.

尚、本発明の耐水性セルロースシートは、シート重量に対して10重量%未満、かつ本発明の目的を阻害しない範囲内で、ポリプロピレンの短繊維、ポリプロピレン(芯)とポリエチレン(鞘)の複合繊維、ポリプロピレン(芯)とエチレンビニルアルコール(鞘)の複合繊維、高融点ポリエステル(芯)と低融点ポリエステル(鞘)の複合繊維等のバインダー繊維を含有することができる。また、本発明の耐水性セルロースシートは、シート重量に対して10重量%未満、かつ本発明の奏する効果を害さない範囲で、シリカ粒子、アルミナ粒子、ダイヤモンド粒子、窒化硼素、炭化珪素、酸化チタン粒子、炭酸カルシウム粒子のような無機系粒子状化合物、また架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機系微粒子を含有することができる。   The water-resistant cellulose sheet of the present invention is less than 10% by weight based on the weight of the sheet, and is a polypropylene short fiber, a composite fiber of polypropylene (core) and polyethylene (sheath) as long as the object of the present invention is not impaired Binder fibers such as a composite fiber of polypropylene (core) and ethylene vinyl alcohol (sheath), a composite fiber of high-melting polyester (core) and low-melting polyester (sheath) can be contained. Further, the water-resistant cellulose sheet of the present invention is less than 10% by weight with respect to the sheet weight and does not impair the effects of the present invention, so that silica particles, alumina particles, diamond particles, boron nitride, silicon carbide, titanium oxide Inorganic particulate compounds such as particles and calcium carbonate particles, and organic fine particles such as crosslinked acrylic resin, crosslinked polystyrene, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, urea resin, and polycarbonate resin can be contained.

本発明の耐水性セルロースシートは、数平均繊維径0.5μm以上30μm以下の有機繊維からなる層を、濾材重量に対して1重量%以上95重量%以下の重量比率で配することができる。   In the water-resistant cellulose sheet of the present invention, a layer composed of organic fibers having a number average fiber diameter of 0.5 μm or more and 30 μm or less can be disposed at a weight ratio of 1% by weight to 95% by weight with respect to the weight of the filter medium.

有機繊維から成る層と本発明で特定する微細セルロース繊維からなる不織布とを組み合わせることで、シートとしての取扱性が改善されると同時に、有機繊維層を液層に配すると濾過材・分離膜としての寿命が改善される場合がある(大きな粒径のものを有機繊維層で濾別するためと思われる)。有機繊維の数平均繊維径は数平均繊維径0.5μm以上30μm以下であることが、シートの強度改善と柔軟性維持、更には、膜質均一性のために好ましい。また、有機繊維の数平均繊維径がこの範囲にあることで有機繊維層が数μm〜数十μmの空孔を形成し、粗大粒子の濾材としても作用する。また、有機繊維の耐水性セルロースシートに対する重量比率は、1重量%以上95重量%以下であることが好ましく、1重量%以上であることでシートの強度が改善される。有機繊維の重量比率が95重量%を超えると微細セルロース繊維の特長(比表面積の高さによる高吸着性能)が阻害される。好ましい有機繊維の繊維径は1μm以上25μm以下、より好ましくは1.5μm以上20μm以下であって、好ましい有機繊維層の重量比率は5重量%以上90重量%以下、より好ましくは10重量%以上80重量%以下である。   By combining the layer made of organic fibers and the non-woven fabric made of fine cellulose fibers specified in the present invention, the handleability as a sheet is improved. May be improved (perhaps because the organic fiber layer is used to filter out those having a large particle size). The number average fiber diameter of the organic fibers is preferably 0.5 μm or more and 30 μm or less for the purpose of improving the strength of the sheet, maintaining flexibility, and uniformity of the film quality. Moreover, when the number average fiber diameter of the organic fibers is within this range, the organic fiber layer forms pores of several μm to several tens of μm, and acts as a filter material for coarse particles. The weight ratio of the organic fiber to the water-resistant cellulose sheet is preferably 1% by weight or more and 95% by weight or less, and the strength of the sheet is improved by being 1% by weight or more. When the weight ratio of the organic fibers exceeds 95% by weight, the features of the fine cellulose fibers (high adsorption performance due to the high specific surface area) are hindered. The fiber diameter of the organic fiber is preferably 1 μm or more and 25 μm or less, more preferably 1.5 μm or more and 20 μm or less, and the weight ratio of the preferable organic fiber layer is 5% by weight or more and 90% by weight or less, more preferably 10% by weight or more and 80% or less. % By weight or less.

ここで有機繊維とは、6−ナイロンや6,6−ナイロン等のポリアミド繊維、ポリエチレンテレフタレートやポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、木材パルプやコットンリンター等の天然セルロース繊維、ビスコースレーヨンや銅アンモニアレーヨン等の再生セルロース繊維及びリヨセルやテンセル等の精製セルロース繊維の群から選ばれる少なくとも1種である。前記有機繊維からなる層は短繊維不織布、長繊維不織布いずれでもよいが、取扱性向上の観点から長繊維不織布が好ましい。   Here, organic fibers include polyamide fibers such as 6-nylon and 6,6-nylon, polyester fibers such as polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, polyethylene fibers, polypropylene fibers, wood pulp, and cotton linters. It is at least one selected from the group consisting of natural cellulose fibers, regenerated cellulose fibers such as viscose rayon and copper ammonia rayon, and purified cellulose fibers such as lyocell and tencel. The layer made of organic fibers may be either a short fiber nonwoven fabric or a long fiber nonwoven fabric, but a long fiber nonwoven fabric is preferable from the viewpoint of improving handleability.

前記有機繊維からなる層に対して微細セルロース繊維が厚み方向に入り込み、更に、その入り込み深さは、当該有機繊維からなる層の厚みを100%とした場合、当該有機繊維からなる層の表層部から5%以上であることが好ましい。微細セルロース繊維が有機繊維層に5%以上入り込んでいることで、微細セルロース繊維不織布層と有機繊維層との剥離が防止される。また、微細セルロース繊維の濾材からの滑落が防止される。更には、有機繊維層の表層部から深層部にかけて濾材の孔径サイズ分布が形成され、粗大粒子から微粒子まで広い粒径分布の粒子を効率的に濾過分別できる高性能濾材として機能することができる。有機繊維層に対する微細セルロース繊維の入り込み深さは、当該有機繊維からなる層の厚みを100%とした場合、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは15%以上である。   The fine cellulose fibers enter the thickness direction with respect to the layer made of the organic fibers, and the penetration depth is the surface layer portion of the layer made of the organic fibers when the thickness of the layer made of the organic fibers is 100%. To 5% or more. When the fine cellulose fibers are contained in the organic fiber layer by 5% or more, peeling between the fine cellulose fiber nonwoven fabric layer and the organic fiber layer is prevented. Moreover, sliding off of the fine cellulose fiber from the filter medium is prevented. Furthermore, the pore size size distribution of the filter medium is formed from the surface layer portion to the deep layer portion of the organic fiber layer, and it can function as a high performance filter medium capable of efficiently filtering and separating particles having a wide particle size distribution from coarse particles to fine particles. The penetration depth of fine cellulose fibers with respect to the organic fiber layer is more preferably 10% or more, and further preferably 15% or more, when the thickness of the layer made of the organic fibers is 100%.

尚、微細セルロース繊維不織布と有機繊維層からなるシートの構造は、有機繊維層の支持体上に微細セルロース繊維が積層化された2層構造であっても、有機繊維層の表裏両面に該セルロース不織布を配した3層構造をもつものでもよい。また、異なる有機繊維からなる多層化不織布の片面又は表裏両面に微細セルロース繊維不織布を配してもよく、これら多層構造の濾材の片面或いは表裏両面に更に有機繊維層を配してもよいが、この場合微細セルロース繊維の有機繊維層への入り込み深さは、異なる有機繊維からなる多層化不織布に対する入り込み深さで判断すべきであり、有機繊維層のシート重量に対する重量比率は、使用された有機繊維層全ての重量で判断する。   In addition, even if the structure of the sheet | seat which consists of a fine cellulose fiber nonwoven fabric and an organic fiber layer is a two-layer structure by which the fine cellulose fiber was laminated | stacked on the support body of the organic fiber layer, it is this cellulose on both surfaces of the organic fiber layer. It may have a three-layer structure in which a nonwoven fabric is arranged. Further, a fine cellulose fiber nonwoven fabric may be arranged on one side or both sides of the multilayered nonwoven fabric composed of different organic fibers, and an organic fiber layer may be further arranged on one side or both sides of the multilayer structure, In this case, the penetration depth of fine cellulose fibers into the organic fiber layer should be determined by the penetration depth of the multilayered nonwoven fabric made of different organic fibers, and the weight ratio of the organic fiber layer to the sheet weight is determined by the organic Judge by the weight of all fiber layers.

本発明の耐水性セルロースシートは、セルロース特有の耐熱性、耐薬品性、高弾性率と表面活性の高さに由来した高吸着性能を有し、かつ高い空孔率と水に対する高い耐久性を有しているので、水を含む溶液系の濾過材、或いは血液分離膜、また、研磨テープの基材として有効に利用することができる。   The water-resistant cellulose sheet of the present invention has high adsorption performance derived from heat resistance, chemical resistance, high elastic modulus and high surface activity specific to cellulose, and has high porosity and high durability against water. Therefore, it can be effectively used as a solution-based filter medium containing water, a blood separation membrane, or a base material for a polishing tape.

以下、本発明の耐水性セルロースシートの製造方法の例について説明するが、特にこの方法に限定されるものではない。
本発明で使用するセルロース不織布は、まず、微細セルロース繊維(微細セルロース繊維)の水分散液を調製し、該分散液を用いて以下に記載する方法により製膜して得る。
微細セルロース繊維は、ミクロフィブリルと呼ばれる2nm〜200nmの繊維径のセルロース繊維又はその集束体を意味する。より具体的には、バクテリアセルロースと呼ばれる酢酸菌やバクテリア類の産生するセルロースか、あるいはミクロフィブリル化セルロースと呼ばれるパルプ等の植物由来のセルロース、あるいはホヤセルロースのような動物由来のセルロースを高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、グラインダー等の高度にせん断力の加わる装置で微細化処理することにより得られる、繊維表面から引き剥がれた独立したミクロフィブリルあるいはそれらが収束した微細繊維(非特許文献1;A.F.Turbak, F.W.Snyder and K.R.Sandberg, ” Microfibrilated Cellulose, A New Cellulose Product: Properties, Uses, and Commercial Potential” J.Appl.Polym.Sci.: Appl. Polym. Symp., 37, 815 (1983))を意味する。このうち、本発明では、コストや品質管理の面からミクロフィブリル化セルロースを原料として使用することがより好ましい。
Hereinafter, although the example of the manufacturing method of the water-resistant cellulose sheet of this invention is demonstrated, it does not specifically limit to this method.
The cellulose nonwoven fabric used in the present invention is obtained by first preparing an aqueous dispersion of fine cellulose fibers (fine cellulose fibers) and forming a film by the method described below using the dispersion.
The fine cellulose fiber means a cellulose fiber having a fiber diameter of 2 nm to 200 nm called microfibril or a bundle thereof. More specifically, cellulose produced by acetic acid bacteria and bacteria called bacterial cellulose, or cellulose derived from plants such as pulp called microfibrillated cellulose, or cellulose derived from animals such as squirt cellulose is used as a high-pressure homogenizer, Independent microfibrils peeled off from the fiber surface, or fine fibers converged by them, obtained by refining with a highly shearing device such as an ultra-high pressure homogenizer or grinder (Non-patent Document 1; AFTurbak, FWSnyder and KRSandberg, “Microfibrillated Cellulose, A New Cellulose Product: Properties, Uses, and Commercial Potential” J. Appl. Polym. Sci .: Appl. Polym. Symp., 37, 815 (1983)). Among these, in the present invention, it is more preferable to use microfibrillated cellulose as a raw material from the viewpoint of cost and quality control.

ミクロフィブリル化セルロース原料としては、針葉樹パルプや広葉樹パルプ等のいわゆる木材パルプと非木材パルプを使用することができる。非木材パルプとしては、コットンリンターパルプを含むコットン由来パルプ、麻由来パルプ,バガス由来パルプ,ケナフ由来パルプ,竹由来パルプ,ワラ由来パルプを挙げることができる。コットン由来パルプ,麻由来パルプ,バガス由来パルプ,ケナフ由来パルプ,竹由来パルプ、ワラ由来パルプは、各々、コットンリントやコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産またはフィリピン産のものが多い)、ザイサルや、バガス、ケナフ、竹、ワラ等の原料を蒸解処理による脱リグニン等の精製工程や漂白工程を経て得られる精製パルプを意味する。この他、海藻由来のセルロースやホヤセルロースの精製物もミクロフィブリル化セルロースの原料として使用することができる。   As the microfibrillated cellulose raw material, so-called wood pulp and non-wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp can be used. Examples of non-wood pulp include cotton-derived pulp including cotton linter pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp. Cotton-derived pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp are respectively cotton lint, cotton linter, and hemp-based abaca (for example, many from Ecuador or the Philippines) It means a refined pulp obtained through a refining process such as delignification or bleaching process by digesting raw materials such as Zaisal, bagasse, kenaf, bamboo, and straw. In addition, purified seaweed-derived cellulose and sea squirt cellulose can also be used as raw materials for microfibrillated cellulose.

次に、セルロース繊維の微細化の方法について記載する。
セルロース繊維の微細化は、前処理工程、叩解処理工程及び微細化工程を経ることが好ましい。
前処理工程においては、100〜150℃の温度での水中含浸下でのオートクレーブ処理、酵素処理等、又はこれらの組み合わせによって、原料パルプを微細化し易い状態にしておくことは有効である。これらの前処理は、微細化処理の負荷を軽減するだけでなく、セルロース繊維を構成するミクロフィブリルの表面や間隙に存在するリグニンやヘミセルロースなどの不純物成分を水相へ排出し、その結果、微細化された繊維のα−セルロース純度を高める効果もあるため、セルロース不織布の耐熱性の向上に大変有効であることもある。
Next, a method for refining cellulose fibers will be described.
It is preferable that the cellulose fiber is refined through a pretreatment process, a beating process, and a refinement process.
In the pretreatment step, it is effective to make the raw material pulp easy to be refined by autoclaving under water impregnation at a temperature of 100 to 150 ° C., enzyme treatment, or a combination thereof. These pretreatments not only reduce the load of the micronization process, but also discharge impurity components such as lignin and hemicellulose present on the surface and gaps of the microfibrils that make up the cellulose fibers to the aqueous phase, resulting in a finer process. Since there is also an effect of increasing the α-cellulose purity of the formed fiber, it may be very effective in improving the heat resistance of the cellulose nonwoven fabric.

叩解処理工程においては、原料パルプを0.5重量%以上4重量%以下、好ましくは0.8重量%以上3重量%以下、さらに好ましくは1.0重量%以上2.5重量%以下の固形分濃度となるように水に分散させ、ビーターやディスクレファイナー(ダブルディスクレファイナー)のような叩解装置でフィブリル化を高度に促進させる。ディスクレファイナーを用いる場合には、ディスク間のクリアランスを極力狭く(例えば0.1mm以下)設定して、処理を行うと、極めて高度な叩解(フィブリル化)が進行するので、高圧ホモジナイザー等による微細化処理の条件を緩和でき、有効な場合がある。   In the beating treatment step, the raw material pulp is 0.5 wt% or more and 4 wt% or less, preferably 0.8 wt% or more and 3 wt% or less, more preferably 1.0 wt% or more and 2.5 wt% or less. Disperse in water to a partial concentration and highly promote fibrillation with a beating device such as a beater or disc refiner (double disc refiner). When using a disc refiner, if the clearance between the discs is set as narrow as possible (for example, 0.1 mm or less) and processing is performed, extremely advanced beating (fibrillation) proceeds. It may be effective because the conditions for the conversion process can be relaxed.

好ましい叩解処理の程度は以下のように定められる。
我々の検討において、叩解処理を行うにつれCSF値(セルロースの叩解の程度を示す。JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法で評価)が経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けると再び増大していく傾向が確認され、水系分散液を調整するに当たって使用するミクロフィブリル化セルロースは、CSF値が一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けCSF値が増加している状態まで叩解することが好ましいことが分かった。本発明では、未叩解からCSF値が減少する過程でのCSF値を***↓、ゼロとなった後に増大する傾向におけるCSF値を***↑と表現する。該叩解処理においては、CSF値は少なくともゼロ又はその後増大する***↑の値をもつことが好ましく、より好ましくはCSF50↑である。このような叩解度に調製した水分散体(以下「スラリー」ともいう。)では、フィブリル化が高度に進行し、数平均繊維径500nm以下の微細セルロース繊維を容易に提供できると同時に、当該スラリーから得られたセルロース不織布からなる耐水性セルロースシートは、微細セルロース繊維同士の接着点の増加からか、引張強度が向上する傾向がある。また、CSF値が少なくともゼロ又はその後増大する***↑の値をもつ高度に叩解されたスラリーは均一性が増大し、その後の高圧ホモジナイザー等による微細化工程での詰まりを軽減できるという製造効率上の利点がある。
A preferable degree of beating processing is determined as follows.
In our study, as the beating process was performed, the CSF value (indicating the degree of beating of the cellulose. Evaluated by the Canadian standard freeness test method for pulp as defined in JIS P 8121) decreased over time. After becoming close to zero, a tendency to increase again after further beating treatment was confirmed, and the microfibrillated cellulose used for adjusting the aqueous dispersion was once the CSF value was close to zero. Further, it was found that it is preferable to continue the beating process and beat until the CSF value increases. In the present invention, the CSF value in the process of decreasing the CSF value from unbeaten is expressed as *** ↓, and the CSF value in a tendency to increase after becoming zero is expressed as *** ↑. In the beating process, the CSF value preferably has at least zero or a value of *** ↑ that increases thereafter, and more preferably CSF50 ↑. In an aqueous dispersion (hereinafter also referred to as “slurry”) prepared to such a beating degree, fibrillation is advanced to a high degree, and fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less can be easily provided. The water-resistant cellulose sheet made of a cellulose nonwoven fabric obtained from the above tends to have improved tensile strength due to an increase in the adhesion point between fine cellulose fibers. In addition, a highly beaten slurry with a CSF value of at least zero or a *** ↑ value that increases thereafter increases in homogeneity and can reduce clogging in the subsequent refinement process by a high-pressure homogenizer or the like. There are the above advantages.

セルロース繊維の微細化には、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、グラインダー等を用いることができる。この際の水分散体中の固形分濃度は、上述した叩解処理に準じ、0.5重量%以上4重量%以下、好ましくは0.8重量%以上3重量%以下、さらに好ましくは1.0重量%以上2.5重量%以下の固形分濃度とすると詰まりが発生せず、しかも効率的な微細化処理が達成できる。   A high-pressure homogenizer, an ultrahigh-pressure homogenizer, a grinder, or the like can be used for refining cellulose fibers. In this case, the solid content concentration in the aqueous dispersion is 0.5% by weight or more and 4% by weight or less, preferably 0.8% by weight or more and 3% by weight or less, more preferably 1.0%, in accordance with the beating treatment described above. If the solid content concentration is in the range of not less than 2.5% by weight, clogging does not occur and an efficient miniaturization process can be achieved.

使用する高圧ホモジナイザーとしては、例えば、ニロ・ソアビ社(伊)のNS型高圧ホモジナイザー、(株)エスエムテーのラニエタイプ(Rモデル)圧力式ホモジナイザー、三和機械(株)の高圧式ホモゲナイザーなどを挙げることができ、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。超高圧ホモジナイザーとしては、みづほ工業(株)のマイクロフルイダイザー、吉田機械興業(株)ナノマイザー、(株)スギノマシーンのアルティマイザーなどの高圧衝突型の微細化処理機を意味し、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。グラインダー型微細化装置としては、(株)栗田機械製作所のピュアファインミル、増幸産業(株)のスーパーマスコロイダーに代表される石臼式摩砕型を挙げることができるが、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。   Examples of high-pressure homogenizers used include NS type high-pressure homogenizers from Niro Soabi (Italy), SMT's Lanier type (R model) pressure-type homogenizers, and Sanwa Kikai Co., Ltd. high-pressure homogenizers. Any device other than these devices may be used as long as the device performs miniaturization by a mechanism substantially similar to those of these devices. Ultra-high pressure homogenizers mean high-pressure collision type miniaturizers such as Mizuho Kogyo Co., Ltd. microfluidizer, Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd. Nanomizer, and Suginoma Machine Co., Ltd. Any device other than these devices may be used as long as the device performs miniaturization with a substantially similar mechanism. Examples of the grinder-type miniaturization device include the pure fine mill of Kurita Machinery Co., Ltd. and the stone mill type milling die represented by Masuyuki Sangyo Co., Ltd. Any device other than these may be used as long as the device performs miniaturization by this mechanism.

微細セルロース繊維の繊維径は、高圧ホモジナイザー等による微細化工程の条件(装置の選定や操作圧力及びパス回数)又は該微細化処理前の前処理の条件(例えば、オートクレーブ処理、酵素処理、叩解処理等)によって制御することができる。
また、上記した前処理工程、叩解処理工程、微細化工程を経なくても下記方法であれば、容易に数平均繊維径500nm以下の微細セルロース繊維を調製することができる。すなわち、前処理として原料パルプをTEMPO酸化触媒によって6位の水酸基を酸化し、カルボキシル基(酸型、塩型を含む)を導入し(カルボキシル基量≧0.3mmol/g)、ホモジナイザーやミキサー等により水中で攪拌することで、極めて容易に数平均繊維径500nm以下の微細セルロース繊維を調製することができる。この方法は、繊維径の均一性に優れた微細セルロース繊維を調製するためにも極めて有効である。
The fiber diameter of the fine cellulose fiber is determined based on the conditions of the miniaturization process (selection of equipment and operating pressure and the number of passes) by a high-pressure homogenizer or the like, or the pre-treatment conditions (for example, autoclave treatment, enzyme treatment, and beating treatment). Etc.).
In addition, fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less can be easily prepared by the following method without going through the above pretreatment step, beating treatment step, and refinement step. That is, as a pretreatment, the raw pulp is oxidized with a hydroxyl group at the 6-position by a TEMPO oxidation catalyst, and carboxyl groups (including acid type and salt type) are introduced (carboxyl group amount ≧ 0.3 mmol / g), homogenizer, mixer, etc. Thus, fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less can be prepared very easily by stirring in water. This method is also extremely effective for preparing fine cellulose fibers excellent in fiber diameter uniformity.

次に、耐水性セルロースシートの製造方法について説明する。
耐水性セルロースシートの製造方法には、一旦、高空孔率の微細セルロース繊維からなるセルロース不織布を抄紙製造した後、後処理で耐水性能を付与する「後処理法」とセルロース不織布を抄紙製造と耐水性付与を同時に行う「簡便法」の2種類がある。以下、それぞれの方法について詳細に説明する。
Next, the manufacturing method of a water-resistant cellulose sheet is demonstrated.
The water-resistant cellulose sheet is manufactured by first producing a cellulose nonwoven fabric composed of high-porosity fine cellulose fibers, followed by a post-treatment method for imparting water resistance in post-processing, and manufacturing the cellulose nonwoven fabric with water resistance. There are two types of “convenient methods” for simultaneously imparting sex. Hereinafter, each method will be described in detail.

まず、「後処理法」について説明する。
「後処理法」は、(a)〜(c)のエマルジョン抄紙工程、及び(d)架橋剤を利用した後処理工程ならなる。
エマルジョン抄紙工程は(a)水系分散液の調製工程、(b)抄紙工程、及び(c)乾燥工程からなる。
(a)調製工程で使用する水系分散液(エマルジョン)は、微細化工程で調製した微細セルロース繊維0.05重量%以上0.5重量%以下、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下の油性化合物0.5重量%以上10重量%以下、及び水85重量%以上99.5重量%以下を含む水系分散液であることが好ましい。
First, the “post-processing method” will be described.
The “post-treatment method” is an emulsion paper-making process of (a) to (c) and (d) a post-treatment process using a crosslinking agent.
The emulsion papermaking process comprises (a) an aqueous dispersion preparation process, (b) a papermaking process, and (c) a drying process.
(A) The aqueous dispersion (emulsion) used in the preparation step has a fine cellulose fiber content prepared in the micronization step of 0.05% by weight to 0.5% by weight and a boiling point range of 50 ° C. to 200 ° C. under atmospheric pressure. An aqueous dispersion containing 0.5% by weight or more and 10% by weight or less of an oily compound having a temperature of 0 ° C. or less and 85% by weight or more and 99.5% by weight or less of water is preferable.

水系分散液中の微細セルロース繊維の濃度は、0.05重量%以上0.5重量%以下、より好ましくは0.08重量%以上0.35重量%以下であると好適に安定な抄紙を実施することができる。該水系分散液中の微細セルロース繊維濃度が0.05重量%よりも低いと濾水時間が非常に長くなり生産性が著しく低くなると同時に膜質均一性も著しく悪くなるため好ましくない。また、微細セルロース繊維濃度が0.5重量%よりも高いと、分散液の粘度が上がり過ぎてしまうため、均一に製膜することが困難になり、やはり好ましくない。   When the concentration of the fine cellulose fibers in the aqueous dispersion is 0.05 wt% or more and 0.5 wt% or less, more preferably 0.08 wt% or more and 0.35 wt% or less, a stable papermaking is suitably performed. can do. When the concentration of fine cellulose fibers in the aqueous dispersion is lower than 0.05% by weight, the drainage time becomes very long, the productivity is remarkably lowered, and the film quality uniformity is remarkably deteriorated. On the other hand, if the fine cellulose fiber concentration is higher than 0.5% by weight, the viscosity of the dispersion is excessively increased, which makes it difficult to form a uniform film.

次に、調製工程で調製する水系分散液中には、0.15重量%以上10重量%以下の、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下である油性化合物がエマルジョンとして、85重量%以上99.5重量%以下の水から成る水相に分散していることが好ましい。
油性化合物の抄紙用水系分散液中の濃度は0.15重量%以上10重量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.3重量%以上5重量%以下、さらに好ましくは0.5重量%以上3重量%以下である。油性化合物の濃度が10重量%を超えても本発明のセルロース不織布を得ることはできるが、製造プロセスとして使用する油性化合物の量が多くなり、それに伴う、安全上の対策の必要性やコスト上の制約が発生するため好ましくない。また、油性化合物の濃度が0.15重量%よりも小さくなると所定の透気抵抗度範囲よりも高い透気抵抗度のシートしか得られなくなるため、やはり好ましくない。エマルジョン抄紙法においては、上述した条件下で形成されるエマルジョンにおいて、水と比較して油性化合物が、抄紙機における濾過を意味する抄紙工程により濾液側に移動せずに、水不溶性の親水性高分子であるセルロースの近傍に効率的に残存し、実質的に油性化合物の濃縮化が進行することを特徴とする。すなわち、乾燥工程に到る際に、水不溶性の親水性高分子が水に比べ、表面張力の低い油性化合物に取り囲まれることは、乾燥時に高分子間の融着を防御し、通気性を有するセルロース不織布を形成する原動力となる(先述した有機溶剤による置換法と原理的には同じ)。また、本発明に用いる水系分散液には、好適に水溶性高分子を添加することができるが、上述した条件下で形成されるエマルジョンは、該水溶性高分子を油滴表面に局在させ、結果的に水溶性高分子がセルロース表面に効率的に残存させ、バインダーとして有効に作用する。
Next, in the aqueous dispersion prepared in the preparation step, an oily compound having a boiling point range of 50 ° C. or more and 200 ° C. or less at atmospheric pressure of 0.15 wt% or more and 10 wt% or less is used as an emulsion. It is preferably dispersed in an aqueous phase composed of water of not less than 9% and not more than 99.5% by weight.
The concentration of the oily compound in the aqueous dispersion for papermaking is preferably 0.15% by weight or more and 10% by weight or less, more preferably 0.3% by weight or more and 5% by weight or less, and further preferably 0.5% by weight. Above 3% by weight. Even if the concentration of the oily compound exceeds 10% by weight, the cellulose nonwoven fabric of the present invention can be obtained. However, the amount of the oily compound used as a production process increases, and accordingly, the necessity of safety measures and cost increase. This is not preferable because of the restrictions. Further, if the concentration of the oily compound is less than 0.15% by weight, it is not preferable because only a sheet having an air resistance higher than a predetermined air resistance range can be obtained. In the emulsion papermaking method, in the emulsion formed under the above-described conditions, the oily compound does not move to the filtrate side by the papermaking process, which means filtration in a papermaking machine, compared to water, and is highly water-insoluble and highly hydrophilic. It is characterized by efficiently remaining in the vicinity of cellulose as a molecule and substantially concentrating oily compounds. That is, when reaching the drying step, the water-insoluble hydrophilic polymer is surrounded by an oily compound having a lower surface tension than water, which prevents fusion between the polymers during drying and has air permeability. It becomes a driving force for forming a cellulose nonwoven fabric (in principle, the same as the above-described replacement method using an organic solvent). In addition, a water-soluble polymer can be suitably added to the aqueous dispersion used in the present invention, but an emulsion formed under the above-mentioned conditions localizes the water-soluble polymer on the surface of the oil droplets. As a result, the water-soluble polymer efficiently remains on the cellulose surface and acts effectively as a binder.

乾燥時に上記油性化合物が除去されないと通気性を有する不織布となり得ないため、用いる油性化合物は、乾燥工程で除去可能なことが必要である。したがって、本発明において、水系分散液にエマルジョンとして含まれる油性化合物は、一定の沸点範囲にあることが必要であり、具体的には、大気圧下での沸点が50℃以上200℃以下であることが好ましい。さらに好ましくは、60℃以上190℃以下であれば、工業的生産プロセスとして水系分散液を操作し易く、また、比較的効率的に加熱除去することが可能となる。油性化合物の大気圧下での沸点が50℃未満であると水系分散液を安定に扱うために低温制御下で扱うことが必要となり、効率上好ましくなく、また、油性化合物の大気圧下での沸点が200℃を超えると、乾燥工程で油性化合物を加熱除去するのに多大なエネルギーが必要となるため、やはり好ましくない。   Since the air-permeable nonwoven fabric cannot be obtained unless the oily compound is removed during drying, the oily compound to be used must be removable in the drying step. Therefore, in the present invention, the oily compound contained as an emulsion in the aqueous dispersion must be in a certain boiling range, and specifically, the boiling point under atmospheric pressure is 50 ° C. or more and 200 ° C. or less. It is preferable. More preferably, when the temperature is 60 ° C. or higher and 190 ° C. or lower, the aqueous dispersion can be easily operated as an industrial production process, and can be removed by heating relatively efficiently. If the boiling point of the oily compound under atmospheric pressure is less than 50 ° C., it is necessary to handle it under low temperature control in order to stably handle the aqueous dispersion, which is not preferable in terms of efficiency, and the oily compound under atmospheric pressure. If the boiling point exceeds 200 ° C., too much energy is required to heat and remove the oily compound in the drying step, which is also not preferable.

さらに、上記油性化合物の25℃での水への溶解度は5重量%以下、好ましくは2重量%以下、さらに好ましくは1重量%以下であることが油性化合物の必要な構造の形成への効率的な寄与という観点で望ましい。以下に油性化合物の具体例を示す。
例えば、炭素数6〜炭素数14の範囲の炭化水素、具体的には、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、n−デカン、n−ウンデカンやそれらの異性体(例えば、イソヘキサン、イソオクタン、イソデカン)に代表される鎖状飽和炭化水素類、シクロヘキサン、シクロヘキセンのような環状炭化水素類、ジイソブチレンやシクロヘキセンのような鎖状または環状の不飽和炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族炭化水素類、炭素数5〜炭素数9の範囲であり一価かつ一級のアルコール、具体的には、n−ペンタノール、n−ヘキサノール、n−ヘプタノール、n−オクタノール、イソヘキサノール、イソヘプタノール、(Z)−3−ヘキセン−1−オール、2−メチル−1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、4−メチル−1−ペンタノール、3,3−ジメチル−1−ブタノール、(2E,4E)−2,4−ヘキサジエン−1−オール、2−メチル−2−ヘキサノール、イソヘプタノール、2−エチル−1−ヘキサノール、イソオクタノール、1,3−ベンゾジオキソール−5−メタノール等を挙げることができるがこれらに限定されるものではない。
一級のアルコールではないが、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−3−ペンタノール、2−メチル−2−ヘキサノール、2−ヘプタノール、シクロヘプタノール、4−ヘプタノール、1−メチルシクロヘキサノール、1−エチニルシクロペンタノール、2−オクタノール、(S)−2−オクタノール、シクロオクタノール、3,5−ジメチル−1−ヘキシン−3−オール、1−エチニルシクロヘキサノール、1−オクチン−3−オール等の炭素数5〜炭素数9の範囲である一価のアルコールも油性化合物として好適に使用できる。
Furthermore, the solubility of the oily compound in water at 25 ° C. is 5% by weight or less, preferably 2% by weight or less, and more preferably 1% by weight or less for efficient formation of the necessary structure of the oily compound. It is desirable from the viewpoint of making a contribution. Specific examples of the oily compound are shown below.
For example, hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms, specifically n-hexane, n-heptane, n-octane, n-decane, n-undecane and isomers thereof (for example, isohexane, isooctane , Isodecane), chain saturated hydrocarbons such as cyclohexane and cyclohexene, chain or cyclic unsaturated hydrocarbons such as diisobutylene and cyclohexene, benzene, toluene and xylene. Aromatic hydrocarbons having a range of 5 to 9 carbon atoms and monovalent and primary alcohols such as n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, isohexanol, Isoheptanol, (Z) -3-hexen-1-ol, 2-methyl-1-pentanol, 2-ethyl-1-butano 4-methyl-1-pentanol, 3,3-dimethyl-1-butanol, (2E, 4E) -2,4-hexadien-1-ol, 2-methyl-2-hexanol, isoheptanol, 2 -Ethyl-1-hexanol, isooctanol, 1,3-benzodioxole-5-methanol and the like can be mentioned, but are not limited thereto.
Although not a primary alcohol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-3-pentanol, 2-methyl-2-hexanol, 2-heptanol, cycloheptanol, 4-heptanol, 1-methylcyclohexanol 1-ethynylcyclopentanol, 2-octanol, (S) -2-octanol, cyclooctanol, 3,5-dimethyl-1-hexyn-3-ol, 1-ethynylcyclohexanol, 1-octin-3-ol Monohydric alcohols having a carbon number in the range of 5 to 9 can also be suitably used as the oily compound.

上述した油性化合物のうち、特に、油性化合物が炭素数5〜炭素数9の範囲であり一価かつ一級のアルコールの中から選ばれる少なくとも一つの化合物、さらに好ましくは、該アルコールの中の、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノールの中から選ばれる少なくとも一つの化合物を用いると特に好適に本発明のセルロース不織布を製造することができる。これは、エマルジョンの油滴サイズが極めて微小(通常の乳化条件で、1μm以下)となるため、高空孔率かつ微細な多孔質構造を有する不織布の製造に適していると考えられる。   Among the oily compounds described above, in particular, the oily compound is in the range of 5 to 9 carbon atoms, and is preferably at least one compound selected from monovalent and primary alcohols, more preferably 1 of the alcohols. The cellulose nonwoven fabric of the present invention can be particularly preferably produced by using at least one compound selected from pentanol, 1-hexanol, and 1-heptanol. This is considered to be suitable for the production of a nonwoven fabric having a high porosity and a fine porous structure because the oil droplet size of the emulsion is extremely small (1 μm or less under normal emulsification conditions).

これらの油性化合物は単体として配合してもよいし、複数の混合物を配合してもよい。さらには、エマルジョン特性を適当な状態に制御するために、これら油性化合物中に本発明で使用するセルロース不織布に含有する特定の水溶性化合物を溶解させてもよい。但し、この際の特定の水溶性化合物の混合量は、油性化合物に対し25重量%以下であることが好ましい。これ以上の添加量とすると油性化合物のエマルジョンの形成能が低下するため、好ましくない。   These oil compounds may be blended as a simple substance, or a plurality of mixtures may be blended. Furthermore, in order to control the emulsion characteristics to an appropriate state, a specific water-soluble compound contained in the cellulose nonwoven fabric used in the present invention may be dissolved in these oily compounds. However, the mixing amount of the specific water-soluble compound at this time is preferably 25% by weight or less based on the oily compound. If the amount is more than this, the ability to form an emulsion of an oily compound is lowered, which is not preferable.

上述した油性化合物は、調製工程における水系分散液中にエマルジョンとして分散していることが重要である。この場合、油滴が水相に分散しているO/W型のエマルジョンである。油滴サイズに該当した網目構造が乾燥後の構造体に反映されるため、油滴サイズは小さく、安定に分散していることが好ましい。
ここで、水系分散液中には、前述した特定の水溶性化合物が水相中に溶解していても構わない。これらの水溶性高分子は、油滴粒子の表面近傍に局在し、スラリーの安定化に寄与するとともにエマルジョン抄紙の機構、すなわち、微細セルロース繊維の作る緩やかな会合体中に油滴ごと取り込まれ、抄紙の過程で湿紙中に残存するため、高い残存率で湿紙中に残存することになるので、均一で微細な孔を高い比率で形成するために好ましい。
エマルジョン抄紙法では、特定の水溶性化合物を使用することにより、湿紙中、すなわち乾燥後のセルロース不織布中にも該特定の水溶性化合物が高い効率で残存する。この点で、エマルジョン抄紙法は、本発明で使用するセルロース不織布の製造方法としてより好ましい方法である。
It is important that the oily compound described above is dispersed as an emulsion in the aqueous dispersion in the preparation process. In this case, it is an O / W type emulsion in which oil droplets are dispersed in an aqueous phase. Since the network structure corresponding to the oil droplet size is reflected in the structure after drying, the oil droplet size is preferably small and stably dispersed.
Here, the specific water-soluble compound described above may be dissolved in the aqueous phase in the aqueous dispersion. These water-soluble polymers are localized near the surface of the oil droplet particles, contribute to the stabilization of the slurry, and are incorporated into the mechanism of the emulsion paper making, that is, the oil droplets in the loose aggregate formed by fine cellulose fibers. Since it remains in the wet paper during the paper making process, it remains in the wet paper with a high residual rate, which is preferable in order to form uniform and fine holes at a high ratio.
In the emulsion papermaking method, by using a specific water-soluble compound, the specific water-soluble compound remains in the wet paper, that is, in the cellulose nonwoven fabric after drying with high efficiency. In this respect, the emulsion paper making method is a more preferable method for producing the cellulose nonwoven fabric used in the present invention.

エマルジョン抄紙用の水系分散液中には、前述した特定の水溶性化合物が水相中に溶解していることが好ましい。該特定の水溶性高分子の濃度は、0.003重量%以上0.3重量%以下、より好ましくは、0.005重量%以上0.08重量%以下、さらに好ましくは、0.006重量%以上0.07重量%以下の量であり、この範囲であると、本発明で使用するセルロース不織布が得られ易いと同時に、水系分散液の状態が安定化することが多いので好ましい。該濃度が0.003重量%よりも低いと、上記特定の水溶性化合物の添加効果が現れ難いので好ましくなく、また、該濃度が0.3重量%を超えると泡立ち等の添加量増大に伴う負の効果が現れ易くなるため好ましくない。エマルジョンを安定化させる目的で、水系分散液中に上記特定の水溶性化合物以外に界面活性剤が、上記特定の水溶性高分子との合計量が上記濃度範囲で含まれていても構わない。   In the aqueous dispersion for emulsion papermaking, it is preferable that the specific water-soluble compound described above is dissolved in the aqueous phase. The concentration of the specific water-soluble polymer is 0.003% to 0.3% by weight, more preferably 0.005% to 0.08% by weight, and still more preferably 0.006% by weight. The amount is 0.07% by weight or less, and this range is preferable because the cellulose nonwoven fabric used in the present invention can be easily obtained and the state of the aqueous dispersion is often stabilized. If the concentration is lower than 0.003% by weight, the effect of adding the specific water-soluble compound is hardly exhibited, and it is not preferable, and if the concentration exceeds 0.3% by weight, the amount of addition such as foaming increases. Since a negative effect tends to appear, it is not preferable. For the purpose of stabilizing the emulsion, a surfactant may be contained in the aqueous dispersion in addition to the specific water-soluble compound, and the total amount of the surfactant and the specific water-soluble polymer may be included in the concentration range.

この場合の界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩などのアニオン界面活性剤、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウムなどのカチオン界面活性剤、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルアミドジメチルアミノ酢酸ベタインなどの両性界面活性剤、アルキルポリオキシエチレンエーテルや脂肪酸グリセロールエステル等のノニオン性界面活性剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   As the surfactant in this case, an anionic surfactant such as alkyl sulfate ester salt, polyoxyethylene alkyl sulfate ester salt, alkylbenzene sulfonate, α-olefin sulfonate, alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride, Examples include cationic surfactants such as benzalkonium chloride, amphoteric surfactants such as alkyldimethylaminoacetic acid betaines and alkylamidodimethylaminoacetic acid betaines, and nonionic surfactants such as alkylpolyoxyethylene ethers and fatty acid glycerol esters. However, it is not limited to these.

この他、水系分散液中には、目的に応じて種々の添加物が添加されていても構わない。例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ダイヤモンド粒子、窒化硼素、炭化珪素、酸化チタン粒子、炭酸カルシウム粒子のような無機系粒子状化合物、また、架橋アクリル樹脂、架橋ポリスチレン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、ポリカーボネート樹脂等の有機系微粒子、さらに、各種塩類、エマルジョンの安定性を阻害しない程度の有機溶剤等は、本発明の高空孔率構造体の製造に悪影響を及ぼさない範囲(種類の選択や組成の選択)で添加されていても構わない。   In addition, various additives may be added to the aqueous dispersion according to the purpose. For example, inorganic particulate compounds such as silica particles, alumina particles, diamond particles, boron nitride, silicon carbide, titanium oxide particles, calcium carbonate particles, crosslinked acrylic resins, crosslinked polystyrene, melamine resins, phenol resins, epoxy resins In addition, organic fine particles such as urea resin and polycarbonate resin, and various salts and organic solvents that do not inhibit the stability of the emulsion are in a range that does not adversely affect the production of the high porosity structure of the present invention (of various types It may be added by selection or selection of composition).

水系分散液中では水以外の成分は、85重量%以上99.5重量%以下、好ましくは90重量%以上99.4重量%以下、さらに好ましくは92重量%以上99.2%以下の組成の水中に分散又は溶解していることが好ましい。水系分散液中の水の組成が85重量%より低くなると、粘度が増大するケースが多く、エマルジョンを分散液中に均一に分散し難くなり、均一な構造の高い空孔率を有するセルロース不織布が得られ難くなるため好ましくない。また、水系分散液中の水の組成が99.5重量%を超えると、配合組成としてエマルジョンの含有量が低減され、濃縮組成物中の油性化合物濃度が低くなってしまい、通気性の構造体が得られ難くなるため、やはり好ましくない。   In the aqueous dispersion, the components other than water have a composition of 85% to 99.5% by weight, preferably 90% to 99.4% by weight, more preferably 92% to 99.2%. It is preferably dispersed or dissolved in water. When the composition of water in the aqueous dispersion is lower than 85% by weight, the viscosity increases in many cases, making it difficult to uniformly disperse the emulsion in the dispersion, and a cellulose nonwoven fabric having a uniform structure and high porosity is obtained. Since it becomes difficult to obtain, it is not preferable. On the other hand, when the composition of water in the aqueous dispersion exceeds 99.5% by weight, the content of the emulsion is reduced as a blended composition, the concentration of the oily compound in the concentrated composition is lowered, and the breathable structure Is also not preferable because it is difficult to obtain.

抄紙用水系分散液中の微細セルロース繊維の分散平均径は、3μm以上200μm以下であることが好ましい。
抄紙用水系分散液中の微細セルロース繊維の分散平均径(以下、Rという。)は、水の透過性、抄紙の効率の点から3μm以上、不織布の均一性の点から200μm以下が好ましい。分散平均径(R)とは、抄紙用分散液をレーザ散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920、下限検出値は0.02μm)を用い、室温で測定して求められる体積平均の算術平均径のことを意味する。また、本測定ではMieの散乱理論(M.Kerker,“The Scattering of Light”,U.S.A.,Academic Press,New York,N.Y.,1969,Cap.5.)により体積分布に関する算術平均径を使用するが、その際に使用するセルロースの水の屈折率に対する相対屈折率は1.20とする。
水系分散液(スラリー)のRは、より好ましくは5μm以上150μm以下、より好ましくは10μm以上120μm以下の範囲にあると、より均一性に優れたセルロース不織布を提供することができる。
The average dispersion diameter of fine cellulose fibers in the papermaking aqueous dispersion is preferably 3 μm or more and 200 μm or less.
Dispersion average diameter of the fine cellulose fibers for papermaking aqueous dispersion (hereinafter. Referred to R v), the permeability of water, more than 3μm in view of efficiency of the paper making is preferably not more than 200μm from the viewpoint of uniformity of the nonwoven fabric. The dispersion average diameter (R v ) means that the dispersion for papermaking is a laser scattering particle size distribution measuring device (manufactured by Horiba, Ltd., laser diffraction / scattering particle size distribution measuring device LA-920, the lower limit detection value is 0.02 μm). ), And means the arithmetic average diameter of the volume average obtained by measurement at room temperature. In this measurement, the volume distribution is based on Mie's scattering theory (M. Kerker, “The Scattering of Light”, USA, Academic Press, New York, NY, 1969, Cap. 5.). The arithmetic average diameter is used, and the relative refractive index of the cellulose used in this case with respect to the refractive index of water is 1.20.
R v of aqueous dispersion (slurry), more preferably 5μm or 150μm or less, and more preferably in the range of 10μm or 120μm or less, it is possible to provide a more uniform excellent in cellulose nonwoven fabric.

調製工程で調製する水系分散液は、上述した化合物群から成るエマルジョン組成物であるが、エマルジョンの形成においては、乳化方法のあらゆる方法を採用することができる。すなわち、機械的乳化、転相乳化、液晶乳化、転相温度乳化、D相乳化、可溶化領域を利用した超微細乳化(マイクロエマルジョン乳化)等の方法によりO/W型エマルジョンを調製する。
水系分散液の調製は、一切の添加物を水中へ混入し、適当な乳化方法により水系エマルジョン分散液とするか、あるいは予め油性化合物と乳化剤からなる水系エマルジョンを上述したような適当な乳化方法で調製しておき、別途調製した微細セルロース繊維及びその他の添加物からなる水系分散液と混合して水系分散液とすればよいが、その際分散平均径が1μm以上300μm以下になるようにブレンダーのようなカッティング機能をもつ羽根を高速回転させるタイプの分散機や高圧ホモジナイザーで制御して調整することが好ましい。
The aqueous dispersion prepared in the preparation step is an emulsion composition composed of the above-described compound group, but any method of emulsification can be employed in forming the emulsion. That is, an O / W emulsion is prepared by a method such as mechanical emulsification, phase inversion emulsification, liquid crystal emulsification, phase inversion temperature emulsification, D phase emulsification, or ultrafine emulsification (microemulsion emulsification) using a solubilized region.
The aqueous dispersion is prepared by mixing all additives into water and preparing an aqueous emulsion dispersion by an appropriate emulsification method, or by preparing an aqueous emulsion previously composed of an oily compound and an emulsifier by an appropriate emulsification method as described above. It may be prepared and mixed with an aqueous dispersion composed of separately prepared fine cellulose fibers and other additives to form an aqueous dispersion. In this case, the blender is adjusted so that the average dispersion diameter is 1 μm or more and 300 μm or less. It is preferable that the blades having such a cutting function are controlled and adjusted with a disperser or a high-pressure homogenizer that rotates at high speed.

次に、(b)第一の工程で調製した水系分散液を抄紙機で脱水することにより、微細セルロース繊維を濾過し、エマルジョン濃度を濃縮化する抄紙工程である。該抄紙工程は、基本的に、水を含む分散液から水を脱水し、水不溶性の親水性高分子が留まるようなフィルターや濾布(製紙の技術領域ではワイヤーとも呼ばれる)を使用する操作であればどのような装置を用いて行ってもよい。上述したようにエマルジョン中の油滴は、微細セルロース繊維から成る分散平均径3μm以上200μm以下の会合体中(軟凝集体)に取り込まれて存在しているため、脱水操作により液相が系外に排出されてもフィルターや濾布上に留まり、実質的にエマルジョン成分の濃縮化が進行することになる。   Next, (b) a papermaking process in which the fine cellulose fiber is filtered and the emulsion concentration is concentrated by dehydrating the aqueous dispersion prepared in the first process with a papermaking machine. The papermaking process is basically an operation using a filter or filter cloth (also called a wire in the technical field of papermaking) that dehydrates water from a water-containing dispersion and retains a water-insoluble hydrophilic polymer. Any apparatus may be used as long as it is present. As described above, the oil droplets in the emulsion are incorporated in the aggregate (soft agglomerate) composed of fine cellulose fibers and having a dispersion average diameter of 3 μm or more and 200 μm or less. Even if it is discharged, it remains on the filter or filter cloth, and the concentration of the emulsion component substantially proceeds.

抄紙機としては、傾斜ワイヤー式抄紙機、長網式抄紙機、円網式抄紙機のような装置を用いると好適に欠陥の少ないシート状のセルロース不織布を得ることができる。抄紙機は連続式であってもバッチ式であっても目的に応じて使い分ければよい。
上記抄紙機を用いて抄紙を行うが、抄紙はワイヤーまたは濾布を用いて水系分散液中に分散している微細セルロース等の軟凝集体を濾過する工程であるため、ワイヤー又は濾布の目のサイズが重要である。本発明においては、本質的には、上述した条件により調製した抄紙用の水系分散液を、該分散液中に含まれるセルロース等を含む水不溶性成分の歩留まり割合が70重量%以上、好ましくは、95重量%以上、さらに好ましくは99重量%以上で抄紙することのできるようなワイヤー又は濾布であればどんなものでも使用できる。
As the paper machine, if a device such as an inclined wire type paper machine, a long net type paper machine, or a circular net type paper machine is used, a sheet-like cellulose nonwoven fabric with few defects can be suitably obtained. Whether the paper machine is a continuous type or a batch type, it may be properly used according to the purpose.
Paper making is performed using the above paper machine, and paper making is a process of filtering soft agglomerates such as fine cellulose dispersed in an aqueous dispersion using a wire or filter cloth. The size of is important. In the present invention, essentially, a water-based dispersion for papermaking prepared under the above-described conditions, the yield ratio of water-insoluble components including cellulose and the like contained in the dispersion is 70% by weight or more, preferably Any wire or filter cloth that can make paper at 95% by weight or more, more preferably 99% by weight or more can be used.

但し、セルロース等の歩留まり割合が70重量%以上であっても濾水性が高くないと抄紙に時間がかかり、著しく生産効率が悪くなるため、大気圧下25℃でのワイヤーまたは濾布の水透過量が、好ましくは0.005ml/cm・s以上、さらに好ましくは0.01ml/cm・s以上であると、生産性の観点からも好適な抄紙が可能となる。上記水不溶成分の歩留まり割合が70重量%よりも低くなると、生産性が著しく低減するばかりか、用いるワイヤーや濾布内にセルロース等の水不溶性成分が目詰まりしていることになり、製膜後のセルロース不織布の剥離性も著しく悪くなる。 However, even if the yield ratio of cellulose or the like is 70% by weight or more, if the drainage is not high, it takes a long time to make paper and the production efficiency is remarkably deteriorated. When the amount is preferably 0.005 ml / cm 2 · s or more, and more preferably 0.01 ml / cm 2 · s or more, suitable papermaking can be performed from the viewpoint of productivity. When the yield ratio of the water-insoluble component is lower than 70% by weight, not only the productivity is remarkably reduced, but also the water-insoluble component such as cellulose is clogged in the wire or filter cloth to be used. The peelability of the subsequent cellulose non-woven fabric is also significantly deteriorated.

ここで、大気圧下25℃でのワイヤー又は濾布の水透過量は、次のようにして評価するものとする。
バッチ式抄紙機(例えば、熊谷理機工業社製の自動角型シートマシーン)に評価対象となるワイヤー又は濾布を設置するにおいて、ワイヤーの場合はそのまま、濾布の場合は、80〜120メッシュの金属メッシュ(濾水抵抗がほとんど無いものとして)上に濾布を設置し、抄紙面積がxcmの抄紙機内に十分な量(ymlとする)の水を注入し、大気圧下で濾水時間を測定する。濾水時間がzs(秒)であった場合の水透過量を、y/(xz)(ml/cm・s)と定義する。
Here, the water permeation amount of the wire or the filter cloth at 25 ° C. under atmospheric pressure shall be evaluated as follows.
When installing a wire or filter cloth to be evaluated on a batch type paper machine (for example, an automatic square sheet machine manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd.), 80 to 120 mesh in the case of a wire or as a filter cloth. A filter cloth is placed on a metal mesh (assuming that there is almost no drainage resistance), a sufficient amount (yml) of water is poured into a paper machine having a papermaking area of xcm 2 , and filtered under atmospheric pressure. Measure time. The amount of water permeation when the drainage time is zs (seconds) is defined as y / (xz) (ml / cm 2 · s).

極めて微細なセルロース繊維に対しても使用できるフィルター又は濾布の例として、SEFAR社(スイス)製のTETEXMONODLW07−8435−SK010(PET製)、敷島カンバス社製NT20(PET/ナイロン混紡)などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
本発明のシートは、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、セルロース繊維等の有機繊維層を配することができるが、この場合当該有機繊維層を支持体として抄紙を行うことが好ましい。またこの場合、抄紙機のワイヤー又は濾布は当該支持体との組み合わせで、歩留まり割合や水透過量に係わる要件を満足できる素材を選択すれば足りる。
Examples of filters or filter cloths that can be used even for extremely fine cellulose fibers include TETEXMONDLW07-8435-SK010 (PET) manufactured by SEFAR (Switzerland), NT20 (PET / nylon blend) manufactured by Shikishima Canvas. However, it is not limited to these.
The sheet of the present invention can be provided with an organic fiber layer such as polyamide fiber, polyester fiber, or cellulose fiber. In this case, it is preferable to perform paper making using the organic fiber layer as a support. In this case, it is sufficient to select a material that can satisfy the requirements regarding the yield ratio and the water permeation amount in combination with the support for the wire or filter cloth of the paper machine.

抄紙工程による脱水では、エマルジョンの濃縮化と同時に高固形分化が進行し、微細セルロース繊維の濃度と油性化合物の濃度を水系分散液より増加させた濃縮組成物である湿紙を得る。湿紙の固形分率は、抄紙のサクション圧(ウェットサクションやドライサクション)やプレス工程によって脱水の程度を制御し、好ましくは固形分濃度が6重量%以上25重量%以下、さらに好ましくは固形分濃度が8重量%以上20重量%以下の範囲に調整する。湿紙の固形分率が6重量%よりも低いと湿紙としての自立性がなく、工程上問題が生じ易くなる。また、湿紙の固形分率が25重量%を超える濃度まで脱水すると水相だけでなく、濃縮したエマルジョンが系外に排出されてしまい、微細セルロース繊維近傍の水層の存在によって、却って油性化合物の濃度が低下してしまうため、空孔率の高いセルロース不織布を形成できなくなり、相応しくない。上述したようにエマルジョン抄紙法では、抄紙工程によってエマルジョンが濃縮化され、脱水前の水系分散液中の油性化合物濃度に対し、脱水工程後の湿紙では該油性化合物濃度が約5倍以上、好適な場合には10倍以上に濃縮化される。   In the dehydration by the papermaking process, high solid differentiation proceeds simultaneously with the concentration of the emulsion, and a wet paper which is a concentrated composition in which the concentration of fine cellulose fibers and the concentration of oily compound are increased from the aqueous dispersion is obtained. The solid content ratio of the wet paper is controlled by the degree of dehydration by the suction pressure (wet suction or dry suction) of the papermaking or pressing process, preferably the solid content concentration is 6 wt% or more and 25 wt% or less, more preferably the solid content. The concentration is adjusted in the range of 8 wt% to 20 wt%. If the solid content of the wet paper is lower than 6% by weight, there is no self-supporting property as the wet paper and problems in the process are likely to occur. Moreover, when the solid content of the wet paper is dehydrated to a concentration exceeding 25% by weight, not only the aqueous phase but also the concentrated emulsion is discharged out of the system. Since the density | concentration of this will fall, it becomes impossible to form a cellulose nonwoven fabric with a high porosity, and is not suitable. As described above, in the emulsion papermaking method, the emulsion is concentrated by the papermaking process, and the concentration of the oily compound in the wet paper after the dehydration process is preferably about 5 times or more compared to the oily compound concentration in the aqueous dispersion before the dehydration. In such a case, it is concentrated 10 times or more.

尚、有機繊維層である支持体を用いる場合、ワイヤー又は濾布をセットした抄紙機に当該支持体を載せて、水系分散液を構成する水の一部を該支持体上で脱水(抄紙)を行い、該支持体上に微細セルロース繊維からなるセルロース不織布の湿紙を積層化させ、一体化させることにより、少なくとも2層以上の多層構造体からなる多層化シートを製造することができる。3層以上の多層化シートを製造するためには、2層以上の多層構造を有する支持体を使用すればよい。また、支持体上で2層以上の本発明のセルロース不織布の多段抄紙を行って3層以上の多層シートとしてもよい。   In addition, when using the support body which is an organic fiber layer, the said support body is mounted on the paper machine which set the wire or the filter cloth, and a part of water which comprises aqueous dispersion liquid is spin-dry | dehydrated on this support body (papermaking). A multilayered sheet composed of a multilayer structure of at least two layers can be produced by laminating and integrating wet paper of cellulose nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers on the support. In order to produce a multilayer sheet having three or more layers, a support having a multilayer structure having two or more layers may be used. Moreover, it is good also as a multilayer sheet | seat of three or more layers by performing the multistage papermaking of the cellulose nonwoven fabric of this invention of two or more layers on a support body.

抄紙工程で得た湿紙は、加熱による乾燥工程(c)で油性化合物及び水分を蒸発させることによって、セルロース不織布となる。乾燥工程は、ドラムドライヤーのような幅を定長とした状態で、水と油性化合物(以下、水と油性化合物を合わせて「分散媒」という。)を乾燥し得るタイプの定長乾燥型の乾燥機を使用すると、より空孔率の高いセルロース不織布を安定に得ることができるため、好ましい。乾燥温度は、条件に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは、45℃以上180℃以下、さらに好ましくは、60℃以上150℃以下の範囲とすれば、好適に空孔率の高いセルロース不織布を製造することができる。乾燥温度が45℃未満では、多くの場合に分散媒の揮発速度が遅いため、高い生産性が確保できず好ましくなく、180℃より高い乾燥温度とすると、構造体を構成する親水性高分子が熱変性を起こしてしまうケースがあり、また、コストに影響するエネルギー効率も低減するため、やはり好ましくない。場合によっては、100℃以下の低温乾燥で組成調製を行い、次段で100℃以上の温度で乾燥する多段乾燥を実施することも、孔径均一性に優れたセルロース不織布を得るうえでは有効であることもある。   The wet paper obtained in the paper making process becomes a cellulose nonwoven fabric by evaporating the oily compound and water in the drying process (c) by heating. The drying process is a constant-length drying type that can dry water and an oily compound (hereinafter referred to as “dispersion medium” together with water and an oily compound) in a state where the width is constant as in a drum dryer. Use of a dryer is preferable because a cellulose nonwoven fabric having a higher porosity can be stably obtained. The drying temperature may be appropriately selected according to the conditions, but it is preferably 45 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. Can be manufactured. When the drying temperature is less than 45 ° C, the volatilization rate of the dispersion medium is slow in many cases, and thus high productivity cannot be secured, which is not preferable. When the drying temperature is higher than 180 ° C, the hydrophilic polymer constituting the structure is In some cases, heat denaturation may occur, and energy efficiency affecting the cost is also reduced, which is not preferable. In some cases, it is also effective to obtain a cellulose nonwoven fabric excellent in pore diameter uniformity by preparing a composition at a low temperature drying of 100 ° C. or lower and performing a multi-stage drying in which drying is performed at a temperature of 100 ° C. or higher in the next stage. Sometimes.

上記エマルジョン抄紙工程に引き続いて、(d)架橋剤を利用した後処理工程について説明する。
エマルジョン抄紙で得られたセルロース不織布を、各種架橋剤を分散或いは溶解させた溶媒中に浸漬し、水洗、乾燥することでセルロース不織布に耐水性能を付与する。
ここで利用される架橋剤としては、ジビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、多官能エポキシ化合物、イソシアネート化合物が挙げられる。
また、溶媒としては、石油エーテル、ヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなどの炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジエチレングリコールジメチルエーテルなどのエーテル系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのエステル系溶媒、塩化メチレン、クロロホルム、クロルベンゼン、ジクロルベンゼンなどの含塩素系溶媒、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシドなど非プロトン性極性溶媒などが挙げられる。また、これらの溶媒には水が含まれていてもよいが、その濃度はセルロース不織布が膨潤・崩壊しない範囲で制御する必要がある。
Subsequent to the emulsion papermaking process, (d) a post-treatment process using a crosslinking agent will be described.
The cellulose nonwoven fabric obtained by emulsion papermaking is immersed in a solvent in which various crosslinking agents are dispersed or dissolved, washed with water, and dried to impart water resistance to the cellulose nonwoven fabric.
Examples of the crosslinking agent used here include divinyl sulfone, carbodiimide, dihydrazine, dihydrazide, epichlorohydrin, a polyfunctional epoxy compound, and an isocyanate compound.
The solvent includes petroleum ether, hexane, benzene, toluene, xylene, mesitylene and other hydrocarbon solvents, diethyl ether, tetrahydrofuran, diethylene glycol dimethyl ether and other ether solvents; acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and other ketone solvents. , Ester solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, amyl acetate, chlorine-containing solvents such as methylene chloride, chloroform, chlorobenzene, dichlorobenzene, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N, N -Aprotic polar solvents such as dimethylimidazolidinone and dimethyl sulfoxide. These solvents may contain water, but the concentration thereof needs to be controlled within a range in which the cellulose nonwoven fabric does not swell / disintegrate.

上記溶媒に各種架橋剤を分散或いは溶解させるが、この場合架橋剤の濃度は0.1〜15重量%が好ましい。架橋剤濃度が0.1%未満であると目的とする乾湿強度比を有するセルロースシートが得られない。架橋剤濃度が15重量%を超えると乾湿強度比は高くなるが、乾燥強度が低くなる傾向がある。より好ましくは0.2〜10重量%、さらに好ましくは0.3〜5重量%である。
後処理の温度と時間は、特に限定はなく最終シートの乾湿強度比と各種溶媒の安全性(引火性、爆発性)を考慮して設定すればよいが、処理温度が200℃を超えるとセルロース不織布が熱劣化し、引張強度が低下するので、100℃以下が好ましく、80℃以下がより好ましい。また、処理温度が低いと処理に長時間要するので、15℃以上が好ましく、より好ましくは25℃以上である。処理時間の適正範囲は温度によって異なるが、30秒間〜24時間である。
Various crosslinking agents are dispersed or dissolved in the solvent. In this case, the concentration of the crosslinking agent is preferably 0.1 to 15% by weight. When the concentration of the cross-linking agent is less than 0.1%, a cellulose sheet having a desired wet / dry strength ratio cannot be obtained. When the concentration of the crosslinking agent exceeds 15% by weight, the wet / dry strength ratio increases, but the dry strength tends to decrease. More preferably, it is 0.2 to 10 weight%, More preferably, it is 0.3 to 5 weight%.
The temperature and time of the post-treatment are not particularly limited and may be set in consideration of the dry / wet strength ratio of the final sheet and the safety (flammability and explosiveness) of various solvents. If the treatment temperature exceeds 200 ° C., cellulose Since the nonwoven fabric is thermally deteriorated and the tensile strength is lowered, the temperature is preferably 100 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or lower. Further, since the treatment takes a long time when the treatment temperature is low, it is preferably 15 ° C. or higher, more preferably 25 ° C. or higher. The appropriate range of the treatment time varies depending on the temperature, but is 30 seconds to 24 hours.

所定温度・時間で浸漬処理されたセルロース不織布を流水で30〜60分水洗した後、乾燥させるが、この場合の乾燥温度はエマルジョン抄紙工程の(c)乾燥工程条件に準ずる。
以上が「後処理法」による本発明の耐水性セルロースシートの製造方法である。
The cellulose nonwoven fabric that has been dipped at a predetermined temperature and time is washed with running water for 30 to 60 minutes and then dried. The drying temperature in this case conforms to (c) drying process conditions in the emulsion papermaking process.
The above is the method for producing the water-resistant cellulose sheet of the present invention by the “post-treatment method”.

次に、セルロース不織布の抄紙製造と耐水性付与を同時に行う「簡便法」を説明する。
「簡便法」には、(I)架橋剤を用いる方法と、(II)バインダー繊維を用いる方法の2種類がある。
まず、(I)架橋剤を用いる方法について説明する。
「簡便法」−(I)架橋剤を用いる場合には、上述したエマルジョン抄紙法の(a)水系分散液の調製工程において、0.01〜10重量%濃度の各種架橋剤を水系分散液に添加する。架橋剤としては、ビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、多官能エポキシ化合物、イソシアネート化合物が挙げられる。この場合、溶液のpHを使用する架橋剤の反応性に応じて、pH調整剤を用いて調製することが好ましいが、強酸性或いは強アルカリ性領域では乾燥工程において、セルロース不織布が加水分解し、著しい強度低下が起こる。好ましい水系分散液のpH範囲としては、pH5.0〜9.0であり、より好ましくはpH5.5〜8.5である。
Next, a “simple method” for simultaneously producing a paper making of cellulose nonwoven fabric and imparting water resistance will be described.
There are two types of “simple methods”: (I) a method using a crosslinking agent and (II) a method using a binder fiber.
First, (I) a method using a crosslinking agent will be described.
“Simple method” — (I) When using a crosslinking agent, in the preparation step of (a) aqueous dispersion of the emulsion papermaking method described above, various crosslinking agents having a concentration of 0.01 to 10% by weight are added to the aqueous dispersion. Added. Examples of the crosslinking agent include vinyl sulfone, carbodiimide, dihydrazine, dihydrazide, epichlorohydrin, polyfunctional epoxy compound, and isocyanate compound. In this case, it is preferable to prepare using a pH adjuster according to the reactivity of the cross-linking agent using the pH of the solution. However, in a strongly acidic or strongly alkaline region, the cellulose nonwoven fabric is hydrolyzed in the drying step, and is marked. A decrease in strength occurs. The pH range of the preferred aqueous dispersion is pH 5.0 to 9.0, more preferably pH 5.5 to 8.5.

引き続き上述したエマルジョン抄紙法の(b)抄紙工程に準じて抄紙された湿紙を加熱による乾燥工程(c)で油性化合物及び水分を蒸発させると同時に熱処理(架橋反応促進)することによって、耐水性セルロースシートとなる。乾燥温度は、条件に応じて適宜選択すればよいが、架橋反応性の観点から45℃以上180℃以下が好ましく、60℃以上160℃以下がより好ましい。乾燥温度が45℃未満では、架橋反応速度が遅く、180℃より高いと強度低下を引き起こす場合がある。乾燥時間は、乾燥温度と最終シートの乾湿強度比を考慮して選定すればよいが、30秒間〜30分間の範囲が好ましく、ドラムドライヤーのような乾燥機を用いる場合、送り速度の調整やロール径で調整することができる。   Subsequently, the wet paper produced in accordance with the above-mentioned emulsion paper making method (b) paper making process is heated (drying process promoted) at the same time as the oily compound and water are evaporated in the drying process (c), thereby providing water resistance. It becomes a cellulose sheet. The drying temperature may be appropriately selected according to the conditions, but is preferably 45 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and more preferably 60 ° C. or higher and 160 ° C. or lower from the viewpoint of crosslinking reactivity. When the drying temperature is less than 45 ° C, the crosslinking reaction rate is slow, and when it is higher than 180 ° C, the strength may be lowered. The drying time may be selected in consideration of the drying temperature and the wet / dry strength ratio of the final sheet, but is preferably in the range of 30 seconds to 30 minutes. When a dryer such as a drum dryer is used, adjustment of the feed rate or roll The diameter can be adjusted.

次に、(II)バインダー繊維を用いる方法について説明する。
「簡便法」−(II)バインダー繊維を用いる場合には、上述したエマルジョン抄紙法の(a)水系分散液の調製工程において、バインダー繊維を水系分散液に添加する。バインダー繊維としては、例えば、ポリプロピレンの短繊維、ポリプロピレン(芯)とポリエチレン(鞘)の複合繊維、ポリプロピレン(芯)とエチレンビニルアルコール(鞘)の複合繊維、高融点ポリエステル(芯)と低融点ポリエステル(鞘)等の溶融系バインダー繊維が挙げられる。バインダー繊維の添加量は0.01〜0.5重量%の範囲が好ましく、0.01重量%以下であると微細セルロース繊維同士を効率的に接着できず、0.5重量%を超えると引き続く(c)乾燥工程にてバインダー繊維がフィルム状に伸ばされ、微細セルロース繊維が形成する微細な空孔を塞いでしまう(空孔率の低減)。好ましいバインダー繊維濃度は0.02〜0.2重量%であり、より好ましくは0.03〜0.1重量%である。またバインダー繊維の数平均繊維径は、0.5〜20μmの範囲であることが微細な空孔を塞がないという観点から好ましく、より好ましくは1〜15μmであり、2μm〜12μmが最も好ましい。
Next, (II) a method using a binder fiber will be described.
"Simple method"-(II) When using the binder fiber, the binder fiber is added to the aqueous dispersion in the step (a) of preparing the aqueous dispersion in the above-mentioned emulsion papermaking method. Examples of binder fibers include polypropylene short fibers, polypropylene (core) and polyethylene (sheath) composite fibers, polypropylene (core) and ethylene vinyl alcohol (sheath) composite fibers, high melting point polyester (core) and low melting point polyester. Examples thereof include melt-type binder fibers such as (sheath). The addition amount of the binder fiber is preferably in the range of 0.01 to 0.5% by weight, and if it is 0.01% by weight or less, the fine cellulose fibers cannot be effectively bonded to each other, and if it exceeds 0.5% by weight, it continues. (C) In the drying step, the binder fiber is stretched into a film shape and closes the fine pores formed by the fine cellulose fibers (reduction in porosity). A preferable binder fiber concentration is 0.02 to 0.2% by weight, and more preferably 0.03 to 0.1% by weight. The number average fiber diameter of the binder fibers is preferably in the range of 0.5 to 20 μm from the viewpoint of not closing fine pores, more preferably 1 to 15 μm, and most preferably 2 to 12 μm.

引き続き上述したエマルジョン抄紙法の(b)抄紙工程に準じて抄紙された湿紙を加熱による乾燥工程(c)で油性化合物及び水分を蒸発させると同時に熱処理(バインダー繊維による融着)してもよいし、また、一旦油性化合物及び水分を蒸発させた後に別途熱処理を行ってもよい。乾燥温度或いは熱処理温度は、用いるバインダー繊維に応じて適宜選択すればよい。
上述した各方法にて得られた耐水性セルロースシートにカレンダー装置によって平滑化処理を施す平滑化工程を設けてもよい。カレンダー装置としては単一プレスロールによる通常のカレンダー装置の他に、これらが多段式に設置された構造をもつスーパーカレンダー装置を用いてもよい。これらの装置、カレンダー処理時におけるロール両側それぞれの材質(材質硬度)や線圧を、目的に応じて選定することにより多種の物性バランスをもつ耐水性セルロースシートを得ることができる。
以上の条件を満たすことにより、セルロース特有の耐熱性、耐薬品性、高弾性率と表面活性の高さに由来した高吸着性能を有し、かつ高い空孔率と水に対する高い耐久性を有する耐水性セルロースシートを提供することができる。
Subsequently, the wet paper made in accordance with the above-mentioned emulsion papermaking method (b) papermaking step may be heat-treated (fused with binder fibers) at the same time as the oily compound and water are evaporated in the drying step (c). In addition, after the oily compound and water are once evaporated, a separate heat treatment may be performed. What is necessary is just to select a drying temperature or heat processing temperature suitably according to the binder fiber to be used.
You may provide the smoothing process which performs a smoothing process with the calendar apparatus to the water-resistant cellulose sheet obtained by each method mentioned above. As the calendar device, in addition to a normal calendar device using a single press roll, a super calendar device having a structure in which these are installed in a multistage manner may be used. By selecting the materials (material hardness) and linear pressures on both sides of the roll during the calendar treatment, these devices can be used to obtain a water-resistant cellulose sheet having various physical property balances.
By satisfying the above conditions, it has high adsorption performance derived from heat resistance, chemical resistance, high elastic modulus and high surface activity unique to cellulose, and has high porosity and high durability against water. A water-resistant cellulose sheet can be provided.

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
尚、物性の主な測定値は以下の方法で測定した。
(1)微細セルロース繊維の数平均繊維径
微細セルロース繊維からなるシートの表面に関して、無作為に3箇所、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を10000倍相当の倍率で行う。得られたSEM画像に対し、画面に対し水平方向と垂直方向にラインを引き、ラインに交差する繊維の繊維径を拡大画像から実測し、交差する繊維の個数と各繊維の繊維径を数える。こうして一つの画像につき縦横2系列の測定結果を用いて数平均繊維径を算出する。さらに抽出した他の2つのSEM画像についても同じように数平均繊維径を算出し、合計3画像分の結果を平均化し、対象とする試料の数平均繊維径とする。
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples.
The main measured values of physical properties were measured by the following methods.
(1) Number average fiber diameter of fine cellulose fibers The surface of a sheet made of fine cellulose fibers is randomly observed at three locations with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification equivalent to 10,000 times. With respect to the obtained SEM image, a line is drawn in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the screen, and the fiber diameter of the fiber intersecting the line is measured from the enlarged image, and the number of intersecting fibers and the fiber diameter of each fiber are counted. In this way, the number average fiber diameter is calculated using two series of measurement results for one image. Further, the number average fiber diameter is calculated in the same manner for the other two extracted SEM images, and the results for a total of three images are averaged to obtain the number average fiber diameter of the target sample.

(2)有機繊維の数平均繊維径
走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を1000倍相当の倍率で行う以外は、微細セルロース繊維の数平均繊維径の評価同様に行う。
(2) Number average fiber diameter of organic fibers Except for observation with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification equivalent to 1000 times, the number average fiber diameter of fine cellulose fibers is evaluated in the same manner.

(3)微細セルロース繊維の最大繊維径
微細セルロース繊維の最大繊維径が1500nm以下であることは、SEM画像によって確認する。
微細セルロース繊維からなる不織布濾材の表面に関して、無作為に3箇所、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を10000倍相当の倍率で行った時に、得られたすべてのSEM画像中の繊維径1500nmを越える繊維の数をカウントし、その平均値をとる。但し、画像において、数本の微細繊維が多束化して1500nm以上の繊維径となっていることが明確に確認できる場合には、1500nm以上の最大繊維径の繊維とは見なさないものとする。
(3) Maximum fiber diameter of fine cellulose fiber It is confirmed by an SEM image that the maximum fiber diameter of the fine cellulose fiber is 1500 nm or less.
With respect to the surface of the non-woven filter medium composed of fine cellulose fibers, the fiber diameter 1500 nm in all the obtained SEM images was obtained when the observation with a scanning electron microscope (SEM) was performed at three magnifications at a magnification equivalent to 10,000 times. Count the number of fibers that exceed and take the average value. However, in the image, when it can be clearly confirmed that several fine fibers are bundled to have a fiber diameter of 1500 nm or more, it is not regarded as a fiber having a maximum fiber diameter of 1500 nm or more.

(4)シートにおける微細セルロース繊維の重量比率(P)
予めシートを105℃に温度制御された乾燥機内で6時間乾燥し、デシケータ中で30分間冷却した後重量を求める(W)。
シートをシート重量に対して10倍量のセルロースの溶解能のない溶媒中で攪拌(30分間)−濾過(孔径2mmの篩)−洗浄し、の後20倍量の使用溶媒で同様の操作を2回繰返し、残ったセルロースを濾別する。溶媒の沸点以上の温度で6時間乾燥し、デシケータ中で30分間冷却した後重量を求める(容器と微細セルロース繊維の総量;W)。微細セルロース繊維の重量比率(P)は、下記式(3):
微細セルロース繊維の重量比率(P)=(W−W)/W×100 式(3)
にて求める。
(4) Weight ratio of fine cellulose fibers in sheet (P)
The sheet is dried for 6 hours in a drier whose temperature is controlled at 105 ° C. in advance, and after cooling in a desiccator for 30 minutes, the weight is determined (W 1 ).
The sheet is stirred (30 minutes) in a solvent that does not dissolve cellulose in an amount 10 times the weight of the sheet, filtered (sieved with a pore size of 2 mm), washed, and then the same operation is performed with 20 times the amount of solvent used Repeat twice and filter the remaining cellulose. After drying at a temperature not lower than the boiling point of the solvent for 6 hours and cooling in a desiccator for 30 minutes, the weight is determined (total amount of container and fine cellulose fibers; W 3 ). The weight ratio (P) of fine cellulose fibers is expressed by the following formula (3):
Weight ratio of fine cellulose fibers (P) = (W 3 −W 2 ) / W 1 × 100 Formula (3)
Ask for.

(5)目付
濾材の目付は、P−8124に準じて、算出する。
(5) Weight per unit area The weight per unit area of the filter medium is calculated according to P-8124.

(6)透気抵抗度
25cm角のシートを10等分にエリア分けし、当該10区画についてガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G−B2C)を用いて、100mlの空気の透過時間を測定し、10点の平均値をとる。ここで、1箇所でも10s/100mlを下回る部分、或いは2000s/100mlを越える部分がある場合、本発明の透気抵抗度範囲には入らない。
(6) Air permeability resistance A 25 cm square sheet is divided into 10 equal parts, and permeation of 100 ml of air using the Gurley type densometer (model G-B2C, manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.) for the 10 sections. Measure the time and take the average of 10 points. Here, even if there is a part that is less than 10 s / 100 ml or a part that exceeds 2000 s / 100 ml even at one place, it does not fall within the air permeability resistance range of the present invention.

(7)引張強伸度
引張強度の評価は、JIS P 8113にて定義される方法に従い、熊谷理機工業(株)の卓上型横型引張試験機(No.2000)を用い、幅15mmのサンプル10点について測定し、その平均値を引張強伸度とした。目付けの違いを考慮して、強度は10g/m目付け相当の値で評価する。
(7) Tensile strength / elongation The tensile strength was evaluated according to the method defined in JIS P 8113, using a tabletop horizontal tensile tester (No. 2000) manufactured by Kumagaya Riki Kogyo Co., Ltd. Ten points were measured, and the average value was taken as the tensile strength and elongation. Considering the difference in basis weight, the strength is evaluated by a value equivalent to 10 g / m 2 basis weight.

(8)引張強度の乾湿強度比
(7)で評価した引張強度を乾燥強度とし、シートを浸すに十分な水をはった容器内に5分間浸漬した後に測定した引張強度を湿潤強度とし、下記式(1):
乾湿強度比(%)=(湿潤強度)/(乾燥強度)×100 式(1)
にて算出する。ここでは乾燥強度、湿潤強度ともに目付10g/m相当に換算しない。
(8) Tensile strength to wet strength ratio The tensile strength evaluated in (7) is defined as dry strength, and the tensile strength measured after dipping for 5 minutes in a container filled with water sufficient to immerse the sheet is defined as wet strength. Following formula (1):
Dry / wet strength ratio (%) = (wet strength) / (dry strength) × 100 Formula (1)
Calculate with Here, neither dry strength nor wet strength is converted to an equivalent weight per unit area of 10 g / m 2 .

(9)空孔率
シートの空孔率Pr(%)は、10cm角の膜厚d(μm)とその重さW(g)から、以下の式(4):
Pr=(d−W×67.14)×100/d (4)
を用いて算出する。
(9) Porosity The porosity Pr (%) of the sheet is expressed by the following formula (4) from a 10 cm square film thickness d (μm) and its weight W (g):
Pr = (d−W × 67.14) × 100 / d (4)
Calculate using.

(10)平均孔径
平均孔径は、パームポロメータ(西華産業製 CFE−1200AEX)を用いた細孔径分布測定試験において、エタノールに完全に濡らしたサンプルに対して空気圧を5cc/minで増大させて評価する。透水後の平均孔径変化率は、透水前後の平均孔径の違いを下記式(2):
透水後の平均孔径変化率(%)=(透水後の平均孔径−透水前の平均孔径)/透水前の平均孔径×100 式(2)
にて算出する。
ここで、透水後の平均孔径は、シートを水漏れのないように濾過器にセットし、送液ポンプを用いて超純水を圧力1kg/cmで60分間送液し、その後水分をエタノールで完全置換されたサンプルを用いて評価する。
(10) Average pore diameter In the pore diameter distribution measurement test using a palm porometer (manufactured by Seika Sangyo CFE-1200AEX), the average pore diameter was increased by increasing the air pressure at 5 cc / min for a sample completely wetted with ethanol. evaluate. The average pore diameter change rate after water permeation is expressed by the following formula (2):
Average pore diameter change rate after water permeation (%) = (average pore diameter after water permeation−average pore diameter before water permeation) / average pore diameter before water permeation × 100 formula (2)
Calculate with
Here, the average pore diameter after water permeation is set such that the sheet is not leaked in a filter, and ultrapure water is fed at a pressure of 1 kg / cm 2 for 60 minutes using a feed pump, and then the moisture is ethanol. Evaluation is performed using a sample completely substituted with.

[実施例1]
重合度(DP)1750のコットンリンター原綿を10重量%となるように水に浸液させてオートクレーブ内で130℃,4時間の熱処理を行い、得られた膨潤パルプを何度も水洗し、水を含浸した状態の膨潤パルプを得た。
該膨潤パルプを固形分1.5重量%となるように水中に分散させて水分散体(400L)とし、ディスクレファイナー装置として相川鉄工(株)製SDR14型ラボリファイナー(加圧型DISK式)を用い、ディスク間のクリアランスを1mmとして400Lの該水分散体に対して、20分間叩解処理を進めた後、引き続いてクリアランスをほとんどゼロに近いレベルにまで低減させた条件下で叩解処理を続けた。経時的にサンプリングを行い、サンプリングスラリーに対して、JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法(以下、CSF法)のCSF値を評価したところ、CSF値は経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けると、増大していく傾向が確認された。クリアランスをゼロ近くとしてから10分間、上記条件で叩解処理を続け、CSF値で73ml↑の叩解スラリーを得た。得られた叩解スラリーを、そのまま高圧ホモジナイザー(ニロ・ソアビ社(伊)製NS015H)を用いて操作圧力100MPa下で5回の微細化処理を実施し、ミクロフィブリル化セルロースの水系分散液M1(固形分濃度:1.5重量%)を得た。
[Example 1]
A cotton linter raw cotton having a polymerization degree (DP) of 1750 is immersed in water so as to be 10% by weight, heat-treated in an autoclave at 130 ° C. for 4 hours, and the resulting swollen pulp is washed with water many times, A swollen pulp in an impregnated state was obtained.
The swollen pulp is dispersed in water to a solid content of 1.5% by weight to form a water dispersion (400 L). As a disk refiner device, SDR14 type laboratory refiner (pressure type DISK type) manufactured by Aikawa Tekko Co., Ltd. is used. The beating process was continued for 20 minutes on the 400 L water dispersion with a disc clearance of 1 mm, and then the beating process was continued under conditions where the clearance was reduced to almost zero. . Sampling was carried out over time, and the CSF value of the Canadian standard freeness test method (hereinafter referred to as CSF method) of pulp defined by JIS P 8121 was evaluated for the sampling slurry. Then, once it was close to zero, if the beating process continued further, a tendency to increase was confirmed. The beating treatment was continued under the above conditions for 10 minutes after the clearance was reduced to near zero, and a beating slurry with a CSF value of 73 ml ↑ was obtained. The obtained beating slurry was subjected to micronization treatment 5 times under an operating pressure of 100 MPa using a high-pressure homogenizer (NS015H manufactured by Niro Soabi (Italy)) as it was, and an aqueous dispersion M1 of microfibrillated cellulose (solid) Minor concentration: 1.5% by weight).

次にこのM1及び油性化合物を以下の表1に示すとおりに添加し、家庭用ミキサーで4分間乳化、分散を行った。この水系分散液の分散平均径Rvは168μmであった。
PET/ナイロン混紡製の平織物(敷島カンバス社製、NT20・・・大気下25℃での水透過量:0.03ml/cm・s、ミクロフィブリル化セルロースを大気圧下25℃における濾過で99%以上濾別する能力あり)をセットしたバッチ式抄紙機(熊谷理機工業社製、自動角型シートマシーン 25cm×25cm、80メッシュ)に目付10g/m2のセルロース不織布を目安に、上記調整した水系分散液312.5gを投入し、その後大気圧に対する減圧度を4KPaとして抄紙(脱水)を実施した。
Next, this M1 and oily compound were added as shown in Table 1 below, and emulsified and dispersed for 4 minutes with a home mixer. The aqueous dispersion had a dispersion average diameter Rv of 168 μm.
A plain fabric made of PET / nylon blend (Shikishima Kanbus Co., Ltd., NT20: water permeation at 25 ° C. in the atmosphere: 0.03 ml / cm 2 · s, filtration of microfibrillated cellulose at 25 ° C. under atmospheric pressure. The above adjustment is based on a cellulose non-woven fabric with a basis weight of 10 g / m2 on a batch type paper machine (made by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., automatic square sheet machine 25 cm x 25 cm, 80 mesh) set with 99% or more of ability to filter. 312.5 g of the water-based dispersion liquid was added, and then papermaking (dehydration) was performed at a reduced pressure with respect to atmospheric pressure of 4 KPa.

得られた濾布上に載った湿潤状態の濃縮組成物からなる湿紙を、ワイヤー上から剥がし、1kg/cmの圧力で1分間プレスした後、湿紙面をドラム面に接触させるようにして、湿紙/濾布の2層の状態で表面温度が130℃に設定されたドラムドライヤーにやはり湿紙がドラム面に接触するようにして約120秒間乾燥させ、得られた乾燥した2層体からセルロースのシート状構造物から濾布を剥離させて、白色の均一な微細セルロース繊維から構成されるセルロースシートを得た。
架橋剤として1,6’−ヘキサメチレンジイソシアネートをトルエンに2重量%濃度で溶解したトルエン溶液にセルロースシートを25℃×1時間浸漬し、流水で30分間水洗した後、表面温度が130℃に設定されたドラムドライヤーにやはり湿紙がドラム面に接触するようにして約120秒間乾燥させて、S1を得た。
S1の表面を10000倍の倍率でSEM画像解析を行ったところ、S1の表面における微細セルロース繊維で1500nmを超えるものは認められず、数平均繊維径は158nmであった。
また、S1は以下の表2に示すとおり、高い空孔率を有し、高い強度及び乾湿強度比を有するものであった。
The wet paper made of the concentrated composition in a wet state on the obtained filter cloth is peeled off from the wire and pressed at a pressure of 1 kg / cm 2 for 1 minute, and then the wet paper surface is brought into contact with the drum surface. In the two layers of wet paper / filter cloth, the wet paper is dried for about 120 seconds with the drum dryer having a surface temperature set to 130 ° C. so that the wet paper is in contact with the drum surface. Then, the filter cloth was peeled from the cellulose sheet-like structure to obtain a cellulose sheet composed of white uniform fine cellulose fibers.
A cellulose sheet is immersed in a toluene solution in which 1,6′-hexamethylene diisocyanate is dissolved in toluene at a concentration of 2% by weight as a crosslinking agent, and the surface temperature is set to 130 ° C. after washing with running water for 30 minutes. The wet paper was also dried for about 120 seconds so that the wet paper was in contact with the drum surface, and S1 was obtained.
When SEM image analysis was performed on the surface of S1 at a magnification of 10,000, no fine cellulose fibers on the surface of S1 exceeding 1500 nm were found, and the number average fiber diameter was 158 nm.
Moreover, as shown in Table 2 below, S1 had a high porosity and a high strength and wet / dry strength ratio.

[実施例2]
ヒドロキシプロピルメチルセルロース(信越化学工業(株)製 60SH−4000)を以下の表1に示す組成で水系分散液に添加する以外は、実施例1と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥及び後加工を行い、S2を得た。S2は以下の表2に示すとおり、本発明に規定する物性範囲にあり、高い空孔率と水に対する耐性を有するものであった。
[Example 2]
Refinement, slurry preparation, papermaking drying and post-processing as in Example 1 except that hydroxypropylmethylcellulose (60SH-4000 manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to the aqueous dispersion with the composition shown in Table 1 below. And S2 was obtained. As shown in Table 2 below, S2 was in the physical property range defined in the present invention, and had high porosity and resistance to water.

[実施例3]
架橋剤による後処理時間を12時間にした以外は、実施例2と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥及び後加工を行い、S3を得た。S3は以下の表2に示すとおり、本発明に規定する物性範囲にあり、高い空孔率と水に対する耐性を有するものであった。
[Example 3]
Except that the post-treatment time with the cross-linking agent was 12 hours, refinement, slurry preparation, papermaking drying and post-processing were performed in the same manner as in Example 2 to obtain S3. As shown in Table 2 below, S3 was in the physical property range defined in the present invention, and had high porosity and resistance to water.

[実施例4〜6]
架橋剤に4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを用い、また架橋剤濃度を以下の表1に示す条件で実施した以外は、実施例3と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥及び後加工を行い、S4〜S6を得た。S4〜S6の物性を以下の表2に示す。
[Examples 4 to 6]
Except for using 4,4′-diphenylmethane diisocyanate as the cross-linking agent and carrying out the cross-linking agent concentration under the conditions shown in Table 1 below, the same refinement, slurry preparation, paper-making and post-processing as in Example 3 were performed. , S4 to S6 were obtained. The physical properties of S4 to S6 are shown in Table 2 below.

[実施例7]処理方法違い
架橋剤にブロックジイソシアネートを用いた以外は、実施例3と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥及び後加工を行い、S7を得た。S7の物性を以下の表2に示す。
[Example 7] Difference in treatment method Except that block diisocyanate was used as a crosslinking agent, refinement, slurry preparation, papermaking drying and post-processing were performed in the same manner as in Example 3 to obtain S7. The physical properties of S7 are shown in Table 2 below.

[比較例1]
架橋剤による後処理を実施しない以外は、実施例2と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥を行い、C1を得た。C1は高い空孔率や乾燥強度を有するものの、水に対する耐久性が低く、水に浸漬した時点で崩壊し、湿潤強度を評価することができなかった。
[Comparative Example 1]
Except not performing the post-processing by a crosslinking agent, refinement | miniaturization, slurry preparation, and papermaking drying were performed similarly to Example 2, and C1 was obtained. Although C1 has a high porosity and dry strength, it has low durability against water, disintegrates when immersed in water, and the wet strength cannot be evaluated.

[比較例2]
架橋剤濃度を0.05重量%で実施した以外は、実施例4と同様に微細化、スラリー調製、抄紙乾燥及び後加工を行い、C2を得た。C2は、高い空孔率や乾燥強度を有するものの、水に対する耐久性が低く、乾湿強度比が低く、透水後の平均孔径変化率が大きかった。
[Comparative Example 2]
C2 was obtained by carrying out refinement, slurry preparation, papermaking drying and post-processing as in Example 4 except that the concentration of the crosslinking agent was 0.05% by weight. C2 has high porosity and dry strength, but has low durability against water, a low wet-wet strength ratio, and a large average pore diameter change rate after water permeation.

[比較例3]
以下の表1に示す条件で水系分散液を調製した以外は、実施例4と同様に微細化、抄紙乾燥及び後加工を行い、C3を得た。C3は、空孔率が低く、乾湿強度比が50%を下回った。C3は緻密膜であるために、膜内部まで架橋処理の効果が浸透しなかったことが原因と思われる。
[Comparative Example 3]
Except that an aqueous dispersion was prepared under the conditions shown in Table 1 below, C3 was obtained by carrying out refining, papermaking and post-processing as in Example 4. C3 had a low porosity and a dry / wet strength ratio of less than 50%. Since C3 is a dense film, it seems that the effect of the crosslinking treatment did not penetrate into the film.

[比較例4]
セルロース繊維の数平均繊維径を以下の表1に示す条件で実施した以外は、実施例4と同様に抄紙乾燥及び後加工を行い、C4を得た。C4は、乾湿強度比が50%を下回り、透水後の平均孔径変化率も大きかった。C3は繊維径が太いために、架橋処理の効果が十分に発揮できなかったものと思われる。
[Comparative Example 4]
Papermaking and post-processing were performed in the same manner as in Example 4 except that the number average fiber diameter of the cellulose fibers was carried out under the conditions shown in Table 1 below, to obtain C4. In C4, the wet and dry strength ratio was less than 50%, and the average pore diameter change rate after water permeation was also large. Since C3 has a large fiber diameter, it seems that the effect of the crosslinking treatment could not be sufficiently exhibited.

Figure 0005697379
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[実施例8〜13]
実施例8〜13は、抄紙と架橋剤による耐水性能付与を同時に行う簡便法−(I)による処理を以下の表3に示す条件で実施した以外は、実施例4と同様に抄紙乾燥及び後加工を行い、S8〜S13を得た。以下の表4に示すとおりS8〜S13は、いずれも高い空孔率と乾燥強度を有し、かつ耐水性も改善されていた。
[Examples 8 to 13]
Examples 8 to 13 are the same as in Example 4 except that the process according to (I) is carried out under the conditions shown in Table 3 below. Processing was performed to obtain S8 to S13. As shown in Table 4 below, S8 to S13 all had high porosity and dry strength, and water resistance was also improved.

[比較例5及び6]
以下の表3に示す条件で実施した以外は、実施例8と同様に抄紙乾燥及び後加工を行い、C5及びC6を得た。C5は、高い空孔率や乾燥強度を有するものの、水に対する耐久性が低く、乾湿強度比が低く、透水後の平均孔径変化率が大きかった。C6は、水に対する耐久性が低く、水に浸漬した時点で崩壊し、湿潤強度を評価することができなかった。また、C6は、透水テストに破損し、透水後の平均孔径評価を実施できなかった。
[Comparative Examples 5 and 6]
Except for carrying out under the conditions shown in Table 3 below, papermaking and post-processing were performed in the same manner as in Example 8 to obtain C5 and C6. C5 has high porosity and dry strength, but has low durability against water, a low wet-wet strength ratio, and a large average pore diameter change rate after water permeation. C6 has low durability against water, disintegrates when immersed in water, and the wet strength could not be evaluated. Moreover, C6 was damaged by the water permeation test, and the average pore diameter evaluation after water permeation could not be performed.

Figure 0005697379
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参考例14〜16]
参考例14〜16は、抄紙とバインダー繊維による耐水性能付与を同時に行う簡便法−(II)による処理を以下の表5に示す条件し、かつ200φのフラットロールで線圧16kg/cm×185℃で熱処理した以外は、実施例4と同様に抄紙乾燥及び後加工を行い、S14〜S16を得た。以下の表6に示すとおりS14〜S16は、いずれも高い空孔率と乾燥強度を有し、かつ耐水性も改善されていた。
[ Reference Examples 14 to 16]
In Reference Examples 14 to 16, the simple method of simultaneously imparting water resistance performance by papermaking and binder fibers- (II) was performed under the conditions shown in Table 5 below, and a linear pressure of 16 kg / cm × 185 ° C. with a 200φ flat roll. Except having been heat-treated in the same manner as in Example 4, papermaking and post-processing were performed to obtain S14 to S16. As shown in Table 6 below, S14 to S16 all had high porosity and dry strength, and water resistance was also improved.

[比較例7及び8]
以下の表5に示す条件で実施した以外は、参考例14と同様に抄紙乾燥及び後加工を行い、C7及びC8を得た。C7は、熱プレス処理によりポリプロピレン繊維がセルロース繊維表面を覆い、緻密膜が形成されてしまった。そのため、C7の空孔率は低いものであった。C8は、繊維径の太いポリプロピレン繊維を用いたために、部分的にセルロース繊維表面を覆い、透気抵抗度のバラツキが非常に大きかった。また、乾燥強度は、10回の測定のうち6N/15mmを下回るものが4点発生し、ばらつきの大きいものであった。湿潤強度、平均孔径評価も同様にばらつきの大きいものであった。
[Comparative Examples 7 and 8]
Except for carrying out under the conditions shown in Table 5 below, papermaking and post-processing were performed in the same manner as in Reference Example 14 to obtain C7 and C8. In C7, polypropylene fiber covered the cellulose fiber surface by hot press treatment, and a dense film was formed. Therefore, the porosity of C7 was low. Since C8 used a polypropylene fiber having a large fiber diameter, the cellulose fiber surface was partially covered, and the variation in air resistance was very large. Also, the dry strength produced 4 points that were less than 6 N / 15 mm out of 10 measurements, and the variation was large. The wet strength and average pore diameter evaluation were also highly variable.

Figure 0005697379
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Figure 0005697379
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本発明の耐水性セルロースシートは、セルロース特有の耐熱性、耐薬品性、高弾性率と表面活性の高さに由来した高吸着性能を有し、かつ高い空孔率と水に対する高い耐久性を有するので、濾過材として水系から有機溶剤系まで広い溶剤範囲で利用できると同時に血液分離膜・吸着膜として有効に利用できる。また本発明の耐水性セルロースシートは、半導体製造ラインにおいて研磨テープとして利用できる。   The water-resistant cellulose sheet of the present invention has high adsorption performance derived from heat resistance, chemical resistance, high elastic modulus and high surface activity specific to cellulose, and has high porosity and high durability against water. Therefore, it can be used as a filter medium in a wide solvent range from aqueous to organic solvent, and at the same time, it can be effectively used as a blood separation membrane / adsorption membrane. The water-resistant cellulose sheet of the present invention can be used as a polishing tape in a semiconductor production line.

Claims (6)

数平均繊維径が500nm以下の微細セルロース繊維から構成される不織布からなる耐水性セルロースシートであって、該微細セルロース繊維は、ジビニルスルホン、カルボジイミド、ジヒドラジン、ジヒドラジド、エピクロルヒドリン、多官能エポキシ化合物、及びイソシアネート化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の架橋剤によって架橋されており、かつ、下記(1)〜(4)の要件:
(1)微細セルロース繊維の重量比率:96.6重量%以上99重量%以下
(2)空孔率:50%以上
(3)目付10g/m相当の引張強度:6N/15mm以上
(4)引張強度の乾湿強度比:50%以上
のすべてを満足する耐水性セルロースシート。
A water-resistant cellulose sheet comprising a nonwoven fabric composed of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 500 nm or less, the fine cellulose fibers comprising divinyl sulfone, carbodiimide, dihydrazine, dihydrazide, epichlorohydrin, a polyfunctional epoxy compound, and It is crosslinked by at least one crosslinking agent selected from the group consisting of isocyanate compounds, and the following requirements (1) to (4):
(1) Weight ratio of fine cellulose fiber: 96.6 % by weight or more and 99% by weight or less (2) Porosity: 50% or more (3) Tensile strength equivalent to 10 g / m 2 per unit area: 6N / 15mm or more (4) A water-resistant cellulose sheet satisfying all of the wet / dry strength ratio of tensile strength: 50% or more.
透水後の平均孔径変化率が40%以下である、請求項1に記載の耐水性セルロースシート。   The water-resistant cellulose sheet according to claim 1, wherein the average pore diameter change rate after water permeation is 40% or less. 請求項1又は2に記載の耐水性セルロースシートを含む濾過材。 Filtering material comprising a water-soluble cellulose sheet according to claim 1 or 2. 請求項3に記載の濾過材を含むフィルターカートリッジ。   A filter cartridge comprising the filter medium according to claim 3. 請求項1〜のいずれか1項に記載の耐水性セルロースシートを含む血液分離膜。 The blood separation membrane containing the water-resistant cellulose sheet of any one of Claims 1-3 . 請求項1〜のいずれか1項に記載の耐水性セルロースシートを含む研磨テープ。 The polishing tape containing the water-resistant cellulose sheet of any one of Claims 1-3 .
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