JP5798504B2 - Method for producing fine fibrous cellulose, method for producing nonwoven fabric, fine fibrous cellulose, fine fibrous cellulose-containing slurry, nonwoven fabric, and composite - Google Patents

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Description

本発明は、微細繊維状セルロースの製造方法、不織布の製造方法、微細繊維状セルロース、微細繊維状セルロース含有スラリー、不織布、および複合体に関する。   The present invention relates to a method for producing fine fibrous cellulose, a method for producing a nonwoven fabric, fine fibrous cellulose, a slurry containing fine fibrous cellulose, a nonwoven fabric, and a composite.

近年、石油資源の代替および環境意識の高まりから、再生産可能な天然繊維を利用した材料が着目されている。天然繊維の中でも、繊維径が10〜50μmのセルロース繊維、とりわけ木材由来のセルロース繊維(パルプ)は主に紙製品としてこれまでにも幅広く使用されてきた。また、セルロース繊維としては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られており、その微細繊維状セルロースを含有するシートは機械的強度が高いなどの利点を有し、様々な用途への適用が検討されている(特許文献1)。例えば、微細繊維状セルロースを抄紙して不織布とし、高強度のシートとして利用することが知られている。   In recent years, materials using reproducible natural fibers have attracted attention due to the substitution of petroleum resources and the growing environmental awareness. Among natural fibers, cellulose fibers having a fiber diameter of 10 to 50 μm, especially wood-derived cellulose fibers (pulp) have been widely used as paper products so far. In addition, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known as the cellulose fiber, and the sheet containing the fine fibrous cellulose has advantages such as high mechanical strength, and can be used for various applications. Application has been studied (Patent Document 1). For example, it is known that fine fibrous cellulose is made into a non-woven fabric and used as a high-strength sheet.

微細繊維状セルロースの製造方法としては、特許文献2に、ニトロキシルラジカル誘導体、臭化アルカリおよび酸化剤を含む水系溶媒中でリグノセルロースを処理する方法が開示されている。
特許文献3には、セルロースのヒドロキシ基の一部に多塩基酸無水物を半エステル化してカルボキシ基を導入した後、解繊して微細化処理する方法が開示されている。
As a method for producing fine fibrous cellulose, Patent Document 2 discloses a method of treating lignocellulose in an aqueous solvent containing a nitroxyl radical derivative, an alkali bromide and an oxidizing agent.
Patent Document 3 discloses a method in which a polybasic acid anhydride is half-esterified into a part of a hydroxy group of cellulose to introduce a carboxy group, and then fibrillated and refined.

特開2008−24788号公報JP 2008-24788 A 特開2008−308802号公報JP 2008-308802 A 特開2009−293167号公報JP 2009-293167 A

しかしながら、特許文献2は特殊な触媒を用いる必要があり、コストが高くなり、特許文献3に記載の微細繊維状セルロースの製造方法では、繊維原料の微細化が不充分で、微細繊維状セルロースの収率が低く、分散液の安定性も不充分なため、繊維原料からの製造効率が低く、また、コストが高い、環境負荷が大きい等の問題を有していた。
本発明は、上記問題を解決した微細繊維状セルロースの製造方法、不織布の製造方法、微細繊維状セルロース、微細繊維状セルロース含有スラリー、不織布、および複合体を提供することを目的とする。
However, Patent Document 2 requires the use of a special catalyst, which increases the cost. In the method for producing fine fibrous cellulose described in Patent Document 3, the fiber raw material is insufficiently refined. Since the yield was low and the dispersion was insufficiently stable, there were problems such as low production efficiency from the fiber raw material, high cost, and high environmental load.
An object of this invention is to provide the manufacturing method of the fine fibrous cellulose which solved the said problem, the manufacturing method of a nonwoven fabric, a fine fibrous cellulose, the fine fibrous cellulose containing slurry, a nonwoven fabric, and a composite_body | complex.

本発明は、以下の態様を有する。
(1) (a)100〜170℃に加熱しながら、リンのオキソ酸或いはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種の化合物により、セルロースを含む繊維原料を処理する工程と、(b)前記(a)工程により処理したセルロースを解繊処理する工程と、を有することを特徴とする微細繊維状セルロースの製造方法。
(2) 前記繊維原料は木材から得られた化学パルプである、(1)記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
(3) 前記リンのオキソ酸或いはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種の化合物はリン酸基を有する化合物である、(1)または(2)に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。
(4) (1)〜(3)のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースの製造方法により製造した微細繊維状セルロースを含むスラリーを濾材上で脱水して湿紙を得る脱水工程と、前記湿紙を乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする不織布の製造方法。
The present invention has the following aspects.
(1) (a) The process which processes the fiber raw material containing a cellulose by the at least 1 sort (s) of compounds chosen from the oxo acid of phosphorus or those salts , heating at 100-170 degreeC , (b) said (a And a step of defibrating the cellulose treated in the step, and a method for producing fine fibrous cellulose.
(2) The method for producing fine fibrous cellulose according to (1), wherein the fiber raw material is a chemical pulp obtained from wood.
(3) The method for producing fine fibrous cellulose according to (1) or (2), wherein the at least one compound selected from the oxo acid of phosphorus or a salt thereof is a compound having a phosphate group.
(4) A dehydration step of dehydrating a slurry containing fine fibrous cellulose produced by the method for producing fine fibrous cellulose according to any one of (1) to (3) on a filter medium to obtain a wet paper; And a drying process for drying the wet paper.

(5) 1〜1000nmの繊維幅を有し、かつ繊維を構成するセルロースのヒドロキシ基の一部が、下記構造式(1)に示す官能基で置換されて、リンオキソ酸基が導入された微細繊維状セルロースであって、リンオキソ酸基の導入量が、微細繊維状セルロース1gあたり0.1〜2.0mmolであることを特徴とする、微細繊維状セルロース。
構造式(1)において、a,b,m,nは自然数である(ただし、a=b×mである。)。α,α,・・・,αおよびα’のうちの少なくとも1つはOであり、残りはR,ORのいずれかである。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、およびこれらの誘導基のいずれかである。βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。
(5) A fine fiber having a fiber width of 1 to 1000 nm and a part of the hydroxy group of cellulose constituting the fiber is substituted with a functional group represented by the following structural formula (1) and a phosphorus oxo acid group is introduced It is fibrous cellulose, Comprising: The amount of introduction | transduction of a phosphorus oxo acid group is 0.1-2.0 mmol per 1g of fine fibrous cellulose, Fine fibrous cellulose characterized by the above-mentioned.
In the structural formula (1), a, b, m, and n are natural numbers (provided that a = b × m). At least one of α 1 , α 2 ,..., α n and α ′ is O , and the rest is either R or OR. R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group, respectively. One of a hydrogen group, an aromatic group, and a derivative group thereof. β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.

(6) (5)に記載の微細繊維状セルロースが分散媒中に分散されてなる微細繊維状セルロース含有スラリー。
(7) (5)に記載の微細繊維状セルロースを含有する不織布。
(8) (5)に記載の微細繊維状セルロースと、マトリックス材料とを含有する複合体
(9) (7)に記載の不織布と、マトリックス材料を含有する複合体。
(6) A fine fibrous cellulose-containing slurry obtained by dispersing the fine fibrous cellulose according to (5) in a dispersion medium.
(7) A nonwoven fabric containing the fine fibrous cellulose according to (5).
(8) A composite containing the fine fibrous cellulose according to (5) and a matrix material (9) A composite containing the nonwoven fabric according to (7) and a matrix material.

本発明の微細繊維状セルロースの製造方法によれば、繊維原料を充分に微細化でき、微細繊維状セルロースの収率が高いため、繊維原料からの微細繊維状セルロースの製造効率が高い。また、本発明の微細繊維状セルロースの製造方法は、コストが低く、環境負荷が小さい。
本発明の不織布の製造方法によれば、繊維原料に対する不織布の製造効率を向上させることができる。
本発明の微細繊維状セルロースは繊維幅が小さくて、軸比(繊維長/繊維幅)が大きいため、微細繊維状セルロースのスラリー安定性が高く、得られた不織布は強度が高い。また、本発明の微細繊維状セルロースと、マトリックス樹脂の複合体は高強度を有し、線熱膨張率が低い。
According to the method for producing fine fibrous cellulose of the present invention, since the fiber raw material can be sufficiently refined and the yield of fine fibrous cellulose is high, the production efficiency of fine fibrous cellulose from the fiber raw material is high. Moreover, the manufacturing method of the fine fibrous cellulose of this invention is low cost, and its environmental impact is small.
According to the method for producing a nonwoven fabric of the present invention, the production efficiency of the nonwoven fabric with respect to the fiber raw material can be improved.
Since the fine fibrous cellulose of the present invention has a small fiber width and a large axial ratio (fiber length / fiber width), the slurry stability of the fine fibrous cellulose is high, and the obtained nonwoven fabric has high strength. The composite of the fine fibrous cellulose and the matrix resin of the present invention has high strength and a low linear thermal expansion coefficient.

実施例1で得られた解繊パルプスラリーに含まれるセルロースの透過型電子顕微鏡写真である。2 is a transmission electron micrograph of cellulose contained in the defibrated pulp slurry obtained in Example 1. FIG. 実施例3で得られた解繊パルプスラリーに含まれるセルロースの透過型電子顕微鏡写真である。4 is a transmission electron micrograph of cellulose contained in the defibrated pulp slurry obtained in Example 3. FIG. 本発明の不織布の製造方法で使用される製造装置の一実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of one Embodiment of the manufacturing apparatus used with the manufacturing method of the nonwoven fabric of this invention.

<微細繊維状セルロース>
本発明の微細繊維状セルロースは、ヒドロキシ基(−OH基)の一部が、下記構造式(1)に示す官能基で置換されたものである。また、通常製紙用途で用いるパルプ繊維よりもはるかに細いセルロース繊維あるいは棒状粒子である。
<Fine fibrous cellulose>
In the fine fibrous cellulose of the present invention, a part of the hydroxy group (—OH group) is substituted with a functional group represented by the following structural formula (1). Moreover, it is a cellulose fiber or rod-like particle | grain far thinner than the pulp fiber normally used for a papermaking use.

構造式(1)において、a,b,m,nは自然数である(ただし、a=b×mである。)。
α,α,・・・,αおよびα’のうちの少なくとも1つはOであり、残りはR,ORのいずれかである。αおよびα’の全てがOであっても構わない。nが2以上であり、α’がR又はORである場合には、各αのうちの少なくとも1つがOで残りがR又はORである。nが2以上であり、α’がOである場合には、各αは全てRであってもよいし、全てORであってもよいし、少なくとも1つがOで残りがR又はORであってもよい。
Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、およびこれらの誘導基である。
飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基等が挙げられる。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、t−ブチル基等が挙げられる。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンタン基、シクロヘキサン基等が挙げられる。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、アリル基等が挙げられる。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、3−ブテニル基等が挙げられる。飽和-環状炭化水素基芳香族基としては、フェニル基、ナフタレン基等が挙げられる。
また、前記Rにおける誘導体としては、前記各種炭化水素基の主鎖または側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、アミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加または置換した状態の官能基が挙げられる。
また、前記Rの主鎖を構成する炭素原子数は20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数が20を超えると、Rを含むリンオキソ酸基の分子が大きくなりすぎて、繊維原料に浸透しにくくなり、微細繊維状セルロースの収率が低下するおそれがある。
βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、マグネシウム等の2価金属の陽イオン、水素イオン等が挙げられる。これらは1種または2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、カリウムのイオンが好ましい。
In the structural formula (1), a, b, m, and n are natural numbers (provided that a = b × m).
At least one of α 1 , α 2 ,..., α n and α ′ is O , and the rest is either R or OR. All of α n and α ′ may be O . When n is 2 or more and α ′ is R or OR, at least one of each α n is O and the rest is R or OR. When n is 2 or more and α ′ is O , each α n may be all R or all OR, and at least one is O and the rest is R or It may be OR.
R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group, respectively. A hydrogen group, an aromatic group, and derivatives thereof.
Examples of the saturated-linear hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an n-butyl group. Examples of the saturated-branched hydrocarbon group include i-propyl group and t-butyl group. Examples of the saturated-cyclic hydrocarbon group include a cyclopentane group and a cyclohexane group. Examples of the unsaturated-linear hydrocarbon group include a vinyl group and an allyl group. Examples of the unsaturated-branched hydrocarbon group include i-propenyl group and 3-butenyl group. Examples of the saturated-cyclic hydrocarbon group aromatic group include a phenyl group and a naphthalene group.
The derivative in R is a functional group in which at least one of functional groups such as a carboxy group, a hydroxy group, and an amino group is added to or substituted for the main chain or side chain of the various hydrocarbon groups Is mentioned.
The number of carbon atoms constituting the main chain of R is preferably 20 or less, and more preferably 10 or less. When the number of carbon atoms constituting the main chain of R exceeds 20, the molecule of the Roxo group containing R becomes too large, and it is difficult to penetrate into the fiber raw material, which may reduce the yield of fine fibrous cellulose. is there.
β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance. Examples of the monovalent or higher cation made of an organic substance include aliphatic ammonium and aromatic ammonium. Examples of the monovalent or higher cation made of an inorganic substance include ions of alkali metals such as sodium, potassium and lithium, calcium, Examples include divalent metal cations such as magnesium, hydrogen ions, and the like. These can be applied alone or in combination of two or more. As the monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance, sodium and potassium ions that are less likely to yellow when heated to a fiber raw material containing β and are industrially useful are preferable.

なお、構造式(1)は、α、α’にセルロース分子鎖を含まないモノエステルであることが好ましい。α、α’にセルロース分子鎖を含む場合にはセルロース分子鎖同士が架橋しているため、微細化を阻害するおそれがある。   The structural formula (1) is preferably a monoester that does not contain a cellulose molecular chain at α and α ′. In the case where α and α ′ contain cellulose molecular chains, the cellulose molecular chains are cross-linked with each other, so that there is a possibility of inhibiting the miniaturization.

本発明の微細繊維状セルロースの繊維幅は電子顕微鏡で観察して1nm〜1000nmが好ましく、より好ましくは2nm〜500nm、さらに好ましくは4nm〜100nmである。微細繊維状セルロースの繊維幅が1nm未満であると、セルロース分子として水に溶解しているため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が発現しなくなる。一方、1000nmを超えると微細繊維状セルロースとは言えず、通常のパルプに含まれる繊維にすぎないため、微細繊維状セルロースとしての物性(強度や剛性、寸法安定性)が得られない。
微細繊維状セルロースに透明性が求められる用途においては、繊維幅が30nmを超えると、可視光の波長の1/10に近づき、マトリックス材料と複合した場合には界面で可視光の屈折及び散乱が生じ易く、透明性が低下する傾向にあるため、繊維幅は2nm〜30nmが好ましく、より好ましくは2〜20nmである。前記のような微細繊維状セルロースから得られる複合体は、一般的に緻密な構造体となるために強度が高く、セルロース結晶に由来した高い弾性率が得られることに加え、可視光の散乱が少ないため高い透明性も得られる。
The fiber width of the fine fibrous cellulose of the present invention is preferably 1 nm to 1000 nm, more preferably 2 nm to 500 nm, still more preferably 4 nm to 100 nm as observed with an electron microscope. When the fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 1 nm, the physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) as the fine fibrous cellulose are not expressed because the cellulose molecules are dissolved in water. On the other hand, when it exceeds 1000 nm, it cannot be said that it is a fine fibrous cellulose, but is only a fiber contained in a normal pulp, and physical properties (strength, rigidity, dimensional stability) as a fine fibrous cellulose cannot be obtained.
In applications where transparency is required for fine fibrous cellulose, when the fiber width exceeds 30 nm, it approaches 1/10 of the wavelength of visible light, and when combined with a matrix material, visible light is refracted and scattered at the interface. The fiber width is preferably 2 nm to 30 nm, more preferably 2 to 20 nm, because it tends to occur and the transparency tends to decrease. The composite obtained from the fine fibrous cellulose as described above generally has a high strength because it becomes a dense structure, and in addition to obtaining a high elastic modulus derived from cellulose crystals, it also scatters visible light. Since there are few, high transparency is also obtained.

ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造を有していることは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて、2θ=14〜17°付近と2θ=22〜23°付近の2箇所の位置に典型的なピークを有することで同定することができる。
また、微細繊維状セルロースの電子顕微鏡観察による繊維幅の測定は以下のようにして行う。濃度0.05〜0.1質量%の微細繊維状セルロース含有スラリーを調製し、該スラリーを親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅広の繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。構成する繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍、20000倍、40000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を目視で読み取る。こうして少なくとも重なっていない表面部分の画像を3組以上観察し、各々の画像に対して、直線X、直線Yと交錯する繊維の幅を読み取る。このように少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。本発明における微細繊維幅はこのように読み取った繊維幅の平均値である。
Here, the fine fibrous cellulose has a type I crystal structure. In a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.54184) monochromatized with graphite, 2θ = It can be identified by having typical peaks at two positions near 14-17 ° and 2θ = 22-23 °.
Moreover, the measurement of the fiber width by electron microscope observation of fine fibrous cellulose is performed as follows. A slurry containing fine fibrous cellulose having a concentration of 0.05 to 0.1% by mass is prepared, and the slurry is cast on a carbon film-coated grid subjected to a hydrophilization treatment to obtain a sample for TEM observation. When wide fibers are included, an SEM image of the surface cast on glass may be observed. Observation by an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, 20000 times, 40000 times, or 50000 times depending on the width of the constituent fibers. However, the sample, observation conditions, and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary location in the observation image, and 20 or more fibers intersect the straight line X.
(2) A straight line Y perpendicular to the straight line is drawn in the same image, and 20 or more fibers intersect the straight line Y.
The width of the fiber that intersects with the straight line X and the straight line Y is visually read from the observation image that satisfies the above conditions. In this way, at least three sets of images of the surface portion that do not overlap each other are observed, and the width of the fiber intersecting with the straight line X and the straight line Y is read for each image. Thus, at least 20 × 2 × 3 = 120 fiber widths are read. The fine fiber width in the present invention is an average value of the fiber widths thus read.

本発明の微細繊維状セルロースの繊維長は、0.1μm以上が好ましい。繊維長が0.1μm未満では、微細繊維状セルロースを樹脂に複合した際の強度向上効果を得難くなる。繊維長は、TEMやSEM、AFMの画像解析より求めることができる。上記繊維長は、微細繊維の30質量%以上を占める繊維長である。   The fiber length of the fine fibrous cellulose of the present invention is preferably 0.1 μm or more. When the fiber length is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain the strength improvement effect when the fine fibrous cellulose is combined with the resin. The fiber length can be obtained by image analysis of TEM, SEM, or AFM. The said fiber length is a fiber length which occupies 30 mass% or more of a fine fiber.

本発明による微細繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は100〜10000の範囲であることが好ましい。軸比が100未満であると微細繊維状セルロース含有不織布を形成し難くなるおそれがある。軸比が10000を超えるとスラリー粘度が高くなり、好ましくない。   The axial ratio (fiber length / fiber width) of the fine fibrous cellulose according to the present invention is preferably in the range of 100 to 10,000. If the axial ratio is less than 100, it may be difficult to form a fine fibrous cellulose-containing nonwoven fabric. When the axial ratio exceeds 10,000, the slurry viscosity becomes high, which is not preferable.

本発明の微細繊維状セルロースが含有する結晶部分の比率は、X線回折法によって求められる結晶化度が60%以上であるセルロース繊維であるが、結晶化度は、好ましくは65%以上、より好ましくは70%以上であると、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求めた(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。   The ratio of the crystal part contained in the fine fibrous cellulose of the present invention is a cellulose fiber having a crystallinity obtained by X-ray diffraction of 60% or more, and the crystallinity is preferably 65% or more. When it is preferably 70% or more, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion. The degree of crystallinity was determined by measuring the X-ray diffraction profile and determining the crystallinity by a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, 29, 786, 1959).

繊維原料のセルロースのヒドロキシ基の一部が上記構造式(1)の官能基で置換されることによって、セルロースに、リン原子にヒドロキシ基とオキソ基が結合したオキソ酸(以下、「リンオキソ酸」という。)が導入される。そのリンオキソ酸によって、セルロース繊維同士の電気的な反発力が強くなるものと推測される。また、スラリーとした際の分散安定性に優れる。
繊維原料のセルロースのヒドロキシ基(−OH基)におけるリンオキソ酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.1〜2.0mmolが好ましく、0.2〜1.5mmolがより好ましい。リンオキソ酸基導入量が0.1mmol未満では、繊維原料の微細化が困難で、微細繊維状セルロースの安定性が劣る。リンオキソ酸基導入量が2.0mmolを超えると、微細繊維状セルロースが溶解する恐れがある。
By replacing a part of the hydroxy group of cellulose of the fiber raw material with the functional group of the above structural formula (1), oxoacid having a hydroxy group and an oxo group bonded to a phosphorus atom (hereinafter referred to as “phosphonooxoacid”) Is introduced). It is presumed that the electrical repulsion between the cellulose fibers is strengthened by the phosphorus oxoacid. Moreover, it is excellent in the dispersion stability at the time of making a slurry.
The introduction amount of the phosphorus oxo acid group in the hydroxy group (-OH group) of the cellulose of the fiber raw material is preferably 0.1 to 2.0 mmol, more preferably 0.2 to 1.5 mmol per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. . If the introduction amount of the phosphorus oxo acid group is less than 0.1 mmol, it is difficult to refine the fiber raw material, and the stability of the fine fibrous cellulose is poor. If the introduction amount of the phosphorus oxo acid group exceeds 2.0 mmol, the fine fibrous cellulose may be dissolved.

ここで、リンオキソ酸基のセルロースへの導入量については、TAPPI T237 cm−08(2008) を応用して算出した。具体的には、セルロースに導入された酸性基の導入量をより広範囲まで算出可能にするために、前記試験方法に用いる試験液のうち、炭酸水素ナトリウム(NaHCO)/塩化ナトリウム(NaCl)=0.84g/5.85gを蒸留水で1000mlに溶解希釈した試験液を、水酸化ナトリウム1.60gを蒸留水で1000mlに溶解希釈した試験液に変更し、さらに置換基導入前後のセルロース繊維における算出値の差を実質的な置換基導入量とした以外は、TAPPI T237 cm−08(2008) に準じて算出する。
また、当該酸性基導入量算出方法は、基本的には1価の酸性基(カルボキシ基)の導入量算出方法であることから、多価の酸性基であるリンオキソ酸基の導入量の算出については、前記1価の酸性基の導入量として得られた置換基導入量を、リンオキソ酸基の酸価数で除した数値を、リンオキソ酸の基の導入量とした。
Here, the amount of the phosphorus oxo acid group introduced into the cellulose was calculated by applying TAPPI T237 cm-08 (2008). Specifically, in order to make it possible to calculate the introduction amount of acidic groups introduced into cellulose over a wider range, among the test solutions used in the test method, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) / sodium chloride (NaCl) = The test solution in which 0.84 g / 5.85 g was dissolved and diluted in 1000 ml with distilled water was changed to a test solution in which 1.60 g of sodium hydroxide was dissolved and diluted in 1000 ml with distilled water. The calculation is performed according to TAPPI T237 cm-08 (2008) except that the difference between the calculated values is a substantial substituent introduction amount.
In addition, since the calculation method for introducing an acidic group is basically a method for calculating the introduction amount of a monovalent acidic group (carboxy group), the calculation of the introduction amount of a phosphorus oxo acid group which is a polyvalent acidic group is performed. The value obtained by dividing the introduction amount of the substituent obtained as the introduction amount of the monovalent acidic group by the acid number of the phosphorus oxo acid group was defined as the introduction amount of the phosphorus oxo acid group.

<微細繊維状セルロースの製造>
本発明の微細繊維状セルロースの製造方法は、セルロースを含む繊維原料を、リンのオキソ酸或いはその塩から選ばれる少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」という。)により処理して、セルロースにリンオキソ酸基を導入するリンオキソ酸基導入工程(a)と、該工程(a)終了後に、リンオキソ酸基を導入したセルロース(以下、「リンオキソ酸基導入セルロース」という。)を解繊処理する解繊処理工程(b)とを有する。
以下、この2工程について詳細説明する。
<Manufacture of fine fibrous cellulose>
In the method for producing fine fibrous cellulose of the present invention, a fiber raw material containing cellulose is treated with at least one compound selected from oxo acid of phosphorus or a salt thereof (hereinafter referred to as “compound A”), and then cellulose. A phosphorus oxoacid group introduction step (a) for introducing a phosphorus oxoacid group into the cellulose, and after completion of the step (a), a cellulose into which a phosphorus oxoacid group has been introduced (hereinafter referred to as “phosphorous acid group-introduced cellulose”) is defibrated. A defibrating treatment step (b).
Hereinafter, these two steps will be described in detail.

[リンオキソ酸基導入工程(a)]
繊維原料を化合物Aにより処理する方法としては、乾燥状態、あるいは湿潤状態の繊維原料に化合物Aの粉末や水溶液を混合する方法、繊維原料のスラリーに化合物Aの粉末や水溶液を添加する方法等が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態の繊維原料(パルプ)に化合物Aの水溶液を添加する方法、あるいは湿潤状態の繊維原料(パルプ)に化合物Aの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。
[Phosphooxo group introduction step (a)]
Examples of the method of treating the fiber raw material with the compound A include a method of mixing a powder or aqueous solution of the compound A with a dry or wet fiber raw material, a method of adding the powder or aqueous solution of the compound A to the fiber raw material slurry, and the like. Can be mentioned. Among these, since the uniformity of the reaction is high, a method of adding an aqueous solution of Compound A to a dry fiber raw material (pulp) or a powder or aqueous solution of Compound A to a wet fiber raw material (pulp) The method is preferred.

セルロースを含む繊維原料としては、製紙用パルプ、コットンリンターやコットンリントなどの綿系パルプ、麻、麦わら、バガスなどの非木材系パルプ、ホヤや海草などから単離されるセルロースなどが挙げられる。これらの中でも、入手のしやすさという点で、製紙用パルプが好ましい。製紙用パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(LBKP)、未晒クラフトパルプ(LUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(LOKP)など)、針葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(NBKP)、未晒クラフトパルプ(NUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(NOKP)など)、サルファイトパルプ(SP)、ソーダパルプ(AP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材パルプ、古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。繊維原料は1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
上記繊維原料の中でも、入手のしやすさという点で、木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。さらに、木材パルプの中でも、化学パルプはセルロース比率が大きいため、微細繊維状セルロースの収率が高く、また、パルプ中のセルロースの分解が小さく、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる点で特に好ましい。化学パルプの中でもクラフトパルプ、サルファイトパルプが最も好ましく選択される。
Examples of the fiber raw material containing cellulose include paper pulp, cotton pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood pulp such as hemp, straw and bagasse, cellulose isolated from sea squirts and seaweeds, and the like. Among these, paper pulp is preferable in terms of availability. Paper pulp includes hardwood kraft pulp (bleached kraft pulp (LBKP), unbleached kraft pulp (LUKP), oxygen bleached kraft pulp (LOKP), etc.), softwood kraft pulp (bleached kraft pulp (NBKP), unbleached kraft pulp) (NUKKP, oxygen bleached kraft pulp (NOKP), etc.), sulfite pulp (SP), chemical pulp such as soda pulp (AP), semi-chemical pulp (SCP), semi-chemical pulp such as chemiground wood pulp (CGP) In addition, mechanical pulp such as groundwood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), non-wood pulp using raw material such as cocoon, sardine, hemp, kenaf and the like, and deinked pulp using raw paper as a raw material. A fiber raw material may be used individually by 1 type, and may be used in mixture of 2 or more types.
Among the fiber raw materials, wood pulp and deinked pulp are preferable in terms of easy availability. Furthermore, among wood pulps, chemical pulp has a high cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose is high, and the cellulose in pulp is small and long fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio is obtained. Are particularly preferable. Among chemical pulps, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected.

製紙用パルプは、ダブルディスクリファイナー、シングルディスクリファイナー、ビーターなどで叩解してもよいが、叩解があまり進んでいないパルプ(カナダ標準濾水度(CSF)が好ましくは400ml以上、より好ましくは500ml以上のパルプ)を用いることが好ましい。叩解があまり進んでいないパルプを用いると、後述する解繊処理工程で得られる微細繊維状セルロース同士の絡み合いを少なくでき、微細繊維状セルロースの安定性が向上する。また、後述するアルカリ処理前後にパルプを水や有機溶媒で洗浄する際の脱水洗浄性が向上する。   Pulp for papermaking may be beaten with a double disc refiner, a single disc refiner, a beater, etc., but pulp that is not sufficiently beaten (Canadian Standard Freeness (CSF) is preferably 400 ml or more, more preferably 500 ml or more. Pulp). When a pulp that is not so much beaten is used, the entanglement between the fine fibrous celluloses obtained in the defibrating process described later can be reduced, and the stability of the fine fibrous cellulose is improved. Moreover, the dehydration detergency at the time of wash | cleaning a pulp with water or an organic solvent before and behind the alkali treatment mentioned later improves.

本発明で使用する化合物Aとしては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ポリホスホン酸あるいはこれらの塩またはエステルが挙げられる。
これらの中でも、低コストであり、扱いやすく、また、セルロースのヒドロキシ基にリン酸基を導入して解繊効率をより向上できることから、リン酸基を有する化合物が好ましい。
リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸のリチウム塩であるリン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、ポリリン酸リチウム、更にリン酸のナトリウム塩であるリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、更にリン酸のカリウム塩であるリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、ポリリン酸カリウムなどが挙げられる。
これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、下記解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩が好ましく、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムがより好ましい。
また、反応の均一性が高まり、且つリンオキソ酸基導入の効率が高くなることから化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。化合物Aの水溶液のpHは、リンオキソ酸基導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましいが、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3〜7が好ましい。
Examples of the compound A used in the present invention include phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, polyphosphonic acid, and salts or esters thereof.
Among these, a compound having a phosphoric acid group is preferable because it is low-cost, easy to handle, and can further improve the fibrillation efficiency by introducing a phosphoric acid group into the hydroxy group of cellulose.
Examples of the compound having a phosphoric acid group include phosphoric acid, lithium dihydrogen phosphate which is a lithium salt of phosphoric acid, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, lithium polyphosphate, and sodium salt of phosphoric acid. Sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium polyphosphate, and the potassium salt of phosphoric acid, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, triphosphate Examples include potassium, potassium pyrophosphate, and potassium polyphosphate.
Among these, phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, from the viewpoint of high efficiency of introducing phosphate groups, easy improvement of the defibrating efficiency in the following defibrating process, low cost, and industrial applicability A potassium salt of phosphoric acid is preferable, and sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are more preferable.
Further, the compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is increased and the efficiency of introduction of the phosphorus oxo acid group is increased. The pH of the aqueous solution of Compound A is preferably 7 or less because the efficiency of introduction of the phosphorus oxoacid group is high, but is preferably 3 to 7 from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers.

繊維原料に対する化合物Aの質量割合は、繊維原料100質量部に対して化合物Aが、リン元素量として0.2〜500質量部が好ましく、1〜400質量部がより好ましく、2〜200質量部が最も好ましい。化合物Aの割合が前記下限値以上であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。しかし、前記上限値を超えても、収率向上の効果は頭打ちとなり、無駄に化合物Aを使用するだけである。   The mass ratio of the compound A to the fiber raw material is preferably 0.2 to 500 parts by mass, more preferably 1 to 400 parts by mass, and 2 to 200 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fiber raw material. Is most preferred. If the ratio of the compound A is more than the said lower limit, the yield of fine fibrous cellulose can be improved more. However, even if the upper limit is exceeded, the effect of improving the yield reaches its peak and only the compound A is used in vain.

工程(a)においては加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度は、セルロースの熱分解温度の点から、250℃以下であることが好ましい。また、セルロースの加水分解を抑える観点から、加熱処理温度は100〜170℃であることが好ましい。さらに、加熱処理の際に化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間の加熱については、好ましくは130℃以下、より好ましくは110℃以下で加熱して充分にスラリーの水分を除去乾燥した後、100〜170℃で加熱処理することが好ましい。また、スラリー中の水分を除く際には減圧乾燥機を用いてもよい。
なお、加熱処理の際、化合物Aを添加した繊維原料スラリーに水が含まれている間において、繊維原料を静置する時間が長くなると、乾燥に伴い水分子と溶存する化合物Aが繊維原料表面に移動する。そのため、繊維原料中の化合物Aの濃度にムラが生じる可能性があり、セルロース表面へのリンオキソ酸基の導入が均一に進行しない恐れがある。乾燥による繊維原料(パルプ)中の化合物Aの濃度ムラ発生を抑制するためには、ごく薄いシート状の繊維原料(パルプ)を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練しながら加熱乾燥/減圧乾燥させる方法を採ればよい。
加熱処理に用いる加熱装置としては、スラリーが保持する水分およびリンオキソ酸基などのセルロース水酸基への付加反応で生じる水分を常に装置系外に排出できる。送風方式のオーブン等が好ましい。装置系内の水分を常に排出すれば、リンオキソ酸エステル化の逆反応であるリンオキソ酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、セルロース糖鎖の酸加水分解を抑制することもでき、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることができる。
In the step (a), heat treatment is preferably performed. It is preferable that the heat processing temperature is 250 degrees C or less from the point of the thermal decomposition temperature of a cellulose. Moreover, it is preferable that the heat processing temperature is 100-170 degreeC from a viewpoint of suppressing hydrolysis of a cellulose. Furthermore, for heating while the fiber raw material slurry to which Compound A is added during the heat treatment contains water, it is preferably 130 ° C. or lower, more preferably 110 ° C. or lower to sufficiently remove the water in the slurry. After removing and drying, heat treatment is preferably performed at 100 to 170 ° C. Moreover, you may use a vacuum dryer when removing the water | moisture content in a slurry.
In addition, during the heat treatment, while the fiber raw material slurry to which compound A is added contains water, if the time for which the fiber raw material is allowed to stand becomes longer, the compound A dissolved with water molecules is dried and the fiber raw material surface Move to. For this reason, the concentration of the compound A in the fiber raw material may be uneven, and the introduction of the phosphorus oxo acid group to the cellulose surface may not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of unevenness in the concentration of compound A in the fiber material (pulp) due to drying, a very thin sheet-like fiber material (pulp) is used, or heat drying while kneading the fiber material and compound A with a kneader or the like. / A method of drying under reduced pressure may be employed.
As a heating apparatus used for the heat treatment, the water retained by the slurry and the water generated by the addition reaction to the cellulose hydroxyl group such as a phosphorus oxo acid group can always be discharged out of the apparatus system. A blow type oven or the like is preferable. If water in the apparatus system is always discharged, in addition to suppressing the hydrolysis reaction of the phosphorus oxo acid ester bond, which is the reverse reaction of the phosphorus oxo acid esterification, the acid hydrolysis of the cellulose sugar chain can also be suppressed. A fine fibrous cellulose having a high ratio can be obtained.

[解繊処理工程(b)]
解繊処理工程(b)では、通常、解繊処理装置を用いて、リンオキソ酸導入セルロースを解繊処理して、微細繊維状セルロース含有スラリーを得る。
解繊処理装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を適宜使用することができる。
[Defibration processing step (b)]
In the defibrating treatment step (b), a cellulose fiber containing slurry is usually obtained by defibrating the phosphorus oxoacid-introduced cellulose using a defibrating device.
Defibration treatment equipment includes high-speed defibrator, grinder (stone mortar grinder), high-pressure homogenizer and ultra-high pressure homogenizer, high-pressure collision grinder, ball mill, bead mill, disk refiner, conical refiner, twin-screw kneader, vibration mill A wet milling device such as a homomixer under high-speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used as appropriate.

解繊処理の際には、リンオキソ酸導入セルロースを水と有機溶媒を単独または組み合わせて希釈してスラリー状にすることが好ましい。希釈後のリンオキソ酸導入セルロースの固形分濃度は0.1〜20質量%であることが好ましく、0.5〜10質量%であることがより好ましい。希釈後のリンオキソ酸導入セルロースの固形分濃度が前記下限値以上であれば、解繊処理の効率が向上し、前記上限値以下であれば、解繊処理装置内での閉塞を防止できる。   In the defibrating treatment, it is preferable to dilute the phosphorus oxoacid-introduced cellulose in water or an organic solvent alone or in combination to form a slurry. The diluted solid content concentration of the phosphorooxy acid-introduced cellulose is preferably 0.1 to 20% by mass, and more preferably 0.5 to 10% by mass. If the solid content concentration of the diluted phosphorus oxoacid-introduced cellulose is not less than the lower limit, the efficiency of the defibrating treatment is improved, and if it is not more than the upper limit, blockage in the defibrating apparatus can be prevented.

[その他の処理工程)]
本発明においては、工程(a)と工程(b)の間にアルカリ処理工程を有すると、微細繊維状セルロースの収率が向上するため、好ましい。また、該アルカリ処理によって、セルロースに導入されたリンオキソ酸基に陽イオンを供給して、容易に塩にすることができる。
[Other processing steps]
In the present invention, it is preferable to have an alkali treatment step between step (a) and step (b) because the yield of fine fibrous cellulose is improved. In addition, by the alkali treatment, a cation can be supplied to the phosphorus oxo acid group introduced into the cellulose to easily form a salt.

アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、リンオキソ酸基導入セルロースを浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩またはアルカリ土類金属のリン酸塩が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化カルシウムが挙げられる。
アルカリ金属の炭酸塩としては炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の炭酸塩としては炭酸カルシウムなどが挙げられる。
アルカリ金属のリン酸塩としてはリン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸3ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属のリン酸塩としてはリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムなどが挙げられる。
有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物およびその水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
例えば、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム等が挙げられる。
The method for the alkali treatment is not particularly limited, and examples thereof include a method of immersing the phosphorooxy acid group-introduced cellulose in an alkali solution.
The alkali compound contained in the alkali solution may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. Examples of inorganic alkali compounds include alkali metal hydroxides or alkaline earth metal hydroxides, alkali metal carbonates or alkaline earth metal carbonates, alkali metal phosphates or alkaline earth metal phosphoric acids. Salt. Examples of the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide, and examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide.
Examples of the alkali metal carbonate include lithium carbonate, lithium hydrogen carbonate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, sodium carbonate, and sodium hydrogen carbonate. Examples of the alkaline earth metal carbonate include calcium carbonate.
Examples of the alkali metal phosphate include lithium phosphate, potassium phosphate, trisodium phosphate, and disodium hydrogen phosphate. Examples of alkaline earth metal phosphates include calcium phosphate and calcium hydrogen phosphate.
Examples of the organic alkali compounds include ammonia, aliphatic amines, aromatic amines, aliphatic ammoniums, aromatic ammoniums, heterocyclic compounds and their hydroxides, carbonates, and phosphates.
For example, ammonia, hydrazine, methylamine, ethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, butylamine, diaminoethane, diaminopropane, diaminobutane, diaminopentane, diaminohexane, cyclohexylamine, aniline, tetramethylammonium hydroxide, Tetraethylammonium hydroxide, tetrapropylammonium hydroxide, tetrabutylammonium hydroxide, benzyltrimethylammonium hydroxide, pyridine, N, N-dimethyl-4-aminopyridine, ammonium carbonate, ammonium hydrogen carbonate, diammonium hydrogen phosphate, etc. Can be mentioned.

アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよいが、極性溶媒(水、アルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液が特に好ましい。
The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent, but is preferably a polar solvent (polar organic solvent such as water or alcohol), and more preferably an aqueous solvent containing at least water.
Of the alkaline solutions, sodium hydroxide aqueous solution and potassium hydroxide aqueous solution are particularly preferred because of their high versatility.

リンオキソ酸基導入セルロースを浸漬させたアルカリ溶液の25℃におけるpHは9以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、11〜14であることがさらに好ましい。アルカリ溶液のpHが前記下限値以上であれば、微細繊維状セルロースの収率がより高くなる。しかし、pHが14を超えると、アルカリ溶液の取り扱い性が低下する。   The pH at 25 ° C. of the alkaline solution in which the phosphorus oxo acid group-introduced cellulose is immersed is preferably 9 or more, more preferably 10 or more, and even more preferably 11-14. If the pH of the alkaline solution is at least the lower limit, the yield of fine fibrous cellulose will be higher. However, when pH exceeds 14, the handleability of an alkaline solution will fall.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液使用量を減らすために、アルカリ処理工程の前に、リンオキソ酸基導入セルロースを水や有機溶媒により洗浄しても構わない。アルカリ処理後には、取り扱い性を向上させるために、解繊処理工程の前に、アルカリ処理済みリンオキソ酸基導入セルロースを水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。   In order to reduce the amount of the alkali solution used in the alkali treatment step, the phosphorus oxo acid group-introduced cellulose may be washed with water or an organic solvent before the alkali treatment step. After the alkali treatment, in order to improve the handleability, it is preferable to wash the alkali-treated phosphooxo acid group-introduced cellulose with water or an organic solvent before the defibrating treatment step.

<作用効果>
上記微細繊維状セルロースの製造方法によれば、繊維原料(パルプ)を充分に微細化でき、微細繊維状セルロースの収率が高くなって、微細繊維状セルロースの製造効率が向上する。その理由は、化合物Aにより処理したパルプはセルロースにリンオキソ酸基などが導入され、セルロース繊維同士の静電反発力が高くなり、また、セルロース間への水の浸透圧が向上し、解繊性が高くなるため、と推測される。
また、上記微細繊維状セルロースの製造方法は、ニトロキシラジカル誘導体、臭化アルカリおよび酸化剤を用いなくてもよいため、コストが低く、また、環境負荷が小さい。
<Effect>
According to the manufacturing method of the said fine fibrous cellulose, a fiber raw material (pulp) can fully be refined | miniaturized, the yield of a fine fibrous cellulose becomes high, and the manufacturing efficiency of a fine fibrous cellulose improves. The reason for this is that the pulp treated with Compound A is introduced with phosphorooxy acid groups in cellulose, the electrostatic repulsion between the cellulose fibers is increased, the osmotic pressure of water between the cellulose is improved, and the fibrillation property is improved. Is estimated to be high.
Moreover, since the manufacturing method of the said fine fibrous cellulose does not need to use a nitroxy radical derivative, an alkali bromide, and an oxidizing agent, cost is low and an environmental load is also small.

<微細繊維状セルロース含有スラリー>
本発明の微細繊維状セルロース含有スラリーは、微細繊維状セルロースが分散媒中に分散されてなる。
分散媒としては、水の他に、極性有機溶剤を使用することができ、好ましい極性有機溶剤としては、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、tブチルアルコール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)等のエーテル類、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF),ジメチルアセトアミド(DMAc)等が挙げられる。これらは1種であってもよいし、2種以上でもよい。また、微細繊維状セルロース含有スラリーの分散安定性を妨げない範囲であれば、上記の水および極性有機溶剤に加えて非極性有機溶媒を使用しても構わない。微細繊維状セルロース含有スラリーにおける微細繊維状セルロースの含有量は0.05〜20質量%であることが好ましく、0.1〜10質量%であることがより好ましい。微細繊維状セルロースの含有量が前記下限値以上であれば、後述の不織布や複合体を製造する際の製造効率に優れ、前記上限値以下であれば、スラリーの分散安定性に優れる。
<Slurry containing fine fibrous cellulose>
The fine fibrous cellulose-containing slurry of the present invention is obtained by dispersing fine fibrous cellulose in a dispersion medium.
As the dispersion medium, a polar organic solvent can be used in addition to water. Preferred polar organic solvents include alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, and tbutyl alcohol, acetone. And ketones such as methyl ethyl ketone (MEK), ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran (THF), dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc) and the like. These may be one type or two or more types. Further, a nonpolar organic solvent may be used in addition to the water and the polar organic solvent as long as the dispersion stability of the fine fibrous cellulose-containing slurry is not hindered. The content of fine fibrous cellulose in the fine fibrous cellulose-containing slurry is preferably 0.05 to 20% by mass, and more preferably 0.1 to 10% by mass. If the content of the fine fibrous cellulose is not less than the lower limit, the production efficiency in producing a non-woven fabric and a composite described later is excellent, and if it is not more than the upper limit, the dispersion stability of the slurry is excellent.

<不織布>
以下に、本発明の不織布およびその製造方法の一実施形態について説明する。
本発明の不織布は、上記微細繊維状セルロースを含有するものである。
<Nonwoven fabric>
Below, one embodiment of the nonwoven fabric of the present invention and its manufacturing method is described.
The nonwoven fabric of the present invention contains the fine fibrous cellulose.

本発明の不織布の厚みは特に制限されるものではないが、好ましくは10μm以上、さらに好ましくは50μm以上、特に好ましくは80μm以上であり、好ましくは10cm以下、さらに好ましくは1cm以下、より好ましくは1mm以下、特に好ましくは250μm以下である。不織布の厚みは、製造の安定性、強度の点から上記下限値以上で厚い方が好ましく、生産性、均一性、樹脂の含浸性の点から上記上限値以下で薄い方が好ましい。   The thickness of the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more, more preferably 50 μm or more, particularly preferably 80 μm or more, preferably 10 cm or less, more preferably 1 cm or less, more preferably 1 mm. Hereinafter, it is particularly preferably 250 μm or less. The thickness of the nonwoven fabric is preferably thicker than the above lower limit from the viewpoint of production stability and strength, and is preferably thinner than the upper limit from the viewpoint of productivity, uniformity and resin impregnation.

本発明の不織布は空隙率が20vol%以上であることが好ましく、さらには35vol%以上60vol%以下であることが好ましい。不織布の空隙率が小さいと、上記化学修飾を施す場合にその反応が進行しにくくなったり、樹脂等のマトリックス材料が含浸しにくくなり、複合体にしたときに未含浸部が残るため、その界面で散乱が生じてヘーズが高くなり好ましくない。また、不織布の空隙率が高いと複合体としたとき、セルロース繊維による充分な補強効果が得られず、線熱膨張率が大きくなるので、好ましくない。   The nonwoven fabric of the present invention preferably has a porosity of 20 vol% or more, and more preferably 35 vol% or more and 60 vol% or less. When the porosity of the nonwoven fabric is small, the reaction is difficult to proceed when the above chemical modification is applied, or the matrix material such as resin is difficult to impregnate, and the unimpregnated portion remains when the composite is formed. Scattering occurs and haze increases. Moreover, when the non-woven fabric has a high porosity, when it is made into a composite, a sufficient reinforcing effect by cellulose fibers cannot be obtained, and the linear thermal expansion coefficient becomes large, which is not preferable.

ここでいう空隙率とは、不織布中における空隙の体積率を示し、空隙率は、不織布の面積、厚み、質量から、下記式によって求めることができる。
空隙率(vol%)={(1−B/(M×A×t)}×100
ここで、Aは不織布の面積(cm)、t(cm)は厚み、Bは不織布の質量(g)、Mはセルロースの密度であり、本発明ではM=1.5g/cmと仮定する。不織布の膜厚は、膜厚計(PEACOK社製 PDN−20)を用いて、不織布の種々な位置について10点の測定を行い、その平均値を採用する。
The porosity here refers to the volume ratio of voids in the nonwoven fabric, and the porosity can be determined from the area, thickness, and mass of the nonwoven fabric according to the following formula.
Porosity (vol%) = {(1-B / (M × A × t)} × 100
Here, A is the area (cm 2 ) of the nonwoven fabric, t (cm) is the thickness, B is the mass (g) of the nonwoven fabric, M is the density of cellulose, and M = 1.5 g / cm 3 is assumed in the present invention. To do. The film thickness of the nonwoven fabric is measured at 10 points with respect to various positions of the nonwoven fabric using a film thickness meter (PDN-20 manufactured by PEACOK), and the average value is adopted.

また、複合体中の不織布の空隙率を求める場合、分光分析や、複合体の断面のSEM観察を画像解析することにより空隙率を求めることもできる。   Moreover, when calculating | requiring the porosity of the nonwoven fabric in a composite_body | complex, a porosity can also be calculated | required by carrying out image analysis of the spectral analysis and SEM observation of the cross section of a composite_body | complex.

本発明の不織布の通気度は、坪量に依存するため特に限定されないが、例えば坪量が50g/mのシートの場合には、100〜20000秒/100ccであることが好ましい。 The air permeability of the nonwoven fabric of the present invention is not particularly limited because it depends on the basis weight. For example, in the case of a sheet having a basis weight of 50 g / m 2 , it is preferably 100 to 20000 seconds / 100 cc.

(製造装置)
図5に、本実施形態の不織布の製造方法で使用する製造装置を示す。本実施形態の製造装置1は、脱水セクション20と、脱水セクション20の下流側に設けられた乾燥セクション40と、乾燥セクションの下流側に設けられた巻取セクション60とを具備するものである。
(manufacturing device)
In FIG. 5, the manufacturing apparatus used with the manufacturing method of the nonwoven fabric of this embodiment is shown. The manufacturing apparatus 1 of this embodiment includes a dewatering section 20, a drying section 40 provided on the downstream side of the dewatering section 20, and a winding section 60 provided on the downstream side of the drying section.

[脱水セクション]
脱水セクション20は、抄紙用ワイヤー10を用いて微細繊維状セルロース含有スラリー3aを脱水して含水ウェブ3bを得るセクションである。
抄紙用ワイヤーとしては、プラスチックワイヤー、金属ワイヤーなどの織布や不織布、紙類を使用することができ、これらのうち、不織布や紙類が好ましい。
[Dehydration section]
The dewatering section 20 is a section for dewatering the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a using the papermaking wire 10 to obtain the water-containing web 3b.
As the papermaking wire, woven fabrics such as plastic wires and metal wires, nonwoven fabrics, and papers can be used. Among these, nonwoven fabrics and papers are preferable.

脱水セクション20には、抄紙用ワイヤー10を繰り出す送出リール21と、微細繊維状セルロース含有スラリー3aの吐出部20aおよび分散媒の脱水部30とが設けられている。
吐出部20aには、送出リール21から繰り出された走行中の抄紙用ワイヤー10に微細繊維状セルロース含有スラリー3aを吐出する複数のダイヘッド22と、各ダイヘッド22の下流側に配置され、吐出された微細繊維状セルロース含有スラリー3aの上面を均すプレート24とが設けられている。
吐出部20aおよび脱水部30には、微細繊維状セルロース含有スラリー3aから分散媒を強制的に脱水する吸引装置26,32が設けられている。吸引装置26,32は、抄紙用ワイヤー10の下方に配置され、その上面には真空ポンプ(図示せず)に接続された吸引孔(図示せず)が多数形成されている。ただし、吸引装置26の上流側では吸引孔は形成されず、真空ポンプに接続されていない非吸引孔にされていることが好ましい。上流側に吸引孔が形成されると、微細繊維状セルロース含有スラリー3aの塗膜の表面が粗くなるおそれがある。また、下流側では脱水量が少なくなるため、脱水部30における吸引装置32は、下流側に孔が形成されていなくてもよい。
The dewatering section 20 is provided with a delivery reel 21 for feeding out the papermaking wire 10, a discharge unit 20a for the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a, and a dehydrating unit 30 for the dispersion medium.
A plurality of die heads 22 for discharging the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a to the running paper-making wire 10 fed from the delivery reel 21 and disposed downstream of each die head 22 are discharged to the discharge unit 20a. A plate 24 for leveling the upper surface of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is provided.
The discharge unit 20a and the dehydrating unit 30 are provided with suction devices 26 and 32 for forcibly dehydrating the dispersion medium from the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a. The suction devices 26 and 32 are disposed below the paper making wire 10, and a plurality of suction holes (not shown) connected to a vacuum pump (not shown) are formed on the upper surface thereof. However, it is preferable that the suction hole is not formed on the upstream side of the suction device 26 and is a non-suction hole that is not connected to the vacuum pump. If the suction hole is formed on the upstream side, the surface of the coating film of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a may become rough. Further, since the amount of dewatering is reduced on the downstream side, the suction device 32 in the dewatering unit 30 may not have a hole formed on the downstream side.

[乾燥セクション]
乾燥セクション40は、含水ウェブ3bを、ドライヤーを用いて乾燥して不織布3cを得るセクションである。 乾燥セクション40には、フード49内に、シリンダードライヤーで構成された第1ドライヤー42および第2ドライヤー52と、第1ドライヤー42の外周に沿って配置されたフェルト布44とが設けられている。第1ドライヤー42は、第2ドライヤー52よりも上流側に配置されている。また、フェルト布44は無端状にされており、ガイドロール46によって、循環走行している。
乾燥セクション40では、含水ウェブ3bを、ガイドロール48によって移送するようになっている。具体的には、まず、含水ウェブ3bの微細繊維状セルロース含有スラリー3aが塗布された面A(以下、「塗布面A」という。)が第1ドライヤー42の外周面に接し、含水ウェブ3bの微細繊維状セルロース含有スラリー3aが塗布されなかった面B(以下、「非塗布面B」という。)がフェルト布44に接するように移送し、次いで、塗布面Aが第2ドライヤー52の外周面に接するようになっている。
[Drying section]
The drying section 40 is a section that obtains the nonwoven fabric 3c by drying the hydrous web 3b using a dryer. The drying section 40 is provided in a hood 49 with a first dryer 42 and a second dryer 52 configured by cylinder dryers, and a felt cloth 44 disposed along the outer periphery of the first dryer 42. The first dryer 42 is disposed on the upstream side of the second dryer 52. Further, the felt cloth 44 is endless and is circulated by a guide roll 46.
In the drying section 40, the water-containing web 3 b is transferred by the guide roll 48. Specifically, first, the surface A (hereinafter referred to as “application surface A”) of the water-containing web 3b on which the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is applied is in contact with the outer peripheral surface of the first dryer 42, and the water-containing web 3b. The surface B on which the fine fibrous cellulose-containing slurry 3 a has not been applied (hereinafter referred to as “non-application surface B”) is transferred so as to be in contact with the felt cloth 44, and then the application surface A is the outer peripheral surface of the second dryer 52. To come in contact with.

[巻取セクション]
巻取セクション60は、抄紙用ワイヤー10から不織布3cを分離し、これを巻き取るセクションである。 巻取セクション60には、抄紙用ワイヤー10から不織布3cを分離する一対の分離ローラ62a,62bと、不織布3cを巻き取る巻取リール64と、使用済みの抄紙用ワイヤー10を巻き取って回収する回収リール66とが設けられている。分離ローラ62bは抄紙用ワイヤー10側に、分離ローラ62aは不織布3c側に配置されている。
[Winding section]
The winding section 60 is a section that separates the nonwoven fabric 3c from the papermaking wire 10 and winds it. In the winding section 60, a pair of separation rollers 62a and 62b for separating the nonwoven fabric 3c from the papermaking wire 10, a winding reel 64 for winding the nonwoven fabric 3c, and a used papermaking wire 10 are wound and collected. A collection reel 66 is provided. The separation roller 62b is disposed on the papermaking wire 10 side, and the separation roller 62a is disposed on the nonwoven fabric 3c side.

(製造方法)
本実施形態の不織布の製造方法は、上記微細繊維状セルロースの製造方法により製造した微細繊維状セルロースを含むスラリーを濾材上で脱水して湿紙を得る脱水工程と、前記湿紙を乾燥させて不織布を得る乾燥工程と、不織布を巻き取る巻取工程とを有する。
(Production method)
The nonwoven fabric manufacturing method of the present embodiment includes a dehydration step of dehydrating a slurry containing fine fibrous cellulose produced by the above-described fine fibrous cellulose production method on a filter medium to obtain wet paper, and drying the wet paper It has a drying process for obtaining a nonwoven fabric and a winding process for winding the nonwoven fabric.

[脱水工程]
脱水工程では、抄紙用ワイヤー10を送出リール21から繰り出し、抄紙用ワイヤー10に微細繊維状セルロース含有スラリー3aをダイヘッド22から吐出し、抄紙用ワイヤー10の微細繊維状セルロース含有スラリー3aの上面をプレート24によって均す。それと共に、吸引装置26,32により、抄紙用ワイヤー10上の微細繊維状セルロース含有スラリー3aに含まれる分散媒を吸引し、脱水して、含水ウェブ3bを得る。
脱水工程において、抄紙用ワイヤー10の走行張力が大きい場合には、抄紙用ワイヤー10が破断するおそれがあるため、通常の抄紙に使用されるワイヤーを抄紙用ワイヤー10の下に配置して抄紙用ワイヤー10を支持してもよい。
[Dehydration process]
In the dehydration step, the papermaking wire 10 is unwound from the delivery reel 21, the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is discharged from the die head 22 to the papermaking wire 10, and the upper surface of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a of the papermaking wire 10 is plated. Level by 24. At the same time, the dispersion medium contained in the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a on the papermaking wire 10 is sucked and dehydrated by the suction devices 26 and 32 to obtain the water-containing web 3b.
In the dehydration process, when the running tension of the papermaking wire 10 is large, the papermaking wire 10 may be broken. Therefore, the wire used for normal papermaking is placed under the papermaking wire 10 for papermaking. The wire 10 may be supported.

抄紙用ワイヤー10に微細繊維状セルロース含有スラリー3aを供給する前には、予め抄紙用ワイヤー10に水を含浸させて湿潤状態にしてもよい。抄紙用ワイヤー10に微細繊維状セルロース含有スラリー3aを吐出すると、ワイヤーの吸水により伸びてシワが発生することがあるが、予め湿潤状態にすれば、そのシワの発生を防止できる。
抄紙用ワイヤー10を湿潤状態にする手段としては、抄紙用ワイヤー10を水に浸漬させる水槽、水の塗工装置が挙げられる。水の塗工装置としては、ブレードコーター、エアーナイフコーター、ロールコーター、バーコーター、グラビアコーター、ロッドブレードコーター、リップコーター、カーテンコーター、ダイコーター等を使用することができる。
Before supplying the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a to the papermaking wire 10, the papermaking wire 10 may be previously impregnated with water to be in a wet state. When the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is discharged to the papermaking wire 10, the wrinkles may be generated due to water absorption of the wire. However, if it is made wet in advance, the generation of the wrinkles can be prevented.
Examples of means for bringing the papermaking wire 10 into a wet state include a water tank in which the papermaking wire 10 is immersed in water and a water coating apparatus. As the water coating apparatus, a blade coater, an air knife coater, a roll coater, a bar coater, a gravure coater, a rod blade coater, a lip coater, a curtain coater, a die coater, or the like can be used.

脱水工程にて抄紙用ワイヤー10に供給する微細繊維状セルロース含有スラリー3aは、微細繊維状セルロースおよび水を含有する液である。
また、微細繊維状セルロース含有スラリー3aは、樹脂エマルションを含有してもよい。ここで、樹脂エマルションとは、粒子径が0.001〜10μmの天然樹脂あるいは合成樹脂の粒子が水中に乳化したエマルションである。樹脂エマルションに含まれる粒子状の樹脂としては特に限定されないが、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ(メタ)アクリル酸アルキルエステル重合体、(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体、ポリ(メタ)アクリロニトリル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、珪素樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の前駆体、およびこれらを構成するモノマーやオリゴマー等の樹脂エマルション、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合体、分子鎖末端が−SH、−CSSH、−SOH、−(COO)x M、−(SO)x Mおよび−CO−R(なお、前記官能基において、Mはカチオン、xはMの価数に依存する1〜3の整数であり、Rはアルキル基である)の群から選ばれる少なくとも1つの官能基で変性されたスチレン−ブタジエン共重合体、酸変性、アミン変性、アミド変性、アクリル変性等の変性スチレン−ブタジエン共重合体、(メタ)アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、スチレン−ブタジエン−メチルメタクリレート共重合体、スチレン−(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体等が挙げられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等を後乳化法によってエマルション化したものであってもよい。これらの樹脂エマルションは2種類以上含有してもかまわない。
また、本スラリーを脱水し、乾燥した場合、不織布3c中に微細繊維セルロースとマトリックス材料を含有した状態で得られるため、これをさらに加熱や光照射などによって硬化処理を施す方法によって複合化することもできる。この場合、シートを複数枚積層して硬化処理を施してもよい。
The fine fibrous cellulose-containing slurry 3a supplied to the papermaking wire 10 in the dehydration step is a liquid containing fine fibrous cellulose and water.
Moreover, the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a may contain a resin emulsion. Here, the resin emulsion is an emulsion in which particles of natural resin or synthetic resin having a particle diameter of 0.001 to 10 μm are emulsified in water. The particulate resin contained in the resin emulsion is not particularly limited, but polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl acetate, ethylene-vinyl acetate copolymer, poly (meth) acrylic acid alkyl ester polymer, ( Meth) acrylic acid alkyl ester copolymer, poly (meth) acrylonitrile, polyester, polyurethane, polyamide, epoxy resin, oxetane resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, silicon resin, diallyl phthalate resin, etc. precursor, and a resin emulsion of such monomer or oligomer constituting these, natural rubber, styrene - butadiene copolymer, the molecular chain terminal -SH, -CSSH, -SO 3 H, - (COO) x M, - ( SO 3) x M and -CO-R ( In the functional group, styrene modified with at least one functional group selected from the group consisting of M is a cation, x is an integer of 1 to 3 depending on the valence of M, and R is an alkyl group. -Modified styrene-butadiene copolymer such as butadiene copolymer, acid-modified, amine-modified, amide-modified, acrylic-modified, (meth) acrylonitrile-butadiene copolymer, polyisoprene, polychloroprene, styrene-butadiene-methyl methacrylate Examples thereof include a polymer and a styrene- (meth) acrylic acid alkyl ester copolymer. Further, polyethylene, polypropylene, polyurethane, ethylene-vinyl acetate copolymer or the like may be emulsified by a post-emulsification method. Two or more kinds of these resin emulsions may be contained.
In addition, when the slurry is dehydrated and dried, it is obtained in a state in which fine fiber cellulose and a matrix material are contained in the nonwoven fabric 3c. You can also. In this case, a plurality of sheets may be laminated and subjected to a curing process.

さらに、微細繊維状セルロース含有スラリー3aは、セルロース凝結剤を配合しても構わない。該セルロース凝結剤としては、水溶性無機塩やカチオン性官能基を含む水溶性有機化合物が挙げられる。
水溶性無機塩としては塩化ナトリウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硝酸ナトリウム、硝酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウムリン酸ナトリウム、リン酸アンモニウムなどが挙げられる。
カチオン性官能基を含む水溶性有機化合物としてはポリアクリルアミド、ポリビニルアミン、尿素樹脂、メラミン樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、第四級アンモニウム塩を含有するモノマーを重合あるいは共重合したポリマーなどが挙げられる。
Furthermore, the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a may contain a cellulose coagulant. Examples of the cellulose coagulant include water-soluble inorganic salts and water-soluble organic compounds containing a cationic functional group.
Water-soluble inorganic salts include sodium chloride, calcium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, magnesium chloride, aluminum chloride, sodium sulfate, potassium sulfate, aluminum sulfate, magnesium sulfate, sodium nitrate, calcium nitrate, sodium carbonate, potassium carbonate, ammonium carbonate Examples thereof include sodium phosphate and ammonium phosphate.
Examples of the water-soluble organic compound containing a cationic functional group include polyacrylamide, polyvinylamine, urea resin, melamine resin, melamine-formaldehyde resin, and a polymer obtained by polymerizing or copolymerizing a monomer containing a quaternary ammonium salt.

さらに、微細繊維状セルロース含有スラリー3aは、水溶性有機高分子、無機高分子、有機高分子と無機高分子とのハイブリッド高分子等の材料を1種類以上含有しても構わない。
ここで、水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール、ビニルアルコール/エチレン共重合体やビニルアルコールとブチラール等その他のモノマー類との共重合体構造を有するもの、ポリエチレンオキサイドあるいはその末端をアルキル修飾したもの、ポリプロピレンオキサイド、ポリブチラール系樹脂(水溶性のグレード)のようなノニオン性の水溶性高分子、ポリ(メタ)アクリル酸およびポリ(メタ)アクリル酸塩、ポリ(メタ)アクリル酸の有機アミノ誘導体エステル、ポリエチレンイミンとその誘導体、ポリアミン、ポリアクリルアミド、アクリルアミド・アクリル酸ソーダ共重合物、澱粉、カチオン化澱粉、リン酸化澱粉、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸およびアルギン酸塩等が挙げられる。
無機高分子としてはガラス、シリケート材料、チタネート材料などのセラミックス等が挙げられ、これらは例えばアルコラートの脱水縮合反応により形成することができる。
Furthermore, the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a may contain one or more materials such as a water-soluble organic polymer, an inorganic polymer, and a hybrid polymer of an organic polymer and an inorganic polymer.
Here, as the water-soluble polymer, polyvinyl alcohol, vinyl alcohol / ethylene copolymer, those having a copolymer structure of vinyl alcohol and other monomers such as butyral, polyethylene oxide or those having its terminal modified with alkyl , Polypropylene oxide, nonionic water-soluble polymers such as polybutyral resin (water-soluble grade), poly (meth) acrylic acid and poly (meth) acrylate, and organic amino derivatives of poly (meth) acrylic acid Examples thereof include esters, polyethyleneimine and derivatives thereof, polyamines, polyacrylamides, acrylamide / sodium acrylate copolymers, starches, cationized starches, phosphorylated starches, carboxymethylcelluloses, alginic acids, and alginates.
Examples of the inorganic polymer include ceramics such as glass, silicate material, and titanate material, and these can be formed by, for example, dehydration condensation reaction of alcoholate.

さらに、得られる不織布3cの多孔性を向上させるためには、微細繊維状セルロース含有スラリー3aに有機溶媒を含有させる、あるいは脱水後の湿紙の水分を有機溶媒で置換することが好ましい。有機溶媒を混合する場合、水と有機溶媒との質量比率(水:有機溶媒)を100:10〜10:100にすることが好ましく、100:30〜30:100にすることがより好ましく、100:50〜50:100にすることがさらに好ましい。有機溶媒の混合量が前記下限値以上であれば、不織布3cの多孔性を充分に向上させることができ、前記上限値以下であれば、微細繊維状セルロース含有スラリー3aの高粘度化を抑制できる。
脱水後の湿紙の水分を有機溶媒で置換する場合には、微細繊維状セルロース含有スラリー3aを脱水の後、固形分5質量%以上30質量%以下に調製した湿紙を有機溶媒あるいは水と有機溶媒の混合溶液に含浸あるいは混合溶液を塗布し、吸引脱水するなどによって処理し、乾燥させることにより本発明の不織布を得ることができる。
Furthermore, in order to improve the porosity of the resulting nonwoven fabric 3c, it is preferable to contain an organic solvent in the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a, or to replace the moisture of the wet paper after dehydration with an organic solvent. When mixing the organic solvent, the mass ratio of water to the organic solvent (water: organic solvent) is preferably 100: 10 to 10: 100, more preferably 100: 30 to 30: 100, : 50 to 50: 100 is more preferable. If the mixing amount of the organic solvent is not less than the lower limit, the porosity of the nonwoven fabric 3c can be sufficiently improved, and if it is not more than the upper limit, the increase in viscosity of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a can be suppressed. .
When the water content of the wet paper after the dehydration is replaced with an organic solvent, after the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is dehydrated, the wet paper prepared to have a solid content of 5% by mass to 30% by mass is combined with an organic solvent or water. The nonwoven fabric of the present invention can be obtained by impregnating a mixed solution of an organic solvent or applying the mixed solution, treating the mixture by suction dehydration, and drying.

有機溶媒としては、例えば、アルコール、ケトン、エーテル、エステル、芳香族化合物、炭化水素、環状炭化水素、環状炭化水素誘導体が挙げられる。
アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、t−ブタノール、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、2−エチル−1−ヘキサノール、ベンジルアルコール、フェノールなどの1価アルコール類、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,2−ブタンジオール 、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、1,2−ヘキサンジオール、1,2−オクタンジオールなどの2価アルコール類、ジプロピレングリコールメチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−t−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのグリコールエーテル類、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。
エーテルとしては、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールイソプロピルメチルエーテルなどのグライム類、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン、アニソール等が挙げられる。
ケトンとしては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、t−ブチルメチルケトン、ジイソプロピルケトン、ブチルイソプロピルケトン、イソブチルイソプロピルケトン、ジイソブチルケトン、3−メチル-2−ペンタノン、4−メチル-2−ペンタノン、3−メチル−2−ヘキサノン、5−メチル-3−ヘプタノン、2−デカノン、3−デカノン、4−デカノン、5−デカノン等が挙げられる。
エステルとしては、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸ブチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、アセト酢酸ブチル、酢酸アミル、アセト酢酸アミル、酢酸ヘキシル、アセト酢酸ヘキシル、酢酸ヘプチル、アセト酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、アセト酢酸オクチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、2−ヒドロキシプロピオン酸エチル、酪酸メチル、酪酸エチル、吉草酸メチル、吉草酸エチル、ヘキサン酸メチル、ヘキサン酸エチル、ヘプタン酸メチル、ヘプタン酸エチル、オクタン酸メチル、オクタン酸エチル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、シュウ酸ジメチル、シュウ酸ジエチル、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチルなどの脂肪酸エステル、安息香酸メチル、安息香酸エチルなどの芳香族エステルが挙げられる。
芳香族化合物としてはベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等が挙げられる。
炭化水素としては、n−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン等が挙げられる。
環状炭化水素としては、シクロペンタン、シクロヘキサン、テルペン等が挙げられる。
環状炭化水素誘導体としては、シクロペンタノール、シクロペンタノン、シクロペンチルメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、シクロヘキサノンジメチルアセタール、テルピノレン、テルピネオール等が挙げられる。
Examples of the organic solvent include alcohols, ketones, ethers, esters, aromatic compounds, hydrocarbons, cyclic hydrocarbons, and cyclic hydrocarbon derivatives.
Examples of alcohol include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, n-butanol, t-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-heptanol, n-octanol, 2-ethyl-1-hexanol, benzyl alcohol, phenol and the like Monohydric alcohols, 1,2-ethanediol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, triethylene Dihydric alcohols such as glycol, 1,2-hexanediol, 1,2-octanediol, dipropylene glycol methyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, ethylene glycol mono-t-butyl ether, diethylene glycol monoe Glycol ethers such as ether, diethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, polyethylene glycol, polypropylene glycol and glycerin.
Ethers include diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol isopropyl methyl ether and other glymes, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran And anisole.
Examples of the ketone include acetone, methyl ethyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl isobutyl ketone, t-butyl methyl ketone, diisopropyl ketone, butyl isopropyl ketone, isobutyl isopropyl ketone, diisobutyl ketone, 3-methyl-2-pentanone, 4-methyl-2- Examples include pentanone, 3-methyl-2-hexanone, 5-methyl-3-heptanone, 2-decanone, 3-decanone, 4-decanone, and 5-decanone.
Esters include methyl formate, ethyl formate, propyl formate, butyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, butyl acetoacetate, amyl acetate, amyl acetoacetate, hexyl acetate, hexyl acetoacetate, heptyl acetate, aceto Heptyl acetate, octyl acetate, octyl acetoacetate, methyl propionate, ethyl propionate, ethyl 2-hydroxypropionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, methyl valerate, ethyl valerate, methyl hexanoate, ethyl hexanoate, methyl heptanoate , Ethyl heptanoate, methyl octanoate, ethyl octanoate, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, oxalic acid Dimethyl, oxalic acid Ethyl, dimethyl malonate, diethyl malonate, dimethyl succinate, diethyl succinate, dimethyl maleate, fatty acid esters such as diethyl maleate, methyl benzoate, and aromatic esters such as ethyl benzoate.
Aromatic compounds include benzene, toluene, xylene, ethylbenzene and the like.
Examples of the hydrocarbon include n-hexane, n-heptane, and n-octane.
Examples of the cyclic hydrocarbon include cyclopentane, cyclohexane, and terpene.
Examples of the cyclic hydrocarbon derivative include cyclopentanol, cyclopentanone, cyclopentyl methyl ether, cyclohexanol, cyclohexanone, cyclohexanone dimethyl acetal, terpinolene, terpineol and the like.

上記の有機溶媒は2種以上を混合し、併用しても構わない。また、水と混合して使用する場合、混合溶液中に占める有機溶媒の割合は、好ましくは40質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。有機溶媒の割合の上限は特に制限はない。混合溶液における有機溶媒は2種以上のものを使用しても構わない。さらに、該有機溶媒は水に溶解していることが好ましいが、水に溶解しない有機溶媒を乳化させてエマルジョンとして使用しても構わない。   Two or more organic solvents may be mixed and used in combination. Moreover, when mixing and using it, the ratio of the organic solvent which occupies in a mixed solution becomes like this. Preferably it is 40 mass% or more, More preferably, it is 60 mass% or more, More preferably, it is 70 mass% or more. The upper limit of the ratio of the organic solvent is not particularly limited. Two or more organic solvents in the mixed solution may be used. Further, the organic solvent is preferably dissolved in water, but an organic solvent that does not dissolve in water may be emulsified and used as an emulsion.

微細繊維状セルロース含有スラリー3aの固形分濃度は0.05〜1.5質量%であることが好ましく、0.1〜0.8質量%であることがより好ましい。微細繊維状セルロース含有スラリー3aの濃度が前記下限値以上であれば、脱水工程にて充分な生産効率を確保でき、前記上限値以下であれば、高粘度化を防ぎ、取り扱い性を向上させることができる。   The solid content concentration of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is preferably 0.05 to 1.5% by mass, and more preferably 0.1 to 0.8% by mass. If the concentration of the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is equal to or higher than the lower limit value, sufficient production efficiency can be secured in the dehydration step, and if it is equal to or lower than the upper limit value, increase in viscosity is prevented and handling properties are improved. Can do.

脱水工程では、得られる不織布3cの坪量が、好ましくは10〜900g/m2、より好ましくは20〜300g/m2となるように微細繊維状セルロース含有スラリー3aを供給する。坪量が前記下限値以上であると、得られた不織布3cを抄紙用ワイヤー10から容易に剥離でき、連続生産に適する。一方、坪量が前記上限値以下であると、脱水時間をより短縮でき、生産性をより高くできる。   In the dehydration step, the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a is supplied so that the basis weight of the obtained nonwoven fabric 3c is preferably 10 to 900 g / m 2, more preferably 20 to 300 g / m 2. When the basis weight is equal to or higher than the lower limit, the obtained nonwoven fabric 3c can be easily peeled from the papermaking wire 10 and is suitable for continuous production. On the other hand, when the basis weight is not more than the above upper limit value, the dehydration time can be further shortened, and the productivity can be further increased.

[乾燥工程]
乾燥工程では、まず、抄紙用ワイヤー10の上面に載置した含水ウェブ3bを、加熱した第1ドライヤー42の外周面の約半周に、第1ドライヤー42の外周面に塗布面Aが接するように巻き掛けて、含水ウェブ3bに残留していた分散媒を蒸発させる。蒸発した分散媒は、抄紙用ワイヤー10の細孔を通ってフェルト布44から蒸発する。
次いで、含水ウェブ3bを、加熱した第2ドライヤー52の外周面の約3/4周に、第2ドライヤー52の外周面に塗布面Aが接するように巻き掛けて、含水ウェブ3bに残留していた分散媒を蒸発させる。
このように含水ウェブ3bを乾燥させて不織布3cを得る。
[Drying process]
In the drying step, first, the coated surface A is in contact with the outer peripheral surface of the first dryer 42, with the water-containing web 3b placed on the upper surface of the papermaking wire 10 being about half the outer periphery of the heated first dryer 42. It winds and the dispersion medium which remained in the water-containing web 3b is evaporated. The evaporated dispersion medium evaporates from the felt cloth 44 through the pores of the papermaking wire 10.
Next, the water-containing web 3b is wound around about 3/4 of the outer peripheral surface of the heated second dryer 52 so that the coating surface A is in contact with the outer peripheral surface of the second dryer 52, and remains on the water-containing web 3b. Evaporate the dispersion medium.
In this way, the water-containing web 3b is dried to obtain the nonwoven fabric 3c.

[巻取工程]
巻取工程では、抄紙用ワイヤー10および不織布3cを一対の分離ローラ62a,62bで挟み込むことにより、不織布3cを抄紙用ワイヤー10から分離させて一方の分離ローラ62aの表面に転移する。そして、分離ローラ62aの表面から不織布3cを引き離して、巻取りリール64により巻き取る。それと共に、使用した抄紙用ワイヤー10を回収リール66により巻き取る。
[Winding process]
In the winding process, the papermaking wire 10 and the nonwoven fabric 3c are sandwiched between a pair of separation rollers 62a and 62b, whereby the nonwoven fabric 3c is separated from the papermaking wire 10 and transferred to the surface of one separation roller 62a. Then, the nonwoven fabric 3 c is pulled away from the surface of the separation roller 62 a and taken up by the take-up reel 64. At the same time, the used paper making wire 10 is taken up by the collection reel 66.

(他の実施形態)
本発明の不織布の製造方法では、上記製造装置1を使用しなくてもよい。例えば、抄紙用ワイヤー10を無端または有端のベルトの上に載せて移送してもよい。
また、本発明の不織布の製造方法では、一般の紙を製造する際に使用する抄紙機を容易に適用することができる。抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機のほか、これらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機を適用できる。
(Other embodiments)
In the manufacturing method of the nonwoven fabric of this invention, the said manufacturing apparatus 1 does not need to be used. For example, the papermaking wire 10 may be transported on an endless or endless belt.
Moreover, in the manufacturing method of the nonwoven fabric of this invention, the paper machine used when manufacturing a general paper can be applied easily. As the paper machine, in addition to continuous paper machines such as a long-mesh type, a circular net type, and an inclined type, a multi-layered paper machine combining these can be applied.

(作用効果)
上記不織布の製造方法は、上記製造方法により製造した微細繊維状セルロース含有スラリー3aを濾材上で脱水し、乾燥させて不織布を製造する方法であるため、繊維原料に対する不織布の収率を向上させることができる。
(Function and effect)
The method for producing a non-woven fabric is a method for producing a non-woven fabric by dehydrating the fine fibrous cellulose-containing slurry 3a produced by the production method above and drying it to improve the yield of the non-woven fabric relative to the fiber raw material. Can do.

また、上記不織布の製造方法で得られた不織布は、適度な空隙を有することから、マトリックス材料との複合体を得る際の、マトリックス材料の樹脂含浸性が良好である。さらに、本発明の不織布を用いると、得られる複合体の黄色味が低くなり、かつ充分な補強効果が発現し、線熱膨張が低くなる。
また、本発明の不織布は、単体で使用することもできる。例えば、微細繊維特有の緻密な構造を活かして、フィルター部材や電池用セパレータ等に好適に用いることができる。
Moreover, since the nonwoven fabric obtained by the said nonwoven fabric manufacturing method has a moderate space | gap, the resin impregnation property of a matrix material when obtaining a composite_body | complex with a matrix material is favorable. Furthermore, when the nonwoven fabric of this invention is used, the yellowishness of the composite obtained will become low, sufficient reinforcement effect will be expressed, and linear thermal expansion will become low.
Moreover, the nonwoven fabric of this invention can also be used alone. For example, it can be suitably used for filter members, battery separators, and the like by taking advantage of the fine structure unique to fine fibers.

(化学修飾処理)
本発明においては、セルロースに対して、化学修飾処理を施してもよい。ここで、化学修飾とは、セルロース中のヒドロキシ基に化学修飾剤を反応させて付加させることである。化学修飾処理は、微細繊維状セルロースの製造のどの時点で行ってもよく、繊維原料に施してもよいし、リン酸基導入セルロースに施してもよいし、アルカリ処理セルロースに施してもよいし、不織布に施してもよい。また、化学修飾処理を、リン酸基導入工程と同時に行ってもよい。
(Chemical modification treatment)
In the present invention, chemical modification treatment may be applied to cellulose. Here, the chemical modification is to add a chemical modifier to a hydroxy group in cellulose by reacting it. The chemical modification treatment may be performed at any point in the production of the fine fibrous cellulose, may be performed on the fiber raw material, may be performed on the phosphate group-introduced cellulose, or may be performed on the alkali-treated cellulose. It may be applied to the nonwoven fabric. Moreover, you may perform a chemical modification process simultaneously with a phosphate group introduction | transduction process.

化学修飾によってセルロースに導入させる官能基としては、アセチル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロピオニル基、プロピオロイル基、ブチリル基、2−ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、フロイル基、シンナモイル基等のアシル基、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基等のイソシアネート基、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、2−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基、オキシラン基、オキセタン基、チイラン基、チエタン基等が挙げられる。これらの中では特にアセチル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基等の炭素数2〜12のアシル基、メチル基、エチル基、プロピル基等の炭素数1〜12のアルキル基が好ましい。   As functional groups to be introduced into cellulose by chemical modification, acetyl group, acryloyl group, methacryloyl group, propionyl group, propioroyl group, butyryl group, 2-butyryl group, pentanoyl group, hexanoyl group, heptanoyl group, octanoyl group, nonanoyl group, Decanoyl group, undecanoyl group, dodecanoyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, pivaloyl group, benzoyl group, naphthoyl group, nicotinoyl group, isonicotinoyl group, furoyl group, acyl group such as cinnamoyl group, 2-methacryloyloxyethylisocyanoyl Isocyanate group such as a group, methyl group, ethyl group, propyl group, 2-propyl group, butyl group, 2-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, noni Group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, myristyl group, palmityl group, an alkyl group such as a stearyl group, an oxirane group, an oxetane group, a thiirane group, or the like thietane group. Among these, an acyl group having 2 to 12 carbon atoms such as an acetyl group, an acryloyl group, a methacryloyl group, a benzoyl group and a naphthoyl group, and an alkyl group having 1 to 12 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group are preferable. .

修飾方法としては、特に限定されるものではないが、セルロース繊維と次に挙げるような化学修飾剤とを反応させる方法がある。この反応条件についても特に限定されるものではないが、必要に応じて溶媒、触媒等を用いたり、加熱、減圧等を行うこともできる。   The modification method is not particularly limited, and there is a method of reacting cellulose fibers with the following chemical modifier. Although there are no particular limitations on the reaction conditions, a solvent, a catalyst, or the like may be used, or heating, decompression, or the like may be performed as necessary.

化学修飾剤の種類としては、酸、酸無水物、アルコール、ハロゲン化試薬、イソシアナート、アルコキシシラン、オキシラン(エポキシ)等の環状エーテルよるなる群から選ばれる1種又は2種以上が挙げられる。   As a kind of chemical modifier, 1 type, or 2 or more types chosen from the group which consists of cyclic ethers, such as an acid, an acid anhydride, alcohol, a halogenating reagent, isocyanate, alkoxysilane, and an oxirane (epoxy), are mentioned.

酸としては、例えば酢酸、アクリル酸、メタクリル酸、プロパン酸、ブタン酸、2−ブタン酸、ペンタン酸等が挙げられる。
酸無水物としては、例えば無水酢酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、無水プロパン酸、無水ブタン酸、無水2−ブタン酸、無水ペンタン酸等が挙げられる。
ハロゲン化試薬としては、例えばアセチルハライド、アクリロイルハライド、メタクロイルハライド、プロパノイルハライド、ブタノイルハライド、2−ブタノイルハライド、ペンタノイルハライド、ベンゾイルハライド、ナフトイルハライドが挙げられる。
アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、2−プロパノール等が挙げられる。
イソシアナートとしては、例えばメチルイソシアナート、エチルイソシアナート、プロピルイソシアナート等が挙げられる。
アルコキシシランとしては、例えばメトキシシラン、エトキシシラン等が挙げられる。
オキシラン(エポキシ)等の環状エーテルとしては、例えばエチルオキシラン、エチルオキセタンが挙げられる。
これらの中では特に無水酢酸、無水アクリル酸、無水メタクリル酸、ベンゾイルハライド、ナフトイルハライドが好ましい。
これらの化学修飾剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the acid include acetic acid, acrylic acid, methacrylic acid, propanoic acid, butanoic acid, 2-butanoic acid, and pentanoic acid.
Examples of the acid anhydride include acetic anhydride, acrylic anhydride, methacrylic anhydride, propanoic anhydride, butanoic anhydride, 2-butanoic anhydride, and pentanoic anhydride.
Examples of the halogenating reagent include acetyl halide, acryloyl halide, methacryloyl halide, propanoyl halide, butanoyl halide, 2-butanoyl halide, pentanoyl halide, benzoyl halide, and naphthoyl halide.
Examples of the alcohol include methanol, ethanol, propanol, and 2-propanol.
Examples of the isocyanate include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, and the like.
Examples of the alkoxysilane include methoxysilane and ethoxysilane.
Examples of cyclic ethers such as oxirane (epoxy) include ethyl oxirane and ethyl oxetane.
Among these, acetic anhydride, acrylic acid anhydride, methacrylic acid anhydride, benzoyl halide, and naphthoyl halide are particularly preferable.
These chemical modifiers may be used alone or in combination of two or more.

触媒としてはピリジンやトリエチルアミン、水酸化ナトリウム、酢酸ナトリウム等の塩基性触媒や、酢酸、硫酸、過塩素酸等の酸性触媒を用いることが好ましい。   As the catalyst, it is preferable to use a basic catalyst such as pyridine, triethylamine, sodium hydroxide or sodium acetate, or an acidic catalyst such as acetic acid, sulfuric acid or perchloric acid.

化学修飾の際の温度条件としては、高すぎるとセルロースの黄変や重合度の低下等が懸念され、低すぎると反応速度が低下することから、10〜250℃が好ましい。反応時間は化学修飾剤や化学修飾率にもよるが、通常、数分から数十時間である。   As the temperature condition for the chemical modification, if it is too high, there is a concern about yellowing of cellulose or a decrease in the degree of polymerization, and if it is too low, the reaction rate decreases, so 10 to 250 ° C. is preferable. Although the reaction time depends on the chemical modifier and the chemical modification rate, it is usually from several minutes to several tens of hours.

本発明において、セルロースの化学修飾率は、セルロースの全ヒドロキシ基に対して、通常65mol%以下、好ましくは50mol%以下、より好ましくは40mol%以下である。化学修飾率の下限は特にない。
化学修飾を行うことで、セルロースの分解温度が上昇し、耐熱性が高くなるが、化学修飾率が高すぎると、セルロース構造が破壊されて結晶性が低下するため、後述する複合体においては線熱膨張係数が大きくなる傾向にあり、好ましくない。
In the present invention, the chemical modification rate of cellulose is usually 65 mol% or less, preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, based on the total hydroxy groups of cellulose. There is no particular lower limit of the chemical modification rate.
By performing chemical modification, the decomposition temperature of cellulose increases and the heat resistance increases, but if the chemical modification rate is too high, the cellulose structure is destroyed and the crystallinity is lowered. The thermal expansion coefficient tends to increase, which is not preferable.

ここでいう化学修飾率とは、セルロース中の全ヒドロキシ基のうちの化学修飾されたものの割合のことである。化学修飾率は、IR、NMR、滴定法などにより求めることができる。例えば、エステルの化学修飾率は下記の滴定法によって測定することができる。   The chemical modification rate as used herein refers to the proportion of all hydroxy groups in cellulose that have been chemically modified. The chemical modification rate can be determined by IR, NMR, titration methods, and the like. For example, the chemical modification rate of the ester can be measured by the following titration method.

乾燥セルロース0.05gを精秤し、これにエタノール1.5ml、蒸留水0.5mlを添加する。これを60〜70℃の湯浴中で30分静置した後、0.5N水酸化ナトリウム水溶液2mlを添加する。これを60〜70℃の湯浴中で3時間静置した後、超音波洗浄器にて30分間超音波振とうする。これを、フェノールフタレインを指示薬として0.2N塩酸標準溶液で滴定する。
ここで、滴定に要した0.2N塩酸水溶液の量Z(ml)から、化学修飾により導入された置換基のモル数Qは、下記式で求められる。
Q(mol)=0.5(N)×2(ml)/1000−0.2(N)×Z(ml)/1000
ここで、化学修飾前のカルボキシ基の導入量を、A mmol/g、a mol%、置換基の分子量をSとし、化学修飾基の導入量を、B mmol/g、b mol%、置換基の分子量をTとすると
Ammol/gは先の方法により算出され
Ammol/gから a mol%は以下の式(I)により算出される。
一方、Bmmo/gはQとAから以下の式(II)により算出される。
B(mmol/g)=(Q × 1000)/サンプル量−2A (II)
また、Bmmol/gと、 b mol%は以下の式(III)関係にある。
従って、b mol%は下記式(IV)で示される。
0.05 g of dry cellulose is precisely weighed, and 1.5 ml of ethanol and 0.5 ml of distilled water are added thereto. This is left to stand in a hot water bath at 60 to 70 ° C. for 30 minutes, and then 2 ml of 0.5N aqueous sodium hydroxide solution is added. After leaving this in a 60-70 degreeC hot water bath for 3 hours, it ultrasonically shakes for 30 minutes with an ultrasonic cleaner. This is titrated with 0.2N hydrochloric acid standard solution using phenolphthalein as an indicator.
Here, from the amount Z (ml) of the 0.2N aqueous hydrochloric acid solution required for the titration, the number of moles Q of the substituent introduced by chemical modification is obtained by the following formula.
Q (mol) = 0.5 (N) × 2 (ml) /1000−0.2 (N) × Z (ml) / 1000
Here, the introduction amount of the carboxy group before chemical modification is A mmol / g, a mol%, the molecular weight of the substituent is S, and the introduction amount of the chemical modification group is B mmol / g, b mol%, the substituent. Assuming that the molecular weight of T is A, Ammol / g is calculated by the above method, and a mol% is calculated from Ammol / g by the following formula (I).
On the other hand, Bmmo / g is calculated from Q and A by the following formula (II).
B (mmol / g) = (Q × 1000) / sample amount−2A (II)
Further, Bmmol / g and b mol% are in the relationship of the following formula (III).
Therefore, b mol% is represented by the following formula (IV).

<複合体>
本発明の複合体は、微細繊維状セルロースとマトリックス材料とを含むものである。
<Composite>
The composite of the present invention contains fine fibrous cellulose and a matrix material.

(マトリックス材料)
本発明において、マトリックス材料とは、微細繊維状セルロース同士の空隙、微細繊維状セルロースが不織布を形成している場合には不織布の空隙を埋める材料であり、好ましくは高分子材料である。
マトリックス材料として好適な高分子材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂(熱硬化性樹脂の前駆体が加熱により重合硬化した硬化物)、光硬化性樹脂(光硬化性樹脂の前駆体が放射線(紫外線や電子線等)の照射により重合硬化した硬化物)が挙げられる。これらは1種であってもよいし、2種以上であってもよい。
(Matrix material)
In the present invention, the matrix material is a material that fills voids between fine fibrous celluloses and, when fine fibrous cellulose forms a nonwoven fabric, preferably a polymer material.
Polymer materials suitable as the matrix material include thermoplastic resins, thermosetting resins (cured products obtained by polymerization and curing of thermosetting resin precursors by heating), and photocurable resins (precursors of photocurable resins). And a cured product obtained by polymerization and curing by irradiation with radiation (such as ultraviolet rays and electron beams). These may be one kind or two or more kinds.

熱可塑性樹脂としては、特に限定されるものではないが、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート系樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a thermoplastic resin, Styrenic resin, acrylic resin, aromatic polycarbonate resin, aliphatic polycarbonate resin, aromatic polyester resin, aliphatic polyester resin, aliphatic polyolefin Resin, cyclic olefin resin, polyamide resin, polyphenylene ether resin, thermoplastic polyimide resin, polyacetal resin, polysulfone resin, amorphous fluorine resin and the like.

熱硬化性樹脂としては、特に限定されるものではないが、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、珪素樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられる。   The thermosetting resin is not particularly limited, but epoxy resin, acrylic resin, oxetane resin, phenol resin, urea resin, melamine resin, unsaturated polyester resin, silicon resin, polyurethane resin, diallyl phthalate resin, etc. Can be mentioned.

光硬化性樹脂としては、特に限定されるものではないが、上述の熱硬化性樹脂として例示したエポキシ樹脂、アクリル樹脂、オキセタン樹脂等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as a photocurable resin, The epoxy resin illustrated as the above-mentioned thermosetting resin, an acrylic resin, an oxetane resin etc. are mentioned.

さらに、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂の具体例としては、特開2009−299043号公報に記載のものが挙げられる。   Furthermore, specific examples of the thermoplastic resin, the thermosetting resin, and the photocurable resin include those described in JP-A-2009-299043.

上記マトリックス材料としては、透明性に優れ且つ高耐久性の複合体を得る点では、非晶質でガラス転移温度(Tg)の高い合成高分子が好ましい。非晶質の程度としては、結晶化度で10%以下、特に5%以下であるものが好ましく、また、Tgは110℃以上、特に120℃以上、とりわけ130℃以上のものが好ましい。Tgが低いと例えば熱水等に触れた際に変形する恐れがあり、実用上問題が生じる。なお、マトリックス材料のTgはDSC法による測定で求められ、結晶化度は、非晶質部と結晶質部の密度から算定することができる。
また、低吸水性の複合体を得るためには、マトリックス材料は、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基などの親水性の官能基が少ないことが好ましい。
The matrix material is preferably an amorphous synthetic polymer having a high glass transition temperature (Tg) from the viewpoint of obtaining a composite having excellent transparency and high durability. The degree of amorphousness is preferably 10% or less, particularly 5% or less in terms of crystallinity, and Tg is preferably 110 ° C. or higher, particularly 120 ° C. or higher, particularly 130 ° C. or higher. If Tg is low, there is a risk of deformation when touched with hot water, for example, which causes a practical problem. The Tg of the matrix material is obtained by measurement by the DSC method, and the crystallinity can be calculated from the density of the amorphous part and the crystalline part.
In order to obtain a low water-absorbing composite, the matrix material preferably has few hydrophilic functional groups such as a hydroxy group, a carboxy group, and an amino group.

本発明の複合体中の微細繊維状セルロースの含有量は、1質量%以上99質量%以下であり、マトリックス材料の含有量が1質量%以上99質量%以下であることが好ましい。低線熱膨張性を発現するには、微細繊維状セルロースの含有量が1質量%以上、マトリックス材料の含有量が99質量%以下であることが、また、透明性を発現するには微細繊維状セルロースの含有量が99質量%以下、マトリックス材料の含有量が1質量%以上であることが好ましい。
より好ましい範囲は、微細繊維状セルロースの含有量が2質量%以上90質量%以下であり、マトリックス材料が10質量%以上98質量%以下であり、さらに好ましい範囲は、微細繊維状セルロースの含有量が5質量%以上80質量%以下であり、マトリックス材料の含有量が20質量%以上95質量%以下である。特に、本発明の複合体では、微細繊維状セルロースの含有量が70質量%以下でマトリックス材料の含有量が30質量%以上、さらには、微細繊維状セルロースの含有量が60質量%以下で、マトリックス材料の含有量が40質量%以上であることが好ましい。また、微細繊維状セルロースの含有量が10質量%以上でマトリックス材料の含有量が90質量%以下、さらには微細繊維状セルロースの含有量が15質量%以上でマトリックス材料の含有量が85質量%以下、さらには微細繊維状セルロース繊維の含有量が20質量%以上でマトリックス材料の含有量が80質量%以下であることが好ましい。
The content of fine fibrous cellulose in the composite of the present invention is preferably 1% by mass to 99% by mass, and the content of the matrix material is preferably 1% by mass to 99% by mass. In order to exhibit low linear thermal expansibility, the content of fine fibrous cellulose is 1% by mass or more, and the content of matrix material is 99% by mass or less. It is preferable that the content of cellular cellulose is 99% by mass or less and the content of the matrix material is 1% by mass or more.
A more preferable range is a content of fine fibrous cellulose of 2% by mass or more and 90% by mass or less, a matrix material is 10% by mass or more and 98% by mass or less, and a more preferable range is a content of fine fibrous cellulose. Is 5% by mass or more and 80% by mass or less, and the content of the matrix material is 20% by mass or more and 95% by mass or less. In particular, in the composite of the present invention, the content of the fine fibrous cellulose is 70% by mass or less and the content of the matrix material is 30% by mass or more, and further, the content of the fine fibrous cellulose is 60% by mass or less. The content of the matrix material is preferably 40% by mass or more. Further, the content of the fine fibrous cellulose is 10% by mass or more and the content of the matrix material is 90% by mass or less. Furthermore, the content of the fine fibrous cellulose is 15% by mass or more and the content of the matrix material is 85% by mass. Hereinafter, it is further preferable that the content of the fine fibrous cellulose fiber is 20% by mass or more and the content of the matrix material is 80% by mass or less.

複合体中の微細繊維状セルロース及びマトリックス材料の含有量は、例えば、複合体とする前の不織布の質量と複合体の質量より求めることができる。また、複合体をマトリックス材料が可溶な溶媒に浸漬してマトリックス材料のみを取り除き、残った繊維の質量から求めることもできる。その他、マトリックス材料の比重から求める方法や、NMR、IRを用いてマトリックス材料やセルロース繊維由来の官能基を定量して求めることもできる。   The contents of the fine fibrous cellulose and the matrix material in the composite can be determined, for example, from the mass of the nonwoven fabric before the composite and the mass of the composite. Alternatively, the composite can be immersed in a solvent in which the matrix material is soluble to remove only the matrix material, and can be determined from the mass of the remaining fibers. In addition, the functional group derived from the matrix material or the cellulose fiber can also be quantitatively determined by using a method of determining from the specific gravity of the matrix material, NMR, or IR.

本発明の複合体は、平膜状(フィルム状)又は平板状であってもよいし、曲面を有する膜状又は板状であってもよいし、その他の立体的な形状であってもよい。
本発明の複合体が膜状又は平板状である場合には、厚みが10μm以上、10cm以下であることが好ましい。このような厚みの複合体にすることで強度を保つことができる。複合体の厚みは、より好ましくは50μm以上、1cm以下であり、さらに好ましくは80μm以上、250μm以下である。また、厚みは必ずしも均一である必要はなく、部分的に異なっていてもよい。
The composite of the present invention may be a flat film (film) or a flat plate, a film having a curved surface or a plate, or other three-dimensional shape. .
When the composite of the present invention is a film or a plate, the thickness is preferably 10 μm or more and 10 cm or less. Strength can be maintained by using a composite having such a thickness. The thickness of the composite is more preferably 50 μm or more and 1 cm or less, and further preferably 80 μm or more and 250 μm or less. Further, the thickness is not necessarily uniform, and may be partially different.

また、本発明の複合体が膜状又は平板状である場合、複数枚重ねて積層体としてもよい。また、セルロース繊維を含む複合体とセルロースを含まない樹脂シートを積層してもよい。積層体に加熱プレス処理を加えることで厚膜化することができる。厚膜の複合体はグレージングや構造材料として好適に用いることができる。   Moreover, when the composite_body | complex of this invention is a film | membrane form or flat form, it is good also as a laminated body by stacking multiple sheets. Moreover, you may laminate | stack the composite sheet containing a cellulose fiber, and the resin sheet which does not contain a cellulose. A thick film can be formed by applying a heat press treatment to the laminate. The thick film composite can be suitably used as a glazing or structural material.

本発明の複合体は、その用途に応じて、その表面に無機膜が積層されてもよい。無機膜を構成する無機材料としては、例えば、白金、銀、アルミニウム、金、銅等の金属、シリコン、ITO、SiO、SiN、SiOxNy、ZnO等、TFT等が挙げられる。これらの組み合わせや膜厚は任意に設計することができる。 The composite of the present invention may be laminated with an inorganic film on the surface depending on the application. Examples of the inorganic material constituting the inorganic film include metals such as platinum, silver, aluminum, gold, and copper, silicon, ITO, SiO 2 , SiN, SiOxNy, ZnO, and the like, and TFT. These combinations and film thicknesses can be designed arbitrarily.

(複合体の製造方法)
複合体を製造する方法としては、特に制限はなく、例えば、以下の方法により複合体を得ることができる。
(Production method of composite)
There is no restriction | limiting in particular as a method of manufacturing a composite_body | complex, For example, a composite_body | complex can be obtained with the following method.

(a) 不織布に可塑性樹脂前駆体を含浸させて重合させる方法。
(b) 不織布に熱硬化性樹脂前駆体又は光硬化性樹脂前駆体を含浸させて重合硬化させる方法。
(c) 不織布に樹脂溶液(熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質を含む溶液)を含浸させて乾燥した後、加熱プレス等で密着させ、必要に応じて重合硬化させる方法。
(d) 不織布に熱可塑性樹脂の溶融体を含浸させ、加熱プレス等で密着させる方法
(e) 熱可塑性樹脂シートと不織布とを交互に配置し、加熱プレス等で密着させる方法
(f) 不織布の片面もしくは両面に液状の熱可塑性樹脂前駆体や熱硬化性樹脂前駆体もしくは光硬化性樹脂前駆体を塗布して重合硬化させる方法。
(g) 不織布の片面もしくは両面に樹脂溶液(熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質を含む溶液)を塗布して、溶媒を除去後、必要に応じて重合硬化させる方法。
(h) 微細繊維状セルロース含有スラリーとモノマー溶液又は分散液(熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質又は分散質を含む溶液又は分散液)とを混合した後、溶媒除去、重合硬化させる方法。
(i) 微細繊維状セルロース含有スラリーと高分子溶液又は分散液(熱可塑性樹脂溶液又は分散液)を混合した後、溶媒を除去する方法。
(A) A method in which a nonwoven fabric is impregnated with a plastic resin precursor and polymerized.
(B) A method in which a nonwoven fabric is impregnated with a thermosetting resin precursor or a photocurable resin precursor and polymerized and cured.
(C) After impregnating a nonwoven fabric with a resin solution (a solution containing one or more solutes selected from a thermoplastic resin, a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor) and drying , A method of making it adhere with a heating press or the like, and polymerizing and curing as required.
(D) Method of impregnating non-woven fabric with thermoplastic resin melt and adhering with hot press etc. (e) Method of arranging thermoplastic resin sheets and non-woven fabric alternately and adhering with hot press etc. (f) Non-woven fabric A method in which a liquid thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor or a photocurable resin precursor is applied to one side or both sides and polymerized and cured.
(G) Applying a resin solution (a solution containing one or more solutes selected from a thermoplastic resin, a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor) to one side or both sides of the nonwoven fabric. Then, after removing the solvent, a method of polymerizing and curing as necessary.
(H) a fine fibrous cellulose-containing slurry and a monomer solution or dispersion (a solution containing one or more solutes or dispersoids selected from a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor, or Dispersion) and then solvent removal and polymerization curing.
(I) A method of removing the solvent after mixing the fine fibrous cellulose-containing slurry and the polymer solution or dispersion (thermoplastic resin solution or dispersion).

(a)不織布に液状の熱可塑性樹脂前駆体を含浸させて重合させる方法としては、重合可能なモノマーやオリゴマーを不織布に含浸させ、熱処理等により上記モノマーを重合させることによりセルロース繊維複合体を得る方法が挙げられる。一般的には、モノマーの重合に用いられる重合触媒を重合開始剤として用いることができる。   (A) The nonwoven fabric is impregnated with a liquid thermoplastic resin precursor and polymerized. The nonwoven fabric is impregnated with a polymerizable monomer or oligomer, and the monomer is polymerized by heat treatment or the like to obtain a cellulose fiber composite. A method is mentioned. Generally, a polymerization catalyst used for polymerization of monomers can be used as a polymerization initiator.

(b)不織布に熱硬化性樹脂前駆体又は光硬化性樹脂前駆体を含浸させて重合硬化させる方法としては、エポキシ樹脂モノマー等の熱硬化性樹脂前駆体、又はアクリル樹脂モノマー等の光硬化性樹脂前駆体と硬化剤の混合物を、不織布に含浸させ、熱又は放射線等により上記熱硬化性樹脂前躯体又は光硬化性樹脂前躯体を硬化させることによりセルロース繊維複合体を得る方法が挙げられる。   (B) As a method of polymerizing and curing a nonwoven fabric by impregnating a thermosetting resin precursor or a photocurable resin precursor, a thermosetting resin precursor such as an epoxy resin monomer, or a photocurable resin such as an acrylic resin monomer. A method of obtaining a cellulose fiber composite by impregnating a non-woven fabric with a mixture of a resin precursor and a curing agent and curing the thermosetting resin precursor or the photocurable resin precursor with heat or radiation or the like.

(c)不織布に樹脂溶液(熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質を含む溶液)を含浸させて乾燥した後、加熱プレス等で密着させ、必要に応じて重合硬化させる方法としては、樹脂が溶解する溶媒に樹脂を溶解させ、その溶液を不織布に含浸させ、乾燥させることでセルロース繊維複合体を得る方法が挙げられる。この場合、乾燥後加熱プレス等で溶媒が乾燥した空隙を密着させることでより高性能なセルロース繊維複合体を得る方法が挙げられる。光硬化性樹脂の場合にはさらに、必要に応じて放射線等による重合硬化を行う。
ここで樹脂を溶解させる溶媒としては、樹脂の溶解性に応じて選択すればよい。
(C) After impregnating a nonwoven fabric with a resin solution (a solution containing one or more solutes selected from a thermoplastic resin, a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor) and drying As a method of closely adhering with a heating press or the like, and polymerizing and curing as necessary, there is a method of dissolving a resin in a solvent in which the resin is dissolved, impregnating the solution into a nonwoven fabric, and drying to obtain a cellulose fiber composite. Can be mentioned. In this case, a method of obtaining a higher-performance cellulose fiber composite by adhering the voids in which the solvent is dried by a heating press or the like after drying is mentioned. In the case of a photo-curing resin, polymerization curing by radiation or the like is further performed as necessary.
Here, the solvent for dissolving the resin may be selected according to the solubility of the resin.

(d)不織布に熱可塑性樹脂の溶融体を含浸させ、加熱プレス等で密着させる方法としては、熱可塑性樹脂をガラス転移温度以上又は融点以上で熱処理することにより溶解させて、不織布に含浸させ、加熱プレス等で密着することによりセルロース繊維複合体を得る方法が挙げられる。熱処理は加圧下で行うことが好ましく、真空加熱プレス機能を有する設備の使用が有効である。   (D) As a method of impregnating a nonwoven fabric with a melt of a thermoplastic resin and closely adhering with a heating press or the like, the thermoplastic resin is dissolved by heat treatment at a glass transition temperature or higher or a melting point or higher, and impregnated into the nonwoven fabric. The method of obtaining a cellulose fiber composite by sticking with a heating press etc. is mentioned. The heat treatment is preferably performed under pressure, and the use of equipment having a vacuum heating press function is effective.

(e)熱可塑性樹脂シートとセ不織布を交互に配置し、加熱プレス等で密着させる方法としては、不織布の片面もしくは両面に熱可塑性樹脂のフィルムもしくはシートを配置し、必要に応じて加熱やプレスすることにより、熱可塑性樹脂と不織布を貼り合わせる方法が挙げられる。この場合、不織布の表面に接着剤やプライマーなどを塗布して貼り合わせてもよい。貼り合わせる際に気泡を抱き込まないように、加圧された2本のロールの間を通す方法や、真空状態でプレスする方法を用いることができる。   (E) As a method of alternately arranging the thermoplastic resin sheets and the non-woven fabric and closely contacting with a hot press or the like, a thermoplastic resin film or sheet is arranged on one or both sides of the nonwoven fabric, and heating or pressing is performed as necessary. By doing, the method of bonding a thermoplastic resin and a nonwoven fabric is mentioned. In this case, an adhesive or a primer may be applied to the surface of the nonwoven fabric and bonded together. A method of passing between two pressurized rolls or a method of pressing in a vacuum state can be used so that bubbles are not embraced at the time of bonding.

(f)不織布の片面もしくは両面に液状の熱可塑性樹脂前駆体や熱硬化性樹脂前駆体もしくは光硬化性樹脂前駆体を塗布して硬化させる方法としては、不織布の片面もしくは両面に熱重合開始剤を処方した熱硬化性樹脂前駆体を塗布して加熱することにより硬化させて両者を密着させる方法や、不織布の片面もしくは両面に光重合開始剤を処方した光硬化性樹脂前駆体を塗布した後、紫外線等の放射線を照射して硬化させる方法が挙げられる。また、不織布に熱もしくは光硬化性樹脂前駆体を塗布した後、さらに不織布を重ねるなど、多層構造にしてから、硬化させてもよい。   (F) As a method of applying and curing a liquid thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor or a photocurable resin precursor on one side or both sides of the nonwoven fabric, a thermal polymerization initiator is applied to one side or both sides of the nonwoven fabric. After applying a thermosetting resin precursor formulated with a photocuring resin precursor formulated with a photopolymerization initiator on one side or both sides of a nonwoven fabric, by curing by heating and curing both And a method of curing by irradiating with radiation such as ultraviolet rays. Alternatively, after applying a heat or photo-curing resin precursor to the nonwoven fabric, the nonwoven fabric may be further laminated and then cured.

(g)不織布の片面もしくは両面に樹脂溶液(熱可塑性樹脂、熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質を含む溶液)を塗布して、溶媒を除去後、必要に応じて重合硬化させることにより複合化する方法としては、溶媒に可溶な樹脂を溶解させた樹脂溶液を用意し、不織布の片面もしくは両面に塗布し、加熱により溶媒を除去する方法が挙げられる。光硬化性樹脂の場合にはさらに、必要に応じて放射線等による重合硬化を行う。
樹脂を溶解させる溶媒としては、樹脂の溶解性に応じて選択すればよい。
(G) Applying a resin solution (a solution containing one or more solutes selected from a thermoplastic resin, a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor) to one side or both sides of the nonwoven fabric. Then, after removing the solvent, as a method of compounding by polymerizing and curing as necessary, a resin solution in which a resin soluble in the solvent is dissolved is prepared, applied to one or both sides of the nonwoven fabric, and heated. The method of removing a solvent is mentioned. In the case of a photo-curing resin, polymerization curing by radiation or the like is further performed as necessary.
What is necessary is just to select as a solvent which melt | dissolves resin according to the solubility of resin.

(h)微細繊維状セルロース含有スラリーとモノマー溶液又は分散液(熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体から選ばれる1以上の溶質又は分散質を含む溶液又は分散液)とを混合した後、溶媒除去と重合硬化の工程を経ることにより複合化する方法としては、溶媒に可溶なモノマーを溶解させた溶液、もしくは分散液を用意し、微細繊維状セルローススラリーを混合する。この際、必要に応じてセルロース繊維の解繊は分散媒(溶媒)としてあらかじめ有機溶媒を用いるか、水中で解繊した場合は水から有機溶媒に置換することが好ましい。この混合液中でモノマーを重合硬化もしくは、溶媒を除去した後にモノマーを重合硬化させることでセルロース繊維複合体を得ることができる。   (H) a fine fibrous cellulose-containing slurry and a monomer solution or dispersion (a solution containing one or more solutes or dispersoids selected from a thermoplastic resin precursor, a thermosetting resin precursor, and a photocurable resin precursor, or As a method of compounding by mixing the dispersion liquid) and then passing through the steps of solvent removal and polymerization and curing, a solution or dispersion liquid in which a solvent-soluble monomer is dissolved is prepared, and fine fibrous cellulose is prepared. Mix the slurry. At this time, it is preferable to use an organic solvent as a dispersion medium (solvent) in advance for defibration of the cellulose fiber as necessary, or to replace the water with an organic solvent when defibrated in water. A cellulose fiber composite can be obtained by polymerizing and curing the monomer in this mixed solution or polymerizing and curing the monomer after removing the solvent.

(i)微細繊維状セルロース含有スラリーと高分子溶液又は分散液(熱可塑性樹脂溶液又は分散液)を混合した後、溶媒を除去して複合化する方法としては、溶媒に可溶な高分子溶液又は分散液を用意し、微細繊維状セルローススラリーと混合する。この際、必要に応じてセルロース繊維の解繊は分散媒(溶媒)としてあらかじめ有機溶媒を用いるか、水中で解繊した場合は水から有機溶媒に置換することが好ましい。この混合液の溶媒を除去することでセルロース繊維複合体を得ることができる。   (I) After mixing the fine fibrous cellulose-containing slurry and the polymer solution or dispersion (thermoplastic resin solution or dispersion), the solvent is removed to form a composite. Alternatively, a dispersion is prepared and mixed with the fine fibrous cellulose slurry. At this time, it is preferable to use an organic solvent as a dispersion medium (solvent) in advance for defibration of the cellulose fiber as necessary, or to replace the water with an organic solvent when defibrated in water. A cellulose fiber composite can be obtained by removing the solvent of the mixed solution.

上記の熱可塑性樹脂前駆体、熱硬化性樹脂前駆体、及び光硬化性樹脂前駆体には、適宜、連鎖移動剤、紫外線吸収剤、セルロース以外の充填剤、シランカップリング剤等を配合して、組成物(以下、「硬化性組成物」という。)としてもよい。   In the above thermoplastic resin precursor, thermosetting resin precursor, and photocurable resin precursor, a chain transfer agent, an ultraviolet absorber, a filler other than cellulose, a silane coupling agent, and the like are appropriately blended. Or a composition (hereinafter referred to as “curable composition”).

硬化性組成物が連鎖移動剤を含むと、反応を均一に進行させることができる。連鎖移動剤としては、例えば、分子内に2個以上のチオール基を有する多官能メルカプタン化合物を用いることができる。多官能メルカプタン化合物を用いることにより硬化物に適度な靱性を付与することができる。
メルカプタン化合物としては、例えばペンタエリスリトールテトラキス(β−チオプロピオネート)、トリメチロールプロパントリス(β−チオプロピオネート)、トリス[2−(β−チオプロピオニルオキシエトキシ)エチル]トリイソシアヌレートなどの1種又は2種以上を用いることが好ましい。
硬化性組成物に連鎖移動剤を含有させる場合、連鎖移動剤は硬化性組成物中のラジカル重合可能な化合物の合計に対して、通常30質量%以下の割合で含有させる。
When the curable composition contains a chain transfer agent, the reaction can proceed uniformly. As the chain transfer agent, for example, a polyfunctional mercaptan compound having two or more thiol groups in the molecule can be used. By using a polyfunctional mercaptan compound, moderate toughness can be imparted to the cured product.
Examples of mercaptan compounds include pentaerythritol tetrakis (β-thiopropionate), trimethylolpropane tris (β-thiopropionate), and tris [2- (β-thiopropionyloxyethoxy) ethyl] triisocyanurate. It is preferable to use 1 type, or 2 or more types.
When a chain transfer agent is contained in the curable composition, the chain transfer agent is usually contained in a proportion of 30% by mass or less with respect to the total of radically polymerizable compounds in the curable composition.

硬化性組成物が紫外線吸収剤を含むと、着色を防止できる。紫外線吸収剤としては、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤及びベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤から選ばれ、その紫外線吸収剤は1種類を用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
硬化性組成物に紫外線吸収剤を含有させる場合、紫外線吸収剤は硬化性組成物中のラジカル重合な可能化合物の合計100質量部に対して、通常0.01〜1質量部の割合で含有させる。
When the curable composition contains an ultraviolet absorber, coloring can be prevented. The ultraviolet absorber is selected from, for example, a benzophenone ultraviolet absorber and a benzotriazole ultraviolet absorber, and one type of ultraviolet absorber may be used, or two or more types may be used in combination.
When an ultraviolet absorber is contained in the curable composition, the ultraviolet absorber is usually contained at a ratio of 0.01 to 1 part by mass with respect to a total of 100 parts by mass of radically polymerizable compounds in the curable composition. .

充填剤としては、例えば、無機粒子や有機高分子などが挙げられる。具体的には、シリカ粒子、チタニア粒子、アルミナ粒子などの無機粒子、ゼオネックス(日本ゼオン社)やアートン(JSR社)などの透明シクロオレフィンポリマーの粒子、ポリカーボネートやポリメチルメタアクリレートなどの汎用熱可塑性ポリマーの粒子などが挙げられる。中でも、ナノサイズのシリカ粒子を用いると透明性を維持することができ好適である。また、紫外線硬化性モノマーと構造の似たポリマーの粒子を充填剤として用いると、高濃度までポリマーを溶解させることが可能であり、好適である。   Examples of the filler include inorganic particles and organic polymers. Specifically, inorganic particles such as silica particles, titania particles and alumina particles, transparent cycloolefin polymer particles such as Zeonex (Nippon Zeon) and Arton (JSR), general-purpose thermoplastics such as polycarbonate and polymethyl methacrylate Examples thereof include polymer particles. Among these, use of nano-sized silica particles is preferable because transparency can be maintained. In addition, when polymer particles having a structure similar to that of the ultraviolet curable monomer are used as the filler, the polymer can be dissolved to a high concentration, which is preferable.

シランカップリング剤としては、例えば、γ−((メタ)アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−((メタ)アクリロキシプロピル)メチルジメトキシシラン、γ−((メタ)アクリロキシプロピル)メチルジエトキシシラン、γ−((メタ)アクリロキシプロピル)トリエトキシシラン、γ−(アクリロキシプロピル)トリメトキシシラン等が挙げられる。これらは分子中に(メタ)アクリル基を有しており、他のモノマーと共重合することができるので好ましい。
硬化性組成物にシランカップリング剤を含有させる場合、シランカップリング剤は、硬化性組成物中のラジカル重合な可能化合物の合計に対して通常0.1〜50質量%、好ましくは1〜20質量%となるように含有させる。この配合量が少な過ぎると、これを含有させる効果が充分に得られず、また、多過ぎると、硬化物の透明性などの光学特性が損なわれる恐れがある。
Examples of the silane coupling agent include γ-((meth) acryloxypropyl) trimethoxysilane, γ-((meth) acryloxypropyl) methyldimethoxysilane, and γ-((meth) acryloxypropyl) methyldiethoxy. Examples include silane, γ-((meth) acryloxypropyl) triethoxysilane, and γ- (acryloxypropyl) trimethoxysilane. These have a (meth) acryl group in the molecule and are preferable because they can be copolymerized with other monomers.
When the curable composition contains a silane coupling agent, the silane coupling agent is usually 0.1 to 50% by mass, preferably 1 to 20%, based on the total of radically polymerizable compounds in the curable composition. It is made to contain so that it may become mass%. If the blending amount is too small, the effect of containing it is not sufficiently obtained, and if it is too large, optical properties such as transparency of the cured product may be impaired.

硬化性組成物は、公知の硬化方法で重合硬化させて、硬化物とすることができる。
硬化方法としては、例えば、熱硬化、又は放射線硬化等が挙げられ、好ましくは放射線硬化である。放射線としては、赤外線、可視光線、紫外線、電子線等が挙げられるが、好ましくは波長1〜1000nmの電磁波である光である。より好ましくは波長が200nm〜450nm程度の電磁波であり、さらに好ましくは波長が300〜400nmの紫外線である。
The curable composition can be polymerized and cured by a known curing method to obtain a cured product.
Examples of the curing method include thermal curing and radiation curing, and radiation curing is preferable. Examples of the radiation include infrared rays, visible rays, ultraviolet rays, electron beams, and the like, and light that is preferably electromagnetic waves having a wavelength of 1 to 1000 nm. More preferably, the electromagnetic wave has a wavelength of about 200 nm to 450 nm, and still more preferably ultraviolet light has a wavelength of 300 to 400 nm.

具体的な硬化性組成物の硬化方法としては、予め硬化性組成物に加熱によりラジカルや酸を発生する熱重合開始剤を添加しておき、加熱して重合させる方法(以下「熱重合」という場合がある。)、予め硬化性組成物に紫外線等の放射線によりラジカルや酸を発生する光重合開始剤を添加しておき、放射線(好ましくは光)を照射して重合させる方法(以下「光重合」という場合がある。)、予め熱重合開始剤と光重合開始剤の両方を添加しておき、熱と光の組み合わせにより重合させる方法が挙げられる。   As a specific curing method of the curable composition, a method in which a thermal polymerization initiator that generates radicals and acids by heating is added to the curable composition in advance and polymerized by heating (hereinafter referred to as “thermal polymerization”). In some cases, a photopolymerization initiator that generates radicals and acids by radiation such as ultraviolet rays is added to the curable composition in advance and polymerized by irradiation with radiation (preferably light) (hereinafter referred to as “light”). In some cases, it is referred to as “polymerization.”), A method in which both a thermal polymerization initiator and a photopolymerization initiator are added in advance, and polymerization is performed by a combination of heat and light.

放射線照射により重合硬化する場合、照射する放射線の量は、光重合開始剤がラジカルを発生させる範囲であれば任意である。しかし、極端に少ない場合は重合が不完全となるため硬化物の耐熱性、機械特性が充分に発現されず、一方、極端に過剰な場合は硬化物の黄変等の光による劣化を生じる。そのため、モノマーの組成及び光重合開始剤の種類、量に応じて、300〜450nmの紫外線を、好ましくは0.1〜200J/cmの範囲で、より好ましくは1〜20J/cmの範囲で照射する。
また、放射線を複数回に分割して照射すると、さらに好ましい。すなわち1回目に全照射量の1/20〜1/3程度を照射し、2回目以降に必要残量を照射すると、複屈折のより小さな硬化物が得られる。
放射線照射に使用するランプの具体例としては、メタルハライドランプ、高圧水銀灯ランプ、紫外線LEDランプ、無電極水銀ランプ等を挙げることができる。
When polymerizing and curing by radiation irradiation, the amount of radiation to be irradiated is arbitrary as long as the photopolymerization initiator is in a range that generates radicals. However, when the amount is extremely small, the polymerization becomes incomplete, so that the heat resistance and mechanical properties of the cured product are not sufficiently exhibited. Therefore, depending on the monomer composition and the type and amount of the photopolymerization initiator, 300 to 450 nm ultraviolet light is preferably in the range of 0.1 to 200 J / cm 2 , more preferably in the range of 1 to 20 J / cm 2 . Irradiate with.
Moreover, it is more preferable to irradiate the radiation divided into a plurality of times. That is, when the first irradiation is performed for about 1/20 to 1/3 of the total irradiation amount and the necessary remaining amount is irradiated for the second and subsequent times, a cured product with smaller birefringence is obtained.
Specific examples of lamps used for radiation irradiation include metal halide lamps, high pressure mercury lamp lamps, ultraviolet LED lamps, electrodeless mercury lamps and the like.

重合硬化をすみやかに完了させるために、光重合と熱重合を同時に行ってもよい。この場合には、放射線照射と同時に硬化性組成物を30〜300℃の範囲で加熱して硬化を行う。また、硬化性組成物には、重合を完結するために熱重合開始剤を添加してもよいが、大量に添加すると硬化物の複屈折の増大と色相の悪化をもたらす。そのため、熱重合開始剤の添加量は、硬化性モノマー成分の合計に対して0.1〜2質量%であることが好ましく、0.3〜1質量%であることがより好ましい。   In order to quickly complete the polymerization and curing, photopolymerization and thermal polymerization may be performed simultaneously. In this case, curing is performed by heating the curable composition in the range of 30 to 300 ° C. simultaneously with the irradiation of radiation. In addition, a thermal polymerization initiator may be added to the curable composition in order to complete the polymerization, but when added in a large amount, the birefringence of the cured product is increased and the hue is deteriorated. Therefore, it is preferable that the addition amount of a thermal polymerization initiator is 0.1-2 mass% with respect to the sum total of a curable monomer component, and it is more preferable that it is 0.3-1 mass%.

熱重合に使用する熱重合開始剤としては、例えば、ハイドロパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシエステル、ジアシルパーオキサイド、パーオキシカーボネート、パーオキシケタール、ケトンパーオキサイド等が挙げられる。具体的にはベンゾイルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシカーボネート、t−ブチルパーオキシ(2−エチルヘキサノエート)ジクミルパーオキサイド、ジt−ブチルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルハイドロパーキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、1,1,3,3−テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド等を用いることができる。これらの重合開始剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
光照射時に熱重合が開始されると、重合を制御することが難しくなるので、熱重合開始剤は好ましくは1分半減期温度が120℃以上であることがよい。
Examples of the thermal polymerization initiator used for thermal polymerization include hydroperoxide, dialkyl peroxide, peroxy ester, diacyl peroxide, peroxy carbonate, peroxy ketal, and ketone peroxide. Specifically, benzoyl peroxide, diisopropyl peroxy carbonate, t-butyl peroxy (2-ethylhexanoate) dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl peroxybenzoate, t-butyl hydroperoxide Side, diisopropylbenzene hydroperoxide, 1,1,3,3-tetramethylbutyl hydroperoxide and the like can be used. These polymerization initiators may be used alone or in combination of two or more.
When thermal polymerization is initiated at the time of light irradiation, it becomes difficult to control the polymerization. Therefore, the thermal polymerization initiator preferably has a 1 minute half-life temperature of 120 ° C. or higher.

光重合に使用する光重合開始剤としては、通常、光ラジカル発生剤又は光カチオン重合開始剤が用いられる。光重合開始剤は単独で用いても、2種以上を併用してもよい。   As the photopolymerization initiator used for photopolymerization, a photoradical generator or a photocationic polymerization initiator is usually used. A photoinitiator may be used independently or may use 2 or more types together.

光ラジカル発生剤としては、この用途に用い得ることが知られている公知の化合物を用いることができる。例えば、ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインプロピルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,6−ジメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホシフィンオキシド等が挙げられる。これらの中でも、ベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシドが好ましい。   As the photoradical generator, a known compound that can be used for this purpose can be used. Examples include benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin propyl ether, diethoxyacetophenone, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 2,6-dimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide, and the like. Among these, benzophenone and 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide are preferable.

光カチオン重合開始剤とは、紫外線や電子線などの放射線の照射によりカチオン重合を開始させる化合物であり、次のようなものが挙げられる。   A photocationic polymerization initiator is a compound that initiates cationic polymerization upon irradiation with radiation such as ultraviolet rays or electron beams, and includes the following.

例えば、芳香族スルホニウム塩として、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィドビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィドビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィドビスヘキサフルオロボレート、ビス[4−(ジフェニルスルホニオ)フェニル]スルフィドテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルフォニウムヘキサフルオロ、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルフォニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルフォニウムテトラフルオロボレート、ジフェニル−4−(フェニルチオ)フェニルスルフォニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムテトラフルオロボレート、トリフェニルスルホニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルフォニオ)フェニル]スルフィドビスヘキサフルオロホスフェート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルフォニオ)フェニル]スルフィドビスヘキサフルオロアンチモネート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルフォニオ)フェニル]スルフィドテトラフルオロボレート、ビス[4−(ジ(4−(2−ヒドロキシエトキシ))フェニルスルフォニオ)フェニル]スルフィドテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。   For example, aromatic sulfonium salts include bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluorophosphate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluoroantimonate, bis [4- (diphenylsulfone). Nio) phenyl] sulfide bishexafluoroborate, bis [4- (diphenylsulfonio) phenyl] sulfide tetrakis (pentafluorophenyl) borate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium hexafluoro, diphenyl-4- (phenylthio) ) Phenylsulfonium hexafluoroantimonate, diphenyl-4- (phenylthio) phenylsulfonium tetrafluoroborate, diphenyl-4- (phenylthio) phenyls Phonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, triphenylsulfonium hexafluorophosphate, triphenylsulfonium hexafluoroantimonate, triphenylsulfonium tetrafluoroborate, triphenylsulfonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis [4- (di ( 4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluorophosphate, bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] sulfide bishexafluoroantimony Bis [4- (di (4- (2-hydroxyethoxy)) phenylsulfonio) phenyl] sulfide tetrafluoroborate, bis [4- (di (4- (2 Hydroxyethoxy)) phenylsulfonyl O) phenyl] sulfide tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and the like.

芳香族ヨードニウム塩としては、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、ジフェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、ビス(ドデシルフェニル)ヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロホスフェート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロアンチモネート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムヘキサフルオロボレート、4−メチルフェニル−4−(1−メチルエチル)フェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。   Aromatic iodonium salts include diphenyliodonium hexafluorophosphate, diphenyliodonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, bis (dodecylphenyl) iodonium hexafluoroantimonate, bis (dodecyl) Phenyl) iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium hexafluorophosphate, 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium hexafluoroantimonate, 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyliodonium hexafluoroborate 4-methylphenyl-4- (1-methylethyl) phenyl iodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and the like.

芳香族ジアゾニウム塩としては、フェニルジアゾニウムヘキサフルオロホスフェート、フェニルジアゾニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルヨードニウムテトラフルオロボレート、ジフェニルヨードニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。   Examples of the aromatic diazonium salt include phenyldiazonium hexafluorophosphate, phenyldiazonium hexafluoroantimonate, diphenyliodonium tetrafluoroborate, diphenyliodonium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, and the like.

芳香族アンモニウム塩としては、1−ベンジル−2−シアノピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、1−ベンジル−2−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、1−ベンジル−2−シアノピリジニウムテトラフルオロボレート、1−ベンジル−2−シアノピリジニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、1−(ナフチルメチル)−2−シアノピリジニウムヘキサフルオロホスフェート、1−(ナフチルメチル)−2−シアノピリジニウムヘキサフルオロアンチモネート、1−(ナフチルメチル)−2−シアノピリジニウムテトラフルオロボレート、1−(ナフチルメチル)−2−シアノピリジニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート、(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−鉄塩としては、(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−鉄(II)ヘキサフルオロホスフェート、(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−鉄(II)ヘキサフルオロアンチモネート、(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−鉄(II)テトラフルオロボレート、(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)[(1−メチルエチル)ベンゼン]−鉄(II)テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート等が挙げられる。   Examples of aromatic ammonium salts include 1-benzyl-2-cyanopyridinium hexafluorophosphate, 1-benzyl-2-cyanopyridinium hexafluoroantimonate, 1-benzyl-2-cyanopyridinium tetrafluoroborate, 1-benzyl-2- Cyanopyridinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, 1- (naphthylmethyl) -2-cyanopyridinium hexafluorophosphate, 1- (naphthylmethyl) -2-cyanopyridinium hexafluoroantimonate, 1- (naphthylmethyl) -2- Cyanopyridinium tetrafluoroborate, 1- (naphthylmethyl) -2-cyanopyridinium tetrakis (pentafluorophenyl) borate, (2,4-cyclopentadien-1-yl) [(1-methy Ethyl) benzene] -iron salts include (2,4-cyclopentadien-1-yl) [(1-methylethyl) benzene] -iron (II) hexafluorophosphate, (2,4-cyclopentadiene-1- Yl) [(1-methylethyl) benzene] -iron (II) hexafluoroantimonate, (2,4-cyclopentadien-1-yl) [(1-methylethyl) benzene] -iron (II) tetrafluoroborate (2,4-cyclopentadien-1-yl) [(1-methylethyl) benzene] -iron (II) tetrakis (pentafluorophenyl) borate and the like.

これらの光カチオン重合開始剤の市販品としては、例えば、ユニオンカーバイド社製のUVI6990、UVI6979、ADEKA社製のSP−150、SP−170、SP−172、チバガイギー社製のイルガキュア261、イルガキュア250、ローディア社製のRHODORSIL PI2074、JMF−2456、三新化学工業社製のサンエイドSI−60L、SI−80L、SI−100L、SI−110L、SI−180L、SI−100L等が挙げられる。   Commercially available products of these cationic photopolymerization initiators include, for example, UVI6990, UVI6979 manufactured by Union Carbide, SP-150, SP-170, SP-172 manufactured by ADEKA, Irgacure 261 manufactured by Ciba Geigy, Irgacure 250, Examples include RHODORSIL PI2074, JMF-2456 manufactured by Rhodia, Sun Aid SI-60L, SI-80L, SI-100L, SI-110L, SI-180L, SI-100L, and the like manufactured by Sanshin Chemical Industry.

さらに、光カチオン重合開始剤の他にも、カチオン重合性モノマーを硬化させるための硬化剤を添加してもよい。硬化剤としては、例えば、アミン化合物、アミン化合物から合成されるポリアミノアミド化合物等の化合物、3級アミン化合物、イミダゾール化合物、ヒドラジド化合物、メラミン化合物、酸無水物、フェノール化合物、熱潜在性カチオン重合触媒、ジシアンアミド及びその誘導体等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。これらのうち、熱潜在性カチオン重合触媒としては、アデカオプトン CP−66、CP−77((株)ADEKA社製)、サンエイド SI−15、SI−20、SI−25、SI−40、SI−45、SI−47、SI−60、SI−80、SI−100、SI−100L、SI−110L、SI−145、SI−150、SI−160、SI−180L(三新化学工業(株)社製)などが挙げられる。   Furthermore, in addition to the cationic photopolymerization initiator, a curing agent for curing the cationic polymerizable monomer may be added. Examples of the curing agent include amine compounds, compounds such as polyaminoamide compounds synthesized from amine compounds, tertiary amine compounds, imidazole compounds, hydrazide compounds, melamine compounds, acid anhydrides, phenol compounds, thermal latent cationic polymerization catalysts. , Dicyanamide and derivatives thereof. These hardening | curing agents may be used independently and 2 or more types may be used together. Among these, as the heat latent cationic polymerization catalyst, Adeka Opton CP-66, CP-77 (manufactured by ADEKA), Sun-Aid SI-15, SI-20, SI-25, SI-40, SI-45 SI-47, SI-60, SI-80, SI-100, SI-100L, SI-110L, SI-145, SI-150, SI-160, SI-180L (manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.) ) And the like.

また、光増感剤を添加することもできる。具体的にはピレン、ペリレン、アクリジンオレンジ、チオキサントン、2−クロロチオキサントン及びベンゾフラビン等が挙げられる。市販の光増感剤としては、アデカイプトマーSP−100((株)ADEKA社製)などが挙げられる。   Moreover, a photosensitizer can also be added. Specific examples include pyrene, perylene, acridine orange, thioxanthone, 2-chlorothioxanthone, and benzoflavin. Examples of commercially available photosensitizers include Adekapitomer SP-100 (manufactured by ADEKA Corporation).

光重合開始剤の成分量は、硬化性組成物中の重合可能な化合物の合計を100質量部としたとき、0.001質量部以上であることが好ましく、0.01質量部以上であることがより好ましく、0.05質量部以上であることがさらに好ましい。その上限は、5質量部以下であることが好ましく、2質量部以下であることがより好ましく、0.1質量部以下であることがさらに好ましい。
ただし、光重合開始剤が光カチオン重合開始剤である場合には、カチオン重合性モノマーの総量100質量部に対して、0.01質量部以上、好ましくは0.1質量部以上、さらに好ましくは0.5質量部以上である。その上限は、通常10質量部以下、好ましくは5質量部以下、さらに好ましくは1質量部以下である。
光重合開始剤の添加量が多すぎると、重合が急激に進行し、得られる硬化物の複屈折を大きくするだけでなく色相を悪化させる。例えば、光重合開始剤の濃度を5質量部とした場合、光重合開始剤の吸収により、紫外線の照射と反対側に光が到達できずに未硬化の部分が生ずる。また、黄色く着色し色相の劣化が著しい。一方、少なすぎると紫外線照射を行っても重合が充分に進行しないおそれがある。
The component amount of the photopolymerization initiator is preferably 0.001 part by mass or more and 0.01 part by mass or more when the total amount of polymerizable compounds in the curable composition is 100 parts by mass. Is more preferably 0.05 parts by mass or more. The upper limit is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 2 parts by mass or less, and further preferably 0.1 parts by mass or less.
However, when the photopolymerization initiator is a photocationic polymerization initiator, it is 0.01 parts by mass or more, preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the cationic polymerizable monomer. 0.5 parts by mass or more. The upper limit is usually 10 parts by mass or less, preferably 5 parts by mass or less, and more preferably 1 part by mass or less.
When the addition amount of the photopolymerization initiator is too large, the polymerization proceeds rapidly, not only increasing the birefringence of the resulting cured product but also deteriorating the hue. For example, when the concentration of the photopolymerization initiator is 5 parts by mass, absorption of the photopolymerization initiator causes light to not reach the side opposite to the irradiation of ultraviolet rays, resulting in an uncured part. Further, it is colored yellow and the hue is markedly deteriorated. On the other hand, if the amount is too small, the polymerization may not proceed sufficiently even if ultraviolet irradiation is performed.

複合体の製造において、本発明の不織布とマトリックス材料とを複合化する場合には、マトリックス材料の複合化の前に、不織布に対して、上述した化学修飾処理を施すことが好ましい。
不織布の微細繊維状セルロースに化学修飾を施す場合には、不織布をアルコール等の有機溶媒で置換し、乾燥した後に化学修飾を行ってもよいし、乾燥せずに化学修飾を行ってもよいが、乾燥後の方が化学修飾の反応速度が速くなるため好ましい。乾燥は送風乾燥でもよいし、減圧乾燥でもよいし、加圧乾燥でもよい。また、加熱しても構わない。
In the production of the composite, when the nonwoven fabric of the present invention and the matrix material are composited, it is preferable to perform the above-described chemical modification treatment on the nonwoven fabric before the composite of the matrix material.
When chemically modifying the fine fibrous cellulose of the nonwoven fabric, the nonwoven fabric may be substituted with an organic solvent such as alcohol and dried, and then the chemical modification may be performed, or the chemical modification may be performed without drying. Since the reaction rate of chemical modification becomes faster after drying, it is preferable. Drying may be air drying, vacuum drying, or pressure drying. Moreover, you may heat.

不織布に化学修飾を行った場合、化学修飾後、反応を終結させるために充分に洗浄することが好ましい。未反応の化学修飾剤が残留していると、後で着色の原因になったり、樹脂と複合化する際に問題になったりするので好ましくない。また、充分に洗浄した後、さらにアルコール等の有機溶媒で置換することが好ましい。この場合、不織布をアルコール等の有機溶媒に浸漬しておくことで容易に置換することができる。   When the nonwoven fabric is chemically modified, it is preferable to wash the nonwoven fabric sufficiently after the chemical modification in order to terminate the reaction. If the unreacted chemical modifier remains, it is not preferable because it causes coloring later or becomes a problem when it is combined with the resin. In addition, after washing sufficiently, it is preferable to further replace with an organic solvent such as alcohol. In this case, the nonwoven fabric can be easily replaced by immersing it in an organic solvent such as alcohol.

また、不織布に化学修飾を行った場合、通常は、化学修飾後に不織布を乾燥する。この乾燥は送風乾燥であってもよいし、減圧乾燥であってもよいし、加圧乾燥であってもよいし、加熱乾燥であってもよい。
乾燥の際に加熱する場合、温度は50℃以上が好ましく、80℃以上がより好ましく、また、250℃以下が好ましく、150℃以下がより好ましい。加熱温度が低すぎると乾燥に時間がかかったり、乾燥が不充分になる可能性があり、加熱温度が高すぎると不織布が着色したり、分解したりする可能性がある。
また、加圧する場合、圧力(ゲージ圧)は0.01MPa以上が好ましく、0.1MPa以上がより好ましく、また、5MPa以下が好ましく、1MPa以下がより好ましい。圧力が低すぎると乾燥が不充分になる可能性があり、圧力が高すぎると不織布がつぶれたり分解する可能性がある。
Moreover, when chemically modifying a nonwoven fabric, the nonwoven fabric is normally dried after chemical modification. This drying may be air drying, vacuum drying, pressure drying, or heat drying.
When heating at the time of drying, the temperature is preferably 50 ° C or higher, more preferably 80 ° C or higher, 250 ° C or lower is more preferable, and 150 ° C or lower is more preferable. If the heating temperature is too low, drying may take time or drying may be insufficient, and if the heating temperature is too high, the nonwoven fabric may be colored or decomposed.
In addition, when pressurizing, the pressure (gauge pressure) is preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.1 MPa or more, and preferably 5 MPa or less, more preferably 1 MPa or less. If the pressure is too low, drying may be insufficient, and if the pressure is too high, the nonwoven fabric may be crushed or decomposed.

(複合体の物性)
次に、本発明の複合体の物性について説明する。
(Physical properties of the composite)
Next, the physical properties of the composite of the present invention will be described.

本発明の複合体は、厚み100μmの繊維複合体について、190℃で酸素分圧0.006MPa以下で1時間加熱した後に、JIS規格K7105に準拠して測定した黄色度(YI値)が30以下であることが好ましい。この黄色度は25以下であることがより好ましい。
複合体の黄色度は例えば、スガ試験機製カラーコンピューターを用いて測定することができる。
なお、複合体の黄色度は、セルロース繊維を化学修飾したり、透明性の高いマトリックス材料を用いたりすることにより、小さくすることができる。
The composite of the present invention has a yellowness (YI value) of 30 or less measured in accordance with JIS standard K7105 after heating a fiber composite having a thickness of 100 μm for 1 hour at 190 ° C. with an oxygen partial pressure of 0.006 MPa or less. It is preferable that The yellowness is more preferably 25 or less.
The yellowness of the composite can be measured using, for example, a color computer manufactured by Suga Test Instruments.
The yellowness of the composite can be reduced by chemically modifying the cellulose fiber or using a highly transparent matrix material.

本発明の複合体では、可視光の波長よりも細い繊維径の繊維を用いているから、マトリックス材料に透明性の高いものを用いれば、透明性の高い、すなわちヘーズの小さい複合体とすることができる。複合体のヘーズ値は、厚み100μmの複合体について、JIS規格K7136に従って測定した値において、5以下であることが好ましく、3以下であることがより好ましく、2以下であることがより好ましく、1以下であることが特に好ましい。
複合体のヘーズは、例えばスガ試験機製ヘーズメータで測定することができ、C光の値を用いる。
In the composite of the present invention, fibers having a fiber diameter thinner than the wavelength of visible light are used. Therefore, if a highly transparent material is used for the matrix material, a composite with high transparency, that is, low haze is obtained. Can do. The haze value of the composite is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and even more preferably 2 or less, as measured according to JIS standard K7136 for a composite having a thickness of 100 μm. It is particularly preferred that
The haze of the composite can be measured, for example, with a haze meter manufactured by Suga Test Instruments, and the value of C light is used.

本発明の複合体は、吸水率が低いものとなるが、厚み100μmのものにおいて、JIS規格K7209(D法)に準拠して測定した吸水率が1%以下であることが好ましく、0.8%以下であることがより好ましく、0.5%以下であることがさらに好ましく、0.3%以下であることが特に好ましい。吸水率が1%を超えると、加工プロセス上で脱水した複合体が空気中に放置された際、空気中の水分を吸収して伸び、寸法変形を起こすため、好ましくない。   The composite of the present invention has a low water absorption, but in a 100 μm thickness, the water absorption measured in accordance with JIS standard K7209 (D method) is preferably 1% or less, 0.8 % Or less is more preferable, 0.5% or less is further preferable, and 0.3% or less is particularly preferable. When the water absorption rate exceeds 1%, the composite dehydrated in the processing process is undesirably stretched by absorbing moisture in the air and causing dimensional deformation when left in the air.

本発明の複合体は、厚み100μmのものにおいて、その厚み方向にJIS規格K7105に準拠して測定された全光線透過率が好ましくは60%以上、より好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上、より好ましくは82%以上、より好ましくは84%以上、さらに好ましくは86%以上、特に好ましくは88%以上、とりわけ好ましくは90%以上である。この全光線透過率が60%未満であると半透明又は不透明となり、透明性が要求される用途への使用が困難となる場合がある。全光線透過率は例えば、スガ試験機製ヘーズメータを用いて測定することができ、C光の値を用いる。   The composite of the present invention has a thickness of 100 μm, and the total light transmittance measured in accordance with JIS standard K7105 in the thickness direction is preferably 60% or more, more preferably 70% or more, more preferably 80%. More preferably, it is 82% or more, more preferably 84% or more, still more preferably 86% or more, particularly preferably 88% or more, and particularly preferably 90% or more. If this total light transmittance is less than 60%, it becomes translucent or opaque, and it may be difficult to use it in applications requiring transparency. The total light transmittance can be measured, for example, using a Suga Test Instruments haze meter, and the value of C light is used.

本発明の複合体は、厚み100μmのものにおいて、その厚み方向にJIS規格K7105に準拠して測定された平行光線透過率が57%以上、さらには70%以上、特に80%以上、とりわけ89%以上であることが好ましい。この平行光線透過率が57%未満であると散乱光が多く、ヘーズが大きくなり、例えば有機EL素子用途等において、画素が不明瞭となり、色がぼやけたりにじんだりする。平行光線透過率は例えば、スガ試験機製ヘーズメータを用いて測定することができ、C光の値を用いる。   In the composite of the present invention having a thickness of 100 μm, the parallel light transmittance measured in accordance with JIS standard K7105 in the thickness direction is 57% or more, further 70% or more, particularly 80% or more, especially 89%. The above is preferable. If the parallel light transmittance is less than 57%, the amount of scattered light is increased and haze is increased. For example, in an organic EL device application, the pixel becomes unclear and the color is blurred or blurred. The parallel light transmittance can be measured, for example, using a Suga Test Instruments haze meter, and the value of C light is used.

本発明の複合体は、線熱膨張率を容易に低くできるが、複合体線熱膨張率が1〜50ppm/K以下であることが好ましい。本発明の複合体の線熱膨張率は30ppm/K以下であることがさらに好ましく、20ppm/K以下であることが特に好ましい。また、線熱膨張率は1ppm/K以上であることが好ましく、5ppm/K以上であることがより好ましい。例えば、基板用途においては、無機の薄膜トランジスタの線熱膨張率が15ppm/K程度であるため、複合体の線熱膨張率が50ppm/Kを超えると無機膜との積層複合化の際に、二層の線熱膨張率差が大きくなり、クラック等が発生する。なお、線熱膨張率は、後述の実施例の項に記載される方法により測定される。   The composite of the present invention can easily reduce the linear thermal expansion coefficient, but the composite linear thermal expansion coefficient is preferably 1 to 50 ppm / K or less. The linear thermal expansion coefficient of the composite of the present invention is more preferably 30 ppm / K or less, and particularly preferably 20 ppm / K or less. Further, the linear thermal expansion coefficient is preferably 1 ppm / K or more, and more preferably 5 ppm / K or more. For example, in a substrate application, since the linear thermal expansion coefficient of an inorganic thin film transistor is about 15 ppm / K, when the composite has a linear thermal expansion coefficient of more than 50 ppm / K, two layers are combined in an inorganic film. The difference in coefficient of linear thermal expansion between layers becomes large, and cracks and the like occur. In addition, a linear thermal expansion coefficient is measured by the method described in the term of the below-mentioned Example.

本発明の複合体においては、微細繊維状セルロース同士の空隙にマトリックス材料が充填されているが、不織布を用いた場合には、不織布の空隙にマトリックス材料が充填されている。よって、マトリックス材料充填部の体積割合は不織布の空隙率と略同等となる。   In the composite of the present invention, the matrix material is filled in the gaps between the fine fibrous celluloses, but when the nonwoven fabric is used, the matrix material is filled in the gaps of the nonwoven fabric. Therefore, the volume ratio of the matrix material filling portion is substantially equal to the porosity of the nonwoven fabric.

本発明の複合体は、引張強度が、好ましくは40MPa以上であり、より好ましくは100MPa以上である。引張強度が40MPaより低いと、充分な強度が得られず、構造材料等、力の加わる用途への使用に影響を与えることがある。   The composite of the present invention has a tensile strength of preferably 40 MPa or more, more preferably 100 MPa or more. If the tensile strength is lower than 40 MPa, sufficient strength cannot be obtained, which may affect the use of a structural material or the like to which a force is applied.

本発明の複合体は、引張弾性率が、好ましくは0.2〜100GPaであり、より好ましくは、1〜100GPaである。引張弾性率が0.2GPaより低いと、充分な強度が得られず、構造材料等、力の加わる用途への使用に影響を与えることがある。
特に、ディスプレイ用基板用途において、基板の引張弾性率には好適範囲が存在し、基板の引張弾性率が低いと基板は自重で曲がってしまい、平滑な面を形成することが難しくなる。そのため、トランジスタやその他の素子を精度よく形成することができなくなる。一方、引張弾性率が高すぎると硬く脆くなり、基板自体が割れるなど不都合が生じる。
The composite of the present invention preferably has a tensile modulus of 0.2 to 100 GPa, more preferably 1 to 100 GPa. When the tensile elastic modulus is lower than 0.2 GPa, sufficient strength cannot be obtained, which may affect the use in applications where force is applied such as structural materials.
In particular, in a display substrate application, there is a suitable range for the tensile elastic modulus of the substrate. If the tensile elastic modulus of the substrate is low, the substrate is bent by its own weight, and it becomes difficult to form a smooth surface. For this reason, transistors and other elements cannot be formed with high accuracy. On the other hand, if the tensile elastic modulus is too high, it becomes hard and brittle, causing problems such as cracking of the substrate itself.

本発明の複合体は、低線熱膨張率、高弾性、高強度のものとなる。その特性を活かして本発明の複合体を構造材としても用いることができる。特に、グレージング、内装材、外板、バンパー等の自動車材料やパソコンの筐体、家電部品、包装用資材、建築資材、土木資材、水産資材、その他工業用資材等として好適に用いられる。
また、本発明の複合体のうち、透明性が高く、高強度、低吸水性でヘーズの小さいものは光学特性に優れるため、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ、リアプロジェクションテレビ等のディスプレイや基板やパネルとして好適である。また、シリコン系太陽電池、色素増感太陽電池などの太陽電池用基板に好適である。基板としての用途において、バリア膜、ITO、TFT等と積層してもよい。また、自動車用の窓材、鉄道車両用の窓材、住宅用の窓材、オフィスや工場などの窓材などに好適に使われる。窓材としては、必要に応じてフッ素皮膜、ハードコート膜等の膜や耐衝撃性、耐光性の素材を積層してもよい。
The composite of the present invention has a low linear thermal expansion coefficient, high elasticity, and high strength. Taking advantage of the characteristics, the composite of the present invention can be used as a structural material. In particular, it is suitably used as automotive materials such as glazing, interior materials, outer plates, bumpers, etc., personal computer casings, home appliance parts, packaging materials, building materials, civil engineering materials, marine products, and other industrial materials.
Among the composites of the present invention, those having high transparency, high strength, low water absorption and small haze are excellent in optical characteristics, so that liquid crystal displays, plasma displays, organic EL displays, field emission displays, rear projection televisions are used. It is suitable as a display, a substrate or a panel. Moreover, it is suitable for substrates for solar cells such as silicon-based solar cells and dye-sensitized solar cells. For use as a substrate, it may be laminated with a barrier film, ITO, TFT or the like. Further, it is suitably used for window materials for automobiles, window materials for railway vehicles, window materials for houses, window materials for offices and factories, and the like. As a window material, you may laminate | stack films | membranes, such as a fluorine film and a hard-coat film | membrane, and an impact-resistant and light-resistant material as needed.

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、例中の部、及び%は特に断らない限り、それぞれ質量部及び質量%を示す。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples. However, the present invention is not limited to these examples. Moreover, unless otherwise indicated, the part and% in an example show a mass part and mass%, respectively.

(実施例1)
リン酸二水素ナトリウム二水和物10.14g、リン酸水素二ナトリウム1.79gを19.27gの水に溶解させ、リン酸系化合物の水溶液(以下、「リン酸化試薬A」という。)を得た。このリン酸化試薬AのpHは25℃で4.73であった。
針葉樹晒クラフトパルプ(王子製紙社製、水分50%、JIS P8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)700ml)を濃度4%になるように水を加えて、ダブルディスクリファイナーで変則CSF(平織り80メッシュ、パルプ採取量を0.3gとした以外はJIS P8121に準ずる)が250ml、長さ平均繊維長が0.68mmになるまで叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーを絶乾質量で3g分取し、イオン交換水で0.3%に希釈した後、抄紙法により脱水し、パルプシートを得た。得られたパルプシートの含水率は90%、厚みは200μmであった。このパルプシートを前記リン酸化試薬A31.2g(乾燥パルプ100質量部に対してリン元素量として80.2質量部)に浸漬させ、170℃の送風乾燥機(ヤマト科学株式会社 DKM400)で2時間半加熱処理し、セルロースにリンオキソ酸基を導入した。
次いで、リンオキソ酸基を導入したセルロースに500mlのイオン交換水を加え、攪拌洗浄後、濾過脱水して、脱水シートを得た。得られた脱水シートを300mlのイオン交換水で希釈し、攪拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液5mlを少しずつ添加し、pHが12〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、500mlのイオン交換水を加えて洗浄を行った。この脱水洗浄をさらに2回繰り返して、リンオキソ酸導入セルロースの脱水シートを得た。
洗浄脱水後に得られたリンオキソ酸導入セルロースの脱水シートにイオン交換水を添加後、攪拌し、0.5質量%のスラリーにした。このスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを下記記載([遠心分離後の上澄み収率の測定]中の遠心分離)に準じて遠心分離を行い、上澄み分を下記記載([透過型電子顕微鏡観察])の方法に準じて観察測定した。これにより、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図1)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。よって、得られたリン酸オキソ酸導入セルロースは、セルロースのヒドロキシ基の一部が下記構造式(2)の官能基で置換されたものであった。
Example 1
10.14 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 1.79 g of disodium hydrogen phosphate are dissolved in 19.27 g of water, and an aqueous solution of a phosphoric acid compound (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent A”) is obtained. Obtained. The pH of this phosphorylating reagent A was 4.73 at 25 ° C.
Softwood bleached kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., water 50%, Canadian standard freeness (CSF) 700 ml measured according to JIS P8121) is added with water to a concentration of 4%, and an irregularity is made with a double disc refiner. Beating CSF (80 mesh plain weave, according to JIS P8121 except that the amount of collected pulp was 0.3 g) was beaten until 250 mm and the length average fiber length became 0.68 mm, to obtain a pulp slurry. 3 g of the obtained pulp slurry was collected at an absolutely dry mass, diluted to 0.3% with ion-exchanged water, and then dehydrated by a papermaking method to obtain a pulp sheet. The obtained pulp sheet had a moisture content of 90% and a thickness of 200 μm. This pulp sheet was immersed in 31.2 g of the phosphorylating reagent A (80.2 parts by mass as phosphorus element amount with respect to 100 parts by mass of dried pulp), and 2 hours by a 170 ° C. blower dryer (Yamato Scientific Co., Ltd. DKM400). Half-heat treatment was performed to introduce a phosphorus oxoacid group into cellulose.
Next, 500 ml of ion-exchanged water was added to the cellulose into which the phosphorus oxo acid group had been introduced, and after stirring and washing, filtration and dehydration were performed to obtain a dehydrated sheet. The obtained dehydrated sheet was diluted with 300 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Then, this pulp slurry was dehydrated and washed by adding 500 ml of ion exchange water. This dehydration washing was further repeated twice to obtain a dehydrated sheet of cellulose containing phosphooxo acid.
Ion exchange water was added to the dehydrated sheet of phosphooxoacid-introduced cellulose obtained after washing and dehydration, and the mixture was stirred to make a slurry of 0.5% by mass. This slurry was defibrated for 30 minutes under a condition of 21,500 rotations / minute using a defibrating apparatus (M-Technic Co., Ltd., CLEARMIX-2.2S) to obtain a defibrated pulp slurry.
The defibrated pulp slurry is centrifuged in accordance with the method described below (centrifugation in the supernatant yield after centrifugation), and the supernatant is purified in accordance with the method described below ([transmission electron microscope observation]). And observed. Thereby, it was confirmed that it became the fine fibrous cellulose about 4 nm wide (FIG. 1). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed. Therefore, the obtained phosphoric acid oxoacid-introduced cellulose was one in which a part of the hydroxy group of the cellulose was substituted with the functional group of the following structural formula (2).

(実施例2)
実施例1において、リン酸化試薬Aの25℃におけるpHを、1Nの水酸化ナトリウム水溶液でpH6.0に調整した以外は、実施例1と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを実施例1と同様に、遠心分離を行い、上澄み分を透過型電子顕微鏡により観察し、測定した。幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図示せず)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
(Example 2)
In Example 1, a defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pH of the phosphorylating reagent A at 25 ° C. was adjusted to pH 6.0 with a 1N aqueous sodium hydroxide solution.
The defibrated pulp slurry was centrifuged as in Example 1, and the supernatant was observed and measured with a transmission electron microscope. It was confirmed to be fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (not shown). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(実施例3)
実施例2において、パルプシートを105℃で1時間、次いで150℃で1時間送風乾燥機(ヤマト科学株式会社 DKM400)にて加熱処理をした以外は、実施例2と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを実施例1と同様に、遠心分離を行い、上澄み分を透過型電子顕微鏡により観察し、測定した。幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図2)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
(Example 3)
In Example 2, the pulp sheet was defibrated in the same manner as in Example 2 except that the pulp sheet was heat-treated at 105 ° C. for 1 hour and then at 150 ° C. for 1 hour with a blow dryer (Yamato Scientific Co., Ltd. DKM400). Got.
The defibrated pulp slurry was centrifuged as in Example 1, and the supernatant was observed and measured with a transmission electron microscope. It was confirmed to be a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (FIG. 2). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(実施例4)
実施例3において、リン酸二水素ナトリウム二水和物を0.51g、リン酸水素二ナトリウム0.09gを30.6gの水に溶解させ、リン酸系化合物の水溶液(以下、「リン酸化試薬B」という)を調製した。このリン酸化試薬Bを用いてセルロースにリンオキソ酸基を導入した以外は実施例3と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを実施例1と同様に、遠心分離を行い、上澄み分を透過型電子顕微鏡により観察し、測定した。これにより、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図示せず)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
Example 4
In Example 3, 0.51 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 0.09 g of disodium hydrogen phosphate were dissolved in 30.6 g of water, and an aqueous solution of a phosphoric acid compound (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent”). B "). A defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 3 except that this phosphorylating reagent B was used to introduce a phosphoroxo acid group into cellulose.
The defibrated pulp slurry was centrifuged as in Example 1, and the supernatant was observed and measured with a transmission electron microscope. Thereby, it was confirmed that it was a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (not shown). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(実施例5)
アルカリ処理工程を省略した以外は、実施例3と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
(Example 5)
A defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 3 except that the alkali treatment step was omitted.

(実施例6)
リン酸二水素ナトリウム二水和物6.75g、リン酸水素二ナトリウム4.83gを19.62gの水に溶解させ、リン酸系化合物の水溶液(以下、「リン酸化試薬C」という。)を得た。このリン酸化試薬CのpHは25℃で6.0であった。
針葉樹未晒クラフトパルプ(王子製紙社製、水分50%、JIS P8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)700ml)を濃度4%になるように水を加えて、ダブルディスクリファイナーで変則CSF(平織り80メッシュ、パルプ採取量を0.3gとした以外はJIS P8121に準ずる)が200ml、長さ平均繊維長が0.66mmになるまで叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーを絶乾質量で3g分取し、イオン交換水で0.3%に希釈した後、抄紙法により脱水し、パルプシートを得た。得られたパルプシートの含水率は90%、厚みは200μmであった。
このパルプシートを前記リン酸化試薬C31.2g(乾燥パルプ100質量部に対してリン元素量として80.2質量部)に浸漬させ、105℃の送風乾燥機(ヤマト科学株式会社 DKM400)で1時間加熱後、さらに150℃で1時間加熱処理し、セルロースにリンオキソ酸基を導入した。
次いで、リンオキソ酸基を導入したセルロースに500mlのイオン交換水を加え、攪拌洗浄後、濾過脱水して、脱水シートを得た。得られた脱水シートを300mlのイオン交換水で希釈し、攪拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液5mlを少しずつ添加し、pHが12〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、500mlのイオン交換水を加えて洗浄を行った。この脱水洗浄をさらに2回繰り返して、リンオキソ酸導入セルロースの脱水シートを得た。
洗浄脱水後に得られたリンオキソ酸導入セルロースの脱水シートにイオン交換水を添加後、攪拌し、0.5質量%のスラリーにした。このスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを下記記載([遠心分離後の上澄み収率の測定]中の遠心分離)に準じて遠心分離を行い、上澄み分を下記記載([透過型電子顕微鏡観察])の方法に準じて観察測定した。これにより、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図示せず)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
(Example 6)
6.75 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 4.83 g of disodium hydrogen phosphate were dissolved in 19.62 g of water, and an aqueous solution of a phosphoric acid compound (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent C”). Obtained. The pH of this phosphorylating reagent C was 6.0 at 25 ° C.
Conifer unbleached kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., moisture 50%, Canadian standard freeness (CSF) 700 ml measured according to JIS P8121) is added with water to a concentration of 4%, and double disc refiner is used. Anomalous CSF (80 mesh plain weave, according to JIS P8121 except that the amount of pulp collected was 0.3 g) was beaten until 200 ml and the length average fiber length became 0.66 mm, to obtain a pulp slurry. 3 g of the obtained pulp slurry was collected at an absolutely dry mass, diluted to 0.3% with ion-exchanged water, and then dehydrated by a papermaking method to obtain a pulp sheet. The obtained pulp sheet had a moisture content of 90% and a thickness of 200 μm.
This pulp sheet was immersed in 31.2 g of the phosphorylating reagent C (80.2 parts by mass as the amount of phosphorus element with respect to 100 parts by mass of the dried pulp), and 1 hour by a fan dryer at 105 ° C. (Yamato Scientific Co., Ltd. DKM400). After heating, heat treatment was further performed at 150 ° C. for 1 hour to introduce a phosphorus oxo acid group into cellulose.
Next, 500 ml of ion-exchanged water was added to the cellulose into which the phosphorus oxo acid group had been introduced, and after stirring and washing, filtration and dehydration were performed to obtain a dehydrated sheet. The obtained dehydrated sheet was diluted with 300 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Then, this pulp slurry was dehydrated and washed by adding 500 ml of ion exchange water. This dehydration washing was further repeated twice to obtain a dehydrated sheet of cellulose containing phosphooxo acid.
Ion exchange water was added to the dehydrated sheet of phosphooxoacid-introduced cellulose obtained after washing and dehydration, and the mixture was stirred to make a slurry of 0.5% by mass. This slurry was defibrated for 30 minutes under a condition of 21,500 rotations / minute using a defibrating apparatus (M-Technic Co., Ltd., CLEARMIX-2.2S) to obtain a defibrated pulp slurry.
The defibrated pulp slurry is centrifuged in accordance with the method described below (centrifugation in the supernatant yield after centrifugation), and the supernatant is purified in accordance with the method described below ([transmission electron microscope observation]). And observed. Thereby, it was confirmed that it was a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (not shown). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(実施例7)
針葉樹晒クラフトパルプ(王子製紙社製、水分50%、JIS P8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)700ml)を濃度4%になるように水を加えて、ダブルディスクリファイナーで変則CSF(平織り80メッシュ、パルプ採取量を0.3gとした以外はJIS P8121に準ずる)が200ml、長さ平均繊維長が0.66mmになるまで叩解し、パルプスラリーを得た。得られたパルプスラリーを遠心脱水機で固形分13%まで濃縮した。濃縮したパルプスラリー1000gを、蒸気加温ジャケット容器を備えた二軸混練ニーダーの容器に入れ、ついでリン酸二水素ナトリウム二水和物72.04g、リン酸水素二ナトリウム53.58gを粉末のまま加え(乾燥パルプ100質量部に対してリン元素量として20質量部)、15分間混合した。混合した後、ジャケットに蒸気を導入し、内温70℃の状態で固形分99%となるまで乾燥させた。得られた乾燥物を150℃の送風乾燥機(ヤマト科学株式会社 DKM400)で1時間加熱処理して、セルロースにリンオキソ酸基を導入した。
次いで、リンオキソ酸基を導入したセルロース3gを分取し、500mlのイオン交換水を加え、攪拌洗浄後、濾過脱水して、脱水シートを得た。得られた脱水シートを300mlのイオン交換水で希釈し、攪拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液5mlを少しずつ添加し、pHが12〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、500mlのイオン交換水を加えて洗浄を行った。この脱水洗浄をさらに2回繰り返して、リンオキソ酸導入セルロースの脱水シートを得た。
洗浄脱水後に得られたリンオキソ酸導入セルロースの脱水シートにイオン交換水を添加後、攪拌し、0.5質量%のスラリーにした。このスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを下記記載([遠心分離後の上澄み収率の測定]中の遠心分離)に準じて遠心分離を行い、上澄み分を下記記載([透過型電子顕微鏡観察])の方法に準じて観察測定した。これにより、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図示せず)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
(Example 7)
Softwood bleached kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., water 50%, Canadian standard freeness (CSF) 700 ml measured according to JIS P8121) is added with water to a concentration of 4%, and an irregularity is made with a double disc refiner. Beating CSF (plain mesh 80 mesh, according to JIS P8121 except that the amount of pulp collected was 0.3 g) was beaten until the average fiber length was 0.66 mm to obtain a pulp slurry. The obtained pulp slurry was concentrated to 13% solid content with a centrifugal dehydrator. 1000 g of the concentrated pulp slurry is put in a container of a biaxial kneader equipped with a steam heating jacket container, and then 72.04 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 53.58 g of disodium hydrogen phosphate are in powder form. Added (20 parts by mass as phosphorus element amount to 100 parts by mass of dry pulp) and mixed for 15 minutes. After mixing, steam was introduced into the jacket and dried at an internal temperature of 70 ° C. until the solid content reached 99%. The obtained dried product was heat-treated for 1 hour with a 150 ° C. blow dryer (Yamato Scientific Co., Ltd., DKM400) to introduce a phosphorus oxo acid group into the cellulose.
Subsequently, 3 g of cellulose into which a phosphorooxy acid group was introduced was collected, 500 ml of ion exchange water was added, and after stirring and washing, filtration and dehydration were performed to obtain a dehydrated sheet. The obtained dehydrated sheet was diluted with 300 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Then, this pulp slurry was dehydrated and washed by adding 500 ml of ion exchange water. This dehydration washing was further repeated twice to obtain a dehydrated sheet of cellulose containing phosphooxo acid.
Ion exchange water was added to the dehydrated sheet of phosphooxoacid-introduced cellulose obtained after washing and dehydration, and the mixture was stirred to make a slurry of 0.5% by mass. This slurry was defibrated for 30 minutes under a condition of 21,500 rotations / minute using a defibrating apparatus (M-Technic Co., Ltd., CLEARMIX-2.2S) to obtain a defibrated pulp slurry.
The defibrated pulp slurry is centrifuged in accordance with the method described below (centrifugation in the supernatant yield after centrifugation), and the supernatant is purified in accordance with the method described below ([transmission electron microscope observation]). And observed. Thereby, it was confirmed that it was a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (not shown). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(実施例8)
リン酸二水素ナトリウム二水和物1.69g、リン酸水素二ナトリウム1.21gを3.39gの水に溶解させ、リン酸系化合物の水溶液(以下、「リン酸化試薬D」という。)を得た。このリン酸化試薬DのpHは25℃で6.0であった。
針葉樹晒クラフトパルプ(王子製紙社製、水分50%、JIS P8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)700ml)を含水率80%になるようイオン交換水で希釈し、パルプスラリーを得た。このパルプスラリー15gに前記リン酸化試薬D6.29g(乾燥パルプ100質量部に対してリン元素量として20質量部)を加え、105℃の送風乾燥機(ヤマト科学株式会社 DKM400)で15分に一度混練しながら質量が恒量となるまで乾燥させた。ついで150℃の送風乾燥機で1時間加熱処理して、セルロースにリンオキソ酸基を導入した。
次いで、リンオキソ酸基を導入したセルロースに500mlのイオン交換水を加え、攪拌洗浄後、脱水した。脱水後のパルプを300mlのイオン交換水で希釈し、攪拌しながら、1Nの水酸化ナトリウム水溶液5mlを少しずつ添加し、pHが12〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、500mlのイオン交換水を加えて洗浄を行った。この脱水洗浄をさらに2回繰り返した。
洗浄脱水後に得られたパルプにイオン交換水を添加後、攪拌し、0.5質量%のスラリーにした。このパルプスラリーを、解繊処理装置(エムテクニック社製、クレアミックス−2.2S)を用いて、21500回転/分の条件で30分間解繊処理して、解繊パルプスラリーを得た。
解繊パルプスラリーを下記記載([遠心分離後の上澄み収率の測定]中の遠心分離)に準じて遠心分離を行い、上澄み分を下記記載([透過型電子顕微鏡観察])の方法に準じて観察測定した。これにより、幅4nm程度の微細繊維状セルロースになっていることが確認された(図示せず)。また、X線回折により、セルロースはセルロースI型結晶を維持しており、FT−IRによる赤外線吸収スペクトルの測定により、1230〜1290cm−1にリン酸基に基づく吸収が見られ、リン酸基の付加が確認された。
(Example 8)
1.69 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 1.21 g of disodium hydrogen phosphate are dissolved in 3.39 g of water, and an aqueous solution of a phosphoric acid compound (hereinafter referred to as “phosphorylation reagent D”) is obtained. Obtained. The pH of this phosphorylating reagent D was 6.0 at 25 ° C.
Softwood bleached kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd., moisture 50%, Canadian standard freeness (CSF) 700 ml measured according to JIS P8121) is diluted with ion-exchanged water to a moisture content of 80%, and the pulp slurry is Obtained. 6.15 g of the phosphorylating reagent D (20 parts by mass as the amount of phosphorus element with respect to 100 parts by mass of dry pulp) is added to 15 g of this pulp slurry, and once every 15 minutes with an air dryer at 105 ° C. (Yamato Scientific Co., Ltd. DKM400). It was dried until the mass became constant while kneading. Subsequently, it heat-processed with the ventilation drying machine of 150 degreeC for 1 hour, and the phosphorus oxo acid group was introduce | transduced into the cellulose.
Next, 500 ml of ion-exchanged water was added to the cellulose into which the phosphorus oxo acid group had been introduced, and after stirring and washing, dehydration was performed. The pulp after dehydration was diluted with 300 ml of ion-exchanged water, and 5 ml of 1N aqueous sodium hydroxide solution was added little by little while stirring to obtain a pulp slurry having a pH of 12 to 13. Then, this pulp slurry was dehydrated and washed by adding 500 ml of ion exchange water. This dehydration washing was repeated two more times.
Ion exchange water was added to the pulp obtained after washing and dewatering, and the mixture was stirred to make a slurry of 0.5% by mass. This pulp slurry was defibrated for 30 minutes under a condition of 21500 rotations / minute using a defibrating apparatus (Cleamix-2.2S, manufactured by M Technique Co., Ltd.) to obtain a defibrated pulp slurry.
The defibrated pulp slurry is centrifuged in accordance with the method described below (centrifugation in the supernatant yield after centrifugation), and the supernatant is purified in accordance with the method described below ([transmission electron microscope observation]). And observed. Thereby, it was confirmed that it was a fine fibrous cellulose having a width of about 4 nm (not shown). In addition, by X-ray diffraction, cellulose maintains cellulose I-type crystals. Absorption based on a phosphate group is observed at 1230 to 1290 cm −1 by measurement of an infrared absorption spectrum by FT-IR. The addition was confirmed.

(比較例1)
実施例1において、リン酸化試薬Aを加えずに加熱し、アルカリ処理した後に解繊処理した以外は、実施例1と同様にして、解繊パルプスラリーを得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 1 except that heating was performed without adding the phosphorylating reagent A, alkali treatment followed by defibrating treatment.

(比較例2)
実施例2において、リン酸化試薬Aを加えずに加熱し、アルカリ処理を省略した以外は、実施例2と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
(Comparative Example 2)
In Example 2, a defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 2 except that heating was performed without adding the phosphorylating reagent A and alkali treatment was omitted.

(比較例3)
実施例6において、リン酸化試薬Cを加えずに加熱し、アルカリ処理した後に解繊処理した以外は、実施例6と同様にして解繊パルプスラリーを得た。
(Comparative Example 3)
In Example 6, a defibrated pulp slurry was obtained in the same manner as in Example 6 except that heating was performed without adding the phosphorylating reagent C and the fibrillation treatment was performed after alkali treatment.

<評価>
上記実施例1〜8および比較例1〜3の解繊パルプスラリーについて、遠心分離した後の上澄み収率を以下に記載の方法により測定した。測定結果を表1に示す。なお、遠心分離後の上澄み収率は、微細繊維状セルロースの収率の指標となり、上澄み収率が高い程、微細繊維状セルロースの収率が高い。
また、セルロースへのリン酸基またはポリリン酸基導入量を上述した方法により測定した。その結果も表1に示す。
<Evaluation>
About the defibrated pulp slurry of the said Examples 1-8 and Comparative Examples 1-3, the supernatant yield after centrifuging was measured by the method as described below. The measurement results are shown in Table 1. The supernatant yield after centrifugation is an indicator of the yield of fine fibrous cellulose, and the higher the supernatant yield, the higher the yield of fine fibrous cellulose.
Further, the amount of phosphate group or polyphosphate group introduced into cellulose was measured by the method described above. The results are also shown in Table 1.

[遠心分離後の上澄み収率の測定]
解繊パルプスラリーにイオン交換水を添加してスラリー固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機(コクサン社、H−2000B)を用い、12000G×10minの条件で遠心分離し、得られた上澄み液を回収し、上澄み液の固形分濃度を測定した。下記式に基づいて、微細繊維状セルロースの収率を求めた。
微細繊維状セルロースの収率(%)=上澄み液の固形分濃度/0.2質量%×100
[Measurement of supernatant yield after centrifugation]
Ion exchange water is added to the defibrated pulp slurry to adjust the slurry solid content concentration to 0.2% by mass, and the mixture is centrifuged at 12000 G × 10 min using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan, H-2000B). The obtained supernatant was recovered, and the solid content concentration of the supernatant was measured. Based on the following formula, the yield of fine fibrous cellulose was determined.
Yield (%) of fine fibrous cellulose = solid content concentration of supernatant / 0.2% by mass × 100

[透過型電子顕微鏡観察]
解繊パルプスラリーの上澄み液を濃度0.01〜0.1質量%に水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。乾燥後、酢酸ウラニルで染色し、透過型電子顕微鏡(日本電子社製、JEOL−2000EX)により観察した。
[Transmission electron microscope observation]
The supernatant liquid of the defibrated pulp slurry was diluted with water to a concentration of 0.01 to 0.1% by mass and dropped onto a hydrophilic carbon grid membrane. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX, manufactured by JEOL Ltd.).

パルプをリンオキソ酸基含有化合物で処理した後に解繊処理を施した実施例1〜8では、遠心分離後の上澄み収率が高く、微細繊維状セルロース収率が高かった。
リンオキソ酸基含有化合物による処理を省略した比較例1〜3では、遠心分離後の上澄み収率が低く、微細繊維状セルロース収率が低かった。
In Examples 1 to 8, in which the pulp was treated with the phosphorus oxo acid group-containing compound and then defibrated, the supernatant yield after centrifugation was high and the fine fibrous cellulose yield was high.
In Comparative Examples 1 to 3 in which the treatment with the phosphorus oxo acid group-containing compound was omitted, the supernatant yield after centrifugation was low and the fine fibrous cellulose yield was low.

<不織布の製造>
(実施例9)
実施例3で得られた微細繊維状セルロース含有スラリーをセルロース濃度0.127質量%になるように水で希釈して、150mlに調整し、液の上方から30mlのイソプロピルアルコール(IPA)を静かに加え、減圧濾過を行った。濾過器としてはアドバンテック社製KG−90を用い、ガラスフィルターの上にアドバンテック社製の1.0μm孔径のPTFE製メンブランフィルターを載せた。有効濾過面積は48cmであった。減圧度−0.09MPa(絶対真空度10kPa)にて減圧濾過したところ、PTFE製メンブランフィルターの上にセルロース繊維の堆積物が得られた。このセルロース堆積物を120℃に加熱したプレス機にて0.15MPaの圧力で5分間プレス乾燥して多孔性の不織布を得た。
<Manufacture of non-woven fabric>
Example 9
The slurry containing fine fibrous cellulose obtained in Example 3 was diluted with water to a cellulose concentration of 0.127% by mass, adjusted to 150 ml, and gently 30 ml of isopropyl alcohol (IPA) was gently added from above the liquid. In addition, vacuum filtration was performed. KG-90 made by Advantech was used as a filter, and a PTFE membrane filter made by Advantech having a pore size of 1.0 μm was placed on the glass filter. The effective filtration area was 48 cm 2 . When filtration under reduced pressure was performed at a reduced pressure of -0.09 MPa (absolute vacuum of 10 kPa), a cellulose fiber deposit was obtained on the PTFE membrane filter. This cellulose deposit was press-dried at a pressure of 0.15 MPa for 5 minutes with a press machine heated to 120 ° C. to obtain a porous nonwoven fabric.

(実施例10)
実施例3で得られた微細繊維状セルロース含有スラリーの遠心分離後の上澄み分を用いた以外は実施例9と同様にして不織布を得た。
(Example 10)
A nonwoven fabric was obtained in the same manner as in Example 9 except that the supernatant after centrifugation of the fine fibrous cellulose-containing slurry obtained in Example 3 was used.

(評価)
上記実施例9〜10の不織布について、セルロースの化学修飾率、空隙率、黄色度を以下に記載の方法により測定した。測定結果を表2に示す。
(Evaluation)
About the nonwoven fabric of said Examples 9-10, the chemical modification rate of the cellulose, the porosity, and the yellowness were measured by the method as described below. The measurement results are shown in Table 2.

[不織布の空隙率]
不織布の面積、厚み、質量から、下記式によって求めた。
空隙率(vol%)={(1−B/(M×A×t)}×100
ここで、Aは不織布の面積(cm)、t(cm)は厚み、Bは不織布の質量(g)、Mはセルロースの密度であり、本発明ではM=1.5g/cmと仮定した。不織布の膜厚は、膜厚計(Mitutoyo(株)製 IP65)を用いて、不織布の種々な位置について10点の測定を行い、その平均値を採用した。
[Porosity of nonwoven fabric]
It calculated | required by the following formula from the area, thickness, and mass of the nonwoven fabric.
Porosity (vol%) = {(1-B / (M × A × t)} × 100
Here, A is the area (cm 2 ) of the nonwoven fabric, t (cm) is the thickness, B is the mass (g) of the nonwoven fabric, M is the density of cellulose, and M = 1.5 g / cm 3 is assumed in the present invention. did. The film thickness of the nonwoven fabric was measured at 10 points for various positions of the nonwoven fabric using a film thickness meter (IP65 manufactured by Mitutoyo Co., Ltd.), and the average value was adopted.

[不織布の黄色度]
得られた不織布を190℃、真空下(酸素分圧0.006MPa)で1時間加熱した後、JIS規格K7105に準拠し、スガ試験機製カラーコンピューターを用いて黄色度を測定した。
[Yellowness of non-woven fabric]
The obtained nonwoven fabric was heated at 190 ° C. under vacuum (oxygen partial pressure 0.006 MPa) for 1 hour, and then the yellowness was measured using a color computer manufactured by Suga Test Instruments in accordance with JIS standard K7105.

実施例9〜10の不織布はいずれも、適度な空隙率を有し、黄色度が小さかった。   All of the nonwoven fabrics of Examples 9 to 10 had an appropriate porosity and small yellowness.

(実施例11)
<樹脂マトリックス材料との複合化>
実施例9で得られた不織布を、1,10−デカンジオールジアクリレート100質量部、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド(BASF社製「ルシリンTPO」)0.02質量部、およびベンゾフェノン0.01質量部を混合した溶液に含浸させ、減圧下で一晩放置した。得られた樹脂溶液を含浸させたセルロース繊維集合体を2枚のガラス板に挟み、無電極水銀灯ランプ(フュージョンUVシステムズ社製「Dバルブ」)を用いて、紫外線硬化させた。紫外線硬化の条件は、波長365nmでの照射強度400mW/cm、ライン速度7m/minに表裏計2回通して半硬化させ、次いで、波長365nmでの照射強度1900mW/cm、ライン速度2m/minで表裏各2回(計4回)通して完全硬化させる条件で行った。紫外線照射終了後、ガラス板よりはずし、190℃の真空オーブン中で1時間加熱して厚み51μmのセルロース繊維複合体を得た。
なお、紫外線の放射照度は、オーク製作所製紫外線照度計「UV−M02」で、アタッチメント「UV−35」を用いて、320〜390nmの紫外線の照度を23℃で測定した。
(Example 11)
<Composite with resin matrix material>
100 parts by mass of 1,10-decanediol diacrylate, 0.02 parts by mass of 2,4,6-trimethylbenzoyldiphenylphosphine oxide (BASF “Lucirin TPO”), and the nonwoven fabric obtained in Example 9 A mixed solution of 0.01 part by mass of benzophenone was impregnated and left overnight under reduced pressure. The obtained cellulose fiber aggregate impregnated with the resin solution was sandwiched between two glass plates, and was cured with an ultraviolet ray using an electrodeless mercury lamp lamp (“D bulb” manufactured by Fusion UV Systems). Conditions of UV curing, irradiation intensity 400 mW / cm 2 at a wavelength 365 nm, is semi-cured through the front and back twice in total to the line speed 7m / min, then the irradiation intensity at a wavelength of 365nm 1900mW / cm 2, line speed 2m / The test was carried out under the condition of complete curing by passing the front and back two times (total 4 times) at min. After the ultraviolet irradiation, the glass plate was removed and heated in a vacuum oven at 190 ° C. for 1 hour to obtain a cellulose fiber composite having a thickness of 51 μm.
In addition, the irradiance of ultraviolet rays was measured at 23 ° C. by using an ultraviolet ray illuminance meter “UV-M02” manufactured by Oak Seisakusho and using an attachment “UV-35”.

(実施例12)
実施例10で得られた不織布を用いた以外は、実施例11と同様にして、厚み84μmのセルロース繊維複合体を得た。
(Example 12)
A cellulose fiber composite having a thickness of 84 μm was obtained in the same manner as in Example 11 except that the nonwoven fabric obtained in Example 10 was used.

(比較例4)
<樹脂のみで構成された硬化物>
実施例12において、不織布を用いず、光硬化性樹脂のみを同様の条件で硬化させて、厚み83μmの樹脂単独の硬化物を作製した。
(Comparative Example 4)
<Hardened material composed only of resin>
In Example 12, a non-woven fabric was not used, and only the photocurable resin was cured under the same conditions to produce a cured product of a resin having a thickness of 83 μm.

(評価)
上記実施例11〜12の複合体および比較例4の樹脂硬化物について、引張弾性率、黄色度、ヘーズ、全光線透過率、平行光線透過率、ガラス転移温度、線熱膨張率を以下に記載の方法により測定した。測定結果を表3に示す。
(Evaluation)
About the composite body of the said Examples 11-12 and the resin hardened | cured material of the comparative example 4, a tensile elasticity modulus, yellowness, a haze, a total light transmittance, a parallel light transmittance, a glass transition temperature, and a linear thermal expansion coefficient are described below. It measured by the method of. Table 3 shows the measurement results.

[複合体の引張弾性率]
得られた複合体をレーザーカッターにより、10mm幅×40mm長に切断した。これを、SII社製DMS6100を用いて引っ張りモードでチャック間20mm、周波数10Hz、2℃/min.で−100℃から250℃まで測定し、23℃における貯蔵弾性率E’(単位:GPa)より引張弾性率を求めた。
[Tensile modulus of composite]
The obtained composite was cut into a length of 10 mm × 40 mm with a laser cutter. Using a DMS6100 manufactured by SII, the chuck was 20 mm in chuck mode, the frequency was 10 Hz, and 2 ° C./min. The tensile elastic modulus was determined from the storage elastic modulus E ′ (unit: GPa) at 23 ° C. from −100 ° C. to 250 ° C.

[複合体又は樹脂硬化物のヘーズ]
JIS規格K7136に準拠し、スガ試験機製ヘーズメータを用いてC光によるヘーズ値を測定した。
[Haze of composite or cured resin]
Based on JIS standard K7136, the haze value by C light was measured using the haze meter by Suga Test Instruments.

[複合体又は樹脂硬化物の全光線透過率]
JIS規格K7105に準拠し、スガ試験機製ヘーズメータを用いてC光による全光線透過率を測定した。
[Total light transmittance of composite or cured resin]
Based on JIS standard K7105, the total light transmittance by C light was measured using the haze meter by Suga Test Instruments.

[複合体又は樹脂硬化物の平行光線透過率]
JIS規格K7105に準拠し、スガ試験機製ヘーズメータを用いてC光による平行光線透過率を測定した。
[Parallel light transmittance of composite or cured resin]
Based on JIS standard K7105, the parallel light transmittance by C light was measured using the haze meter by Suga Test Instruments.

[複合体又は樹脂硬化物の線熱膨張率]
得られた複合体をレーザーカッターにより、3mm幅×30mm長に切断した。これを、SII製TMA120を用いて引っ張りモードでチャック間20mm、荷重10g、窒素雰囲気下、室温から180℃まで5℃/min.で昇温、180℃から25℃まで5℃/min.で降温、25℃から180℃まで5℃/min.で昇温した際の2度目の昇温時の60℃から100℃の測定値から線熱膨張率を求めた。
[Linear thermal expansion coefficient of composite or cured resin]
The obtained composite was cut into 3 mm width × 30 mm length with a laser cutter. This was carried out by using TMA120 manufactured by SII in a tension mode at a temperature of 5 ° C./min. At 180 ° C. to 25 ° C. at 5 ° C./min. At 25 ° C to 180 ° C, 5 ° C / min. The linear thermal expansion coefficient was determined from the measured value from 60 ° C. to 100 ° C. at the time of the second temperature increase.

実施例11〜12の複合体は透明性が高く、強度が強く、線熱膨張率が低かった。   The composites of Examples 11 to 12 had high transparency, high strength, and low linear thermal expansion.

1 製造装置
3a 微細繊維状セルロース含有スラリー
3b 含水ウェブ
3c 不織布
10 抄紙用ワイヤー
20 脱水セクション
40 乾燥セクション
60 巻取セクション
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus 3a Slurry containing fine fibrous cellulose 3b Hydrous web 3c Non-woven fabric 10 Paper making wire 20 Dehydration section 40 Drying section 60 Winding section

Claims (9)

(a)100〜170℃に加熱しながら、リンのオキソ酸或いはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種の化合物により、セルロースを含む繊維原料を処理する工程と、
(b)前記(a)工程により処理したセルロースを解繊処理する工程と、を有することを特徴とする微細繊維状セルロースの製造方法。
(A) a step of treating a fiber raw material containing cellulose with at least one compound selected from phosphorus oxoacids or salts thereof while heating to 100 to 170 ° C . ;
(B) A method for producing fine fibrous cellulose, comprising a step of defibrating the cellulose treated in the step (a).
前記繊維原料は木材から得られた化学パルプである、請求項1記載の微細繊維状セルロースの製造方法。   The method for producing fine fibrous cellulose according to claim 1, wherein the fiber raw material is a chemical pulp obtained from wood. 前記リンのオキソ酸或いはそれらの塩から選ばれる少なくとも1種の化合物はリン酸基を有する化合物である、請求項1または2に記載の微細繊維状セルロースの製造方法。   The method for producing fine fibrous cellulose according to claim 1 or 2, wherein at least one compound selected from the phosphorus oxoacids or salts thereof is a compound having a phosphate group. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の微細繊維状セルロースの製造方法により製造した微細繊維状セルロースを含むスラリーを濾材上で脱水して湿紙を得る脱水工程と、前記湿紙を乾燥させる乾燥工程とを有することを特徴とする不織布の製造方法。   A dehydration step of dehydrating a slurry containing fine fibrous cellulose produced by the method for producing fine fibrous cellulose according to any one of claims 1 to 3 on a filter medium to obtain a wet paper, and drying the wet paper A method for producing a nonwoven fabric, comprising: a drying step. 1〜1000nmの繊維幅を有し、かつ繊維を構成するセルロースのヒドロキシ基の一部が、下記構造式(1)に示す官能基で置換されて、リンオキソ酸基が導入された微細繊維状セルロースであって、
リンオキソ酸基の導入量が、微細繊維状セルロース1gあたり0.1〜2.0mmolであることを特徴とする、微細繊維状セルロース。
構造式(1)において、a,b,m,nは自然数である(ただし、a=b×mである。)。α,α,・・・,αおよびα’のうちの少なくとも1つはOであり、残りはR,ORのいずれかである。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、芳香族基、およびこれらの誘導基のいずれかである。βは有機物または無機物からなる1価以上の陽イオンである。
Fine fibrous cellulose having a fiber width of 1 to 1000 nm and having a phosphorus oxo acid group introduced by substituting a part of the hydroxyl group of cellulose constituting the fiber with a functional group represented by the following structural formula (1) Because
A fine fibrous cellulose, wherein the introduction amount of a phosphorus oxoacid group is 0.1 to 2.0 mmol per 1 g of the fine fibrous cellulose.
In the structural formula (1), a, b, m, and n are natural numbers (provided that a = b × m). At least one of α 1 , α 2 ,..., α n and α ′ is O , and the rest is either R or OR. R is a hydrogen atom, a saturated-linear hydrocarbon group, a saturated-branched hydrocarbon group, a saturated-cyclic hydrocarbon group, an unsaturated-linear hydrocarbon group, an unsaturated-branched hydrocarbon group, respectively. One of a hydrogen group, an aromatic group, and a derivative group thereof. β is a monovalent or higher cation composed of an organic substance or an inorganic substance.
請求項5に記載の微細繊維状セルロースが分散媒中に分散されてなる微細繊維状セルロース含有スラリー。   A fine fibrous cellulose-containing slurry obtained by dispersing the fine fibrous cellulose according to claim 5 in a dispersion medium. 請求項5に記載の微細繊維状セルロースを含有する不織布。   A nonwoven fabric containing the fine fibrous cellulose according to claim 5. 請求項5に記載の微細繊維状セルロースと、マトリックス材料とを含有する複合体   A composite containing the fine fibrous cellulose according to claim 5 and a matrix material. 請求項7に記載の不織布と、マトリックス材料を含有する複合体。   A composite comprising the nonwoven fabric according to claim 7 and a matrix material.
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