JP6540925B1 - Fibrous cellulose-containing composition and paint - Google Patents
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Abstract
【課題】塗工性が改善された繊維状セルロース含有組成物及び塗料を提供すること。【解決手段】繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、イオン性基を有する顔料分散剤とを含む、繊維状セルロース含有組成物であって、前記顔料分散剤の酸価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるか、又は前記顔料分散剤のアミン価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である、繊維状セルロース含有組成物。【選択図】なしAn object of the present invention is to provide a fibrous cellulose-containing composition and a paint having improved coatability. A fibrous cellulose-containing composition comprising a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having a phosphite group or a substituent derived from a phosphite group, and a pigment dispersant having an ionic group. Cellulose fibrous composition, wherein the pigment dispersant has an acid value of 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g, or the pigment dispersant has an amine value of 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g object. 【Selection chart】 None
Description
本発明は、繊維状セルロース含有組成物及び塗料に関する。 The present invention relates to fibrous cellulose-containing compositions and paints.
近年、石油資源の代替及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の繊維状セルロース、特に木材由来の繊維状セルロース(パルプ)は、主に紙製品としてこれまで幅広く使用されてきた。 BACKGROUND ART In recent years, materials using renewable natural fibers have attracted attention due to substitution of petroleum resources and heightened environmental awareness. Among natural fibers, fibrous cellulose with a fiber diameter of 10 to 50 μm, particularly fibrous cellulose (pulp) derived from wood, has been widely used mainly as a paper product.
繊維状セルロースとしては、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースは、新たな素材として注目されており、その用途は多岐にわたる。例えば、微細繊維状セルロースを含むシートや樹脂複合体、増粘剤の開発が進められている。 As fibrous cellulose, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Fine fibrous cellulose is attracting attention as a new material, and its applications are diverse. For example, development of sheets, resin composites, and thickeners containing fine fibrous cellulose is in progress.
また、繊維状セルロースを塗料に適用することが検討されている。特許文献1には、数平均繊維径が2nm以上500nm以下のセルロース繊維と、水系樹脂と、着色剤とを含有する水系塗料組成物が記載されている。
In addition, application of fibrous cellulose to a paint has been studied.
本発明者らは、塗料の増粘剤として微細繊維状セルロースを使用することを検討してきた。しかしながら、微細繊維状セルロースを塗料に含有させた場合、塗料の塗工性に改善の余地があることが分かった。本発明は、塗工性が改善された繊維状セルロース含有組成物及び塗料を提供することを解決すべき課題とする。 The present inventors have investigated using fine fibrous cellulose as a thickener for paints. However, it was found that when the fine fibrous cellulose is contained in the paint, there is room for improvement in the coating properties of the paint. An object of the present invention is to provide a fibrous cellulose-containing composition and a paint having improved coatability.
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、イオン性基を有し、所定の酸価又はアミン価を有する顔料分散剤を添加することにより、繊維状セルロース含有組成物の塗工性を改善できることを見出した。本発明はこれらの知見に基づいて完成したものである。
本発明は以下の構成を有する。
MEANS TO SOLVE THE PROBLEM As a result of conducting earnest examination, in order to solve the said subject, the present inventors have an ionic group, and add the pigment dispersing agent which has a predetermined acid value or an amine value, and a fibrous cellulose containing composition. Was found to be able to improve the coatability of The present invention has been completed based on these findings.
The present invention has the following configuration.
[1] 繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、イオン性基を有する顔料分散剤とを含む、繊維状セルロース含有組成物であって、前記顔料分散剤の酸価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるか、又は前記顔料分散剤のアミン価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である、繊維状セルロース含有組成物。
[2] 前記顔料分散剤がアルキロールアンモニウム塩又は(メタ)アクリレート樹脂・カリウム塩である[1]に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[3] 前記顔料分散剤の重量平均分子量が1,000以上100,000以下である[1]又は[2]に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[4] 以下の条件により得た塗膜の表面粗さRaが0.20μm以下である[1]〜[3]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
(条件)
前記繊維状セルロース含有組成物と、前記繊維状セルロース1質量部に対してアクリル樹脂156質量部と、前記繊維状セルロース1質量部に対してポリイソシアネート44質量部と、を混ぜて得られた塗布液を、アプリケーターを用いて30μm厚となるように平滑なポリエチレンテレフタレート板上に塗工し塗工後すぐに80℃で30分間乾燥させる。
[5] 前記繊維状セルロースと前記顔料分散剤と水との合計量が、組成物全体に対して90質量%以上である[1]〜[4]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[6] 前記顔料分散剤の含有量が、繊維状セルロース100質量部に対して10質量部以上である[1]〜[5]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[7] 前記繊維状セルロースの固形分濃度を0.4質量%として23℃及び回転数3rpmの条件で測定した粘度が40,000mPa・s以下である[1]〜[6]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[8] 繊維状セルロースを分散液とし、当該分散液について下記条件で分離した上澄みを回収したときの上澄み収率が80質量%以上となる[1]〜[7]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
(条件)
繊維状セルロースの分散液を固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機を用い、12000G、10分の条件で遠心分離する。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、繊維状セルロースの収率を求める。
上澄み収率(%)=上澄みの固形分濃度(%)/0.2×100
[9] 以下の条件により得た塗膜のヤング率が0.7GPa以上である[1]
〜[8]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
(条件)
前記繊維状セルロース含有組成物と、前記繊維状セルロース1質量部に対してアクリル樹脂156質量部と、前記繊維状セルロース1質量部に対してポリイソシアネート44質量部と、を混ぜて得られた塗布液を、アプリケーターを用いて30μm厚となるように平滑なポリプロピレン板上に塗工し塗工後すぐに80℃で30分間乾燥させる。
[10] 酵素をさらに含む[1]〜[9]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[11] 塗料において使用するための[1]〜[10]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[12] 増粘剤において使用するための[1]〜[10]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物。
[13] [1]〜[12]のいずれか1に記載の繊維状セルロース含有組成物を含む塗料。
[14] 繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースと、イオン性基を有する顔料分散剤とを組み合わせた、繊維状セルロース含有組成物用キット。
[1] A fibrous cellulose-containing composition comprising a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having a phosphite group or a substituent derived from a phosphite group, and a pigment dispersant having an ionic group A fibrous cellulose-containing composition, wherein the acid value of the pigment dispersant is 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g, or the amine value of the pigment dispersant is 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g. .
[2] The fibrous cellulose-containing composition according to [1], wherein the pigment dispersant is an alkylol ammonium salt or (meth) acrylate resin / potassium salt.
[3] The fibrous cellulose-containing composition according to [1] or [2], wherein the weight average molecular weight of the pigment dispersant is 1,000 or more and 100,000 or less.
[4] The fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [3], wherein the surface roughness Ra of the coating film obtained under the following conditions is 0.20 μm or less.
(conditions)
Coating obtained by mixing the fibrous cellulose-containing composition, 156 parts by mass of an acrylic resin to 1 part by mass of the fibrous cellulose, and 44 parts by mass of polyisocyanate to 1 part by mass of the fibrous cellulose The solution is coated on a smooth polyethylene terephthalate plate to a thickness of 30 μm using an applicator and immediately after coating, it is dried at 80 ° C. for 30 minutes.
[5] The fibrous cellulose-containing according to any one of [1] to [4], wherein the total amount of the fibrous cellulose, the pigment dispersant and water is 90% by mass or more based on the whole composition. Composition.
[6] The fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [5], wherein the content of the pigment dispersant is 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of fibrous cellulose.
[7] The viscosity is 40,000 mPa · s or less, which is measured at 23 ° C. and a rotational speed of 3 rpm with the solid content concentration of the fibrous cellulose being 0.4 mass% [1] any one of [1] to [6] The fibrous cellulose containing composition as described in-.
[8] When fibrous cellulose is used as a dispersion, and the supernatant separated from the dispersion under the following conditions is recovered, the supernatant yield is 80 mass% or more according to any one of [1] to [7] Fibrous cellulose-containing composition.
(conditions)
The dispersion of fibrous cellulose is adjusted to a solid concentration of 0.2% by mass, and centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge. The obtained supernatant was collected, and the solid concentration of the supernatant was measured. The yield of fibrous cellulose is determined based on the following formula.
Supernatant yield (%) = solid concentration of supernatant (%) / 0.2 x 100
[9] The Young's modulus of the coating film obtained under the following conditions is 0.7 GPa or more [1]
The fibrous cellulose containing composition as described in any one of-[8].
(conditions)
Coating obtained by mixing the fibrous cellulose-containing composition, 156 parts by mass of an acrylic resin to 1 part by mass of the fibrous cellulose, and 44 parts by mass of polyisocyanate to 1 part by mass of the fibrous cellulose The solution is coated on a smooth polypropylene plate to a thickness of 30 μm using an applicator and immediately after coating, it is dried at 80 ° C. for 30 minutes.
[10] The fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [9], further comprising an enzyme.
[11] The fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [10] for use in a paint.
[12] The fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [10] for use in a thickener.
[13] A paint comprising the fibrous cellulose-containing composition according to any one of [1] to [12].
[14] A fibrous cellulose-containing composition comprising a fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having a phosphite group or a substituent derived from a phosphite group, and a pigment dispersant having an ionic group A kit for things.
本発明によれば、塗工性が改善された繊維状セルロース含有組成物及び塗料を提供することができる。 According to the present invention, a fibrous cellulose-containing composition and a paint having improved coatability can be provided.
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The description of the configuration requirements described below may be made based on typical embodiments and specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments.
本発明の繊維状セルロース含有組成物は、繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロース(「微細繊維状セルロース」ということがある)と、イオン性基を有する顔料分散剤(「特定成分」ということがある)とを含有する。 The fibrous cellulose-containing composition of the present invention has a fiber width of 1000 nm or less and is a fibrous cellulose having a phosphorous acid group or a substituent derived from a phosphorous acid group (sometimes referred to as "fine fibrous cellulose") And a pigment dispersant having an ionic group (sometimes referred to as "specific component").
(繊維状セルロース)
本発明の繊維状セルロース含有組成物は、微細繊維状セルロースを含む。微細繊維状セルロースは、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基(以下、単に亜リン酸基ともいう)を有する。
(Fibrous cellulose)
The fibrous cellulose-containing composition of the present invention contains fine fibrous cellulose. The fine fibrous cellulose has a phosphorous acid group or a substituent derived from the phosphorous acid group (hereinafter, also simply referred to as a phosphorous acid group).
微細繊維状セルロースを得るための繊維状セルロース原料としては特に限定されないが、入手しやすく安価である点から、パルプを用いることが好ましい。パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプを挙げることができる。木材パルプとしては例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ等が挙げられる。また、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)等の機械パルプ等が挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしてはコットンリンターやコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わら、バガス等の非木材系パルプ、ホヤや海草等から単離されるセルロース、キチン、キトサン等が挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。本実施態様のパルプは上記の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。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。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、繊維微細化(解繊)時の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好ましい。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。軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを含有するシートは高強度が得られる傾向がある。 The fibrous cellulose raw material for obtaining the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but it is preferable to use pulp in terms of availability and low cost. The pulp may include wood pulp, non-wood pulp and deinked pulp. As wood pulp, for example, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolving pulp (DP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), oxygen bleached kraft Chemical pulp, such as pulp (OKP), etc. are mentioned. In addition, semichemical pulp such as semichemical pulp (SCP), chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulp such as ground pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. may be mentioned, but it is not particularly limited. Non-wood pulps include cotton-based pulps such as cotton linters and cotton lint, non-wood-based pulps such as hemp, straw and bagasse, celluloses isolated from ascidians and seaweeds, chitin, chitosan and the like, but are not particularly limited . Examples of the deinked pulp include, but not particularly limited to, deinked pulp made from waste paper. The pulp of this embodiment may be used singly or in combination of two or more. Among the above-mentioned pulps, wood pulps containing cellulose and deinked pulps are preferable in terms of availability. Among wood pulps, chemical pulp has a large cellulose ratio, so the yield of fine fibrous cellulose is high at the time of fiber refining (fibrillation), and decomposition of cellulose in the pulp is small, and fine fibers of long fibers having a large axial ratio It is preferable at the point from which fibrous cellulose is obtained. Among them, kraft pulp and sulfite pulp are most preferably selected. A sheet containing fine fibrous cellulose of long fibers with a large axial ratio tends to obtain high strength.
微細繊維状セルロースの平均繊維幅は、電子顕微鏡で観察して、1000nm以下である。平均繊維幅は、好ましくは2nm以上1000nm以下、より好ましくは2nm以上1000nm未満、より好ましくは2nm以上100nm以下であり、より好ましくは2nm以上50nm以下であり、さらに好ましくは2nm以上10nm以下であるが、特に限定されない。微細繊維状セルロースの平均繊維幅が2nm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)が発現しにくくなる傾向がある。なお、微細繊維状セルロースは、たとえば繊維幅が1000nm以下である単繊維状のセルロースである。 The average fiber width of the fine fibrous cellulose is 1000 nm or less as observed by an electron microscope. The average fiber width is preferably 2 nm to 1000 nm, more preferably 2 nm to less than 1000 nm, more preferably 2 nm to 100 nm, more preferably 2 nm to 50 nm, and still more preferably 2 nm to 10 nm. There is no particular limitation. If the average fiber width of the fine fibrous cellulose is less than 2 nm, it dissolves in water as cellulose molecules, so the physical properties (strength, rigidity, and dimensional stability) as the fine fibrous cellulose tend to be difficult to express . The fine fibrous cellulose is, for example, monofibrillar cellulose having a fiber width of 1000 nm or less.
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質量%以上0.1質量%以下の微細繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液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。幅の広い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。 The measurement of the fiber width by electron microscopic observation of fine fibrous cellulose is performed as follows. Prepare an aqueous suspension of fine fibrous cellulose with a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less, cast this suspension on a hydrophilized carbon film-coated grid, and prepare a sample for TEM observation Do. If wide fibers are included, an SEM image of the surface cast on glass may be observed. Observation with an electron microscope image is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times or 50000 times depending on the width of the fiber to be constructed. However, the sample, observation conditions and magnification are adjusted to satisfy the following conditions.
(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。
(1) One straight line X is drawn at an arbitrary position in the observation image, and 20 or more fibers cross the straight line X.
(2) Draw a straight line Y intersecting perpendicularly with the straight line in the same image, and 20 or more fibers cross the straight line Y.
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。微細繊維状セルロースの平均繊維幅(単に、「繊維幅」ということもある。)はこのように読み取った繊維幅の平均値である。 With respect to the observation image satisfying the above conditions, the width of the fiber intersecting with the straight line X and the straight line Y is visually read. Thus, three or more sets of images of at least non-overlapping surface portions are observed, and for each image, the width of the fiber intersecting the straight line X and the straight line Y is read. Thus, a fiber width of at least 20 x 2 x 3 = 120 is read. The average fiber width (sometimes simply referred to as "fiber width") of fine fibrous cellulose is the average value of the fiber widths read in this manner.
微細繊維状セルロースの繊維長は特に限定されないが、0.1μm以上1000μm以下が好ましく、0.1μm以上800μm以下がさらに好ましく、0.1μm以上600μm以下が特に好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制でき、また微細繊維状セルロースのスラリー粘度を適切な範囲とすることができる。なお、微細繊維状セルロースの繊維長は、TEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。
繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、とくに限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維含有シートを形成しやすい、また、溶媒分散体を作製した際に十分な増粘性が得られやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。
The fiber length of the fine fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 0.1 μm to 1000 μm, more preferably 0.1 μm to 800 μm, and particularly preferably 0.1 μm to 600 μm. By setting the fiber length within the above range, it is possible to suppress the destruction of the crystalline region of the fine fibrous cellulose and to make the slurry viscosity of the fine fibrous cellulose into an appropriate range. In addition, the fiber length of fine fibrous cellulose can be calculated | required from the image analysis by TEM, SEM, and AFM.
The axial ratio (fiber length / fiber width) of the fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably 20 or more and 10000 or less, and more preferably 50 or more and 1000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit value or more, it is easy to form a fine fiber-containing sheet, and sufficient viscosity can be easily obtained when a solvent dispersion is prepared. By setting the axial ratio to the upper limit value or less, for example, when treating fibrous cellulose as an aqueous dispersion, it is preferable in that handling such as dilution is facilitated.
微細繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、微細繊維状セルロースがI型結晶構造をとっていることは、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同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。 The fine fibrous cellulose preferably has a type I crystal structure. Here, the fact that the fine fibrous cellulose has an I-type crystal structure can be identified in a diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ = 1.5418 Å) monochromatized with graphite. Specifically, it can be identified from having typical peaks at two positions of 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less.
微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は30%以上であることが好ましく、より好ましくは40%以上、さらに好ましくは50%以上である。この場合、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られる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。 The proportion of crystal form I in fine fibrous cellulose is preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 50% or more. In this case, further excellent performance can be expected in terms of heat resistance and low linear thermal expansion. With regard to the degree of crystallinity, the X-ray diffraction profile is measured, and the pattern is determined by a conventional method (Seagal et al., Textile Research Journal, 29: 786, 1959).
本発明では、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基は、例えば、下記式(2)で表される置換基である。
式(2)中、bは自然数であり、mは任意の数であり、b×m=1である。αは、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、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。中でも、αは水素原子であることが特に好ましい。なお、式(2)におけるαには、セルロース分子鎖に由来する基は含まれない。 In Formula (2), b is a natural number, m is an arbitrary number, and b × m = 1. α represents 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 And unsaturated-cyclic hydrocarbon groups, aromatic groups, or derivatives thereof. Among them, α is particularly preferably a hydrogen atom. In addition, the group derived from a cellulose molecular chain is not contained in (alpha) in Formula (2).
式(2)のαで表される飽和−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、又はn−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロピル基、又はt−ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−分岐鎖状炭化水素基としては、i−プロペニル基、又は3−ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和−環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。 Examples of the saturated-linear hydrocarbon group represented by α of the formula (2) include, but not particularly limited to, 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, but are not particularly limited. Although a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, etc. are mentioned as a saturated cyclic hydrocarbon group, It does not specifically limit. Examples of the unsaturated-linear hydrocarbon group include, but are not particularly limited to, a vinyl group, an allyl group and the like. Examples of unsaturated-branched hydrocarbon groups include i-propenyl group and 3-butenyl group, but are not particularly limited. Although a cyclopentenyl group, a cyclohexenyl group, etc. are mentioned as unsaturated-cyclic hydrocarbon group, It does not specifically limit. As an aromatic group, although a phenyl group or a naphthyl group etc. are mentioned, it does not specifically limit.
また、αにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、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を上記範囲とすることにより、亜リン酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。 In addition, as a derivative group in α, at least one of functional groups such as carboxy group, hydroxy group or amino group is added or substituted to the main chain or side chain of the above various hydrocarbon groups. Although a group is mentioned, it is not limited in particular. Further, the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R in the above range, the molecular weight of the phosphorous acid group can be made in an appropriate range, facilitating penetration into the fiber material, and the yield of fine cellulose fibers It can also be enhanced.
式(2)におけるβb+は有機物又は無機物からなる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、又は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、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなる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、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。 (Beta) b + in Formula (2) is the monovalent | monohydric or more cation which consists of organic substance or an inorganic substance. The monovalent or more monovalent cations of organic substances include aliphatic ammonium or aromatic ammonium, and the monovalent or more monovalent cations of inorganic substances include ions of alkali metals such as sodium, potassium or lithium, Examples thereof include cations of divalent metals such as calcium or magnesium, or hydrogen ions, but not particularly limited. These can also be applied combining 1 type or 2 or more types. The monovalent or more monovalent cation composed of an organic substance or an inorganic substance is preferably an ion of sodium or potassium which is not easily yellowed when the fiber material containing β is heated and which is industrially easy to use, but is not particularly limited.
なお、微細繊維状セルロースは、亜リン酸基又は亜リン酸基由来の置換基に加えて、さらにリン酸基又はリン酸基に由来する基を有していてもよい。リン酸基又はリン酸基に由来する基は、例えば、下記式(1)もしくは(3)で表される置換基である。なお、リン酸基又はリン酸基に由来する基は、下記式(3)で表されるような縮合リンオキソ酸基であってもよい。 In addition to the phosphite group or the substituent derived from the phosphite group, the fine fibrous cellulose may further have a phosphate group or a group derived from a phosphate group. The phosphate group or a group derived from the phosphate group is, for example, a substituent represented by the following formula (1) or (3). The phosphate group or the group derived from the phosphate group may be a condensed phosphorus oxo acid group as represented by the following formula (3).
式(1)中、a及びbは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。α及びα’のうちa個がO-であり、残りはORである。ここで、Rは、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、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。なお、式(1)におけるαは、セルロース分子鎖に由来する基であってもよい。 In formula (1), a and b are natural numbers, m is an arbitrary number (however, a = b × m). a number of alpha and alpha 'are O - a and the remainder is OR. Here, R represents 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 group It is a hydrocarbon group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative thereof. In the formula (1), α may be a group derived from a cellulose molecular chain.
式(3)中、a及びbは自然数であり、mは任意の数であり、nは2以上の自然数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αn及びα’のうちa個がO-であり、残りはR又はORのいずれかである。ここで、Rは、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、不飽和−環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。なお、式(3)におけるαは、セルロース分子鎖に由来する基であってもよい。 In Formula (3), a and b are natural numbers, m is an arbitrary number, and n is a natural number of 2 or more (where a = b × m). α 1, α 2, ···, a number of alpha n and alpha 'is O - a and the remainder is either R or OR. Here, R represents 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 group It is a hydrocarbon group, an unsaturated-cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a derivative thereof. In the formula (3), α may be a group derived from a cellulose molecular chain.
式(1)及び(3)における各基の具体的例示は、式(2)における各基の具体的例示と同様である。また、式(1)及び(3)におけるβb+の具体的例示は、式(2)におけるβb+の具体的例示と同様である。 Specific examples of each group in the formulas (1) and (3) are the same as the specific examples of each group in the formula (2). Further, the formula (1) and specific examples beta b + a in (3) are the same as specific examples of beta b + in equation (2).
微細繊維状セルロースが亜リン酸基を置換基として有することは、微細繊維状セルロースを含有する分散液について赤外線吸収スペクトルの測定を行い、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収を観察することで確認できる。また、繊維状セルロースがリン酸基を置換基として有することは、繊維状セルロースを含有する分散液について赤外線吸収スペクトルの測定を行い、1230cm-1付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収を観察することで確認できる。また、繊維状セルロースが亜リン酸基やリン酸基を置換基として有することは、NMRを用いて化学シフトを確認する方法や、元素分析に滴定を組み合わせる方法などでも確認できる。 The fact that the fine fibrous cellulose has a phosphite group as a substituent means that the infrared absorption spectrum of the dispersion containing the fine fibrous cellulose is measured, and the tautomer of the phosphite group is around 1210 cm -1. This can be confirmed by observing the P = O-based absorption of a certain phosphonic acid group. Moreover, that fibrous cellulose has a phosphoric acid group as a substituent means that the infrared absorption spectrum of the dispersion containing fibrous cellulose is measured, and the absorption based on P = O of the phosphoric acid group is made in the vicinity of 1230 cm -1. It can confirm by observing. Further, the fact that fibrous cellulose has a phosphorous acid group or a phosphoric acid group as a substituent can also be confirmed by a method of confirming a chemical shift using NMR, a method of combining titration with elemental analysis, or the like.
<亜リン酸基の導入>
亜リン酸基の導入は、セルロースを含む繊維原料に対し、亜リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(以下、「亜リン酸化試薬」又は「化合物A」という)を反応させることにより行うことができる。このような亜リン酸化試薬は、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に粉末や水溶液の状態で混合してもよい。また別の例としては、繊維原料のスラリーに亜リン酸化試薬の粉末や水溶液を添加してもよい。
<Introduction of phosphorous group>
The introduction of the phosphorous acid group is performed on at least one selected from a compound having a phosphorous acid group and a salt thereof (hereinafter referred to as “phosphorous acid oxidizing reagent” or “compound A”) with respect to a fiber raw material containing cellulose. It can be carried out by reaction. Such a phosphorous oxidizing reagent may be mixed with the dry or wet fiber raw material in the form of powder or an aqueous solution. As another example, a powder or an aqueous solution of a phosphorous oxidation reagent may be added to the fiber material slurry.
亜リン酸基の導入は、セルロースを含む繊維原料に対し、亜リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種(亜リン酸化試薬又は化合物A)を反応させることにより行うことができる。なお、この反応は、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」という)の存在下で行ってもよい。 The introduction of the phosphorous acid group may be carried out by reacting a fibrous material containing cellulose with at least one selected from a compound having a phosphorous acid group and a salt thereof (phosphorous acid oxidizing agent or compound A) it can. This reaction may be performed in the presence of at least one selected from urea and derivatives thereof (hereinafter, referred to as “compound B”).
化合物Aを化合物Bの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料に化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を混合する方法が挙げられる。また別の例としては、繊維原料のスラリーに化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が挙げられる。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に化合物A及び化合物Bの水溶液を添加する方法、または湿潤状態の繊維原料に化合物A及び化合物Bの粉末や水溶液を添加する方法が好ましい。また、化合物Aと化合物Bは同時に添加してもよいし、別々に添加してもよい。また、初めに反応に供試する化合物Aと化合物Bを水溶液として添加して、圧搾により余剰の薬液を除いてもよい。繊維原料の形態は綿状や薄いシート状であることが好ましいが、特に限定されない。 As an example of the method of allowing compound A to act on the fiber raw material in the coexistence of compound B, a method of mixing powder or an aqueous solution of compound A and compound B with a dry or wet fiber raw material can be mentioned. Moreover, the method of adding the powder and aqueous solution of the compound A and the compound B to the slurry of a fiber raw material as another example is mentioned. Among them, the method of adding the aqueous solution of compound A and compound B to the fibrous material in the dry state or adding the powder or the aqueous solution of compound A and compound B to the fibrous material in the wet state is preferable because the reaction uniformity is high. The method is preferred. Compound A and Compound B may be added simultaneously or separately. Alternatively, the compound A and the compound B to be tested first may be added as an aqueous solution, and excess chemical solution may be removed by pressing. The form of the fiber material is preferably cotton-like or thin sheet, but is not particularly limited.
本実施態様で使用する化合物Aは、亜リン酸基を有する化合物及びその塩から選択される少なくとも1種である。
亜リン酸基を有する化合物としては亜リン酸を挙げることができ、亜リン酸としては、たとえば99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。亜リン酸基を有する化合物の塩としては、亜リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。これらのうち、リンオキソ酸基の導入の効率が高く、後述する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、亜リン酸、亜リン酸のナトリウム塩、亜リン酸のカリウム塩、または、亜リン酸のアンモニウム塩が好ましく用いられる。
The compound A used in the present embodiment is at least one selected from a compound having a phosphorous acid group and a salt thereof.
Examples of the compound having a phosphite group include phosphorous acid, and examples of phosphorous acid include 99% phosphorous acid (phosphonic acid). Examples of salts of compounds having a phosphorous acid group include lithium salts, sodium salts, potassium salts and ammonium salts of phosphorous acid. Among these, from the viewpoint of high efficiency of introduction of a phosphorus oxo group, easy improvement of the fibrillation efficiency in the fibrillation step to be described later, low cost, and easy industrial application, phosphorous acid and phosphorous Sodium salts of acids, potassium salts of phosphorous acid, or ammonium salts of phosphorous acid are preferably used.
また、反応の均一性が高まり、かつ亜リン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は特に限定されないが、亜リン酸基の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く、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3以上pH7以下がさらに好ましい。化合物Aの水溶液のpHは例えば、亜リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものとアルカリ性を示すものを併用し、その量比を変えて調整してもよい。化合物Aの水溶液のpHは、亜リン酸基を有する化合物のうち、酸性を示すものに無機アルカリまたは有機アルカリを添加すること等により調整してもよい。 Further, Compound A is preferably used as an aqueous solution because the uniformity of the reaction is enhanced and the efficiency of phosphorous acid group introduction is enhanced. The pH of the aqueous solution of compound A is not particularly limited, but is preferably 7 or less because the efficiency of the introduction of the phosphorous acid group is high, and more preferably pH 3 or more and pH 7 or less from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted, for example, by using a combination of a compound having a phosphorous acid group and one exhibiting acidity and one exhibiting alkalinity, and changing the ratio of the amounts. The pH of the aqueous solution of the compound A may be adjusted by adding an inorganic alkali or an organic alkali to a compound having a phosphorous acid group that exhibits acidity.
繊維原料に対する化合物Aの添加量は特に限定されないが、化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量は0.5質量%以上100質量%以下が好ましく、1質量%以上50質量%以下がより好ましく、2質量%以上30質量%以下が最も好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量が上記範囲内であれば、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。また、繊維原料に対するリン原子の添加量を100質量%以下とすることにより、亜リン酸化効率を高めつつも使用する化合物Aのコストを抑制することができる。 The amount of compound A added to the fiber material is not particularly limited, but when the amount of compound A added is converted to the phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atom added to the fiber material (absolute dry mass) is 0.5% by mass to 100% by mass The following is preferable, 1 to 50 mass% is more preferable, and 2 to 30 mass% is the most preferable. If the addition amount of phosphorus atoms to the fiber raw material is within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. Further, by setting the addition amount of phosphorus atoms to 100% by mass or less to the fiber raw material, it is possible to suppress the cost of the compound A to be used while enhancing the phosphorous oxidation efficiency.
本実施態様で使用する化合物Bとしては、尿素、ビウレット、1−フェニル尿素、1−ベンジル尿素、1−メチル尿素、1−エチル尿素などが挙げられる。 As compound B used in this embodiment, urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, 1-ethylurea and the like can be mentioned.
化合物Bは化合物A同様に水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性が高まることから化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましく、150質量%以上300質量%以下であることが特に好ましい。 The compound B is preferably used as an aqueous solution like the compound A. Further, it is preferable to use an aqueous solution in which both the compound A and the compound B are dissolved, because the uniformity of the reaction is enhanced. It is preferable that the addition amount of the compound B with respect to a fiber raw material (absolute dry mass) is 1 mass% or more and 500 mass% or less, more preferably 10 mass% or more and 400 mass% or less, 100 mass% or more and 350 mass% It is more preferable that it is the following, and it is especially preferable that it is 150 to 300 mass%.
化合物Aと化合物Bの他に、アミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、ホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In addition to the compound A and the compound B, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of the amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine and the like. Among these, triethylamine is known to work as a good reaction catalyst.
亜リン酸基の導入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、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、亜リン酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。具体的には50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 It is preferable to heat-process in introduction of a phosphorous acid group. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which the phosphorous acid group can be efficiently introduced while suppressing the thermal decomposition or hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, the temperature is preferably 50 ° C. or more and 300 ° C. or less, more preferably 100 ° C. or more and 250 ° C. or less, and still more preferably 130 ° C. or more and 200 ° C. or less. For the heat treatment, equipment having various heat media can be used. For example, stirring and drying apparatus, rotary drying apparatus, disk drying apparatus, roll type heating apparatus, plate type heating apparatus, fluidized bed drying apparatus, air flow A drying device, a reduced pressure drying device, an infrared heating device, a far infrared heating device, a microwave heating device, or a high frequency drying device can be used.
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、繊維表面への亜リン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を用いるか、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は撹拌しながら加熱乾燥又は減圧乾燥させる方法を採ればよい。 During the heat treatment, while the fiber material slurry to which Compound A is added contains water, if the time for which the fiber material is allowed to stand becomes long, Compound A, which is dissolved with water molecules, moves to the surface of the fiber material as it dries. Do. Therefore, unevenness may occur in the concentration of the compound A in the fiber raw material, and there is a possibility that the introduction of the phosphorous acid group to the fiber surface does not proceed uniformly. In order to suppress the occurrence of concentration unevenness of the compound A in the fiber material due to drying, a very thin sheet-like fiber material is used, or the fiber material and the compound A are heated or dried under reduced pressure while kneading or stirring with a kneader. You should take the method.
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及び亜リン酸基などの繊維の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装置であることが好ましく、例えば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、リン酸エステル化の逆反応であるリン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、繊維中の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を得ることができる。 The heating device used for the heat treatment is preferably a device capable of always discharging the water held by the slurry and the water produced by the addition reaction to the hydroxyl groups of the fibers such as phosphorous acid groups out of the device system. An oven or the like is preferred. In addition to the fact that hydrolysis of the phosphate ester bond, which is the reverse reaction of phosphorylation, can be suppressed by constantly draining the water in the system, acid hydrolysis of sugar chains in fibers can also be suppressed. And fine fibers with high axial ratio can be obtained.
加熱処理の時間は、加熱温度にも影響されるが繊維原料スラリーから実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本発明では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、亜リン酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 The heat treatment time is also affected by the heating temperature, but it is preferably 1 second or more and 300 minutes or less after water is substantially removed from the fiber material slurry, and more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less Preferably, it is 10 seconds or more and 800 seconds or less. In the present invention, by setting the heating temperature and the heating time to an appropriate range, the introduction amount of the phosphorous acid group can be set to a preferable range.
亜リン酸基の導入量は、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり、5.20mmol/g以下であることが好ましく、0.1mmol/g以上3.65mmol/g以下であることがより好ましく、0.14mmol/g以上3.5mmol/g以下がより一層好ましく、0.2mmol/g以上3.2mmol/g以下がさらに好ましく、0.4mmol/g以上3.0mmol/g以下が特に好ましく、最も好ましくは0.6mmol/g以上2.5mmol/g以下である。亜リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。また、亜リン酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、微細化が容易でありながらも、微細繊維状セルロース同士の水素結合も残すことが可能で、シートとした場合には良好な強度発現が期待できる。 The amount of introduced phosphorous acid group is preferably 5.20 mmol / g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose, and more preferably 0.1 mmol / g or more and 3.65 mmol / g or less. 0.14 mmol / g or more and 3.5 mmol / g or less is still more preferable, 0.2 mmol / g or more and 3.2 mmol / g or less is more preferable, 0.4 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less is particularly preferable, the most Preferably they are 0.6 mmol / g or more and 2.5 mmol / g or less. By making the introduction amount of the phosphorous acid group within the above range, it is possible to facilitate the miniaturization of the fiber raw material and to enhance the stability of the fine fibrous cellulose. Further, by setting the introduction amount of the phosphorous acid group within the above range, it is possible to easily leave the hydrogen bond between the fine fibrous celluloses while being easily refined, and it is preferable in the case of a sheet. Strong expression can be expected.
繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基(亜リン酸基を含む)の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有するスラリーに、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of phosphorus oxo group (including phosphorous acid group) introduced into fibrous cellulose can be measured, for example, by neutralization titration. In the measurement by the neutralization titration method, the introduction amount is measured by determining the change in pH while adding an alkali such as an aqueous solution of sodium hydroxide to the obtained slurry containing fibrous cellulose.
図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有するスラリーを強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図1の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中に含まれる繊維状セルロースの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象スラリー中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
なお、図1において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added and the pH with respect to a fibrous cellulose-containing slurry having a phosphorus oxo group. The amount of phosphorus oxo group introduced into fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a slurry containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. In addition, you may implement the disintegration processing similar to the below-mentioned disintegration processing process with respect to a measuring object before the processing by strongly acidic ion exchange resin as needed.
Then, while the aqueous sodium hydroxide solution is added, the change in pH is observed to obtain a titration curve as shown in the upper part of FIG. The titration curve shown in the upper part of FIG. 1 plots the measured pH against the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of FIG. 1 shows the pH relative to the amount of alkali added. Increments (differential values) (1 / mmol) are plotted. In this neutralization titration, in the curve obtained by plotting the measured pH against the amount of addition of alkali, two points at which the increment (the differential value of the pH with respect to the amount dropped by the alkali) becomes maximum are confirmed. Among these, the maximum point of the increment obtained first after adding alkali is called the first end point, and the maximum point of the increment obtained next is called the second end point. The amount of alkali required from the start of titration to the first end point becomes equal to the amount of first dissociable acid of fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the alkali required from the first end point to the second end point The amount is equal to the second dissociated acid amount of fibrous cellulose contained in the slurry used for titration, and the fibrous amount contained in the slurry used for titration the alkali amount required from the start of titration to the second end point It becomes equal to the total amount of dissociated acid. Then, the value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated becomes the introduced amount of phosphorus oxo group (mmol / g). In addition, when it only says the phosphorus oxo acid group introduction amount (or phosphorus oxo acid group amount), it represents the amount of 1st dissociated acid.
In addition, in FIG. 1, the area | region from the titration start to a 1st end point is called a 1st area | region, and the area | region from a 1st end point to a 2nd end point is called a 2nd area | region. For example, in the case where the phosphorus oxo group is a phosphate group and the phosphate group causes condensation, the amount of weakly acidic group in the phosphorus oxo group (also referred to as the second dissociated acid amount in this specification) is apparently As a result, the amount of alkali required for the second region is reduced compared to the amount of alkali required for the first region. On the other hand, the amount of strongly acidic group in the phosphorus oxo group (also referred to herein as the amount of the first dissociating acid) matches the amount of phosphorus atom regardless of the presence or absence of condensation. In addition, when the phosphorous oxo group is a phosphorous acid group, since a weak acidic group is not present in the phosphorous oxo group, the amount of alkali required for the second region is reduced or the amount of alkali needed for the second region May be zero. In this case, in the titration curve, the point at which the increment of pH becomes maximum is one.
なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W−1)×A/1000}
A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の総解離酸量)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
The above-mentioned phosphorus oxo group introduction amount (mmol / g) is the amount of phosphorus oxo acid group possessed by acid type fibrous cellulose since the denominator indicates the mass of acid type fibrous cellulose (hereinafter, phosphorus oxo acid group amount (Referred to as acid type)). On the other hand, when the counter ion of the phosphorus oxo group is substituted by an arbitrary cation C so as to be charge equivalent, the denominator is converted to the mass of fibrous cellulose when the cation C is a counter ion Thus, it is possible to determine the amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter, the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) possessed by the fibrous cellulose in which the cation C is a counter ion.
That is, it calculates with the following formula.
Phosphorus oxo acid group content (C type) = Phosphorus oxo acid group content (acid type) / {1 + (W-1) x A / 1000}
A [mmol / g]: total amount of anions derived from phosphorus oxo group possessed by fibrous cellulose (total amount of dissociable acid of phosphorus oxo group)
W: Formula weight per monovalent C cation (for example, 23 for Na, 9 for Al)
なお、滴定法によるリンオキソ酸基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低いリンオキソ酸基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、例えば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5〜30秒に10〜50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有スラリーに溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、例えば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスをスラリーに吹き込みながら測定するなどが望ましい。 In addition, in the measurement of the amount of phosphorus oxo acid groups by the titration method, when the dropping amount of 1 drop of sodium hydroxide aqueous solution is too large, or when the titration interval is too short, an accurate value such as becoming the phosphorus oxo acid group amount lower than originally becomes accurate It can not be obtained. As a suitable dripping amount and titration interval, for example, it is desirable to titrate 10 N aqueous solution of 0.1 N sodium hydroxide every 10 to 50 in 5 to 30 seconds. Further, in order to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing slurry, for example, it is desirable to measure while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the slurry from 15 minutes before the start of titration until the end of titration.
また、亜リン酸基に加えて、リン酸基、縮合リン酸基のいずれかまたは両方を含む場合において検出されるリンオキソ酸が、亜リン酸、リン酸、縮合リン酸のどれに由来するのかを区別する方法としては、例えば、酸加水分解などの縮合構造を切断する処理を行ってから上述した滴定操作を行う方法や、酸化処理などの亜リン酸基をリン酸基へ変換する処理を行ってから上述した滴定操作を行う方法などが挙げられる。 Also, which of phosphorous acid, phosphoric acid and condensed phosphoric acid is derived from phosphorous oxo acid which is detected when phosphoric acid group or condensed phosphate group or both is contained in addition to phosphorous acid group As a method of distinguishing between, for example, a method of performing a treatment of cutting a condensed structure such as acid hydrolysis and then performing the above-mentioned titration operation, and a treatment of converting a phosphite group into a phosphate group such as oxidation treatment There is a method of performing the above-mentioned titration operation after the reaction.
亜リン酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、複数回繰り返すこともできる。この場合、より多くの亜リン酸基が導入されるので好ましい。 The phosphorous group introduction step may be performed at least once, but can be repeated multiple times. In this case, more phosphite groups are introduced, which is preferable.
<アルカリ処理工程>
微細繊維状セルロースを製造する場合、亜リン酸基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。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、亜リン酸基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<Alkali treatment process>
In the case of producing fine fibrous cellulose, an alkali treatment may be performed on the fiber material between the phosphorous acid group introducing step and the defibrating treatment step described later. Although it does not specifically limit as the method of an alkali treatment, For example, the method of immersing a phosphite group-introduced fiber in an alkali solution is mentioned.
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、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。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水又は有機溶媒のいずれであってもよい。アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、又はアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、又は水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkali compound contained in the alkali solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. In the present embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as an alkali compound because of its high versatility. Also, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. The solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent exemplified by alcohols, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. As the alkaline solution, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide or an aqueous solution of potassium hydroxide is preferable because of high versatility.
アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程における亜リン酸基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば亜リン酸基導入繊維の絶乾質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the alkali solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 ° C. or more and 80 ° C. or less, and more preferably 10 ° C. or more and 60 ° C. or less. The immersion time of the phosphite group-introduced fiber into the alkali solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably 5 minutes to 30 minutes, and more preferably 10 minutes to 20 minutes. The use amount of the alkali solution in the alkali treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100000% by mass or less, for example, 1000% by mass or more and 10000% by mass with respect to the dry mass of the phosphorous acid group-introduced fiber. It is more preferable that
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、亜リン酸基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、亜リン酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行った亜リン酸基導入繊維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 alkali solution used in the alkali treatment step, the phosphite group-introduced fiber may be washed with water or an organic solvent after the phosphite group introduction step and before the alkali treatment step. After the alkali treatment step and before the defibration treatment step, it is preferable to wash the alkali-treated phosphorous acid group-introduced fiber with water or an organic solvent, from the viewpoint of improving the handleability.
<酸処理工程>
微細繊維状セルロースを製造する場合、亜リン酸基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。本実施形態の一例としては、亜リン酸基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行う場合が挙げられる。
<Acid treatment process>
In the case of producing the fine fibrous cellulose, the fiber material may be subjected to an acid treatment between the step of introducing the phosphorous acid group and the defibration treatment step described later. As an example of this embodiment, the case where a phosphorous acid group introduction process, acid treatment, alkali treatment and defibration treatment are performed in this order can be mentioned.
酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば繊維原料の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 Although the temperature of the acid solution in acid treatment is not particularly limited, for example, 5 ° C. or more and 100 ° C. or less is preferable, and 20 ° C. or more and 90 ° C. or less is more preferable. Although the immersion time to the acid solution in acid treatment is not particularly limited, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less are preferable, and 10 minutes or more and 60 minutes or less are more preferable. The use amount of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but preferably 100% by mass or more and 100000% by mass or less, and more preferably 1000% by mass or more and 10000% by mass or less based on the absolute dry mass of the fiber material. Is more preferred.
酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば10質量%以下が好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0から4が好ましく、1から3であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸又は硫酸を用いることがとくに好ましい。 Although it does not specifically limit as the method of an acid treatment, For example, the method of immersing a fiber raw material in the acidic liquid containing an acid is mentioned. The concentration of the acidic solution to be used is not particularly limited, but for example, 10% by mass or less is preferable, and 5% by mass or less is more preferable. Further, the pH of the acidic solution to be used is not particularly limited, but it is preferably, for example, 0 to 4, and more preferably 1 to 3. As an acid contained in an acidic liquid, an inorganic acid, sulfonic acid, carboxylic acid etc. can be used, for example. Examples of the inorganic acid include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, boric acid and the like. As a sulfonic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid etc. are mentioned, for example. Examples of carboxylic acids include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid and the like. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.
<解繊処理(微細化)>
亜リン酸基導入繊維は、解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば湿式微粒化装置、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、又はビーターなどを使用することができ、解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない湿式微粒化装置、高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。解繊処理(微細化)の回数は特に限定されないが、十分な微細化を促すために複数回行うことが好ましい。上限は特に限定されないが10回以下であることが実際的である。
<Disintegration process (refining)>
The phosphite group-introduced fiber is subjected to a defibration treatment in a defibration treatment step to obtain a fine fibrous cellulose. In the defibration treatment step, for example, a defibration treatment device can be used. The defibration processing apparatus is not particularly limited, but, for example, a wet atomization apparatus, a high speed defibrator, a grinder (stone mill type crusher), a high pressure homogenizer or an ultrahigh pressure homogenizer, a high pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc type refiner, Conical refiner, twin screw kneader, vibration mill, homomixer under high speed rotation, ultrasonic disperser, beater, etc. can be used, and solid content concentration of fine fibrous cellulose at the time of defibration treatment is set appropriately it can. It is more preferable to use a wet atomization device, a high-speed fibrillation machine, a high pressure homogenizer, and an ultrahigh pressure homogenizer which are less affected by the grinding media and less likely to contaminate among the above-mentioned fibrillation treatment devices. There are no particular limitations on the number of times of defibration treatment (micronization), but in order to promote sufficient miniaturization, it is preferable to carry out multiple times. Although the upper limit is not particularly limited, it is practical that it is 10 times or less.
解繊処理工程においては、たとえば亜リン酸基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、及び極性有機溶剤などの有機溶媒から選択される1種又は2種以上を使用することができる。極性有機溶剤としては、とくに限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としては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)、N−メチル−2−ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。 In the defibration treatment step, for example, it is preferable to dilute the phosphorous acid group-introduced fiber with a dispersion medium to form a slurry. As the dispersion medium, one or more selected from water and an organic solvent such as a polar organic solvent can be used. The polar organic solvent is not particularly limited but, for example, alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, non-proton polar solvents and the like are preferable. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, isobutyl alcohol and the like. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol and glycerin. Examples of ketones include acetone, methyl ethyl ketone (MEK) and the like. Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol monomethyl ether and the like. Examples of the esters include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of the aprotic polar solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethyl acetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).
<酵素処理>
本発明においては、酵素処理を行ってもよい。即ち、本発明のセルロース含有組成物は、酵素を含んでいてもよい。また、本発明のセルロース含有組成物は、酵素が失活してなるタンパク質を含んでいてもよい。
本発明で用いることができる酵素は、セルラーゼ系酵素であり、セルロースの加水分解反応機能を有する触媒ドメインの高次構造に基づく糖質加水分解酵素ファミリーに分類される。セルラーゼ系酵素はセルロース分解特性によってエンド型グルカナーゼ(endo−glucanase)とセロビオヒドロラーゼ(cellobiohydrolase)に分類される。エンド型グルカナーゼはセルロースの非晶部分や可溶性セロオリゴ糖、又はカルボキシメチルセルロースのようなセルロース誘導体に対する加水分解性が高く、それらの分子鎖を内側からランダムに切断し、重合度を低下させる。しかし、エンド型グルカナーゼは結晶性を有するセルロースミクロフィブリルへの加水分解反応性は低い。これに対して、セロビオヒドロラーゼはセルロースの結晶部分を分解し、セロビオースを与える。また、セロビオヒドロラーゼはセルロース分子の末端から加水分解し、エキソ型或いはプロセッシブ酵素とも呼ばれる。本発明においては、エンド型グルカナーゼを使用することが好ましい。
<Enzyme treatment>
In the present invention, an enzyme treatment may be performed. That is, the cellulose-containing composition of the present invention may contain an enzyme. In addition, the cellulose-containing composition of the present invention may contain a protein in which the enzyme is inactivated.
Enzymes that can be used in the present invention are cellulase enzymes, and are classified into a carbohydrate hydrolase family based on the higher order structure of a catalytic domain having a hydrolysis reaction function of cellulose. Cellulase enzymes are classified into endo-glucanase and cellobiohydrolase according to their cellulolytic properties. Endo-type glucanase is highly hydrolyzable to the amorphous part of cellulose, soluble cellooligosaccharides, or cellulose derivatives such as carboxymethyl cellulose, and these molecular chains are randomly cut from the inside to lower the degree of polymerization. However, endo-type glucanase has low hydrolysis reactivity to crystalline cellulose microfibrils. In contrast, cellobiohydrolase decomposes the crystalline part of cellulose to give cellobiose. In addition, cellobiohydrolase hydrolyzes from the end of cellulose molecule and is also called exo-type or processive enzyme. In the present invention, it is preferable to use an endo-type glucanase.
本発明において使用する酵素としては、エンド型グルカナーゼ及びセロビオヒドロラーゼ以外に、ヘミセルラーゼ系酵素を使用してもよい。ヘミセルラーゼ系酵素の中でもキシランを分解する酵素であるキシラナーゼ(xylanase)、マンナンを分解する酵素であるマンナーゼ(mannase)、又はアラバンを分解する酵素であるアラバナーゼ(arabanase)が挙げられる。また、ペクチンを分解する酵素であるペクチナーゼもヘミセルラーゼ系酵素として使用することができる。ヘミセルラーゼ系酵素を産生する微生物はセルラーゼ系酵素も産生する場合が多い。 As the enzyme used in the present invention, hemicellulase enzymes may be used in addition to endo type glucanase and cellobiohydrolase. Among hemicellulase enzymes, xylanase which is an enzyme which degrades xylan, mannase which is an enzyme which degrades mannan (mannase) or arabanase which is an enzyme which degrades araban may be mentioned. Pectinase, which is an enzyme that degrades pectin, can also be used as a hemicellulase enzyme. Microorganisms producing hemicellulase enzymes often produce cellulase enzymes.
ヘミセルロースは植物細胞壁のセルロースミクロフィブリル間にあるペクチン類を除いた多糖類である。ヘミセルロースは多種多様で植物の種類や細胞壁の壁層間でも異なる。木材においては針葉樹の2次壁ではグルコマンナンが主成分であり、広葉樹の2次壁では4−O−メチルグルクロノキシランが主成分である。そのため、針葉樹から微細繊維を得るためにはマンナーゼを使用する方が好ましく、広葉樹の場合はキシラナーゼを使用する方が好ましい。 Hemicellulose is a polysaccharide from which pectins are removed between cellulose microfibrils of plant cell walls. Hemicelluloses are diverse and vary with plant types and cell wall layers. In wood, glucomannan is the main component in the secondary wall of softwood and 4-O-methylglucuronoxylan is the main component in the secondary wall of hardwood. Therefore, in order to obtain fine fiber from softwood, it is preferable to use mannase, and in the case of hardwood, it is preferable to use xylanase.
本発明によれば、酵素を添加する工程を含む、セルロース含有組成物の製造方法が提供される。微細繊維状セルロースに対して酵素を添加することにより、微細繊維状セルロースと酵素を反応させることができる。本発明においては、酵素処理後に、微細繊維状セルロースの洗浄工程を行わない形態を採用することができる。
本発明においては、酵素処理後に酵素を失活させてもよい。酵素を失活させるための方法としては、微細繊維状セルロースと酵素の混合物を加熱して100℃にし、温度を保ったまま30分〜1時間静置したり、微細繊維状セルロースと酵素の混合物に対し、強塩基を加えてpHを10以上に調整することなどが挙げられるが、特に限定されない。
上記したセルロース含有組成物の製造方法により、本発明のセルロース含有組成物を製造することができる。
According to the present invention, there is provided a method of producing a cellulose-containing composition comprising the step of adding an enzyme. By adding an enzyme to the fine fibrous cellulose, the fine fibrous cellulose can be reacted with the enzyme. In the present invention, it is possible to adopt a mode in which the step of washing the fine fibrous cellulose is not performed after the enzyme treatment.
In the present invention, the enzyme may be inactivated after the enzyme treatment. As a method for inactivating the enzyme, a mixture of fine fibrous cellulose and enzyme is heated to 100 ° C., and left standing for 30 minutes to 1 hour while maintaining the temperature, or a mixture of fine fibrous cellulose and enzyme On the other hand, although adding a strong base and adjusting pH to 10 or more etc. is mentioned, it does not specifically limit.
The cellulose-containing composition of the present invention can be produced by the method for producing a cellulose-containing composition described above.
繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロース1質量部に対して添加する酵素の量は特に限定されないが、1×10-3質量部以下が好ましく、1×10-4質量部以下がより好ましく、1×10-5質量部以下がさらに好ましく、5.0×10-6質量部以下が特に好ましい。また、酵素の添加量は、繊維状セルロース1質量部に対して1×10-7質量部以上が好ましく、3×10-7質量部以上がより好ましく、1×10-6質量部以上がさらに好ましい。
酵素の添加量を上記の範囲内とすることにより、塗工物における粒(凝集物)を抑制することができる。
The amount of enzyme added to 1 part by mass of fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having a phosphite group or a substituent derived from a phosphite group is not particularly limited, but 1 × 10 −3 mass Or less is preferable, 1 × 10 −4 parts by mass or less is more preferable, 1 × 10 −5 parts by mass or less is more preferable, and 5.0 × 10 −6 parts by mass or less is particularly preferable. The amount of enzyme added is preferably 1 × 10 −7 parts by mass or more, more preferably 3 × 10 −7 parts by mass or more, and 1 × 10 −6 parts by mass or more with respect to 1 part by mass of fibrous cellulose. preferable.
By making the addition amount of an enzyme into said range, the particle | grains (aggregates) in a coated material can be suppressed.
微細繊維状セルロースと酵素との反応時間は、特に限定されないが、一般的には1分〜24時間が好ましく、1分〜1時間がより好ましい。
微細繊維状セルロースと酵素の反応温度及び反応pHは、使用する酵素の至適温度及び至適pHに保つことが好ましく、一般的には、20℃〜80℃、pH4.5〜9.5に保つことが好ましい。
反応条件を上記の範囲内とすることにより、塗工物における粒(凝集物)を抑制することができる。
The reaction time of the fine fibrous cellulose and the enzyme is not particularly limited, but generally, 1 minute to 24 hours is preferable, and 1 minute to 1 hour is more preferable.
It is preferable to keep the reaction temperature and reaction pH of the fine fibrous cellulose and the enzyme at the optimum temperature and pH of the enzyme used, generally, 20 ° C. to 80 ° C., pH 4.5 to 9.5. It is preferable to keep.
By setting the reaction conditions within the above range, particles (aggregates) in the coated product can be suppressed.
<粗大繊維状セルロース>
上述したように微細繊維状セルロースを得る工程においては、繊維原料(粗大繊維状セルロース)を微細化する工程を含むことが好ましい。このとき粗大繊維状セルロースの大部分は微細化されるが、その一部は微細化されずに残る場合がある。このような場合、本発明繊維状セルロース含有組成物には、粗大繊維状セルロースが含まれることとなる。
<Coarse fibrous cellulose>
As described above, in the step of obtaining the fine fibrous cellulose, it is preferable to include the step of refining the fiber raw material (coarse fibrous cellulose). At this time, most of the coarse fibrous cellulose is refined, but a part of the coarse fibrous cellulose may remain without being refined. In such a case, coarse fibrous cellulose is contained in the fibrous cellulose-containing composition of the present invention.
本発明の繊維状セルロース含有組成物中に含まれる粗大繊維状セルロースとは、セルロース分散液を固形分濃度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、10分の条件で遠心分離した際に沈降する繊維状セルロースのことである。 Coarse fibrous cellulose contained in the fibrous cellulose-containing composition of the present invention is a high-speed centrifugal centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B) by adjusting the cellulose dispersion to a solid content concentration of 0.2% by mass. It is a fibrillar cellulose which is precipitated when it is centrifuged at 12000 G for 10 minutes.
沈降成分が少ないとはすなわち遠心分離後の上澄み液の収率が高いということである。この遠心分離後の上澄み収率が繊維状セルロースの全質量に対して、80質量%以上であることが好ましい。遠心分離後の上澄み収率は90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、99質量%以上であることが特に好ましい。 The less precipitated component means that the yield of supernatant after centrifugation is high. It is preferable that the supernatant yield after this centrifugation is 80 mass% or more with respect to the total mass of fibrous cellulose. The supernatant yield after centrifugation is more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and particularly preferably 99% by mass or more.
なお、上記の微細繊維状セルロース分散液の遠心分離後の上澄み収率は、本明細書においては以下の方法により測定することができる。
微細繊維状セルロース分散液を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。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。
In addition, the supernatant yield after centrifugation of said fine fibrous cellulose dispersion liquid can be measured by the following method in this specification.
The supernatant yield after centrifuging the fine fibrous cellulose dispersion was measured by the method described below. The supernatant yield after centrifugation is an index of the yield of fine fibrous cellulose, and the higher the supernatant yield, the higher the yield of fine fibrous cellulose.
微細繊維状セルロース分散液を固形分濃度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、10分の条件で遠心分離した。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(%)=上澄みの固形分濃度(%)/0.2×100
The fine fibrous cellulose dispersion was adjusted to a solid concentration of 0.2% by mass, and centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B). The obtained supernatant was collected, and the solid concentration of the supernatant was measured. The yield of fine fibrous cellulose was determined based on the following formula.
Fine fibrous cellulose yield (%) = supernatant solid concentration (%) / 0.2 × 100
本実施形態においては、微細繊維状セルロース分散液の遠心後の上澄み収率が高く、すなわち繊維状セルロース含有組成物中に粗大繊維の含有量が少ない点に特徴があり、微細繊維状セルロース分散液の遠心後の上澄み収率を上記範囲とすることにより、塗料に配合した際に良好な塗工性を得ることができる。 The present embodiment is characterized in that the supernatant yield after centrifugation of the fine fibrous cellulose dispersion is high, that is, the content of coarse fibers in the fibrous cellulose-containing composition is small, and the fine fibrous cellulose dispersion By setting the supernatant yield after centrifugation in the above range to the above range, good coatability can be obtained when it is blended in a paint.
(特定成分)
本発明ではイオン性基を有する顔料分散剤(「特定成分」ともいう)を用いる。本発明で用いる顔料分散剤は、酸価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるか、又はアミン価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である。顔料分散剤は顔料(微細な固体)を分散媒体中に均一に分散させ安定な分散体を調製するために使用される成分である。
(Specific component)
In the present invention, a pigment dispersant having an ionic group (also referred to as “specific component”) is used. The pigment dispersant used in the present invention has an acid value of 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g, or an amine value of 5 mg KOH / g to 200 mg KOH / g. The pigment dispersant is a component used to uniformly disperse a pigment (fine solid) in a dispersion medium to prepare a stable dispersion.
顔料分散剤は、例えば構造的には界面活性剤の一種であるが、特に、分散媒への親和性とともに、顔料などの固体表面に吸着するための機能を有するものが好ましい。さらに、顔料吸着作用、分散媒親和に加え、顔料の再凝集の防止や沈降生成抑止のために静電反発あるいは立体反発性(分散時の斥力付与)を併せ持つものがある。本発明では、この顔料吸着作用、分散媒親和作用、分散時の斥力付与作用を併せ持つものが微細繊維状セルロースの凝集防止に効果があり好ましい。
これら3つの機能を併せ持つ顔料分散剤として、樹脂型の顔料分散剤が挙げられる。
The pigment dispersant is, for example, structurally a kind of surfactant, and in particular, one having a function for adsorbing to a solid surface such as a pigment with an affinity to a dispersion medium is preferable. Furthermore, in addition to the pigment adsorbing action and the dispersion medium affinity, there are also those having electrostatic repulsion or steric repulsion (implication of repulsive force at the time of dispersion) in order to prevent reaggregation of the pigment and to suppress precipitation formation. In the present invention, those having both the pigment adsorption action, the dispersion medium affinity action, and the repulsion imparting action at the time of dispersion are effective in preventing the aggregation of the fine fibrous cellulose, and are preferable.
Examples of pigment dispersants having these three functions include resin type pigment dispersants.
樹脂型顔料分散剤としてはポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、(メタ)アクリル酸系樹脂で構成される高分子が例示され、側鎖にアミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボン酸エステル基、アミド基、アンモニウム基、スルホ基、硫酸エステル基、ホスホリル基、リン酸基、カルバモイル基、スルファモイル基などの官能基をもつものが好ましい。 Examples of resin type pigment dispersants include polymers composed of polyester resins, polyolefin resins, polyurethane resins, (meth) acrylic acid resins, and amino groups, hydroxy groups, carboxy groups, carboxylic acids in side chains. Those having a functional group such as an ester group, an amido group, an ammonium group, a sulfo group, a sulfuric acid ester group, a phosphoryl group, a phosphoric acid group, a carbamoyl group and a sulfamoyl group are preferable.
イオン性基を有する顔料分散剤の分子量は特に限定されないが、高分子量の化合物であることが好ましく、重量平均分子量1,000以上が好ましく、2,000以上がより好ましい。上限は、100,000以下が好ましく、60,000以下がより好ましい。顔料分散剤の重量平均分子量が上記下限値未満では十分な立体障害が得られず、分散効果が低下することがある。重量平均分子量が上記上限値より大きくなると、逆に凝集作用が生じる場合がある。なお、顔料分散剤の重量平均分子量(Mw)は、特に断らない限り、ゲルパーミエ―ションクロマトグラフ(GPC)により下記の条件で測定した値とする。 Although the molecular weight of the pigment dispersant having an ionic group is not particularly limited, it is preferably a compound of high molecular weight, preferably a weight average molecular weight of 1,000 or more, and more preferably 2,000 or more. The upper limit is preferably 100,000 or less, and more preferably 60,000 or less. If the weight average molecular weight of the pigment dispersant is less than the above lower limit value, sufficient steric hindrance can not be obtained, and the dispersion effect may be reduced. If the weight average molecular weight is larger than the above upper limit, conversely, the aggregation may occur. The weight average molecular weight (Mw) of the pigment dispersant is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions, unless otherwise specified.
溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
カラム:Shodex K806、K805、K803G
(昭和電工(株)製を3本接続して使用)
カラム温度:40℃
試料濃度:0.1質量%
検出器:RI Model 504(GLサイエンス社製)
ポンプ:L6000(日立製作所(株)製)
流量(流速):1.0ml/min
注入量:10μL
校正曲線:標準ポリスチレンSTK standard ポリスチレン(東ソー(株)製)Mw=500以上2,800,000以下迄の13サンプルによる校正曲線を使用した。13サンプルは、ほぼ等間隔に用いる。
Solvent: Tetrahydrofuran (THF)
Column: Shodex K806, K805, K803G
(Connected with three made by Showa Denko KK)
Column temperature: 40 ° C
Sample concentration: 0.1% by mass
Detector: RI Model 504 (manufactured by GL Science)
Pump: L6000 (manufactured by Hitachi, Ltd.)
Flow rate (flow rate): 1.0 ml / min
Injection volume: 10 μL
Calibration curve: Standard polystyrene STK standard A calibration curve with 13 samples of polystyrene (manufactured by Tosoh Corp.) Mw = 500 or more and 2,800,000 or less was used. Thirteen samples are used at approximately equal intervals.
イオン性基を有する顔料分散剤は、酸価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下であるか、又はアミン価が5mgKOH/g以上200mgKOH/g以下である。
イオン性基を有する顔料分散剤の酸価は、5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましく、15mgKOH/g以上がさらに好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましく、25mgKOH/g以上がさらに好ましく、30mgKOH/g以上が特に好ましい。酸価の上限としては、200mgKOH/g以下が好ましく、180mgKOH/g以下がより好ましく、150mgKOH/g以下がさらに好ましく、120mgKOH/g以下がさらに好ましく、100mgKOH/g以下が特に好ましい。
The pigment dispersant having an ionic group has an acid value of 5 mg KOH / g or more and 200 mg KOH / g or less, or an amine value of 5 mg KOH / g or more and 200 mg KOH / g or less.
The acid value of the pigment dispersant having an ionic group is preferably 5 mg KOH / g or more, more preferably 10 mg KOH / g or more, further preferably 15 mg KOH / g or more, further preferably 20 mg KOH / g or more, further 25 mg KOH / g or more Preferably, 30 mg KOH / g or more is particularly preferred. The upper limit of the acid value is preferably 200 mg KOH / g or less, more preferably 180 mg KOH / g or less, still more preferably 150 mg KOH / g or less, still more preferably 120 mg KOH / g or less, and particularly preferably 100 mg KOH / g or less.
イオン性基を有する顔料分散剤のアミン価は、5mgKOH/g以上が好ましく、10mgKOH/g以上がより好ましく、15mgKOH/g以上がさらに好ましく、20mgKOH/g以上がさらに好ましく、25mgKOH/g以上がさらに好ましく、30mgKOH/g以上が特に好ましい。アミン価の上限としては、200mgKOH/g以下が好ましく、180mgKOH/g以下がより好ましく、150mgKOH/g以下がさらに好ましく、120mgKOH/g以下がさらに好ましく、100mgKOH/g以下が特に好ましい。 The amine value of the pigment dispersant having an ionic group is preferably 5 mg KOH / g or more, more preferably 10 mg KOH / g or more, further preferably 15 mg KOH / g or more, further preferably 20 mg KOH / g or more, further 25 mg KOH / g or more Preferably, 30 mg KOH / g or more is particularly preferred. The upper limit of the amine value is preferably 200 mg KOH / g or less, more preferably 180 mg KOH / g or less, still more preferably 150 mg KOH / g or less, still more preferably 120 mg KOH / g or less, and particularly preferably 100 mg KOH / g or less.
イオン性基を有する顔料分散剤の酸価もしくはアミン価が上記下限値未満では微細繊維状セルロースとの相互作用が不十分になりやすく、十分な凝集防止効果が得られず、塗工性に劣り、平滑な表面が得られない場合がある。一方、上記酸価もしくはアミン価が上記上限値を越えると微細繊維状セルロースへの親和部に比べ立体障害層が少なくなり、凝集防止効果が不十分になることがある。 When the acid value or the amine value of the pigment dispersant having an ionic group is less than the above lower limit, the interaction with the fine fibrous cellulose tends to be insufficient, and a sufficient aggregation preventing effect can not be obtained, and the coatability is inferior. , Smooth surface may not be obtained. On the other hand, when the acid value or the amine value exceeds the above upper limit value, the steric hindrance layer may be smaller than the affinity to the fine fibrous cellulose, and the aggregation preventing effect may be insufficient.
イオン性基を有する顔料分散剤のイオン性基は特に限定されないが、カチオン基でもアニオン基でも酸もしくは塩基による解離性基でもよい。カチオン基としてはアミノ基、第四級アンモニウム基が挙げられる。アニオン基としてはスルホ基、カルボキシ基、硫酸エステル基、リン酸基が挙げられる。解離性基としてはアミド基が挙げられる。イオン性基は対イオンをもつ塩を形成していてもよい。イオン性基を有する顔料分散剤は、上記のカチオン基、アニオン基、解離性基を同時に分子内に有していてもよい。 The ionic group of the pigment dispersant having an ionic group is not particularly limited, but may be a cationic group, an anionic group or a dissociative group by an acid or a base. The cationic group includes an amino group and a quaternary ammonium group. As an anion group, a sulfo group, a carboxy group, a sulfuric acid ester group, and a phosphoric acid group are mentioned. An amide group is mentioned as a dissociative group. The ionic group may form a salt having a counter ion. The pigment dispersant having an ionic group may simultaneously have the above-mentioned cationic group, anionic group and dissociative group in the molecule.
イオン性基を有する顔料分散剤としては種々のものが挙げられるが、ポリマー分散剤としては、スチレン・無水マレイン酸共重合物、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン結合物、ポリ(メタ)アクリル酸塩、カルボキシメチルセルロース、オレフィン・無水マレイン酸共重合物、ポリスチレンスルホン酸塩、アクリルアミド・アクリル酸共重合物、アルギン酸ソーダ等のアニオン系ポリマー分散剤、ポリエチレンイミン、アミノアルキル(メタ)アクリレート共重合物、ポリビニルイミダゾリン、サトキンサン、(メタ)アクリレートアルカリ金属塩部位を有する樹脂(ポリマー)、(メタ)アクリル酸部位を有する樹脂、アルキロールアンモニウム塩部位を有する樹脂等のポリマー分散剤が挙げられる。これらのポリマー分散剤については、例えば、久司美登「分散剤」J.Jpn.Soc.Colour Mater.,78〔3〕(2005)pp.41−48を参照することができる。 As the pigment dispersant having an ionic group, various ones can be mentioned, and as the polymer dispersant, styrene / maleic anhydride copolymer, formalin conjugate of naphthalene sulfonate, poly (meth) acrylate, Carboxymethyl cellulose, Olefin / maleic anhydride copolymer, polystyrene sulfonate, acrylamide / acrylic acid copolymer, anionic polymer dispersant such as sodium alginate, polyethylene imine, aminoalkyl (meth) acrylate copolymer, polyvinyl imidazoline And polymer dispersants such as a resin having a (meth) acrylate alkali metal salt moiety, a resin having a (meth) acrylic acid moiety, and a resin having an alkylol ammonium salt moiety. As for these polymer dispersants, for example, M. Kushi "Dispersant" J. Mol. Jpn. Soc. Color Mater. , 78 [3] (2005) pp. 41-48.
中でも本発明においては、イオン性基を有する顔料分散剤が、アルキロールアンモニウム塩部位を有する樹脂、(メタ)アクリル酸部位を有する樹脂、又は(メタ)アクリレートアルカリ金属塩部位を有する樹脂であることが好ましく、ポリカルボン酸のアルキロールアンモニウム塩や、酸基を含む共重合物のアルキロールアンモニウム塩、多官能ポリマーのアルキロールアンモニウム塩等のアルキロールアンモニウム塩、(メタ)アクリレート樹脂・カリウム塩等が特に好ましい。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートというときには、アクリレートとメタクリレートの総称を意味する。 Among them, in the present invention, the pigment dispersant having an ionic group is a resin having an alkylol ammonium salt moiety, a resin having a (meth) acrylic acid moiety, or a resin having a (meth) acrylate alkali metal salt moiety. Alkylol ammonium salts of polycarboxylic acids, alkylol ammonium salts of copolymers containing acid groups, alkylol ammonium salts such as alkylol ammonium salts of polyfunctional polymers, (meth) acrylate resins, potassium salts, etc. Is particularly preferred. In the present specification, the term "(meth) acrylate" means a generic term of acrylate and methacrylate.
アルキロールアンモニウム塩部位は、酸性基(例えば、スルホ基、カルボキシ基、硫酸エステル基、ホスホリル基、又はリン酸等)とアルキロールアンモニウムとの反応部位であることが好ましい。アルキロールアンモニウム塩部位は下記の部分構造を有することが好ましい。
−C(=O)−N(−R1)(−R2−OH) 式(A)
ここで、R1は水素原子又はアルキル基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましい)、R2はアルキレン基(炭素数1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、1〜3がさらに好ましい)である。R1及びR2はさらに本発明の効果を奏する範囲で置換基Zを有していてもよい。
The alkylol ammonium salt site is preferably a reaction site of an acidic group (eg, a sulfo group, a carboxy group, a sulfuric acid ester group, a phosphoryl group, or a phosphoric acid) with an alkylol ammonium. The alkylol ammonium salt moiety preferably has the following partial structure.
-C (= O) -N (-R 1) (- R 2 -OH) formula (A)
Here, R 1 is a hydrogen atom or an alkyl group (preferably having a carbon number of 1 to 12, more preferably 1 to 6, still more preferably 1 to 3), and R 2 is an alkylene group (having a carbon number of 1 to 12 is preferred, 1 To 6 is more preferable, and 1 to 3 is further preferable). R 1 and R 2 may further have a substituent Z within the scope of achieving the effects of the present invention.
アニオン基を有する顔料分散剤としては、下記式(B)の部分構造を有するポリマーであることが好ましい。
−C(=O)−O−M 式(B)
ここで、Mは水素原子又はアルカリ金属である。アルカリ金属はナトリウム又はカリウムであることが好ましい。なお、式中のOはアニオンとなり、Mがカチオンとなって塩を構成していてもよい。
The pigment dispersant having an anionic group is preferably a polymer having a partial structure of the following formula (B).
-C (= O) -O-M Formula (B)
Here, M is a hydrogen atom or an alkali metal. Preferably the alkali metal is sodium or potassium. In the formula, O may be an anion and M may be a cation to constitute a salt.
アニオン基を有する顔料分散剤としては、下記式(C)の部分構造を有するポリマーであることもまた好ましい。
−C(=O)−O−L1−A 式(C)
Aは酸性基であり、スルホ基、カルボキシ基、硫酸エステル基、ホスホリル基、又はリン酸基であることが好ましい。この酸性基は塩を形成していてもよい。好ましい塩はアルカリ金属塩であり、ナトリウム塩又はカリウム塩が好ましい。L1は後記連結基Yであり、なかでもアルキレン基(C1〜12が好ましく、1〜6がより好ましく、2又は3がさらに好ましい)が好ましい。
The pigment dispersant having an anionic group is also preferably a polymer having a partial structure of the following formula (C).
-C (= O) -O-L 1 -A formula (C)
A is an acidic group and is preferably a sulfo group, a carboxy group, a sulfuric acid ester group, a phosphoryl group or a phosphoric acid group. The acidic group may form a salt. Preferred salts are alkali metal salts, preferably sodium or potassium salts. L 1 is a post-linking linking group Y, and among them, an alkylene group (C 1-12 is preferable, 1 to 6 is more preferable, and 2 or 3 is more preferable) is preferable.
アルキロールアンモニウム塩部位を有する顔料分散剤としては、
DISPERBYK、
DISPERBYK−180、
DISPERBYK−181、
DISPERBYK−187、
DISPERBYK−140、
DISPERBYK−250、
BYK−9076、
BYK−W969
(いずれも商品名、ビック-ケミー社製)等を用いることができる。
(メタ)アクリレートカリウム塩部位を有する顔料分散剤としては、スルホプロピル(メタ)アクリレートカリウムをモノマーとして用いて合成したポリマー(コポリマーを含む)を用いることができる。
(メタ)アクリレート樹脂・カリウム塩としては、例えばDISPER−AW300P(大塚化学社製)等を用いることができる。
As a pigment dispersant having an alkylol ammonium salt site,
DISPERBYK,
DISPERBYK-180,
DISPERBYK-181,
DISPERBYK-187,
DISPERBYK-140,
DISPERBYK-250,
BYK-9076,
BYK-W969
(Any brand name, made by Big-Chemie) or the like can be used.
As a pigment dispersant having a (meth) acrylate potassium salt site, a polymer (including a copolymer) synthesized using potassium sulfopropyl (meth) acrylate as a monomer can be used.
As (meth) acrylate resin and potassium salt, DISPER-AW300P (made by Otsuka Chemical Co., Ltd.) etc. can be used, for example.
置換基Zとしては、アルキル基(炭素数1〜24が好ましく、炭素数1〜12がより好ましく、炭素数1〜6がさらに好ましい)、アラルキル基(炭素数7〜21が好ましく、炭素数7〜15がより好ましく、炭素数7〜11がさらに好ましい)、ヒドロキシ基、アミノ基もしくはその塩(炭素数0〜24が好ましく、炭素数0〜12がより好ましく、炭素数0〜6がさらに好ましい)、チオール基、カルボキシ基もしくはその塩、カルバモイル基もしくはその塩(炭素数1〜24が好ましく、炭素数1〜12がより好ましく、炭素数1〜6がさらに好ましい)、スルファモイル基もしくはその塩(炭素数0〜24が好ましく、炭素数0〜12がより好ましく、炭素数0〜6がさらに好ましい)、アリール基(炭素数6〜22が好ましく、炭素数6〜18がより好ましく、炭素数6〜10がさらに好ましい)、アシル基(炭素数2〜12が好ましく、炭素数2〜6がより好ましく、炭素数2又は3がさらに好ましい)、アシルオキシ基(炭素数2〜12が好ましく、炭素数2〜6がより好ましく、炭素数2又は3がさらに好ましい)、複素環基(炭素数2〜8がより好ましく、炭素数2〜5がさらに好ましい)、ハロゲン原子、第四級アンモニウム基もしくはその塩(炭素数3〜23が好ましく、炭素数3〜19がより好ましく、炭素数3〜11がさらに好ましい)などが挙げられる。 As the substituent Z, an alkyl group (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably 1 to 6 carbon atoms), an aralkyl group (preferably 7 to 21 carbon atoms, 7 carbon atoms) To 15 are more preferable, and the carbon number of 7 to 11 is further preferable, a hydroxy group, an amino group or a salt thereof (carbon number of 0 to 24 is preferable, carbon number of 0 to 12 is more preferable, carbon number of 0 to 6 is more preferable ), Thiol group, carboxy group or a salt thereof, carbamoyl group or a salt thereof (preferably having 1 to 24 carbon atoms, more preferably 1 to 12 carbon atoms, and still more preferably 1 to 6 carbon atoms), sulfamoyl group or a salt thereof A carbon number of 0 to 24 is preferable, a carbon number of 0 to 12 is more preferable, and a carbon number of 0 to 6 is further preferable, an aryl group (preferably having a carbon number of 6 to 22, carbon The number 6 to 18 is more preferable, and the carbon number 6 to 10 is more preferable, an acyl group (the carbon number 2 to 12 is preferable, the carbon number 2 to 6 is more preferable, and the carbon number 2 or 3 is more preferable), an acyloxy group (2 to 12 carbon atoms are preferable, 2 to 6 carbon atoms are more preferable, and 2 or 3 carbon atoms are more preferable), heterocyclic group (2 to 8 carbon atoms are more preferable, and 2 to 5 carbon atoms are more preferable) And halogen atoms, quaternary ammonium groups or salts thereof (preferably having 3 to 23 carbon atoms, more preferably 3 to 19 carbon atoms, and still more preferably 3 to 11 carbon atoms).
連結基Yとしては、アルキレン基(メチレン基、エチレン基、プロピレン基等)、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基、スルフィニル基、イミノ基(NRL)、及びそれらの組み合わせに係る連結基が挙げられる。RLは水素原子、メチル基、エチル基、又はプロピル基である。連結基Yに含まれる原子の数は1個以上12個以下が好ましく、1個以上6個以下がさらに好ましい。 As the linking group Y, a linking group related to an alkylene group (methylene group, ethylene group, propylene group etc.), an oxygen atom, a sulfur atom, a carbonyl group, a sulfonyl group, a sulfinyl group, an imino group (NR L ), and a combination thereof Can be mentioned. R L is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group or a propyl group. The number of atoms contained in the linking group Y is preferably 1 or more and 12 or less, and more preferably 1 or more and 6 or less.
特定成分の含有量は、繊維状セルロース100質量部に対して、600質量部以下であることが好ましく、400質量部以下であることがより好ましく、300質量部以下であることがさらに好ましく、200質量部以下であることが特に好ましい。また、特定成分の含有量は、繊維状セルロース100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、5質量部以上であることがより好ましく、10質量部以上であることがさらに好ましく、15質量部以上であることが特に好ましい。上記の下限値以上とすることで、繊維状セルロース含有組成物の塗工性と必要により塗膜の平滑性を高いレベルで達成することができ好ましい。上記の上限値以下とすることで、繊維状セルロース含有組成物に求められる特性や製造適正を阻害せず、所望の効果を発揮することができ好ましい。 The content of the specific component is preferably 600 parts by mass or less, more preferably 400 parts by mass or less, still more preferably 300 parts by mass or less, with respect to 100 parts by mass of fibrous cellulose. It is particularly preferred that the amount is at most parts by mass. In addition, the content of the specific component is preferably 1 part by mass or more, more preferably 5 parts by mass or more, and still more preferably 10 parts by mass or more with respect to 100 parts by mass of fibrous cellulose. And particularly preferably 15 parts by mass or more. By setting the content to the above lower limit value or more, the coatability of the fibrous cellulose-containing composition and the smoothness of the coating film can be achieved at a high level by necessity, which is preferable. By setting the content to the above upper limit value or less, desired properties can be exhibited without impairing the properties and production suitability required for the fibrous cellulose-containing composition, which is preferable.
特定成分は一種のみを用いても二種以上を組み合わせて用いてよい。二種以上を用いる場合はその合計量が上記の範囲であることが好ましい。 The specific components may be used alone or in combination of two or more. When using 2 or more types, it is preferable that the total amount is said range.
(樹脂)
本発明の繊維状セルロース含有組成物は、例えば塗料とする場合、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、又は光硬化性樹脂などの樹脂をさらに含んでもよい。樹脂としては、例えば、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、ロジン系樹脂、ニトロセルロース、塩化ビニル系樹脂、塩化ゴム系樹脂、酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられるがこれらに制限されない。
(resin)
The fibrous cellulose-containing composition of the present invention may further contain a resin such as a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or a photocurable resin, when it is used as a paint, for example. Examples of the resin include styrene 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, rosin resin, nitrocellulose, vinyl chloride resin, chlorinated rubber resin, vinyl acetate resin, Although a phenol resin, an epoxy resin, etc. are mentioned, it is not restrict | limited to these.
樹脂の含有量は、塗料とする場合には、繊維状セルロース1質量部に対して、30質量部以上であることが好ましく、70質量部以上であることがより好ましく、100質量部以上であることが特に好ましい。また、樹脂の含有量は、繊維状セルロース1質量部に対して、500質量部以下であることが好ましく、300質量部以下であることがより好ましく、200質量部以下であることが特に好ましい。樹脂を上記含有量となるように含有させることで、上記特定成分の効果を好適に発揮させ、塗工性や塗膜の平滑性、弾性率や強度の好適化などを実現することができる。 The content of the resin is preferably 30 parts by mass or more, more preferably 70 parts by mass or more, and more preferably 100 parts by mass or more based on 1 part by mass of fibrous cellulose, when used as a paint. Is particularly preferred. In addition, the content of the resin is preferably 500 parts by mass or less, more preferably 300 parts by mass or less, and particularly preferably 200 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of fibrous cellulose. By containing the resin in the above content, the effects of the above specific components can be suitably exhibited, and the coating property, the smoothness of the coating film, and the optimization of the elastic modulus and the strength can be realized.
(硬化剤)
本発明の繊維状セルロース含有組成物は、塗料とする場合、硬化剤を含有させることが好ましい。硬化剤としては、公知のものを適宜使用することができるが、例えば、イソシアネート系硬化剤(ポリイソシアネート等)、エポキシ(オキシラン)系硬化剤、オキセタン系硬化剤等が挙げられる。本発明においては、中でも、イソシアネート系硬化剤が好ましい。
(Hardening agent)
When the fibrous cellulose-containing composition of the present invention is used as a paint, it is preferable to contain a curing agent. As a curing agent, although a well-known thing can be used suitably, For example, an isocyanate type curing agent (polyisocyanate etc.), an epoxy (oxirane) type curing agent, an oxetane type curing agent, etc. are mentioned. Among these, in the present invention, isocyanate-based curing agents are preferred.
硬化剤の含有量は、塗料とする場合には、繊維状セルロース1質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、30質量部以上であることが特に好ましい。また、硬化剤の含有量は、繊維状セルロース1質量部に対して、100質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましく、60質量部以下であることが特に好ましい。硬化剤を上記含有量となるように含有させることで、上記特定成分の効果を好適に発揮させ、塗工性や塗膜の平滑性、弾性率の好適化などを実現することができる。 The content of the curing agent is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 20 parts by mass or more, and more preferably 30 parts by mass or more with respect to 1 part by mass of fibrous cellulose, when used as a paint. Being particularly preferred. In addition, the content of the curing agent is preferably 100 parts by mass or less, more preferably 80 parts by mass or less, and particularly preferably 60 parts by mass or less with respect to 1 part by mass of fibrous cellulose. . By incorporating the curing agent to the content described above, the effects of the specific component can be suitably exhibited, and the coating property, the smoothness of the coating film, the optimization of the elastic modulus, and the like can be realized.
(任意成分)
本発明の繊維状セルロース含有組成物には、上述した成分以外の任意成分が含まれていてもよい。任意成分としては、たとえば、消泡剤、潤滑剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、安定剤、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、有機系粒子、帯電防止剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、防腐剤、架橋剤等を挙げることができる。また、任意成分として、有機イオンを添加してもよい。
(Optional ingredient)
The fibrous cellulose-containing composition of the present invention may contain optional components other than the components described above. As an optional component, for example, an antifoamer, a lubricant, an ultraviolet light absorber, a dye, a pigment, a stabilizer, a surfactant, a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, a leveling agent, organic particles, an antistatic agent And magnetic powders, orientation accelerators, plasticizers, preservatives, crosslinking agents and the like. Moreover, you may add an organic ion as an arbitrary component.
(繊維状セルロース含有組成物)
繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有組成物が塗料である場合には、繊維状セルロース含有組成物中の固形分に対して、0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.3質量%以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロースの含有量は10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2質量%以下であることがさらに好ましい。
(Fibrous cellulose-containing composition)
When the fibrous cellulose-containing composition is a paint, the content of fibrous cellulose is preferably 0.05% by mass or more based on the solid content in the fibrous cellulose-containing composition, and the content of the fibrous cellulose is preferably 0. It is more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 0.3% by mass or more. The content of fibrous cellulose is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and still more preferably 2% by mass or less.
繊維状セルロースの含有量は、繊維状セルロース含有組成物を増粘剤とする場合には、繊維状セルロース含有組成物の全量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、0.4質量%以上、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、40質量%以上、50質量%以上、又は55質量%以上でもよい。また、繊維状セルロースの含有量は95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがより好ましい。 When the fibrous cellulose-containing composition is used as a thickener, the content of the fibrous cellulose is preferably 0.1% by mass or more with respect to the total amount of the fibrous cellulose-containing composition, and it is preferably 0. 4 mass% or more, 1 mass% or more, 5 mass% or more, 10 mass% or more, 20 mass% or more, 30 mass% or more, 40 mass% or more, 50 mass% or more, or 55 mass% or more may be sufficient. Moreover, it is preferable that it is 95 mass% or less, and, as for content of fibrous cellulose, it is more preferable that it is 90 mass% or less.
増粘剤の用途においては、前記繊維状セルロースと前記特定成分と水との合計量が、繊維状セルロース含有組成物全体に対して80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることが特に好ましい。 In the application of a thickener, it is preferable that the total amount of the said fibrous cellulose, the said specific component, and water is 80 mass% or more with respect to the whole fibrous cellulose containing composition, and is 90 mass% or more Is more preferable, and 95% by mass or more is particularly preferable.
本発明の繊維状セルロース含有組成物の形態は特に制限されるものではなく、例えば、粉体や、スラリー、固体といった種々の形態で存在することができる。中でも繊維状セルロース含有組成物は、スラリーであることが好ましく、高粘度スラリーであることがより好ましい。具体的には、繊維状セルロース含有組成物は、繊維状セルロースの固形分濃度を0.4質量%として23℃及び回転数3rpmの条件で測定した粘度が40,000mPa・s以下であることが好ましく、35,000mPa・s以下であることがより好ましく、30,000mPa・s以下であることがさらに好ましく、25,000mPa・s以下であることが特に好ましい。下限値としては、3,000mPa・s以上のスラリーであることが好ましく、5,000mPa・s以上のスラリーであることがより好ましく、6,000mPa・s以上のスラリーであることがさらに好ましく、7,000mPa・s以上のスラリーであることが特に好ましい。この粘度を上記の上限値以下とすることで良好な塗工性を発揮し好ましい。上記の下限値以上とすることで、塗膜としたときのヤング率や強度を好適化することができ好ましい。 The form of the fibrous cellulose-containing composition of the present invention is not particularly limited, and can be present in various forms such as powder, slurry and solid. Among them, the fibrous cellulose-containing composition is preferably a slurry, and more preferably a high viscosity slurry. Specifically, the fibrous cellulose-containing composition has a viscosity of 40,000 mPa · s or less measured at 23 ° C. and 3 rpm with a solid content concentration of fibrous cellulose of 0.4 mass%. The viscosity is preferably 35,000 mPa · s or less, more preferably 30,000 mPa · s or less, and particularly preferably 25,000 mPa · s or less. As a lower limit, a slurry of 3,000 mPa · s or more is preferable, a slurry of 5,000 mPa · s or more is more preferable, and a slurry of 6,000 mPa · s or more is more preferable, 7 It is particularly preferable that the slurry has a viscosity of 1,000 mPa · s or more. Favorable coating property is exhibited by making this viscosity below the said upper limit, and it is preferable. By setting it as the above-mentioned lower limit or more, Young's modulus and strength when forming a coating film can be optimized, which is preferable.
繊維状セルロース含有組成物の粘度は、次のように測定する。繊維状セルロース含有組成物を固形分濃度が0.4質量%となるようにイオン交換水により希釈した後に、ディスパーザーにて1500rpmで5分間撹拌する。次いで、これにより得られた分散液の粘度をB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて測定する。測定条件は、回転速度3rpmとし、測定開始から3分後の粘度値を当該分散液の粘度とする。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に一昼夜静置する。粘度の測定温度は23℃とする。その他の詳細な測定条件等は、JISZ8803:2011に準拠する。1水準につき5つの試料を調製し、各2回、合計10回の計測を行い、その算術平均値を採用する。 The viscosity of the fibrous cellulose-containing composition is measured as follows. The fibrous cellulose-containing composition is diluted with ion exchange water so that the solid content concentration becomes 0.4% by mass, and then stirred for 5 minutes at 1500 rpm with a disperser. Subsequently, the viscosity of the dispersion liquid obtained by this is measured using a Brookfield viscometer (made by BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT). The measurement conditions are a rotational speed of 3 rpm, and the viscosity value 3 minutes after the start of the measurement is the viscosity of the dispersion. In addition, the dispersion to be measured is allowed to stand overnight under an environment of 23 ° C. and 50% relative humidity before measurement. The measurement temperature of viscosity is 23 ° C. Other detailed measurement conditions, etc. conform to JIS Z 8803: 2011. Prepare 5 samples per level, make 2 measurements each 10 times in total, and adopt the arithmetic mean value.
本発明の繊維状セルロース含有組成物は、微細繊維状セルロースと特定成分とを組み合わせたキットとしてもよい。例えば、両者を別々に、必要によりその他の成分とも組み合わせて提供することもできる。この場合、微細繊維状セルロースや特定成分等の組合せ量や比率は、繊維状セルロース含有組成物における配合量等と同じである。 The fibrous cellulose-containing composition of the present invention may be a kit in which fine fibrous cellulose and a specific component are combined. For example, both can be provided separately, optionally in combination with other components. In this case, the combination amount and ratio of the fine fibrous cellulose and the specific component and the like are the same as the compounding amount and the like in the fibrous cellulose-containing composition.
(塗膜)
本発明の繊維状セルロース含有組成物はこれを塗工して塗膜とすることが好ましい。塗膜の厚さは特に限定されないが、塗料としての利用形態を考慮するときには、1000μm以下であることが好ましく、500μm以下であることがより好ましく、300μm以下であることがさらに好ましく、100μm以下であることがさらに好ましく、80μm以下であることが特に好ましい。下限値としては、1μm以上が好ましく、5μm以上がより好ましく、10μm以上が特に好ましい。
(Coating)
The fibrous cellulose-containing composition of the present invention is preferably coated to form a coating. The thickness of the coating film is not particularly limited, but when considering the application form as a paint, it is preferably 1000 μm or less, more preferably 500 μm or less, still more preferably 300 μm or less, and 100 μm or less. It is more preferable that the thickness be 80 μm or less. As a lower limit, 1 micrometer or more is preferable, 5 micrometers or more are more preferable, and 10 micrometers or more are especially preferable.
塗膜の表面粗さ(本明細書においては、特に断らない限り、表面粗さとは、JISB0601:2013に規定される算術平均粗さ:Raを指すものとする)は特に限定されないが、塗膜等の用途を考慮するとき、より平滑性に優れる方が好ましい。本発明によれば、必要により、算術平均粗さ(Ra)を改善することができ、Raを0.2μm以下とすることが好ましく、0.17μm以下とすることがより好ましく、0.15μm以下とすることが特に好ましい。下限値は特に限定されないが、0.001μm以上であることが実際的である。 The surface roughness of the coating (in the present specification, unless otherwise specified, the surface roughness refers to the arithmetic average roughness: Ra defined in JIS B 0601: 2013) is not particularly limited, but the coating is When considering applications such as, it is preferable that the smoothness be better. According to the present invention, the arithmetic mean roughness (Ra) can be improved if necessary, and Ra is preferably 0.2 μm or less, more preferably 0.17 μm or less, and 0.15 μm or less It is particularly preferable to Although the lower limit value is not particularly limited, it is practical that it is 0.001 μm or more.
表面粗さは、光干渉式非接触表面形状測定器(菱化システム社製、非接触表面・層断面形状測定システムVertScan2.0、型式:R5500GML)を用い、×10対物レンズで測定範囲470.92μm×353.16μmの算術平均粗さ(Ra)を測定する。測定は1水準につき5回行い、その平均値から算術平均粗さを求める。算術平均粗さ(Ra)の定義、測定条件、算出方法等の詳細は、JISB0601:2013に準拠する。 The surface roughness is measured using an optical interference type non-contact surface profilometer (non-contact surface / layer cross-section profile measuring system VertScan 2.0, model: R5500 GML, manufactured by Lyso system Co., Ltd.), and a measurement range of 470 with an × 10 objective lens. The arithmetic mean roughness (Ra) of 92 μm × 353.16 μm is measured. The measurement is performed 5 times per level, and the arithmetic average roughness is determined from the average value. Details of the definition of arithmetic mean roughness (Ra), measurement conditions, calculation method and the like conform to JIS B 0601: 2013.
塗膜のヤング率は特に限定されないが、より高いヤング率とすることを考慮するとき、例えば、0.3GPa以上であることが好ましく、0.5GPa以上であることがより好ましく、0.7GPa以上であることがさらに好ましく、0.8GPa以上であることが特に好ましい。上限値としては、8GPa以下であることが実際的である。本発明によれば、このような高いヤング率を達成できるため、高弾性率が要求される用途において好適に対応することができる。 The Young's modulus of the coating film is not particularly limited, but when considering a higher Young's modulus, for example, it is preferably 0.3 GPa or more, more preferably 0.5 GPa or more, and 0.7 GPa or more. Is more preferably, and particularly preferably 0.8 GPa or more. The upper limit is practically 8 GPa or less. According to the present invention, since such a high Young's modulus can be achieved, it can be suitably coped with in applications where a high elastic modulus is required.
塗膜のヤング率は、引張試験機テンシロン(エー・アンド・デイ社製)を用いて、つかみ具間の試験片長さを50mm、引張速度を5mm/分とする以外はJIS P 8113:2006に準拠して測定する。ヤング率を測定する際には、23℃、相対湿度50%で24時間調湿したものを試験片として用いる。測定は1水準につき5回行い、その平均値を採用する。 The Young's modulus of the coating is JIS P 8113: 2006 except that the length of the test piece between the jaws is 50 mm and the tensile speed is 5 mm / min using a tensile tester Tensilon (manufactured by A & D Co.). Measure in compliance. When measuring Young's modulus, what was conditioned for 24 hours at 23 degreeC and 50% of relative humidity is used as a test piece. The measurement is performed 5 times per level, and the average value is adopted.
(膜の製造方法)
増粘剤、塗料、膜等の製造工程は、特に限定されない。
増粘剤は、繊維幅が1000nm以下であり、亜リン酸基又は亜リン酸基に由来する置換基を有する繊維状セルロースを含む分散液(スラリー状の場合がある)と、特定成分もしくはこれを含む溶液と、必要により他の成分(例えば水)とを混合することにより製造することができる。
塗料は、微細繊維状セルロース(分散液であってもよい)と、特定成分(溶液であってもよい)と、樹脂(例えばアクリル樹脂)と、硬化剤(例えばポリイソシアネート)と、必要により他の成分(例えば有機溶媒)とを混合することにより製造することができる。
膜は、微細繊維状セルロースと特定成分とを含む組成物(例えば、上記した塗料又は増粘剤など)を塗布して、塗膜を形成することにより製造することができる。具体的には、例えば、微細繊維状セルロースと特定成分とを含む組成物を基材上に塗工する工程とこれを乾燥する工程により塗膜を形成することができる。
上記で形成した塗膜は基材から剥離して、シートにしてもよい。
また、シートは、微細繊維状セルロースと特定成分とを含む組成物(上記した塗料又は増粘剤でもよい)を抄紙することにより製造してもよい。
(Method of manufacturing membrane)
The manufacturing process of the thickener, the paint, the film and the like is not particularly limited.
The thickener includes a dispersion (which may be in the form of a slurry) containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less and having a phosphite group or a substituent derived from a phosphite group, and a specific component or a dispersion thereof It can be produced by mixing a solution containing and optionally other components (for example, water).
The coating material may, if necessary, other fine fibrous cellulose (which may be a dispersion), a specific component (which may be a solution), a resin (such as an acrylic resin), a curing agent (such as a polyisocyanate), and the like. It can be produced by mixing with a component (for example, an organic solvent) of
The film can be produced by applying a composition containing fine fibrous cellulose and a specific component (for example, the above-mentioned paint, thickener, etc.) to form a coating film. Specifically, for example, a coated film can be formed by a step of applying a composition containing fine fibrous cellulose and a specific component on a substrate and a step of drying the same.
The coating film formed above may be peeled off from the substrate to form a sheet.
Alternatively, the sheet may be produced by papermaking of a composition (which may be the above-mentioned paint or thickener) containing fine fibrous cellulose and a specific component.
<塗工工程>
塗工工程は、微細繊維状セルロースと特定成分とを含む組成物(上記した塗料又は増粘剤でもよい)を基材上に塗工する工程である。
シートを製造する場合には、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
<Coating process>
The coating step is a step of coating a composition (which may be the above-described paint or thickener) containing fine fibrous cellulose and a specific component on a substrate.
In the case of producing a sheet, the sheet can be produced continuously by using a coating apparatus and a long base material.
塗工工程で用いる基材の材質は、特に限定されないが、組成物に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。 The material of the substrate used in the coating step is not particularly limited, but a material having high wettability to the composition may be able to suppress shrinkage and the like of the sheet at the time of drying, but the sheet formed after drying is It is preferable to select one that can be easily peeled off. Among them, a resin film or plate or a metal film or plate is preferable, but is not particularly limited. For example, films or plates of resins such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polyvinylidene chloride, aluminum, zinc, copper, metal films or plates of iron plate, and those surfaces of which are oxidized, stainless steel Films and boards, brass films and boards, etc. can be used.
塗工工程において、塗工される組成物の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合、所定の厚み、坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠の質は特に限定されないが、乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂板又は金属板を成形したものが好ましいが、特に限定されない。例えばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板及び、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。 In the coating process, when the viscosity of the composition to be coated is low and it develops on a substrate, a frame for haze prevention is fixed on the substrate to obtain a sheet of a predetermined thickness and basis weight. You may use it. The quality of the frame for blocking is not particularly limited, but it is preferable to select one that can be easily peeled off the end of the sheet adhering after drying. Among them, one obtained by molding a resin plate or a metal plate is preferable, but it is not particularly limited. For example, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polypropylene plates, polyvinylidene chloride plates, etc., metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, iron plates, etc. and their surfaces oxidized The thing which shape | molded the thing, a stainless steel plate, a brass plate etc. can be used.
組成物を塗工する塗工機としては、例えば、アプリケーター、ロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。厚みをより均一にできることから、アプリケーター、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターが好ましい。 As a coating machine which coats a composition, an applicator, a roll coater, a gravure coater, a die coater, a curtain coater, an air doctor coater etc. can be used, for example. An applicator, a die coater, a curtain coater, and a spray coater are preferable because the thickness can be made more uniform.
塗工温度は特に限定されないが、20℃以上45℃以下であることが好ましく、25℃以上40℃以下であることがより好ましく、27℃以上35℃以下であることがさらに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、組成物を容易に塗工でき、上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。 The coating temperature is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or more and 45 ° C. or less, more preferably 25 ° C. or more and 40 ° C. or less, and still more preferably 27 ° C. or more and 35 ° C. or less. If the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the composition can be easily coated, and if it is equal to or lower than the above upper limit, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.
塗工工程においては、シートの仕上がり坪量が10g/m2以上100g/m2以下、好ましくは20g/m2以上60g/m2以下になるように組成物を塗工することが好ましい。坪量が上記範囲内となるように塗工することで、強度に優れたシートが得られる。 In the coating step, the composition is preferably coated such that the finished basis weight of the sheet is 10 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less, preferably 20 g / m 2 or more and 60 g / m 2 or less. By coating so that a basis weight may become in the said range, the sheet | seat excellent in intensity | strength is obtained.
塗工工程は、基材上に塗工した組成物を乾燥させる工程を含むことが好ましい。乾燥方法としては、特に限定されないが、非接触の乾燥方法でも、シートを拘束しながら乾燥する方法の何れでもよく、これらを組み合わせてもよい。 The coating step preferably includes the step of drying the composition coated on the substrate. The drying method is not particularly limited, but it may be either a non-contact drying method or a method of drying while restraining the sheet, or a combination thereof.
非接触の乾燥方法としては、特に限定されないが、熱風、赤外線、遠赤外線又は近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線又は近赤外線による乾燥は、赤外線装置、遠赤外線装置又は近赤外線装置を用いて行うことができるが、特に限定されない。加熱乾燥法における加熱温度は特に限定されないが、20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができ、上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制及び微細繊維状セルロースが熱によって変色することを抑制できる。 The non-contact drying method is not particularly limited, but a method of heating and drying with hot air, infrared rays, far infrared rays or near infrared rays (heat drying method), a method of vacuum drying (vacuum drying method) may be applied. Can. Although the heat drying method and the vacuum drying method may be combined, the heat drying method is usually applied. Drying by infrared light, far infrared light or near infrared light can be performed using an infrared light device, a far infrared light device or a near infrared light device, but is not particularly limited. The heating temperature in the heating and drying method is not particularly limited, but is preferably 20 ° C. or more and 150 ° C. or less, and more preferably 25 ° C. or more and 105 ° C. or less. The dispersion medium can be volatilized quickly if the heating temperature is at least the lower limit, and the cost required for heating can be suppressed and the fine fibrous cellulose can be prevented from being discolored by heat if the heating temperature is at least the upper limit. .
<抄紙工程>
シートを製造する場合、シートの製造工程は、微細繊維状セルロースと特定成分とを含む組成物(上記した塗料又は増粘剤でもよい)を抄紙する工程を含んでもよい。抄紙工程で抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、これらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等公知の抄紙を行ってもよい。
<Paper-making process>
In the case of producing a sheet, the step of producing the sheet may include the step of producing a composition containing the fine fibrous cellulose and the specific component (which may be the above-mentioned paint or thickener). Examples of the paper making machine in the paper making process include continuous paper machines such as long mesh type, circular net type and inclined type, and a multilayer paper making machine combining these. In the paper making process, known paper making such as hand paper making may be performed.
抄紙工程では、上記組成物をワイヤー上で濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、プレス、乾燥することでシートを得る。上記組成物を濾過、脱水する場合、濾過時の濾布としては特に限定されないが、微細繊維状セルロースや防腐剤は通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないことが重要である。このような濾布としては特に限定されないが、有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしては特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。具体的には孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmのポリテトラフルオロエチレンの多孔膜、孔径0.1μm以上20μm以下、例えば1μmのポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられるが、特に限定されない。 In the paper making process, the above composition is filtered and dewatered on a wire to obtain a wet paper sheet, and then pressed and dried to obtain a sheet. When the above composition is filtered and dewatered, it is not particularly limited as a filter cloth at the time of filtration, but it is important that fine fibrous cellulose and preservatives do not pass through, and the filtration rate does not become too slow. Such a filter cloth is not particularly limited, but a sheet made of an organic polymer, a woven fabric, and a porous membrane are preferable. The organic polymer is not particularly limited, but non-cellulosic organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like are preferable. Specific examples thereof include porous films of polytetrafluoroethylene with a pore diameter of 0.1 μm to 20 μm, such as 1 μm, and woven fabrics of polyethylene terephthalate or polyethylene with a pore diameter of 0.1 μm to 20 μm, such as 1 μm, but are not particularly limited.
上記組成物からシートを製造する方法としては、特に限定されないが、例えばWO2011/013567に記載の製造装置を用いる方法等が挙げられる。この製造装置は、微細繊維状セルロースを含む組成物を無端ベルトの上面に吐出し、吐出された組成物から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させて繊維シートを生成する乾燥セクションとを備えている。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 Although it does not specifically limit as a method to manufacture a sheet | seat from the said composition, For example, the method of using the manufacturing apparatus as described in WO2011 / 2013567, etc. are mentioned. This manufacturing apparatus discharges a composition containing fine fibrous cellulose onto the top surface of an endless belt, squeezes the dispersion medium from the discharged composition to form a web, and the web is dried to form fibers. And a drying section for producing a sheet. An endless belt is disposed from the water squeezing section to the drying section, and the web generated in the water squeezing section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.
採用できる脱水方法としては特に限定されないが、紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては特に限定されないが、紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどの方法が好ましい。 The dehydrating method that can be adopted is not particularly limited, but the dehydrating method usually used in the production of paper may be mentioned, and a method of dehydrating with a long mesh, circular net, inclined wire or the like and then dehydrating with a roll press is preferable. Further, the drying method is not particularly limited, and examples thereof include methods used in the production of paper. For example, methods such as a cylinder drier, a Yankee drier, hot air drying, a near infrared heater, and an infrared heater are preferable.
(積層体)
上述した工程で得られた塗膜又はシートに、さらに他の層を積層して積層体を形成してもよい。このような他の層は、塗膜又はシートの両表面上に設けられていてもよいが、塗膜又はシートの一方の面上にのみ設けられていてもよい。塗膜又はシートの少なくとも一方の面上に積層される他の層としては、例えば、樹脂層や無機層を挙げることができる。
(Laminate)
Another layer may be further laminated on the coating film or sheet obtained in the above-described process to form a laminate. Such other layers may be provided on both surfaces of the coating or sheet, but may be provided only on one side of the coating or sheet. As another layer laminated | stacked on at least one surface of a coating film or a sheet | seat, a resin layer and an inorganic layer can be mentioned, for example.
積層体の具体例としては、例えば、塗膜又はシートの少なくとも一方の面上に樹脂層が直接積層された積層体や、塗膜又はシートの少なくとも一方の面上に無機層が直接積層された積層体、樹脂層、塗膜又はシート、無機層がこの順で積層された積層体、塗膜又はシート、樹脂層、無機層がこの順で積層された積層体、塗膜又はシート、無機層、樹脂層がこの順で積層された積層体を挙げることができる。積層体の層構成は上記に限定されるものではなく、用途に応じて種々の態様とすることができる。 Specific examples of the laminate include, for example, a laminate in which a resin layer is directly laminated on at least one surface of a coating film or a sheet, or an inorganic layer is directly laminated on at least one surface of a coating film or a sheet Laminate, resin layer, coating film or sheet, laminate obtained by laminating inorganic layer in this order, coating film or sheet, resin layer, laminate obtained by laminating inorganic layer in this order, coating film or sheet, inorganic layer And a laminated body in which resin layers are laminated in this order. The layer configuration of the laminate is not limited to the above, and various embodiments can be made depending on the application.
<樹脂層>
樹脂層は、天然樹脂や合成樹脂を主成分とする層である。ここで、主成分とは、樹脂層の全質量に対して、50質量%以上含まれている成分を指す。樹脂の含有量は、樹脂層の全質量に対して、60質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、80質量%以上であることがさらに好ましく、90質量%以上であることが特に好ましい。なお、樹脂の含有量は、100質量%とすることもでき、95質量%以下であってもよい。
<Resin layer>
The resin layer is a layer mainly composed of a natural resin or a synthetic resin. Here, the main component refers to a component contained at 50% by mass or more with respect to the total mass of the resin layer. The content of the resin is preferably 60% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and still more preferably 80% by mass or more, based on the total mass of the resin layer. It is particularly preferable to be the above. In addition, content of resin can also be 100 mass%, and may be 95 mass% or less.
天然樹脂としては、例えば、ロジン、ロジンエステル、水添ロジンエステル等のロジン系樹脂を挙げることができる。 Examples of natural resins include rosin-based resins such as rosin, rosin ester and hydrogenated rosin ester.
合成樹脂としては、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリウレタン樹脂及びアクリル樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましい。中でも、合成樹脂はポリカーボネート樹脂及びアクリル樹脂から選択される少なくとも1種であることが好ましく、ポリカーボネート樹脂であることがより好ましい。なお、アクリル樹脂は、ポリアクリロニトリル及びポリ(メタ)アクリレートから選択される少なくともいずれか1種であることが好ましい。 The synthetic resin is preferably at least one selected from, for example, polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, polyethylene naphthalate resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polyimide resin, polystyrene resin, polyurethane resin and acrylic resin. Among them, the synthetic resin is preferably at least one selected from polycarbonate resins and acrylic resins, and more preferably polycarbonate resins. The acrylic resin is preferably at least one selected from polyacrylonitrile and poly (meth) acrylate.
樹脂層を構成するポリカーボネート樹脂としては、例えば、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が挙げられる。これらの具体的なポリカーボネート系樹脂は公知であり、例えば特開2010−023275号公報に記載されたポリカーボネート系樹脂が挙げられる。 As polycarbonate resin which comprises a resin layer, aromatic polycarbonate-type resin and aliphatic polycarbonate-type resin are mentioned, for example. These specific polycarbonate resins are known, and examples thereof include polycarbonate resins described in JP-A-2010-023275.
樹脂層を構成する樹脂は1種を単独で用いてもよく、複数の樹脂成分が共重合又は、グラフト重合してなる共重合体を用いてもよい。また、複数の樹脂成分を物理的なプロセスで混合したブレンド材料として用いてもよい。 The resin constituting the resin layer may be used alone, or a copolymer obtained by copolymerization or graft polymerization of a plurality of resin components may be used. Also, a plurality of resin components may be used as a blend material mixed in a physical process.
塗膜又はシートと樹脂層の間には、接着層が設けられていてもよく、また接着層が設けられておらず、塗膜又はシートと樹脂層が直接密着をしていてもよい。塗膜又はシートと樹脂層の間に接着層が設けられる場合は、接着層を構成する接着剤として、例えば、アクリル系樹脂を挙げることができる。また、アクリル系樹脂以外の接着剤としては、例えば、塩化ビニル樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂、スチレン/アクリル酸エステル共重合体樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニル/(メタ)アクリル酸エステル共重合体樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体樹脂や、SBR、NBR等のゴム系エマルジョンなどが挙げられる。 An adhesive layer may be provided between the coating film or sheet and the resin layer, or the adhesive layer may not be provided, and the coating film or sheet may be in direct contact with the resin layer. When an adhesive layer is provided between a coating film or a sheet and a resin layer, an acrylic resin can be mentioned as an adhesive agent which comprises an adhesive layer, for example. Moreover, as adhesives other than acrylic resin, for example, vinyl chloride resin, (meth) acrylic acid ester resin, styrene / acrylic acid ester copolymer resin, vinyl acetate resin, vinyl acetate / (meth) acrylic acid ester copolymer Polymer resin, urethane resin, silicone resin, epoxy resin, ethylene / vinyl acetate copolymer resin, polyester resin, polyvinyl alcohol resin, ethylene vinyl alcohol copolymer resin, and rubber-based emulsions such as SBR and NBR. Be
塗膜又はシートと樹脂層の間に接着層が設けられていない場合は、樹脂層が密着助剤を有してもよく、また、樹脂層の表面に親水化処理等の表面処理を行ってもよい。
密着助剤としては、例えば、イソシアネート基、カルボジイミド基、エポキシ基、オキサゾリン基、アミノ基及びシラノール基から選択される少なくとも1種を含む化合物や、有機ケイ素化合物が挙げられる。中でも、密着助剤はイソシアネート基を含む化合物(イソシアネート化合物)及び有機ケイ素化合物から選択される少なくとも1種であることが好ましい。有機ケイ素化合物としては、例えば、シランカップリング剤縮合物や、シランカップリング剤を挙げることができる。
なお、親水化処理以外の表面処理の方法としては、コロナ処理、プラズマ放電処理、UV照射処理、電子線照射処理、火炎処理等を挙げることができる。
When the adhesive layer is not provided between the coating film or the sheet and the resin layer, the resin layer may have a cohesion aid, and the surface of the resin layer is subjected to surface treatment such as hydrophilization treatment. It is also good.
Examples of the adhesion assistant include compounds containing at least one selected from an isocyanate group, a carbodiimide group, an epoxy group, an oxazoline group, an amino group and a silanol group, and an organic silicon compound. Among them, the adhesion assistant is preferably at least one selected from a compound containing an isocyanate group (isocyanate compound) and an organic silicon compound. As an organosilicon compound, a silane coupling agent condensate and a silane coupling agent can be mentioned, for example.
As surface treatment methods other than the hydrophilization treatment, corona treatment, plasma discharge treatment, UV irradiation treatment, electron beam irradiation treatment, flame treatment and the like can be mentioned.
<無機層>
無機層を構成する物質としては、特に限定されないが、例えばアルミニウム、ケイ素、マグネシウム、亜鉛、錫、ニッケル、チタン;これらの酸化物、炭化物、窒化物、酸化炭化物、酸化窒化物、もしくは酸化炭化窒化物;又はこれらの混合物が挙げられる。高い防湿性が安定に維持できるとの観点からは、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化炭化ケイ素、酸化窒化ケイ素、酸化炭化窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化炭化アルミニウム、酸化窒化アルミニウム、又はこれらの混合物が好ましい。
<Inorganic layer>
The material constituting the inorganic layer is not particularly limited, but, for example, aluminum, silicon, magnesium, zinc, tin, nickel, titanium; their oxides, carbides, nitrides, oxidized carbides, oxynitrides, or oxycarbonitriding Or mixtures thereof. Silicon oxide, silicon nitride, silicon oxycarbide, silicon oxynitride, silicon oxynitride carbonitride, aluminum oxide, aluminum nitride, aluminum oxycarbide, aluminum oxynitride, or these from the viewpoint of high stability of maintaining high moisture resistance. Mixtures are preferred.
無機層の形成方法は、特に限定されない。一般に、薄膜を形成する方法は大別して、化学的気相成長法(Chemical Vapor Deposition、CVD)と物理成膜法(Physical Vapor Deposition、PVD)とがあるが、いずれの方法を採用してもよい。CVD法としては、具体的には、プラズマを利用したプラズマCVD、加熱触媒体を用いて材料ガスを接触熱分解する触媒化学気相成長法(Cat−CVD)等が挙げられる。PVD法としては、具体的には、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッタリング等が挙げられる。 The method of forming the inorganic layer is not particularly limited. Generally, methods for forming thin films are roughly classified into chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD), but any method may be adopted. . Specific examples of the CVD method include plasma CVD using plasma, and catalytic chemical vapor deposition (Cat-CVD) which catalytically decomposes a material gas using a heating catalyst. Specifically as a PVD method, vacuum evaporation, ion plating, sputtering etc. are mentioned.
また、無機層の形成方法としては、原子層堆積法(Atomic Layer Deposition、ALD)を採用することもできる。ALD法は、形成しようとする膜を構成する各元素の原料ガスを、層を形成する面に交互に供給することにより、原子層単位で薄膜を形成する方法である。成膜速度が遅いという欠点はあるが、プラズマCVD法以上に、複雑な形状の面でもきれいに覆うことができ、欠陥の少ない薄膜を成膜することが可能であるという利点がある。また、ALD法には、膜厚をナノオーダーで制御することができ、広い面を覆うことが比較的容易である等の利点がある。さらにALD法は、プラズマを用いることにより、反応速度の向上、低温プロセス化、未反応ガスの減少が期待できる。 In addition, as a method of forming the inorganic layer, atomic layer deposition (ALD) can also be adopted. The ALD method is a method of forming a thin film in atomic layer units by alternately supplying source gases of the respective elements constituting the film to be formed to the surface on which the layer is formed. Although there is a disadvantage that the deposition rate is slow, there is an advantage over the plasma CVD method that it can cleanly cover even complex shapes and can deposit a thin film with few defects. In addition, the ALD method has an advantage that the film thickness can be controlled in nano order, and covering a wide surface is relatively easy. Furthermore, the ALD method can be expected to improve the reaction rate, reduce the temperature to a low temperature, and reduce the unreacted gas by using plasma.
(用途)
本発明のセルロース含有組成物は、増粘剤として各種用途に使用することができる。
また、本発明の繊維状セルロース含有組成物は、例えば、塗料、樹脂、エマルジョン、水硬性材料(セメント)、又はゴムと混合し補強材として使用してもよい。
本発明のセルロース含有組成物を用いて、各種の塗膜又はシートを作製してもよい。
(Use)
The cellulose-containing composition of the present invention can be used as a thickener in various applications.
In addition, the fibrous cellulose-containing composition of the present invention may be mixed with, for example, a paint, a resin, an emulsion, a hydraulic material (cement), or a rubber and used as a reinforcing material.
Various films or sheets may be produced using the cellulose-containing composition of the present invention.
シートは、各種のディスプレイ装置、各種の太陽電池、等の光透過性基板の用途に適している。また、電子機器の基板、家電の部材、各種の乗り物や建物の窓材、内装材、外装材、包装用資材等の用途にも適している。さらに、糸、フィルタ、織物、緩衝材、スポンジ、研磨材などの他、シートそのものを補強材として使う用途にも適している。 The sheet is suitable for use as a light transmitting substrate such as various display devices and various solar cells. In addition, it is suitable for applications such as substrates of electronic devices, members of household appliances, window materials of various vehicles and buildings, interior materials, exterior materials, packaging materials, and the like. Furthermore, in addition to yarns, filters, fabrics, cushioning materials, sponges, abrasives and the like, the sheet itself is suitable for use as a reinforcing material.
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。なお、以下の実施例では説明の便宜を考慮し、微細繊維状セルロースを処理したスラリーを分散液と称し、これと特定成分とを含むものを繊維状セルロース含有組成物と称する。そして、繊維状セルロース含有組成物と樹脂と硬化剤等を配合したものを塗料と称する。しかしながら、これにより本発明の範囲が限定して解釈されるものではない。例えば、塗料などの微細繊維状セルロースと特定成分とその他の成分とを含有するものも、本発明の繊維状セルロース含有組成物の範囲に包含される。 The features of the present invention will be more specifically described below with reference to examples and comparative examples. The materials, amounts used, proportions, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as limited by the specific examples shown below. In addition, in consideration of the convenience of description in the following examples, a slurry obtained by treating fine fibrous cellulose is referred to as a dispersion, and a composition containing this and a specific component is referred to as a fibrous cellulose-containing composition. And what mix | blended fibrous cellulose containing composition, resin, a hardening agent etc. is called a coating material. However, this should not be construed as limiting the scope of the present invention. For example, one containing fine fibrous cellulose such as a paint, a specific component and other components is also included in the scope of the fibrous cellulose-containing composition of the present invention.
<微細繊維状セルロース分散液(1)の製造>
(亜リン酸化工程)
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。
<Production of Fine Fibrous Cellulose Dispersion (1)>
(Phosphorus oxidation process)
Softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper Co., Ltd. (solid content 93% by mass, basis weight 245 g / m 2 in sheet form, Canadian standard freeness (CSF) of 700 ml determined according to JIS P 8121) It was used.
この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、亜リン酸(ホスホン酸)と尿素の混合水溶液を添加して、亜リン酸(ホスホン酸)33質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調製し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で250秒加熱し、パルプ中のセルロースに亜リン酸基を導入し、亜リン酸化パルプを得た。 This raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of phosphorous acid (phosphonic acid) and urea is added to 100 parts by mass (raw dry mass) of the above-mentioned raw material pulp, 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid), 120 parts by mass of urea, water 150 It prepared so that it might become a mass part and the chemical | medical solution impregnated pulp was obtained. Next, the chemical-impregnated pulp obtained was heated for 250 seconds with a hot-air drier at 165 ° C. to introduce a phosphorous group to cellulose in the pulp to obtain a phosphorous-oxidized pulp.
次いで、得られた亜リン酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、亜リン酸化パルプ100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 Then, the resulting phosphorous oxide pulp was washed. After washing the pulp dispersion obtained by pouring 10 L of ion-exchanged water per 100 g (absolute dry mass) of phosphorous oxide pulp, the washing treatment is repeated so as to uniformly disperse the pulp, and then the filtration dewatering operation is repeated. Went by. When the electric conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, it was regarded as the washing end point.
次いで、洗浄後の亜リン酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後の亜リン酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下の亜リン酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該亜リン酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施された亜リン酸化パルプを得た。次いで、中和処理後の亜リン酸化パルプに対して、上記洗浄処理を行った。 Next, neutralization treatment was performed on the phosphite pulp after washing as follows. First, after diluting the washed phosphorous oxide pulp with 10 L of ion-exchanged water, a phosphorous oxide pulp slurry having a pH of 12 or more and 13 or less is obtained by adding little by little a 1 N aqueous solution of sodium hydroxide while stirring. Obtained. Next, the phosphorous oxide pulp slurry was dewatered to obtain a phosphorous oxide pulp subjected to neutralization treatment. Next, the above-mentioned washing treatment was performed on the phosphite oxidized pulp after the neutralization treatment.
これにより得られた亜リン酸化パルプに対しFT−IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。また、得られた亜リン酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。なお、得られた亜リン酸化パルプについて、後述する〔亜リン酸基量の測定〕に記載の測定方法で測定される亜リン酸基量(第1解離酸量)は1.51mmol/gだった。なお、総解離酸量は、1.54mmol/gであった。 The infrared absorption spectrum of the phosphorous oxide pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, P = O-based absorption of the phosphonic acid group, which is a tautomer of the phosphite group, was observed around 1210 cm -1 , and the phosphite group (phosphonic acid group) was added to the pulp. Was confirmed. In addition, when the obtained phosphorous oxide pulp is tested and analyzed by an X-ray diffractometer, two positions of 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 ° or more and 23 ° or less are detected. A typical peak was confirmed, and it was confirmed to have cellulose type I crystals. In addition, about the obtained phosphorous oxide pulp, the amount of phosphorous acid groups (the amount of 1st dissociating acid) measured by the measuring method as described in the measurement of the amount of phosphorous acid groups mentioned later is 1.51 mmol / g. The The total amount of dissociated acid was 1.54 mmol / g.
(解繊処理)
得られた亜リン酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液(1)を得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の測定方法に準じて透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3〜5nmであった。
なお、上記微細繊維状セルロースの0.4質量%粘度を測定したところ22400[mPa・s]であった。
(Disintegration process)
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorous oxide pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated three times at a pressure of 200 MPa with a wet atomization apparatus (starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (1) containing fine fibrous cellulose. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Moreover, it was 3-5 nm when the fiber width of fine fibrous cellulose was measured using the transmission electron microscope according to the following measuring method.
In addition, when the 0.4 mass% viscosity of the said fine fibrous cellulose was measured, it was 22400 [mPa * s].
<繊維幅の測定>
微細繊維状セルロースの繊維幅を下記の方法で測定した。
湿式微粒化装置にて処理をして得られた上記微細繊維状セルロース分散液の上澄み液を、微細繊維状セルロースの濃度が0.01質量%以上0.1質量%以下となるように水で希釈し、親水化処理したカーボングリッド膜に滴下した。これを乾燥した後、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。
<Measurement of fiber width>
The fiber width of the fine fibrous cellulose was measured by the following method.
The supernatant liquid of the above-mentioned fine fibrous cellulose dispersion obtained by treatment with a wet atomization device is treated with water so that the concentration of fine fibrous cellulose is 0.01% by mass or more and 0.1% by mass or less The solution was dropped on a diluted and hydrophilized carbon grid film. After drying, it was stained with uranyl acetate and observed with a transmission electron microscope (JEOL-2000EX manufactured by JEOL Ltd.).
<微細繊維状セルロース分散液(2)の製造>
微細繊維状セルロース分散液(1)に、微細繊維状セルロース1質量部に対して、酵素含有液(AB Enzymes社製、 ECOPULP R、酵素含有量は約5質量%)を3.0×10-6質量部添加し、18,500回転で2分間撹拌した。これを回収し、微細繊維状セルロース分散液(2)を得た。微細繊維状セルロース分散液(2)は酵素を含む。
なお、上記微細繊維状セルロースの0.4質量%粘度を測定したところ9200[mPa・s]であった。
<Production of Fine Fibrous Cellulose Dispersion (2)>
In the fine fibrous cellulose dispersion (1), an enzyme-containing solution (manufactured by AB Enzymes Co., Ltd., ECOPULP R, with an enzyme content of about 5% by mass) relative to 1 part by mass of the fine fibrous cellulose is 3.0 × 10 − 6 parts by mass were added and stirred at 18,500 rpm for 2 minutes. This was collected to obtain a fine fibrous cellulose dispersion (2). The fine fibrous cellulose dispersion (2) contains an enzyme.
In addition, when the 0.4 mass% viscosity of the said fine fibrous cellulose was measured, it was 9200 [mPa * s].
<微細繊維状セルロース分散液Aの製造>
(TEMPO酸化工程)
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(未乾燥)を使用した。この原料パルプに対してアルカリTEMPO酸化処理を次のようにして行った。まず、乾燥質量100質量部相当の上記原料パルプと、TEMPO(2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル)1.6質量部と、臭化ナトリウム10質量部を、水10000質量部に分散させた。次いで、13質量%の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、1.0gのパルプに対して3.8mmolになるように加えて反応を開始した。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10以上10.5以下に保ち、pHに変化が見られなくなった時点で反応終了とみなした。
<Production of Fine Fibrous Cellulose Dispersion A>
(TEMPO oxidation process)
As raw material pulp, softwood kraft pulp (undried) made by Oji Paper Co., Ltd. was used. The raw material pulp was subjected to alkaline TEMPO oxidation treatment as follows. First, the above raw material pulp equivalent to a dry mass of 100 parts by mass, 1.6 parts by mass of TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl), 10 parts by mass of sodium bromide, 10000 parts of water It was dispersed in the department. Then, 13 mass% sodium hypochlorite aqueous solution was added so that it might become 3.8 mmol with respect to 1.0 g of pulp, and reaction was started. During the reaction, a 0.5 M aqueous solution of sodium hydroxide was added dropwise to maintain the pH at 10 or more and 10.5 or less, and when no change was observed in the pH, the reaction was regarded as complete.
次いで、得られたTEMPO酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、TEMPO酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。 Next, the obtained TEMPO oxidized pulp was washed. Washing is performed by dewatering the pulp slurry after TEMPO oxidation to obtain a dewatered sheet, pouring 5000 parts by mass of ion-exchanged water, stirring and uniformly dispersing, and then repeating the operation of filtering and dewatering. The When the electric conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, it was regarded as the washing end point.
この脱水シートに対して、残存するアルデヒド基の追酸化処理を次のようにして行った。乾燥質量100質量部相当の上記脱水シートを、0.1mol/L酢酸緩衝液(pH4.8)10000質量部に分散させた。次いで80%亜塩素酸ナトリウム113質量部を加え、直ちに密閉した後、マグネチックスターラーを用いて500rpmで撹拌しながら室温で48時間反応させ、パルプスラリーを得た。
次いで、得られた追酸化済みTEMPO酸化パルプに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、追酸化後のパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、5000質量部のイオン交換水を注ぎ、撹拌して均一に分散させた後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
On this dehydrated sheet, additional oxidation treatment of the remaining aldehyde group was performed as follows. The dehydrated sheet equivalent to 100 parts by mass of dry mass was dispersed in 10000 parts by mass of 0.1 mol / L acetate buffer (pH 4.8). Next, 113 parts by mass of 80% sodium chlorite was added and immediately sealed, and then reacted at room temperature for 48 hours while stirring at 500 rpm using a magnetic stirrer to obtain a pulp slurry.
Next, the obtained post-oxidized TEMPO oxidized pulp was washed. The washing treatment is performed by dewatering the pulp slurry after the additional oxidation to obtain a dewatered sheet, pouring 5000 parts by mass of ion exchanged water, stirring and uniformly dispersing, and then repeating the operation of filtering and dewatering. The When the electric conductivity of the filtrate became 100 μS / cm or less, it was regarded as the washing end point.
これにより得られたTEMPO酸化パルプについて、後述する測定方法で測定されるカルボキシ基量は、1.30mmol/gであった。
また、得られたTEMPO酸化パルプを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。
The amount of carboxy groups measured by the measurement method described later was 1.30 mmol / g for the TEMPO oxidized pulp thus obtained.
In addition, when the obtained TEMPO oxidized pulp is tested and analyzed by an X-ray diffractometer, it is found at two positions of 2θ = 14 ° or more and 17 ° or less and 2θ = 22 or more and 23 ° or less A typical peak was confirmed and confirmed to have cellulose type I crystals.
(解繊処理)
得られたTEMPO酸化パルプにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Aを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3〜5nmであった。
なお、上記微細繊維状セルロースの0.4質量%粘度を測定したところ20400[mPa・s]であった。
(Disintegration process)
Ion-exchanged water was added to the obtained TEMPO oxidized pulp to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated three times at a pressure of 200 MPa with a wet atomization apparatus (starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion A containing fine fibrous cellulose. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Moreover, it was 3-5 nm when the fiber width of fine fibrous cellulose was measured using the transmission electron microscope.
In addition, when the 0.4 mass% viscosity of the said fine fibrous cellulose was measured, it was 20400 [mPa * s].
各微細繊維状セルロースの物性は下記の手順にしたがって測定した。その結果を上記の表1に記載した。 Physical properties of each fine fibrous cellulose were measured according to the following procedure. The results are listed in Table 1 above.
<亜リン酸基量の測定>
微細繊維状セルロースの亜リン酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図1)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値を亜リン酸基量(mmol/g)とした。
<Measurement of phosphorous acid content>
The phosphite group content of the fine fibrous cellulose was prepared by diluting the fine fibrous cellulose dispersion containing the fine fibrous cellulose to be treated with ion-exchanged water to a content of 0.2% by mass. The cellulose-containing slurry was treated with an ion exchange resin and then measured by titration with an alkali.
The treatment with ion exchange resin is carried out by adding 1/10 strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; Organo Corporation, conditioned) to the above fibrous cellulose-containing slurry and shaking it for 1 hour It was carried out by pouring on a mesh of 90 μm mesh to separate resin and slurry.
Moreover, the titration using an alkali measures the change of the pH value which a slurry shows, adding 10 microliters of 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution for 5 seconds to the fibrous cellulose containing slurry after the process by an ion exchange resin. It did by doing. The titration was performed while blowing nitrogen gas into the slurry 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, in the curve obtained by plotting the measured pH against the amount of addition of alkali, two points at which the increment (the differential value of the pH with respect to the amount dropped by the alkali) becomes maximum are observed. Among these, the maximum point of the increment obtained first after adding alkali is called the first end point, and the maximum point of the increment obtained next is called the second end point (FIG. 1). The amount of alkali required from the start of the titration to the first end point is equal to the amount of the first dissociated acid in the slurry used for the titration. Also, the amount of alkali required from the start of titration to the second end point becomes equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used for the titration. In addition, the value which remove | divided the amount of alkalis (mmol) required from the titration start to the 1st end point with solid content (g) in the slurry for titration is made the amount of phosphorous acid groups (mmol / g).
<カルボキシ基量の測定>
微細繊維状セルロースのカルボキシ基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース含有スラリーにイオン交換水を添加して、含有量を0.2質量%とし、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、0.2質量%の微細繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社製、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察すると、図2に示されるような滴定曲線が得られる。図2に示されるように、この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が一つ観測される。この増分の極大点を第1終点と呼ぶ。ここで、図2における滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼ぶ。第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の微細繊維状セルロース含有スラリー中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出した。
なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン(H+)であるときの繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)を示している。
<Measurement of amount of carboxy group>
The amount of carboxy groups of the fine fibrous cellulose is obtained by adding ion exchange water to the fine fibrous cellulose-containing slurry containing the fine fibrous cellulose to be treated to have a content of 0.2 mass%, and treating with an ion exchange resin After the measurement, measurement was performed by titration with an alkali.
The treatment with the ion exchange resin is carried out by adding 1/10 by volume of a strongly acidic ion exchange resin (Amberjet 1024; manufactured by Organo Corporation, conditioned) to 0.2% by mass of a fine fibrous cellulose-containing slurry, and one hour After shaking, it was poured onto a mesh of 90 μm mesh to separate resin and slurry.
Moreover, the titration using an alkali measures the change of the pH value which a slurry shows, adding 10 microliters of 0.1 N sodium hydroxide aqueous solution for 5 seconds to the fibrous cellulose containing slurry after the process by an ion exchange resin. It did by doing. When a change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, a titration curve as shown in FIG. 2 is obtained. As shown in FIG. 2, in this neutralization titration, in the curve in which the measured pH is plotted against the amount of added alkali, the point at which the increment (the differential value of the pH with respect to the amount dropped by the alkali) becomes maximum is one It is observed. The maximum point of this increment is called the first end point. Here, the region from the start of titration to the first end point in FIG. 2 is referred to as a first region. The amount of alkali required in the first region is equal to the amount of carboxy groups in the slurry used for titration. And the amount of carboxyl groups introduced (mmol / g) is obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve by the solid content (g) in the fine fibrous cellulose-containing slurry to be titrated. ) Was calculated.
The above-mentioned carboxy group introduction amount (mmol / g) is the amount of substituent per 1 g of fibrous cellulose when the counter ion of the carboxy group is a hydrogen ion (H + ) (hereinafter, the carboxy group amount (acid Show the type).
<微細繊維状セルロース分散液の粘度の測定>
微細繊維状セルロース分散液の粘度は、次のように測定した。まず、微細繊維状セルロース分散液を固形分濃度が0.4質量%となるようにイオン交換水により希釈した後に、ディスパーザーにて1500rpmで5分間撹拌した。次いで、これにより得られた分散液の粘度をB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて測定した。測定条件は、回転速度3rpmとし、測定開始から3分後の粘度値を当該分散液の粘度とした。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に一昼夜静置した。粘度の測定温度は23℃とした。その他の詳細な測定条件等は、JISZ8803:2011に準拠した。1水準につき5つの試料を調製し、各2回、合計10回の計測を行い、その算術平均値を採用した。
<Measurement of Viscosity of Fine Fibrous Cellulose Dispersion>
The viscosity of the fine fibrous cellulose dispersion was measured as follows. First, the fine fibrous cellulose dispersion was diluted with ion exchanged water so that the solid content concentration was 0.4 mass%, and then stirred with a disperser at 1500 rpm for 5 minutes. Subsequently, the viscosity of the dispersion obtained thereby was measured using a B-type viscometer (analog viscometer T-LVT, manufactured by BLOOKFIELD). The measurement conditions were a rotational speed of 3 rpm, and a viscosity value 3 minutes after the start of measurement was taken as the viscosity of the dispersion. Further, the dispersion to be measured was allowed to stand overnight under an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50% before the measurement. The measurement temperature of viscosity was 23 ° C. Other detailed measurement conditions etc. followed JISZ8803: 2011. Five samples were prepared for one level, and two measurements each were taken for a total of 10 measurements, and the arithmetic mean value was adopted.
<微細繊維状セルロース分散液の遠心分離後の上澄み収率の測定>
微細繊維状セルロース分散液を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。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。
微細繊維状セルロース分散液を固形分濃度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、10分の条件で遠心分離した。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。
上澄み収率(%)=上澄みの固形分濃度(%)/0.2×100
1水準につき5つの試料を調製し、各2回、合計10回の測定を行い、その算術平均値を採用した。
<Measurement of supernatant yield after centrifugal separation of fine fibrous cellulose dispersion>
The supernatant yield after centrifuging the fine fibrous cellulose dispersion was measured by the method described below. The supernatant yield after centrifugation is an index of the yield of fine fibrous cellulose, and the higher the supernatant yield, the higher the yield of fine fibrous cellulose.
The fine fibrous cellulose dispersion was adjusted to a solid concentration of 0.2% by mass, and centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge (Kokusan Co., Ltd., H-2000B). The obtained supernatant was collected, and the solid concentration of the supernatant was measured. The yield of fine fibrous cellulose was determined based on the following formula.
Supernatant yield (%) = solid concentration of supernatant (%) / 0.2 x 100
Five samples were prepared for one level, and two measurements each were taken for a total of 10 measurements, and the arithmetic mean value was adopted.
<実施例1>
(繊維状セルロース含有組成物の調製)
顔料分散剤DISPERBYK−187(ビック-ケミー社製、アルキロールアンモニウム塩/酸価:35mgKOH/g アミン価:35mgKOH/g)にイオン交換水を加え固形分濃度2質量%の水溶液とした。
固形分濃度が2質量%の微細繊維状セルロース分散液(1)100gをビーカーに取り、そこにイオン交換水360g、2質量%のDISPERBYK−187水溶液40gを添加した。添加はT.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で1500rpmにて撹拌しながら行い、DISPERBYK−187添加後さらに5分間撹拌を行なった後、脱泡装置(シンキー社製、自転・公転ミキサーAR−250)にて脱泡処理を行なった。
これにより、微細繊維状セルロースの固形分濃度が0.4質量%、DISPERBYK−187の固形分濃度が0.016、微細繊維状セルロース対DISPERBYK−187=100対40(質量比)である繊維状セルロース含有組成物を得た。
Example 1
(Preparation of Fibrous Cellulose-Containing Composition)
A pigment dispersant, DISPERBYK-187 (manufactured by Bick-Chemie, alkylol ammonium salt / acid value: 35 mg KOH / g, amine value: 35 mg KOH / g) was added to ion exchanged water to form an aqueous solution having a solid content concentration of 2% by mass.
100 g of a fine fibrous cellulose dispersion (1) having a solid content concentration of 2% by mass was taken in a beaker, and 360 g of ion exchanged water and 40 g of a 2% by mass aqueous solution of DISPERBYK-187 were added thereto. Addition is T. K. After stirring with a homodisper (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) at 1500 rpm and stirring for a further 5 minutes after addition of DISPERBYK-187, it is stirred by a degassing apparatus (Shinky Co., autorotation / revolution mixer AR-250). Defoaming treatment was performed.
Thereby, the fibrous form in which the solid content concentration of the fine fibrous cellulose is 0.4% by mass, the solid content concentration of DISPERBYK-187 is 0.016, and the fine fibrous cellulose to DISPERBYK-187 = 100 to 40 (mass ratio) A cellulose-containing composition was obtained.
(繊維状セルロース含有組成物の粘度の測定)
得られた繊維状セルロース含有組成物の粘度は、23℃、相対湿度50%の環境下に一昼夜静置した後、B型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T−LVT)を用いて測定した。測定条件は、回転速度3rpmとし、測定開始から3分後の粘度値を当該分散液の粘度とした。粘度の測定温度は23℃とした。その他の詳細な測定条件等は、JISZ8803:2011に準拠した。1水準につき5つの試料を調製し、各2回、合計10回の計測を行い、その算術平均値を採用した。
(Measurement of viscosity of fibrous cellulose-containing composition)
The viscosity of the obtained fibrous cellulose-containing composition is measured by using a B-type viscometer (analog viscometer T-LVT manufactured by BLOOKFIELD, Inc.) after standing overnight under an environment of 23 ° C. and a relative humidity of 50%. did. The measurement conditions were a rotational speed of 3 rpm, and a viscosity value 3 minutes after the start of measurement was taken as the viscosity of the dispersion. The measurement temperature of viscosity was 23 ° C. Other detailed measurement conditions etc. followed JISZ8803: 2011. Five samples were prepared for one level, and two measurements each were taken for a total of 10 measurements, and the arithmetic mean value was adopted.
(塗料の調製)
得られた繊維状セルロース含有組成物24.8gをビーカーにはかりとり、イオン交換水34.6g、アクリル樹脂(DIC社、品名:バーノック WD−551、固形分濃度44.1%)35.1g、硬化剤(DIC社製、品名:バーノック DNW−5500、ポリイソシアネート、固形分濃度79.8%)5.5gの順に添加した。添加はT.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で1500rpmにて撹拌しながら行ない、全て添加後さらに5分間撹拌を行なった後、脱泡装置(シンキー社製、自転・公転ミキサーAR−250)にて脱泡処理を行なった。
このようにして、固形分比 アクリル樹脂:78、硬化剤22、微細繊維状セルロース:0.5、DISPERBYK−187:0.2(質量比)であり、全固形分の濃度が20質量%である評価用塗料を得た。
(Preparation of paint)
24.8 g of the obtained fibrous cellulose-containing composition is weighed in a beaker, and 34.6 g of ion-exchanged water, 35.1 g of an acrylic resin (DIC, product name: Burnock WD-551, solid content concentration 44.1%), A curing agent (manufactured by DIC, product name: Burnock DNW-5500, polyisocyanate, solid concentration 79.8%) was added in the order of 5.5 g. Addition is T. K. After stirring with a homodisper (manufactured by Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) at 1500 rpm and stirring for a further 5 minutes after all addition, defoaming is carried out using a degassing apparatus (made by Shinky, rotation / revolution mixer AR-250) I did the processing.
Thus, the solid content ratio acrylic resin: 78, curing agent 22, fine fibrous cellulose: 0.5, DISPERBYK-187: 0.2 (mass ratio), and the concentration of total solids is 20% by mass An evaluation paint was obtained.
<実施例2>
DISPERBYK−187の代わりにDISPERBYK−180(ビック-ケミー社製、アルキロールアンモニウム塩/酸価:94mgKOH/g アミン価:94mgKOH/g)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。
Example 2
Same as Example 1 except that 2% by mass aqueous solution of DISPERBYK-180 (manufactured by Bick-Chemie, alkylol ammonium salt / acid number: 94 mg KOH / g amine number: 94 mg KOH / g) was used instead of DISPERBYK-187. The paint for evaluation was obtained.
<実施例3>
DISPERBYK−187の代わりにDISPERBYK(ビック-ケミー社製、アルキロールアンモニウム塩/酸価:85mgKOH/g アミン価:85mgKOH/g)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。
Example 3
In the same manner as in Example 1 except that a 2% by mass aqueous solution of DISPERBYK (Bikk-Chemie, alkylol ammonium salt / acid value: 85 mg KOH / g amine value: 85 mg KOH / g) was used instead of DISPERBYK-187, The paint for evaluation was obtained.
<実施例4>
DISPERBYK−187の代わりにDISPER−AW300P(大塚化学社製、メタクリレート樹脂・カリウム塩)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。
Example 4
The paint for evaluation was obtained like Example 1 except having used 2 mass% aqueous solution of DISPER-AW300P (Otsuka Chemical Co., Ltd. make, methacrylate resin * potassium salt) instead of DISPERBYK-187.
<実施例5>
微細繊維状セルロース分散液(2)を用いた以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。実施例5の繊維状セルロース含有組成物は酵素を含む。
Example 5
A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion (2) was used. The fibrous cellulose-containing composition of Example 5 contains an enzyme.
<実施例6>
繊維状セルロース含有組成物中の微細繊維状セルロース対DISPERBYK−187の固形分比を100対20(質量比)とし、塗料調製での取り量を繊維状セルロース含有組成物24.9g、イオン交換水34.5g、アクリル樹脂を35.2g、とした以外は実施例1と同様にして評価用塗料を得た。
(得られた評価用塗料の固形分比はアクリル樹脂:78、硬化剤:22、微細繊維状セルロース:0.5、DISPERBYK−187:0.1(質量比)である。)
Example 6
The solid content ratio of fine fibrous cellulose to DISPERBYK-187 in the fibrous cellulose-containing composition is 100 to 20 (mass ratio), and the amount taken in preparation of the coating is 24.9 g of fibrous cellulose-containing composition, ion exchanged water A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that 34.5 g and 35.2 g of an acrylic resin were used.
(The solid content ratio of the obtained paint for evaluation is acrylic resin: 78, curing agent: 22, fine fibrous cellulose: 0.5, DISPERBYK-187: 0.1 (mass ratio).)
<実施例7>
繊維状セルロース含有組成物中の微細繊維状セルロース対DISPERBYK−187の固形分比を100対160(質量比)とし、塗料調製での取り量を水分散体24.7g、イオン交換水35g、アクリル樹脂を34.9g、硬化剤を5.4gとした以外は実施例1と同様にして評価用塗料を得た。
(得られた評価用塗量の固形分比はアクリル樹脂78、硬化剤22、微細繊維状セルロース0.5、DISPERBYK−187:0.8(質量比)である。)
Example 7
The solid content ratio of fine fibrous cellulose to DISPERBYK-187 in the fibrous cellulose-containing composition is 100 to 160 (mass ratio), the amount taken in preparation of paint is 24.7 g of aqueous dispersion, 35 g of ion exchanged water, acrylic A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that 34.9 g of a resin and 5.4 g of a curing agent were used.
(The solid content ratio of the obtained coating amount for evaluation is acrylic resin 78, curing agent 22, fine fibrous cellulose 0.5, DISPERBYK-187: 0.8 (mass ratio).)
<実施例8>
DISPERBYK−187の代わりに顔料分散剤DISPER−AW300P(大塚化学社製、メタクリレート樹脂・カリウム塩/酸価:120mgKOH/g)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例7と同様にして、評価用塗料を得た。(得られた評価用塗料の固形分比はアクリル樹脂:78、硬化剤:22、微細繊維状セルロース:0.5、DISPWER−AW300P:0.1(質量比)である。)
Example 8
Evaluation was carried out in the same manner as in Example 7 except that a 2% by mass aqueous solution of pigment dispersant DISPER-AW300P (manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., methacrylate resin / potassium salt / acid number: 120 mg KOH / g) was used instead of DISPERBYK-187. I got the paint for. (The solid content ratio of the obtained paint for evaluation is acrylic resin: 78, curing agent: 22, fine fibrous cellulose: 0.5, DISPWER-AW 300 P: 0.1 (mass ratio).)
<実施例9>
DISPERBYK−187の代わりに顔料分散剤DISPER−AW300P(大塚化学社製、メタクリレート樹脂・カリウム塩)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例8と同様にして、評価用塗料を得た。(得られた評価用塗量の固形分比はアクリル樹脂78、硬化剤22、微細繊維状セルロース0.5、DISPWER−AW300P:0.8(質量比)である。)
Example 9
A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Example 8 except that a 2 mass% aqueous solution of pigment dispersant DISPER-AW300P (methacrylate resin, potassium salt, manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd.) was used instead of DISPERBYK-187. (The solid content ratio of the obtained coating amount for evaluation is acrylic resin 78, curing agent 22, fine fibrous cellulose 0.5, DISPWER-AW300P: 0.8 (mass ratio).)
<比較例1>
固形分濃度が0.4質量%の微細繊維状セルロース分散液(1)24.9gをビーカーに取り、イオン交換水34.4g、アクリル樹脂35.2g、硬化剤5。49gの順に添加した。添加はT.K.ホモディスパー(特殊機化工業製)で1500rpmにて撹拌しながら行ない、全て添加後、さらに5分間撹拌を行なった後、脱泡装置(シンキー社製、自転・公転ミキサーAR−250)にて脱泡処理を行なった。
このようにして、固形分比アクリル樹脂78、硬化剤22、微細繊維状セルロース0.5(質量比)の評価用塗料を得た。
Comparative Example 1
24.9 g of a fine fibrous cellulose dispersion (1) having a solid content concentration of 0.4% by mass was placed in a beaker, and 34.4 g of ion exchanged water, 35.2 g of an acrylic resin, and 5.49 g of a curing agent were added in this order. Addition is T. K. The mixture is stirred with a homodisper (manufactured by Tokushu Kika Kogyo) at 1500 rpm, and after all addition, stirring is performed for 5 minutes, and then defoaming is performed by a degassing apparatus (made by Shinky, rotation / revolution mixer AR-250). Foam treatment was performed.
Thus, a paint for evaluation of the solid content ratio acrylic resin 78, the curing agent 22, and the fine fibrous cellulose 0.5 (mass ratio) was obtained.
<比較例2>
微細繊維状セルロース分散液Aを用いた以外は比較例1と同様にして、評価用塗料を得た。
Comparative Example 2
A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the fine fibrous cellulose dispersion A was used.
<比較例3>
DISPERBYK−187の代わりに顔料分散剤DISPERBYK−193(ビック-ケミー社製、非イオン性分散剤)の2質量%水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。
Comparative Example 3
A paint for evaluation was obtained in the same manner as in Example 1 except that a 2% by mass aqueous solution of a pigment dispersant DISPERBYK-193 (manufactured by Bick-Chemie, non-ionic dispersant) was used instead of DISPERBYK-187.
<参考例>
微細繊維状セルロース分散液を添加せず、塗料調製での取り量をアクリル樹脂35.2g、イオン交換水34.4g、硬化剤5.5gとし、またこの順で添加した以外は実施例1と同様にして、評価用塗料を得た。
(得られた評価用塗料の固形分比はアクリル樹脂78、硬化剤22(質量比)である。)
<Reference example>
The fine fiber cellulose dispersion was not added, and the amount of paint preparation was 35.2 g of acrylic resin, 34.4 g of ion exchanged water, 5.5 g of a curing agent, and Example 1 and Example 1 except that they were added in this order. In the same manner, a paint for evaluation was obtained.
(The solid content ratio of the obtained paint for evaluation is the acrylic resin 78 and the curing agent 22 (mass ratio).)
上記で調製した各塗料及びその硬化塗膜について、物性を評価した。評価結果を下記の表2に示す。各評価項目の測定条件等は後述する。 The physical properties of each of the coatings prepared above and their cured coatings were evaluated. The evaluation results are shown in Table 2 below. The measurement conditions of each evaluation item will be described later.
上記の結果から、本発明の繊維状セルロース含有組成物は塗料としたときの塗工性に優れ(実施例1〜9)、塗布後の膜の異物が少ないことが分かる。また、本発明の繊維状セルロース含有組成物を用いることで、必要により、塗膜の表面を平滑にし、実用上好適な塗膜のヤング率と強度とを実現しうることが分かる。これに対し、本発明に係る特定成分を含まない繊維状セルロース含有組成物(比較例1及び2)あるいはノニオン性の分散剤を使用したもの(比較例3)では、塗工性が劣り、また塗膜表面が粗くなってしまった。 From the above results, it can be seen that the fibrous cellulose-containing composition of the present invention is excellent in coatability when used as a paint (Examples 1 to 9), and the amount of foreign matter in the film after application is small. In addition, it can be seen that by using the fibrous cellulose-containing composition of the present invention, the surface of the coating film can be made smooth if necessary, and the Young's modulus and strength of the coating film practically suitable can be realized. On the other hand, in the case of using the fibrous cellulose-containing composition (Comparative Examples 1 and 2) not containing the specific component according to the present invention (Comparative Examples 1 and 2) or the nonionic dispersant (Comparative Example 3), the coatability is inferior and The coating surface has become rough.
(外観評価用塗膜作成)
得られた塗料を用い、PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(東レ社製、品名:ルミラーT60、厚み75μm)を基材とし、アプリケーターを用いて乾燥後の塗膜厚みが30μmとなるよう塗工した。塗工後すぐに温度80℃の乾燥機で30分間加熱してPETフィルムを基材とした硬化塗膜の塗工物を得た。なお、塗膜の厚みは、触針式厚さ計(マール社製、ミリトロン1202D)で測定し、20点の算術平均値を採用した。その他の測定条件、算出方法等の詳細は、JISP8118:2014に準じて行った。
(Creating a coating for appearance evaluation)
Using the obtained paint, a PET (polyethylene terephthalate) film (manufactured by Toray Industries, product name: Lumirror T60, thickness 75 μm) was used as a substrate, and coated using an applicator so that the thickness of the coated film after drying was 30 μm. Immediately after coating, the coated film was heated for 30 minutes with a dryer at a temperature of 80 ° C. to obtain a coated film of a cured coating film using a PET film as a substrate. In addition, the thickness of the coating film was measured by a stylus thickness gauge (Miritron 1202D, manufactured by Marle), and an arithmetic average value of 20 points was adopted. Details of other measurement conditions, calculation methods and the like were performed according to JIS P 8118: 2014.
(表面粗さ)
光干渉式非接触表面形状測定器(菱化システム社製、非接触表面・層断面形状測定システムVertScan2.0、型式:R5500GML)を用い、×10対物レンズで測定範囲470.92μm×353.16μmの算術平均粗さ(Ra)を測定した。測定は1水準につき5回行い、その平均値から算術平均粗さを求めた。算術平均粗さ(Ra)の定義、測定条件、算出方法等の詳細は、JISB0601:2013に準じて行った。
(Surface roughness)
Measurement range 470.92 μm × 353.16 μm with an × 10 objective lens using a non-contact optical surface profilometer (non-contact surface / layer cross-section profile measurement system VertScan 2.0, model: R5500 GML, manufactured by Ryoka Systems Co., Ltd.) Arithmetic mean roughness (Ra) was measured. The measurement was performed 5 times per level, and the arithmetic average roughness was determined from the average value. Details of the definition of arithmetic mean roughness (Ra), measurement conditions, calculation method and the like were performed according to JIS B 0601: 2013.
(塗工性の評価)
光学顕微鏡(ニコン社製)を用いてPETフィルムを基材とした塗工物の観察を行い、1mm2中における5μm以上の大きさの凝集物数N(個/mm2)を20箇所で確認し、その算術平均値(N/20)をの平均値から求めた。測定は1水準につき5回行いその平均値を採用した。その数値(個/mm2)を表に示すとともに、結果を次のように区別した評価した。
サイズ5μm以上の粒が3個/mm2以上あり:×
サイズ5μm以上の粒が3個/mm2未満あり又はなし:○
なお、粒子の大きさは円相当径とし、測定条件、算出方法等の詳細は、JISZ8827−1:2008に準じて行った。
(Evaluation of coatability)
It performs observation of the coating prepared by the base PET film using an optical microscope (manufactured by Nikon Corporation), confirmed over 5μm during 1 mm 2 in size of the aggregates number N (the number / mm 2) at 20 sites The arithmetic mean value (N / 20) was obtained from the mean value. The measurement was performed 5 times per level and the average value was adopted. The numerical values (pieces / mm 2 ) are shown in the table, and the results are evaluated as follows.
There are 3 particles / mm 2 or more with size 5μm or more: ×
Less than 3 particles / mm 2 with or without size 5 μm or more: ○
In addition, the magnitude | size of particle | grains was made into a circle equivalent diameter, and the details of measurement conditions, a calculation method, etc. were performed according to JISZ8827-1: 2008.
(強度及びヤング率の評価用塗膜作成)
基材にPP(ポリプロピレン)フィルム(東レ社製、品名:トレファンBO、厚み60μm)を用いた以外は「外観評価用塗膜作成」で作成した試験片と同様に作成した。
作成した塗膜はPPフィルムからはがし、強度及びヤング率評価用の試料とした。
(Coating film for evaluation of strength and Young's modulus)
The test piece was prepared in the same manner as the test piece prepared in “coating film preparation for appearance evaluation” except that a PP (polypropylene) film (manufactured by Toray Industries, product name: Trefan BO, thickness 60 μm) was used as a substrate.
The coated film was peeled off from the PP film and used as a sample for evaluation of strength and Young's modulus.
(塗膜のヤング率)
試験片の長さ80mm、チャック間距離を50mmとした以外はJIS P 8113:2006に準拠し、引張試験機テンシロン(エー・アンド・デイ社製)を用いてヤング率を算出した。なお、ヤング率を測定する際には、23℃、相対湿度50%で24時間調湿したものを試験片として用いた。測定は1水準につき5回行い、その平均値を採用した。
(Young's modulus of the coating)
The Young's modulus was calculated using a tensile tester Tensilon (manufactured by A & D Co., Ltd.) in accordance with JIS P 8113: 2006 except that the length of the test piece was 80 mm and the distance between chucks was 50 mm. In addition, when measuring a Young's modulus, what was humidity-controlled by 23 degreeC and 50% of relative humidity for 24 hours was used as a test piece. The measurement was performed 5 times per level, and the average value was adopted.
(塗膜の強度)
参考例の繊維状セルロース含有組成物を用いて作成した塗膜の強度(引張強さ)をベース強度とした。このときの試験機、試験条件及び準拠規格は上記ヤング率の測定と同じとした。実施例及び比較例の各試験片について同様に試験を行い、ベース強度から20%以上強度(引張強さ)が高まったものを「○」とした。10%以上20%未満のものを「△」、10%未満のものを「×」とした。測定は1水準につき5回行い、その平均値を採用した。
(Strength of coating film)
The strength (tensile strength) of the coating film prepared using the fibrous cellulose-containing composition of the reference example was taken as the base strength. At this time, the test machine, the test conditions and the compliance standard were the same as the measurement of the above Young's modulus. A test was similarly performed about each test piece of an Example and a comparative example, and what 20% or more of strength (tensile strength) increased from base strength was made into "(circle)". The thing of 10% or more and less than 20% was made into "(triangle | delta)", and the thing of less than 10% was made into "x". The measurement was performed 5 times per level, and the average value was adopted.
Claims (14)
(条件)
前記繊維状セルロース含有組成物と、前記繊維状セルロース1質量部に対してアクリル樹脂156質量部と、前記繊維状セルロース1質量部に対してポリイソシアネート44質量部と、を混ぜて得られた塗布液を、アプリケーターを用いて30μm厚となるように平滑なポリエチレンテレフタレート板上に塗工し塗工後すぐに80℃で30分間乾燥させる。 The surface roughness Ra of the coating film obtained by the following conditions is 0.20 micrometer or less, The fibrous cellulose containing composition of any one of Claims 1-3.
(conditions)
Coating obtained by mixing the fibrous cellulose-containing composition, 156 parts by mass of an acrylic resin to 1 part by mass of the fibrous cellulose, and 44 parts by mass of polyisocyanate to 1 part by mass of the fibrous cellulose The solution is coated on a smooth polyethylene terephthalate plate to a thickness of 30 μm using an applicator and immediately after coating, it is dried at 80 ° C. for 30 minutes.
(条件)
繊維状セルロースの分散液を固形分濃度0.2質量%に調整し、冷却高速遠心分離機を用い、12000G、10分の条件で遠心分離する。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、繊維状セルロースの収率を求める。
上澄み収率(%)=上澄みの固形分濃度(%)/0.2×100 The fibrous cellulose content according to any one of claims 1 to 7, wherein when the fibrous cellulose is used as a dispersion and the supernatant separated from the dispersion under the following conditions is recovered, the supernatant yield is 80% by mass or more. Composition.
(conditions)
The dispersion of fibrous cellulose is adjusted to a solid concentration of 0.2% by mass, and centrifuged at 12000 G for 10 minutes using a cooling high-speed centrifuge. The obtained supernatant was collected, and the solid concentration of the supernatant was measured. The yield of fibrous cellulose is determined based on the following formula.
Supernatant yield (%) = solid concentration of supernatant (%) / 0.2 x 100
(条件)
前記繊維状セルロース含有組成物と、前記繊維状セルロース1質量部に対してアクリル樹脂156質量部と、前記繊維状セルロース1質量部に対してポリイソシアネート44質量部と、を混ぜて得られた塗布液を、アプリケーターを用いて30μm厚となるように平滑なポリプロピレン板上に塗工し塗工後すぐに80℃で30分間乾燥させる。 The Young's modulus of the coating film obtained according to the following conditions is 0.7 GPa or more, The fibrous cellulose containing composition of any one of Claims 1-8.
(conditions)
Coating obtained by mixing the fibrous cellulose-containing composition, 156 parts by mass of an acrylic resin to 1 part by mass of the fibrous cellulose, and 44 parts by mass of polyisocyanate to 1 part by mass of the fibrous cellulose The solution is coated on a smooth polypropylene plate to a thickness of 30 μm using an applicator and immediately after coating, it is dried at 80 ° C. for 30 minutes.
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