JP6626641B2 - Dried body containing cellulose nanofiber, method for producing the same, and method for producing cellulose nanofiber dispersion - Google Patents

Dried body containing cellulose nanofiber, method for producing the same, and method for producing cellulose nanofiber dispersion Download PDF

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Description

本発明は、セルロースナノファイバー含有乾燥体及びその製造方法並びにセルロースナノファイバー分散液の製造方法に関する。   The present invention relates to a dried product containing cellulose nanofibers, a method for producing the same, and a method for producing a cellulose nanofiber dispersion.

近年、物質をナノメートルレベルまで微細化し、物質が持つ従来の性状とは異なる新たな物性を得ることを目的としたナノテクノロジーが注目されている。化学処理、粉砕処理等によりセルロース系原料であるパルプから製造されるセルロースナノファイバーは、強度、弾性、熱安定性等に優れているため、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤等としての工業上の用途や、口紅、粉末化粧料、乳化化粧料等の化粧品の配合剤の用途に用いられている。また、セルロースナノファイバーは、水系分散性に優れているため、食品、化粧品、塗料等の粘度の保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助剤などの多くの用途における利用が期待されている。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to nanotechnology aimed at miniaturizing a substance to a nanometer level and obtaining new physical properties different from conventional properties possessed by the substance. Cellulose nanofibers produced from pulp which is a cellulosic raw material by chemical treatment, pulverization treatment, etc. are excellent in strength, elasticity, heat stability, etc., so filter media, filter aids, base materials for ion exchangers, It is used for industrial purposes as a filler for chromatography analysis equipment, a filler for compounding resins and rubbers, and a compounding agent for cosmetics such as lipstick, powder cosmetics, and emulsified cosmetics. In addition, since cellulose nanofibers are excellent in aqueous dispersibility, they can be used as a preservative for viscosity of foods, cosmetics, paints, etc., a reinforcing agent for food material dough, a water preservative, a food stabilizer, a low calorie additive, an emulsifier It is expected to be used in many applications such as stabilizing aids.

セルロースナノファイバーは、通常、水分散状態のパルプ等を微細化することにより得られる。従って、得られるセルロースナノファイバーは水分散状態であり、このようなセルロースナノファイバーの分散液は、運送の際に多大なエネルギーが必要となる。また、水分を含むセルロースナノファイバーは、樹脂との溶融混錬の際に水蒸気爆発を誘発し得る。そのため、事業化を踏まえると、セルロースナノファイバーの分散液を乾燥させることが重要となる。しかし、セルロースナノファイバーを乾燥させると、セルロースナノファイバーは、セルロースナノファイバー同士の水素結合により強く凝集する。このため、乾燥したセルロースナノファイバーを水に再び分散させたとき、乾燥前の状態にまで十分に分散性が戻らないという不都合を有する。   Cellulose nanofibers are usually obtained by pulverizing pulp or the like in a water-dispersed state. Accordingly, the obtained cellulose nanofibers are in a water-dispersed state, and such a dispersion of cellulose nanofibers requires a large amount of energy during transportation. Further, cellulose nanofibers containing water can induce steam explosion during melt-kneading with a resin. Therefore, in view of commercialization, it is important to dry the dispersion liquid of the cellulose nanofiber. However, when the cellulose nanofibers are dried, the cellulose nanofibers are strongly aggregated by hydrogen bonding between the cellulose nanofibers. For this reason, when the dried cellulose nanofiber is dispersed again in water, there is a disadvantage that the dispersibility is not sufficiently restored to the state before drying.

一方、セルロースナノファイバーの分散媒に対する再分散性を向上させるための技術として、セルロースナノファイバーと再分散促進剤とを混合しゲル状体を得る工程、及びこのゲル状体と有機性の液体と分散剤とを混合して、セルロースナノファイバーを再分散させる工程を含むセルロースナノファイバー分散液の製造方法が開発されている(特開2014−118521号公報参照)。しかし、この技術は、セルロースナノファイバーを乾燥状態にまで乾燥させず、ゲル状体とするものであり、また、分散媒として有機性の液体化合物に分散させるものである。   On the other hand, as a technique for improving the redispersibility of cellulose nanofibers in a dispersion medium, a step of mixing a cellulose nanofiber with a redispersion promoter to obtain a gel, and the step of mixing the gel with an organic liquid A method for producing a cellulose nanofiber dispersion including a step of redispersing the cellulose nanofiber by mixing with a dispersant has been developed (see JP-A-2014-118521). However, in this technique, the cellulose nanofiber is not dried to a dry state, but is made into a gel, and is dispersed in an organic liquid compound as a dispersion medium.

また、再分散性の高いバクテリアセルロースの乾燥物を得る技術として、バクテリアセルロースを含む水性懸濁液に、グリセリン等の親水性の液体又は固体を加えた後に脱水乾燥する方法が開発されている(特開平9−165402号公報参照)。しかし、バクテリアセルロースとは、微生物により産出されるセルロースであり、パルプを解繊して得られ得るセルロースナノファイバーとは、物性等が異なる。そのため、このバクテリアセルロースを乾燥させる技術をセルロースナノファイバーへ転用したとしても、同様の効果が生じるとは限らない。   Further, as a technique for obtaining a dried bacterial cellulose having a high redispersibility, a method of adding a hydrophilic liquid or solid such as glycerin to an aqueous suspension containing bacterial cellulose and then dehydrating the aqueous suspension has been developed. See JP-A-9-165402). However, bacterial cellulose is cellulose produced by microorganisms, and has different physical properties and the like from cellulose nanofibers obtained by fibrillating pulp. Therefore, even if this technology for drying bacterial cellulose is diverted to cellulose nanofibers, the same effect is not necessarily produced.

特開2014−118521号公報JP 2014-118521 A 特開平9−165402号公報JP-A-9-165402

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、水に対する分散性に優れるセルロースナノファイバー含有乾燥体、及びその製造方法を提供することである。また、このようなセルロースナノファイバー含有乾燥体を用いたセルロースナノファイバー分散液の製造方法を提供することも目的とする。   The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a dried product containing cellulose nanofibers having excellent dispersibility in water, and a method for producing the same. Another object is to provide a method for producing a cellulose nanofiber dispersion using such a dried product containing cellulose nanofibers.

上記課題を解決するためになされた発明は、植物原料を解繊して得られるセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー含有乾燥体であって、ヒドロキシ酸類をさらに含むことを特徴とするセルロースナノファイバー含有乾燥体である。   The invention made to solve the above-mentioned problem is a cellulose nanofiber-containing dried product containing cellulose nanofibers obtained by fibrillating a plant material, wherein the cellulose nanofiber-containing dried product further comprises hydroxy acids. It is a dried body.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体は、セルロースナノファイバーと共にヒドロキシ酸類を含んでいるため、水に対する分散性に優れる。この理由は定かではないが、(1)ヒドロキシ酸類がセルロースナノファイバー表面に付着することで、セルロースナノファイバー間の水素結合が弱まること、(2)セルロースナノファイバー表面に付着したヒドロキシ酸類が有するカルボキシ基が水中で陰イオン化した際、これらの静電気的反発作用により、セルロースナノファイバー間の分散が促進されることなどが考えられる。   Since the dried cellulose nanofiber-containing product contains hydroxy acids together with the cellulose nanofiber, it is excellent in dispersibility in water. The reasons for this are not clear, but (1) the hydroxy acids attached to the surface of the cellulose nanofiber weaken the hydrogen bonds between the cellulose nanofibers, and (2) the carboxy contained in the hydroxyacids attached to the cellulose nanofiber surface. It is considered that when the group is anionized in water, the electrostatic repulsion of these groups promotes the dispersion between the cellulose nanofibers.

上記セルロースナノファイバー100質量部に対するヒドロキシ酸類の含有量としては、0.1質量部以上200質量部以下が好ましい。ヒドロキシ酸類の含有量を上記範囲とすることで、コスト高を抑制しつつ、分散性をより高めることができる。   The content of the hydroxy acids with respect to 100 parts by mass of the cellulose nanofiber is preferably from 0.1 part by mass to 200 parts by mass. By setting the content of the hydroxy acids in the above range, it is possible to further increase the dispersibility while suppressing an increase in cost.

上記ヒドロキシ酸類が、ヒドロキシ酸塩であることが好ましい。また、上記ヒドロキシ酸類が、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸及びこれらの塩であることが好ましい。ヒドロキシ酸類として、これらの化合物を用いることにより、より良好な分散性を発揮することができる。   Preferably, the hydroxy acids are hydroxy acid salts. Further, the hydroxy acids are preferably citric acid, tartaric acid, malic acid and salts thereof. By using these compounds as hydroxy acids, better dispersibility can be exhibited.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体の水分率としては、50質量%未満が好ましい。このように水分率が低いセルロースナノファイバー含有乾燥体は、搬送性、取扱性、保管性等に優れる。   The moisture content of the dried body containing cellulose nanofibers is preferably less than 50% by mass. Such a dried product containing cellulose nanofibers having a low moisture content is excellent in transportability, handling properties, storage properties, and the like.

上記課題を解決するためになされた別の発明は、パルプを解繊して得られたセルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合により混合液を得る工程、及び上記混合液を乾燥させる工程を備えるセルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法である。当該製造方法によれば、簡便な方法により、水に対する分散性に優れるセルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることができる。   Another invention made to solve the above problem is a step of obtaining a mixed solution by mixing a dispersion containing cellulose nanofibers obtained by fibrillating pulp and hydroxy acids, and drying the mixed solution. This is a method for producing a dried body containing cellulose nanofibers, the method including a step of causing a drying process. According to the production method, a dried product containing cellulose nanofibers having excellent dispersibility in water can be obtained by a simple method.

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、当該セルロースナノファイバー含有乾燥体と水とを混合する工程を備えるセルロースナノファイバー分散液の製造方法である。当該セルロースナノファイバー分散液の製造方法によれば、分散性の高い、高濃度のセルロースナノファイバー分散液を容易に得ることができる。   Yet another invention made to solve the above-mentioned problem is a method for producing a cellulose nanofiber dispersion, comprising a step of mixing the dried cellulose nanofiber-containing dried product with water. According to the method for producing a cellulose nanofiber dispersion, a cellulose nanofiber dispersion having a high dispersibility and a high concentration can be easily obtained.

なお、「ヒドロキシ酸類」とは、ヒドロキシ酸、ヒドロキシ酸塩及びこれらの混合物をいい、ヒドロキシ酸及びヒドロキシ酸塩の一部が、セルロースナノファイバー等と化学的又は物理的に結合しているものも含む。   In addition, "hydroxy acids" refers to hydroxy acids, hydroxy acid salts and mixtures thereof, and some of hydroxy acids and hydroxy acid salts are chemically or physically bonded to cellulose nanofibers or the like. Including.

本発明のセルロースナノファイバー含有乾燥体は、水に対する分散性に優れる。本発明のセルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法によれば、水に対する分散性に優れるセルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることができる。本発明のセルロースナノファイバー分散液の製造方法によれば、分散性の高い、高濃度のセルロースナノファイバー分散液を容易に得ることができる。   The dried product containing cellulose nanofibers of the present invention is excellent in dispersibility in water. According to the method for producing a dried product containing cellulose nanofibers of the present invention, a dried product containing cellulose nanofibers having excellent dispersibility in water can be obtained. According to the method for producing a cellulose nanofiber dispersion of the present invention, a cellulose nanofiber dispersion having high dispersibility and high concentration can be easily obtained.

以下、本発明の一実施形態に係るセルロースナノファイバー含有乾燥体(以下、単に「乾燥体」又は「セルロースナノファイバー乾燥体」と称することもある。)の製造方法、セルロースナノファイバー含有乾燥体、及びセルロースナノファイバー分散液の製造方法について、順に詳説する。   Hereinafter, a method for producing a dried cellulose nanofiber-containing product according to an embodiment of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a “dry product” or “a dried cellulose nanofiber product”), a dried cellulose nanofiber-containing product, And a method for producing a cellulose nanofiber dispersion will be described in detail.

<セルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法>
本発明の実施形態に係るセルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法は、
パルプを解繊して得られたセルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合により混合液を得る工程(A)、及び
上記混合液を乾燥させる工程(B)
を備える。
<Production method of dried body containing cellulose nanofiber>
The method for producing a dried body containing cellulose nanofibers according to the embodiment of the present invention includes:
Step (A) of obtaining a mixed liquid by mixing a dispersion liquid containing cellulose nanofibers obtained by fibrillating pulp with hydroxy acids, and drying the mixed liquid (B)
Is provided.

(セルロースナノファイバー)
はじめに、工程(A)に供せられる分散液に含まれるセルロースナノファイバーについて説明する。セルロースナノファイバーとは、パルプ(パルプ繊維)等の植物原料を解繊して得られる微細なセルロース繊維をいい、一般的に繊維幅がナノサイズ(1nm以上1000nm以下)のセルロース微細繊維を含むセルロース繊維をいう。セルロースナノファイバーは、通常、植物原料(繊維原料)を公知の方法により解繊することにより得ることができる。
(Cellulose nanofiber)
First, the cellulose nanofibers contained in the dispersion used in the step (A) will be described. Cellulose nanofibers are fine cellulose fibers obtained by fibrillating plant materials such as pulp (pulp fibers), and generally include cellulose containing nanofiber cellulose fibers having a nanometer width (1 nm or more and 1000 nm or less). Refers to fiber. Cellulose nanofiber can be usually obtained by defibrating a plant material (fiber material) by a known method.

セルロースナノファイバーの原料となるパルプとしては、例えば
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)等の広葉樹クラフトパルプ(LKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)等の針葉樹クラフトパルプ(NKP)等の化学パルプ;
ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、晒サーモメカニカルパルプ(BTMP)等の機械パルプ;
茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙、更紙古紙等から製造される古紙パルプ;
古紙パルプを脱墨処理した脱墨パルプ(DIP)などが挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない限り、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the pulp used as a raw material for cellulose nanofibers include hardwood bleached kraft pulp (LBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), and other hardwood kraft pulp (LKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), and softwood bleached kraft pulp. Chemical pulp such as softwood kraft pulp (NKP) such as (NUKP);
Stone ground pulp (SGP), pressurized stone ground pulp (PGW), refiner ground pulp (RGP), chemi ground pulp (CGP), thermo ground pulp (TGP), ground pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP), Mechanical pulp such as chemi-thermomechanical pulp (CTMP), bleached thermomechanical pulp (BTMP);
Waste paper pulp produced from tea waste paper, kraft envelope waste paper, magazine waste paper, newspaper waste paper, flyer waste paper, office waste paper, cardboard waste paper, Kamishira waste paper, Kent waste paper, imitation waste paper, ground ticket waste paper, waste paper waste paper, etc .;
Deinked pulp (DIP) obtained by deinking waste paper pulp may be used. These may be used alone or in combination of two or more as long as the effects of the present invention are not impaired.

パルプとしては、これらの中で、乾燥が容易となる観点などから、化学パルプが好ましく、広葉樹クラフトパルプ(LKP)がより好ましい。このようなパルプは、不純物が少ないという利点もある。   Among these, chemical pulp is preferable and hardwood kraft pulp (LKP) is more preferable from the viewpoint of easy drying. Such pulp also has the advantage of having less impurities.

その他の植物原料としては、リンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等から得られるパルプなどが挙げられる。また、パルプの原料となる木材、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等を直接植物原料として用いることもできる。以下、パルプを植物原料として用いた場合のセルロースナノファイバーの製造方法を説明するが、パルプ以外の植物原料の場合も、同様の方法でセルロースナノファイバーを得ることができる。   Other plant raw materials include pulp obtained from linter pulp, hemp, bagasse, kenaf, esparto grass, bamboo, chaff, straw and the like. In addition, wood, hemp, bagasse, kenaf, esparto grass, bamboo, rice husk, straw, etc., which are pulp raw materials, can also be used directly as plant raw materials. Hereinafter, a method for producing cellulose nanofibers in the case where pulp is used as a plant material will be described. However, cellulose nanofibers can be obtained in the same manner also in the case of a plant material other than pulp.

セルロースナノファイバーの製造方法としては、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば水分散状態のパルプを機械的処理による解繊に付してよく、酵素処理、酸処理等の化学的処理による解繊に付してもよいが、機械的処理により解繊することが好ましい。パルプを機械的処理により解繊することで、セルロースナノファイバーをより容易かつ確実に得ることができ、また、ヒドロキシ酸類を用いて得られる当該乾燥体の分散性をより高めることができる。   The method for producing the cellulose nanofiber is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and a known method can be used. For example, pulp in a water-dispersed state may be subjected to defibration by mechanical treatment, may be subjected to defibration by chemical treatment such as enzyme treatment or acid treatment, but is preferably defibrated by mechanical treatment. . By fibrillating the pulp by mechanical treatment, cellulose nanofibers can be more easily and reliably obtained, and the dispersibility of the dried body obtained using hydroxy acids can be further improved.

機械的処理による解繊方法としては、例えばパルプを回転する砥石間で磨砕するグラインダー法、高圧ホモジナイザーを用いた対向衝突法、ボールミル、ロールミル、カッターミル等を用いる粉砕法などが挙げられる。   Examples of the defibration method by mechanical treatment include a grinder method for grinding pulp between rotating grindstones, a facing collision method using a high-pressure homogenizer, a crushing method using a ball mill, a roll mill, a cutter mill, and the like.

なお、パルプは解繊の前に予備叩解に付してもよい。予備叩解(機械的前処理)は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的な方法の例としては、段階的に解繊を進めることが好ましい。特に未叩解の原料パルプをナイヤガラビーター等のいわゆる粘状叩解設備にて予めろ水度(カナディアンフリーネス)を出発原料の30%以下まで予備叩解処理した後、回転する砥石間で磨砕するグラインダー法にてセルロースナノファイバーが得られるまで解繊処理することが好ましい。   The pulp may be subjected to preliminary beating before defibration. Preliminary beating (mechanical pretreatment) is not particularly limited, and a known method can be used. As an example of a specific method, it is preferable to carry out defibration stepwise. In particular, a grinder method in which unbeaten raw pulp is preliminarily beaten to a freeness of 30% or less of the starting material by a so-called viscous beater such as a Niagara beater, and then ground between rotating wheels. It is preferable to perform a defibration treatment until a cellulose nanofiber is obtained.

また、パルプには、解繊の前に化学的な前処理を施してもよい。この化学的な前処理としては、硫酸等の酸や、酵素などを用いた加水分解処理、オゾンなどの酸化剤を用いた酸化処理などを挙げることができる。このように化学的な前処理を施すことで、機械的又は化学的な解繊処理により、効率的にセルロースナノファイバーを得ることができる。   Further, the pulp may be subjected to a chemical pretreatment before defibration. Examples of the chemical pretreatment include a hydrolysis treatment using an acid such as sulfuric acid, an enzyme, or the like, and an oxidation treatment using an oxidizing agent such as ozone. By performing such chemical pretreatment, cellulose nanofibers can be efficiently obtained by mechanical or chemical fibrillation treatment.

なお、当該セルロールナノファイバー含有乾燥体の製造方法に用いられるセルロースナノファイバーとしては、パルプに対して、酸化処理、あるいはその他の官能基修飾処理が実質的に施されていないものを解繊処理して得られるものが好ましい。パルプに前処理として酸化処理を施した場合、カルボキシ基が修飾され、得られるセルロースナノファイバーに多数のカルボキシ基が存在することとなる。このような、セルロースナノファイバーに存在するカルボキシ基等の官能基は、ヒドロキシ酸と混合して得られるセルロースナノファイバー含有乾燥体の分散性に影響を与えることがある。   As the cellulose nanofiber used in the method for producing the dried body containing cellulose nanofibers, pulp that has not been substantially subjected to oxidation treatment or other functional group modification treatment is subjected to defibration treatment. Is preferably obtained. When the pulp is subjected to an oxidation treatment as a pretreatment, a carboxy group is modified, and a large number of carboxy groups are present in the obtained cellulose nanofiber. Such a functional group such as a carboxy group present in the cellulose nanofiber may affect the dispersibility of the dried cellulose nanofiber-containing product obtained by mixing with the hydroxy acid.

セルロースナノファイバーの保水度としては、例えば300%以上500%以下であることが好ましい。保水度が上記下限未満の場合は、十分に微細化されたセルロースナノファイバーとなっていない場合がある。一方、保水度が上記上限を超える場合は、得られるセルロースナノファイバー含有乾燥体の再分散性が低下するおそれがある。セルロースナノファイバーの保水度(%)はJAPAN TAPPI No.26に準拠して測定される。   The water retention of the cellulose nanofiber is preferably, for example, 300% or more and 500% or less. When the water retention is less than the lower limit, the cellulose nanofiber may not be sufficiently fine. On the other hand, when the water retention exceeds the above upper limit, the redispersibility of the obtained dried body containing cellulose nanofibers may be reduced. The water retention (%) of the cellulose nanofibers was determined by JAPAN TAPPI No. It is measured according to No. 26.

セルロースナノファイバーは、水分散状態でレーザー回折法により測定される擬似粒度分布曲線において単一のピークを有することが好ましい。このように、一つのピークを有するセルロースナノファイバーは、十分な微細化が進行しており、セルロースナノファイバーとしての良好な物性を発揮することができる。また、このピークとなるセルロースナノファイバーの粒径(最頻値)としては、例えば5μm以上25μm以下が好ましい。セルロースナノファイバーが上記サイズであることで、セルロースナノファイバー特有の諸特性をより良好に発揮することができる。「擬似粒度分布曲線」とは、粒度分布測定装置(例えば株式会社セイシン企業のレーザー回折・散乱式粒度分布測定器)を用いて測定される体積基準粒度分布を示す曲線を意味する。   The cellulose nanofiber preferably has a single peak in a pseudo particle size distribution curve measured by a laser diffraction method in an aqueous dispersion state. As described above, the cellulose nanofiber having one peak is sufficiently refined, and can exhibit good physical properties as the cellulose nanofiber. Further, the particle size (mode value) of the cellulose nanofiber which becomes the peak is preferably, for example, 5 μm or more and 25 μm or less. When the cellulose nanofiber has the above-mentioned size, various characteristics unique to the cellulose nanofiber can be exhibited more favorably. The “pseudo particle size distribution curve” means a curve showing a volume-based particle size distribution measured using a particle size distribution measuring device (for example, a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device manufactured by Seisin Corporation).

(工程(A))
工程(A)においては、セルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合により混合液を得る。
(Step (A))
In the step (A), a mixed solution is obtained by mixing a dispersion containing cellulose nanofibers and hydroxy acids.

上記分散液は、セルロースナノファイバーと、分散媒としての水とを含む。但し、本発明の効果を阻害しない範囲で他の成分がさらに含有されていてもよい。この分散液におけるセルロースナノファイバーの含有量としては特に限定されないが、例えば0.1質量%以上5質量%以下とすることができる。   The dispersion contains cellulose nanofibers and water as a dispersion medium. However, other components may be further contained as long as the effects of the present invention are not impaired. The content of the cellulose nanofibers in this dispersion is not particularly limited, but may be, for example, 0.1% by mass or more and 5% by mass or less.

ヒドロキシ酸類とは、ヒドロキシ酸及びその塩をいい、複数種を混合して用いてもよい。ヒドロキシ酸は、ヒドロキシカルボン酸、オキシ酸等とも称され、ヒドロキシ基(−OH)を有するカルボン酸をいう。ヒドロキシ酸としては、グリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、パントイン酸、リシノール酸等の脂肪族ヒドロキシ酸、サリチル酸、バニリン酸、没食子酸等の芳香族ヒドロキシ酸等を挙げることができる。   Hydroxy acids refer to hydroxy acids and salts thereof, and may be used as a mixture of two or more. The hydroxy acid is also called a hydroxycarboxylic acid, an oxyacid, or the like, and refers to a carboxylic acid having a hydroxy group (—OH). Examples of the hydroxy acid include glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, isocitric acid, mevalonic acid, pantoic acid, ricinoleic acid, and other aliphatic hydroxy acids, salicylic acid, vanillic acid, Aromatic hydroxy acids such as gallic acid can be mentioned.

ヒドロキシ酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩、カルシウム塩等のアルカリ土類金属塩、その他銅塩や、アンモニウム塩等を挙げることができる。これらの中でもアルカリ金属塩が好ましく、ナトリウム塩がより好ましい。このようなヒドロキシ酸塩を用いることで、水中での静電気的作用による分散性能をより好適に発揮することができる。   Examples of the hydroxy acid salt include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt, alkaline earth metal salts such as calcium salt, and other copper salts and ammonium salts. Of these, alkali metal salts are preferred, and sodium salts are more preferred. By using such a hydroxy acid salt, the dispersing performance due to the electrostatic action in water can be more suitably exhibited.

ヒドロキシ酸類としては、得られる乾燥体が良好な分散性を発揮することができる点から、ヒドロキシ酸塩が好ましい。また、同様に、得られる乾燥体が良好な分散性を発揮することができる点から、脂肪族ヒドロキシ酸及びその塩が好ましく、クエン酸、イソクエン酸、酒石酸、リンゴ酸及びこれらの塩がより好ましく、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸又はこれらの塩がさらに好ましく、クエン酸及びその塩がよりさらに好ましく、クエン酸塩が特に好ましい。また、良好な分散性を発揮することができる点から、クエン酸、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウム、クエン酸三ナトリウム及びこれらの組み合わせを含むことも好ましい。   As the hydroxy acids, a hydroxy acid salt is preferable since the obtained dried product can exhibit good dispersibility. Similarly, from the viewpoint that the obtained dried product can exhibit good dispersibility, aliphatic hydroxy acids and salts thereof are preferable, and citric acid, isocitric acid, tartaric acid, malic acid, and salts thereof are more preferable. , Citric acid, tartaric acid, malic acid or salts thereof are more preferred, citric acid and its salts are even more preferred, and citrate is particularly preferred. In addition, it is preferable to include citric acid, monosodium citrate, disodium citrate, trisodium citrate, and a combination thereof from the viewpoint of exhibiting good dispersibility.

ヒドロキシ酸又はその塩が有するヒドロキシ基の個数としては、1個以上3個以下が好ましく、1個がより好ましい。ヒドロキシ酸が有するカルボキシ基の個数としては、2個以上4個以下が好ましく、3個がより好ましい。ヒドロキシ酸が上記範囲の個数のヒドロキシ基及びカルボキシ基を有することにより、セルロースナノファイバー表面への付着性及び水分散状態での反発性を良好に発揮することができ、サルロースナノファイバーの再分散性を高めることができる。   The number of hydroxy groups contained in the hydroxy acid or a salt thereof is preferably one or more and three or less, more preferably one. The number of carboxy groups contained in the hydroxy acid is preferably 2 or more and 4 or less, more preferably 3 or more. When the hydroxy acid has the number of hydroxy groups and carboxy groups in the above range, adhesion to the cellulose nanofiber surface and resilience in a water-dispersed state can be exhibited favorably, and the redispersion of salulose nanofibers Can be enhanced.

セルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合方法は特に限定されない。上記分散液にヒドロキシ酸類を直接添加してもよいし、上記分散液とヒドロキシ酸類の水溶液とを混合させてもよい。但し、セルロースナノファイバーとヒドロキシ酸類とを均一的に混合させる点などからは、上記分散液とヒドロキシ酸類の水溶液とを混合させることが好ましい。この際、ヒドロキシ酸類の水溶液におけるヒドロキシ酸類の含有量(濃度)としては、例えば0.1質量%以上10質量%以下とすることができる。なお、セルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合後、必要に応じて公知の攪拌機等を用いて、混合液を撹拌することが好ましい。   The method of mixing the dispersion containing the cellulose nanofibers and the hydroxy acids is not particularly limited. Hydroxy acids may be added directly to the dispersion, or the dispersion and an aqueous solution of hydroxy acids may be mixed. However, from the viewpoint of uniformly mixing the cellulose nanofibers and the hydroxy acids, it is preferable to mix the above dispersion and an aqueous solution of hydroxy acids. At this time, the content (concentration) of the hydroxy acids in the aqueous solution of the hydroxy acids can be, for example, 0.1% by mass or more and 10% by mass or less. After the dispersion containing the cellulose nanofibers and the hydroxy acids are mixed, it is preferable to stir the mixture using a known stirrer or the like as necessary.

混合により得られた混合液において、セルロースナノファイバーとヒドロキシ酸類との混合比としては特に限定されない。混合液におけるセルロースナノファイバー100質量部に対するヒドロキシ酸類の含有量の下限としては、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。一方、この上限としては、200質量部が好ましく、150質量部がより好ましく、100質量部がさらに好ましい。また、この上限は、60質量部であってよく、25質量部であってもよい。ヒドロキシ酸類の含有量が上記下限未満の場合、得られるセルロースナノファイバー含有乾燥体が良好な分散性を発揮できない場合がある。逆に、ヒドロキシ酸類の含有量が上記上限を超える場合、ヒドロキシ酸類の使用量が増加し、コスト高となるおそれがある。   In the mixed solution obtained by mixing, the mixing ratio between the cellulose nanofibers and the hydroxy acids is not particularly limited. As a minimum of content of hydroxy acids to 100 mass parts of cellulose nanofibers in a mixture, 0.1 mass part is preferred, 1 mass part is more preferred, 5 mass parts is still more preferred, and 10 mass parts is especially preferred. On the other hand, the upper limit is preferably 200 parts by mass, more preferably 150 parts by mass, and still more preferably 100 parts by mass. The upper limit may be 60 parts by mass or 25 parts by mass. When the content of the hydroxy acids is less than the above lower limit, the obtained dried product containing cellulose nanofibers may not exhibit good dispersibility. Conversely, when the content of the hydroxy acids exceeds the above upper limit, the amount of the hydroxy acids used increases, and the cost may be increased.

上記混合液は、水、セルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類を含むが、本願発明の効果を阻害しない限り、水、セルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類以外の他の成分をさらに含有していてもよい。但し、混合液における他の成分の含有量としては、10質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましい。   The mixture contains water, cellulose nanofibers and hydroxy acids, but may further contain other components other than water, cellulose nanofibers and hydroxy acids as long as the effects of the present invention are not impaired. However, the content of other components in the mixture is preferably 10% by mass or less, more preferably 1% by mass or less.

上記混合液における固形分濃度としては特に限定されないが、下限としては、0.1質量%が好ましく、0.5質量%がより好ましい。一方、この上限としては、5質量%が好ましく、3質量%がより好ましい。固形分濃度が上記下限未満の場合は、乾燥効率が低下する傾向にある。一方、固形分濃度が上記上限を超える場合は、混合液の調製が困難になる場合がある。   The solid content concentration in the mixed solution is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.1% by mass, more preferably 0.5% by mass. On the other hand, the upper limit is preferably 5% by mass, and more preferably 3% by mass. If the solid content is less than the above lower limit, the drying efficiency tends to decrease. On the other hand, if the solid content exceeds the upper limit, it may be difficult to prepare a mixed solution.

(工程(B))
工程(B)においては、上記工程(A)で得られた混合液を乾燥させる。これにより、セルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることができる。このような乾燥工程において、セルロースナノファイバーの表面に、ヒドロキシ酸類が析出し、各セルロースナノファイバーがヒドロキシ酸類に被覆された状態のセルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることができると推察される。このようにして得られたセルロースナノファイバー含有乾燥体は、各セルロースナノファイバー間の水素結合がヒドロキシ酸類により阻害され、高い再分散性を発揮することができる。
(Step (B))
In the step (B), the mixed solution obtained in the step (A) is dried. Thereby, a dried product containing cellulose nanofibers can be obtained. In such a drying step, it is presumed that hydroxy acids are precipitated on the surface of the cellulose nanofiber, and a cellulose nanofiber-containing dried product in which each cellulose nanofiber is coated with the hydroxy acid can be obtained. The thus-obtained dried body containing cellulose nanofibers can exhibit high redispersibility, in which hydrogen bonds between the cellulose nanofibers are inhibited by hydroxy acids.

上記混合液の乾燥方法としては特に限定されず、自然乾燥、加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥、噴霧乾燥等の公知の方法により行うことができる。なお、噴霧乾燥により、再分散性に特に優れる粒子状のセルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることができる。   The method for drying the mixed liquid is not particularly limited, and the drying can be performed by a known method such as natural drying, heat drying, vacuum drying, freeze drying, or spray drying. In addition, the spray-drying can obtain a dried product containing cellulose nanofibers in the form of particles having particularly excellent redispersibility.

工程(B)における乾燥温度の下限としては、80℃が好ましく、90℃がより好ましい。一方、この上限としては、150℃が好ましく、120℃がより好ましい。乾燥温度が上記下限未満の場合は、十分に乾燥されたセルロースナノファイバー含有乾燥体を得ることが困難になる場合がある。逆に、乾燥温度が上記上限を超える場合は、セルロースナノファイバーが熱により着色するおそれがある。   The lower limit of the drying temperature in the step (B) is preferably 80 ° C, more preferably 90 ° C. On the other hand, the upper limit is preferably 150 ° C., more preferably 120 ° C. If the drying temperature is lower than the lower limit, it may be difficult to obtain a sufficiently dried cellulose nanofiber-containing dried product. Conversely, when the drying temperature exceeds the upper limit, the cellulose nanofibers may be colored by heat.

<セルロースナノファイバー含有乾燥体>
本発明の実施形態に係るセルロースナノファイバー含有乾燥体は、パルプを解繊して得られるセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー含有乾燥体であって、ヒドロキシ酸類をさらに含むことを特徴とする。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体は、後に詳述するように、水と混合して再分散された分散液として使用することができる。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体は、上述したセルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法により好適に得ることができる。
<Dried body containing cellulose nanofiber>
A dried product containing cellulose nanofibers according to an embodiment of the present invention is a dried product containing cellulose nanofibers containing cellulose nanofibers obtained by fibrillating pulp, and further includes a hydroxy acid. The cellulose nanofiber-containing dried product can be used as a redispersed liquid by mixing with water, as described later in detail. The dried body containing cellulose nanofibers can be suitably obtained by the above-described method for producing a dried body containing cellulose nanofibers.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体に含まれるセルロースナノファイバーやその製造方法の具体例及び好適な例は、セルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法の説明において例示したものと同様である。また、当該セルロースナノファイバー含有乾燥体に含まれるヒドロキシ酸類の具体例及び好適な例は、セルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法の説明において例示したものと同様である。   Specific examples and preferred examples of the cellulose nanofibers contained in the dried cellulose nanofiber-containing body and the method for producing the same are the same as those exemplified in the description of the method for producing the cellulose nanofiber-containing dried body. Further, specific examples and preferred examples of the hydroxy acids contained in the dried cellulose nanofiber-containing product are the same as those exemplified in the description of the method for producing the dried cellulose nanofiber-containing product.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体におけるセルロースナノファイバー100質量部に対するヒドロキシ酸類の含有量の下限としては、0.1質量部が好ましく、1質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましく、10質量部が特に好ましい。一方、この上限としては、200質量部が好ましく、150質量部がより好ましく、100質量部がさらに好ましい。また、この上限は、60質量部であってよく、25質量部であってもよい。ヒドロキシ酸類の含有量が上記下限未満の場合、良好な分散性を発揮できない場合がある。逆に、ヒドロキシ酸類の含有量が上記上限を超える場合は、相対的にセルロースナノファイバーの含有量が低下し、用途や機能が制限される場合などがある。   As a minimum of content of a hydroxy acid to 100 mass parts of cellulose nanofibers in the dried cellulose nanofiber content, 0.1 mass part is preferred, 1 mass part is more preferred, 5 mass parts is still more preferred, and 10 mass parts. Is particularly preferred. On the other hand, the upper limit is preferably 200 parts by mass, more preferably 150 parts by mass, and still more preferably 100 parts by mass. The upper limit may be 60 parts by mass or 25 parts by mass. When the content of the hydroxy acids is less than the above lower limit, good dispersibility may not be exhibited. Conversely, when the content of the hydroxy acids exceeds the above upper limit, the content of the cellulose nanofiber relatively decreases, and the use or function may be limited.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体の水分率(水の含有率)としては、例えば50質量%未満であり、20質量%以下が好ましく、10質量%以下がより好ましい。水分率が上記上限以下であることにより、運送等におけるエネルギー消費をより低減でき、取扱性や保管性等も向上する。また、樹脂との溶融混錬の際の水蒸気爆発の危険性を低減することができる。なお、当該セルロースナノファイバー含有乾燥体の水分率の下限としては、実質的に0質量%であってよいが、0.1質量%でもよく、1質量%でもよく、3質量%でもよい。   The moisture content (water content) of the dried body containing cellulose nanofibers is, for example, less than 50% by mass, preferably 20% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less. When the water content is equal to or less than the upper limit, energy consumption in transportation or the like can be further reduced, and handling properties and storage properties are also improved. Further, the risk of steam explosion during melt-kneading with a resin can be reduced. The lower limit of the moisture content of the dried cellulose nanofiber-containing product may be substantially 0% by mass, but may be 0.1% by mass, 1% by mass, or 3% by mass.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体の形状としては特に限定されないが、粒子状及びフィルム状であることが好ましい。セルロースナノファイバー含有乾燥体が粒子状又はフィルム状であることにより、水に対する分散性をより高めることができる。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体が粒子状である場合、この平均粒径としては、例えば1μm以上5mm以下とすることができる。「平均粒径」とは、JIS−Z−8815(2013年)に準拠しレーザー回折・散乱法により測定した粒径分布に基づき、JIS−Z−8819−2(2001年)に準拠し計算される体積基準積算分布が50%となる値を指す。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体がフィルム状である場合、この平均厚みとしては、例えば0.1μm以上1mm以下とすることができる。   The shape of the dried body containing cellulose nanofibers is not particularly limited, but is preferably a particle shape or a film shape. When the dried product containing cellulose nanofibers is in the form of particles or a film, the dispersibility in water can be further increased. When the dried body containing cellulose nanofibers is in the form of particles, the average particle diameter can be, for example, 1 μm or more and 5 mm or less. “Average particle size” is calculated based on JIS-Z-8819-2 (2001) based on the particle size distribution measured by the laser diffraction / scattering method based on JIS-Z-8815 (2013). Volume-based integrated distribution is 50%. When the dried body containing cellulose nanofibers is in the form of a film, the average thickness can be, for example, 0.1 μm or more and 1 mm or less.

当該セルロースナノファイバー含有乾燥体は、実質的にセルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類から構成されている。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体は、本願発明の効果を阻害しない範囲で、セルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類以外の他の成分(固形分)を含有していてもよい。当該セルロースナノファイバー含有乾燥体における、セルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類以外の他の成分(固形分)の含有量としては、セルロースナノファイバー及びヒドロキシ酸類の合計量を100質量部とした場合に、10質量部以下が好ましく、5質量部以下がより好ましい。他の成分の含有量が上記下限を超える場合、これらの成分によりセルロースナノファイバーの分散性に影響を与える場合がある。   The dried body containing cellulose nanofibers is substantially composed of cellulose nanofibers and hydroxy acids. The dried cellulose nanofiber-containing product may contain components (solid content) other than the cellulose nanofiber and the hydroxy acids as long as the effects of the present invention are not impaired. The content of the other components (solid content) other than the cellulose nanofibers and the hydroxy acids in the dried cellulose nanofiber-containing product is 10 parts by mass when the total amount of the cellulose nanofibers and the hydroxy acids is 100 parts by mass. Or less, more preferably 5 parts by mass or less. When the content of other components exceeds the above lower limit, these components may affect the dispersibility of the cellulose nanofiber.

<セルロースナノファイバー分散液の製造方法>
本発明の実施形態に係るセルロースナノファイバー分散液の製造方法は、当該セルロースナノファイバー含有乾燥体と水とを混合する工程を備える。当該セルロースナノファイバー分散液の製造方法によれば、分散性の高いセルロースナノファイバー含有乾燥体を用いるため、分散性の高い、高濃度のセルロースナノファイバー分散液を容易に得ることができる。なお、セルロースナノファイバー含有乾燥体と水との混合に際しては、必要に応じ撹拌することが好ましい。
<Production method of cellulose nanofiber dispersion>
The method for producing a cellulose nanofiber dispersion according to an embodiment of the present invention includes a step of mixing the dried cellulose nanofiber-containing product with water. According to the method for producing a cellulose nanofiber dispersion, a high-dispersion, high-concentration cellulose nanofiber dispersion can be easily obtained because a dried cellulose nanofiber-containing product having high dispersibility is used. In addition, when mixing the dried body containing cellulose nanofibers and water, it is preferable to stir as necessary.

撹拌方法としては特に限定されず、撹拌翼や回転子を使用した撹拌、超音波による撹拌等の公知の方法を用いることができる。撹拌の際に用いられる攪拌機としては、自動式又は手動式のシェイカー、マグネティックスターラー、超音波振動子、その他の各種撹拌子を有する攪拌機、ビーズミル等のメディアミル、スタティックミキサー等の静止型攪拌機等を挙げることができる。   The stirring method is not particularly limited, and a known method such as stirring using a stirring blade or a rotor or stirring by ultrasonic waves can be used. Examples of the stirrer used in the stirring include an automatic or manual shaker, a magnetic stirrer, an ultrasonic vibrator, a stirrer having various other stirrers, a media mill such as a bead mill, a static stirrer such as a static mixer, and the like. Can be mentioned.

得られるセルロースナノファイバー分散液におけるセルロースナノファイバーの濃度としては特に限定されないが、下限としては、例えば0.1質量%であり、0.5質量%が好ましい。一方、この上限としては、例えば5質量%であり、3質量%とすることができる。   The concentration of the cellulose nanofiber in the obtained cellulose nanofiber dispersion is not particularly limited, but the lower limit is, for example, 0.1% by mass, and preferably 0.5% by mass. On the other hand, the upper limit is, for example, 5% by mass, and can be 3% by mass.

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<評価方法>
実施例及び比較例の各種物性は、以下の評価方法に準じて測定した。
<Evaluation method>
Various physical properties of Examples and Comparative Examples were measured according to the following evaluation methods.

(擬似粒度分布曲線)
ISO−13320(2009)に準拠して、粒度分布測定装置(セイシン企業社の「レーザー回折・散乱式粒度分布測定器」)を用いて体積基準粒度分布を示す曲線を測定し、ピークの数を数えた。
(Pseudo particle size distribution curve)
In accordance with ISO-13320 (2009), a curve showing a volume-based particle size distribution was measured using a particle size distribution measuring device ("Laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device" manufactured by Seishin Enterprise Co., Ltd.), and the number of peaks was measured. I counted.

(保水度(%))
セルロースナノファイバーの保水度(%)は、JAPAN TAPPI No.26:2000に準拠して測定した。
(Water retention (%))
The water retention (%) of the cellulose nanofibers was measured according to JAPAN TAPPI No. 26: 2000.

[実施例1]
原料パルプ(LBKP:水分98質量%)に対し、ナイヤガラビーターを用いて2時間30分かけて予備叩解を行った。次いで、石臼型分散機(増幸産業社の「スーパーマスコロイダー」)を用いた解繊処理を2回施し、セルロースナノファイバーの水分散液(濃度2質量%)を得た。この水分散液に含まれるセルロースナノファイバーは、レーザー回折を用いた粒度分布測定の疑似粒度分布において1つのピークを有し、保水度は350%以上であった。
[Example 1]
The raw pulp (LBKP: water content: 98% by mass) was preliminarily beaten for 2 hours and 30 minutes using a Niagara beater. Next, fibrillation treatment was performed twice using a stone mill type dispersing machine (“Super Mass Colloider” of Masuko Sangyo Co., Ltd.) to obtain an aqueous dispersion of cellulose nanofibers (concentration: 2% by mass). The cellulose nanofibers contained in this aqueous dispersion had one peak in the pseudo particle size distribution in the particle size distribution measurement using laser diffraction, and the water retention was 350% or more.

得られた濃度2質量%のセルロースナノファイバーの水分散液25gと、濃度2質量%のクエン酸ナトリウム水溶液とを混合し、マグネットスターラーを用い60分間、1200rpmで撹拌し、混合液を得た。セルロースナノファイバー(CNF)とクエン酸ナトリウムとの混合比(質量比)は、50:50である。この混合液を105℃で6時間乾燥させ、フィルム状のセルロースナノファイバー含有乾燥体を得た。得られたセルロースナノファイバーの含水率は、9.8質量%であった。   25 g of the obtained aqueous dispersion of cellulose nanofibers having a concentration of 2% by mass and an aqueous solution of sodium citrate having a concentration of 2% by mass were mixed and stirred at 1200 rpm for 60 minutes using a magnetic stirrer to obtain a mixed solution. The mixing ratio (mass ratio) between cellulose nanofiber (CNF) and sodium citrate is 50:50. This mixed solution was dried at 105 ° C. for 6 hours to obtain a dried film containing cellulose nanofibers. The water content of the obtained cellulose nanofiber was 9.8% by mass.

[実施例2〜12、比較例1]
ヒドロキシ酸類として表1に記載の化合物を用い、セルロースナノファイバーとの混合比を表1に記載の比としたこと以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜12及び比較例1のセルロースナノファイバー含有乾燥体を得た。なお、比較例1は、ヒドロキシ酸類を混合させず、セルロースナノファイバーの水分散液をそのまま乾燥させて、セルロースナノファイバー含有乾燥体を得た。
[Examples 2 to 12, Comparative Example 1]
The compounds of Examples 2 to 12 and Comparative Example 1 were used in the same manner as in Example 1 except that the compounds shown in Table 1 were used as the hydroxy acids and the mixing ratio with the cellulose nanofiber was set to the ratio shown in Table 1. A dried product containing cellulose nanofibers was obtained. In Comparative Example 1, an aqueous dispersion of cellulose nanofibers was dried as it was without mixing hydroxy acids, to obtain a dried product containing cellulose nanofibers.

<評価>
固形分濃度が2質量%となるように、得られた各セルロースナノファイバー含有乾燥体を水に添加し、次いで、マグネティックスターラーを用い60分間、800rpmで撹拌して、各セルロースナノファイバーの再分散液を得た。得られた再分散液を10分間静置した後、上澄み液の濃度を以下の方法にて測定した。測定結果を表1に示す。
<Evaluation>
Each dried cellulose nanofiber-containing product obtained was added to water so that the solid content concentration was 2% by mass, and then stirred at 800 rpm for 60 minutes using a magnetic stirrer to redisperse each cellulose nanofiber. A liquid was obtained. After allowing the obtained redispersion liquid to stand for 10 minutes, the concentration of the supernatant was measured by the following method. Table 1 shows the measurement results.

(濃度(%))
セルロースナノファイバーの再分散液(沈殿があるものは上澄み液)を1g採取し、容器に移す。105℃で2時間乾燥後、電子天秤にて質量を測定し、濃度を算出した。これを2回行い、平均値を求めた。
(concentration(%))
1 g of a redispersion liquid of cellulose nanofibers (a supernatant liquid when a precipitate is present) is collected and transferred to a container. After drying at 105 ° C. for 2 hours, the mass was measured with an electronic balance to calculate the concentration. This was performed twice, and the average value was determined.

Figure 0006626641
Figure 0006626641

表1に示されるように、実施例1〜12のセルロースナノファイバー含有乾燥体から得られた再分散液の上澄み液の濃度は、比較例1と比べて高く、再分散性に優れることがわかる。特に、クエン酸ナトリウムを用いた実施例1〜3は、濃度が2質量%又は2質量%に極めて近く、ほぼ完全にセルロースナノファイバーが再分散していることがわかる。   As shown in Table 1, the concentration of the supernatant of the redispersion liquid obtained from the dried cellulose nanofiber-containing products of Examples 1 to 12 is higher than that of Comparative Example 1, indicating that the redispersibility is excellent. . In particular, in Examples 1 to 3 using sodium citrate, the concentration was very close to 2% by mass or 2% by mass, and it was found that the cellulose nanofibers were almost completely redispersed.

本発明のセルロースナノファイバー含有乾燥体は、水に対する分散性に優れ、取扱性等に優れるセルロースナノファイバーとして、従来のセルロースナノファイバーの使用用途に用いることができる。具体的には、本発明のセルロースナノファイバー含有乾燥体は、ろ過材、ろ過助剤、イオン交換体の基材、クロマトグラフィー分析機器の充填材、樹脂及びゴムの配合用充填剤、化粧品の配合剤、食品及び塗料の粘度保持剤、食品原料生地の強化剤、水分保持剤、食品安定化剤、低カロリー添加物、乳化安定化助等の多くの用途に好適に用いることができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The dried cellulose nanofiber-containing product of the present invention can be used as a cellulose nanofiber having excellent dispersibility in water and excellent in handleability for use of conventional cellulose nanofibers. Specifically, the dried body containing cellulose nanofibers of the present invention includes a filter material, a filter aid, a base material of an ion exchanger, a filler for a chromatographic analyzer, a filler for blending a resin and rubber, and a blend of cosmetics. It can be suitably used in many applications such as agents, viscosity retainers for foods and paints, tougheners for food raw materials, moisture retainers, food stabilizers, low-calorie additives, and emulsion stabilization aids.

Claims (7)

植物原料を解繊して得られるセルロースナノファイバーを含むセルロースナノファイバー含有乾燥体であって、
ヒドロキシ酸類をさらに含み、
上記ヒドロキシ酸類がヒドロキシ酸、ヒドロキシ酸の塩又はこれらの混合物であり、
上記ヒドロキシ酸がグリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、パントイン酸及びリシノール酸からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とするセルロースナノファイバー含有乾燥体。
Cellulose nanofiber-containing dried body containing cellulose nanofiber obtained by defibrating plant material,
Further containing hydroxy acids,
A said hydroxy acids are hydroxy acids, salts or mixtures thereof arsenide Dorokishi acid,
Is at least one said hydroxy acid is glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, isocitric acid, mevalonic acid is selected from either Ranaru group pantoic acid and ricinoleic acid A dried product containing cellulose nanofibers, characterized in that:
上記セルロースナノファイバー100質量部に対するヒドロキシ酸類の含有量が、0.1質量部以上200質量部以下である請求項1に記載のセルロースナノファイバー含有乾燥体。   2. The dried cellulose nanofiber-containing product according to claim 1, wherein the content of the hydroxy acid is 0.1 to 200 parts by mass based on 100 parts by mass of the cellulose nanofiber. 3. 上記ヒドロキシ酸類が、ヒドロキシ酸塩である請求項1又は請求項2に記載のセルロースナノファイバー含有乾燥体。   The dried product containing cellulose nanofibers according to claim 1 or 2, wherein the hydroxy acids are hydroxy acid salts. 上記ヒドロキシ酸類が、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸又はこれらの塩である請求項1又は請求項2に記載のセルロースナノファイバー含有乾燥体。   The cellulose nanofiber-containing dried product according to claim 1 or 2, wherein the hydroxy acids are citric acid, tartaric acid, malic acid, or a salt thereof. 水分率が50質量%未満である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー含有乾燥体。   The cellulose nanofiber-containing dried product according to any one of claims 1 to 4, wherein the moisture content is less than 50% by mass. パルプを解繊して得られたセルロースナノファイバーを含む分散液と、ヒドロキシ酸類との混合により混合液を得る工程、及び
上記混合液を乾燥させる工程
を備え、
上記ヒドロキシ酸類がヒドロキシ酸、ヒドロキシ酸の塩又はこれらの混合物であり、
上記ヒドロキシ酸がグリコール酸、乳酸、タルトロン酸、グリセリン酸、ヒドロキシ酪酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、イソクエン酸、メバロン酸、パントイン酸及びリシノール酸からなる群より選択される少なくとも1種であるセルロースナノファイバー含有乾燥体の製造方法。
A step of obtaining a mixed liquid by mixing a dispersion liquid containing cellulose nanofibers obtained by defibrating pulp and hydroxy acids, and a step of drying the mixed liquid,
A said hydroxy acids are hydroxy acids, salts or mixtures thereof arsenide Dorokishi acid,
Is at least one said hydroxy acid is glycolic acid, lactic acid, tartronic acid, glyceric acid, hydroxybutyric acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, isocitric acid, mevalonic acid is selected from either Ranaru group pantoic acid and ricinoleic acid A method for producing a dried body containing cellulose nanofibers.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー含有乾燥体と水とを混合する工程
を備えるセルロースナノファイバー分散液の製造方法。
A method for producing a cellulose nanofiber dispersion, comprising a step of mixing the dried cellulose nanofiber-containing dried product according to any one of claims 1 to 5 with water.
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