JP6724289B2 - Viscosity modifier - Google Patents

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Description

本発明は、カルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤に関する。 The present invention relates to a viscosity modifier containing carboxymethyl cellulose or a salt thereof.

小型で軽量なリチウムイオン電池(Lib)は携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオ、携帯用音楽プレイヤーを始めとする幅広い電子機器及び電気機器に搭載されている。リチウムイオン電池は、エコカーと呼ばれる自動車などの交通機関の動力源として実用化が進んでおり、電力の平準化、スマートグリッドのための蓄電装置としても精力的に研究がなされている。
リチウムイオン電池の正極電極及び負極電極は、それぞれ、活物質とバインダーとを含む1対の電極層で集電体をはさんだ構造となっている。正極電極は、アルミニウム箔等の集電体の両面に、コバルト酸リチウム等の活物質とバインダーとの混合物(溶液)を塗布・乾燥して製造される。負極電極は、銅箔等の集電体に、炭素材料等の活物質とバインダーとの混合物(溶液)を塗布・乾燥して製造される。
Small and lightweight lithium-ion batteries (Lib) are installed in a wide range of electronic devices and electric devices such as mobile phones, laptop computers, digital cameras, digital videos, and portable music players. BACKGROUND ART Lithium-ion batteries are being put to practical use as power sources for transportation such as automobiles called eco-cars, and are being actively studied as power storage devices for leveling electric power and smart grids.
The positive electrode and the negative electrode of the lithium-ion battery each have a structure in which a current collector is sandwiched by a pair of electrode layers containing an active material and a binder. The positive electrode is manufactured by applying and drying a mixture (solution) of an active material such as lithium cobalt oxide and a binder on both surfaces of a current collector such as an aluminum foil. The negative electrode is manufactured by applying and drying a mixture (solution) of an active material such as a carbon material and a binder on a current collector such as a copper foil.

リチウムイオン電池は、正極電極、負極電極、及び、イオンが移動できる多孔質の絶縁フィルムを有しており、正極電極と絶縁フィルムと負極電極が幾層にも重層された構造を有する。リチウムイオン電池の製造は、例えば、正極電極と負極電極の間に絶縁フィルムなどのセパレータを有する多層体を、各電極がバウムクーヘン状(同心円状)となるように巻き、容器に挿入して両電極を溶接し、電解液を注入し、容器を密閉して、リチウムイオン電池を得ることができる。リチウムイオン電池の形状が円筒形の場合、電極多層体は缶の形状に合わせて円筒形に巻かれる。リチウムイオン電池の形状が角型の場合、電極多層体は缶の形状に合わせて扁平形に巻かれる。 The lithium-ion battery has a positive electrode, a negative electrode, and a porous insulating film to which ions can move, and has a structure in which the positive electrode, the insulating film, and the negative electrode are laminated in multiple layers. For manufacturing a lithium-ion battery, for example, a multilayer body having a separator such as an insulating film between a positive electrode and a negative electrode is wound so that each electrode is in a Baumkuchen shape (concentric shape), and is inserted into a container to form both electrodes. Can be welded, an electrolytic solution can be injected, and the container can be sealed to obtain a lithium ion battery. When the lithium-ion battery has a cylindrical shape, the electrode multilayer body is rolled into a cylindrical shape according to the shape of the can. When the lithium-ion battery has a rectangular shape, the electrode multilayer body is wound into a flat shape according to the shape of the can.

リチウムイオン電池の電極を構成するバインダーとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、スチレンブタジエンラテックス(SBR)、カルボキシメチルセルロース又はその塩などが用いられ、負極の水系バインダーとしては、SBRとカルボキシメチルセルロース又はその塩の複合系で用いられることが一般的である。正極、負極の両方にバインダーとして使用することができるカルボキシメチルセルロース又はその塩は粘度調整剤としての役割も担っている。 Polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene, styrene butadiene latex (SBR), carboxymethyl cellulose, or a salt thereof is used as the binder that constitutes the electrode of the lithium ion battery, and SBR and carboxymethyl cellulose or the salt thereof is used as the aqueous binder of the negative electrode. It is commonly used in complex systems of its salts. Carboxymethyl cellulose or a salt thereof that can be used as a binder for both the positive electrode and the negative electrode also plays a role as a viscosity modifier.

通常、このカルボキシメチルセルロース又はその塩は粉末状態で保管されることが、長期間保管したセルロース系ポリマーの水溶液の粘度は、保管前のセルロース系ポリマーの溶液の粘度と比較して、大きく低下してしまい、粘度調整剤としての役割を果たせなくなってしまうという問題があった。これに対しては、セルロース系ポリマー水溶液に多価アルコールを添加する方法(特許文献1)やセルロース系ポリマーにエタノール及びエデト酸塩を配合する方法(特許文献2)が開示されている。 Usually, this carboxymethyl cellulose or a salt thereof may be stored in a powder state, but the viscosity of an aqueous solution of a cellulosic polymer stored for a long period of time is much lower than the viscosity of a solution of a cellulosic polymer before storage. Therefore, there is a problem that it cannot serve as a viscosity modifier. On the other hand, a method of adding a polyhydric alcohol to a cellulose-based polymer aqueous solution (Patent Document 1) and a method of adding ethanol and an edetate to a cellulose-based polymer (Patent Document 2) are disclosed.

特開平11−71478号公報JP, 11-71478, A 特開昭61−186306公報JP 61-186306 A

しかしながら、特許文献1あるいは特許文献2に開示されている技術は、セルロース系ポリマーの水溶液の粘度低下を防止する方法であり、粉末状態のセルロース系ポリマー(特に、カルボキシメチルセルロース又はその塩)の品質の変化を防止するものではなかった。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 is a method for preventing a decrease in the viscosity of an aqueous solution of a cellulosic polymer, and the quality of the powdery cellulosic polymer (in particular, carboxymethylcellulose or a salt thereof) is improved. It did not prevent change.

そこで、本発明は、カルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤を紛体状態で保管した際の品質の変化、具体的には、保管前後の水溶液の粘度変化が小さいカルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention, a change in quality when the viscosity modifier containing carboxymethylcellulose or a salt thereof is stored in a powder state, specifically, a small change in the viscosity of the aqueous solution before and after storage contains carboxymethylcellulose or a salt thereof. It is an object of the present invention to provide a viscosity modifier that

上記課題は、以下の[1]〜[4]を含む手段により解決される。
[1] カルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤であって、カルボキシメチルセルロース又はその塩に対して、アニオン変性セルロースナノファイバーが30〜2000質量%含有していることを特徴とする粘度調整剤。
[2] 前記アニオン変性セルロースナノファイバーが、アニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、カルボキシル基の量が0.6mmol/g〜2.0mmol/gであるカルボキシル化セルロースナノファイバーであることを特徴とする[1]に記載の粘度調整剤。
[3] 前記アニオン変性セルロースナノファイバーが、アニオン変性セルロースナノファイバーのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01〜0.50であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーであることを特徴とする[1]に記載の粘度調整剤。
[4] [1]〜[3]のいずれか一項に記載された粘度調整剤を含有するリチウムイオン電池電極用組成物。
The above problems can be solved by means including the following [1] to [4].
[1] A viscosity modifier containing carboxymethyl cellulose or a salt thereof, wherein the anion-modified cellulose nanofibers are contained in an amount of 30 to 2000 mass% with respect to carboxymethyl cellulose or a salt thereof. ..
[2] The anion-modified cellulose nanofiber is a carboxylated cellulose nanofiber having an amount of carboxyl groups of 0.6 mmol/g to 2.0 mmol/g based on the absolute dry mass of the anion-modified cellulose nanofiber. The viscosity modifier according to [1], characterized in that
[3] The anion-modified cellulose nanofibers are carboxymethylated cellulose nanofibers having a degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of the anion-modified cellulose nanofibers of 0.01 to 0.50 [1] ] Viscosity modifier described in.
[4] A composition for a lithium ion battery electrode, containing the viscosity modifier according to any one of [1] to [3].

本発明によれば、カルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤を紛体状態で保管した際の品質の変化、具体的には、保管前後の水溶液の粘度変化が小さいカルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する粘度調整剤を提供することができる。 According to the present invention, a change in quality when a viscosity modifier containing carboxymethyl cellulose or a salt thereof is stored in a powder state, specifically, a small change in viscosity of an aqueous solution before and after storage containing carboxymethyl cellulose or a salt thereof. A viscosity adjusting agent can be provided.

本発明の粘度調整剤は、カルボキシメチルセルロース又はその塩(以下、「CMC」ということがある。)に対して、アニオン変性セルロースナノファイバー(以下、「アニオン変性CNF」ということがある。)が30〜2000質量%含有していることを特徴としており、紛体状態で保管した際の品質の変化、具体的には、保管前後の水溶液の粘度変化が大きく抑制される。 The viscosity modifier of the present invention has 30 anion-modified cellulose nanofibers (hereinafter, sometimes referred to as “anion-modified CNF”) to carboxymethylcellulose or a salt thereof (hereinafter sometimes referred to as “CMC”). It is characterized in that it is contained in an amount of up to 2000% by mass, and a change in quality when stored in a powder state, specifically, a change in viscosity of an aqueous solution before and after storage is greatly suppressed.

本発明の粘度調整剤が優れた効果を発現する理由は明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。CMCとアニオン変性CNFを共存させることで、CMCの電荷密度の高い部分をアニオン変性CNF表面の電荷密度の低い部分がカバーすることで、紛体状態で保管した際に受ける外的要因(熱、酸素など)の影響を受けにくくなったと推測される。なお、本発明において、紛体状態とは、水分量が12質量%以下になるように乾燥させた粘度調整剤を意味する。 The reason why the viscosity modifier of the present invention exhibits excellent effects is not clear, but the present inventors presume as follows. By coexisting CMC and anion-modified CNF, the high charge density part of CMC is covered by the low charge density part of the anion-modified CNF surface, and external factors (heat, oxygen) It is presumed that it became difficult to be affected by (for example). In the present invention, the powder state means a viscosity modifier dried to have a water content of 12% by mass or less.

<カルボキシメチルセルロース>
本発明で用いるカルボキシメチルセルロース又はその塩がある)は、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基がカルボキシメチルエーテル基に置換された構造を持つ。カルボキシメチルセルロースは、塩の形態であってもよい。カルボキシメチルセルロースの塩としては、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩などの金属塩などが例示される。 本発明においてセルロースとは、D−グルコピラノース(単に「グルコース残基」、「無水グルコース」とも言う。)がβ,1−4結合で連なった構造の多糖を意味する。セルロースは一般に起源、製法等から、天然セルロース、再生セルロース、微細セルロース、非結晶領域を除いた微結晶セルロース等に分類される。
<Carboxymethyl cellulose>
Carboxymethyl cellulose used in the present invention or a salt thereof) has a structure in which a hydroxyl group in a glucose residue constituting cellulose is replaced with a carboxymethyl ether group. Carboxymethyl cellulose may be in the form of a salt. Examples of the carboxymethyl cellulose salt include metal salts such as carboxymethyl cellulose sodium salt. In the present invention, cellulose means a polysaccharide having a structure in which D-glucopyranose (also simply referred to as “glucose residue” or “anhydroglucose”) is linked by β,1-4 bonds. Cellulose is generally classified into natural cellulose, regenerated cellulose, fine cellulose, microcrystalline cellulose excluding non-crystalline regions, etc. according to the origin, production method and the like.

天然セルロースとしては、晒又は未晒パルプ、精製リンター、酢酸菌等の微生物によって生産されるセルロース等が例示される。晒又は未晒パルプの原料は特に限定されず、例えば、木材、木綿、わら、竹等が挙げられる。晒又は未晒パルプの製造方法も特に限定されず、機械的方法、化学的方法、あるいは、機械的方法及び化学的方法を組み合わせた方法が例示される。晒又は未晒パルプとしては、メカニカルパルプ、ケミカルパルプ、砕木パルプ、亜硫酸パルプ、クラフトパルプ、製紙用パルプが例示される。また晒又は未晒パルプとしては、化学的に精製され、主として薬品に溶解して使用する、人造繊維、セロハンなどの主原料となる溶解パルプも例示される。 Examples of natural cellulose include bleached or unbleached pulp, refined linter, and cellulose produced by microorganisms such as acetic acid bacteria. The raw material of the bleached or unbleached pulp is not particularly limited, and examples thereof include wood, cotton, straw, and bamboo. The method for producing bleached or unbleached pulp is not particularly limited, and a mechanical method, a chemical method, or a method in which a mechanical method and a chemical method are combined is exemplified. Examples of the bleached or unbleached pulp include mechanical pulp, chemical pulp, groundwood pulp, sulfite pulp, kraft pulp, and papermaking pulp. Examples of the bleached or unbleached pulp also include dissolved pulp which is a main raw material for artificial fibers, cellophane, etc., which is chemically refined and mainly dissolved in chemicals for use.

再生セルロースとしては、セルロースを、銅アンモニア溶液、セルロースザンテート溶液、モルフォリン誘導体などの溶媒に溶解し、改めて紡糸して得られる再生セルロースが例示される。 Examples of the regenerated cellulose include regenerated cellulose obtained by dissolving cellulose in a solvent such as a copper ammonia solution, a cellulose xanthate solution, and a morpholine derivative and spinning it again.

微細セルロースとしては、天然セルロース、再生セルロースなどのセルロース系素材を、酸加水分解、アルカリ加水分解、酵素分解、爆砕処理、振動ボールミル処理等によって解重合処理して得られる微細セルロース、セルロース系素材を機械的に処理して得られる微細セルロースが例示される。 As the fine cellulose, natural cellulose, cellulose-based materials such as regenerated cellulose, fine cellulose obtained by depolymerization treatment by acid hydrolysis, alkali hydrolysis, enzymatic decomposition, explosion treatment, vibration ball mill treatment, etc., cellulosic materials Fine cellulose obtained by mechanical treatment is exemplified.

本発明で用いるCMCを製造するにあたっては、公知のCMCの製法を適用することができる。例えば、セルロースをマーセル化剤(アルカリ)で処理してマーセル化セルロース(アルカリセルロース)を調製した後に、マーセル化セルロースにエーテル化剤を添加してエーテル化反応させることでCMCを製造することができる。 In manufacturing the CMC used in the present invention, a known CMC manufacturing method can be applied. For example, CMC can be produced by treating cellulose with a mercerizing agent (alkali) to prepare mercerized cellulose (alkali cellulose), and then adding an etherifying agent to the mercerized cellulose to cause an etherification reaction. ..

原料のセルロースとしては、上述のセルロースであれば特に制限なく用いることができるが、セルロース純度が高いものが好ましく、溶解パルプ又はリンターがより好ましい。これらを用いることにより、純度の高いCMCを得ることができる。 As the raw material cellulose, any of the above-mentioned celluloses can be used without particular limitation, but one having a high cellulose purity is preferable, and dissolving pulp or linter is more preferable. By using these, highly pure CMC can be obtained.

マーセル化剤としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水酸化アルカリ金属塩が例示される。エーテル化剤としてはモノクロロ酢酸、モノクロロ酢酸ソーダ等が例示される。 Examples of the mercerizing agent include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide. Examples of the etherifying agent include monochloroacetic acid and sodium monochloroacetate.

水溶性の一般的なカルボキシメチルセルロースの製法において、マーセル化剤とエーテル化剤のモル比(マーセル化剤/エーテル化剤)は、エーテル化剤としてモノクロロ酢酸を使用する場合では2.00〜2.45が一般的である。その理由は、2.00以上であることによりエーテル化反応を十分に行うことができ、未反応のモノクロロ酢酸が残って無駄となることを防止できる。2.45以下であることにより、過剰のマーセル化剤とモノクロロ酢酸による副反応が進行してグリコール酸アルカリ金属塩が生成することを防止でき、経済的である。 In the general production method of water-soluble carboxymethyl cellulose, the molar ratio of the mercerizing agent and the etherifying agent (mercerizing agent/etherifying agent) is 2.00 to 2.0 when monochloroacetic acid is used as the etherifying agent. 45 is common. The reason is that when it is 2.00 or more, the etherification reaction can be sufficiently performed, and it can be prevented that unreacted monochloroacetic acid remains and is wasted. When it is 2.45 or less, it is possible to prevent the side reaction due to the excess mercerizing agent and monochloroacetic acid from proceeding to form the alkali metal glycolate, which is economical.

本発明においてCMCは市販品であってもよい。市販品としては、例えば、日本製紙ケ
ミカル(株)製の商品名「サンローズ」が挙げられる。
In the present invention, CMC may be a commercially available product. Examples of commercially available products include "Sunrose" manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.

本発明において、CMCのエーテル化度とは、セルロースを構成するグルコース残基中の水酸基(−OH)のうちカルボキシメチルエーテル基(−OCH2COOH)に置換されている基の割合を示す。 In the present invention, the degree of etherification of CMC refers to the ratio of the groups substituted with the carboxymethyl ether group (-OCH2COOH) among the hydroxyl groups (-OH) in the glucose residue constituting cellulose.

本発明において用いるCMCは、グルコース残基当たりカルボキシメチル基の置換度(以下、CM−DSと略記する)が、0.55〜1.2の範囲にあることが好ましい。CM−DSが0.5以上であることにより、水への溶解性を良好に保つことができ、未溶解物の発生を抑制することができる。また、CM−DSが1.2以下であることにより、液の曳糸性の増加を抑え、取扱いを容易に保つことができる。CM−DSは実施例に示す方法にて算出することができる。また、20℃におけるCMC1%水溶液のB型粘度は、100〜15,000mPa・sであることが好ましい。 CMC used in the present invention preferably has a carboxymethyl group substitution degree (hereinafter abbreviated as CM-DS) per glucose residue in the range of 0.55 to 1.2. When CM-DS is 0.5 or more, the solubility in water can be favorably maintained and the generation of undissolved substances can be suppressed. Further, when the CM-DS is 1.2 or less, the increase in the spinnability of the liquid can be suppressed and the handling can be easily maintained. CM-DS can be calculated by the method shown in the examples. The B-type viscosity of the CMC 1% aqueous solution at 20°C is preferably 100 to 15,000 mPa·s.

本発明の粘度調整剤に含まれるCMCは、1種類であってもよいし、エーテル化度、CM−DS、B型粘度、分子量などの異なる2種類以上のCMCの組み合わせであってもよい。 The CMC contained in the viscosity modifier of the present invention may be one kind, or may be a combination of two or more kinds of CMC having different degrees of etherification, CM-DS, B-type viscosity, molecular weight and the like.

<アニオン変性セルロースナノファイバー>
本発明において、アニオン変性セルロースナノファイバー(アニオン変性CNF)は、繊維幅が4〜500nm程度、アスペクト比が100以上の微細繊維であり、カルボキシル化したセルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)、カルボキシメチル化したセルロース、リン酸エステル基を導入したセルロースなどのアニオン変性セルロースを解繊することによって得ることができる。
<Anion-modified cellulose nanofiber>
In the present invention, the anion-modified cellulose nanofiber (anion-modified CNF) is a fine fiber having a fiber width of about 4 to 500 nm and an aspect ratio of 100 or more, and is carboxylated cellulose (also referred to as oxidized cellulose) or carboxymethylated. It can be obtained by defibrating anion-modified cellulose such as cellulose or cellulose having a phosphate ester group introduced therein.

(セルロース原料)
アニオン変性セルロースを製造するためのセルロース原料としては、例えば、植物性材料(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物性材料(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものを挙げることができ、それらのいずれも使用できる。好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。
(Cellulose raw material)
Examples of the cellulose raw material for producing anion-modified cellulose include plant materials (for example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural land waste, cloth, pulp (softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood bleaching). Kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP) thermomechanical pulp (TMP), recycled pulp , Waste paper, etc.), animal materials (for example, ascidians), algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria (acetobacter)), products derived from microorganisms, and the like, and any of them can be used. Is a plant- or microorganism-derived cellulose fiber, more preferably a plant-derived cellulose fiber.

(カルボキシメチル化)
本発明において、アニオン変性セルロースとして、カルボキシメチル化したセルロースを用いる場合、カルボキシメチル化したセルロースは、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシメチル化することにより得てもよいし、市販品を用いてもよい。いずれの場合も、セルロースの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル基置換度が0.01〜0.50となるものが好ましい。そのようなカルボキシメチル化したセルロースを製造する方法の一例として次のような方法を挙げることができる。セルロースを発底原料にし、溶媒として3〜20質量倍の水及び/又は低級アルコール、具体的には水、メタノール、エタノール、N−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、N−ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノール等の単独、又は2種以上の混合媒体を使用する。なお、低級アルコールを混合する場合の低級アルコールの混合割合は、60〜95質量%である。マーセル化剤としては、発底原料の無水グルコース残基当たり0.5〜20倍モルの水酸化アルカリ金属、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用する。発底原料と溶媒、マーセル化剤を混合し、反応温度0〜70℃、好ましくは10〜60℃、かつ反応時間15分〜8時間、好ましくは30分〜7時間、マーセル化処理を行う。その後、カルボキシメチル化剤をグルコース残基当たり0.05〜10.0倍モル添加し、反応温度30〜90℃、好ましくは40〜80℃、かつ反応時間30分〜10時間、好ましくは1時間〜4時間、エーテル化反応を行う。
(Carboxymethylation)
In the present invention, when carboxymethylated cellulose is used as the anion-modified cellulose, carboxymethylated cellulose may be obtained by carboxymethylating the above cellulose raw material by a known method, or a commercially available product is used. May be. In any case, it is preferable that the degree of carboxymethyl group substitution per anhydroglucose unit of cellulose is 0.01 to 0.50. The following method can be mentioned as an example of the method for producing such carboxymethylated cellulose. Cellulose is used as a bottoming raw material, and 3 to 20 times by mass of water and/or a lower alcohol as a solvent, specifically, water, methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, and tertiary A single medium such as butanol or a mixture of two or more types is used. When the lower alcohol is mixed, the mixing ratio of the lower alcohol is 60 to 95% by mass. As the mercerizing agent, 0.5 to 20 times mol of alkali metal hydroxide, specifically sodium hydroxide or potassium hydroxide, is used per anhydrous glucose residue of the bottoming raw material. The bottoming raw material, the solvent, and the mercerizing agent are mixed, and the mercerization treatment is performed at a reaction temperature of 0 to 70° C., preferably 10 to 60° C., and a reaction time of 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours. Thereafter, a carboxymethylating agent is added in an amount of 0.05 to 10.0 times mol per glucose residue, a reaction temperature of 30 to 90°C, preferably 40 to 80°C, and a reaction time of 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour. Perform the etherification reaction for ~4 hours.

なお、本明細書において、アニオン変性CNFの調製に用いるアニオン変性セルロースの一種である「カルボキシメチル化したセルロース」は、水に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものをいう。したがって、後述する水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロースとは区別される。「カルボキシメチル化したセルロース」の水分散液を電子顕微鏡で観察すると、繊維状の物質を観察することができる。一方、水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロースの水分散液を観察しても、繊維状の物質は観察されない。また、「カルボキシメチル化したセルロース」はX線回折で測定した際にセルロースI型結晶のピークを観測することができるが、水溶性高分子のカルボキシメチルセルロースではセルロースI型結晶はみられない。 In the present specification, “carboxymethylated cellulose”, which is a kind of anion-modified cellulose used for the preparation of anion-modified CNF, is one in which at least a part of the fibrous shape is maintained even when dispersed in water. Say. Therefore, it is distinguished from carboxymethyl cellulose, which is a kind of water-soluble polymer described later. When an aqueous dispersion of "carboxymethylated cellulose" is observed with an electron microscope, fibrous substances can be observed. On the other hand, no fibrous substance is observed even when an aqueous dispersion of carboxymethyl cellulose, which is a kind of water-soluble polymer, is observed. Further, in the case of "carboxymethylated cellulose", the peak of cellulose type I crystal can be observed when measured by X-ray diffraction, but no cellulose type I crystal is found in the water-soluble polymer carboxymethylcellulose.

(カルボキシル化)
本発明において、アニオン変性セルロースとしてカルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されるものではないが、カルボキシル化の際には、アニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、カルボキシル基の量が0.6〜2.0mmol/gとなるように調整することが好ましく、1.0mmol/g〜2.0mmol/gになるように調整することがさらに好ましい。
(Carboxylated)
In the present invention, when carboxylated (oxidized) cellulose is used as the anion-modified cellulose, carboxylated cellulose (also referred to as oxidized cellulose) can be obtained by carboxylating (oxidizing) the above cellulose raw material by a known method. it can. Although not particularly limited, at the time of carboxylation, the amount of carboxyl groups should be adjusted to 0.6 to 2.0 mmol/g with respect to the absolute dry mass of the anion-modified cellulose nanofibers. Is preferable, and it is more preferable to adjust to 1.0 mmol/g to 2.0 mmol/g.

カルボキシル化(酸化)方法の一例として、セルロース原料を、N−オキシル化合物と、臭化物、ヨウ化物若しくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物との存在下で酸化剤を用いて水中で酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、セルロース表面のグルコピラノース環のC6位の一級水酸基が選択的に酸化され、表面にアルデヒド基と、カルボキシル基(−COOH)またはカルボキシレート基(−COO−)とを有するセルロース繊維を得ることができる。反応時のセルロースの濃度は特に限定されないが、5質量%以下が好ましい。 As an example of a carboxylation (oxidation) method, a cellulose raw material is oxidized in water using an oxidizing agent in the presence of an N-oxyl compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide or a mixture thereof. A method can be mentioned. By this oxidation reaction, the primary hydroxyl group at the C6 position of the glucopyranose ring on the cellulose surface is selectively oxidized, and the cellulose fiber having an aldehyde group and a carboxyl group (-COOH) or a carboxylate group (-COO-) on the surface. Can be obtained. The concentration of cellulose during the reaction is not particularly limited, but is preferably 5% by mass or less.

N−オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシラジカル(TEMPO)及びその誘導体(例えば4−ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。 The N-oxyl compound means a compound capable of generating a nitroxy radical. As the N-oxyl compound, any compound can be used as long as it is a compound that promotes the desired oxidation reaction. Examples thereof include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivatives (for example, 4-hydroxy TEMPO).

N−オキシル化合物の使用量は、原料となるセルロースを酸化できる触媒量であればよく、特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.01〜10mmolが好ましく、0.01〜1mmolがより好ましく、0.05〜0.5mmolがさらに好ましい。また、反応系に対し0.1〜4mmol/L程度がよい。 The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount capable of oxidizing cellulose as a raw material. For example, 0.01 to 10 mmol is preferable, 0.01 to 1 mmol is more preferable, and 0.05 to 0.5 mmol is still more preferable, relative to 1 g of absolutely dried cellulose. Moreover, about 0.1 to 4 mmol/L is preferable for the reaction system.

臭化物とは臭素を含む化合物であり、その例には、水中で解離してイオン化可能な臭化アルカリ金属が含まれる。また、ヨウ化物とはヨウ素を含む化合物であり、その例には、ヨウ化アルカリ金属が含まれる。臭化物またはヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。臭化物およびヨウ化物の合計量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.1〜100mmolが好ましく、0.1〜10mmolがより好ましく、0.5〜5mmolがさらに好ましい。 Bromides are compounds containing bromine, examples of which include alkali metal bromides that can dissociate and ionize in water. Further, iodide is a compound containing iodine, and examples thereof include alkali metal iodide. The amount of bromide or iodide used can be selected within a range that can accelerate the oxidation reaction. The total amount of bromide and iodide is, for example, preferably 0.1 to 100 mmol, more preferably 0.1 to 10 mmol, still more preferably 0.5 to 5 mmol, per 1 g of absolutely dried cellulose.

酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などを使用できる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムは好ましい。酸化剤の適切な使用量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.5〜500mmolが好ましく、0.5〜50mmolがより好ましく、1〜25mmolがさらに好ましく、3〜10mmolが最も好ましい。また、例えば、N−オキシル化合物1molに対して1〜40molが好ましい。 As the oxidizing agent, known ones can be used, and for example, halogen, hypohalous acid, halogenous acid, perhalogenic acid or salts thereof, halogen oxides, peroxides and the like can be used. Of these, sodium hypochlorite, which is inexpensive and has a low environmental load, is preferable. The appropriate amount of the oxidant used is, for example, preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, still more preferably 1 to 25 mmol, and most preferably 3 to 10 mmol per 1 g of absolutely dried cellulose. .. Further, for example, 1 to 40 mol is preferable with respect to 1 mol of the N-oxyl compound.

セルロースの酸化工程は、比較的温和な条件であっても反応を効率よく進行させられる。よって、反応温度は4〜40℃が好ましく、また15〜30℃程度の室温であってもよい。反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpHの低下が認められる。酸化反応を効率よく進行させるためには、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を添加して、反応液のpHを8〜12、好ましくは10〜11程度に維持することが好ましい。反応媒体は、取扱い性の容易さや、副反応が生じにくいこと等から、水が好ましい。 In the cellulose oxidation step, the reaction can proceed efficiently even under relatively mild conditions. Therefore, the reaction temperature is preferably 4 to 40°C, and may be room temperature of about 15 to 30°C. Since a carboxyl group is generated in the cellulose as the reaction progresses, the pH of the reaction solution is lowered. In order to allow the oxidation reaction to proceed efficiently, it is preferable to add an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution to maintain the pH of the reaction solution at 8 to 12, preferably about 10 to 11. Water is preferable as the reaction medium because it is easy to handle and side reactions are unlikely to occur.

酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常は0.5〜6時間、例えば、0.5〜4時間程度である。 The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of oxidation, and is usually 0.5 to 6 hours, for example, 0.5 to 4 hours.

また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、効率よく酸化させることができる。 Further, the oxidation reaction may be carried out in two steps. For example, by oxidizing the oxidized cellulose obtained by filtering after the completion of the reaction in the first step again under the same or different reaction conditions, the reaction efficiency due to the salt produced as a by-product in the reaction in the first step is not increased, and the efficiency is improved. Can be well oxidized.

カルボキシル化(酸化)方法の別の例として、オゾンを含む気体とセルロース原料とを接触させることにより酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、グルコピラノース環の少なくとも2位及び6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50〜250g/m3であることが好ましく、50〜220g/m3であることがより好ましい。セルロース原料に対するオゾン添加量は、セルロース原料の固形分を100質量部とした際に、0.1〜30質量部であることが好ましく、5〜30質量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0〜50℃であることが好ましく、20〜50℃であることがより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、1〜360分程度であり、30〜360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化及び分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となる。 オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて、追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸などが挙げられる。例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶媒中に溶解して酸化剤溶液を作成し、溶液中にセルロース原料を浸漬させることにより追酸化処理を行うことができる。 As another example of the carboxylation (oxidation) method, there may be mentioned a method in which a gas containing ozone and a cellulose raw material are brought into contact with each other to be oxidized. By this oxidation reaction, at least the 2- and 6-position hydroxyl groups of the glucopyranose ring are oxidized and the cellulose chain is decomposed. The ozone concentration in the gas containing ozone is preferably 50 to 250 g/m3, and more preferably 50 to 220 g/m3. The amount of ozone added to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 30 parts by mass, and more preferably 5 to 30 parts by mass when the solid content of the cellulose raw material is 100 parts by mass. The ozone treatment temperature is preferably 0 to 50°C, more preferably 20 to 50°C. The ozone treatment time is not particularly limited, but is about 1 to 360 minutes, preferably about 30 to 360 minutes. When the conditions of the ozone treatment are within these ranges, the cellulose can be prevented from being excessively oxidized and decomposed, and the yield of the oxidized cellulose will be good. After performing the ozone treatment, an additional oxidizing treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used in the additional oxidation treatment is not particularly limited, but examples thereof include chlorine-based compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, and oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, peracetic acid and the like. For example, an additional oxidization treatment can be performed by dissolving these oxidizing agents in water or a polar organic solvent such as alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and immersing the cellulose raw material in the solution.

酸化セルロースのカルボキシル基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件をコントロールすることで調整することができる。 The amount of carboxyl groups in the oxidized cellulose can be adjusted by controlling the reaction conditions such as the addition amount of the above-mentioned oxidizing agent and the reaction time.

(解繊)
アニオン変性セルロースを解繊する際に用いる装置は特に限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置を用いることができる。解繊の際にはアニオン変性セルロースの水分散体に強力なせん断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記水分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。また、高圧ホモジナイザーでの解繊及び分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて、前記水分散体に予備処理を施してもよい。
(Defibration)
The apparatus used for defibrating the anion-modified cellulose is not particularly limited, but a high-speed rotation type, colloid mill type, high pressure type, roll mill type, ultrasonic type, or the like device can be used. At the time of defibration, it is preferable to apply a strong shearing force to the anion-modified cellulose aqueous dispersion. In particular, in order to efficiently defibrate, it is preferable to use a wet high-pressure or ultra-high-pressure homogenizer that can apply a pressure of 50 MPa or more and a strong shearing force to the water dispersion. The pressure is more preferably 100 MPa or more, further preferably 140 MPa or more. In addition, prior to the defibration and dispersion treatment with a high-pressure homogenizer, if necessary, a known treatment such as a high-speed shear mixer, stirring, emulsification, even if subjected to a preliminary treatment to the aqueous dispersion, using a dispersing device Good.

<粘度調整剤の製造方法>
本発明の粘度調整剤は、CMC及びアニオン変性CNFを含有した水性懸濁液を乾燥させることで得ることができる。この際、pHを9〜11に調整した後に、乾燥させると、紛体状態の粘度調整剤を溶解あるいは再分散性させる際に凝集物の発生を抑制することができる。
<Method for producing viscosity modifier>
The viscosity modifier of the present invention can be obtained by drying an aqueous suspension containing CMC and anion-modified CNF. At this time, when the pH is adjusted to 9 to 11 and then dried, the generation of aggregates can be suppressed when the powdery viscosity modifier is dissolved or redispersed.

また、乾燥方法としては、公知のものを用いることができ、例えば、スプレイドライ、圧搾、風乾、熱風乾燥、及び真空乾燥を挙げることができる。乾燥装置は、特に限定されないが、連続式のトンネル乾燥装置、バンド乾燥装置、縦型乾燥装置、垂直ターボ乾燥装置、多重段円板乾燥装置、通気乾燥装置、回転乾燥装置、気流乾燥装置、スプレードライヤ乾燥装置、噴霧乾燥装置、円筒乾燥装置、ドラム乾燥装置、ベルト乾燥装置、スクリューコンベア乾燥装置、加熱管付回転乾燥装置、振動輸送乾燥装置、回分式の箱型乾燥装置、通気乾燥装置、真空箱型乾燥装置、及び撹拌乾燥装置等を単独で又は2つ以上組み合わせて用いることができる。 As the drying method, known methods can be used, and examples thereof include spray drying, squeezing, air drying, hot air drying, and vacuum drying. The drying device is not particularly limited, but it is a continuous tunnel drying device, band drying device, vertical drying device, vertical turbo drying device, multi-stage disc drying device, aeration drying device, rotary drying device, airflow drying device, sprayer. Dryer dryer, spray dryer, cylinder dryer, drum dryer, belt dryer, screw conveyor dryer, rotary dryer with heating tube, vibration transport dryer, batch-type box dryer, aeration dryer, vacuum The box type drying device, the stirring drying device and the like can be used alone or in combination of two or more.

これらの中でも、薄膜を形成させて乾燥を行う装置を用いることが、均一に被乾燥物に熱エネルギーを直接供給でき、乾燥処理をより効率的に、短時間で行うことができるためエネルギー効率の点から好ましい。また、薄膜を形成させて乾燥を行う装置は、薄膜を掻き取る等の簡便な手段で直ちに乾燥物を回収できる点からも好ましい。さらに、薄膜を形成させてから乾燥させた場合には、紛体状態の粘度調整剤を溶解あるいは再分散性させる際に凝集物の発生を抑制することができる。薄膜を形成させて乾燥を行う装置としては、例えば、ドラムやベルトにブレードやダイ等により薄膜を形成させて乾燥させるドラム乾燥装置やベルト乾燥装置が挙げられる。 Among these, the use of an apparatus for forming a thin film and drying can directly supply heat energy to the object to be dried uniformly, and the drying process can be performed more efficiently and in a short time, so that energy efficiency can be improved. It is preferable from the point. Further, an apparatus for forming a thin film and drying it is preferable because the dried product can be immediately recovered by a simple means such as scraping the thin film. Furthermore, when a thin film is formed and then dried, the generation of aggregates can be suppressed when the powdery viscosity adjusting agent is dissolved or redispersed. As an apparatus for forming a thin film and drying it, for example, a drum drying apparatus or a belt drying apparatus for forming a thin film on a drum or belt with a blade, a die or the like and drying it.

乾燥させる薄膜の膜厚としては、50〜1000μmが好ましく、100〜300μmがさらに好ましい。50μm以上であると、乾燥後の掻き取りが容易であり、また、1000μm以下であると再分散性のさらなる向上効果がみられる。 The thickness of the thin film to be dried is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 100 to 300 μm. When it is 50 μm or more, scraping after drying is easy, and when it is 1000 μm or less, the effect of further improving redispersibility is observed.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら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 thereto.

<カルボキシル化(TEMPO酸化)CNFの製造>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)500g(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社)780mgと臭化ナトリウム75.5gを溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を6.0mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物をガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水洗することで酸化されたパルプ(カルボキシル化セルロース)を得た。この時のパルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。
<Production of carboxylated (TEMPO-oxidized) CNF>
Bleached unbeaten kraft pulp from softwood (whiteness 85%) 500 g (absolute dryness) was added to 780 mg of TEMPO (Sigma Aldrich) and 500 ml of an aqueous solution in which sodium bromide 75.5 g was dissolved, until the pulp was uniformly dispersed. It was stirred. An aqueous sodium hypochlorite solution was added to the reaction system at 6.0 mmol/g to start the oxidation reaction. Although the pH in the system was lowered during the reaction, the pH was adjusted to 10 by sequentially adding a 3M sodium hydroxide aqueous solution. The reaction was terminated when sodium hypochlorite was consumed and the pH in the system stopped changing. The mixture after the reaction was filtered with a glass filter to separate pulp, and the pulp was sufficiently washed with water to obtain oxidized pulp (carboxylated cellulose). The pulp yield at this time was 90%, the time required for the oxidation reaction was 90 minutes, and the amount of carboxyl groups was 1.6 mmol/g.

上記の工程で得られた酸化パルプを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150Mpa)で3回処理して、アニオン変性セルロースナノファイバー分散液を得た。得られた繊維は、平均繊維径が40nm、アスペクト比が150であった。 The oxidized pulp obtained in the above step was adjusted to 1.0% (w/v) with water and treated with an ultrahigh pressure homogenizer (20° C., 150 Mpa) three times to obtain an anion-modified cellulose nanofiber dispersion liquid. It was The obtained fiber had an average fiber diameter of 40 nm and an aspect ratio of 150.

<カルボキシル基量の測定方法>
カルボキシル化セルロースの0.5質量%スラリー(水分散液)60mlを調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いて算出した:
カルボキシル基量〔mmol/gカルボキシル化セルロース〕=a〔ml〕×0.05/カルボキシル化セルロース質量〔g〕。
<Method for measuring the amount of carboxyl groups>
60 ml of a 0.5% by mass slurry of carboxylated cellulose (aqueous dispersion) was prepared and adjusted to pH 2.5 by adding a 0.1 M hydrochloric acid aqueous solution, and then a 0.05 N sodium hydroxide aqueous solution was added dropwise to adjust the pH to 11 The electric conductivity was measured until it became, and it was calculated from the amount (a) of sodium hydroxide consumed in the neutralization step of the weak acid with a gradual change in electric conductivity using the following formula:
Amount of carboxyl group [mmol/g carboxylated cellulose]=a [ml]×0.05/mass of carboxylated cellulose [g].

<カルボキシメチル(CM)化CNFの製造>
パルプを混ぜることが出来る撹拌機に、パルプ(NBKP(針葉樹晒クラフトパルプ)、日本製紙製)を乾燥質量で200g、水酸化ナトリウムを乾燥質量で111g加え、パルプ固形分が20%(w/v)になるように水を加えた。その後、30℃で30分攪拌した後にモノクロロ酢酸ナトリウムを216g(有効成分換算)添加した。30分撹拌した後に、70℃まで昇温し1時間撹拌した。その後、反応物を取り出して中和、洗浄して、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度0.25のカルボキシルメチル化したパルプを得た。その後、カルボキシメチル化したパルプを水で固形分1%とし、高圧ホモジナイザーにより20℃、150MPaの圧力で5回処理することにより解繊し、カルボキシメチル化セルロース繊維とした。得られた繊維は、平均繊維径が50nm、アスペクト比が120であった。
<Production of carboxymethyl (CM)-modified CNF>
To a stirrer with which pulp can be mixed, pulp (NBKP (softwood bleached kraft pulp), manufactured by Nippon Paper Industries) is added in a dry mass of 200 g, and sodium hydroxide is added in a dry mass of 111 g to give a pulp solid content of 20% (w/v ) Was added. Then, after stirring for 30 minutes at 30° C., 216 g (as active ingredient conversion) of sodium monochloroacetate was added. After stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 70° C. and the mixture was stirred for 1 hour. Then, the reaction product was taken out, neutralized and washed to obtain a carboxymethylated pulp having a carboxymethyl substitution degree of 0.25 per glucose unit. Then, the carboxymethylated pulp was made to have a solid content of 1% with water, and treated by a high-pressure homogenizer at 20° C. and a pressure of 150 MPa five times to be defibrated to obtain carboxymethylated cellulose fibers. The obtained fiber had an average fiber diameter of 50 nm and an aspect ratio of 120.

<グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定方法>
カルボキシメチル化セルロース繊維(絶乾)約2.0gを精秤して、300mL容共栓付き三角フラスコに入れた。硝酸メタノール1000mLに特級濃硝酸100mLを加えた液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチルセルロース塩(CM化セルロース)を水素型CM化セルロースにした。水素型CM化セルロース(絶乾)を1.5〜2.0g精秤し、300mL容共栓付き三角フラスコに入れた。80%メタノール15mLで水素型CM化セルロースを湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうした。指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのHSOで過剰のNaOHを逆滴定した。カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出した:
A=[(100×F’−(0.1NのHSO)(mL)×F)×0.1]/(水素型CM化セルロースの絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1−0.058×A)
A:水素型CM化セルロースの1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F’:0.1NのHSOのファクター
F:0.1NのNaOHのファクター。
<Measurement method of carboxymethyl substitution degree per glucose unit>
About 2.0 g of carboxymethyl cellulose fibers (extra-dried) was precisely weighed and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. 100 mL of a liquid containing 100 mL of special grade concentrated nitric acid added to 1000 mL of nitric acid methanol was added and shaken for 3 hours to convert the carboxymethyl cellulose salt (CMized cellulose) into hydrogenated CM-modified cellulose. 1.5 to 2.0 g of hydrogenated CM-modified cellulose (absolutely dried) was precisely weighed and placed in a 300 mL Erlenmeyer flask with a stopper. The hydrogenated CM cellulose was wetted with 15 mL of 80% methanol, 100 mL of 0.1 N NaOH was added, and the mixture was shaken at room temperature for 3 hours. Excess NaOH was back titrated with 0.1 N H 2 SO 4 using phenolphthalein as an indicator. The degree of carboxymethyl substitution (DS) was calculated by the following formula:
A=[(100×F′−(0.1N H 2 SO 4 )(mL)×F)×0.1]/(absolute dry mass (g) of hydrogenated CM cellulose)
DS=0.162×A/(1-0.058×A)
A: 1N NaOH amount (mL) required to neutralize 1 g of hydrogenated CM cellulose
F': 0.1 N H 2 SO 4 factor F: 0.1 N NaOH factor.

<平均繊維径、アスペクト比の測定方法>
アニオン変性CNFの平均繊維径および平均繊維長は、電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析した。なおアスペクト比は下記の式により算出した:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径。
<Measurement method of average fiber diameter and aspect ratio>
The average fiber diameter and average fiber length of the anion-modified CNF were analyzed for 200 randomly selected fibers using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The aspect ratio was calculated by the following formula:
Aspect ratio = average fiber length/average fiber diameter.

(実施例1)
アニオン変性CNFとして、上記のカルボキシル化CNF(カルボキシル基量:1.6mmol/g、平均繊維径:40nm、アスペクト比:150)を用いた。カルボキシメチルセルロース(商品名:MAC800LC、日本製紙社製、粘度(1%、25℃)約8000mPa・s、カルボキシメチル置換度約0.7)100質量部(固形分)に対してと、アニオン変性CNFの0.7質量%水性懸濁液を333質量%(固形分)となるように混合し、TKホモミキサー(12,000rpm)で60分間攪拌することにより、粘度調整剤の水溶液(水分散液)を調製した。この水溶液のpHは7〜8程度であった。この水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液0.5%を加え、pHを9に調整した後、ドラム乾燥機D0405(カツラギ工業社製)のドラム表面に塗布し、厚さ100〜200μm程度の薄膜を形成させ、蒸気圧力0.5MPa.G、ドラム回転数2rpmで乾燥し、水分量5質量%の粘度調整剤の乾燥固形物を得た。
(Example 1)
As the anion-modified CNF, the above carboxylated CNF (amount of carboxyl group: 1.6 mmol/g, average fiber diameter: 40 nm, aspect ratio: 150) was used. To 100 parts by mass (solid content) of carboxymethyl cellulose (trade name: MAC800LC, manufactured by Nippon Paper Industries, viscosity (1%, 25° C.) about 8000 mPa·s, carboxymethyl substitution degree about 0.7) and anion-modified CNF 0.7 mass% aqueous suspension of 333 mass% (solid content) was mixed, and the mixture was stirred for 60 minutes with a TK homomixer (12,000 rpm) to obtain an aqueous solution of a viscosity modifier (aqueous dispersion liquid). ) Was prepared. The pH of this aqueous solution was about 7-8. To this aqueous solution, 0.5% aqueous sodium hydroxide solution was added to adjust the pH to 9, and then applied to the drum surface of a drum dryer D0405 (manufactured by Katsuragi Industry Co., Ltd.) to form a thin film having a thickness of about 100 to 200 μm. And the vapor pressure is 0.5 MPa. G was dried at a drum rotation speed of 2 rpm to obtain a dried solid substance of a viscosity modifier having a water content of 5% by mass.

次に、上記で得られた粘度調整剤の乾燥固形物を60℃乾燥機中で保管し、10、25日後の粘度を測定し、60℃乾燥機保管前からの粘度変化率を調査した。
粘度変化率=〔(粘度2−粘度1)/粘度1〕×100 (%)
経過日数0日(包装前)の粘度調整剤の1%水溶液粘度(粘度1)に対する、包装後60℃の条件下で10、25日間保管した後の粘度調整剤の1%水溶液粘度(粘度2)粘度の変化率
Next, the dried solid matter of the viscosity modifier obtained above was stored in a 60° C. drier, the viscosity after 10, 25 days was measured, and the rate of change in viscosity from before the 60° C. drier storage was investigated.
Viscosity change rate=[(viscosity 2-viscosity 1)/viscosity 1]×100 (%)
1% aqueous solution viscosity (viscosity 1) of the viscosity modifier for 0 days (before packaging), 1% aqueous solution viscosity (viscosity 2) of the viscosity modifier after storage for 10 or 25 days at 60° C. after packaging ) Change rate of viscosity

なお、粘度測定は、上で得られた乾燥固形物に1質量%水性懸濁液になるように水を添加し、TKホモミキサー(12,000rpm)を用いて60分間攪拌し、粘度調整剤の水溶液を得た。得られた水溶液を25℃±0.2℃に調整した後、B型粘度(回転数30rpm、3分間)を測定した。結果を表1に示す。 In addition, the viscosity was measured by adding water to the dry solid obtained above so as to form a 1% by mass aqueous suspension, stirring the mixture for 60 minutes using a TK homomixer (12,000 rpm), and adjusting the viscosity. An aqueous solution of After adjusting the obtained aqueous solution to 25° C.±0.2° C., the B-type viscosity (rotation speed 30 rpm, 3 minutes) was measured. The results are shown in Table 1.

(比較例1)
カルボキシメチルセルロース(商品名:MAC800LC)を60℃乾燥機中で保管し、10、25日後の粘度を測定し、60℃乾燥機保管前からの粘度変化率を調査した。
(Comparative Example 1)
Carboxymethyl cellulose (trade name: MAC800LC) was stored in a dryer at 60° C., viscosity after 10, 25 days was measured, and the rate of change in viscosity from before storage at 60° C. was investigated.

粘度測定は、MAC800LCに1%質量溶液になるように水を添加し、溶解用攪拌機(600rpm)を用いて3時間攪拌し、粘度調整剤(CMC単独)の水溶液を得た。得られた溶液を25℃±0.2℃に調整した後、B型粘度(回転数30rpm、3分間)を測定した。結果を表1に示す。 For the viscosity measurement, water was added to MAC800LC so as to be a 1% mass solution, and the mixture was stirred for 3 hours using a dissolution stirrer (600 rpm) to obtain an aqueous solution of a viscosity modifier (CMC alone). The obtained solution was adjusted to 25° C.±0.2° C., and then the B-type viscosity (rotation speed 30 rpm, 3 minutes) was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0006724289
Figure 0006724289

Claims (2)

カルボキシメチルセルロース又はその塩を含有する体状態の粘度調整剤であって、カルボキシメチルセルロース又はその塩に対して、カルボキシルメチル化セルロースナノファイバーが30〜2000質量%含有していることを特徴とする体状態の粘度調整剤。 A carboxymethylcellulose or viscosity modifier powder state a salt thereof, with respect carboxymethylcellulose or a salt thereof, flour carboxymethyl cellulose nanofibers characterized by containing 30 to 2000 mass% Viscosity modifier for body condition. 前記カルボキシルメチル化セルロースナノファイバーが、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーのグルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01〜0.50であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーであることを特徴とする請求項1に記載の体状態の粘度調整剤。 The carboxymethyl cellulose nanofibers according to claim 1, wherein the carboxymethyl degree of substitution per glucose unit of carboxymethyl cellulose nanofibers are carboxymethylated cellulose nanofibers is 0.01 to 0.50 The viscosity modifier in powder form according to item 1.
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