JP7195126B2 - Cellulose fine fiber dehydrate and method for producing the same - Google Patents

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この発明は、セルロース材料から製造する微細繊維の脱水物に関する。 The present invention relates to a dehydrate of fine fibers made from cellulosic material.

植物由来のセルロース材料を構成する繊維を繊維径1μm未満程度にまで細分化させたナノセルロースと呼ばれる新たな材料が注目されている。このうち主として繊維径3~100nm程度の材料は、比表面積が大きく、補強用繊維として優れた性質を持つため、製造、研究が進められている。この材料には様々な名称が提案されているが、本出願ではこの材料をセルロースナノファイバーと呼ぶ。また、セルロースナノファイバーに類似するサイズ及びアスペクト比を有するものを、セルロースナノファイバーと併せてセルロース微細繊維と呼ぶ。このセルロース微細繊維を製造するには、パルプなどのセルロース材料を細かく解繊する必要があり、セルロース材料自体をそのまま解繊しようとしても強固な材料であるため、多量なエネルギーを必要とする。このため、セルロース材料を化学変性させて解繊させやすくすることで、セルロース微細繊維を得やすくする技術が提案されている。 Attention has been focused on a new material called nanocellulose, which is obtained by subdividing fibers constituting a plant-derived cellulose material to a fiber diameter of less than 1 μm. Among these materials, mainly materials with a fiber diameter of about 3 to 100 nm have a large specific surface area and have excellent properties as reinforcing fibers, and are therefore being manufactured and researched. Although various names have been proposed for this material, this application refers to this material as cellulose nanofibers. In addition, those having a size and aspect ratio similar to cellulose nanofibers are collectively called cellulose fine fibers together with cellulose nanofibers. In order to produce cellulose fine fibers, it is necessary to finely defibrate a cellulose material such as pulp, and even if the cellulose material itself is to be defibrated as it is, it is a strong material and requires a large amount of energy. For this reason, a technique has been proposed that makes it easier to obtain cellulose fine fibers by chemically modifying a cellulose material to make it easier to defibrate.

このような化学変性によって得られるセルロース微細繊維としては、例えば次のものが挙げられる。2,2,6,6-テトラメチル-1-ピペリジン-N-オキシラジカル(以下、「TEMPO」とする)を触媒として用いることでカルボキシル基をセルロースに導入して解繊したTEMPO酸化セルロースナノファイバーや、アルカリ処理したセルロースに二硫化炭素を加えてザンテート基(-OCSS)を導入したザンテート化セルロース微細繊維、リン酸基を導入したリン酸エステル化セルロースナノファイバーなどが挙げられる。 Cellulose fine fibers obtained by such chemical modification include, for example, the following. 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (hereinafter referred to as "TEMPO") is used as a catalyst to introduce carboxyl groups into cellulose and defibrate TEMPO-oxidized cellulose nanofibers. , xanthate cellulose fine fibers in which xanthate groups (-OCSS - M + ) are introduced by adding carbon disulfide to alkali-treated cellulose, and phosphate esterified cellulose nanofibers in which phosphate groups are introduced.

これらTEMPO酸化セルロースナノファイバーやザンテート化セルロース微細繊維のような、セルロース材料を化学変性することにより得られる、ミクロフィブリル1本単位まで解繊されたセルロース微細繊維の分散体は、分散性を維持するためセルロース微細繊維に対して数倍~数百倍の重量の水が必要であった。そのような低濃度のままでは、保管スペースの確保や輸送コストの増大等、種々の問題点があった。そこで、できるだけセルロース微細繊維を濃縮して輸送、保管することが重要である。 Dispersions of cellulose fine fibers, which are obtained by chemically modifying cellulose materials such as TEMPO-oxidized cellulose nanofibers and xanthate-modified cellulose fine fibers, and which are defibrated to single microfibril units maintain their dispersibility. Therefore, the weight of water several times to several hundred times that of cellulose fine fibers was required. At such a low concentration, there were various problems such as securing storage space and increasing transportation costs. Therefore, it is important to concentrate the cellulose fine fibers as much as possible before transporting and storing them.

だが、単純にセルロース微細繊維の分散体をろ過等で濃縮しようとすると、濃縮が困難であると共に、解繊によって分散していたセルロース微細繊維同士が凝集を起こし、納入先で再度分散させようとした場合に凝集した状態のままとなり、好適な分散体に戻らなくなるという問題があった。 However, when trying to simply concentrate a dispersion of cellulose fine fibers by filtration, etc., it is difficult to concentrate, and the dispersed cellulose fine fibers caused by defibration cause agglomeration, making it difficult to redisperse them at the delivery destination. However, there is a problem in that when they are mixed, they remain in an agglomerated state and cannot return to a suitable dispersion.

特許文献1には、アニオン変性セルロースナノファイバーに無機系凝集剤を添加してセルロースナノファイバーを凝集させることによる濃縮物の製造方法、及び再分散も可能であることが記載されている。 Patent Document 1 describes a method for producing a concentrate by adding an inorganic flocculant to anion-modified cellulose nanofibers to flocculate the cellulose nanofibers, and that redispersion is also possible.

また、特許文献2にはセルロースナノファイバー水性分散体に非イオン界面活性剤を添加することにより曇点又は熱ゲル化点を持たせ、曇点又は熱ゲル化点以上の温度に昇温してセルロースナノファイバーを含む凝集体とし、昇温した状態のままろ過することにより得られる濃縮物の製造方法、及び再分散も可能であることが記載されている。 In Patent Document 2, a nonionic surfactant is added to an aqueous dispersion of cellulose nanofibers to impart a clouding point or a thermal gelation point, and the temperature is raised to a temperature equal to or higher than the clouding point or the thermal gelation point. It describes a method for producing a concentrate obtained by filtering aggregates containing cellulose nanofibers while the temperature is elevated, and that redispersion is also possible.

ただし、特許文献1に記載の製造方法では、濃縮するために助剤(無機系凝集剤)が必要であり、濃縮後や再分散後に助剤の除去が困難であるという問題があった。また、再分散時の分散媒のpHをアルカリ性に調整する必要があるという制限もあった。 However, in the production method described in Patent Document 1, an auxiliary agent (inorganic coagulant) is required for concentration, and there is a problem that the auxiliary agent is difficult to remove after concentration or re-dispersion. In addition, there is also a limitation that the pH of the dispersion medium must be adjusted to be alkaline during redispersion.

また、特許文献2に記載の製造方法においても、濃縮助剤を用いることが必須であり、濃縮時に使用する器具等を65~80℃に保温する必要があるため、操作が煩雑になるという問題があった。 Also, in the production method described in Patent Document 2, it is essential to use a concentration aid, and it is necessary to keep the equipment used at the time of concentration at 65 to 80 ° C., so there is a problem that the operation becomes complicated. was there.

ところで、特許文献3には、セルロース繊維をリン酸エステル化して解繊させやすくした(工程(a))スラリーをホモジナイザーなどで解繊してリン酸エステル化セルロース微細繊維を得た(工程(b))後、リン酸基を脱離させて(工程(c))セルロース微細繊維を得る手法が開示されている。その上で、リン酸基を脱離させて得られたセルロース微細繊維スラリーを凝集させ、洗浄した後に、ホモディスパーにて再分散処理を行ってスラリーを得ることが開示されている(特許文献3[0058])。 By the way, in Patent Document 3, a slurry in which cellulose fibers are phosphated to facilitate defibration (step (a)) is fibrillated with a homogenizer or the like to obtain phosphate esterified cellulose fine fibers (step (b) )) and then removing the phosphate groups (step (c)) to obtain cellulose fine fibers. In addition, it is disclosed that a cellulose fine fiber slurry obtained by removing phosphate groups is aggregated, washed, and then re-dispersed with a homodisper to obtain a slurry (Patent Document 3). [0058]).

特開2016-186018号公報JP 2016-186018 A 特開2018-48218号公報JP 2018-48218 A 特許第5783253号公報Japanese Patent No. 5783253

しかしながら、リン酸エステル化セルロース微細繊維から、リン酸基を十分に脱離させるためには、長時間に亘る加熱環境での加水分解処理が必要であり、短時間の脱離処理では置換基の脱離が不十分となることがわかっている。特許文献3でも、実施例1,2では置換基の残存量が多く、十分に置換基量が減少されるには実施例3の条件が必要となっており、それでも置換基が一部残存していた。 However, in order to sufficiently remove the phosphoric acid groups from the phosphate-esterified cellulose fine fibers, a hydrolysis treatment in a heated environment over a long period of time is necessary, and a short-time removal treatment requires the substitution of the substituents. It has been found that desorption is insufficient. Even in Patent Document 3, the residual amount of substituents is large in Examples 1 and 2, and the conditions of Example 3 are necessary to sufficiently reduce the amount of substituents. was

一方、ザンテート化セルロース微細繊維はザンテート基によって水との親和性が非常に高いため、単純なろ過などでは十分に濃縮脱水することができない状態である。このザンテート化セルロース微細繊維のザンテート基を脱離させ、水酸基に戻す再生処理をしてセルロース微細繊維とした場合は、ある程度ろ過等による濃縮脱水ができるようになるが、ザンテート基が脱離したことにより凝集を起こし、脱水物を再希釈すると、凝集物が十分に分散されないセルロース微細繊維スラリーとなった。 On the other hand, since xanthate-modified cellulose fine fibers have a very high affinity for water due to the xanthate group, they cannot be sufficiently concentrated and dehydrated by simple filtration or the like. When the xanthate-modified cellulose fine fibers are detached from the xanthate groups and subjected to a regeneration treatment to return them to hydroxyl groups to obtain cellulose fine fibers, concentration and dehydration can be performed to some extent by filtration or the like, but the xanthate groups have been detached. When the dehydrated product was re-diluted, a cellulose fine fiber slurry in which the aggregates were not sufficiently dispersed was obtained.

そこでこの発明は、セルロース微細繊維を取り扱うにあたり、置換基を十分に脱離させた高品質のセルロース微細繊維を、濃縮助剤を用いることなく容易に濃縮できるようにし、なおかつ、一旦濃縮した後に容易に希釈できるようにして、保管や輸送を容易にして、セルロース微細繊維の実用性を向上させることを目的とする。 Therefore, in handling cellulose fine fibers, the present invention makes it possible to easily concentrate high-quality cellulose fine fibers from which substituents have been sufficiently eliminated without using a concentration aid, and to easily concentrate after once concentrating. It is intended to improve the practicality of cellulose fine fibers by making it possible to dilute them to 100%, facilitating storage and transportation.

この発明は、ザンテート化セルロースを解繊した後にザンテート基を脱離させる再生処理により得られたセルロース微細繊維に対して、分散処理を行った後に、脱水濃縮を行うことで得られる、固形分濃度2質量%以上15質量%以下のセルロース微細繊維脱水物とすることにより上記の課題を解決したのである。 The present invention relates to a solid content concentration obtained by dehydrating and concentrating cellulose fine fibers obtained by regenerating cellulose xanthate after disentangling xanthate groups, followed by dispersion treatment. The above problem was solved by making the cellulose fine fiber dehydrated product of 2% by mass or more and 15% by mass or less.

ザンテート化セルロース微細繊維は、酸処理又は加熱処理によって速やかにザンテート基を脱離させることができ、高品質のセルロース微細繊維を得ることができる。また、ザンテート化セルロース微細繊維由来のセルロース微細繊維は、解繊後に化学変性した官能基を水酸基に戻す再生処理をした後、さらに分散処理を行うことで、セルロース微細繊維が凝集しにくくなるとともに、濃縮が可能となり、濃縮脱水物の再希釈を行った際に分散体を得ることも容易にできる。 Xanthate-modified cellulose fine fibers can be rapidly desorbed from xanthate groups by acid treatment or heat treatment, and high-quality cellulose fine fibers can be obtained. In addition, the cellulose fine fibers derived from xanthate-modified cellulose fine fibers are subjected to a regenerating treatment to return the chemically modified functional groups to hydroxyl groups after fibrillation, and then subjected to a dispersion treatment to prevent the cellulose fine fibers from aggregating. Concentration becomes possible, and a dispersion can be easily obtained when the concentrated dehydrated product is re-diluted.

再生したセルロース微細繊維の製造時における濃度は概ね0.1質量%以上1.5質量%以下程度であるが、それよりも濃縮された高い固形分濃度であるセルロース微細繊維脱水物を実現できる。また、このセルロース微細繊維は解繊のために介在させた置換基がほぼ残存しておらず、高品質なものである。 The concentration of regenerated cellulose fine fibers at the time of production is approximately 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less, but a more concentrated cellulose fine fiber dehydrated product with a higher solid content concentration can be realized. In addition, the cellulose fine fibers are of high quality with almost no remaining substituents interposed for fibrillation.

その分散処理をしたセルロース微細繊維の脱水物は、分散処理をせずに濃縮したものよりも粒度分布におけるメジアン径が小さくなる傾向にある。具体的には、粒度分布におけるメジアン径が前記分散処理の前後で1/4以下になっているとよい。 The dehydrated cellulose fine fibers subjected to the dispersion treatment tend to have a smaller median diameter in the particle size distribution than those concentrated without the dispersion treatment. Specifically, it is preferable that the median diameter in the particle size distribution is 1/4 or less before and after the dispersion treatment.

この発明にかかる一旦濃縮された脱水物をその後希釈して再希釈体とすると高い分散性を発揮する。これにより、保管や輸送の際には水分を減らしてスペースと重量を省くことができるとともに、販売納入先で利用する際に再度の解繊処理などを行う手間を省くことができ、製品として利用しやすい形態で提供可能となる。しかもザンテート化セルロース微細繊維由来である再希釈体は、リン酸エステル化セルロース微細繊維由来のセルロース微細繊維を同様に扱う場合よりも高い分散性を発揮する。これにより、一旦濃縮して保存及び輸送した後で利用する際の品質及び利便性が大きく向上するものとなった。 When the dehydrated product once concentrated according to the present invention is then diluted to obtain a re-diluted product, it exhibits high dispersibility. As a result, it is possible to reduce the water content during storage and transportation, thereby saving space and weight, and at the same time, it is possible to save the trouble of re-fibrillating the fiber when using it at the customer's destination, and use it as a product. available in an easy-to-use format. Moreover, the rediluted product derived from xanthate-modified cellulose fine fibers exhibits higher dispersibility than the case of treating cellulose fine fibers derived from phosphate-esterified cellulose fine fibers in the same manner. As a result, the quality and convenience when used after once condensed, stored and transported are greatly improved.

また、再生後に過酸化水素水処理を行い、分散処理を行った上で脱水濃縮、再希釈体としてもよい。 Further, after regeneration, it may be subjected to hydrogen peroxide water treatment, followed by dispersion treatment, dehydration concentration, and re-dilution.

この発明により、置換基の残存量が少なく高品質なセルロース微細繊維について、水分量を減らして保管及び輸送の際の占有スペースや重量を削減したセルロース微細繊維脱水物を、その後に希釈するだけで、元の脱水前に近い状態にまで十分に分散したセルロース微細繊維再希釈体として利用できるようになる。これにより、セルロース微細繊維の製造を利用現場から時間的空間的に離れた場所で行ってもよく、セルロース微細繊維の利便性を大幅に向上させることができる。 According to the present invention, for high-quality cellulose fine fibers with a small residual amount of substituents, the dehydrated cellulose fine fibers in which the water content is reduced to reduce the space and weight occupied during storage and transportation can be simply diluted. , it becomes available as a cellulose fine fiber redilution well dispersed to a state close to the original pre-dehydration. As a result, the production of the cellulose fine fibers can be performed at a place temporally and spatially separated from the site of use, and the convenience of the cellulose fine fibers can be greatly improved.

実施例1の製造過程で生じるザンテート化セルロース微細繊維スラリーのTEM画像TEM image of xanthated cellulose microfiber slurry produced in the manufacturing process of Example 1 実施例1の製造過程で生じる再生セルロース微細繊維再分散体スラリーのTEM画像TEM image of regenerated cellulose fine fiber redispersion slurry produced in the manufacturing process of Example 1 実施例1及び比較例1,2のろ過時間と最終ろ液量を比較したグラフGraph comparing the filtration time and final filtrate volume of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 実施例1における再分散処理によって変化する粒度分布を示すグラフGraph showing particle size distribution changed by redispersion treatment in Example 1 参考例1における再分散の有無によるスラリーの違いを示す写真Photograph showing the difference in slurry depending on the presence or absence of redispersion in Reference Example 1 実施例2~4の脱水物の写真Photographs of dehydrated products of Examples 2-4 比較例5,6、実施例8a,8b、比較例7,8、実施例9a,9bそれぞれの乳化処理後の状況を示す写真Photographs showing conditions after emulsification treatment in Comparative Examples 5 and 6, Examples 8a and 8b, Comparative Examples 7 and 8, and Examples 9a and 9b

以下、この発明について詳細に説明する。この発明は、ザンテート化セルロース微細繊維を経由して製造したセルロース微細繊維を用いて、再希釈が容易となるように濃縮した脱水物の製造方法、並びにそれを利用したセルロース微細繊維の再希釈体の製造方法である。 The present invention will be described in detail below. The present invention provides a method for producing a dehydrated product concentrated so as to facilitate re-dilution using cellulose fine fibers produced via xanthate-modified cellulose fine fibers, and a re-diluted cellulose fine fiber using the same. is a manufacturing method.

この発明において用いるセルロース微細繊維とは、セルロース材料を化学変性させ、セルロースI型の構造を維持したまま解繊して得られる微細な繊維と、その微細な繊維を再度化学変性させたものを指す。後者の中には、再度の化学変性によって最初の化学変性で導入した官能基を水酸基に戻し、セルロースに戻したものを含む。セルロースに戻したものを特に再生セルロース微細繊維と呼ぶ。この発明にかかる方法が適用可能な範囲が厳密に限定されるわけではないが、繊維径が1μm未満のナノファイバーと言われる状態の繊維が固形分中の80質量%以上を占めていると好ましく、固形分中の90質量%以上を占めているとより好ましい。 The cellulose fine fibers used in the present invention refer to fine fibers obtained by chemically modifying a cellulose material and defibrating while maintaining the cellulose type I structure, and fine fibers chemically denatured again. . The latter includes those in which the functional groups introduced in the first chemical modification are returned to hydroxyl groups by a second chemical modification and returned to cellulose. Those that have been converted back to cellulose are specifically called regenerated cellulose fine fibers. Although the range to which the method according to the present invention can be applied is not strictly limited, it is preferable that fibers in a state called nanofibers having a fiber diameter of less than 1 μm account for 80% by mass or more of the solid content. , and more preferably accounts for 90% by mass or more of the solid content.

上記のセルロース材料とは、結晶状態であるセルロースI型のα-セルロースを含む材料をいう。α-セルロースであっても結晶状態を失って完全にセルロースII型になった材料は好適には使用できない。具体的な材料としては、例えば、木材を加工したクラフトパルプやサルファイトパルプ、木粉、稲わらなどのバイオマス由来の材料、古紙、ろ紙、紙粉などの紙由来の材料、粉末セルロースや、マイクロメートルサイズの微結晶セルロースなどの結晶性を保持したセルロース加工物などが挙げられる。ただし、これらの例に限定されるものではない。また、これらのセルロース材料は、純粋なα-セルロースである必要はなく、β-セルロースやヘミセルロース、リグニンなどのその他の有機物や無機物などを、除去可能な範囲で含んでいても良い。なお、以下の説明において単に「セルロース」と呼ぶ場合には「α-セルロース」を指す。これらのセルロース材料の中でも、元のセルロース繊維の長さが維持されやすいため木材パルプを用いるのが好ましい。 The cellulose material mentioned above refers to a material containing cellulose type I α-cellulose in a crystalline state. Even if it is α-cellulose, a material that has lost its crystalline state and completely converted to cellulose type II cannot be suitably used. Specific materials include, for example, wood-processed kraft pulp and sulfite pulp, wood powder, biomass-derived materials such as rice straw, paper-derived materials such as used paper, filter paper, and paper powder, powdered cellulose, and microfibers. Examples include processed cellulose products that retain crystallinity, such as meter-sized microcrystalline cellulose. However, it is not limited to these examples. Moreover, these cellulose materials do not need to be pure α-cellulose, and may contain other organic and inorganic substances such as β-cellulose, hemicellulose, and lignin within a removable range. In the following description, simply calling "cellulose" means "α-cellulose". Among these cellulose materials, it is preferable to use wood pulp because the length of the original cellulose fibers is easily maintained.

上記のセルロース材料は、そのままでは解繊させることは困難である。機械解繊で単純に繊維を細かくしようとするとかかる手間と時間が大きく効率が悪い。高温高圧環境下で解繊させることはできるが、セルロース微細繊維の繊維長が短くなる等の損傷を受ける可能性がある。そこで化学変性させてセルロースの分子に官能基を導入し、この官能基による静電反発を利用することで、比較的穏和な条件で解繊を行うことができるようになる。これにより、セルロースI型の構造を維持したまま解繊した微細な繊維が得られる。 It is difficult to defibrate the cellulose material as it is. It takes a lot of time and effort to make fibers finer simply by mechanical fibrillation, which is inefficient. Although fibrillation can be performed in a high-temperature and high-pressure environment, there is a possibility that the fiber length of the cellulose fine fibers will be shortened and other damages will occur. Therefore, by introducing a functional group into the cellulose molecule through chemical modification and utilizing the electrostatic repulsion due to this functional group, defibration can be performed under relatively mild conditions. As a result, fine fibers are obtained which are fibrillated while maintaining the cellulose type I structure.

上記セルロース材料を化学変性させた後に、解繊して得られる微細な繊維としては、アルカリ処理したセルロースに二硫化炭素を加えてザンテート基(-OCSS)を導入したザンテート化セルロース微細繊維が用いられる。同種の用途に用いられる化学変性したセルロース微細繊維としては、この他に、TEMPOを触媒として用いることでカルボキシル基をセルロースに導入して解繊したTEMPO酸化セルロースナノファイバーや、セルロースをリン酸エステル化したリン酸エステル化セルロースナノファイバーが挙げられる。しかし、TEMPO酸化セルロースナノファイバーはカルボキシル基を水酸基に戻すことが容易ではない。リン酸エステル化セルロースナノファイバーは置換基の脱離は可能であるものの反応に時間がかかり、かつ置換基の脱離が不十分で残りやすく、純粋なセルロース微細繊維が得られにくい。さらに、残存する置換基が、得られる脱水物、及び再希釈体に影響を及ぼす可能性がある。これらに対して、ザンテート化セルロース微細繊維は再度の化学変性によって容易にセルロースに戻すことができる。具体的には、ザンテート化セルロース微細繊維は酸処理又は加熱処理によりザンテート基を水酸基に戻す再生処理ができ、再生セルロース微細繊維を得ることができる。この処理は速やかに進行させることができ、純粋な再生セルロース微細繊維が容易に得られる。 The fine fibers obtained by chemically modifying the cellulose material and then fibrillating it include xanthated cellulose fine fibers obtained by adding carbon disulfide to alkali-treated cellulose to introduce xanthate groups (-OCSS - M + ). is used. In addition to this, chemically modified cellulose fine fibers used for the same type of application include TEMPO-oxidized cellulose nanofibers, which are fibrillated by introducing carboxyl groups into cellulose by using TEMPO as a catalyst, and phosphate-esterified cellulose. phosphate-esterified cellulose nanofibers. However, it is not easy for TEMPO-oxidized cellulose nanofibers to convert carboxyl groups back to hydroxyl groups. Although it is possible to remove substituents from phosphate-esterified cellulose nanofibers, the reaction takes a long time, and the removal of substituents is insufficient and tends to remain, making it difficult to obtain pure cellulose fine fibers. In addition, residual substituents can affect the resulting dehydrates and redilutions. In contrast, xanthated cellulose fine fibers can be easily converted back to cellulose by chemical modification again. Specifically, xanthate-modified cellulose fine fibers can be regenerated by acid treatment or heat treatment to restore xanthate groups to hydroxyl groups, and regenerated cellulose fine fibers can be obtained. This process can proceed rapidly and readily yields pure regenerated cellulose microfibers.

ここで、再生されたセルロース微細繊維は、化学変性で導入されたザンテート基の全てが水酸基に戻されたものであると望ましいが、一部のザンテート基が残存していても十分に利用可能である。具体的には、導入されたザンテート基のうち、残存しているザンテート基が1%以下であると好ましく、0.2%以下であるとより好ましい。基本的には残存率が低いほど好ましい。リン酸エステル化セルロースナノファイバーであると置換基をここまで脱離させるために長時間に亘る処理が必要になってしまう。 Here, the regenerated cellulose fine fibers are desirably those in which all of the xanthate groups introduced by chemical modification are returned to hydroxyl groups, but even if some of the xanthate groups remain, they are sufficiently usable. be. Specifically, among the introduced xanthate groups, the residual xanthate group is preferably 1% or less, more preferably 0.2% or less. Basically, the lower the residual rate, the better. In the case of phosphate-esterified cellulose nanofibers, treatment over a long period of time is required to remove the substituents to this extent.

上記の再生されたセルロース微細繊維は、ほとんどの場合水系溶媒中に分散した状態である。なお、水系溶媒とは、水を含む極性溶媒をいい、水だけでもよいし、水と有機溶媒との混合体でもよい。有機溶媒としてはエタノールや、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。ただし、酸処理により水酸基に戻す場合には、有機溶媒を含まない水のみが溶媒であると、副反応の恐れが少なくなるため好ましい。 In most cases, the regenerated cellulose fine fibers are dispersed in an aqueous solvent. The water-based solvent refers to a polar solvent containing water, and may be water alone or a mixture of water and an organic solvent. Examples of organic solvents include ethanol, dimethylformamide, and dimethylacetamide. However, when returning to hydroxyl groups by acid treatment, it is preferable to use only water containing no organic solvent as the solvent because the risk of side reactions is reduced.

再生されたセルロース微細繊維の、再生した後の固形分濃度は、0.1質量%以上1.5質量%以下程度である。再生した後のセルロース微細繊維はろ過等により濃縮脱水は可能であるが、再生前のザンテート化セルロース微細繊維と比べるとザンテート基が脱離しているため、セルロース微細繊維同士の水素結合やからまりにより一部が凝集した状態である。なお、固形分のうち、セルロース微細繊維が95%以上を占めていることが望ましい。解繊や再生の際に用いるその他の添加物が含まれている場合は、蒸留水等で洗浄して除去しておくことが望ましい。 The solid content concentration of the regenerated cellulose fine fibers after regeneration is about 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less. The regenerated cellulose fine fibers can be concentrated and dehydrated by filtration or the like, but compared to the xanthate-modified cellulose fine fibers before regeneration, the xanthate group has been detached. It is in a partially aggregated state. It is desirable that the cellulose fine fibers account for 95% or more of the solid content. If other additives used for fibrillation or regeneration are contained, it is desirable to remove them by washing with distilled water or the like.

この発明では、再生した後のセルロース微細繊維のスラリーに対して、分散処理を行う。以下、再生した後に行うこの分散処理を「再分散処理」という。再分散処理を行う場合には、回転式ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波分散機などの、分散処理に用いる一般的な装置及び手法が採用できる。 In the present invention, the slurry of cellulose fine fibers after regeneration is subjected to dispersion treatment. Hereinafter, this distribution processing performed after reproduction is referred to as "re-distribution processing". When the re-dispersion treatment is performed, general devices and methods used for dispersion treatment, such as rotary homogenizers, high-pressure homogenizers, and ultrasonic dispersers, can be employed.

上記再分散処理は、再生した後のセルロース微細繊維が上記水系溶媒中で形成している凝集状態をほどき、再凝集しにくくなるように分散させる処理である。具体的には、再分散処理の後の再生セルロース微細繊維の凝集物のメジアン径が、再分散処理の前の再生セルロース微細繊維の凝集物のメジアン径に対して、1/4以下にまで低下する程度に分散を進めていることが望ましく、1/8以下にまで低下しているとより望ましく、1/10以下であるとさらに望ましい。再分散処理によって凝集物のメジアン径がこの程度まで減少する再分散処理を行わなければ、凝集状態が十分に解除されず、濃縮脱水して脱水物とした後に再希釈して再希釈体とした場合に分散状態を維持できないと考えられる。 The re-dispersion treatment is a treatment in which the regenerated cellulose fine fibers are deaggregated in the aqueous solvent and dispersed so as to prevent re-aggregation. Specifically, the median diameter of the aggregates of regenerated cellulose fine fibers after redispersion treatment is reduced to 1/4 or less of the median diameter of aggregates of regenerated cellulose fine fibers before redispersion treatment. It is desirable that the dispersion is advanced to such an extent that it is reduced to 1/8 or less, more preferably 1/10 or less. Unless the redispersion treatment reduces the median diameter of the aggregates to this extent, the aggregated state is not sufficiently removed, and after concentration and dehydration to obtain a dehydrated product, it is diluted again to obtain a rediluted product. It is considered that the distributed state cannot be maintained in this case.

上記再分散処理は、処理後のスラリーが沈降せず分散状態を維持しており、処理後のスラリーの透過率が45%以上であると好ましく、55%以上であるとより好ましい。 In the re-dispersion treatment, the slurry after treatment maintains a dispersed state without sedimentation, and the slurry after treatment preferably has a transmittance of 45% or more, more preferably 55% or more.

上記再分散処理は一回の処理である必要はなく、適当な条件の処理を複数回繰り返すことで達成してもよい。 The re-dispersion treatment does not have to be a one-time treatment, and may be achieved by repeating the treatment under appropriate conditions a plurality of times.

この発明で用いる、再生セルロース微細繊維を再分散処理したものを再生セルロース微細繊維再分散体と呼ぶ。この再生セルロース微細繊維再分散体の大きさは、分散媒中に分散している大きさであり、平均繊維径は概ね3nm以上300nm以下のものが得られやすく、利用しやすい。 A redispersed regenerated cellulose fine fiber used in the present invention is called a redispersed regenerated cellulose fine fiber. The size of the redispersed regenerated cellulose fine fibers is the size dispersed in the dispersion medium, and the average fiber diameter is generally 3 nm or more and 300 nm or less, which is easy to obtain and easy to use.

上記再分散処理を行った再生セルロース微細繊維再分散体のスラリーは、再分散処理前の再生セルロース微細繊維と同様に、ろ過やその他の処理による脱水濃縮が容易に可能となっている。上記再分散処理により分散状態となっているが、再生処理前のザンテート化セルロース微細繊維と比べるとザンテート基が脱離しているため、親水性は低くなっている。そのため、繊維同士の間に水を抱え込む力が弱くなっていると推測される。 The slurry of the redispersed regenerated cellulose fine fibers subjected to the redispersion treatment can be easily dehydrated and concentrated by filtration or other treatment, similarly to the regenerated cellulose fine fibers before the redispersion treatment. Although it is in a dispersed state by the above-mentioned redispersion treatment, the xanthate group has been eliminated compared to the xanthate-modified cellulose fine fibers before the regeneration treatment, so the hydrophilicity is low. Therefore, it is presumed that the force of holding water between fibers is weakened.

上記再分散処理を行った後の再生セルロース微細繊維再分散体をろ過や遠心脱水機などによって脱水濃縮処理して得られる再生セルロース微細繊維脱水物は、固形分濃度を2質量%以上にすることが容易にでき、5質量%以上にすることも可能となる。2質量%未満では水の量が多すぎ、脱水物としては保管及び輸送の効率上不十分であり、本発明の効果を十分に発揮しきれない。2質量%以上になると、元のスラリーに比べて重量の減少幅が大きく、保管及び輸送の点でのメリットが大きくなる。5質量%以上になると、スラリーのような液体ではなくペースト状の塊として扱うことが可能になる。5質量%程度の脱水物は塊を強く押すことで多少の自由水が抜け出る程度の状態である。この状態からさらに水を絞って濃度を上昇させることもできる。5質量%以上だと塊として保存、及び輸送することが容易にできるようになるので、取り扱い上好ましい。 The regenerated cellulose fine fiber dehydrate obtained by dehydrating and concentrating the redispersed regenerated cellulose fine fiber after the above redispersion treatment by filtration or a centrifugal dehydrator should have a solid content concentration of 2% by mass or more. can be easily made, and it is also possible to make it 5% by mass or more. If it is less than 2% by mass, the amount of water is too large, and the storage and transport efficiency of the dehydrated product is insufficient, and the effects of the present invention cannot be fully exhibited. When it is 2% by mass or more, the amount of weight reduction is large compared to the original slurry, and the advantages of storage and transportation are large. When it is 5% by mass or more, it can be handled as a paste-like mass instead of a slurry-like liquid. About 5% by mass of the dehydrated matter is in a state where some free water is released by pressing the mass strongly. It is also possible to increase the concentration by further squeezing water from this state. If it is 5% by mass or more, it can be easily stored and transported as a mass, which is preferable in terms of handling.

一方、上記再生セルロース微細繊維脱水物は、固形分濃度が15質量%以下であることが必要である。固形分濃度が15質量%を超えるほど脱水すること自体は可能であるものの、脱水物として固くなりすぎてしまい、その後に再希釈させることが困難になってしまう。運用上は12質量%以下が好ましく、10質量%以下であると後述の再希釈がさせやすい。なお、遠心脱水機のみで脱水しようとすると、10質量%がほぼ上限となる。固形分濃度が10質量%程度の再生セルロース微細繊維脱水物は板状で塊を押しても自由水が抜け出ることがほぼ無いという程度の状態である。 On the other hand, the regenerated cellulose fine fiber dehydrated product should have a solid content concentration of 15% by mass or less. Although dehydration itself is possible when the solid content concentration exceeds 15% by mass, the dehydrated product becomes too hard and it becomes difficult to dilute it again later. 12% by mass or less is preferable for operation, and if it is 10% by mass or less, re-dilution, which will be described later, can be easily performed. If dehydration is performed only by a centrifugal dehydrator, 10% by mass is almost the upper limit. Dehydrated regenerated cellulose fine fibers having a solid content concentration of about 10% by mass are plate-shaped and are in such a state that free water hardly leaks out even if the mass is pushed.

上記再生セルロース微細繊維脱水物は、保管後、あるいは輸送後に、水系溶媒を添加して希釈し、撹拌することで、再生セルロース微細繊維再希釈体を容易に得ることが出来る。この再生セルロース微細繊維再希釈体は、再生処理の後に再分散処理を行った上記再生セルロース微細繊維再分散体と同程度に凝集しにくく、保管や輸送の後でも、脱水する前の再分散直後に近い状態の再生セルロース微細繊維再希釈体のスラリーを容易に得ることができる。このスラリーである再生セルロース微細繊維再希釈体の固形分濃度は、上記再生セルロース微細繊維脱水物の固形分濃度より低い範囲で、利用する現場に応じて好適な値に調整できる。具体的には、上記再生セルロース微細繊維再希釈体の固形分濃度は0.1質量%以上1.5質量%以下程度で実用することができる。 After being stored or transported, the regenerated cellulose fine fiber dehydrate can be diluted by adding an aqueous solvent and stirred to easily obtain a rediluted regenerated cellulose fine fiber. This regenerated cellulose fine fiber re-dilution material is less likely to aggregate to the same degree as the regenerated cellulose fine fiber re-dispersion material that has been subjected to re-dispersion treatment after regeneration treatment, and even after storage and transportation, immediately after re-dispersion before dehydration. A slurry of the regenerated cellulose fine fiber rediluted material in a state close to can be easily obtained. The solid content concentration of the re-diluted regenerated cellulose fine fibers, which is the slurry, can be adjusted to a suitable value depending on the site of use within a range lower than the solid content concentration of the regenerated cellulose fine fiber dehydrated product. Specifically, the regenerated cellulose fine fiber rediluted material can be practically used at a solid content concentration of about 0.1% by mass or more and 1.5% by mass or less.

前記再生セルロース微細繊維を、再分散処理前に過酸化水素水で処理し、再分散処理を行うことでその後に脱水濃縮し、再希釈してもよい。 The regenerated cellulose fine fibers may be treated with an aqueous hydrogen peroxide solution before the redispersion treatment, and then subjected to the redispersion treatment, followed by dehydration, concentration, and redilution.

上記の過酸化水素水による処理にあたっては、添加した過酸化水素による反応性を上げるために50℃以上に加温することが望ましく、60℃以上であるとより望ましい。一方、温度が高すぎると再生セルロース微細繊維を構成する繊維の切断等の恐れがあるため、90℃以下であると望ましく、80℃以下であるとより望ましい。 In the treatment with the hydrogen peroxide solution, it is desirable to heat to 50° C. or higher, more preferably 60° C. or higher, in order to increase the reactivity of the added hydrogen peroxide. On the other hand, if the temperature is too high, the fibers constituting the regenerated cellulose fine fibers may be cut.

上記過酸化水素の添加量は、処理を行う再生セルロース微細繊維のスラリー全体で過酸化水素の濃度が0.05質量%以上であると好ましく、0.1質量%以上であるとより好ましい。一方、濃度が高すぎると再生セルロース微細繊維の分散性を上げるだけでなく、繊維長を短くしすぎてしまう恐れがあるため、2質量%以下であると好ましく、1質量%以下であるとより好ましい。 The amount of hydrogen peroxide added is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, in the entire slurry of regenerated cellulose fine fibers to be treated. On the other hand, if the concentration is too high, it not only increases the dispersibility of the regenerated cellulose fine fibers, but also may shorten the fiber length too much. preferable.

この発明にかかる再生セルロース微細繊維は、乳化剤として利用することもできる。ザンテート化セルロース微細繊維を経由した不純物の少ない再生セルロース微細繊維が、再生後の再分散処理によって高い分散性を発揮する。すなわち、製造後に一旦脱水濃縮して保存しておいた再分散処理済みの前記再生セルロース微細繊維脱水物は、乳化剤として使用する際には容易に希釈されて高い分散性を発揮して、再生セルロース微細繊維同士が弱いネットワーク構造を形成し、疎水性物質をネットワーク構造中に取り込み、高い乳化性能を発揮できる。 The regenerated cellulose fine fibers according to this invention can also be used as an emulsifier. Regenerated cellulose fine fibers containing few impurities through xanthate-modified cellulose fine fibers exhibit high dispersibility by redispersion treatment after regeneration. That is, the dehydrated regenerated cellulose fine fiber that has been dehydrated, concentrated and stored after production is easily diluted and exhibits high dispersibility when used as an emulsifier, and the regenerated cellulose The fine fibers form a weak network structure, incorporate hydrophobic substances into the network structure, and exhibit high emulsifying performance.

以下、この発明を具体的に実施した実施例を示す。まず、セルロース材料として以下のものを用いた。
・クラフトパルプ(日本製紙(株)製:NBKP、α-セルロース含有率:90質量%、α-セルロースの平均重合度1000)以下、「NBKP」と表記する。
EXAMPLES Examples in which the present invention is specifically carried out are shown below. First, the following materials were used as cellulose materials.
- Kraft pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.: NBKP, α-cellulose content: 90% by mass, average polymerization degree of α-cellulose: 1000) Hereinafter referred to as “NBKP”.

(実施例1)
まず、化学変性させたセルロースを解繊させたザンテート化セルロース微細繊維の製造手順について説明する。
<アルカリ処理>
NBKPをパルプ固形分(α-セルロースに加えて不純物であるリグニンなどを含む固形分、及びそれらの変性物を指す。以下同じ。)100gとなるように秤量した。これを3Lのビーカーに導入し、8.5質量%水酸化ナトリウム水溶液 2500gを入れ、室温にて3時間撹拌してアルカリ処理を行った。このアルカリ処理後のパルプを遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)により固液分離してアルカリセルロースの脱水物を得た。このアルカリセルロースの脱水物における水酸化ナトリウム含有率は約7.5質量%、パルプ固形分は27.4質量%であった。
(Example 1)
First, the procedure for producing xanthate-modified cellulose fine fibers obtained by defibrating chemically modified cellulose will be described.
<Alkaline treatment>
NBKP was weighed to 100 g of pulp solid content (referring to solid content including α-cellulose and impurities such as lignin, and modified products thereof; the same shall apply hereinafter). This was introduced into a 3 L beaker, 2500 g of an 8.5% by mass aqueous sodium hydroxide solution was added, and the mixture was stirred at room temperature for 3 hours for alkali treatment. The alkali-treated pulp was subjected to solid-liquid separation using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh) to obtain a dehydrated alkali cellulose. The alkali cellulose dehydrated product had a sodium hydroxide content of about 7.5% by mass and a pulp solid content of 27.4% by mass.

<ザンテート化処理>
上記で作製したアルカリセルロースの脱水物をパルプ固形分100gとなるように秤量し、ナス型フラスコに導入した。このナス型フラスコ内へ二硫化炭素を35g(対パルプ固形分35質量%分)導入し、室温で約4.5時間硫化反応を進行させてザンテート化処理を行い、ザンテート化セルロースを得た。
<Xanthate treatment>
The dehydrated alkali cellulose prepared above was weighed so that the pulp solid content was 100 g, and introduced into an eggplant-shaped flask. 35 g of carbon disulfide (35% by mass based on the pulp solid content) was introduced into this eggplant-shaped flask, and a sulfurization reaction was allowed to proceed at room temperature for about 4.5 hours to perform a xanthate treatment to obtain cellulose xanthate.

<ザンテート置換度測定>
また、ザンテート化セルロースについて、平均ザンテート置換度はBredee法により測定したところ、0.312であった。なお、このザンテート置換度はセルロースのグルコース単位当たりにザンテート基が導入されている度合に対する値である。Bredee法の手順は次のように行った。100mLビーカーにザンテート化セルロースを約1.5g精秤し、飽和塩化アンモニウム溶液(5℃)を40mL添加した。ガラス棒でサンプルを潰しながらよく混合し、約15分間放置後、GFPろ紙(ADVANTEC社製GS-25)でろ過して、飽和塩化アンモニウム溶液で十分に洗浄した。サンプルをGFPろ紙ごと500mLのトールビーカーに入れ、0.5M水酸化ナトリウム溶液(5℃)を50mL添加して撹拌した。15分間放置後、1.5M酢酸で中和した。(フェノールフタレイン指示薬)中和後蒸留水を250mL添加してよく撹拌し、1.5M酢酸 10mL、0.05mol/Lヨウ素溶液10mLをホールピペットによって添加した。この溶液を0.05mol/Lチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定した。(1%澱粉溶液指示薬)チオ硫酸ナトリウムの滴定量、サンプルのセルロース含有量より次式(1)からザンテート置換度を算出した。
<Measurement of degree of substitution of xanthate>
In addition, the average degree of xanthate substitution of the xanthated cellulose was 0.312 as measured by the Bredee method. The degree of xanthate substitution is a value relative to the degree of introduction of xanthate groups per glucose unit of cellulose. The procedure of the Bredee method was performed as follows. About 1.5 g of xanthated cellulose was precisely weighed in a 100 mL beaker, and 40 mL of a saturated ammonium chloride solution (5°C) was added. The sample was crushed with a glass rod and mixed well, allowed to stand for about 15 minutes, filtered through GFP filter paper (GS-25 manufactured by ADVANTEC), and thoroughly washed with a saturated ammonium chloride solution. The sample was placed in a 500 mL tall beaker together with the GFP filter paper, and 50 mL of 0.5 M sodium hydroxide solution (5°C) was added and stirred. After standing for 15 minutes, it was neutralized with 1.5 M acetic acid. (Phenolphthalein indicator) After neutralization, 250 mL of distilled water was added and well stirred, and 10 mL of 1.5 M acetic acid and 10 mL of 0.05 mol/L iodine solution were added with a whole pipette. This solution was titrated with a 0.05 mol/L sodium thiosulfate solution. (1% starch solution indicator) The degree of xanthate substitution was calculated from the following formula (1) from the titration amount of sodium thiosulfate and the cellulose content of the sample.

ザンテート置換度=(0.05×10×2-0.05×チオ硫酸ナトリウム滴定量(mL))÷1000÷(サンプル中セルロース量(g)/162.1)……(1) Degree of xanthate substitution = (0.05 x 10 x 2-0.05 x sodium thiosulfate titer (mL)) / 1000 / (cellulose amount in sample (g) / 162.1) (1)

<ザンテート化セルロースの結晶性保持の確認>
上記のザンテート化セルロース中のセルロース含有量測定時に得られたセルロースについてIR測定を行った結果、セルロースI型に対応するピーク形状が観測された。
<Confirmation of retention of crystallinity of xanthated cellulose>
As a result of IR measurement of the cellulose obtained during the measurement of the cellulose content in the xanthate-modified cellulose, a peak shape corresponding to cellulose type I was observed.

<解繊処理>
上記のザンテート化処理で作製したザンテート化セルロースを5L手付きビーカーにパルプ固形分100gとなるように秤量し、スラリー濃度約5%となる様に蒸留水を添加して分散させた。遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄して、不純物、アルカリ、二硫化炭素等を除去した。洗浄後のザンテート化セルロースをすべて回収し、蒸留水を添加してセルロース固形分0.5質量%のスラリー20kgとした。このスラリーを、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング(株) H20型)を用いて、流速2.5L/分、圧力40MPaで計5回パスさせて解繊処理して、ザンテート化セルロース微細繊維を得た。
<Fibrillation treatment>
The xanthated cellulose prepared by the above xanthate treatment was weighed into a 5 L beaker with a handle so that the pulp solid content was 100 g, and distilled water was added to obtain a slurry concentration of about 5% for dispersion. Centrifugal dehydration was performed using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), followed by thorough washing while adding distilled water to remove impurities, alkali, carbon disulfide, etc. . All of the washed cellulose xanthate was recovered, and distilled water was added to make 20 kg of slurry having a cellulose solid content of 0.5% by mass. Using a high-pressure homogenizer (Sanwa Engineering Co., Ltd. H20 type), the slurry was defibrated by passing it a total of 5 times at a flow rate of 2.5 L/min and a pressure of 40 MPa to obtain xanthate-modified cellulose fine fibers. .

<微細繊維の解繊の度合い>
上記で解繊処理を行ったザンテート化セルロース微細繊維のスラリー(セルロース固形分0.5質量%)に蒸留水を添加してスラリー濃度を0.1質量%に調整した。このスラリーを遠心分離(12000G、10分間)して未解繊物を沈降させた。上清はナノファイバースラリーとして分離して三角フラスコに移し、沈降した未解繊物に蒸留水を添加して再度遠心分離を行い、未解繊物を洗浄した。未解繊物をるつぼに移して絶乾し、未解繊物の質量を測定した。未解繊物の質量と解繊処理したザンテート化セルロース中のセルロース含有量より次式(2)から生成したザンテート化セルロースナノファイバーの生成率を求めた。以下、上記遠心分離操作にて沈降しなかったザンテート化セルロース微細繊維をザンテート化セルロースナノファイバーと定義する。上記解繊処理によって得られたザンテート化セルロース微細繊維のナノファイバー生成率は99.0%であった。
<Degree of defibration of fine fibers>
Distilled water was added to the slurry of the xanthate-modified cellulose fine fibers (cellulose solid content: 0.5% by mass) that had been defibrated as described above to adjust the slurry concentration to 0.1% by mass. This slurry was centrifuged (12000 G, 10 minutes) to sediment the unfibrillated matter. The supernatant was separated as a nanofiber slurry and transferred to an Erlenmeyer flask. Distilled water was added to the sedimented unfibrillated matter and centrifuged again to wash the unfibrillated matter. The unfibrillated material was transferred to a crucible and absolutely dried, and the mass of the unfibrillated material was measured. Based on the mass of the unfibrillated material and the content of cellulose in the defibrated cellulose xanthate, the yield of xanthate-modified cellulose nanofibers was obtained from the following equation (2). Hereinafter, xanthate-modified cellulose fine fibers that did not settle in the centrifugal separation operation are defined as xanthate-modified cellulose nanofibers. The nanofiber production rate of the xanthate-modified cellulose fine fibers obtained by the defibration treatment was 99.0%.

ザンテート化セルロースナノファイバーの生成率(質量%)=(ザンテート化セルロース中のセルロース含有量-未解繊物の質量)÷(ザンテート化セルロース中のセルロース含有量)×100……(2) Production rate of cellulose xanthate nanofibers (% by mass) = (cellulose content in cellulose xanthate - mass of undisentangled matter) ÷ (cellulose content in cellulose xanthate) x 100 (2)

上記で三角フラスコに移したザンテート化セルロース微細繊維の上清を一部サンプリングして500mLのトールビーカーに入れた。そこに0.5M水酸化ナトリウム溶液(5℃)を50mL添加して撹拌し、Bredee法により平均ザンテート置換度を測定したところ、0.263であった。 A portion of the supernatant of the xanthate-modified cellulose fine fibers transferred to the Erlenmeyer flask was sampled and placed in a 500 mL tall beaker. 50 mL of 0.5 M sodium hydroxide solution (5° C.) was added thereto and stirred, and the average degree of xanthate substitution was measured by the Bredee method and found to be 0.263.

水で約0.1質量%に希釈したザンテート化セルロース微細繊維のスラリーを、遠沈管に入れ、12000Gにて10分間かけて遠心分離を行い、遠心上清を回収した。この遠心上清に濃度調整後染色を施し、支持膜上で乾燥し乾燥検体とした。透過型電子顕微鏡(TEM 日本電子(株)製、JEM-1400)を使用し、加速電圧120kVで観察を行った。その写真を図1に示す。観察を行った50,000倍の画像よりナノファイバー50本を選択し、繊維径を測定して平均値を求めたところ、ザンテート化セルロースナノファイバーの繊維径は3.0nmから7.4nmであり、数平均繊維径は6.1nmとなった。 A slurry of xanthate-modified cellulose fine fibers diluted to about 0.1% by mass with water was placed in a centrifuge tube and centrifuged at 12000 G for 10 minutes to collect the centrifugal supernatant. This centrifugal supernatant was subjected to concentration adjustment, dyeing, and dried on a supporting membrane to obtain a dry specimen. Observation was performed using a transmission electron microscope (TEM, JEM-1400, manufactured by JEOL Ltd.) at an accelerating voltage of 120 kV. The photograph is shown in FIG. 50 nanofibers were selected from the observed 50,000-fold image, the fiber diameter was measured, and the average value was obtained. , the number average fiber diameter was 6.1 nm.

<再生処理及び再分散処理>
以上の手順で得られたザンテート化セルロース微細繊維のスラリー16.4kg(セルロース固形分0.5質量%)に、1M硫酸を360ml(硫酸量4.4mmol/g-セルロース固形分量)添加し、アジテーターで約1時間撹拌して再生処理を行った。処理終了後、1M水酸化ナトリウム溶液にてpH7まで中和して、再生セルロース微細繊維スラリーを得た。平均ザンテート置換度を測定したところ、測定下限である0.001未満であったので、酸処理によりザンテート基がほぼ完全に脱離して水酸基に戻っていることが確認された。
<Regeneration treatment and re-dispersion treatment>
360 ml of 1 M sulfuric acid (sulfuric acid amount 4.4 mmol/g-cellulose solid content) was added to 16.4 kg of the xanthate-modified cellulose fine fiber slurry (0.5% by mass of cellulose solid content) obtained by the above procedure, and the mixture was stirred with an agitator. The mixture was stirred for about 1 hour for regeneration treatment. After completion of the treatment, the slurry was neutralized to pH 7 with a 1M sodium hydroxide solution to obtain a regenerated cellulose fine fiber slurry. When the average degree of xanthate substitution was measured, it was less than the lower limit of measurement of 0.001, so it was confirmed that the xanthate groups were almost completely eliminated by the acid treatment and returned to hydroxyl groups.

上記で得られた再生セルロース微細繊維スラリーを、遠心脱水機((株)コクサン社製H-130C、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。洗浄後の再生セルロース微細繊維をすべて回収し、蒸留水を添加してセルロース固形分0.5質量%のスラリー10kgとした。このスラリーを、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング(株) H20型)を用いて、流速2.5L/分、圧力40MPaで計3回パスさせて再分散処理した。各パス終了時点において粒度分布と透過率を測定した。粒度分布の変遷を図4に、粒度分布のメジアン径を表1に、透過率を表2に示す。再分散処理前の再生セルロース微細繊維と比較すると、再分散処理した再生セルロース微細繊維再分散体は、粒度分布のメジアン径が小さくなっていることが確認でき、パス回数を増やすにつれて透過率は高くなっていった。これらのことから、再生セルロース微細繊維スラリーを再分散処理することにより、さらにナノ分散が進んでいることが分かった。さらに、上記再生セルロース微細繊維再分散体スラリーをザンテート化セルロース微細繊維スラリーと同様に平均繊維径を算出したところ、再生セルロース微細繊維再分散体の繊維径は3.0nmから7.4nm、数平均繊維径は6.0nmであった。再生セルロース微細繊維再分散体のTEM写真を図2に示すように、再生処理前と同等の繊維径を保っていることが確認された。なお、上記再生セルロース微細繊維再分散体のスラリーの濃度は0.5質量%であり、再生処理前のザンテート化セルロース微細繊維スラリーの濃度0.5質量%と同じとなった。 The regenerated cellulose fine fiber slurry obtained above was centrifugally dehydrated using a centrifugal dehydrator (H-130C manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), and thoroughly washed while adding distilled water. All the regenerated cellulose fine fibers after washing were collected, and distilled water was added to make 10 kg of slurry having a cellulose solid content of 0.5% by mass. This slurry was re-dispersed by passing it three times in total at a flow rate of 2.5 L/min and a pressure of 40 MPa using a high-pressure homogenizer (Sanwa Engineering Co., Ltd. H20 type). Particle size distribution and transmittance were measured at the end of each pass. The transition of the particle size distribution is shown in FIG. 4, the median diameter of the particle size distribution is shown in Table 1, and the transmittance is shown in Table 2. Compared with the regenerated cellulose fine fibers before redispersion treatment, it can be confirmed that the median diameter of the particle size distribution of the redispersed redispersed regenerated cellulose fine fibers is smaller, and the transmittance increases as the number of passes increases. became. From these results, it was found that nano-dispersion was further advanced by subjecting the regenerated cellulose fine fiber slurry to re-dispersion treatment. Furthermore, when the average fiber diameter of the regenerated cellulose fine fiber redispersion slurry was calculated in the same manner as the xanthate cellulose fine fiber slurry, the fiber diameter of the regenerated cellulose fine fiber redispersion was 3.0 nm to 7.4 nm, and the number average The fiber diameter was 6.0 nm. As shown in FIG. 2, which is a TEM photograph of the redispersed regenerated cellulose fine fibers, it was confirmed that the fiber diameter was maintained at the same level as before the regeneration treatment. The concentration of the slurry of the redispersed regenerated cellulose fine fibers was 0.5% by mass, which was the same as the concentration of 0.5% by mass of the xanthate-modified cellulose fine fiber slurry before the regeneration treatment.

Figure 0007195126000001
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Figure 0007195126000002
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なお、表1に示す粒度分布の測定にあたっては、レーザー回折式粒度分布測定装置(マイクロトラックベル(株)社製:MT3300EXII)を用いた。測定方法はフローセル、粒子屈折率1.53、溶媒屈折率1.333、測定範囲は0.02~2000μm、測定サンプルの濃度は0.5質量%とした。メジアン径は粒子径の細かいものから積算し全体の50%に達した時の粒子径である。 In addition, in measuring the particle size distribution shown in Table 1, a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.: MT3300EXII) was used. The measurement method was a flow cell, particle refractive index 1.53, solvent refractive index 1.333, measurement range 0.02 to 2000 μm, concentration of measurement sample 0.5% by mass. The median diameter is the particle diameter when 50% of the total particles are integrated from the smallest particle diameter.

また、透過率の測定にあたっては、再生セルロース微細繊維再分散体を0.1質量%に希釈した。その後5分間静置して、沈降がみられなかったサンプルについて行った。紫外可視分光光度計((株)島津製作所社製:UV-2450)を用い、石英セルに希釈したスラリーを入れ、光路長10mm、波長660nmの透過率を測定した。 In addition, in measuring the transmittance, the redispersed regenerated cellulose fine fibers were diluted to 0.1% by mass. After that, the sample was allowed to stand for 5 minutes and no sedimentation was observed. Using an ultraviolet-visible spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation: UV-2450), the diluted slurry was placed in a quartz cell, and the transmittance at an optical path length of 10 mm and a wavelength of 660 nm was measured.

(参考例1)
再分散処理時の再生セルロース微細繊維の濃度を0.5質量%から1.0質量%に変更した以外は、同様の条件で再分散を行った。再分散前のスラリー(写真左)と再分散後のスラリー(写真右)の静置した写真を図5に示す。再分散前のスラリー(写真左)は、凝集を起こして粒子が大きくなっているため、底部付近に固形分の沈殿が生じている。一方、再分散後のスラリー(写真右)では凝集がほぼ解消されて個々の粒子が小さいために沈殿が生じることなく、スラリー全体に分散される状態になっている。
(Reference example 1)
Redispersion was performed under the same conditions except that the concentration of the regenerated cellulose fine fibers during the redispersion treatment was changed from 0.5% by mass to 1.0% by mass. Fig. 5 shows photographs of the slurry before redispersion (left photo) and the slurry after redispersion (right photo). In the slurry before redispersion (left photo), the particles have become large due to agglomeration, and solid sedimentation has occurred near the bottom. On the other hand, in the slurry after re-dispersion (right photo), the aggregation is almost eliminated and the individual particles are small, so no sedimentation occurs and the particles are dispersed throughout the slurry.

<脱水濃縮処理>
さらに、上記再生セルロース微細繊維再分散体スラリー30gを加圧ろ過器(アドバンテック社製 KST-47)にてろ過(孔径1.0μmの5Cろ紙、圧力3kgf/cm)し、ろ液量が2分間変化しなくなった時点でのろ過時間を計測したところ、26分であった。また、最終ろ液の量(28.4mL)からろ過後のスラリーの固形分濃度を算出したところ、9.6質量%であり、固形分濃度の高い再生セルロース微細繊維脱水物が容易に得られた。
<Dehydration concentration treatment>
Furthermore, 30 g of the regenerated cellulose fine fiber redispersion slurry was filtered with a pressure filter (KST-47 manufactured by Advantech Co., Ltd.) (5C filter paper with a pore size of 1.0 μm, pressure of 3 kgf / cm 2 ). When the filtration time was measured when it stopped changing for a minute, it was 26 minutes. In addition, when the solid content concentration of the slurry after filtration was calculated from the amount of the final filtrate (28.4 mL), it was 9.6% by mass, and a regenerated cellulose fine fiber dehydrate with a high solid content concentration was easily obtained. rice field.

(比較例1)
上記の実施例1において、再分散処理をしない以外は同様の手順により再生セルロース微細繊維スラリーを得た。この再生セルロース微細繊維スラリー(固形分濃度0.5質量%)を同様に脱水濃縮処理したところ、ろ過時間は20分、最終ろ液量は26.8mL、再生セルロース微細繊維脱水物の固形分濃度は4.7質量%となった。実施例1と比べると、ろ過時間は速いが、固形分濃度は低い結果となった。これは、再生セルロース微細繊維が凝集物となっているため、ろ過の際に凝集物間の空隙にある水が除去しにくいことによると考えられる。
(Comparative example 1)
A regenerated cellulose fine fiber slurry was obtained in the same manner as in Example 1 above, except that the re-dispersion treatment was not performed. When this regenerated cellulose fine fiber slurry (solid content concentration 0.5% by mass) was similarly dehydrated and concentrated, the filtration time was 20 minutes, the final filtrate volume was 26.8 mL, and the solid content concentration of the dehydrated regenerated cellulose fine fiber was was 4.7% by mass. Compared with Example 1, the filtration time was fast, but the solid content concentration was low. This is presumably because the regenerated cellulose fine fibers are agglomerates, making it difficult to remove water in the gaps between the agglomerates during filtration.

(比較例2)
機械解繊により得られたセルロースナノファイバー((株)スギノマシン製BiNFi-s)を水中に分散させて固形分濃度0.5質量%のスラリーとした。このスラリーを実施例1と同様に脱水濃縮処理したところ、ろ過時間は33分、最終ろ液量は28.8mLとなり、実施例1と比べると、固形分濃度は同等であったが、時間がかかる結果となった。
(Comparative example 2)
Cellulose nanofibers (BiNFi-s manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) obtained by mechanical fibrillation were dispersed in water to prepare a slurry having a solid content concentration of 0.5% by mass. When this slurry was dehydrated and concentrated in the same manner as in Example 1, the filtration time was 33 minutes and the final filtrate volume was 28.8 mL. Such a result was obtained.

実施例1,比較例1,2のろ過時間と最終ろ液量を比較したグラフを図3に示す。再生後に再分散させた実施例1は、全体的に比較例2の約半分の時間で同程度のろ過量を示しており、濃縮にかかる時間が機械解繊したセルロースナノファイバーと比べても大幅に短縮できることが示された。また、比較例1に比べると、ろ過時間は若干遅くなるが、ろ液量が多くなっており、濃縮後の再生セルロース微細繊維脱水物の固形分濃度を高くできることが示された。 FIG. 3 shows a graph comparing the filtration time and final filtrate volume in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2. In FIG. Example 1, which was re-dispersed after regeneration, shows a similar filtration amount in about half the time of Comparative Example 2 as a whole, and the time required for concentration is significantly greater than that of mechanically defibrated cellulose nanofibers. It was shown that it can be shortened to In addition, compared to Comparative Example 1, the filtration time was slightly delayed, but the amount of filtrate was increased, indicating that the solid content concentration of the regenerated cellulose fine fiber dehydrated product after concentration could be increased.

<再希釈体の検証>
(実施例2~5)
実施例1と同様の手順で再生セルロース微細繊維スラリーを得た。この再生セルロース微細繊維スラリーに対して、実施例1と同様に再分散処理を行った。再分散処理した再生セルロース微細繊維再分散体スラリーを、2L手付きビーカーに2.0kg秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、ろ布中に残った再生セルロース微細繊維脱水物をすべて回収した。回収した再生セルロース微細繊維脱水物は333gであり、脱水物のセルロース固形分は3.0質量%であった(実施例2)。
<Verification of re-dilution>
(Examples 2-5)
A regenerated cellulose fine fiber slurry was obtained in the same procedure as in Example 1. This regenerated cellulose fine fiber slurry was subjected to re-dispersion treatment in the same manner as in Example 1. 2.0 kg of the redispersed regenerated cellulose fine fiber redispersion slurry was weighed in a 2 L beaker with a handle, and centrifuged using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh). , all the dehydrated regenerated cellulose fine fibers remaining in the filter cloth were recovered. The recovered regenerated cellulose fine fiber dehydrated matter was 333 g, and the cellulose solid content of the dehydrated matter was 3.0% by mass (Example 2).

また、遠心脱水の条件を変更した同様の操作にて、固形分の濃度が約5質量%、約10質量%、約15質量%となることを目標に遠心脱水処理の時間を調整して、それぞれ脱水物を得た。具体的には、目標固形分濃度約5質量%の場合は、脱水物量222g、セルロース固形分4.5質量%となった(実施例3)。目標固形分濃度約10質量%の場合は、脱水物量102g、セルロース固形分9.8質量%となった(実施例4)。目標固形分濃度約15質量%の場合は、脱水物量68g、セルロース固形分14.6質量%となった(実施例5)。 In the same operation with the centrifugal dehydration conditions changed, the centrifugal dehydration time was adjusted so that the solid content concentration was about 5% by mass, about 10% by mass, and about 15% by mass. Dehydrated products were obtained respectively. Specifically, when the target solid content concentration was about 5% by mass, the amount of dehydrated matter was 222 g and the cellulose solid content was 4.5% by mass (Example 3). When the target solid content concentration was about 10% by mass, the amount of dehydrated matter was 102 g and the cellulose solid content was 9.8% by mass (Example 4). When the target solid content concentration was about 15% by mass, the amount of dehydrated matter was 68 g and the cellulose solid content was 14.6% by mass (Example 5).

これらの脱水物の写真を図6(a)~(c)に示す。実施例2(固形分3.0質量%、図6(a))では含水率の高いペースト状であり,実施例3(固形分4.5質量%、図6(b))ではほぼ水の抜けたペースト状の形態となる。実施例4(固形分9.8質量%、図6(c))では板状の塊となった。なお、実施例5は実施例4とほぼ同様の板状の塊となった。 Photographs of these dehydrated products are shown in FIGS. 6(a) to 6(c). In Example 2 (solid content 3.0% by mass, FIG. 6(a)), it is a paste with a high water content, and in Example 3 (solid content 4.5% by mass, FIG. 6(b)), it is almost water. It becomes a paste-like form that has been removed. In Example 4 (solid content 9.8% by mass, FIG. 6(c)), plate-like lumps were obtained. In addition, in Example 5, a plate-like mass almost similar to that in Example 4 was obtained.

(実施例2a、実施例2b)
実施例2として上記で得られた再生セルロース微細繊維脱水物167g(セルロース固形物5g含有)を2Lビーカーに秤量し、水167gを添加してガラス棒にて脱水物を十分に混練した。その後、更に水を添加して0.5質量%スラリー1000gとした。このスラリーについて撹拌機(新東科学(株)社製 HEIDON スリーワンモーター1200G)を使用して1000rpmにて5分間(実施例2a)又は10分間(実施例2b)撹拌し、再希釈処理を行った。再希釈後の再生セルロース微細繊維再希釈体におけるメジアン径及び透過率を表3に示す。脱水処理前の再生セルロース微細繊維再分散体スラリー(実施例1)と比較すると、脱水物を再希釈処理した再生セルロース微細繊維再希釈体スラリーは、メジアン径、透過率ともに同程度となった。このことから再分散処理を行った後に脱水した脱水物は、再希釈処理により脱水前の再分散体とほぼ同様の状態に分散可能であることが分かった。
(Example 2a, Example 2b)
In Example 2, 167 g of the regenerated cellulose fine fiber dehydrate obtained above (containing 5 g of cellulose solid matter) was weighed into a 2 L beaker, 167 g of water was added, and the dehydrate was thoroughly kneaded with a glass rod. After that, water was further added to make 1000 g of a 0.5% by mass slurry. This slurry was re-diluted by stirring at 1000 rpm for 5 minutes (Example 2a) or 10 minutes (Example 2b) using a stirrer (HEIDON three-one motor 1200G manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). . Table 3 shows the median diameter and transmittance of the re-diluted regenerated cellulose fine fibers after re-dilution. When compared with the redispersed regenerated cellulose fine fiber slurry (Example 1) before the dehydration treatment, the regenerated cellulose fine fiber rediluted slurry obtained by rediluting the dehydrated product had approximately the same median diameter and transmittance. From this, it was found that the dehydrated matter dewatered after the redispersion treatment can be dispersed in a state substantially similar to that of the redispersion before dehydration by the redilution treatment.

Figure 0007195126000003
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また、再希釈処理にかける時間を倍にする(実施例2a→実施例2b)と、わずかにメジアン径が低下し、透過率が上昇して脱水前のメジアン径及び透過率に近づいた。このことから、脱水濃縮によってわずかながら凝集が進むが、再希釈を進めることで脱水濃縮前の状況に容易に近づけることが確認できた。 Further, when the time required for the redilution treatment was doubled (Example 2a→Example 2b), the median diameter decreased slightly and the transmittance increased to approach the median size and transmittance before dehydration. From this, it was confirmed that although dehydration and concentration caused aggregation to progress slightly, progressing with re-dilution could easily approach the situation before dehydration and concentration.

(実施例3)
実施例3として上記で得られたセルロース固形分4.5質量%の再生セルロース微細繊維脱水物についても再希釈処理を行った。再希釈の水の添加方法は固形分濃度が2質量%以下となるまでは段階的に希釈、混練を行った。すなわち、セルロース固形分4.5質量%の脱水物(111g)に同質量の水を添加してガラス棒で十分に混練し、一旦2.25質量%に希釈し、さらに1.13質量%に希釈して同様に混練し、最終的に0.5質量%に希釈して再生セルロース微細繊維スラリーとした。それ以外は実施例2bと同様に再希釈を行った。その結果を表3に示す。
(Example 3)
As Example 3, the dehydrated regenerated cellulose fine fiber having a cellulose solid content of 4.5% by mass obtained above was also subjected to re-dilution treatment. As for the method of adding water for re-dilution, stepwise dilution and kneading were carried out until the solid content concentration became 2% by mass or less. That is, the same mass of water was added to a dehydrated product (111 g) having a cellulose solid content of 4.5% by mass, and the mixture was sufficiently kneaded with a glass rod, diluted to 2.25% by mass, and further diluted to 1.13% by mass. It was diluted and kneaded in the same manner, and finally diluted to 0.5% by mass to obtain a regenerated cellulose fine fiber slurry. Other than that, redilution was performed in the same manner as in Example 2b. Table 3 shows the results.

(実施例4a)
実施例4として上記で得られた再生セルロース微細繊維脱水物51g(9.8質量%、セルロース固形物5g含有)を、実施例3と同様に、濃度が半分となるように水を添加して混練する作業を繰り返して(9.8質量%→4.9質量%→2.45質量%→1.23質量%)、最後に水を添加して0.5質量%の再生セルロース微細繊維スラリーを得た。この再生セルロース微細繊維スラリーを、実施例2b及び実施例3と同様の手順で再希釈した。この再希釈体を1時間静置したところ、固形分が沈降した。再希釈後の再生セルロース微細繊維再希釈体におけるメジアン径、透過率を表3に示す。実施例3に比べて脱水による凝集が進んでおり、再希釈に必要なエネルギーが増大していることがわかった。
(Example 4a)
As Example 4, 51 g of the regenerated cellulose fine fiber dehydrate obtained above (9.8% by mass, containing 5 g of cellulose solids) was added with water so that the concentration was halved in the same manner as in Example 3. Repeat the kneading operation (9.8% by mass → 4.9% by mass → 2.45% by mass → 1.23% by mass), and finally add water to make a 0.5% by mass regenerated cellulose fine fiber slurry. got The regenerated cellulose fine fiber slurry was rediluted as in Examples 2b and 3. When this rediluted product was allowed to stand for 1 hour, the solid content settled. Table 3 shows the median diameter and transmittance of the re-diluted regenerated cellulose fine fibers after re-dilution. Aggregation due to dehydration progressed as compared with Example 3, and it was found that the energy required for re-dilution increased.

(実施例4b)
実施例4として上記で得られた再生セルロース微細繊維脱水物51g(9.8質量%、セルロース固形物5g含有)を2Lビーカーに秤量し、水51gを添加してガラス棒にて脱水物を十分に混練した。以下同様に、濃度が半分となるように水を添加して混練する作業を繰り返していき(9.8質量%→4.9質量%→2.45質量%→1.23質量%)、1.23質量%の混練物とした。最後に水を添加して0.5質量%のスラリー1000gとした。このスラリーについて回転式ホモジナイザー((株)日本精機製作所製:AM-7)を用いて10000rpmにて5分間かけて再希釈処理を行ったところ、分散可能であった。再希釈後の再生セルロース微細繊維再希釈体におけるメジアン径、透過率を表3に示す。脱水処理前の再生セルロース微細繊維再分散体(実施例1)と比較すると、この再生セルロース微細繊維脱水物を再希釈処理した再生セルロース微細繊維再希釈体は、メジアン径、透過率が同程度となっていることから、この再生セルロース微細繊維脱水物も再希釈処理によって十分に分散可能であることが分かった。
(Example 4b)
As Example 4, 51 g of the dehydrated regenerated cellulose fine fiber obtained above (9.8% by mass, containing 5 g of cellulose solid matter) was weighed into a 2 L beaker, 51 g of water was added, and the dehydrated matter was sufficiently removed with a glass rod. kneaded to In the same manner, water is added and kneaded so that the concentration is halved (9.8% by mass → 4.9% by mass → 2.45% by mass → 1.23% by mass). .23% by mass of kneaded material. Finally, water was added to make 1000 g of 0.5% by weight slurry. This slurry was re-diluted using a rotary homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho: AM-7) at 10,000 rpm for 5 minutes, and was able to be dispersed. Table 3 shows the median diameter and transmittance of the re-diluted regenerated cellulose fine fibers after re-dilution. Compared with the redispersed regenerated cellulose fine fibers before the dehydration treatment (Example 1), the regenerated cellulose fine fiber rediluted product obtained by rediluting the dehydrated regenerated cellulose fine fibers has the same median diameter and transmittance. Therefore, it was found that this regenerated cellulose fine fiber dehydrated product can also be sufficiently dispersed by redilution treatment.

(実施例5)
実施例5として上記で得られた再生セルロース微細繊維脱水物(14.6質量%、34g)を2Lビーカーに秤量し、水34gを添加してガラス棒にて脱水物を十分に混練した。以下実施例4bと同様に、濃度が半分となるように水を添加して混練する作業を繰り返していき(14.6質量%→7.3質量%→3.65質量%→1.83質量%)、1.83質量%の混練物とした。最後に水を添加して0.5質量%のスラリー1000gとした。次に、実施例4bと同様の手順により再希釈処理を行った。ただし、希釈時間は5分間から10分間に延長した。再希釈後の再生セルロース微細繊維再希釈体におけるメジアン径、透過率を表3に示す。脱水処理前の再生セルロース微細繊維再分散体(実施例1)と比較すると、この再生セルロース微細繊維脱水物を再希釈処理した再生セルロース微細繊維再希釈体は、メジアン径、透過率が同程度となっていることから、この再生セルロース微細繊維脱水物も再希釈処理によって分散可能であることが分かった。
(Example 5)
As Example 5, the regenerated cellulose fine fiber dehydrated product (14.6% by mass, 34 g) obtained above was weighed in a 2 L beaker, 34 g of water was added, and the dehydrated product was thoroughly kneaded with a glass rod. In the same manner as in Example 4b, the operation of adding water and kneading is repeated so that the concentration is halved (14.6% by mass → 7.3% by mass → 3.65% by mass → 1.83% by mass %) and 1.83 mass % kneaded product. Finally, water was added to make 1000 g of 0.5% by weight slurry. Next, a redilution treatment was performed by the same procedure as in Example 4b. However, the dilution time was extended from 5 minutes to 10 minutes. Table 3 shows the median diameter and transmittance of the re-diluted regenerated cellulose fine fibers after re-dilution. Compared with the redispersed regenerated cellulose fine fibers before the dehydration treatment (Example 1), the regenerated cellulose fine fiber rediluted product obtained by rediluting the dehydrated regenerated cellulose fine fibers has the same median diameter and transmittance. Therefore, it was found that this regenerated cellulose fine fiber dehydrated product can also be dispersed by redilution treatment.

<再分散処理をしない場合の再希釈の困難性>
(比較例3)
比較例1と同様の手順で、再分散処理をしない再生セルロース微細繊維スラリーを得た。この再生セルロース微細繊維スラリーを、2L手付きビーカーに2.0kg秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。ろ布中に残った再生セルロース微細繊維洗浄脱水物をすべて回収した。回収した再生セルロース微細繊維洗浄脱水物は333gであり、脱水物のセルロース固形分は3.0質量%であった。この再生セルロース微細繊維洗浄脱水物167g(3.0質量%、セルロース固形物5g含有)を、実施例2と同様に、濃度が半分となるように水を添加して混練する作業を繰り返して最終的に0.5質量%の再生セルロース微細繊維スラリーとした。次に、実施例2b及び実施例3と同様の手順で再希釈したところ、分散せずに沈降した。この再希釈体のメジアン径を表3に示す。再生処理後に再分散処理を行っていないため、再希釈処理によってもメジアン径が小さくならず、再希釈体中の再生セルロース微細繊維は凝集していることがわかった。
<Difficulty in re-dilution without re-dispersion treatment>
(Comparative Example 3)
By the same procedure as in Comparative Example 1, a regenerated cellulose fine fiber slurry was obtained without redispersion treatment. 2.0 kg of this regenerated cellulose fine fiber slurry was weighed in a 2 L beaker with a handle, centrifuged using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), and distilled water was added. was washed thoroughly. All the regenerated cellulose fine fiber washing dehydrated matter remaining in the filter cloth was recovered. The recovered regenerated cellulose fine fiber washed dehydrated matter was 333 g, and the cellulose solid content of the dehydrated matter was 3.0% by mass. 167 g of this regenerated cellulose fine fiber washed dehydrated product (3.0% by mass, containing 5 g of cellulose solids) was added with water and kneaded in the same manner as in Example 2 so that the concentration was halved. A regenerated cellulose fine fiber slurry of 0.5% by mass was typically prepared. Next, when it was re-diluted in the same procedure as in Examples 2b and 3, it sedimented without dispersing. Table 3 shows the median diameter of this rediluted product. Since the redispersion treatment was not performed after the regeneration treatment, the median diameter was not reduced even by the redilution treatment, and it was found that the regenerated cellulose fine fibers in the rediluted product aggregated.

<再希釈処理の違い>
(比較例4)
比較例1と同様の手順で、再分散処理をしない再生セルロース微細繊維スラリーを得た。この再生セルロース微細繊維スラリーを、2L手付きビーカーに2.0kg秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。ろ布中に残った洗浄後の再生セルロース微細繊維洗浄脱水物をすべて回収した。回収した再生セルロース微細繊維洗浄脱水物は333gであり、脱水物のセルロース固形分は3.0質量%であった。この再生セルロース微細繊維洗浄脱水物50g(3.0質量%、セルロース固形物1.5g含有)に蒸留水を添加してセルロース固形分0.5質量%のスラリー300gとした。このスラリーについて回転式ホモジナイザー((株)日本精機製作所製:AM-7)を用いて15000rpmにて5分間かけて再希釈処理を行った。この再希釈処理した再生セルロース微細繊維再希釈体のメジアン径、透過率を表3に示す。この再生セルロース微細繊維再希釈体のスラリーを1時間静置したところ、固形分が沈降し、凝集物が十分に分散されない再希釈体となった。このことから、再希釈の処理を変えても、脱水濃縮前に再分散処理をしていない限りは、再希釈が困難であることが確認できた。
<Difference in re-dilution process>
(Comparative Example 4)
By the same procedure as in Comparative Example 1, a regenerated cellulose fine fiber slurry was obtained without redispersion treatment. 2.0 kg of this regenerated cellulose fine fiber slurry was weighed in a 2 L beaker with a handle, centrifuged using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), and distilled water was added. was washed thoroughly. All the regenerated cellulose fine fiber washing dehydrated matter remaining in the filter cloth after washing was recovered. The recovered regenerated cellulose fine fiber washed dehydrated matter was 333 g, and the cellulose solid content of the dehydrated matter was 3.0% by mass. Distilled water was added to 50 g of this regenerated cellulose fine fiber washed dehydrated product (3.0 mass %, containing 1.5 g of cellulose solid matter) to prepare 300 g of slurry having a cellulose solid content of 0.5 mass %. This slurry was subjected to a re-dilution treatment using a rotary homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho: AM-7) at 15000 rpm for 5 minutes. Table 3 shows the median diameter and transmittance of this rediluted regenerated cellulose fine fiber rediluted product. When the slurry of this regenerated cellulose fine fiber rediluted product was allowed to stand still for 1 hour, the solid content settled down, resulting in a rediluted product in which aggregates were not sufficiently dispersed. From this, it was confirmed that even if the redilution process was changed, the redilution was difficult unless the redispersion process was performed before the dehydration and concentration.

<再生セルロース微細繊維の過酸化水素水処理>
(実施例6)
実施例1の手順のうち、再生処理及び中和までを行って再生セルロース微細繊維のスラリー(A)を得た。この再生セルロース微細繊維のスラリー(A)を、容量20Lのバケツに10kg秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-130C、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。ろ布中に残った洗浄後の再生セルロース微細繊維洗浄脱水物(B)をすべて回収し、蒸留水を添加してセルロース固形分0.5質量%の再生セルロース微細繊維の濃度調整スラリー10kgとした。この再生セルロース微細繊維濃度調整スラリー(C)に10M水酸化ナトリウム溶液を34mL添加して、70℃の湯浴中で撹拌した。スラリー温度が60℃以上となった後で、過酸化水素水(三徳化学工業(株)製、過酸化水素濃度31質量%)をスラリー全体の過酸化水素濃度が0.7%となるように225.8g添加して、1時間撹拌した。冷却後、1M硫酸により中和して過酸化水素水処理した再生セルロース微細繊維(D)を得た。この過酸化水素水処理した再生セルロース微細繊維(D)を、遠心脱水機((株)コクサン社製H-130C、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水して再生セルロース微細繊維再洗浄脱水物(E)を得た。この再生セルロース微細繊維再洗浄脱水物(E)に、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。洗浄後の再生セルロース微細繊維再洗浄脱水物(E)をすべて回収し、蒸留水を添加してセルロース固形分0.5質量%のスラリー10kgとした。このスラリーを、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング(株) H20型)を用いて、流速2.5L/分、圧力40MPaで1回パスさせて再分散処理した。この再生セルロース微細繊維再分散体(F)のメジアン径は13.98μm、透過率は96.1%となった。
<Hydrogen peroxide water treatment of regenerated cellulose fine fibers>
(Example 6)
Among the procedures of Example 1, the regeneration treatment and neutralization were performed to obtain a slurry (A) of regenerated cellulose fine fibers. 10 kg of this regenerated cellulose fine fiber slurry (A) is weighed into a bucket with a capacity of 20 L, centrifuged using a centrifugal dehydrator (H-130C manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), and distilled water. was thoroughly washed while adding All the washed dehydrated regenerated cellulose fine fibers (B) remaining in the filter cloth after washing were recovered, and distilled water was added to make 10 kg of concentration-adjusted slurry of regenerated cellulose fine fibers having a cellulose solid content of 0.5% by mass. . 34 mL of a 10 M sodium hydroxide solution was added to this regenerated cellulose fine fiber concentration-adjusted slurry (C), and the mixture was stirred in a hot water bath at 70°C. After the slurry temperature reaches 60° C. or higher, hydrogen peroxide solution (manufactured by Santoku Chemical Industry Co., Ltd., hydrogen peroxide concentration 31% by mass) is added so that the hydrogen peroxide concentration of the entire slurry becomes 0.7%. 225.8 g was added and stirred for 1 hour. After cooling, it was neutralized with 1M sulfuric acid to obtain regenerated cellulose fine fibers (D) treated with hydrogen peroxide water. The regenerated cellulose fine fibers (D) treated with hydrogen peroxide water are centrifuged and dehydrated using a centrifugal dehydrator (H-130C manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh) to rewash and dehydrate the regenerated cellulose fine fibers. A product (E) was obtained. This regenerated cellulose fine fiber rewashed dehydrated product (E) was thoroughly washed while adding distilled water. All the washed regenerated cellulose fine fiber rewashed dehydrated matter (E) after washing was collected, and distilled water was added to make 10 kg of slurry having a cellulose solid content of 0.5% by mass. This slurry was re-dispersed by passing it once at a flow rate of 2.5 L/min and a pressure of 40 MPa using a high-pressure homogenizer (Sanwa Engineering Co., Ltd. H20 type). This regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) had a median diameter of 13.98 μm and a transmittance of 96.1%.

なお、実施例6~9、比較例5~8の説明において、それぞれの再生セルロース微細繊維のスラリーや脱水物等を次のような記号表記にて示す。
・再生処理後に中和した再生セルロース微細繊維スラリー……(A)
・(A)を遠心脱水した再生セルロース微細繊維洗浄脱水物……(B)
・(B)に蒸留水を添加して濃度調整した再生セルロース微細繊維濃度調整スラリー……(C)
・(C)を加温後に過酸化水素水を添加して撹拌&酸中和した(過酸化水素水処理した)再生セルロース微細繊維スラリー……(D)
<(D)以降は全て過酸化水素水処理済みである>
・(D)を遠心脱水した再生セルロース微細繊維再洗浄脱水物……(E)
・(E)に蒸留水を添加してホモジナイザーで再分散したスラリーである再生セルロース微細繊維再分散体……(F)
・(F)を遠心脱水して濃縮した再生セルロース微細繊維脱水物……(G)
・(G)を再希釈した再生セルロース微細繊維再希釈体……(H)
In the description of Examples 6 to 9 and Comparative Examples 5 to 8, the respective regenerated cellulose fine fiber slurries, dehydrated products, etc. are indicated by the following symbols.
・Regenerated cellulose fine fiber slurry neutralized after regeneration treatment (A)
・Regenerated cellulose fine fiber washed dehydrated product obtained by centrifugally dewatering (A) … (B)
・Concentration-adjusted regenerated cellulose fine fiber slurry obtained by adding distilled water to (B) to adjust the concentration … (C)
・ After heating (C), add hydrogen peroxide water, stir and neutralize with acid (hydrogen peroxide water treatment) regenerated cellulose fine fiber slurry … (D)
<(D) and after are all treated with hydrogen peroxide>
・ Re-washed dehydrated regenerated cellulose fine fibers obtained by centrifugally dewatering (D) ...... (E)
・Regenerated cellulose fine fiber redispersion, which is a slurry obtained by adding distilled water to (E) and redispersing with a homogenizer ... (F)
・Regenerated cellulose fine fiber dehydrate obtained by centrifugally dehydrating (F) and concentrating it (G)
・ Regenerated cellulose fine fiber redilution product obtained by rediluting (G) ...... (H)

この過酸化水素水処理した再生セルロース微細繊維再分散体(F)(0.5質量%)を、2L手付きビーカーに2.0kg秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、ろ布中に残った再生セルロース微細繊維脱水物(G)をすべて回収した。回収した再生セルロース微細繊維脱水物(G)は250gであり、脱水物中のセルロース固形分は4.0質量%であった。 2.0 kg of this hydrogen peroxide water-treated regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) (0.5% by mass) was weighed in a 2 L beaker with a handle, and a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., Centrifugal dehydration was performed using a filter cloth (400 mesh), and all the dehydrated regenerated cellulose fine fibers (G) remaining in the filter cloth were recovered. The recovered regenerated cellulose fine fiber dehydrated product (G) was 250 g, and the cellulose solid content in the dehydrated product was 4.0% by mass.

この再生セルロース微細繊維脱水物(G)(4.0質量%)について再希釈処理を行った。再希釈の水の添加方法は固形分濃度が2質量%以下となるまでは段階的に希釈、混練を行った。すなわち、セルロース固形分4.0質量%の再生セルロース微細繊維脱水物(G)(250g)に同質量の水を添加してガラス棒で十分に混練し、一旦2.0質量%に希釈し、1.0質量%に希釈して同様に混練し、最終的に0.5質量%に希釈して再生セルロース微細繊維再希釈体(H)とした。それ以外の条件、すなわち用いる脱水物と開始濃度が異なること以外は実施例4bと同様に行った。この再生セルロース微細繊維再希釈体(H)のメジアン径は15.38μm、透過率は94.6%であり、過酸化水素水処理を行った再生セルロース微細繊維脱水物(G)も再希釈処理によって十分に分散可能であることが分かった。 This regenerated cellulose fine fiber dehydrated product (G) (4.0% by mass) was subjected to re-dilution treatment. As for the method of adding water for re-dilution, stepwise dilution and kneading were carried out until the solid content concentration became 2% by mass or less. That is, the same mass of water was added to regenerated cellulose fine fiber dehydrate (G) (250 g) having a cellulose solid content of 4.0% by mass, and the mixture was sufficiently kneaded with a glass rod, diluted to 2.0% by mass, The mixture was diluted to 1.0% by mass, kneaded in the same manner, and finally diluted to 0.5% by mass to obtain a rediluted regenerated cellulose fine fiber (H). Other conditions were the same as in Example 4b except that the dehydrated product used and the starting concentration were different. This regenerated cellulose fine fiber rediluted product (H) had a median diameter of 15.38 μm and a transmittance of 94.6%. was found to be sufficiently dispersible by

<再生セルロース微細繊維再希釈体の乳化効果確認>
(実施例7)
過酸化水素水処理時の過酸化水素の濃度を0.7%から0.1%に変更した以外は、実施例6と同様の条件で再分散、脱水濃縮、再希釈処理を行った。再生セルロース微細繊維再分散体(F)のメジアン径は16.63μm、透過率は91.7%であった。再生セルロース微細繊維脱水物(G)のセルロース固形分は5.7質量%であった。再生セルロース微細繊維再希釈体(H)のメジアン径は18.29μm、透過率は90.3%となった。
<Confirmation of the emulsification effect of re-diluted regenerated cellulose fine fibers>
(Example 7)
Re-dispersion, dehydration concentration, and re-dilution were performed under the same conditions as in Example 6, except that the concentration of hydrogen peroxide during the hydrogen peroxide water treatment was changed from 0.7% to 0.1%. The regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) had a median diameter of 16.63 μm and a transmittance of 91.7%. The cellulose solid content of the regenerated cellulose fine fiber dehydrate (G) was 5.7% by mass. The regenerated cellulose fine fiber rediluted product (H) had a median diameter of 18.29 μm and a transmittance of 90.3%.

(実施例8a:オリーブ油乳化:再生セルロース微細繊維再分散体(F))
実施例7において、脱水濃縮及び再希釈を行う前の、再生セルロース微細繊維再分散体(F)14.4gを採取し、蒸留水9.6gを添加して0.3質量%の再生セルロース微細繊維のスラリーとした。このスラリーにオリーブ油(ナカライテスク(株)製:オリブ油)6gを添加して、ホモジナイザー((株)日本精機製作所製:AM-7)を用いて8000rpmにて5分間かけて乳化処理した。得られた乳化物を15gサンプル瓶に採取し、静置した。7日間静置したところ、乳化状態は保持されていた。
(Example 8a: Olive oil emulsification: regenerated cellulose fine fiber redispersion (F))
In Example 7, 14.4 g of regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) was collected before dehydration concentration and redilution, and 9.6 g of distilled water was added to obtain 0.3% by mass of regenerated cellulose fines. A fiber slurry was prepared. 6 g of olive oil (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.: olive oil) was added to this slurry and emulsified using a homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho: AM-7) at 8000 rpm for 5 minutes. The obtained emulsion was collected in a 15 g sample bottle and allowed to stand. After standing for 7 days, the emulsified state was maintained.

(実施例8b:オリーブ油乳化:再生セルロース微細繊維再希釈体(H))
また、実施例8aにおいて、乳化処理に用いる再生セルロース微細繊維のスラリーを過酸化水素水処理した再生セルロース微細繊維の再分散体(F)から実施例7の過酸化水素水処理した再生セルロース微細繊維再希釈体(H)に変更した以外は同様の操作にて乳化処理を行った。得られた乳化物を15gサンプル瓶に採取し、静置した。7日間静置したところ、乳化状態は保持されていた。
(Example 8b: Olive oil emulsification: Regenerated cellulose fine fiber redilution (H))
Further, in Example 8a, the slurry of regenerated cellulose fine fibers used for emulsification treatment was redispersed with hydrogen peroxide water and the regenerated cellulose fine fibers treated with hydrogen peroxide water (F) was changed to the regenerated cellulose fine fibers treated with hydrogen peroxide water in Example 7. Emulsification treatment was carried out in the same manner except for changing to the re-diluted product (H). The obtained emulsion was collected in a 15 g sample bottle and allowed to stand. After standing for 7 days, the emulsified state was maintained.

(比較例5,6:オリーブ油乳化)
上記の実施例8a,8bの対比として、再生セルロース微細繊維のスラリーを使用せず、水とオリーブ油のみにて乳化処理を行った(比較例5)。また、実施例8bにおいて再生セルロース微細繊維再希釈体(H)の代わりに、ザンテート化などの化学変性を経由せずに機械的に解繊されたセルロースナノファイバー((株)スギノマシン製BiNFi-s)を使用して乳化処理を行った(比較例6)。
(Comparative Examples 5 and 6: Olive oil emulsification)
As a comparison with Examples 8a and 8b, an emulsification treatment was performed using only water and olive oil without using a slurry of regenerated cellulose fine fibers (Comparative Example 5). In addition, in Example 8b, instead of the rediluted regenerated cellulose fine fiber (H), cellulose nanofiber (BiNFi-manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) mechanically defibrated without going through chemical modification such as xanthate s) was used for emulsification (Comparative Example 6).

(実施例9a:スクアラン乳化:再生セルロース微細繊維再分散体(F))
実施例8aにおいて、オリーブ油をスクアラン(ナカライテスク(株)製:スクアラン)に変更した以外は同様の操作を行った。すなわち、実施例7の脱水濃縮及び再希釈を行う前の再生セルロース微細繊維再分散体(F)を介在させた乳化を行った。同様に、7日間静置したところ、乳化状態は保持されていた。
(Example 9a: Squalane emulsification: regenerated cellulose fine fiber redispersion (F))
The same operation as in Example 8a was performed except that the olive oil was changed to squalane (manufactured by Nacalai Tesque Co., Ltd.: squalane). That is, emulsification was performed with the regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) interposed before the dehydration concentration and redilution of Example 7 were performed. Similarly, when left to stand for 7 days, the emulsified state was maintained.

(実施例9b:スクアラン乳化:再生セルロース微細繊維再希釈体(H))
また、実施例9aにおいて、乳化処理に用いる再生セルロース微細繊維のスラリーを再生セルロース微細繊維再分散体(F)から、実施例7の再生セルロース微細繊維再希釈体(H)に変更した以外は同様の操作にて、乳化処理を行った。
(Example 9b: Squalane emulsification: Regenerated cellulose fine fiber redilution (H))
Further, in Example 9a, the same is true except that the regenerated cellulose fine fiber slurry used in the emulsification treatment was changed from the regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) to the regenerated cellulose fine fiber redilution (H) of Example 7. The emulsification treatment was performed by the operation of .

(比較例7,8:スクアラン乳化)
上記の実施例9a,9bの対比として、再生セルロース微細繊維のスラリーを使用せず、水とスクアランのみにて乳化処理を行った(比較例7)。また、実施例9bにおいて、再生セルロース微細繊維再希釈体(H)の代わりに、ザンテート化などの化学変性を経由せずに機械的に解繊されたセルロースナノファイバー((株)スギノマシン製BiNFi-s)を使用して乳化処理を行った(比較例8)。
(Comparative Examples 7 and 8: Squalane emulsification)
As a comparison with Examples 9a and 9b, an emulsification treatment was performed using only water and squalane without using a slurry of regenerated cellulose fine fibers (Comparative Example 7). In Example 9b, instead of the regenerated cellulose fine fiber redilution (H), cellulose nanofibers (BiNFi manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) mechanically defibrated without undergoing chemical modification such as xanthate -s) was used to emulsify (Comparative Example 8).

上記のそれぞれの乳化物を7日間静置した写真を図7に示す。写真左側がオリーブ油の例群、右側がスクアランの例群である。サンプル瓶は左から、水とオリーブ油のみ(比較例5)、オリーブ油とBiNFi-sによる乳化(比較例6)、オリーブ油と再生セルロース微細繊維再分散体(F)による乳化(実施例8a)、オリーブ油と再生セルロース微細繊維再希釈体(H)による乳化(実施例8b)、水とスクアランのみ(比較例7)、スクアランとBiNFi-sによる乳化(比較例8)、スクアランと再生セルロース微細繊維再分散体(F)による乳化(実施例9a)、スクアランと再生セルロース微細繊維再希釈体(H)による乳化(実施例9b)の順である。セルロース微細繊維を添加しない場合(比較例5、比較例7)は、静置約1時間後に分層が確認された。またBiNFi-sを添加した場合(比較例6、比較例8)は静置1日後に乳化部分はみられるものの、分層した部分が確認された。再生セルロース微細繊維再分散体(F)を添加した場合(実施例8a、実施例9a)や、再生セルロース微細繊維再希釈体(H)を添加した場合(実施例8b、実施例9b)は分層部分が確認されなかった。このことから、再生セルロース微細繊維再分散体は乳化状態を保持できることが分かり、また、再分散処理を行った上で脱水濃縮したものを再希釈した再生セルロース微細繊維再希釈体も同様に乳化状態を保持できることがわかった。さらに、機械的に解繊されたセルロースナノファイバーに比べて、この発明にかかる再生セルロース微細繊維は高い乳化性能を発揮することがわかった。 FIG. 7 shows a photograph of each of the above emulsions left standing for 7 days. The example group of olive oil is shown on the left side of the photograph, and the example group of squalane is shown on the right side. The sample bottles are, from the left, water and olive oil only (Comparative Example 5), emulsification with olive oil and BiNFi-s (Comparative Example 6), emulsification with olive oil and regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) (Example 8a), and olive oil. and regenerated cellulose fine fiber redilution (H) (Example 8b), water and squalane only (Comparative Example 7), squalane and BiNFi-s emulsification (Comparative Example 8), squalane and regenerated cellulose fine fiber redispersion emulsification with body (F) (Example 9a), followed by emulsification with squalane and regenerated cellulose fine fiber redilution body (H) (Example 9b). When the cellulose fine fibers were not added (Comparative Examples 5 and 7), layer separation was confirmed after about 1 hour of standing. When BiNFi-s was added (Comparative Examples 6 and 8), an emulsified portion was observed after one day of standing, but a layer-separated portion was confirmed. When the regenerated cellulose fine fiber redispersion (F) was added (Example 8a, Example 9a), or when the regenerated cellulose fine fiber redilution (H) was added (Example 8b, Example 9b), the separation layer was not identified. From this, it can be seen that the redispersed regenerated cellulose fine fibers can maintain an emulsified state, and the regenerated cellulose fine fiber rediluted, which is obtained by re-diluting the dehydrated and concentrated material after performing re-dispersion treatment, is also in an emulsified state. was found to hold Furthermore, it was found that the regenerated cellulose fine fibers according to the present invention exhibit higher emulsifying performance than mechanically defibrated cellulose nanofibers.

<リン酸エステル化により解繊したセルロース微細繊維との対比>
(比較例9)
セルロース繊維の一部をリン酸エステル化することで解繊させやすくした上で解繊を行い、リン酸エステル化セルロース微細繊維を得た。次いでその置換基を脱離させた後、再分散処理を行った上で、イオン交換樹脂を用いて置換基脱離処理時の残存物質を除去した。得られたセルロース微細繊維を脱水濃縮した後、再希釈したものを、本発明との対比に用いた。具体的な詳しい手順は次の通りである。
<Comparison with cellulose fine fibers defibrated by phosphate esterification>
(Comparative Example 9)
A portion of the cellulose fibers was phosphated to facilitate defibration, and then defibrated to obtain phosphate-esterified cellulose fine fibers. Then, after removing the substituents, re-dispersion treatment was carried out, and the substances remaining after the treatment for removing the substituents were removed using an ion-exchange resin. After dehydrating and concentrating the obtained cellulose fine fibers, the re-diluted product was used for comparison with the present invention. Specific detailed procedures are as follows.

・繊維原料への置換基導入
リン酸二水素ナトリウム二水和物66.43g、リン酸水素二ナトリウム十二水和物124.81gを蒸留水60.22gに溶解させ、リン酸化試薬を得た。クラフトパルプ(日本製紙(株)製:NBKP)を絶乾重量で20g分を1Lビーカーに採取し、リン酸化試薬42gと蒸留水40gの混合液をスプレーにて均一に含浸させた。105℃の送風乾燥機((株)いすず製作所製:VTR-115)に入れ、15分に一度混練し、質量が恒量となるまで乾燥させた。次いで150℃の送風乾燥機で1時間加熱処理して、リン酸基導入セルロース繊維を得た。
・Introduction of Substituents into Fiber Materials 66.43 g of sodium dihydrogen phosphate dihydrate and 124.81 g of disodium hydrogen phosphate dodecahydrate were dissolved in 60.22 g of distilled water to obtain a phosphorylation reagent. . 20 g of kraft pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.: NBKP) in absolute dry weight was collected in a 1 L beaker and uniformly impregnated with a mixture of 42 g of a phosphorylating reagent and 40 g of distilled water by spraying. The mixture was placed in a 105° C. blower dryer (manufactured by Isuzu Manufacturing Co., Ltd.: VTR-115), kneaded once every 15 minutes, and dried until the mass became constant. Then, it was heat-treated for 1 hour in a blower dryer at 150° C. to obtain a phosphate group-introduced cellulose fiber.

次いで、このリン酸基導入セルロース繊維すべてを2Lの蒸留水に添加して撹拌分散させ、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、蒸留水を添加しながら十分に洗浄した。ろ布中に残った洗浄後のリン酸基導入セルロース繊維をすべて回収し、蒸留水2kgを添加して固形分1質量%のスラリーとした。このスラリーに1M水酸化ナトリウム溶液を62.6mL添加して、pHが12.1のセルロース繊維含有スラリーを得た。その後、このスラリーを脱水し、2kgの蒸留水を添加して再度脱水洗浄を行った。この脱水洗浄を更に1回繰り返した。 Next, all of the phosphate group-introduced cellulose fibers are added to 2 L of distilled water, stirred and dispersed, and centrifugally dehydrated using a centrifugal dehydrator (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh), It was thoroughly washed while adding distilled water. All the washed phosphate group-introduced cellulose fibers remaining in the filter cloth were recovered, and 2 kg of distilled water was added to prepare a slurry having a solid content of 1% by mass. 62.6 mL of 1 M sodium hydroxide solution was added to this slurry to obtain a cellulose fiber-containing slurry having a pH of 12.1. Thereafter, this slurry was dehydrated, and 2 kg of distilled water was added to perform dehydration and washing again. This dehydration wash was repeated once more.

・繊維原料の微細化
上記の脱水洗浄後に得られたセルロース繊維を2L手付きビーカーに秤量し、蒸留水を添加して固形分0.5質量%のスラリー1kgとした。このスラリーを、高圧ホモジナイザー(三和エンジニアリング(株) L-01型)を用いて、流速160mL/分、圧力60MPaで計7回パスさせて解繊処理した後、蒸留水を添加してスラリー固形分0.2質量%に調製し、遠心分離(12000G、10分間)し、得られた上澄み液を回収し、微細セルロース繊維含有スラリーを得た。得られた微細セルロース繊維含有スラリーについて、下記「イオン交換樹脂を用いた微細セルロース繊維含有スラリーの脱塩処理」にて脱塩処理を行い、「セルロース表面の置換基量測定」の方法にて置換基量を測定した結果、0.512mmol/gであった。
- Refinement of fiber raw material The cellulose fibers obtained after the above dehydration and washing were weighed in a 2 L beaker with a handle, and distilled water was added to make 1 kg of a slurry having a solid content of 0.5% by mass. This slurry is passed through a high-pressure homogenizer (Sanwa Engineering Co., Ltd. L-01 type) at a flow rate of 160 mL/min and a pressure of 60 MPa for a total of 7 passes for fibrillation, and then distilled water is added to solidify the slurry. The content was adjusted to 0.2% by mass, centrifuged (12000 G, 10 minutes), and the resulting supernatant was collected to obtain a fine cellulose fiber-containing slurry. The resulting slurry containing fine cellulose fibers is desalted according to the following "Desalting treatment of slurry containing fine cellulose fibers using an ion exchange resin", and substituted by the method "Measurement of the amount of substituents on the surface of cellulose". As a result of measuring the base amount, it was 0.512 mmol/g.

・微細繊維原料からの置換基の脱離
得られた微細セルロース繊維含有スラリーを耐圧ガラス容器に500g分取し、オートクレーブで120℃、10時間加熱加水分解処理を行った。冷却後、凝集物をろ過により回収し、蒸留水で十分に洗浄を行った。ろ紙上の凝集物をすべて回収し、蒸留水を添加して0.5質量%のスラリー200gを作製し、ホモジナイザー((株)日本精機製作所製:AM-7)を用いて8000rpmにて3分間かけて再分散処理し、置換基脱離微細セルロース繊維含有スラリーを得た。得られた置換基脱離微細セルロース繊維含有スラリーについて、下記「イオン交換樹脂を用いた微細セルロース繊維含有スラリーの脱塩処理」にて脱塩処理を行い、「セルロース表面の置換基量測定」の方法にて置換基量を測定した結果、0.01mmol/gであった。また、置換基脱離微細セルロース繊維含有スラリーは分散状態を保持しており、メジアン径、透過率を測定した結果を表4に示す。
- Elimination of Substituent from Fine Fiber Raw Material 500 g of the resulting fine cellulose fiber-containing slurry was placed in a pressure-resistant glass container, and subjected to heat hydrolysis treatment at 120°C for 10 hours in an autoclave. After cooling, aggregates were collected by filtration and thoroughly washed with distilled water. All aggregates on the filter paper are collected, distilled water is added to prepare 200 g of 0.5% by mass slurry, and a homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho: AM-7) is used for 3 minutes at 8000 rpm. Then, a slurry containing fine cellulose fibers having desubstituted groups was obtained. The obtained slurry containing substituent-eliminated fine cellulose fibers was subjected to desalting treatment in the following "Desalting treatment of fine cellulose fiber-containing slurry using ion exchange resin", and the following "Measurement of the amount of substituents on the cellulose surface" was performed. As a result of measuring the amount of substituents by the method, it was 0.01 mmol/g. Moreover, the slurry containing the substituent-eliminated fine cellulose fibers maintained a dispersed state, and Table 4 shows the results of measuring the median diameter and transmittance.

・イオン交換樹脂を用いた微細セルロース繊維含有スラリーの脱塩処理
イオン交換樹脂を用いた微細セルロース繊維含有スラリーの処理においては、微細セルロース繊維含有スラリーに体積で1/10のイオン交換樹脂を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmの篩上に注ぎ、樹脂とスラリーを分離する処理を計3回行った。1回目はコンディショニング済みの強酸性イオン交換樹脂(例えば、三菱ケミカル(株)社製:ダイヤイオンSK110)を用いて行った。2回目はコンディショニング済みの強塩基性イオン交換樹脂(例えば、三菱ケミカル(株)社製:ダイヤイオンSA12A)を用いて行った。3回目は1回目と同様に処理を行った。
- Desalination treatment of fine cellulose fiber-containing slurry using ion exchange resin In the treatment of fine cellulose fiber containing slurry using ion exchange resin, 1/10 by volume of ion exchange resin is added to fine cellulose fiber containing slurry, After shaking for 1 hour, the mixture was poured onto a sieve with an opening of 90 μm to separate the resin from the slurry, which was repeated three times. The first time was performed using a conditioned strongly acidic ion exchange resin (for example, Diaion SK110 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The second time was carried out using a conditioned strongly basic ion exchange resin (eg, Diaion SA12A, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation). The third time was treated in the same manner as the first time.

・セルロース表面の置換基量測定
上記処理で得られた微細セルロース繊維を絶乾質量で0.04g含む微細セルロース繊維含有スラリーを分取し、イオン交換水を用いて50g程度に希釈した。この溶液を撹拌しながら、0.01M水酸化ナトリウム水溶液を添加していったときの電気伝導度の値の変化を測定し、その値が極小となる時の0.01M水酸化ナトリウム水溶液の滴下量を滴定終点における滴下量とした。この時、セルロース表面の置換基量は次式によって表される。
- Measurement of Substituent Group Amount on Cellulose Surface A fine cellulose fiber-containing slurry containing 0.04 g of absolute dry mass of the fine cellulose fibers obtained by the above treatment was fractionated and diluted to about 50 g with deionized water. While stirring this solution, measure the change in the value of the electrical conductivity when adding 0.01 M sodium hydroxide aqueous solution, and drop the 0.01 M sodium hydroxide aqueous solution when the value becomes minimum. The amount was taken as the drop amount at the end point of titration. At this time, the amount of substituents on the cellulose surface is represented by the following formula.

セルロース表面の置換基量(mmol/g)=0.01(mol/L×0.01M水酸化ナトリウム滴下量(mL)÷微細セルロース繊維含有スラリー固形分量(g) Amount of substituents on the surface of cellulose (mmol/g) = 0.01 (mol/L x 0.01M sodium hydroxide drop amount (mL) ÷ fine cellulose fiber-containing slurry solid content (g)

・置換基脱離微細セルロース繊維含有スラリーの脱水工程
置換基脱離微細セルロース繊維含有スラリーを、1L手付きビーカーに500g秤量し、遠心脱水機((株)コクサン社製H-110A、ろ布400メッシュ)を使用して遠心脱水し、ろ布中に残った置換基脱離微細セルロース繊維脱水物をすべて回収した。回収した置換基脱離微細セルロース繊維脱水物は67.6gであり、脱水物の固形分は5.2質量%であった。
- Dehydration step of slurry containing desubstituted fine cellulose fibers 500 g of slurry containing desubstituted fine cellulose fibers was weighed in a 1 L beaker with a handle, and centrifuged (H-110A manufactured by Kokusan Co., Ltd., filter cloth 400 mesh). ) to collect all the substitutable dehydrated fine cellulose fiber remaining in the filter cloth. The collected dehydrated substance of desubstituted fine cellulose fibers was 67.6 g, and the solid content of the dehydrated substance was 5.2% by mass.

・脱水物の再希釈処理
置換基脱離微細セルロース繊維脱水物67.6g(固形物2.5g含有)を1Lビーカーに秤量し、水67.6gを添加してガラス棒にて脱水物を十分に混練した。その後、更に水を添加して0.5質量%スラリー500gとした。このスラリーについて回転式ホモジナイザー((株)日本精機製作所製:AM-7)を用いて10000rpmにて5分間かけて再希釈処理を行った。再希釈後の置換基脱離微細セルロース繊維再希釈体におけるメジアン径、透過率を表4に示す。脱水処理前の置換基脱離微細セルロース繊維と比較すると、この置換基脱離微細セルロース繊維脱水物を再希釈処理した置換基脱離微細セルロース繊維再希釈体は、メジアン径は小さくなり、透過率が同程度となっている。しかしながら、ザンテート化セルロース微細繊維から作製した再生セルロース微細繊維脱水物を再希釈処理した再希釈体と比較するとメジアン径が大きいことから、ザンテート化セルロース微細繊維から作製した再生セルロース微細繊維はより分散していることが分かった。
・Re-dilution treatment of dehydrated matter 67.6 g of dehydrated matter of desubstituted fine cellulose fibers (containing 2.5 g of solid matter) was weighed into a 1 L beaker, 67.6 g of water was added, and the dehydrated matter was sufficiently diluted with a glass rod. kneaded to After that, water was further added to make 500 g of a 0.5% by mass slurry. This slurry was subjected to re-dilution treatment using a rotary homogenizer (manufactured by Nippon Seiki Seisakusho: AM-7) at 10000 rpm for 5 minutes. Table 4 shows the median diameter and transmittance of the rediluted substituting group-eliminated fine cellulose fibers after redilution. Compared with the dehydrated fine cellulose fiber without dehydration treatment, the rediluted dehydrated fine cellulose fiber without dehydration treatment has a smaller median diameter and a lower transmittance. are at the same level. However, the regenerated cellulose fine fibers made from xanthate-modified cellulose fine fibers have a larger median diameter than the rediluted product obtained by re-diluting the dehydrated regenerated cellulose fine fibers made from xanthate-modified cellulose fine fibers. I found out that

Figure 0007195126000004
Figure 0007195126000004

Claims (5)

再生されたセルロース微細繊維の固形分濃度が2質量%以上15質量%以下であるセルロース微細繊維脱水物。 A cellulose fine fiber dehydrate in which the solid content concentration of regenerated cellulose fine fibers is 2% by mass or more and 15% by mass or less. ザンテート化したセルロース材料を解繊した後に、再生処理を行ってセルロースに戻したセルロース微細繊維に対して、
分散処理を行った後に脱水濃縮処理を行って請求項1に記載のセルロース微細繊維脱水物を得る、セルロース微細繊維脱水物の製造方法。
After defibrating the xanthate cellulose material, for the cellulose fine fibers that have been regenerated back to cellulose by performing a regeneration treatment,
A method for producing a dehydrated product of cellulose fine fibers, wherein the dehydrated product of cellulose fine fibers according to claim 1 is obtained by carrying out a dehydration concentration treatment after performing a dispersion treatment.
前記再生処理の後、上記分散処理の前に過酸化水素水処理を行う、請求項2に記載のセルロース微細繊維脱水物の製造方法。 3. The method for producing a dehydrated product of cellulose fine fibers according to claim 2, wherein a hydrogen peroxide solution treatment is performed after the regeneration treatment and before the dispersion treatment. 上記分散処理において、メジアン径を1/4以下に減少させる請求項2又は3に記載のセルロース微細繊維脱水物の製造方法。 4. The method for producing dehydrated cellulose fine fibers according to claim 2 or 3, wherein the median diameter is reduced to 1/4 or less in the dispersion treatment. 請求項2乃至4のいずれかに記載の製造方法によって製造したセルロース微細繊維脱水物を、水系溶媒に希釈してセルロース微細繊維再希釈体を得る、セルロース微細繊維再希釈体の製造方法。 A method for producing a rediluted cellulose fine fiber, comprising diluting a dehydrated cellulose fine fiber produced by the production method according to any one of claims 2 to 4 in an aqueous solvent to obtain a rediluted cellulose fine fiber.
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