JP7260318B2 - Cellulose fiber aqueous dispersion - Google Patents

Cellulose fiber aqueous dispersion Download PDF

Info

Publication number
JP7260318B2
JP7260318B2 JP2019019371A JP2019019371A JP7260318B2 JP 7260318 B2 JP7260318 B2 JP 7260318B2 JP 2019019371 A JP2019019371 A JP 2019019371A JP 2019019371 A JP2019019371 A JP 2019019371A JP 7260318 B2 JP7260318 B2 JP 7260318B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cellulose
fiber
cellulose fiber
aqueous dispersion
fibers
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019019371A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020125417A (en
Inventor
裕輝 森本
淳 峯村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sugino Machine Ltd
Original Assignee
Sugino Machine Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sugino Machine Ltd filed Critical Sugino Machine Ltd
Priority to JP2019019371A priority Critical patent/JP7260318B2/en
Publication of JP2020125417A publication Critical patent/JP2020125417A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7260318B2 publication Critical patent/JP7260318B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、セルロース繊維水系分散体に関する。 The present invention relates to a cellulose fiber aqueous dispersion.

セルロースは、植物細胞壁の主成分であり、リグニン、ヘミセルロースと共存して植物体を支える役割を果たしている。また、地球上で最も多量に生産され、蓄積されている資源であり、その有効利用が望まれている。セルロースは、様々な工業分野で利用されているが、その1つにフィラーとしての利用が挙げられる。フィラーとは、強度や機能性向上、コスト低減のために樹脂やゴム、塗料等に添加される粒子や繊維状の物質のことである。 Cellulose is a main component of plant cell walls, and plays a role in supporting plants by coexisting with lignin and hemicellulose. It is also the most abundantly produced and accumulated resource on earth, and its effective utilization is desired. Cellulose is used in various industrial fields, one of which is its use as a filler. A filler is a particle or fibrous substance added to resins, rubbers, paints, etc. for the purpose of improving strength and functionality and reducing costs.

高分子材料(ポリマー)の開発では、機能性フィラーとの複合化が重要な開発要素であり、フィラー形状の違いによって複合材料の物性へ与える影響が大きく異なる。特に、針状・繊維状フィラーには、力学的・熱的補強効果が高い、導電効率が高い、制振性の付与等の特徴がある。
また、無定形状若しくは球状のフィラーには、易加工性、物性の等方性、靱性への悪影響が小さい、成形後の変形が小さい等の特徴がある。
上記の中でもセルロースは、グルコースがβ-1,4-グリコシド結合で連なった天然高分子であり、アスペクト比が高く繊維状のフィラーとして有望である。
In the development of polymeric materials (polymers), compounding with functional fillers is an important development factor, and the impact on the physical properties of composite materials varies greatly depending on the shape of the filler. In particular, needle-like and fibrous fillers have characteristics such as high mechanical and thermal reinforcing effects, high electrical conductivity, and damping properties.
In addition, amorphous or spherical fillers have characteristics such as easy workability, isotropy of physical properties, little adverse effect on toughness, and little deformation after molding.
Among the above, cellulose is a natural polymer in which glucose is linked by β-1,4-glycosidic bonds, and has a high aspect ratio and is promising as a fibrous filler.

繊維強化樹脂としてはガラス繊維が比較的コストが安く、成型、穴あけ加工等も容易で、補強効果が高く、現在幅広い分野で多く使用されている。しかし、ガラス繊維は、その密度が2.55g/cmであり、樹脂に対して重く、軽量化が必要な用途においては不利である。 As a fiber-reinforced resin, glass fiber is relatively inexpensive, easy to mold and drill, and has a high reinforcing effect, and is currently widely used in a wide range of fields. However, glass fiber has a density of 2.55 g/cm 3 and is heavy compared to resin, which is disadvantageous in applications requiring weight reduction.

また近年は、航空機部材として炭素繊維を複合化したCFRPの実用化が進んでいる。炭素繊維(PAN系)の密度は1.82g/cmであり、ガラス繊維に比べ軽量かつ高強度の材料であるため、主に輸送機械を中心とする用途での応用開発が進められている。 Moreover, in recent years, commercialization of CFRP, which is a composite of carbon fibers, is progressing as an aircraft member. Carbon fiber (PAN-based) has a density of 1.82 g/cm 3 , and is lighter and stronger than glass fiber. .

しかし、ガラス繊維やカーボン繊維を複合化させた樹脂は、リサイクル性が乏しく、焼却処分できないという課題が残る。このため、入手が比較的容易であり、環境にやさしいセルロースやキチン・キトサン等の天然物由来の繊維で代替しようとする取り組みが長く行われてきた。セルロースは、密度が1.5g/cmであり、ガラス繊維や炭素繊維よりも軽く、比較的高剛性であるため、繊維強化フィラーとしての可能性が注目されており、いくつかのセルロース複合化樹脂が上市されている。また、ガラス繊維やカーボン繊維とは異なり焼却することができ、サーマルリサイクル性がある。さらに近年、ナノセルロース、セルロースナノファイバーと呼ばれる繊維径100nm以下のナノファイバーを樹脂に添加して、補強効果を出す研究開発が進められている。 However, the problem remains that the resin compounded with glass fiber or carbon fiber has poor recyclability and cannot be incinerated. For this reason, attempts have long been made to substitute fibers derived from natural products, such as cellulose, chitin and chitosan, which are relatively easy to obtain and environmentally friendly. Cellulose has a density of 1.5 g/ cm3 , is lighter than glass fiber and carbon fiber, and has relatively high rigidity. Resin is on the market. Moreover, unlike glass fiber and carbon fiber, it can be incinerated and has thermal recyclability. Furthermore, in recent years, research and development are underway to add nanofibers with a fiber diameter of 100 nm or less, which are called nanocellulose or cellulose nanofibers, to resins to produce a reinforcing effect.

ところで、セルロースは天然物であり、その繊維径は植物種によって決まっているが、代表的な植物繊維の繊維径は20~50μmであり、元来の平均繊維径をさらに小さく加工、調整することは非常に困難である。 By the way, cellulose is a natural product, and its fiber diameter is determined by plant species. Typical plant fibers have a fiber diameter of 20 to 50 μm. is very difficult.

例えば、特許文献1では、ゴムや樹脂の添加剤として、繊維径が20μm以下のセルロースを調製している。
特許文献2では、脂肪族ポリエステル樹脂に、セルロース繊維を添加することで結晶化ピーク時間を短縮し、結晶化度を高める方法が開示されている。
特許文献3では、脱水助剤としてセルロース繊維を利用しており、そのセルロースの繊維径として10~30μmのものが開示されている。
特許文献4では、セルロース繊維を含む樹脂を製造するための方法として、水性媒体を用いずに、解繊されたセルロース繊維を樹脂中に均一に分散させる方法が開示されている。
特許文献5では、微小セルロース系繊維を含有する樹脂組成物及びその製造方法が開示されている。
For example, in Patent Document 1, cellulose having a fiber diameter of 20 μm or less is prepared as an additive for rubber or resin.
Patent Document 2 discloses a method for shortening the crystallization peak time and increasing the degree of crystallinity by adding cellulose fibers to an aliphatic polyester resin.
Patent Document 3 discloses that cellulose fibers are used as a dehydration aid, and that the cellulose fibers have a fiber diameter of 10 to 30 μm.
Patent Document 4 discloses, as a method for producing a resin containing cellulose fibers, a method of uniformly dispersing defibrated cellulose fibers in a resin without using an aqueous medium.
Patent Document 5 discloses a resin composition containing microcellulose fibers and a method for producing the same.

特許第3867117号公報Japanese Patent No. 3867117 特許第5592696号公報Japanese Patent No. 5592696 特許第4260045号公報Japanese Patent No. 4260045 特許第6005470号公報Japanese Patent No. 6005470 特許第5675066号公報Japanese Patent No. 5675066

しかし、特許文献1の実施例に記載のセルロースは、繊維状ではなく扁平状のセルロース粒子であり、繊維形状をとったセルロース繊維は得られていない。
特許文献2で効果が見出されているセルロースは、扁平状のセルロース繊維でその平均径は20μmを超えている。
特許文献3で得られるセルロース繊維は含水物であり、水中での使用が前提となる。すなわち、平均繊維径が0.1~20μmのセルロース繊維を乾燥状態で製造することについては言及されていない。
特許文献4では、その製法上、乾燥化された平均繊維径0.1~20μmのセルロース繊維は単体で得ることはできておらず、溶媒中で分散させて重合反応を行う必要があり、一般的なフィラーとして、熱可塑性樹脂やゴム等への添加混合はできない。
特許文献5では、実施例で具体的に作製されているセルロース系繊維は平均繊維径が0.1μm未満であり、平均繊維径が0.1~20μmのセルロース繊維を乾燥状態で製造することについては実質的な言及がなされていない。
However, the cellulose described in the examples of Patent Document 1 is not fibrous but flat cellulose particles, and cellulose fibers in a fibrous shape have not been obtained.
The cellulose whose effect is found in Patent Document 2 is a flat cellulose fiber having an average diameter exceeding 20 μm.
The cellulose fiber obtained in Patent Document 3 is a hydrous material, and is premised on being used in water. That is, no mention is made of producing cellulose fibers having an average fiber diameter of 0.1 to 20 μm in a dry state.
In Patent Document 4, the dried cellulose fibers with an average fiber diameter of 0.1 to 20 μm cannot be obtained alone due to the manufacturing method, and it is necessary to disperse them in a solvent and perform a polymerization reaction. As a general filler, it cannot be added to thermoplastic resins or rubbers.
In Patent Document 5, the average fiber diameter of the cellulosic fibers specifically produced in Examples is less than 0.1 μm, and the production of cellulose fibers having an average fiber diameter of 0.1 to 20 μm in a dry state is described. has not been substantively mentioned.

以上のように、従来技術では平均繊維径0.1~20μmのセルロース繊維を乾燥状態で得ることについては具体的な言及がなく、このような繊維形状を維持したセルロース繊維の乾燥体が樹脂と複合化した際に優れた特性を示すことは知られていない。 As described above, in the prior art, there is no specific mention of obtaining cellulose fibers having an average fiber diameter of 0.1 to 20 μm in a dry state, and the dried cellulose fibers maintaining such a fiber shape are used as a resin. It is not known to exhibit excellent properties when compounded.

一方で、セルロース繊維をウォータージェット、グラインダー、高圧ホモジナイザー、ビーズミル等で解すことで平均繊維径20nmの微細セルロース繊維が得られることが知られている。また、化学処理を併用することでセルロースの繊維径を3nm程度に解す技術が知られている。これらの方法では水分散体として、繊維径0.1μm以下のナノファイバーを得ることが可能であるが、得られた水分散体を単純に乾燥させてしまうと角質化という現象が起こり、水分が除去される過程でセルロースが水素結合により強固なマクロ構造物を形成しまう。このため平均繊維径0.1μm以下のセルロース繊維は乾燥時の凝集作用が強く、解れた繊維の状態で乾燥したセルロース繊維を得るのは非常に困難である。 On the other hand, it is known that fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 20 nm can be obtained by disentangling cellulose fibers with a water jet, a grinder, a high-pressure homogenizer, a bead mill, or the like. Also known is a technique for reducing the fiber diameter of cellulose to about 3 nm by using chemical treatment in combination. With these methods, it is possible to obtain nanofibers with a fiber diameter of 0.1 μm or less as an aqueous dispersion. During the removal process, cellulose forms a strong macrostructure due to hydrogen bonding. For this reason, cellulose fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or less have a strong agglomeration action during drying, and it is very difficult to obtain dried cellulose fibers in the state of unraveled fibers.

以上から、本発明は上記に鑑みなされたものであり、平均繊維径が0.1μm以上20μm以下で解れた乾燥状態のセルロース繊維乾燥体を製造することが可能なセルロース繊維水系分散体を提供することを目的とする。 As described above, the present invention has been made in view of the above, and provides an aqueous cellulose fiber dispersion capable of producing a dry cellulose fiber dried body having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less. for the purpose.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、平均繊維径が0.1μm以上20μm以下であって、セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下であるセルロース繊維を含有するセルロース繊維水系分散体により当該課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that cellulose fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less and having a hemicellulose content of 50% or less in the constituent sugar components of the cellulose fibers. The inventors have found that the problem can be solved by a cellulose fiber aqueous dispersion containing, and completed the present invention.

すなわち本発明は下記のとおりである。
[1] セルロース繊維を含むセルロース繊維水系分散体であって、前記セルロース繊維の平均繊維径が0.1μm以上20μm以下であり、前記セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下である、セルロース繊維水系分散体。
[2] 前記セルロース繊維が、セルロースI型結晶を有する[1]に記載のセルロース繊維水系分散体。
[3] 前記セルロース繊維の粘度平均分子量が10万以上である[1]又は[2]に記載のセルロース繊維水系分散体。
[4] さらに、界面活性剤を含む[1]~[3]のいずれかに記載のセルロース繊維水系分散体。
[5] 前記界面活性剤がステアリン酸、オレイン酸、グリセリン、及びポリグリセリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である[1]~[4]のいずれかに記載のセルロース繊維水系分散体。
[6] 前記界面活性剤がセルロース繊維100質量部に対して1質量部以上30質量部以下である[1]~[5]のいずれかに記載のセルロース繊維水系分散体。
That is, the present invention is as follows.
[1] A cellulose fiber aqueous dispersion containing cellulose fibers, wherein the average fiber diameter of the cellulose fibers is 0.1 μm or more and 20 μm or less, and the proportion of hemicellulose in the constituent sugar components of the cellulose fibers is 50% or less. A cellulose fiber aqueous dispersion.
[2] The cellulose fiber aqueous dispersion according to [1], wherein the cellulose fibers have I-type cellulose crystals.
[3] The cellulose fiber aqueous dispersion according to [1] or [2], wherein the cellulose fiber has a viscosity average molecular weight of 100,000 or more.
[4] The cellulose fiber aqueous dispersion according to any one of [1] to [3], further comprising a surfactant.
[5] The cellulose fiber aqueous dispersion according to any one of [1] to [4], wherein the surfactant is at least one selected from the group consisting of stearic acid, oleic acid, glycerin, and polyglycerin derivatives.
[6] The cellulose fiber aqueous dispersion according to any one of [1] to [5], wherein the surfactant is 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less per 100 parts by mass of the cellulose fibers.

本発明によれば、平均繊維径が0.1μm以上20μm以下で解れた乾燥状態のセルロース繊維乾燥体を製造することが可能なセルロース繊維水系分散体を提供することができる。
セルロース繊維水系分散体から得られるセルロース繊維乾燥体は、樹脂と複合化した際の分散性が高く、補強効果に優れた樹脂複合体を得ることが可能である。
According to the present invention, it is possible to provide an aqueous cellulose fiber dispersion capable of producing a dry cellulose fiber dried body having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less.
The cellulose fiber dry body obtained from the cellulose fiber aqueous dispersion has high dispersibility when combined with a resin, and it is possible to obtain a resin composite having an excellent reinforcing effect.

[1.セルロース繊維水系分散体]
本発明のセルロース繊維水系分散体の一実施形態(本実施形態)について以下詳細に説明する。
[1. Cellulose fiber aqueous dispersion]
One embodiment (this embodiment) of the cellulose fiber aqueous dispersion of the present invention will be described in detail below.

本実施形態は、セルロース繊維を含むセルロース繊維水系分散体であって、セルロース繊維の平均繊維径が0.1μm以上20μm以下であり、セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下となっている。
ここで、セルロース繊維水系分散体における「水系」とは溶媒若しくは分散媒が水を50質量%以上含有することを意味する。溶媒若しくは分散媒が水だけで構成された水分散体でもよいが、添加剤等に起因する各種有機物で水に溶解できるものを含んでいてもよい。
This embodiment is a cellulose fiber aqueous dispersion containing cellulose fibers, wherein the average fiber diameter of the cellulose fibers is 0.1 μm or more and 20 μm or less, and the proportion of hemicellulose in the constituent sugar components of the cellulose fibers is 50% or less. It's becoming
Here, "aqueous" in the cellulose fiber aqueous dispersion means that the solvent or dispersion medium contains 50% by mass or more of water. A water dispersion in which the solvent or dispersion medium is composed only of water may be used, but various organic substances derived from additives or the like and capable of being dissolved in water may also be included.

本実施形態においては、セルロース繊維の平均繊維径が0.1μm以上20μm以下であり、ナノファイバー(いわゆるセルロースナノファイバー)よりも繊維径の太い繊維とすることで、繊維形状の維持性を良好に保つことができる。すなわち、乾燥すると角質化による繊維形状の維持性が低下することがあるが、本発明ではこれを抑制することができる。また樹脂と複合化した際の引張強度や引張弾性率を大きく向上させることができるセルロース繊維乾燥体を得ることができる。さらに、セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下であることで、例えば、平均繊維径0.1μm以上20μm以下で解れた乾燥状態のセルロース繊維が良好に得られる。 In the present embodiment, the average fiber diameter of the cellulose fibers is 0.1 μm or more and 20 μm or less, and by using fibers having a larger fiber diameter than nanofibers (so-called cellulose nanofibers), the fiber shape maintainability is improved. can keep. That is, when dried, the retention of the fiber shape due to keratinization may deteriorate, but this can be suppressed in the present invention. In addition, it is possible to obtain a dried cellulose fiber that can greatly improve the tensile strength and tensile modulus when compounded with a resin. Further, when the proportion of hemicellulose in the constituent sugar components of the cellulose fibers is 50% or less, for example, cellulose fibers in an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less can be satisfactorily obtained in a loose dry state.

セルロース繊維の平均繊維径が0.1μm未満では、上記角質化の問題が生じてしまい、20μmを超えると、樹脂と複合化した際の引張強度や引張弾性率を大きく向上させることが難しくなる。平均繊維径は0.5μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましい。また、平均繊維径は17μm以下であることが好ましく、10μm以下であることがより好ましい。
セルロース繊維の平均繊維径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
If the average fiber diameter of the cellulose fibers is less than 0.1 μm, the problem of keratinization occurs. The average fiber diameter is preferably 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. Also, the average fiber diameter is preferably 17 μm or less, more preferably 10 μm or less.
The average fiber diameter of cellulose fibers can be measured by the method described in Examples.

従来のナノファイバーを得ることができる方法で、例えば、平均繊維径を0.1μm以上20μm以下の間に制御する場合、粉砕の回数、圧力や回転数を調整することで考えられるが、ヘミセルロース分が多く含まれるセルロース原料を使用すると、ナノ繊維になりやすい部分となりにくい部分が共存し、繊維径分布がブロードになってしまう。このため0.1μm以上20μm以下の平均繊維径を得るには構成糖分析でセルロース繊維の構成糖全量を100%とした時に、グルコースの割合が50%以上であるセルロース、すなわちヘミセルロース分が50%以下のセルロースが好ましい。 In a method that can obtain conventional nanofibers, for example, when controlling the average fiber diameter between 0.1 μm and 20 μm, it is possible to adjust the number of pulverizations, the pressure, and the number of rotations. If a cellulose raw material containing a large amount of is used, there will be a portion that is likely to become nanofibers and a portion that will be difficult to become nanofibers, resulting in a broad fiber diameter distribution. Therefore, in order to obtain an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less, when the total amount of constituent sugars of cellulose fibers is taken as 100% by constituent sugar analysis, cellulose with a glucose ratio of 50% or more, that is, hemicellulose content is 50%. The following celluloses are preferred.

セルロース繊維におけるヘミセルロースの割合が50%を超えると既述の解れた乾燥状態のセルロース繊維が得られない。ヘミセルロースの割合は35%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、5%以下であることがさらに好ましい。また、ヘミセルロースの割合はより低いことが好ましい。
ヘミセルロースの割合は、実施例に記載の方法により測定することができる。
If the proportion of hemicellulose in the cellulose fibers exceeds 50%, the above-mentioned unraveled dry cellulose fibers cannot be obtained. The proportion of hemicellulose is preferably 35% or less, more preferably 30% or less, even more preferably 5% or less. It is also preferred that the proportion of hemicellulose is lower.
The hemicellulose ratio can be measured by the method described in Examples.

なお、セルロース繊維におけるヘミセルロースの割合を50%以下とするには、原料セルロースにヘミセルロースの割合が低い、例えば、クラフトパルプ、コットン等を用いればよい。また、原料によっては、セルロース繊維をアルカリで処理するマーセル化処理を施すことでヘミセルロースの割合を50%以下とすることができる。 In addition, in order to make the ratio of hemicellulose in the cellulose fiber 50% or less, raw material cellulose having a low ratio of hemicellulose, for example, kraft pulp, cotton, or the like may be used. Moreover, depending on the raw material, the proportion of hemicellulose can be reduced to 50% or less by subjecting the cellulose fiber to a mercerization treatment in which the cellulose fiber is treated with an alkali.

ここで、ヘミセルロースとは、木材パルプ及び非木材パルプに含まれているセルロース以外の多糖類の総称である。パルプの主成分はセルロースであり、セルロースはグルコースのみが直鎖状に重合した結晶質の多糖類である。一方、ヘミセルロースはキシロース、マンノース、アラビノース、ガラクトース、グルクロン酸及びガラクツロン酸等の単糖類を含んだ分岐鎖を有する多糖類である。ヘミセルロースは、セルロースに比べて低分子量で非晶質の多糖類である。代表的なヘミセルロースとしては、例えば、キシラン、アラビノキシラン、マンナン、グルコマンナン、グルクロノキシラン等の多糖類が知られている。 Here, hemicellulose is a general term for polysaccharides other than cellulose contained in wood pulp and non-wood pulp. The main component of pulp is cellulose, and cellulose is a crystalline polysaccharide in which only glucose is linearly polymerized. On the other hand, hemicellulose is a branched polysaccharide containing monosaccharides such as xylose, mannose, arabinose, galactose, glucuronic acid and galacturonic acid. Hemicellulose is a low-molecular-weight, amorphous polysaccharide compared to cellulose. Polysaccharides such as xylan, arabinoxylan, mannan, glucomannan, and glucuronoxylan are known as typical hemicelluloses.

本実施形態に係るセルロース繊維は、セルロースI型結晶を有することが好ましい。セルロースI型結晶は、他の結晶構造(セルロースII、III、IV型構造)より結晶弾性率が高いため、高弾性率、高強度、低線膨張係数を得る際に有効である。
セルロース繊維がI型結晶構造を有することは、その広角X線回折像測定により得られる回折プロファイル(広角X線回折像)において、走査角2θ=14~17°付近と2θ=22~23°付近の二つの位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。
The cellulose fiber according to the present embodiment preferably has cellulose type I crystals. Cellulose type I crystals have a higher crystal elastic modulus than other crystal structures (cellulose II, III, and IV structures), and are therefore effective in obtaining a high elastic modulus, high strength, and a low coefficient of linear expansion.
The fact that the cellulose fiber has a type I crystal structure means that in the diffraction profile (wide-angle X-ray diffraction image) obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement, the scanning angle 2θ = 14 to 17° and 2θ = 22 to 23°. can be identified by having typical peaks at two positions of .

セルロース繊維の粘度平均分子量は10万以上であることが好ましく、12万以上であることがより好ましく、20万以上であることがさらに好ましい。粘度平均分子量は10万以上であることでセルロース繊維に起因する優れた物性をより良好に引き出すことができる。粘度平均分子量は、実際的には30万以下であることが好ましい。
粘度平均分子量は実施例に記載の方法により測定することができる。
The viscosity-average molecular weight of the cellulose fibers is preferably 100,000 or more, more preferably 120,000 or more, and even more preferably 200,000 or more. When the viscosity-average molecular weight is 100,000 or more, excellent physical properties attributed to cellulose fibers can be brought out more favorably. Practically, the viscosity average molecular weight is preferably 300,000 or less.
The viscosity average molecular weight can be measured by the method described in Examples.

本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体はさらに、界面活性剤を含むことが好ましい。界面活性剤を含むことで、セルロース繊維水系分散体やこれを乾燥して得られるセルロース繊維乾燥体の分散性をより良好にすることができる。 The cellulose fiber aqueous dispersion according to this embodiment preferably further contains a surfactant. By including a surfactant, the dispersibility of the cellulose fiber aqueous dispersion and the cellulose fiber dry body obtained by drying it can be improved.

本発明において使用される界面活性剤は、水およびエタノール・メタノール等水可溶性アルコールに溶解および分散可能なアニオン系、ノニオン系界面活性剤およびこれらの混合物であれば良く、具体的には、ステアリン酸、オレイン酸、グリセリン、ポリグリセリン誘導体、およびそれらの化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Surfactants used in the present invention may be anionic surfactants, nonionic surfactants, and mixtures thereof that are soluble and dispersible in water and water-soluble alcohols such as ethanol and methanol. Specifically, stearic acid , oleic acid, glycerin, polyglycerin derivatives, and compounds thereof, but are not limited thereto.

ステアリン酸は、動物性・植物性脂肪で最も多く含まれる飽和脂肪酸であり、油脂成分として天然に広く分布する。ステアリン酸として、具体的には、ステアリン酸、ステアリン酸アミド、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸PEG、ステアリン酸PEG-グリセリル、ステアリン酸PG、ステアリン酸アスコルビル、ステアリン酸イソセチル、ステアリン酸グリコール、ステアリン酸グリセリド、ステアリン酸グリセリル、ステアリン酸コレステリル、ステアリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸ジエチルアミノエチルアミド、ステアリン酸エチル、ステアリン酸ビニル、ステアリン酸スクロース、ステアリン酸ソルビタン、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸バチル、ステアリン酸ブチル、ステアリン酸セチル、ステアリン酸メチル、ステアリン酸ヘキシルデシル、ステアリン酸ステアリル、ジステアリン酸グリセロール、ステアリン酸イソヘキサデシル、モノステアリン酸グリセロール、12-ヒドロキシステアリン酸、ステアリン酸2-エチルヘキシル、モノイソステアリン酸グリセロール、N,N’-エチレンビスステアリン酸アミド、ステアリン酸エステル等が挙げられる。 Stearic acid is a saturated fatty acid most abundantly contained in animal and vegetable fats, and is widely distributed in nature as a fat and oil component. Examples of stearic acid include stearic acid, stearamide, aluminum stearate, magnesium stearate, sodium stearate, calcium stearate, barium stearate, PEG stearate, PEG-glyceryl stearate, PG stearate, and stearin. ascorbyl stearate, isocetyl stearate, glycol stearate, glyceride stearate, glyceryl stearate, cholesteryl stearate, diethanolamide stearate, diethylaminoethylamide stearate, ethyl stearate, vinyl stearate, sucrose stearate, sorbitan stearate, sodium stearate, bacyl stearate, butyl stearate, cetyl stearate, methyl stearate, hexyldecyl stearate, stearyl stearate, glycerol distearate, isohexadecyl stearate, glycerol monostearate, 12-hydroxystearate, 2-ethylhexyl stearate, glycerol monoisostearate, N,N'-ethylenebisstearic acid amide, stearate and the like.

オレイン酸として、具体的には、オレイン酸、無水オレイン酸、オレイン酸エチル、オレイン酸ブチル、オレイン酸メチル、オレイン酸オレイル、オレイン酸ナトリウム、オレイン酸グリシジル、オレイン酸銅(II)、オレイン酸コレステリル、ジオレイン酸グリセロール、モノオレイン酸グリセリル、オレイン酸エステル、オレイン酸ブチルエステル、オレイン酸プロピルエステル、オレイン酸ジブチルアンモニウム、オレイン酸カリウム、オレイン酸エチルエステル、N,N-ジエタノールオレイン酸アミド、N,N-ジエタノールオレイン酸アミド、オレイン酸4-メチルウンベリフェリル、トリオレイン酸トリメチロールプロパン、スルホスクシンイミジルオレイン酸ナトリウム、N,N’-エチレンビスオレイン酸アミド、オレイン酸5-ブロモ-4-クロロ-3-インドキシル等が挙げられる。 Specific examples of oleic acid include oleic acid, oleic anhydride, ethyl oleate, butyl oleate, methyl oleate, oleyl oleate, sodium oleate, glycidyl oleate, copper(II) oleate, and cholesteryl oleate. , glycerol dioleate, glyceryl monooleate, oleate, butyl oleate, propyl oleate, dibutylammonium oleate, potassium oleate, ethyl oleate, N,N-diethanol oleamide, N,N -diethanol oleamide, 4-methylumbelliferyl oleate, trimethylolpropane trioleate, sodium sulfosuccinimidyl oleate, N,N'-ethylenebisoleamide, 5-bromo-4-oleate and chloro-3-indoxyl.

グリセリンとして、具体的には、グリセリン、ジグリセリン、PPG-9ジグリセリル、PPG-14ポリグリセリル-2エーテル、ジグリセリンモノカプリレート、POP(9)ポリグリセリルエーテル、POP(14)ポリグリセリルエーテル、POP(24)ポリグリセリルエーテル、POE(13)ポリグリセリルエーテル、POE(20)ポリグリセリルエーテル、POE(30)ポリグリセリルエーテル、POE(40)ポリグリセリルエーテル、ポリグリセリン、グリセリン脂肪酸エステル、モノイソステアリン酸ポリグリセリル、ジイソステアリン酸ポリグリセリル、モノラウリン酸ポリグリセリル、モノミリスチン酸デカグリセリル、モノオレイン酸ポリグリセリル、モノステアリン酸ポリグリセリル、ジステアリン酸ポリグリセリル、縮合リシノレイン酸ポリグリセリル、テトライソステアリン酸ジグリセリル、ペンタイソステアリン酸ポリグリセリル、アジピン酸、ジエチレングリコール、エチルヘキシルグリセリン、オクトキシグリセリン、オゾン化グリセリン、シクロヘキシルグリセリン、チオグリセリン、ビスジオレオイルグリセロホスホグリセリン2Na、ヘキシルグリセリン、ポリグリセリン-4、ポリグリセリン-6、ポリグリセリン-10、ポリグリセリン-20、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ジグリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリグリセリルエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、モノグリセライド、アセチル化モノグリセライド、有機酸モノグリセライド、中鎖脂肪酸モノグリセライド、ポリグリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン酸脂肪酸エステル、プロピレングリコール酸脂肪酸エステル等が挙げられる。 As glycerin, specifically, glycerin, diglycerin, PPG-9 diglyceryl, PPG-14 polyglyceryl-2 ether, diglycerin monocaprylate, POP (9) polyglyceryl ether, POP (14) polyglyceryl ether, POP (24 ) Polyglyceryl ether, POE (13) polyglyceryl ether, POE (20) polyglyceryl ether, POE (30) polyglyceryl ether, POE (40) polyglyceryl ether, polyglycerin, glycerin fatty acid ester, polyglyceryl monoisostearate, polyglyceryl diisostearate, monolauric acid Polyglyceryl, Decaglyceryl Monomyristate, Polyglyceryl Monooleate, Polyglyceryl Monostearate, Polyglyceryl Distearate, Polyglyceryl Condensed Ricinoleate, Diglyceryl Tetraisostearate, Polyglyceryl Pentaisostearate, Adipic Acid, Diethylene Glycol, Ethylhexylglycerin, Octoxyglycerin, Ozonated glycerin, cyclohexylglycerin, thioglycerin, bis-dioleoylglycerophosphoglycerin 2Na, hexylglycerin, polyglycerin-4, polyglycerin-6, polyglycerin-10, polyglycerin-20, polyglycerin fatty acid ester, diglycerin fatty acid esters, polyoxyethylene polyglyceryl ethers, glycerin fatty acid esters, monoglycerides, acetylated monoglycerides, organic acid monoglycerides, medium-chain fatty acid monoglycerides, polyglycerin fatty acid esters, sorbitan acid fatty acid esters, propylene glycol acid fatty acid esters, and the like.

その他のグリセリンエステルとして、ラウリン酸エステル、ミリスチン酸エステル、カプリル酸エステル、ベヘン酸エステル、エルカ酸エステル、縮合リシノール酸エステル等が挙げられる。 Other glycerin esters include laurate, myristate, caprylate, behenate, erucate and condensed ricinoleate.

界面活性剤としては、分散性をより向上させる観点から、ステアリン酸、オレイン酸、グリセリン、及びポリグリセリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。なかでも、ポリグリセリン誘導体が好ましく、ポリグリセリンと縮合リシノール酸とから構成されるポリグリセリン縮合リシノール酸エステル等がより好ましい。 From the viewpoint of further improving dispersibility, the surfactant is preferably at least one selected from the group consisting of stearic acid, oleic acid, glycerin, and polyglycerin derivatives. Among them, polyglycerin derivatives are preferred, and polyglycerin condensed ricinoleic acid esters composed of polyglycerin and condensed ricinoleic acid are more preferred.

界面活性剤はセルロース繊維(固形分)100質量部に対して1質量部以上30質量部以下であることが好ましい。1質量部以上であることで、セルロース繊維の凝集抑制効果が得られやすくなり、30質量部以下であることで、セルロース繊維に対して過剰量にならず、その結果、変色や乾燥不良が抑えられる。
界面活性剤は、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましい。また、20質量部以下であることがより好ましく、15質量部以下であることがさらに好ましい。
The amount of the surfactant is preferably 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less per 100 parts by mass of cellulose fibers (solid content). When it is 1 part by mass or more, the effect of suppressing aggregation of cellulose fibers is easily obtained, and when it is 30 parts by mass or less, it does not become an excessive amount with respect to cellulose fibers, and as a result, discoloration and poor drying are suppressed. be done.
The surfactant is more preferably 3 parts by mass or more, and even more preferably 5 parts by mass or more. Further, it is more preferably 20 parts by mass or less, and even more preferably 15 parts by mass or less.

本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体におけるセルロース繊維のメジアン径は、樹脂と複合化した際の物性向上の観点から、10μm以上であることが好ましく、15μm以上であることがより好ましく、20μm以上であることがさらに好ましい。また、良好な分散性を維持する観点から、80μm以下であることが好ましく、70μm以下であることがより好ましく、60μm以下であることがさらに好ましい。また、当該メジアン径は、水系分散体におけるセルロース繊維の分散性の尺度ともなり、上記範囲にあることで、良好な分散性が維持されているといえる。
セルロース繊維水系分散体におけるセルロース繊維のメジアン径は、実施例に記載の方法により測定することができる。
The median diameter of the cellulose fibers in the cellulose fiber aqueous dispersion according to the present embodiment is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and 20 μm or more from the viewpoint of improving physical properties when compounded with a resin. is more preferable. From the viewpoint of maintaining good dispersibility, the particle size is preferably 80 μm or less, more preferably 70 μm or less, and even more preferably 60 μm or less. In addition, the median diameter is also a measure of the dispersibility of the cellulose fibers in the aqueous dispersion, and it can be said that good dispersibility is maintained by being within the above range.
The median diameter of the cellulose fibers in the cellulose fiber aqueous dispersion can be measured by the method described in Examples.

セルロース繊維水系分散体におけるセルロース繊維の割合(固形分濃度)は、優れた生産性を得る観点から、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましく、なかでも15質量%以上であることが好ましい。なお実用的には、上限は30質量%程度となる。
一般に、セルロース繊維水系分散体における固形分濃度は実用上は多くて10質量%程度であるが、本実施形態のセルロース繊維水系分散体は、分散性が良好であるため、固形分濃度を比較的高くすることができる。
From the viewpoint of obtaining excellent productivity, the proportion (solid content concentration) of cellulose fibers in the cellulose fiber aqueous dispersion is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and 10% by mass or more. It is more preferably at least 15% by mass, and more preferably at least 15% by mass. Practically, the upper limit is about 30% by mass.
In general, the solid content concentration in a cellulose fiber aqueous dispersion is practically at most about 10% by mass, but the cellulose fiber aqueous dispersion of the present embodiment has good dispersibility, so the solid content concentration is relatively can be higher.

以上のような本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体は、例えば、下記のようなセルロース原料から、機械処理工程等を経て製造することができる。 The cellulose fiber aqueous dispersion according to the present embodiment as described above can be produced, for example, from the following cellulose raw material through a mechanical treatment process or the like.

(セルロース原料)
セルロース繊維水系分散体の製造に用いられる原料セルロースは、セルロースI型結晶を有することが好ましい。例えば、木本系(針葉樹、広葉樹)、草本系、クラフトパルプ、コットン、ラミー、藻類、ホヤ、バクテリアセルロース等が挙げられる。なかでも、クラフトパルプ、コットン(綿セルロース)等が好ましい。セルロースの構成糖としては、ヘミセルロースの含有率が低いものが好ましく、セルロース純度の高いものが好ましい。具体的には、構成等分析により検出された糖の全量を100%としたときに、構成糖のグルコースの割合が50%以上のものが好ましい。言い換えると、セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下のものが好ましい。これらのセルロース系繊維は、単独または二種以上組み合わせて使用してもよい。また、セルロース系原料の形状は、取り扱い性の観点から繊維状、粉末状、チップ状、フレーク状が好ましく、これらの混合物でもよい。
(raw material for cellulose)
The raw material cellulose used for producing the cellulose fiber aqueous dispersion preferably has cellulose type I crystals. Examples include woody (coniferous and hardwood), herbaceous, kraft pulp, cotton, ramie, algae, sea squirt, and bacterial cellulose. Among them, kraft pulp, cotton (cotton cellulose) and the like are preferable. As the constituent sugar of cellulose, one having a low hemicellulose content is preferred, and one having a high cellulose purity is preferred. Specifically, when the total amount of sugars detected by composition analysis is taken as 100%, it is preferable that the proportion of glucose in the constituent sugars is 50% or more. In other words, it is preferable that the proportion of hemicellulose in the constituent sugar components of the cellulose fiber is 50% or less. These cellulosic fibers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the shape of the cellulose-based raw material is preferably fibrous, powdery, chip-like, or flake-like from the viewpoint of ease of handling, and a mixture thereof may also be used.

(機械処理工程)
機械処理工程は、繊維径が20~50μmのセルロース繊維を平均繊維径が0.1~20μmになるようにフィブリル化する工程である。フィブリル化とは、繊維を解し、さらに毛羽立たせる工程である。機械処理の前にセルロース原料は水で希釈分散させ、セルロース濃度が0.1~30質量%の分散液に調整されることが好ましい。フィブリル化には1~20質量%がより好ましい。特に1~20質量%であることでフィブリル化の効率が高くなり、粘度上昇を抑えることができる。
(Mechanical processing process)
The mechanical treatment step is a step of fibrillating cellulose fibers having a fiber diameter of 20 to 50 μm so that the average fiber diameter is 0.1 to 20 μm. Fibrillation is a process of loosening fibers and further fluffing them. Preferably, the cellulose raw material is diluted and dispersed with water before the mechanical treatment to prepare a dispersion having a cellulose concentration of 0.1 to 30% by mass. 1 to 20% by mass is more preferable for fibrillation. In particular, when the content is 1 to 20% by mass, the efficiency of fibrillation becomes high, and an increase in viscosity can be suppressed.

機械処理の工程では、湿式粉砕する装置を利用することができ、粉砕装置としては湿式微粒化装置、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、グラインダー(石臼式粉砕機)、高速解繊機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型のリファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、ホモミキサー、超音波分散機、ビーター等が挙げられる。 In the mechanical treatment process, wet pulverization equipment can be used, including wet pulverization equipment, high-pressure homogenizers, ultra-high-pressure homogenizers, grinders (stone mill type pulverizers), high-speed defibrators, ball mills, bead mills, and discs. Mold refiners, conical refiners, twin-screw kneaders, vibration mills, homomixers, ultrasonic dispersers, beaters and the like.

繊維長さを維持したままフィブリル化ができる装置として、湿式微粒化装置が有効であり、好ましい。具体的には、直径0.1~0.8mmの噴射ノズルを介して、100~245MPaの高圧噴射処理により、衝突用硬質体に衝突、もしくは互いに衝突させて解繊する方法である。このフィブリル化手法は、市販されている高圧ホモジナイザーのように、狭い流路に分散流体を高圧低速で通過させることによるせん断力だけではなく、衝突用硬質体に衝突、もしくは互いに衝突させることによる衝突力や、キャビテーションを利用した、高圧での連続解繊が可能である。また、衝突処理を1回行うことを1パスとして、均―なセルロース繊維を得るには、好ましくは1~30パス、さらに好ましくは1~20パスの繰り返し衝突を行うのが好ましい。 As an apparatus capable of fibrillating while maintaining the fiber length, a wet pulverization apparatus is effective and preferable. Specifically, it is a method of defibrating by colliding against or mutually colliding hard bodies for collision by high-pressure injection treatment of 100 to 245 MPa through an injection nozzle with a diameter of 0.1 to 0.8 mm. This fibrillation method uses not only the shear force generated by passing the dispersion fluid through a narrow channel at high pressure and low speed, but also the impact caused by colliding with a hard body for collision or colliding with each other. Continuous defibration at high pressure using force or cavitation is possible. Further, one pass of the collision treatment is regarded as one pass, and in order to obtain uniform cellulose fibers, it is preferable to repeat the collision for preferably 1 to 30 passes, more preferably 1 to 20 passes.

本工程において、原料セルロース繊維を、好ましくは、繊維径が0.1μm以上20μm以下になるように解繊する。これにより解繊されたセルロース繊維は乾燥時に強固な水素結合による凝集が抑えられる。乾燥工程で弱く凝集するものの、乾式粉砕の工程を経ることで平均繊維径が0.1μm以上20μm以下の繊維状に解すことが可能である。すなわち、本実施形態のセルロース繊維水系分散体におけるセルロース繊維の平均繊維径が乾燥した状態でも維持できる。 In this step, the raw material cellulose fibers are preferably defibrated so that the fiber diameter is 0.1 μm or more and 20 μm or less. This prevents the fibrillated cellulose fibers from aggregating due to strong hydrogen bonds during drying. Although it is weakly aggregated in the drying process, it can be broken into fibers having an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less by going through the dry pulverization process. That is, the average fiber diameter of the cellulose fibers in the cellulose fiber aqueous dispersion of the present embodiment can be maintained even in a dry state.

(界面活性剤の添加混合)
本実施形態のセルロース繊維水系分散体に界面活性剤を含有させるには、水、エタノール、又はメタノール等の水可溶性アルコールに溶解および分散可能なアニオン系、ノニオン系界面活性剤を、機械処理工程を経て作製したセルロース繊維水系分散体に添加し、市販のプロペラ撹拌機、ブレンダー、リボンミキサー、自転公転式の撹拌脱泡機、プラネタリーミキサー等により、均一に撹拌混合する。また、機械処理工程の前に添加し、同時に湿式粉砕を行うことも可能である。
(Addition and mixing of surfactant)
In order to incorporate a surfactant into the cellulose fiber aqueous dispersion of the present embodiment, an anionic or nonionic surfactant that can be dissolved and dispersed in a water-soluble alcohol such as water, ethanol, or methanol is added to a mechanical treatment step. It is added to the cellulose fiber aqueous dispersion prepared above, and uniformly stirred and mixed with a commercially available propeller stirrer, blender, ribbon mixer, rotation-revolution type stirring deaerator, planetary mixer, or the like. It is also possible to add it before the mechanical processing step and to perform the wet grinding at the same time.

[2.セルロース繊維乾燥体]
本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体は、公知の乾燥処理(乾燥工程)により乾燥させることで、セルロース繊維乾燥体として利用に供することができる。なお、分散性をより向上させる観点から、乾燥工程後に粉砕工程を設けてもよい。
[2. Cellulose fiber dry body]
The cellulose fiber aqueous dispersion according to the present embodiment can be used as a cellulose fiber dry body by drying by a known drying treatment (drying process). From the viewpoint of further improving the dispersibility, a pulverizing step may be provided after the drying step.

以上のような本実施形態に係るセルロース繊維乾燥体は、本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体の乾燥物であって、セルロース繊維の平均繊維径が0.1μm以上20μm以下であり、セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下であるセルロース繊維乾燥体といえる。当該セルロース繊維乾燥体は、含水量が10質量%以下であることが好ましい。例えば、実施例に記載の方法で乾燥を行えば、含水量を10質量%以下にすることができる。 The dried cellulose fiber material according to the present embodiment as described above is the dried material of the aqueous cellulose fiber dispersion according to the present embodiment, wherein the average fiber diameter of the cellulose fibers is 0.1 μm or more and 20 μm or less, and the cellulose fibers are It can be said that the dry cellulose fiber contains 50% or less of hemicellulose in the constituent sugar components. The dried cellulose fiber preferably has a water content of 10% by mass or less. For example, the water content can be reduced to 10% by mass or less by drying by the method described in the Examples.

(乾燥工程)
乾燥方法は、特に限定されるものではなく、市販の乾燥装置を用いて乾燥させればよい。例えば、噴霧乾燥法を利用した噴霧乾燥装置、真空乾燥法を利用した乾燥装置、気流乾燥法を利用した気流式乾燥装置、熱風を利用した熱風乾燥装置、蒸気を利用した蒸気乾燥装置、遠心力を利用したスピン乾燥装置、振動の力を利用した振動乾燥装置、流動層乾燥法を利用した流動層乾燥装置、回転する加熱ドラムの表面に付着乾燥させるドラム式乾燥装置、凍結したスラリー分散液を真空で乾燥させる凍結乾燥装置等が挙げられる。
(Drying process)
The drying method is not particularly limited, and drying may be performed using a commercially available drying device. For example, a spray drying device using a spray drying method, a drying device using a vacuum drying method, a flash drying device using a flash drying method, a hot air drying device using hot air, a steam drying device using steam, centrifugal force Spin drying equipment using vibration force, Vibration drying equipment using the force of vibration, Fluidized bed drying equipment using the fluidized bed drying method, Drum type drying equipment that attaches and dries on the surface of a rotating heating drum, Frozen slurry dispersion liquid A freeze-drying device for drying in a vacuum and the like are included.

(粉砕工程)
粉砕工程は、特に限定されるものではなく、市販の粉砕装置を用いて粉砕させればよい。例えば、ローラーの重力・遠心力が回転するテーブル・鉢形の粉砕容器に押しつけ圧縮粉砕するローラーミル、数気圧以上の圧搾・高圧空気や高圧ガスを噴出させ、ジェット気流で原料粒子を加速させ、粒子の衝突・衝撃作用によって粉砕させるジェットミル、高速回転のハンマーで供給粒子に衝撃を与え粉砕するハンマーミル、数十本のピンを向かい合った2枚の円板表面につけ、高速回転させることで対象物を粉砕するピンミル、水平軸を中心に容積の3分の1を満たす量の粉砕媒体を回転円筒の中に充填し、回転によって対象物を粉砕する回転ミル、円筒状またはトラフ状のミル内に粉砕媒体を充填し、ミルに振動を与えることで媒体が動き、粉砕する振動ミル、対象物と一緒に粉砕媒体を充填した容器が自転し、公転する機構による衝突力で粉砕する遊星ミル、約3~10ミリメートルのボールを使って棒状の撹拌(かくはん)アームで対象物を粉砕するアトライター、容器の中に媒体となるビーズを充填し、アジテータの回転でビーズを衝突させ粉砕するビーズミル、回転するインペラが発生させる気流で、原材料同士を対向衝突させて粉砕する気流式粉砕機等が挙げられる。
(Pulverization process)
The pulverization step is not particularly limited, and may be pulverized using a commercially available pulverizer. For example, a table where the gravity and centrifugal force of the roller rotates, a roller mill that compresses and grinds by pressing against a bowl-shaped grinding container, compression of several atmospheres or more, high-pressure air or high-pressure gas is ejected, and the jet stream accelerates the raw material particles. A jet mill that pulverizes by the collision and impact action of the object, a hammer mill that pulverizes the supplied particles by impacting the supplied particles with a high-speed rotating hammer, and several dozen pins are attached to the surface of two discs facing each other and rotated at high speed. A pin mill that grinds, a rotating cylinder filled with grinding media that fills one-third of the volume around the horizontal axis, and a rotary mill that grinds the object by rotation, a cylindrical or trough-shaped mill Vibration mills that are filled with grinding media and vibrate the mill to cause the media to move and grind, planetary mills that grind with the impact force of a mechanism in which a container filled with grinding media rotates and revolves around the object. An attritor that uses 3 to 10 mm balls and a rod-shaped stirring arm to pulverize an object, a bead mill that fills a container with beads that act as a medium, and crushes the beads by colliding them with the rotation of an agitator. An air flow type pulverizer that pulverizes raw materials by causing them to face and collide with each other with an air flow generated by an impeller.

以上のようにして得られるセルロース繊維乾燥体は、平均繊維径が0.1μm以上20μm以下で解れた乾燥状態であるため、樹脂等と複合化する際にも取り扱い性がよく、かつ、良好な分散性を維持して樹脂中に存在できるため、強度や弾性率といった所望の特性が得られやすい。 The dried cellulose fiber obtained as described above has an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less and is in a dry state in which it is unraveled. Since it can exist in the resin while maintaining its dispersibility, desired properties such as strength and elastic modulus can be easily obtained.

[3.セルロース繊維樹脂複合体]
本実施形態に係るセルロース繊維水系分散体は当該分散体の状態、あるいはそのセルロース繊維乾燥体として樹脂と複合化し、セルロース繊維樹脂複合体として、種々の成形体等に適用することができる。すなわち、本実施形態に係るセルロース繊維樹脂複合体は、本実施形態に係るセルロース繊維乾燥体と樹脂とが複合化したセルロース繊維樹脂複合体といえる。
[3. Cellulose fiber resin composite]
The cellulose fiber aqueous dispersion according to this embodiment can be applied to various moldings as a cellulose fiber-resin composite by compounding it with a resin in the state of the dispersion or in the form of a dried cellulose fiber. That is, the cellulose fiber-resin composite according to this embodiment can be said to be a cellulose fiber-resin composite obtained by combining the dried cellulose fiber according to this embodiment with a resin.

(熱可塑性樹脂)
混合する樹脂としては、溶融温度が300℃以下の熱可塑性樹脂等が挙げられ、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、AS樹脂(アクリロニトリルスチレン)、ABS樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、PET樹脂、ポリエチレンテレフタレート、PVA樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、アセタール樹脂、ポリアセタール、ポリカーボネート、PBT樹脂、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルイミド、ポリスルホン、ポリクロロトリフルオロエチレン、フッ素樹脂、ポリアミドイミド、アセチルセルロース、酢酸セルロース、ニトロセルロース、硝酸セルロース、プロピオン酸セルロースエチルセルロース等が挙げられる。これら熱可塑性樹脂は、単独または二種類以上の組み合わせで使用することができる。
(Thermoplastic resin)
Examples of resins to be mixed include thermoplastic resins having a melting temperature of 300° C. or less. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polystyrene, AS resin (acrylonitrile styrene), ABS resin, polyvinyl chloride, vinyl chloride resin, Acrylic resin, methacrylic resin, PET resin, polyethylene terephthalate, PVA resin, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, nylon 6, nylon 66, nylon 11, nylon 12, acetal resin, polyacetal, polycarbonate, PBT resin, polybutylene Terephthalate, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polysulfone, polychlorotrifluoroethylene, fluororesin, polyamideimide, acetylcellulose, cellulose acetate, nitrocellulose, cellulose nitrate, cellulose propionate, ethyl cellulose, and the like. These thermoplastic resins can be used alone or in combination of two or more.

本実施形態に係るセルロース繊維樹脂複合体におけるセルロース繊維乾燥体の含有量は、樹脂の種類にもよるが、好ましい物性を得る観点から、0.3質量%以上が好ましく、0.5質量%以上がより好ましい。また、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態に係るセルロース繊維樹脂複合体においては、その効果を阻害しない範囲で公知の添加剤(相容化剤、熱安定剤、酸化防止剤等)を混合することができる。
The content of the dry cellulose fiber in the cellulose fiber-resin composite according to the present embodiment is preferably 0.3% by mass or more, more preferably 0.5% by mass or more, from the viewpoint of obtaining preferable physical properties, although it depends on the type of resin. is more preferred. Moreover, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less.
In addition, in the cellulose fiber resin composite according to the present embodiment, known additives (compatibilizer, heat stabilizer, antioxidant, etc.) can be mixed within a range that does not impair the effect.

セルロース繊維樹脂複合体を作製するには、まず、セルロース繊維乾燥体と樹脂とを公知の方法で混合する。その後は、前分散として、ヘンシェルミキサー、ブレンダー、トリミックス等の撹拌機、及び混合装置を用いてドライブレンドを行うことが好ましい。その後、各種混練機を用いて、回転数、温度を指定して所定の時間混練し、セルロース繊維樹脂複合体を作製することができる。 To produce a cellulose fiber-resin composite, first, a dried cellulose fiber and a resin are mixed by a known method. After that, dry blending is preferably performed as pre-dispersion using a Henschel mixer, a blender, a stirrer such as a trimix, and a mixing device. After that, using various kneaders, the mixture is kneaded for a predetermined period of time while specifying the number of revolutions and the temperature to produce a cellulose fiber resin composite.

[4.セルロース繊維水系分散体、セルロース繊維乾燥体、セルロース繊維樹脂複合体のその他の構成]
以上のようなセルロース繊維水系分散体や、セルロース繊維乾燥体におけるセルロース繊維をフィラーとして用いる際の樹脂として、ポリオレフィン等のビニル系樹脂、ポリアミド等の重縮合系樹脂等に限らず、融点が300℃以下の熱可塑性樹脂であれば適用可能である。また、セルロースと等しい屈折率のエポキシ等の透明基材(樹脂)との複合化により新機能性透明フィルム・樹脂を合成することができる。特に、本実施形態に係るセルロース繊維は、水素結合形成可能なフェノール樹脂、ポリエチレングリコール、ポリエチレンテレフタラート、ポリビニルアルコール等の高分子と複合化することで、強度ないし表面特性を変えることができる。
[4. Other configurations of cellulose fiber aqueous dispersion, cellulose fiber dry body, and cellulose fiber resin composite]
The resin used when using the cellulose fiber as a filler in the cellulose fiber aqueous dispersion or the cellulose fiber dry body is not limited to vinyl resins such as polyolefins, polycondensation resins such as polyamides, and the like, and has a melting point of 300°C. The following thermoplastic resins are applicable. In addition, it is possible to synthesize a new functional transparent film/resin by combining it with a transparent substrate (resin) such as epoxy having the same refractive index as cellulose. In particular, the cellulose fiber according to the present embodiment can change its strength or surface properties by forming a composite with a polymer such as phenolic resin, polyethylene glycol, polyethylene terephthalate, polyvinyl alcohol, etc., capable of forming hydrogen bonds.

さらに、本実施形態に係るセルロース繊維は、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等の生分解性樹脂との複合化により、これら樹脂の強度、耐熱性等の特性を向上できる。 Furthermore, the cellulose fiber according to the present embodiment can be combined with biodegradable resins such as polylactic acid, polybutylene succinate, and polycaprolactone to improve properties such as strength and heat resistance of these resins.

本実施形態によれば、セルロース繊維の表面改質(化学修飾)により、上記以外の性質を持つ樹脂、例えばセルロース繊維をアセチル化し、疎水性の性質を持たせることで、アクリル樹脂等の疎水性樹脂との複合化も可能になる。 According to the present embodiment, by surface modification (chemical modification) of cellulose fibers, resins having properties other than those described above, such as cellulose fibers, are acetylated to give them hydrophobic properties, thereby making them hydrophobic such as acrylic resins. Compositing with resin is also possible.

また、微細セルロース繊維によって得られる光学特性を活かした化粧品(サンスクリーン剤)や液晶基板、さらにセルロース繊維間に生じたナノオーダーの空隙を活かしたフィルターを製造できる。セルロースの水酸基を様々な官能基に置換することで、異なる特性・機能をもった分離・濾過材を製造できる。また、セルロース繊維の直径を制御することで、空隙の大きさを変えることができる。セルロース繊維を微細繊維化をすることで、その比表面積が増大することから吸着体として適している。これを乾燥させてできるフィルムはマイクロレベルで制御された空隙を持つ多孔質膜であることから、酵素等の生体触媒の固定化担体、分離精製等のクロマトグラフィー用の担体、あるいは細胞培養基質に利用できる。本実施形態に係るセルロース繊維をスピーカー等音響振動板の表面に塗布すると均一で硬質な皮膜が形成され、同様の効果を得ることができる。優れた音響特性を得るために、剛体として全体が統一振動する硬く高強度・高弾性率を有する素材が求められる。本実施形態に係るセルロース繊維は高結晶性を保ったまま微細化可能なため、高弾性率の音響振動板の素材として利用できる。 In addition, it is possible to manufacture cosmetics (sunscreen agents) and liquid crystal substrates that take advantage of the optical properties of fine cellulose fibers, as well as filters that take advantage of nano-order voids generated between cellulose fibers. Separation/filtration materials with different properties and functions can be manufactured by substituting various functional groups for the hydroxyl groups of cellulose. Also, the size of the voids can be changed by controlling the diameter of the cellulose fibers. By making cellulose fibers into fine fibers, the specific surface area increases, making it suitable as an adsorbent. The film obtained by drying this is a porous membrane with pores controlled at the micro level. Available. When the cellulose fiber according to this embodiment is applied to the surface of an acoustic diaphragm such as a speaker, a uniform and hard film is formed, and similar effects can be obtained. In order to obtain excellent acoustic characteristics, a rigid material with high strength and high elastic modulus is required that allows the entire body to vibrate uniformly. Since the cellulose fiber according to this embodiment can be finely divided while maintaining high crystallinity, it can be used as a material for an acoustic diaphragm with a high elastic modulus.

また、天然物由来のカチオン性ポリマーであるキトサン繊維とアニオン性ポリマーであるセルロース繊維同士を組み合わせることで、アニオンとカチオンの電荷による静電引力の補強効果が期待され、より強固な複合繊維の創製も可能である。紙の強度に関与する最も主要な因子は繊維間の接着強さであり、セルロースの水酸基間の水素結合で決定される。このため紙の強度を高めるためには、水素結合を増やせばよく、紙力増強剤として使用できる。 In addition, by combining chitosan fiber, which is a cationic polymer derived from natural products, and cellulose fiber, which is an anionic polymer, it is expected that the electrostatic attraction will be reinforced by the charge of anions and cations, creating stronger composite fibers. is also possible. The most important factor affecting the strength of paper is the adhesive strength between fibers, which is determined by hydrogen bonding between hydroxyl groups of cellulose. Therefore, in order to increase the strength of paper, it is sufficient to increase hydrogen bonding, and it can be used as a paper strength enhancer.

また、本実施形態に係るセルロース繊維は酸素非存在下(窒素あるいはアルゴン等の不活性ガス雰囲気下)高温処理することで炭化できる。すなわち、バイオマス由来の炭素繊維を製造できる。マイクロレベルの小さな孔を大量に含む多孔質炭素は、脱臭剤や脱色剤、あるいは水浄化用のフィルターとして利用されており、本実施形態においては、天然繊維を炭化させてできるバイオナノ炭素繊維もそのような分野へ利用できる。また多孔質炭素はその小さな孔(細孔)に臭いや汚れの分子を捕らえるだけでなく、電気の力を借りればイオン(電荷を帯びた原子や分子)も捕らえることができる。捉えた電荷は取り出すこともできるので、これを利用して大容量のキャパシタ(コンデンサ)が開発されている。このようなキャパシタは、燃料電池自動車の補助電源や夜間の余った電力を蓄える貯蔵庫としても使えるので、近年、非常に注目されている。電気二重層キャパシタの静電容量は電気二重層に蓄えられる電荷量により決定されることから、電極の表面積が大きいほど大きな静電容量を得ることができるため、高い導電性と比表面積を有する活性炭が電極材料として用いられている。本実施形態においては、天然由来繊維を炭化させてできるバイオ炭素繊維は高比表面積を有し、細孔がナノレベルで制御されたメソポーラス活性炭であることから、電気二重層キャパシタ等の静電容量を飛躍的に高める電極材料として利用できる。 In addition, the cellulose fibers according to the present embodiment can be carbonized by high-temperature treatment in the absence of oxygen (in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon). That is, biomass-derived carbon fibers can be produced. Porous carbon containing a large number of micro-level small pores is used as a deodorizing agent, a decolorizing agent, or a filter for water purification. It can be used for such fields. Porous carbon not only traps odors and dirt molecules in its small pores (pores), but can also trap ions (charged atoms and molecules) with the help of electricity. Capacitors with large capacities have been developed by utilizing the captured electric charge. In recent years, such capacitors have received a great deal of attention because they can be used as auxiliary power sources for fuel cell vehicles or as storages for storing surplus power at night. Since the capacitance of an electric double layer capacitor is determined by the amount of charge stored in the electric double layer, the larger the surface area of the electrode, the greater the capacitance that can be obtained. is used as an electrode material. In the present embodiment, the bio-carbon fiber obtained by carbonizing the naturally-derived fiber has a high specific surface area and is a mesoporous activated carbon with pores controlled at the nano level. It can be used as an electrode material that dramatically increases the

また、本実施形態に係るセルロース繊維を衣料用洗剤としても応用できる。セルロースやセルロース誘導体は再汚染防止剤として古くから洗剤に活用されている。再汚染防止剤とは洗剤の界面活性剤の働きで被洗濯物から脱離した汚れ成分が再び衣類に付着するのを防止する機能を持ち、節水型の洗濯機の普及に伴い重要な技術である。本実施形態においては、セルロースをマイクロファイバー化することによって、その比表面積は増大し、従来のセルロース材料よりも効果的に再付着防止効果が期待できる。その他、セルロースの用途は広く、化粧品原料、薬物放出担体、食品への添加用途、医薬用製剤のコーティング剤、断熱材、触媒等への応用も期待される。 Moreover, the cellulose fiber according to the present embodiment can also be applied as a laundry detergent. Cellulose and cellulose derivatives have long been used in detergents as anti-soil redeposition agents. Anti-soil re-staining agents have the function of preventing soil components that have been detached from the laundry to adhere to clothes again due to the action of detergent surfactants, and are an important technology as water-saving washing machines become more popular. be. In the present embodiment, by converting cellulose into microfibers, the specific surface area is increased, and a more effective anti-redeposition effect than conventional cellulose materials can be expected. In addition, cellulose has a wide range of uses, and is expected to be used as a raw material for cosmetics, as a drug release carrier, as an additive to foods, as a coating agent for pharmaceutical preparations, as a heat insulating material, as a catalyst, and the like.

上記では、本実施形態に係るセルロースを前提としているが、セルロースと同様にファイバー構造を有するバイオマス由来材料であるキチン、キトサン、シルク、カルボキシメチルセルロース等についても、類似の効果を得ることができる。 Although the above description assumes the cellulose according to the present embodiment, similar effects can be obtained with biomass-derived materials such as chitin, chitosan, silk, and carboxymethyl cellulose that have a fiber structure like cellulose.

次に、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 EXAMPLES Next, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.

各実施例、比較例における各種測定、観察は下記のようにして行った。
(水分散体中のセルロース繊維の平均繊維径)
1μm以上の繊維径については水分散体を繊維が1本ずつ単離されるように、十分に希釈分散させた後に、プレパラートを作製し、マイクロスコープ(キーエンス社製、装置名:VHX-500)による観察にて、各繊維の繊維径を50本観察し、その平均値を平均繊維径とした。また、1μm未満の繊維径については水分散体を繊維が1本ずつ単離されるように、十分に希釈分散させた後に、雲母片に滴下し、自然乾燥後に、走査型プローブ顕微鏡(島津製作所製 SPM-9700)による観察にて、各繊維の繊維径を50本観察し、その平均値を平均繊維径とした。
Various measurements and observations in each example and comparative example were carried out as follows.
(Average fiber diameter of cellulose fibers in aqueous dispersion)
For fiber diameters of 1 μm or more, after sufficiently diluting and dispersing the aqueous dispersion so that each fiber is isolated, a preparation is prepared and examined with a microscope (manufactured by Keyence Corporation, device name: VHX-500). In observation, 50 fiber diameters of each fiber were observed, and the average value was taken as the average fiber diameter. For fiber diameters of less than 1 μm, after sufficiently diluting and dispersing the water dispersion so that the fibers are isolated one by one, it is dropped on the mica pieces, dried naturally, and then scanned with a scanning probe microscope (manufactured by Shimadzu Corporation). SPM-9700), 50 fiber diameters of each fiber were observed, and the average value was taken as the average fiber diameter.

(構成糖分析:ヘミセルロースの割合)
構成糖の分析は、還元糖分析システムを用いて測定した。この方法はカラム分離後、150℃のほう酸およびアルギニンで糖反応(メイラード反応)させ、蛍光検出する方式である。還元糖の分析システムの構成としては、島津製作所社製、コントローラCBM-20A、送液ポンプLC-20AD、オートサンプラSIL-20AC、カラムオープンCTO-20AC、蛍光検出器RF-20Axs、化学反応槽CRB-6Aを用いた。サンプルは解繊処理後の水分を含んだ試料を使用した。加熱乾燥により乾燥した後の試料を0.03g秤量し、70%の硫酸300μlに浸して1時間置いた。純水8.4mlを添加し、110℃で加熱、減圧環境下で60分維持した。その後、試料をガラスファイバーでろ過し、純水で10mlに定容する。試料1容量に対し、濃度40%の水酸化バリウム溶液を2容量添加し、試料溶液中の硫酸を塩析させた。
(Constituent sugar analysis: percentage of hemicellulose)
Constituent sugar analysis was measured using a reducing sugar analysis system. In this method, after column separation, sugar reaction (Maillard reaction) is performed with boric acid and arginine at 150° C., and fluorescence is detected. The configuration of the reducing sugar analysis system is manufactured by Shimadzu Corporation, controller CBM-20A, liquid feed pump LC-20AD, autosampler SIL-20AC, column open CTO-20AC, fluorescence detector RF-20Axs, chemical reaction tank CRB. -6A was used. A sample containing water after fibrillation treatment was used. After drying by heating, 0.03 g of the sample was weighed and immersed in 300 μl of 70% sulfuric acid for 1 hour. 8.4 ml of pure water was added, heated at 110° C., and maintained under a reduced pressure environment for 60 minutes. After that, the sample is filtered through a glass fiber, and the volume is adjusted to 10 ml with pure water. Two volumes of a barium hydroxide solution with a concentration of 40% were added to one volume of the sample to salt out the sulfuric acid in the sample solution.

その後、孔径0.2μmのメンブレンフィルターでろ過したものを分析に供した。液体クロマトグラフ分析は、カラム:Asahipack NH2P-50 4E(250mmL.×4.6mm i.d.;S/NJ17T0192)、およびAsahipack NH2P-50G 4(10mmL.×4.0mm i.d;S/NP2810002)を用いた。移動相としてアセトニトリル/水/りん酸=85/15/0.3(v/v/v)、カラム温度45℃、流量0.8ml/min、注入量10μlで分析を行った。検出条件としては、検出器:RF-20Ax、反応液5g/Lアルギニン、0.4mol/Lほう酸、0.2mol/L水酸化カリウムの混合水溶液を用いた。反応温度は150℃、反応コイルは2m×0.5mm、検出波長:励起波長320nm、蛍光波長470nmで実施し、各セルロース繊維の糖全量に対するラムノース、キシロース、アラビノース、フルクトース、マンノース、グルコース、セロビオースの割合(%)を調べた。そしてヘミセルロースの構成糖であるラムノース、キシロース、アラビノース、フルクトース、マンノースの検出量の合計割合(%)からヘミセルロースの割合を求めた。 Then, it was subjected to analysis by filtering through a membrane filter with a pore size of 0.2 μm. Liquid chromatographic analysis was performed using columns: Asahipack NH2P-50 4E (250 mm L. x 4.6 mm id; S/NJ17T0192), and Asahipack NH2P-50G 4 (10 mm L. x 4.0 mm id; S/NP2810002 ) was used. Analysis was carried out with a mobile phase of acetonitrile/water/phosphoric acid=85/15/0.3 (v/v/v), a column temperature of 45° C., a flow rate of 0.8 ml/min, and an injection volume of 10 μl. As the detection conditions, a detector: RF-20Ax, a reaction solution of 5 g/L arginine, 0.4 mol/L boric acid, and a mixed aqueous solution of 0.2 mol/L potassium hydroxide were used. The reaction temperature was 150° C., the reaction coil was 2 m×0.5 mm, the detection wavelength was 320 nm excitation wavelength, and the fluorescence wavelength was 470 nm. The ratio (%) was examined. Then, the ratio of hemicellulose was determined from the total ratio (%) of detected amounts of rhamnose, xylose, arabinose, fructose and mannose, which are constituent sugars of hemicellulose.

(セルロースI型結晶の確認)
X線回折装置は(リガク社製、装置名:回転対陰極形X線発生装置ロータフレックスRU-200B)により加速電圧40kV,加速電流150mAでNiフィルターを通したCuKα線(A=1.542)を用いて同社製粉末X線回折用横型ゴニオメーターにて測定した。回折強度は回折角2θの範囲を5°から35°に対して測定した。セルロース繊維の広角X線回折像測定により得られる回折プロファイル(広角X線回折像)において、走査角2θ=14~17°付近と2θ=22~23°付近の二つの位置に典型的なセルロースI型結晶に起因するピークをもつかどうかで、セルロースI型結晶の有無を確認した。
(Confirmation of cellulose type I crystals)
The X-ray diffractometer (manufactured by Rigaku Co., Ltd., device name: rotating anticathode type X-ray generator Rotaflex RU-200B) was used to obtain CuKα rays (A = 1.542) passed through a Ni filter at an acceleration voltage of 40 kV and an acceleration current of 150 mA. was measured using a horizontal goniometer for powder X-ray diffraction manufactured by the same company. Diffraction intensity was measured over a range of diffraction angles 2θ from 5° to 35°. In the diffraction profile (wide-angle X-ray diffraction image) obtained by wide-angle X-ray diffraction image measurement of cellulose fibers, typical cellulose I The presence or absence of cellulose type I crystals was confirmed based on whether or not there was a peak attributed to type crystals.

(分子量測定)
セルロース繊維の分子量は、粘度法を用いて測定した。具体的には、セルロース繊維水分散体を凍結乾燥することで乾燥粉末試料を得た後、各セルロース繊維のサンプルを銅エチレンジアミン溶液に溶解させ、オストワルド粘度計を用いて、溶媒に対する溶液の相対粘度から、固有粘度を求め、各セルロース繊維の分子量(粘度平均分子量)を算出した。
(molecular weight measurement)
The molecular weight of cellulose fibers was measured using the viscosity method. Specifically, after obtaining a dry powder sample by freeze-drying the cellulose fiber aqueous dispersion, each cellulose fiber sample was dissolved in a copper ethylenediamine solution, and the relative viscosity of the solution to the solvent was measured using an Ostwald viscometer. The intrinsic viscosity was determined from the above, and the molecular weight (viscosity average molecular weight) of each cellulose fiber was calculated.

(粒度分布測定)
繊維の解繊度を簡易的に測定するためにメジアン径を測定した。メジアン径(頻度の累積が50%になる粒子径)は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定方法(堀場製作所社製、装置名:LA-300)で求めた。
(Particle size distribution measurement)
The median diameter was measured in order to simply measure the degree of fiber defibration. The median diameter (the particle diameter at which the cumulative frequency is 50%) was determined by a laser diffraction/scattering particle size distribution measurement method (manufactured by Horiba Ltd., device name: LA-300).

(乾燥後の繊維形状判定:電子顕微鏡による観察)
セルロース繊維乾燥体の形状を確認するために電子顕微鏡(日本電子社製、装置名:JCM-5700)を用いて繊維外観の確認を行った。それぞれの繊維がバラバラに解れて繊維状になっているものはA、繊維状になっておらず繊維が複数本全体にわたって凝集している凝集体となっているものはD、その中間で、繊維同士が一部凝集して部分凝集体となっているものが半分未満の場合をB、部分凝集体となっているものが半分以上あるものをCと判定した。なお、A及びB判定を合格とする。
(Determination of fiber shape after drying: observation with an electron microscope)
In order to confirm the shape of the dried cellulose fiber, the fiber appearance was confirmed using an electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., device name: JCM-5700). Those in which each fiber is disassembled into fibrous form are A, those in which a plurality of fibers are not fibrous and aggregates are aggregated over the entirety of D, and in the middle, fibers It was judged as B when less than half of the particles were partially aggregated to form partial aggregates, and as C when more than half of the particles were partially aggregated. In addition, A and B judgment are made into a pass.

(乾燥後の平均繊維径)
乾燥後の繊維形状判定で繊維状体が確認されたものについて、セルロース繊維乾燥体の繊維径を測定するために電子顕微鏡(日本電子社製、装置名:JCM-5700)を用いて繊維径測定を行った。各繊維の繊維径を50本観察し、その平均値を平均繊維径とした。また上記の繊維径の判定で繊維形状が得られていないものについては繊維径を測定できなかった。
(Average fiber diameter after drying)
Fiber diameter measurement using an electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., device name: JCM-5700) to measure the fiber diameter of the dried cellulose fiber for those whose fibrous bodies were confirmed in the fiber shape determination after drying. did 50 fiber diameters of each fiber were observed, and the average value was taken as the average fiber diameter. In addition, the fiber diameter could not be measured for those for which the fiber shape was not obtained in the determination of the fiber diameter.

[実施例1]
原料として市販のクラフトパルプを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。
まず、カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてパルプを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製し、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、装置名:スターバースト)にて解繊処理を3回実施し、繊維を解した。その後、構成糖分析により、セルロース繊維の構成糖におけるヘミセルロース分の割合を測定した。また、得られたセルロース繊維水分散体を凍結乾燥することで乾燥粉末試料を得た後、粘度法により、その平均分子量を求め、X線回折測定により、セルロースI型結晶の有無の確認を行った。次に得られた10質量%のセルロース繊維水分散体に界面活性剤として縮合リシノール酸エステル(品名:CRS-75、メーカー名:阪本薬品工業)を、セルロース固形分100質量部に対して10質量部になるように添加し、十分に撹拌混合した。
得られたセルロース繊維水分散体におけるセルロース繊維の平均繊維径、及び粒度分布の測定を行った。その結果を表1に示す。
[Example 1]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using commercially available kraft pulp as a raw material.
First, the pulp was pulverized in a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion of the obtained cotton powder-like cellulose was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass, and defibrated for 3 times with a wet micronization device (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., device name: Starburst). It was carried out twice to loosen the fibers. After that, the proportion of hemicellulose in the constituent sugars of the cellulose fiber was measured by constituent sugar analysis. In addition, after freeze-drying the obtained cellulose fiber aqueous dispersion to obtain a dry powder sample, the average molecular weight was determined by the viscosity method, and the presence or absence of cellulose type I crystals was confirmed by X-ray diffraction measurement. rice field. Next, a condensed ricinoleic acid ester (product name: CRS-75, manufacturer: Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) as a surfactant was added to the obtained 10% by mass aqueous dispersion of cellulose fibers in an amount of 10 parts by mass per 100 parts by mass of cellulose solid content. was added so as to be 1 part, and thoroughly stirred and mixed.
The average fiber diameter and particle size distribution of the cellulose fibers in the obtained cellulose fiber aqueous dispersion were measured. Table 1 shows the results.

その後、80℃で4時間、撹拌しながら加熱乾燥させることで、水分を除去したセルロース繊維乾燥体を得た。さらに得られたセルロース乾燥体をピンミル(奈良機械製作所社製、装置名:サンプルミル)を用いて、粉砕処理を実施し、セルロース繊維を得た。得られたセルロース繊維が繊維状になっているかどうかを電子顕微鏡により確認し、乾燥後の繊維形状を判定し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。その結果を表1に示す。 After that, the dried cellulose fibers from which moisture was removed were obtained by heat-drying them at 80° C. for 4 hours while stirring. Further, the obtained dried cellulose was pulverized using a pin mill (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., device name: sample mill) to obtain cellulose fibers. An electron microscope was used to confirm whether the obtained cellulose fibers were fibrous, and the fiber shape after drying was determined. When fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[実施例2]
原料セルロースとして綿花由来のコットンを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてコットンを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製し、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、装置名:スターバースト)にて解繊処理を10回実施し、繊維を解した。実施例1と同様に構成糖分析、分子量測定、X線回折測定を行った。次に得られた10質量%のセルロース繊維水分散体に界面活性剤として縮合リシノール酸エステル(品名:CRS-75、メーカー名:阪本薬品工業)を、セルロース固形分100質量部に対して10質量部になるように添加し、十分に撹拌混合した。その後は、実施例1と同様にして、平均繊維径と粒度分布を測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Example 2]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using cotton derived from cotton as raw material cellulose. Cotton was pulverized with a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion of the obtained cotton powder-like cellulose was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass, and defibration was performed for 10 times with a wet micronization device (manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., device name: Starburst). It was carried out twice to loosen the fibers. Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, and X-ray diffraction measurement were carried out in the same manner as in Example 1. Next, a condensed ricinoleic acid ester (product name: CRS-75, manufacturer: Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) as a surfactant was added to the obtained 10% by mass aqueous dispersion of cellulose fibers in an amount of 10 parts by mass per 100 parts by mass of cellulose solid content. was added so as to be 1 part, and thoroughly stirred and mixed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the average fiber diameter and particle size distribution were measured. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[実施例3]
原料セルロースとして綿花由来のコットンを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてコットンを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製し、湿式微粒化装置(スギノマシン社製 スターバースト)にて解繊処理を2回実施し、繊維を解した。実施例1と同様に構成糖分析、分子量測定、X線回折測定を行った。次に得られた10質量%のセルロース繊維水分散体に界面活性剤として縮合リシノール酸エステル(品名:CRS-75、メーカー名:阪本薬品工業)を、セルロース固形分100質量部に対して10質量部になるように添加し、十分に撹拌混合した。その後は、実施例1と同様にして、平均繊維径と粒度分布を測定した。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Example 3]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using cotton derived from cotton as raw material cellulose. Cotton was pulverized with a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion of the obtained cotton powder-like cellulose was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass, and fibrillation was performed twice using a wet micronization device (Starburst manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). loosened the fibers. Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, and X-ray diffraction measurement were carried out in the same manner as in Example 1. Next, a condensed ricinoleic acid ester (product name: CRS-75, manufacturer: Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) as a surfactant was added to the obtained 10% by mass aqueous dispersion of cellulose fibers in an amount of 10 parts by mass per 100 parts by mass of cellulose solid content. was added so as to be 1 part, and thoroughly stirred and mixed. Thereafter, in the same manner as in Example 1, the average fiber diameter and particle size distribution were measured. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[実施例4]
原料セルロースとして綿花由来のコットンを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてコットンを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製し、湿式微粒化装置(スギノマシン社製 スターバースト)にて解繊処理を10回実施し、繊維を解した。次に得られた10質量%のセルロース繊維水分散体(界面活性剤なし)について、実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、10質量%のセルロース繊維水分散体を、80℃で4時間、撹拌しながら加熱乾燥させることで、水分を除去したセルロース繊維乾燥体を得た。さらに得られたセルロース乾燥体をピンミル(奈良機械製作所社製、装置名:サンプルミル)を用いて、粉砕処理を実施し、セルロース繊維を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。その結果を表1に示す。
[Example 4]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using cotton derived from cotton as raw material cellulose. Cotton was pulverized with a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion of the obtained cotton powder-like cellulose was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass, and fibrillation was performed 10 times using a wet atomization device (Starburst manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). loosened the fibers. Next, the obtained 10% by mass aqueous cellulose fiber dispersion (no surfactant) was subjected to constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution in the same manner as in Example 1. I made a measurement. Table 1 shows the results.
Further, a 10% by mass aqueous cellulose fiber dispersion was heat-dried at 80° C. for 4 hours with stirring to obtain a dried cellulose fiber from which moisture was removed. Further, the obtained dried cellulose was pulverized using a pin mill (manufactured by Nara Machinery Co., Ltd., device name: sample mill) to obtain cellulose fibers. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[実施例5]
原料セルロースとして綿花由来のコットンを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。まず、カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてコットンを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製し、湿式微粒化装置(スギノマシン社製 スターバースト)にて解繊処理を10回実施し、繊維を解した。次に得られた10質量%のセルロース繊維水分散体(界面活性剤なし)について、実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、10質量%のセルロース繊維水分散体を、イオン交換水で希釈し、0.5質量%に調整したセルロース繊維分散体を得た。得られた水分散体をスプレードライヤー(藤崎電機社製、装置名:MDL-050B)を用いて噴霧乾燥を行った。
噴霧乾燥させることで、水分を除去したセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。その結果を表1に示す。
[Example 5]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using cotton derived from cotton as raw material cellulose. First, cotton was pulverized in a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion of the obtained cotton powder-like cellulose was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass, and fibrillation was performed 10 times using a wet atomization device (Starburst manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.). loosened the fibers. Next, the obtained 10% by mass aqueous cellulose fiber dispersion (no surfactant) was subjected to constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution in the same manner as in Example 1. I made a measurement. Table 1 shows the results.
Also, a 10% by mass aqueous cellulose fiber dispersion was diluted with ion-exchanged water to obtain a 0.5% by mass cellulose fiber dispersion. The resulting aqueous dispersion was spray-dried using a spray dryer (manufactured by Fujisaki Electric Co., Ltd., device name: MDL-050B).
By spray-drying, a dried cellulose fiber from which water was removed was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[比較例1]
原料としてFMa-10010(スギノマシン社製 10質量%セルロース水分散体)を用いた以外は実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size measurement were performed in the same manner as in Example 1, except that FMa-10010 (10% by mass cellulose aqueous dispersion manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) was used as the raw material. Distribution measurements were taken. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[比較例2]
原料としてBMa-10010(スギノマシン社製 10質量%セルロース水分散体)を用いた。その後の工程は実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
BMa-10010 (10 mass % cellulose aqueous dispersion manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) was used as a raw material. Subsequent steps were the same as in Example 1, and constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution measurement were carried out. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[比較例3]
原料セルロースとして綿花由来のコットンを用い、セルロース繊維水分散体を作製した。まず、カッティングミル(フリッチュ社製、装置名:Pulverisette 15)にてコットンを粉砕し、綿粉状セルロースを得た。湿式微粒化装置による解繊処理を実施せず、得られた綿粉状セルロースを10質量%の濃度になるようにイオン交換水で分散液を調製した。その後の工程は実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
A cellulose fiber aqueous dispersion was prepared using cotton derived from cotton as raw material cellulose. First, cotton was pulverized in a cutting mill (manufactured by Fritsch, device name: Pulverisette 15) to obtain cotton powder-like cellulose. A dispersion liquid was prepared with ion-exchanged water so as to have a concentration of 10% by mass of the obtained cotton powder-like cellulose without carrying out fibrillation treatment by a wet micronization device. Subsequent steps were the same as in Example 1, and constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution measurement were carried out. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[比較例4]
原料としてWFo-10010の低解繊処理品(スギノマシン社製 10質量%セルロース水分散体、1回解繊処理品)を用いた。その後の工程は実施例1と同様にして、セルロース繊維水分散体を作製した。実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表1に示す。
また、実施例1と同様にしてセルロース繊維乾燥体を得た。得られたセルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを実施例1と同様にして観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 4]
As a raw material, a low fibrillated product of WFo-10010 (10% by mass cellulose aqueous dispersion manufactured by Sugino Machine Co., Ltd., one fibrillated product) was used. Subsequent steps were carried out in the same manner as in Example 1 to prepare a cellulose fiber aqueous dispersion. Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution measurement were carried out in the same manner as in Example 1. Table 1 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. It was observed in the same manner as in Example 1 whether the dried cellulose fibers obtained were fibrous or not, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 1 shows the results.

[実施例6~8]
実施例2で得られた10質量%のセルロース繊維水分散体を使用した。実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
また、セルロース繊維100質量部に対し、界面活性剤としての縮合リシノール酸エステル(品名:CRS-75、メーカー名:阪本薬品工業)を表2に示す量で添加した以外は実施例1と同様にして、セルロース繊維乾燥体を得た。その後、セルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表2に示す。
[Examples 6 to 8]
The 10% by mass aqueous cellulose fiber dispersion obtained in Example 2 was used. Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution measurement were carried out in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
In addition, the same procedure as in Example 1 was performed except that a condensed ricinoleic acid ester (product name: CRS-75, manufacturer: Sakamoto Yakuhin Kogyo Co., Ltd.) was added as a surfactant to 100 parts by mass of cellulose fibers in the amount shown in Table 2. to obtain a dried cellulose fiber. Thereafter, it was observed whether or not the dried cellulose fibers were fibrous, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 2 shows the results.

[実施例9]
セルロース繊維100質量部に対し、界面活性剤としてのオレイン酸(品名:オレイン酸、メーカー名:富士フィルム和光純薬)を表2に示す量で添加した以外は、実施例2と同様にして10質量%のセルロース繊維水分散体を作製した。実施例1と同様にして、構成糖分析、分子量測定、X線回折測定、平均繊維径測定、及び粒度分布測定を行った。結果を表2に示す。
また、実施例1と同様にして、セルロース繊維乾燥体を得た。その後、セルロース繊維乾燥体が繊維状になっているかどうかを観察し、繊維状である場合はその平均繊維径を測定した。結果を表2に示す。
[Example 9]
10 in the same manner as in Example 2 except that oleic acid (product name: oleic acid, manufacturer name: Fuji Film Wako Pure Chemical Industries) as a surfactant was added in the amount shown in Table 2 to 100 parts by mass of cellulose fibers. A cellulose fiber aqueous dispersion of mass % was prepared. Constituent sugar analysis, molecular weight measurement, X-ray diffraction measurement, average fiber diameter measurement, and particle size distribution measurement were carried out in the same manner as in Example 1. Table 2 shows the results.
Also, in the same manner as in Example 1, a dried cellulose fiber was obtained. Thereafter, it was observed whether or not the dried cellulose fibers were fibrous, and if fibrous, the average fiber diameter was measured. Table 2 shows the results.

Figure 0007260318000001
Figure 0007260318000001

Figure 0007260318000002
Figure 0007260318000002

表1、表2より、すべての実施例では平均繊維径が0.1μm以上20μm以下で解れた乾燥状態のセルロース繊維乾燥体を製造することができていた。
なお、実施例の水系分散体におけるセルロース繊維の繊維長さは、各繊維径の10倍以上であった。
From Tables 1 and 2, in all the examples, it was possible to produce dried cellulose fibers in a dry state with an average fiber diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less.
The fiber length of the cellulose fibers in the aqueous dispersions of Examples was 10 times or more the diameter of each fiber.

次に、得られたセルロース繊維乾燥体と樹脂との複合化を行った。以下に実施例を示す。なお、複合化後の樹脂については下記のような評価を行った。 Next, the resulting dried cellulose fiber and resin were combined. Examples are shown below. In addition, the following evaluation was performed about the resin after compounding.

(樹脂へのセルロース繊維の分散性確認)
分散性の評価はセルロース繊維と複合化した樹脂プレスシートを、マイクロスコープ(キーエンス社製、装置名:VHX-500)により観察し、視野角3.1mm×4.3mmの範囲で50か所、表3に示す分散評価指標を用いて、凝集物の有無やそのサイズを測定し、各乾燥体の樹脂への分散性を評価した。凝集物は最大径で200μm以上のサイズを基準に行った。
(Confirmation of dispersibility of cellulose fibers in resin)
For evaluation of dispersibility, a resin press sheet combined with cellulose fibers was observed with a microscope (manufactured by Keyence Corporation, device name: VHX-500), and 50 points were observed within a viewing angle of 3.1 mm × 4.3 mm. Using the dispersion evaluation indices shown in Table 3, the presence or absence of aggregates and their sizes were measured, and the dispersibility of each dried product in the resin was evaluated. Agglomerates were determined based on the size of 200 μm or more in maximum diameter.

Figure 0007260318000003
Figure 0007260318000003

(引張試験)
精密万能試験装置(島津製作所社製、装置名:オートグラフAG-50KNXD)により、JIS K7161に準拠して、25℃における引張り試験を行い、引張強度、引張弾性率、ひずみを測定した。試験片は射出成型により、所定のダンベル片(JISK7161)、全長150mm、エッジ部の幅20mm、厚さ3.25mm、狭い部分の幅12.7mmの試験片を得た。試験条件として、試験速度10mm/min、つかみ具間距離60mmに設定した。
(Tensile test)
A precision universal tester (manufactured by Shimadzu Corporation, device name: Autograph AG-50KNXD) was used to perform a tensile test at 25° C. in accordance with JIS K7161 to measure tensile strength, tensile modulus and strain. A predetermined dumbbell piece (JISK7161) was obtained by injection molding with a total length of 150 mm, an edge portion width of 20 mm, a thickness of 3.25 mm, and a narrow portion width of 12.7 mm. The test conditions were set at a test speed of 10 mm/min and a distance between grips of 60 mm.

[実施例10]
(ポリプロピレンとの複合化と評価)
実施例2で得られたセルロース繊維乾燥体、マレイン酸変性ポリプロピレン(品名:ユーメックス Y-1010、メーカー名:三洋化成)、ポリプロピレン(品名:PX600N、メーカー名:サンアロマー)を表4に示す配合となるように計量後、ブレンダーを用いて20,000rpmの条件で1分間撹拌混合した。その後、二軸混練機(Xplore Instruments社製)によって溶融混錬を行った。混練条件は、200℃、120rpm、混練時間は10分間とした。混練後、射出成型により所定のダンベル片(JISK7161)としてのセルロース繊維樹脂複合体を作製した。
[Example 10]
(Composite with polypropylene and evaluation)
The dried cellulose fiber obtained in Example 2, maleic acid-modified polypropylene (product name: Yumex Y-1010, manufacturer name: Sanyo Kasei), and polypropylene (product name: PX600N, manufacturer name: SunAllomer) are blended as shown in Table 4. After weighing as above, they were stirred and mixed for 1 minute using a blender at 20,000 rpm. After that, melt-kneading was performed using a twin-screw kneader (manufactured by Xplore Instruments). The kneading conditions were 200° C., 120 rpm, and the kneading time was 10 minutes. After kneading, a cellulose fiber resin composite was produced as a predetermined dumbbell piece (JISK7161) by injection molding.

得られたダンベル片は、7日以上状態調整後、精密万能試験装置(島津製作所社製、製品名:オートグラフAG-50KNXD)により引張り試験を行った。試験条件として、試験速度10mm/min、つかみ具間距離60mmに設定した。機械的物性(引張強度、引張弾性率、ひずみ)の結果を表4に示す。また、混練後に得られたストランドを長さ約3mmで切り出し、複合樹脂ペレットを得た。得られた複合樹脂ペレットをテフロン(登録商標)シートで挟み、熱プレス装置にて12MPa、2分、200℃のプレス処理を行い樹脂プレスシートを得た。得られた樹脂プレスシートは、マイクロスコープにより観察し、表3に示す分散評価方法を用いて、凝集物の有無やそのサイズを測定し、樹脂への分散性を評価した。 The obtained dumbbell piece was subjected to a tensile test with a precision universal tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: Autograph AG-50KNXD) after conditioning for 7 days or longer. The test conditions were set at a test speed of 10 mm/min and a distance between grips of 60 mm. Table 4 shows the results of mechanical properties (tensile strength, tensile modulus, strain). Further, the strand obtained after kneading was cut into a length of about 3 mm to obtain a composite resin pellet. The resulting composite resin pellets were sandwiched between Teflon (registered trademark) sheets and pressed at 200° C. for 2 minutes at 12 MPa using a heat press to obtain a pressed resin sheet. The obtained resin press sheet was observed with a microscope, and the presence or absence of aggregates and their sizes were measured using the dispersion evaluation method shown in Table 3 to evaluate the dispersibility in the resin.

[比較例5]
セルロース繊維を含まない樹脂体の比較例として、表4に示す配合割合でサンプル作製を行った。試験片は実施例10と同様の方法で試作し、評価した。
[Comparative Example 5]
As a comparative example of a resin body containing no cellulose fiber, a sample was prepared at the blending ratio shown in Table 4. A test piece was fabricated in the same manner as in Example 10 and evaluated.

Figure 0007260318000004
Figure 0007260318000004

[実施例11]
(ナイロン6との複合化と評価)
表5に示す配合比で実施例2で得られたセルロース繊維乾燥体、ナイロン6(品名:アミランCM1007、メーカー名:東レ)を計量後、ブレンダーを用いて20,000rpmの条件で1分間撹拌混合した。撹拌混合後、水分除去のため、80℃のオーブンで2日間乾燥処理を行った。その後、二軸混練機(Xplore Instruments社製)によって溶融混錬を行った。混練条件は、260℃、120rpm、混練時間は8分間とした。混練後、射出成型により所定のダンベル片(JISK7161)としてのセルロース繊維樹脂複合体を作製した。
[Example 11]
(Composite with nylon 6 and evaluation)
After weighing the dried cellulose fibers obtained in Example 2 and nylon 6 (product name: Amilan CM1007, manufacturer name: Toray) at the compounding ratio shown in Table 5, stir and mix for 1 minute at 20,000 rpm using a blender. bottom. After stirring and mixing, the mixture was dried in an oven at 80° C. for 2 days to remove moisture. After that, melt-kneading was performed using a twin-screw kneader (manufactured by Xplore Instruments). The kneading conditions were 260° C., 120 rpm, and the kneading time was 8 minutes. After kneading, a cellulose fiber resin composite was produced as a predetermined dumbbell piece (JISK7161) by injection molding.

得られたダンベル片は、7日以上状態調整後、精密万能試験装置(島津製作所社製、製品名:オートグラフAG-50KNXD)により引張り試験を行った。試験条件として、試験速度10mm/min、つかみ具間距離60mmに設定した。得られた機械的物性(引張強度、引張弾性率、ひずみ)の結果を表5に示す。また、混練後に得られたストランドを長さ約3mmで切り出し、複合樹脂ペレットを得た。得られた複合樹脂ペレットをテフロン(登録商標)シートで挟み、熱プレス装置にて12MPa、2分、260℃のプレス処理を行い樹脂プレスシートを得た。得られた樹脂プレスシートは、マイクロスコープにより観察し、表3に示す分散評価方法を用いて、凝集物の有無やそのサイズを測定し、樹脂への分散性を評価した。 The obtained dumbbell piece was subjected to a tensile test with a precision universal tester (manufactured by Shimadzu Corporation, product name: Autograph AG-50KNXD) after conditioning for 7 days or more. The test conditions were set at a test speed of 10 mm/min and a distance between grips of 60 mm. Table 5 shows the obtained mechanical properties (tensile strength, tensile modulus, strain). Further, the strand obtained after kneading was cut into a length of about 3 mm to obtain a composite resin pellet. The resulting composite resin pellets were sandwiched between Teflon (registered trademark) sheets and pressed at 260° C. for 2 minutes at 12 MPa using a heat press to obtain a pressed resin sheet. The obtained resin press sheet was observed with a microscope, and the presence or absence of aggregates and their sizes were measured using the dispersion evaluation method shown in Table 3 to evaluate the dispersibility in the resin.

[比較例6]
セルロース繊維を含まない樹脂体の比較例として、表5に示す配合割合でナイロン6単体でのサンプル作製を行った。また試験片は実施例11と同様の方法で試作し、評価した。
[Comparative Example 6]
As a comparative example of a resin body containing no cellulose fiber, a sample was prepared from nylon 6 alone at the compounding ratio shown in Table 5. Also, a test piece was prepared by the same method as in Example 11 and evaluated.

Figure 0007260318000005
Figure 0007260318000005


Claims (7)

セルロース繊維を含むセルロース繊維水系分散体であって、
前記セルロース繊維の平均繊維径が1μm以上17μm以下であり、
前記セルロース繊維の構成糖成分におけるヘミセルロース分の割合が50%以下であり
前記セルロース繊維の粘度平均分子量が10万以上である、セルロース繊維水系分散体。
A cellulose fiber aqueous dispersion containing cellulose fibers,
The average fiber diameter of the cellulose fibers is 1 μm or more and 17 μm or less,
A cellulose fiber aqueous dispersion, wherein the proportion of hemicellulose in the constituent sugar components of the cellulose fibers is 50% or less, and the viscosity average molecular weight of the cellulose fibers is 100,000 or more.
前記セルロース繊維が、セルロースI型結晶を有する請求項1に記載のセルロース繊維水系分散体。 The cellulose fiber aqueous dispersion according to claim 1, wherein the cellulose fiber has cellulose type I crystals. さらに、界面活性剤を含む請求項1又は2に記載のセルロース繊維水系分散体。 3. The aqueous cellulose fiber dispersion according to claim 1, further comprising a surfactant. 前記界面活性剤がステアリン酸、オレイン酸、グリセリン、及びポリグリセリン誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項3に記載のセルロース繊維水系分散体。 4. The aqueous cellulose fiber dispersion according to claim 3, wherein the surfactant is at least one selected from the group consisting of stearic acid, oleic acid, glycerin and polyglycerin derivatives. 前記界面活性剤がセルロース繊維100質量部に対して1質量部以上30質量部以下である請求項3又は4に記載のセルロース繊維水系分散体。 The cellulose fiber aqueous dispersion according to claim 3 or 4, wherein the surfactant is 1 part by mass or more and 30 parts by mass or less per 100 parts by mass of the cellulose fibers. 前記セルロース繊維の粘度平均分子量が20万以上である請求項1~5のいずれか1項に記載のセルロース繊維水系分散体。The cellulose fiber aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 5, wherein the cellulose fiber has a viscosity average molecular weight of 200,000 or more. 前記ヘミセルロース分の割合が5%以下である請求項1~6のいずれか1項に記載のセルロース繊維水系分散体。The cellulose fiber aqueous dispersion according to any one of claims 1 to 6, wherein the hemicellulose content is 5% or less.
JP2019019371A 2019-02-06 2019-02-06 Cellulose fiber aqueous dispersion Active JP7260318B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019019371A JP7260318B2 (en) 2019-02-06 2019-02-06 Cellulose fiber aqueous dispersion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019019371A JP7260318B2 (en) 2019-02-06 2019-02-06 Cellulose fiber aqueous dispersion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020125417A JP2020125417A (en) 2020-08-20
JP7260318B2 true JP7260318B2 (en) 2023-04-18

Family

ID=72084711

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019019371A Active JP7260318B2 (en) 2019-02-06 2019-02-06 Cellulose fiber aqueous dispersion

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7260318B2 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008129955A1 (en) 2007-04-13 2008-10-30 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Aqueous dispersion and aqueous cosmetic preparation
US20080265222A1 (en) 2004-11-03 2008-10-30 Alex Ozersky Cellulose-Containing Filling Material for Paper, Tissue, or Cardboard Products, Method for the Production Thereof, Paper, Tissue, or Carboard Product Containing Such a Filling Material, or Dry Mixture Used Therefor
JP2009299043A (en) 2008-05-13 2009-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp Minute cellulose fiber dispersion liquid, polymer cellulose composite and opening method of cellulose fiber
JP2010013604A (en) 2008-07-07 2010-01-21 Toray Ind Inc Cellulose dispersion
JP2013189574A (en) 2012-03-14 2013-09-26 Fuji Xerox Co Ltd Resin composition and resin molded article
WO2014024876A1 (en) 2012-08-10 2014-02-13 王子ホールディングス株式会社 Microfibrous cellulose aggregate, method for manufacturing microfibrous cellulose aggregate, and method for remanufacturing microfibrous cellulose dispersion liquid
JP2017101184A (en) 2015-12-03 2017-06-08 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber-containing dried material and production method thereof, and method for producing cellulose nanofiber fluid dispersion
JP2017106012A (en) 2015-12-08 2017-06-15 王子ホールディングス株式会社 Paint composition and writing instrument
JP2018154699A (en) 2017-03-16 2018-10-04 大王製紙株式会社 Method for producing cellulose nanofiber film
JP2019014865A (en) 2016-12-28 2019-01-31 旭化成株式会社 Cellulose-containing resin composition

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080265222A1 (en) 2004-11-03 2008-10-30 Alex Ozersky Cellulose-Containing Filling Material for Paper, Tissue, or Cardboard Products, Method for the Production Thereof, Paper, Tissue, or Carboard Product Containing Such a Filling Material, or Dry Mixture Used Therefor
WO2008129955A1 (en) 2007-04-13 2008-10-30 Dai-Ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. Aqueous dispersion and aqueous cosmetic preparation
JP2009299043A (en) 2008-05-13 2009-12-24 Mitsubishi Chemicals Corp Minute cellulose fiber dispersion liquid, polymer cellulose composite and opening method of cellulose fiber
JP2010013604A (en) 2008-07-07 2010-01-21 Toray Ind Inc Cellulose dispersion
JP2013189574A (en) 2012-03-14 2013-09-26 Fuji Xerox Co Ltd Resin composition and resin molded article
WO2014024876A1 (en) 2012-08-10 2014-02-13 王子ホールディングス株式会社 Microfibrous cellulose aggregate, method for manufacturing microfibrous cellulose aggregate, and method for remanufacturing microfibrous cellulose dispersion liquid
JP2017101184A (en) 2015-12-03 2017-06-08 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber-containing dried material and production method thereof, and method for producing cellulose nanofiber fluid dispersion
JP2017106012A (en) 2015-12-08 2017-06-15 王子ホールディングス株式会社 Paint composition and writing instrument
JP2019014865A (en) 2016-12-28 2019-01-31 旭化成株式会社 Cellulose-containing resin composition
JP2018154699A (en) 2017-03-16 2018-10-04 大王製紙株式会社 Method for producing cellulose nanofiber film

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARBOCEL セルロースナノファイバー プラスチック向け,レッテンマイヤージャパン株式会社
セルロースの微粉化・ミクロフィブリル化,紙パルプ 技術タイムス,Vol.28,No.9,1985年,p.5-11
データシート ARBOCEL,2013年,www.anyking.com.tw/upload/1091028115949.pdf

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020125417A (en) 2020-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7142586B2 (en) Dried Cellulose Fiber, Cellulose Fiber-Resin Composite, Molded Body
Lu et al. Morphological, crystalline, thermal and physicochemical properties of cellulose nanocrystals obtained from sweet potato residue
CN108779261B (en) Master batch containing acylation modified microfibrillated plant fiber
Posada et al. Drying and redispersion of plant cellulose nanofibers for industrial applications: a review
Chen et al. Individual cotton cellulose nanofibers: pretreatment and fibrillation technique
Gan et al. Focus on gradientwise control of the surface acetylation of cellulose nanocrystals to optimize mechanical reinforcement for hydrophobic polyester-based nanocomposites
Bandera et al. Influence of mechanical treatments on the properties of cellulose nanofibers isolated from microcrystalline cellulose
JP6889358B2 (en) Cellulose nanofiber-containing resin composition
JP3787598B2 (en) Method for producing flat cellulose particles
JP6522396B2 (en) Method for producing cellulose porous body
JP6871079B2 (en) Method for producing defibrated cellulose fiber and method for producing resin composition
Elhi et al. Ionic liquids as solvents for making composite materials from cellulose
Lamm et al. Exploiting chitosan to improve the interface of nanocellulose reinforced polymer composites
Garavand et al. Recent advances in qualitative and quantitative characterization of nanocellulose-reinforced nanocomposites: A review
Tian et al. A facile approach for preparing nanofibrillated cellulose from bleached corn stalk with tailored surface functions
JP7260318B2 (en) Cellulose fiber aqueous dispersion
JP2024028346A (en) Cellulose particles and cellulose particle dispersions
Cai et al. Impact of variability of cotton gin trash on the properties of powders prepared from distinct mechanical approaches
EP4306574A1 (en) Composite powder and method for manufacturing same
JP2022169490A (en) Dried product and method for producing the same, and method for producing resin composition
Gond et al. Extraction and properties of cellulose for polymer composites
JP2012207056A (en) Method of manufacturing cellulose powder
JP7034748B2 (en) Method for producing dried biomass nanofiber and method for producing biomass nanofiber resin composite
CN110511547A (en) Composition, composite material and preparation method for 3D printing
JP7291367B2 (en) Intermediate and method for producing intermediate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210625

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220524

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220722

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221108

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230110

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230404

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230406

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7260318

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151