JP7303794B2 - METHOD FOR MANUFACTURING CELLULOSE NANOFIBER DRY SOLID - Google Patents

METHOD FOR MANUFACTURING CELLULOSE NANOFIBER DRY SOLID Download PDF

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Description

本発明は、セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing cellulose nanofiber dry solids.

セルロースナノファイバー(以下、CNFということがある。)は、水系媒体での分散性に優れている約3~数百nm程度の繊維径を有する微細繊維であり、食品、化粧品、医療品又は塗料等の粘度の保持、食品原料生地の強化、水分の保持、食品安定性向上、低カロリー添加物又は乳化安定化助剤としての利用が期待されている。水に分散している状態(湿潤状態)のCNFを乾燥させて乾燥固形物とした場合には、微細セルロース繊維の繊維間に水素結合が形成されるため、この乾燥固形物に水を加えて再分散させようとしても、粘度などの諸特性が乾燥前(湿潤状態)と同等までには復元しなくなる。このため、CNFは水に分散している状態(湿潤状態)で製造され、通常、乾燥させずに湿潤状態のままで各種用途に使用されている。 Cellulose nanofibers (hereinafter sometimes referred to as CNF) are fine fibers with a fiber diameter of about 3 to several hundred nm that are excellent in dispersibility in aqueous media, and are used in foods, cosmetics, medical products, or paints. It is expected to be used as a viscosity retention such as, strengthening of food raw material dough, moisture retention, food stability improvement, low calorie additive or emulsification stabilizing aid. When the CNF dispersed in water (wet state) is dried to form a dry solid, hydrogen bonds are formed between the fibers of the fine cellulose fibers, so water is added to the dry solid. Even if you try to re-disperse it, the properties such as viscosity will not be restored to the same level as before drying (wet state). For this reason, CNF is produced in a state of being dispersed in water (wet state), and is usually used in various applications in a wet state without being dried.

しかしながら、この湿潤状態のCNFを安定に保つためには、CNFに対して数倍~数百倍の質量の水が必要であり、保存スペースの確保、保存及び輸送コストの増大等、種々の問題点がある。湿潤状態のセルロースを乾燥する手段としては、凍結乾燥法(特許文献1)や臨界点乾燥法、また、グリセリンなどの再分散剤を添加する方法(特許文献2)などが提案されている。 However, in order to keep the CNF in this wet state stable, it is necessary to have several times to several hundred times the mass of water relative to the CNF, and various problems such as securing storage space, increasing storage and transportation costs, etc. there is a point As means for drying cellulose in a wet state, a freeze-drying method (Patent Document 1), a critical point drying method, and a method of adding a redispersant such as glycerin (Patent Document 2) have been proposed.

特開平6-233691号公報JP-A-6-233691 特開2017-78145号公報JP 2017-78145 A

しかしながら、CNFを凍結乾燥した場合、膨大なエネルギーが必要となるとともに、条件によってはCNFの微細繊維間の水が凍結する際に、微細繊維間の空隙よりも大きな氷晶の成長がおこり、CNFの微細繊維同士の会合が発生するなどの問題が生じる。また、グリセリンのような再分散剤を添加して乾燥させると、見かけ上CNFが凝集していなくても、乾燥後に再分散させた際のCNFの粘度などの物性が、乾燥前に比べて著しく低下するという問題があった。 However, when CNF is freeze-dried, a huge amount of energy is required, and depending on the conditions, when the water between the fine fibers of CNF freezes, ice crystals larger than the gaps between the fine fibers grow. Problems such as association of fine fibers occur. In addition, when a redispersing agent such as glycerin is added and dried, even if the CNF does not appear to aggregate, the physical properties such as the viscosity of the CNF when redispersed after drying are significantly compared to before drying. I had a problem with the drop.

そこで、本発明は、再分散性が良好なCNFの乾燥固形物を提供することを目的とする。再分散性が良好とは、乾燥前の湿潤状態のCNF分散液の粘度と、CNF乾燥固形物とした後に再分散して得られたCNF分散液の粘度との間の変化率が小さいことをいう。 Therefore, an object of the present invention is to provide a CNF dry solid having good redispersibility. Good redispersibility means that the change rate between the viscosity of the CNF dispersion in a wet state before drying and the viscosity of the CNF dispersion obtained by redispersing after making the CNF dry solid is small. say.

本発明は以下を提供する。
[1] セルロースナノファイバーと溶媒との混合物を、真空乾燥装置を用いて乾燥することを含む、セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[2] 前記真空乾燥装置を用いて乾燥することが、40~100℃の温度で行われる、[1]記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[3] 前記真空乾燥装置を用いて乾燥することが、40~90℃の温度で行われる、[1]記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[4] 前記真空乾燥装置がドラム型の真空乾燥装置である、[1]~[3]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[5] 前記セルロースナノファイバーと溶媒との混合物のpHを8~11に調整することをさらに含む、[1]~[4]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[6] 前記溶媒が親水性有機溶媒を含む、[1]~[5]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[7] 前記セルロースナノファイバーが、セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、カルボキシル基量が0.6~3.0mmol/gであるカルボキシル化セルロースナノファイバーである、[1]~[6]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[8] 前記セルロースナノファイバーが、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01~0.50であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーである、[1]~[6]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[9] 前記セルロースナノファイバーと溶媒との混合物が、さらに、セルロースナノファイバーの乾燥質量に対して、水溶性高分子を5~300質量%含有する、[1]~[8]のいずれか1つに記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
[10] 前記水溶性高分子がカルボキシメチルセルロース及びその塩である、[9]に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
The present invention provides the following.
[1] A method for producing a dry solid of cellulose nanofibers, which comprises drying a mixture of cellulose nanofibers and a solvent using a vacuum drying device.
[2] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to [1], wherein the drying using the vacuum drying apparatus is performed at a temperature of 40 to 100°C.
[3] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to [1], wherein the drying using the vacuum drying apparatus is performed at a temperature of 40 to 90°C.
[4] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to any one of [1] to [3], wherein the vacuum drying device is a drum type vacuum drying device.
[5] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to any one of [1] to [4], further comprising adjusting the pH of the mixture of the cellulose nanofibers and solvent to 8 to 11. .
[6] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to any one of [1] to [5], wherein the solvent contains a hydrophilic organic solvent.
[7] The cellulose nanofibers are carboxylated cellulose nanofibers having a carboxyl group content of 0.6 to 3.0 mmol/g relative to the absolute dry mass of the cellulose nanofibers [1] to [6] A method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to any one of .
[8] The cellulose nanofiber according to any one of [1] to [6], wherein the cellulose nanofiber is a carboxymethylated cellulose nanofiber having a degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of 0.01 to 0.50. of cellulose nanofiber dry solids.
[9] Any one of [1] to [8], wherein the mixture of the cellulose nanofibers and the solvent further contains 5 to 300% by mass of a water-soluble polymer relative to the dry mass of the cellulose nanofibers. The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to 1.
[10] The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to [9], wherein the water-soluble polymer is carboxymethylcellulose and its salt.

本発明によれば、再分散性が良好なCNFの乾燥固形物を提供できる。再分散性が良好とは、乾燥前の湿潤状態のCNF分散液の粘度と、CNF乾燥固形物とした後に再分散して得られたCNF分散液の粘度との間の変化率が小さいことをいう。 According to the present invention, it is possible to provide a CNF dry solid having good redispersibility. Good redispersibility means that the change rate between the viscosity of the CNF dispersion in a wet state before drying and the viscosity of the CNF dispersion obtained by redispersing after making the CNF dry solid is small. say.

実施例3及び比較例1の再分散後の水分散/懸濁液の損失正接を示すグラフである。4 is a graph showing the loss tangent of water dispersions/suspensions after redispersion of Example 3 and Comparative Example 1. FIG. 実施例3及び比較例1の再分散後の水分散/懸濁液の懸濁安定性を示す写真である。2 is a photograph showing suspension stability of water dispersion/suspension after redispersion of Example 3 and Comparative Example 1. FIG. 実施例3及び比較例1の再分散後の水分散/懸濁液の乳化安定性を示す写真である。2 is a photograph showing emulsion stability of water dispersion/suspension after redispersion of Example 3 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明において「~」はその両端の値を含む。すなわち「X~Y」はXおよびYを含む。 The present invention will be described in detail below. In the present invention, "-" includes values at both ends thereof. That is, "X through Y" includes X and Y.

本発明のセルロースナノファイバー(CNF)の乾燥固形物は、その固形物を水に再分散させて湿潤状態のCNF分散液に戻した際に、乾燥前の湿潤状態のCNF分散液と比較して、粘度の変化が少ない特性(良好な再分散性)を有する。 The dry solid of cellulose nanofibers (CNF) of the present invention is compared to the wet CNF dispersion before drying when the solid is redispersed in water and returned to the wet CNF dispersion. , has the property of little change in viscosity (good redispersibility).

本発明のCNFの乾燥固形物が、優れた再分散性を発現する理由は明らかではないが、本発明者らは、以下のように推測している。CNFを真空乾燥させることにより、再分散に適した電気的な反発を低下させる要因と考えられる繊維間の水素結合の生成や繊維同士の絡まりを抑制できるためと推測される。さらに、溶媒が親水性有機溶媒を含むと水素結合の生成をより効果的に抑制できるので、当該効果が一層顕著となる。また、比較的低い温度のため、CNFの熱劣化が少なく物性の良好な乾燥固形物を得ることが出来る。 The reason why the dry solid of CNF of the present invention exhibits excellent redispersibility is not clear, but the present inventors speculate as follows. It is presumed that the vacuum drying of CNF can suppress the generation of hydrogen bonding between fibers and the entanglement of fibers, which are considered to be factors that reduce the electrical repulsion suitable for redispersion. Furthermore, when the solvent contains a hydrophilic organic solvent, the formation of hydrogen bonds can be suppressed more effectively, so the effect becomes even more remarkable. In addition, since the temperature is relatively low, the CNF is less thermally degraded and a dry solid with good physical properties can be obtained.

なお、本発明において、セルロースナノファイバーの乾燥固形物とは、絶乾(溶媒量0質量%)状態のものまたは溶媒量が15質量%以下である湿潤状態のものをいう。輸送にかかる費用を低減させるという観点から、溶媒量は0~15質量%が好ましく、0~10質量%であることがより好ましい。 In the present invention, the dry solid of cellulose nanofibers refers to those in an absolute dry state (with a solvent content of 0% by mass) or those in a wet state with a solvent content of 15% by mass or less. From the viewpoint of reducing transportation costs, the solvent amount is preferably 0 to 15% by mass, more preferably 0 to 10% by mass.

(セルロースナノファイバー)
本発明において、セルロースナノファイバー(CNF)は、セルロース系原料であるパルプなどがナノメートルレベルの繊維幅まで微細化されたものであり、通常は、繊維幅が約3~数百nm程度、例えば、4~500nm程度の微細繊維である。セルロースナノファイバーの平均繊維径および平均繊維長は、原子間力顕微鏡(AFM)または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、各繊維を観察した結果から得られる繊維径および繊維長の平均値を算出ることによって得ることができる。また、平均繊維長を平均繊維径で除すことによりアスペクト比を算出することができる。セルロースナノファイバーは、パルプに機械的な力を加えて微細化することで得ることができ、あるいは、カルボキシル化したセルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)、カルボキシメチル化したセルロース、リン酸エステル基を導入したセルロース、カチオン化したセルロースなどの化学変性セルロース(化学変性パルプ)を解繊することによって得ることができる。
(cellulose nanofiber)
In the present invention, cellulose nanofibers (CNF) are cellulose-based raw materials, such as pulp, which have been refined to nanometer-level fiber widths. , about 4 to 500 nm. The average fiber diameter and average fiber length of cellulose nanofibers are the average values of the fiber diameter and fiber length obtained from the results of observing each fiber using an atomic force microscope (AFM) or a transmission electron microscope (TEM). It can be obtained by calculating Also, the aspect ratio can be calculated by dividing the average fiber length by the average fiber diameter. Cellulose nanofibers can be obtained by refining pulp by mechanical force, or by introducing carboxylated cellulose (also called oxidized cellulose), carboxymethylated cellulose, or phosphate ester groups. It can be obtained by defibrating chemically modified cellulose (chemically modified pulp) such as cellulose and cationized cellulose.

(溶媒)
本発明で用いられる溶媒は特に限定されないが、水、親水性有機溶媒、疎水性有機溶媒またはこれらの混合溶媒であることが好ましい。化学変性パルプおよびCNFの分散性を考慮すると、溶媒としては水、または水と親水性有機溶媒との混合溶媒が好ましい。溶媒が水である場合は、化学変性パルプを解繊して得たCNFの水分散液をそのまま乾燥に供することができる。または、当該水分散液に乾燥またはろ過処理等の前処理を行い濃縮された水分散液としてから本発明の乾燥工程に供してもよい。
(solvent)
Although the solvent used in the present invention is not particularly limited, it is preferably water, a hydrophilic organic solvent, a hydrophobic organic solvent, or a mixed solvent thereof. Considering the dispersibility of the chemically modified pulp and CNF, the solvent is preferably water or a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent. When the solvent is water, the CNF aqueous dispersion obtained by defibrating the chemically modified pulp can be dried as it is. Alternatively, the aqueous dispersion may be subjected to a pretreatment such as drying or filtration to form a concentrated aqueous dispersion and then subjected to the drying step of the present invention.

溶媒を水と親水性有機溶媒との混合溶媒とする場合は、前述の化学変性パルプの水分散液または酸性化処理した化学変性パルプの水分散液またはCNFの水分散液に親水性有機溶媒を添加する、あるいは水分散液の一部を親水性有機溶媒に置換すればよい。当該置換は、前記化学変性パルプの水分散液から水を乾燥またはろ過等により除去し、濃縮された水分散液または化学変性パルプのウェットケーキを得て、これに親水性有機溶媒を添加するなどして調製できる。溶媒の量は、水質量に対し、10~100質量%となる量であることが好ましく、20~80質量%となる量であることがより好ましい。 When the solvent is a mixed solvent of water and a hydrophilic organic solvent, a hydrophilic organic solvent is added to the aqueous dispersion of chemically modified pulp, the aqueous dispersion of acidified chemically modified pulp, or the aqueous dispersion of CNF. may be added, or a portion of the aqueous dispersion may be replaced with a hydrophilic organic solvent. The substitution is performed by removing water from the chemically modified pulp aqueous dispersion by drying or filtering to obtain a concentrated aqueous dispersion or a chemically modified pulp wet cake, to which a hydrophilic organic solvent is added. can be prepared by The amount of the solvent is preferably 10 to 100% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, relative to the mass of water.

親水性有機溶媒とは、水に溶解する有機溶媒である。その例として、メタノール、エタノール、2-プロパノール、ブタノール、グリセリン、アセトン、メチルエチルケトン、1,4-ジオキサン、N-メチル-2-ピロリドン、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、およびこれらの組合せが挙げられる。中でもメタノール、エタノール、2-プロパノール等の炭素数が1~4の低級アルコールが好ましく、安全性および入手容易性の観点から、メタノール、エタノールがより好ましく、エタノールがさらに好ましい。 A hydrophilic organic solvent is an organic solvent that dissolves in water. Examples include methanol, ethanol, 2-propanol, butanol, glycerin, acetone, methyl ethyl ketone, 1,4-dioxane, N-methyl-2-pyrrolidone, tetrahydrofuran, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, Dimethylsulfoxide, acetonitrile, and combinations thereof. Among them, lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms such as methanol, ethanol, and 2-propanol are preferred, and from the viewpoint of safety and availability, methanol and ethanol are more preferred, and ethanol is even more preferred.

前記混合溶媒中の親水性有機溶媒の量は、混合溶媒の質量に対し10質量%以上が好ましく、20質量%以上がより好ましく、25質量%以上がさらに好ましい。当該量の上限は限定されないが95質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。また、発明の効果を損なわない程度で、混合溶媒は疎水性有機溶媒を含んでいてもよい。 The amount of the hydrophilic organic solvent in the mixed solvent is preferably 10% by mass or more, more preferably 20% by mass or more, and even more preferably 25% by mass or more, relative to the mass of the mixed solvent. Although the upper limit of the amount is not limited, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. Moreover, the mixed solvent may contain a hydrophobic organic solvent to the extent that the effects of the invention are not impaired.

(乾燥固形物の製造方法)
セルロースナノファイバーと溶媒との混合物を真空乾燥させることで、再分散性の良好なセルロースナノファイバーの乾燥固形物を得ることができる。この際、上記混合物は水溶性高分子を含有していてもよい。また、混合物のpHを8~11に調整した後に真空乾燥させると、再分散性がさらに良好なセルロースナノファイバーの乾燥固形物を得ることができるので好ましい。pHを調整する際には、水酸化ナトリウムなどを用いればよい。
(Method for producing dry solid)
By vacuum-drying a mixture of cellulose nanofibers and a solvent, a dry solid of cellulose nanofibers with good redispersibility can be obtained. At this time, the mixture may contain a water-soluble polymer. Further, it is preferable to adjust the pH of the mixture to 8 to 11 and then vacuum dry it, because it is possible to obtain a dry solid of cellulose nanofibers with even better redispersibility. Sodium hydroxide or the like may be used to adjust the pH.

(真空乾燥)
本発明において、真空乾燥とは真空または減圧下で乾燥する方法である。気圧が下がると空気中の水蒸気分圧が下がり、水分の沸点が低下し蒸発速度が加速され、対象物の乾燥を速めることができ、サンプルへの熱影響が軽減される。
(Vacuum drying)
In the present invention, vacuum drying is a method of drying under vacuum or reduced pressure. Lower atmospheric pressure lowers the partial pressure of water vapor in the air, lowers the boiling point of water, accelerates the evaporation rate, accelerates the drying of the object, and reduces the thermal effect on the sample.

真空または減圧下で乾燥を行う際、0~50kPaの範囲で乾燥を行うことが好ましい。真空装置による圧力は、低圧である方が水分をより低温で蒸発させることが出来るため、50kPa以下であることが好ましく、30kPa以下であることがより好ましく、10kPa以下であることが更に好ましい。 When drying in vacuum or under reduced pressure, it is preferable to dry in the range of 0 to 50 kPa. The pressure of the vacuum device is preferably 50 kPa or less, more preferably 30 kPa or less, and even more preferably 10 kPa or less, because the lower the pressure, the more moisture can be evaporated at a lower temperature.

本発明の乾燥工程では、前記混合物を40~100℃のような比較的低い温度において真空乾燥させてCNFの乾燥固形物を得ることが好ましい。前記混合物を40~90℃のような低い温度において真空乾燥させてCNFの乾燥固形物を得ることも好ましい。乾燥温度が低いと生産効率が低下するため、乾燥温度は40℃以上であることが好ましく、45℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることが更に好ましい。また、乾燥温度が高いとセルロースの着色や損傷が生じるため100℃以下であることが好ましく、90℃以下であることがより好ましく、85℃以下であることがより好ましく、80℃以下であることが更に好ましく、80℃未満であってもよい。 Preferably, in the drying step of the present invention, the mixture is vacuum dried at a relatively low temperature such as 40-100° C. to obtain a dry solid of CNF. It is also preferred to vacuum dry the mixture at a low temperature such as 40-90° C. to obtain a dry solid of CNF. If the drying temperature is low, production efficiency decreases, so the drying temperature is preferably 40° C. or higher, more preferably 45° C. or higher, and even more preferably 50° C. or higher. In addition, if the drying temperature is high, the cellulose is colored or damaged, so the drying temperature is preferably 100°C or lower, more preferably 90°C or lower, more preferably 85°C or lower, and 80°C or lower. is more preferable, and may be less than 80°C.

真空乾燥装置としては、特に限定されないが、真空式箱型乾燥装置、真空式ドラムドライヤ、真空式噴霧乾燥機、真空式ベルト乾燥機等を単独で又は2つ以上組み合わせて用いることができる。 The vacuum drying apparatus is not particularly limited, but a vacuum box type drying apparatus, a vacuum drum dryer, a vacuum spray dryer, a vacuum belt dryer, or the like can be used alone or in combination of two or more.

(真空式ドラムドライヤ)
これらの中でも、ドラム型の真空乾燥装置を用いることが、均一に被乾燥物に熱エネルギーを直接供給するためエネルギー効率の点から好ましい。ドラム型の真空乾燥装置とは、加熱されたドラムを真空または減圧下に配置しておき、ドラムを回転させつつドラム表面にCNFと溶媒との混合物を連続的に供給し、溶媒の蒸発及び濃縮を行うと同時にドラム表面にCNFを薄膜状に付着させて乾燥し、ドラム表面に形成された乾燥物をナイフで掻き取ることにより乾燥固形物を製造する装置である。ドラム型の真空乾燥装置を用いる場合には、上記の乾燥温度は、ドラム表面の温度に相当する。水を含んだセルロースナノファイバーを乾燥する際には、乾燥処理効率を上げるために、水分をできるだけ少なくする前濃縮処理が通常行われるが、この際液粘度の上昇が乾燥処理の障害となる。これに対して、ドラム型の真空乾燥装置を用いると、薄膜を形成させて乾燥させることができるため、乾燥処理をより効率的に、均一に短時間で行うことができ、好ましい。更に、ドラム型の真空乾燥装置は必要以上に熱を加えない点、及び、直ちに乾燥物を回収できる点からも好ましい。ドラム型の真空乾燥装置には、2本のドラムを用いるダブルドラム型またはツインドラム型の装置、あるいは1本のドラムを用いるシングルドラム型の装置があるが、いずれを用いてもよい。これらの中では、ドラム間のクリアランスを調整することで薄膜の膜厚の調整ができるダブルドラム型の装置は好ましい。
(Vacuum type drum dryer)
Among these, it is preferable to use a drum-type vacuum drying apparatus from the viewpoint of energy efficiency, because the thermal energy is directly and uniformly supplied to the material to be dried. A drum-type vacuum drying apparatus is a heated drum placed under vacuum or reduced pressure, continuously supplying a mixture of CNF and a solvent to the drum surface while rotating the drum, and evaporating and concentrating the solvent. At the same time, CNF is attached to the drum surface in a thin film and dried, and the dried product formed on the drum surface is scraped off with a knife to produce a dry solid. When a drum-type vacuum drying apparatus is used, the above drying temperature corresponds to the temperature of the drum surface. When drying cellulose nanofibers containing water, a pre-concentration process is usually performed to reduce the water content as much as possible in order to increase the efficiency of the drying process. On the other hand, the use of a drum-type vacuum drying apparatus is preferable because a thin film can be formed and dried, and the drying process can be performed more efficiently and uniformly in a short period of time. Furthermore, a drum-type vacuum drying apparatus is preferable from the point that heat is not applied more than necessary and the dried material can be recovered immediately. The drum-type vacuum drying apparatus includes a double-drum type or twin-drum type apparatus using two drums, or a single-drum type apparatus using one drum, and any of them may be used. Among these, a double-drum type apparatus is preferable because the thickness of the thin film can be adjusted by adjusting the clearance between the drums.

ドラム表面に形成する薄膜の膜厚としては、50~1000μmが好ましく、100~300μmがさらに好ましい。50μm以上であると、乾燥後の掻き取りが容易であり、また、1000μm以下であると再分散性のさらなる向上効果がみられる。 The thickness of the thin film formed on the surface of the drum is preferably 50-1000 μm, more preferably 100-300 μm. When it is 50 μm or more, it is easy to scrape off after drying, and when it is 1000 μm or less, the redispersibility is further improved.

(セルロース原料)
セルロースナノファイバーの原料となるセルロースとしては、植物、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものが知られており、本発明ではそのいずれも使用できる。植物由来のものとしては、例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)が挙げられる。本発明においては、植物または微生物由来のセルロース繊維が好ましく、植物由来のセルロース繊維がより好ましい。セルロース原料は、以下に説明するように化学変性を行ってもよい。上述のセルロース原料または化学変性したセルロース原料(化学変性セルロースまたは化学変性パルプ)の繊維幅をナノメートルレベルにまで微細化することにより、セルロースナノファイバーまたは化学変性セルロースナノファイバーを得ることができる。
(raw material for cellulose)
Cellulose, which is a raw material for cellulose nanofibers, is known to originate from plants, animals (e.g., sea squirts), algae, microorganisms (e.g., acetobacter), microbial products, and the like. You can use either of them. Plant-derived materials include, for example, wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural waste, cloth, pulp (unbleached softwood kraft pulp (NUKP), bleached softwood kraft pulp (NBKP), unbleached hardwood kraft pulp ( LUKP), bleached hardwood kraft pulp (LBKP), unbleached softwood sulfite pulp (NUSP), bleached softwood sulfite pulp (NBSP), thermomechanical pulp (TMP), recycled pulp, waste paper, etc.). In the present invention, plant- or microorganism-derived cellulose fibers are preferred, and plant-derived cellulose fibers are more preferred. The cellulose raw material may be chemically modified as described below. Cellulose nanofibers or chemically modified cellulose nanofibers can be obtained by refining the fiber width of the cellulose raw material or chemically modified cellulose raw material (chemically modified cellulose or chemically modified pulp) to the nanometer level.

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

なお、本明細書において、化学変性CNFの調製に用いる化学変性セルロースの一種である「カルボキシメチル化したセルロース」は、水に分散した際にも繊維状の形状の少なくとも一部が維持されるものをいう。したがって、「カルボキシメチル化したセルロース」は、後述する水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロースとは区別される。「カルボキシメチル化したセルロース」の水分散液を電子顕微鏡で観察すると、繊維状の物質を観察することができる。一方、水溶性高分子の一種であるカルボキシメチルセルロースの水分散液を観察しても、繊維状の物質は観察されない。また、「カルボキシメチル化したセルロース」はX線回折で測定した際にセルロースI型結晶のピークを観測することができるが、水溶性高分子のカルボキシメチルセルロースではセルロースI型結晶はみられない。 In the present specification, "carboxymethylated cellulose", which is a kind of chemically modified cellulose used for the preparation of chemically modified CNF, maintains at least a part of the fibrous shape even when dispersed in water. Say. Therefore, "carboxymethylated cellulose" is distinguished from carboxymethyl cellulose, which is a type of water-soluble polymer described below. When an aqueous dispersion of "carboxymethylated cellulose" is observed with an electron microscope, a fibrous substance can be observed. On the other hand, no fibrous substance is observed in an aqueous dispersion of carboxymethyl cellulose, which is a type of water-soluble polymer. In addition, when "carboxymethylated cellulose" is measured by X-ray diffraction, a peak of cellulose type I crystals can be observed, but cellulose type I crystals are not observed in carboxymethyl cellulose, which is a water-soluble polymer.

カルボキシメチル化セルロースを後述の方法で解繊することにより、カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを製造することができる。なお、カルボキシメチル化セルロースにおけるカルボキシメチル置換度と、同カルボキシメチル化セルロースを解繊することにより得たカルボキシメチル化セルロースナノファイバーのカルボキシメチル置換度とは、通常同じである。 Carboxymethylated cellulose nanofibers can be produced by defibrating carboxymethylated cellulose by the method described below. The degree of carboxymethyl substitution in carboxymethylated cellulose and the degree of carboxymethyl substitution in carboxymethylated cellulose nanofibers obtained by defibrating the carboxymethylated cellulose are usually the same.

[カルボキシル化]
本発明において、化学変性CNFの調製に用いる化学変性セルロースとして、カルボキシル化(酸化)したセルロースを用いてもよい。カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されるものではないが、カルボキシル化の際には、カルボキシル化セルロースの絶乾質量に対して、カルボキシル基の量が0.6~3.0mmol/gとなるように調整することが好ましく、0.6~2.0mmol/gとなるように調整することがさらに好ましく、1.0mmol/g~2.0mmol/gになるように調整することがさらに好ましい。
[Carboxylation]
In the present invention, carboxylated (oxidized) cellulose may be used as chemically modified cellulose used for preparing chemically modified CNF. Carboxylated cellulose (also called oxidized cellulose) can be obtained by carboxylating (oxidizing) the above cellulose raw material by a known method. Although not particularly limited, during carboxylation, it is preferable to adjust the amount of carboxyl groups to 0.6 to 3.0 mmol/g with respect to the absolute dry weight of the carboxylated cellulose. , more preferably 0.6 to 2.0 mmol/g, more preferably 1.0 mmol/g to 2.0 mmol/g.

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

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

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

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

酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などを使用できる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。酸化剤の使用量としては、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.5~500mmolが好ましく、0.5~50mmolがより好ましく、1~25mmolがさらに好ましく、3~10mmolが最も好ましい。また、例えば、N-オキシル化合物1molに対して1~40molが好ましい。 Known oxidizing agents can be used, for example, halogens, hypohalous acids, halogenous acids, perhalogenates or salts thereof, halogen oxides, peroxides and the like can be used. Among them, sodium hypochlorite is preferable because it is inexpensive and has less environmental load. The amount of the oxidizing agent used is preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, even more preferably 1 to 25 mmol, and most preferably 3 to 10 mmol, relative to 1 g of absolute dry cellulose. Further, for example, 1 to 40 mol is preferable per 1 mol of the N-oxyl compound.

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

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

また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、効率よく酸化させることができる。 Moreover, the oxidation reaction may be carried out in two steps. For example, by oxidizing the oxidized cellulose obtained by filtration after the completion of the reaction in the first step, again under the same or different reaction conditions, the reaction can be efficiently It can be oxidized well.

カルボキシル化(酸化)方法の別の例として、オゾンを含む気体とセルロース原料とを接触させることにより酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、グルコピラノース環の少なくとも2位および6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50~250g/m3であることが好ましく、50~220g/m3であることがより好ましい。セルロース原料に対するオゾン添加量は、セルロース原料の固形分を100質量部とした際に、0.1~30質量部であることが好ましく、5~30質量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0~50℃であることが好ましく、20~50℃であることがより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、1~360分程度であり、30~360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化および分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となる。オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて、追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸などが挙げられる。例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶媒中に溶解して酸化剤溶液を作成し、溶液中にセルロース原料を浸漬させることにより追酸化処理を行うことができる。Another example of the carboxylation (oxidation) method is a method of oxidizing by contacting a cellulose raw material with an ozone-containing gas. This oxidation reaction oxidizes at least the hydroxyl groups at the 2- and 6-positions of the glucopyranose ring and causes degradation of the cellulose chain. The ozone concentration in the ozone-containing gas is preferably 50-250 g/m 3 , more preferably 50-220 g/m 3 . The amount of ozone added to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 30 parts by mass, more preferably 5 to 30 parts by mass, when the solid content of the cellulose raw material is 100 parts by mass. The ozone treatment temperature is preferably 0 to 50°C, more preferably 20 to 50°C. The ozone treatment time is not particularly limited, but is about 1 to 360 minutes, preferably about 30 to 360 minutes. When the ozone treatment conditions are within these ranges, cellulose can be prevented from being excessively oxidized and decomposed, and the yield of oxidized cellulose is improved. After the ozone treatment, additional oxidation treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used in the additional oxidation treatment is not particularly limited, but examples include chlorine-based compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, and peracetic acid. For example, the additional oxidation treatment can be performed by dissolving these oxidizing agents in a polar organic solvent such as water or alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and immersing the cellulose raw material in the solution.

酸化セルロースのカルボキシル基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件をコントロールすることで調整することができる。なお、酸化セルロースにおけるカルボキシル基の量と、同酸化セルロースを解繊することにより得た酸化セルロースナノファイバーのカルボキシル基の量とは、通常同じである。 カルボキシル化セルロース(酸化セルロース)を後述の方法で解繊することにより、カルボキシル化セルロースナノファイバー(酸化セルロースナノファイバー)を製造することができる。 The amount of carboxyl groups in the oxidized cellulose can be adjusted by controlling the reaction conditions such as the amount of the oxidizing agent added and the reaction time. The amount of carboxyl groups in oxidized cellulose and the amount of carboxyl groups in oxidized cellulose nanofibers obtained by defibrating the oxidized cellulose are usually the same. Carboxylated cellulose nanofibers (oxidized cellulose nanofibers) can be produced by defibrating carboxylated cellulose (oxidized cellulose) by the method described below.

[カチオン化]
化学変性CNFの調製に用いる化学変性セルロースとして、前記カルボキシル化セルロースをさらにカチオン化したセルロースを使用してもよい。当該カチオン変性されたセルロース(カチオン化セルロース)は、前記カルボキシル化セルロース原料に、グリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルトリアルキルアンモニウムハイドライトまたはそのハロヒドリン型などのカチオン化剤と、触媒である水酸化アルカリ金属(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)を、水または炭素数1~4のアルコールの存在下で反応させることによって得ることができる。
[Cationization]
As chemically modified cellulose used for preparing chemically modified CNF, cellulose obtained by further cationizing the carboxylated cellulose may be used. The cation-modified cellulose (cationized cellulose) is obtained by adding a cationizing agent such as glycidyltrimethylammonium chloride, 3-chloro-2-hydroxypropyltrialkylammonium hydrate or its halohydrin type to the carboxylated cellulose raw material, and a catalyst. can be obtained by reacting an alkali metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) in the presence of water or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms.

グルコース単位当たりのカチオン置換度は0.02~0.50であることが好ましい。セルロースにカチオン置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、カチオン置換基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.02より小さいと、十分にナノ解繊することができない。一方、グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.50より大きいと、膨潤あるいは溶解するため、ナノファイバーとして得られなくなる場合がある。解繊を効率よく行なうために、上記で得たカチオン化したセルロースを解繊前に洗浄することが好ましい。当該カチオン置換度は、反応させるカチオン化剤の添加量、水または炭素数1~4のアルコールの組成比率によって調整できる。 Preferably, the degree of cation substitution per glucose unit is between 0.02 and 0.50. By introducing cationic substituents into cellulose, the celluloses electrically repel each other. Therefore, cellulose into which cationic substituents have been introduced can be easily nano-fibrillated. If the degree of cation substitution per glucose unit is less than 0.02, sufficient nanofibrillation cannot be achieved. On the other hand, if the degree of cation substitution per glucose unit is greater than 0.50, the nanofibers may not be obtained due to swelling or dissolution. In order to perform defibration efficiently, it is preferable to wash the cationized cellulose obtained above before defibration. The degree of cation substitution can be adjusted by adjusting the amount of the cationizing agent to be reacted and the composition ratio of water or alcohol having 1 to 4 carbon atoms.

カチオン化セルロースを後述の方法で解繊することにより、カチオン化セルロースナノファイバーを製造することができる。なお、カチオン化セルロースにおけるカチオン置換度と、同カチオン化セルロースを解繊することにより得たカチオン化セルロースナノファイバーのカチオン置換度とは、通常同じである。 Cationized cellulose nanofibers can be produced by defibrating cationized cellulose by the method described below. The degree of cation substitution in cationized cellulose and the degree of cation substitution in cationized cellulose nanofibers obtained by defibrating the cationized cellulose are usually the same.

[エステル化]
化学変性CNFの調製に用いる化学変性セルロースとして、エステル化したセルロースを使用してもよい。エステル化したセルロースは、前述のセルロース原料にリン酸系化合物Aの粉末や水溶液を混合する方法、セルロース原料のスラリーにリン酸系化合物Aの水溶液を添加する方法により得られる。
[Esterification]
Esterified cellulose may be used as chemically modified cellulose used for preparing chemically modified CNF. The esterified cellulose can be obtained by a method of mixing the cellulose raw material with powder or an aqueous solution of the phosphate compound A, or a method of adding an aqueous solution of the phosphate compound A to a slurry of the cellulose raw material.

リン酸系化合物Aとしては、リン酸、ポリリン酸、亜リン酸、ホスホン酸、ポリホスホン酸あるいはこれらのエステルが挙げられる。これらは塩の形態であってもよい。これらの中でも、低コストであり、扱いやすく、またパルプ繊維のセルロースにリン酸基を導入して、解繊効率の向上が図れるなどの理由からリン酸基を有する化合物が好ましい。リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらは1種、あるいは2種以上を併用できる。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、下記解繊工程で解繊しやすく、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩がより好ましい。特にリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムが好ましい。また、反応の均一性が高まり、かつリン酸基導入の効率が高くなることから前記リン酸系化合物Aは水溶液として用いることが好ましい。リン酸系化合物Aの水溶液のpHは、リン酸基導入の効率が高くなることから7以下であることが好ましいが、パルプ繊維の加水分解を抑える観点からpH3~7が好ましい。 Phosphoric acid compound A includes phosphoric acid, polyphosphoric acid, phosphorous acid, phosphonic acid, polyphosphonic acid, and esters thereof. These may be in the form of salts. Among these, compounds having a phosphate group are preferred because they are low in cost, easy to handle, and can improve defibration efficiency by introducing a phosphate group into the cellulose of pulp fibers. Compounds having a phosphate group include phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, phosphorus Tripotassium acid, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium metaphosphate and the like. These can be used singly or in combination of two or more. Among these, phosphoric acid, sodium salt of phosphoric acid, potassium salt of phosphoric acid, phosphoric acid, from the viewpoint of high efficiency of introduction of phosphate groups, easy fibrillation in the fibrillation process described below, and easy industrial application is more preferred. Sodium dihydrogen phosphate and disodium hydrogen phosphate are particularly preferred. Further, it is preferable to use the phosphoric acid-based compound A in the form of an aqueous solution, since the uniformity of the reaction is enhanced and the efficiency of introduction of the phosphoric acid group is enhanced. The pH of the aqueous solution of the phosphoric acid-based compound A is preferably 7 or less because the efficiency of introducing phosphate groups is high, but from the viewpoint of suppressing hydrolysis of pulp fibers, the pH is preferably 3 to 7.

リン酸エステル化セルロースの製造方法の一例として以下の方法を挙げることができる。固形分濃度0.1~10質量%のセルロース原料の分散液に、リン酸系化合物Aを撹拌しながら添加してセルロースにリン酸基を導入する。セルロース原料を100質量部とした際に、リン酸系化合物Aの添加量はリン元素量として、0.2~500質量部であることが好ましく、1~400質量部であることがより好ましい。リン酸系化合物Aの割合が前記下限値以上であれば、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。しかし、前記上限値を超えると収率向上の効果は頭打ちとなるのでコスト面から好ましくない。 The following method can be given as an example of the method for producing the phosphorylated cellulose. Phosphoric acid group is introduced into cellulose by adding phosphoric acid compound A to a dispersion liquid of cellulose raw material having a solid content concentration of 0.1 to 10% by mass while stirring. When the cellulose raw material is 100 parts by mass, the amount of phosphoric acid compound A to be added is preferably 0.2 to 500 parts by mass, more preferably 1 to 400 parts by mass, in terms of elemental amount of phosphorus. If the proportion of the phosphoric acid-based compound A is at least the lower limit, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. However, if the above upper limit is exceeded, the effect of improving the yield reaches a ceiling, which is not preferable from the viewpoint of cost.

この際、セルロース原料、リン酸系化合物Aの他に、これ以外の化合物Bの粉末や水溶液を混合してもよい。化合物Bは特に限定されないが、塩基性を示す窒素含有化合物が好ましい。ここでの「塩基性」は、フェノールフタレイン指示薬の存在下で水溶液が桃~赤色を呈すること、または水溶液のpHが7より大きいことと定義される。本発明で用いる塩基性を示す窒素含有化合物は、本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、アミノ基を有する化合物が好ましい。例えば、尿素、メチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられるが、特に限定されない。この中でも低コストで扱いやすい尿素が好ましい。化合物Bの添加量はセルロース原料の固形分100質量部に対して、2~1000質量部が好ましく、100~700質量部がより好ましい。反応温度は0~95℃が好ましく、30~90℃がより好ましい。反応時間は特に限定されないが、1~600分程度であり、30~480分がより好ましい。エステル化反応の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度にエステル化されて溶解しやすくなることを防ぐことができ、リン酸エステル化セルロースの収率が良好となる。得られたリン酸エステル化セルロース懸濁液を脱水した後、セルロースの加水分解を抑える観点から、100~170℃で加熱処理することが好ましい。さらに、加熱処理の際に水が含まれている間は130℃以下、好ましくは110℃以下で加熱し、水を除いた後、100~170℃で加熱処理することが好ましい。 At this time, in addition to the cellulose raw material and the phosphoric acid-based compound A, a powder or an aqueous solution of a compound B other than these may be mixed. Although compound B is not particularly limited, a nitrogen-containing compound exhibiting basicity is preferred. "Basic" herein is defined as the pink-red color of the aqueous solution in the presence of the phenolphthalein indicator or the pH of the aqueous solution being greater than 7. The basic nitrogen-containing compound used in the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited, but a compound having an amino group is preferable. Examples include, but are not limited to, urea, methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, hexamethylenediamine. Among these, urea is preferable because it is low in cost and easy to handle. The amount of compound B added is preferably 2 to 1,000 parts by mass, more preferably 100 to 700 parts by mass, based on 100 parts by mass of the solid content of the cellulose raw material. The reaction temperature is preferably 0 to 95°C, more preferably 30 to 90°C. Although the reaction time is not particularly limited, it is about 1 to 600 minutes, more preferably 30 to 480 minutes. When the esterification reaction conditions are within these ranges, cellulose can be prevented from being excessively esterified and easily dissolved, and the yield of phosphate esterified cellulose is improved. After dehydrating the obtained phosphate-esterified cellulose suspension, it is preferable to heat-treat at 100 to 170° C. from the viewpoint of suppressing hydrolysis of cellulose. Further, it is preferable to heat at 130° C. or less, preferably 110° C. or less while water is contained in the heat treatment, and heat at 100 to 170° C. after removing the water.

リン酸エステル化されたセルロースのグルコース単位当たりのリン酸基置換度は0.001~0.40であることが好ましい。セルロースにリン酸基置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、リン酸基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。なお、グルコース単位当たりのリン酸基置換度が0.001より小さいと、十分にナノ解繊することができない。一方、グルコース単位当たりのリン酸基置換度が0.40より大きいと、膨潤あるいは溶解するため、ナノファイバーとして得られなくなる場合がある。解繊を効率よく行なうために、上記で得たリン酸エステル化セルロースは、煮沸した後、冷水で洗浄することが好ましい。 The degree of phosphate group substitution per glucose unit of the phosphated cellulose is preferably 0.001 to 0.40. By introducing a phosphate group substituent into cellulose, the celluloses electrically repel each other. Therefore, cellulose into which a phosphate group has been introduced can be easily nano-fibrillated. If the degree of phosphate group substitution per glucose unit is less than 0.001, sufficient nano-fibrillation cannot be achieved. On the other hand, if the degree of phosphate group substitution per glucose unit is greater than 0.40, the nanofibers may not be obtained due to swelling or dissolution. In order to defibrate efficiently, it is preferable to wash the phosphate-esterified cellulose obtained above with cold water after boiling.

リン酸エステル化セルロースを後述の方法で解繊することにより、リン酸エステル化セルロースナノファイバーを製造することができる。なお、リン酸エステル化セルロースにおけるリン酸基置換度と、同リン酸エステル化セルロースを解繊することにより得たリン酸エステル化セルロースナノファイバーのリン酸基置換度とは、通常同じである。 Phosphate-esterified cellulose nanofibers can be produced by defibrating the phosphate-esterified cellulose by the method described below. The degree of phosphate group substitution in the phosphate esterified cellulose and the degree of phosphate group substitution in the phosphate esterified cellulose nanofibers obtained by defibrating the phosphate esterified cellulose are usually the same.

(解繊)
上記化学変性セルロースを解繊することにより、化学変性セルロースナノファイバーを得ることができる。解繊に使用する装置は特に限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置を用いて化学変性セルロースを含有する分散液に強力なせん断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記分散液に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。また、高圧ホモジナイザでの解繊及び分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて、予備処理を施すことも可能である。得られたCNFの水分散液は、そのまま、上述した真空乾燥装置での乾燥工程に供してもよいし、あるいは、溶媒の一部を親水性有機溶媒に置換するなどしてから真空乾燥装置での乾燥工程に供してもよい。
(defibration)
Chemically modified cellulose nanofibers can be obtained by defibrating the chemically modified cellulose. The device used for fibrillation is not particularly limited, but a high-speed rotating type, colloid mill type, high pressure type, roll mill type, ultrasonic type, etc. is used to apply a strong shearing force to the dispersion containing chemically modified cellulose. preferably. In particular, in order to defibrate efficiently, it is preferable to use a wet high-pressure or ultra-high pressure homogenizer capable of applying a pressure of 50 MPa or more to the dispersion and applying a strong shearing force. The pressure is more preferably 100 MPa or higher, still more preferably 140 MPa or higher. In addition, prior to fibrillation and dispersion treatment with a high-pressure homogenizer, if necessary, it is possible to perform preliminary treatment using a known mixing, stirring, emulsifying, and dispersing device such as a high-speed shear mixer. The resulting aqueous dispersion of CNF may be directly subjected to the drying step in the vacuum drying apparatus described above, or may be partially replaced with a hydrophilic organic solvent and then dried in the vacuum drying apparatus. may be subjected to a drying step.

(水溶性高分子)
乾燥前のセルロースナノファイバーと溶媒との混合物に、水溶性高分子をさらに含有させてもよい。水溶性高分子は、解繊前のセルロース原料または化学変性セルロースの分散液に添加してもよいし、解繊後のCNF分散液に添加してもよいし、CNFと溶媒との混合物に添加してもよい。水溶性高分子としては、例えば、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロース)、キサンタンガム、キシログルカン、デキストリン、デキストラン、カラギーナン、ローカストビーンガム、アルギン酸、アルギン酸塩、プルラン、澱粉、かたくり粉、クズ粉、加工澱粉(カチオン化澱粉、燐酸化澱粉、燐酸架橋澱粉、燐酸モノエステル化燐酸架橋澱粉、ヒドロキシプロピル澱粉、ヒドロキシプロピル化燐酸架橋澱粉、アセチル化アジピン酸架橋澱粉、アセチル化燐酸架橋澱粉、アセチル化酸化澱粉、オクテニルコハク酸澱粉ナトリウム、酢酸澱粉、酸化澱粉)、コーンスターチ、アラビアガム、ジェランガム、ポリデキストロース、ペクチン、キチン、水溶性キチン、キトサン、カゼイン、アルブミン、大豆蛋白溶解物、ペプトン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリアミノ酸、ポリ乳酸、ポリリンゴ酸、ポリグリセリン、ラテックス、ロジン系サイズ剤、石油樹脂系サイズ剤、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド・ポリアミン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミン、植物ガム、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー、ポリアクリル酸塩、でんぷんポリアクリル酸共重合体、タマリンドガム、グァーガム及びコロイダルシリカ並びにそれら1つ以上の混合物が挙げられる。
(water-soluble polymer)
The mixture of cellulose nanofibers and solvent before drying may further contain a water-soluble polymer. The water-soluble polymer may be added to the cellulose raw material or chemically modified cellulose dispersion before defibration, may be added to the CNF dispersion after defibration, or may be added to the mixture of CNF and solvent. You may Examples of water-soluble polymers include cellulose derivatives (carboxymethylcellulose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, ethylcellulose), xanthan gum, xyloglucan, dextrin, dextran, carrageenan, locust bean gum, alginic acid, alginate, pullulan, starch, potato starch, Kudzu flour, processed starch (cationized starch, phosphorylated starch, phosphoric acid cross-linked starch, phosphate monoesterified phosphoric acid cross-linked starch, hydroxypropyl starch, hydroxypropylated phosphate cross-linked starch, acetylated adipic acid cross-linked starch, acetylated phosphate cross-linked starch, Acetylated oxidized starch, sodium octenyl succinate, starch acetate, oxidized starch), cornstarch, gum arabic, gellan gum, polydextrose, pectin, chitin, water-soluble chitin, chitosan, casein, albumin, soy protein lysate, peptone, polyvinyl alcohol , polyacrylamide, polysodium acrylate, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, polyamino acid, polylactic acid, polymalic acid, polyglycerin, latex, rosin-based sizing agent, petroleum resin-based sizing agent, urea resin, melamine resin, epoxy resin, Polyamide resin, polyamide/polyamine resin, polyethyleneimine, polyamine, vegetable gum, polyethylene oxide, hydrophilic crosslinked polymer, polyacrylate, starch polyacrylic acid copolymer, tamarind gum, guar gum and colloidal silica, and one or more thereof mixtures.

この中でも、セルロース誘導体は、セルロースナノファイバーとの相溶性の点から好ましく、カルボキシメチルセルロース及びその塩は特に好ましい。カルボキシメチルセルロース及びその塩のような水溶性高分子は、セルロースナノファイバー同士の間に入りこみ、CNF間の距離を広げることで、再分散性を向上させると考えられる。また、デキストリンも上述の水溶性高分子として好ましく用いることができる。デキストリンは、増粘性が低く、透明度が高いため、CNFの粘度及び透明性に影響を与えにくく、CNFと任意の割合で混合して用いることができるという利点がある。 Among these, cellulose derivatives are preferable from the viewpoint of compatibility with cellulose nanofibers, and carboxymethylcellulose and salts thereof are particularly preferable. A water-soluble polymer such as carboxymethylcellulose and its salt is considered to enter between cellulose nanofibers and widen the distance between CNFs, thereby improving redispersibility. In addition, dextrin can also be preferably used as the above water-soluble polymer. Dextrin has a low viscosity increase and a high transparency, and thus has the advantage that it hardly affects the viscosity and transparency of CNF and can be used by mixing with CNF at any ratio.

水溶性高分子として、カルボキシメチルセルロース又はその塩を用いる場合には、無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル基置換度が0.55~1.60のカルボキシメチルセルロースを用いることが好ましく、0.55~1.10のものがより好ましく、0.65~1.10のものがさらに好ましい。また、分子が長い(粘度が高い)ものの方が、CNF間の距離を広げる効果が高いので好ましく、カルボキシメチルセルロースの1質量%水溶液における25℃、600rpmでのB型粘度は、3~14000mPa・sが好ましく、7~14000mPa・sがより好ましく、1000~8000mPa・sがさらに好ましい。 When carboxymethylcellulose or a salt thereof is used as the water-soluble polymer, it is preferable to use carboxymethylcellulose having a degree of carboxymethyl group substitution per anhydroglucose unit of 0.55 to 1.60, more preferably 0.55 to 1.60. A value of 10 is more preferred, and a value of 0.65 to 1.10 is even more preferred. In addition, those with longer molecules (higher viscosity) are preferable because they are more effective in increasing the distance between CNFs, and the B-type viscosity at 25 ° C. and 600 rpm in a 1% by mass aqueous solution of carboxymethyl cellulose is 3 to 14000 mPa s. is preferred, 7 to 14,000 mPa·s is more preferred, and 1,000 to 8,000 mPa·s is even more preferred.

水溶性高分子の配合量は、CNF(絶乾固形分)に対して、5~300質量%が好ましく、20~300%質量がより好ましい。5質量%以上であると再分散性の向上効果を得ることができ、300質量%以下であればCNFの特徴であるチキソトロピー性などの粘度特性や分散安定性の低下などの問題が生じにくくなる。 The blending amount of the water-soluble polymer is preferably 5 to 300% by mass, more preferably 20 to 300% by mass, based on CNF (absolute dry solids). If it is 5% by mass or more, the effect of improving redispersibility can be obtained, and if it is 300% by mass or less, problems such as a decrease in viscosity characteristics such as thixotropy and dispersion stability, which are characteristics of CNF, are unlikely to occur. .

水溶性高分子の配合量が、25質量%以上であると、特に優れた再分散性向上効果を得ることができるので特に好ましい。また、再分散後の分散液におけるチキソトロピー性の維持を考慮すると200質量%以下であることがさらに好ましく、60質量%以下が特に好ましい。 It is particularly preferable that the amount of the water-soluble polymer is 25% by mass or more because a particularly excellent effect of improving redispersibility can be obtained. In addition, considering the maintenance of thixotropy in the dispersion after redispersion, it is more preferably 200% by mass or less, and particularly preferably 60% by mass or less.

(再分散)
本発明により得られるCNFの乾燥固形物は、良好な再分散性を有する。再分散性が良好とは、乾燥前の湿潤状態のCNF分散液の粘度と、CNF乾燥固形物とした後に再分散して得られたCNF分散液(または懸濁液)の粘度との間の変化率が小さいことをいう。これは、言い換えれば、後述する実施例に記載の方法で測定される粘度復元率が高いことに相当する。例えば、これに限定されないが、乾燥前のCNF分散液の粘度に対し、乾燥後に同じ固形分濃度となるように水を加えて再分散させて得たCNF分散液の粘度が、40%以上となることが好ましく、45%以上となることがより好ましく、50%以上となることがさらに好ましく、55%以上となることがさらに好ましい。粘度は、後述する実施例に記載の通り、例えば、B型粘度計を用いて、25℃、回転数60rpmで、3分後の粘度を測定することができる。
(Redispersion)
The dry solids of CNF obtained by the present invention have good redispersibility. The good redispersibility is the viscosity of the CNF dispersion in a wet state before drying, and the viscosity of the CNF dispersion (or suspension) obtained by redispersing after making the CNF dry solid. It means that the rate of change is small. In other words, this corresponds to a high viscosity recovery rate measured by the method described in the examples below. For example, although not limited to this, the viscosity of the CNF dispersion obtained by redispersing by adding water so that the solid content concentration after drying is the same as the viscosity of the CNF dispersion before drying is 40% or more. It is preferably 45% or more, more preferably 50% or more, even more preferably 55% or more. The viscosity can be measured after 3 minutes at 25° C. and 60 rpm, for example, using a Brookfield viscometer, as described in Examples below.

乾燥固形物を分散媒に再分散して分散液とする際に用いる装置は特に限定されないが、ホモミキサーなどの分散機を挙げることができる。再分散時に用いる分散媒としては、水、前記親水性有機溶媒、およびこれらの混合溶媒を用いることができ、最も好ましくは水である。再度分散させた分散液中の固形分濃度は、特に限定されないが、0.1~10質量%が好ましく、1~5質量%がより好ましい。 The device used for re-dispersing the dry solid matter in the dispersion medium to obtain a dispersion liquid is not particularly limited, but a dispersing machine such as a homomixer can be used. As a dispersion medium used for redispersion, water, the hydrophilic organic solvent, and a mixed solvent thereof can be used, and water is most preferable. The solid content concentration in the re-dispersed dispersion is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 10% by mass, more preferably 1 to 5% by mass.

本発明の方法にしたがって真空乾燥装置を用いて得られた乾燥固形物は、再分散性が良好であり、常圧乾燥を行ったものに比べて、後述する実施例に記載の方法で測定した損失正接が小さくなる傾向がある。損失正接は、水分散液の動的粘弾性における測定正弦歪み波と検出制限応力波との間の位相差δのtan値であり、損失弾性率/貯蔵弾性率に相当する。貯蔵弾性率は、物体に外力とひずみにより生じたエネルギーのうち物体の内部に保存する成分であり、損失弾性率は、外部へと拡散する成分である。損失正接は、大きいほど、粘性の性質が強いということができ、0に近いほど、弾性の性質が強いということができる。損失正接が小さいことは、弾性が高いことを示しており、再分散性が良好であることを示している。 The dried solid obtained using the vacuum drying apparatus according to the method of the present invention has good redispersibility, and compared to that dried under normal pressure, it was measured by the method described in the examples described later. Loss tangent tends to be small. The loss tangent is the tan value of the phase difference δ between the measured sinusoidal strain wave and the detected limiting stress wave in the dynamic viscoelasticity of an aqueous dispersion, which corresponds to loss modulus/storage modulus. The storage elastic modulus is the component of the energy generated by the external force and strain that is stored inside the object, and the loss elastic modulus is the component that diffuses to the outside. It can be said that the larger the loss tangent, the stronger the viscous property, and the closer to 0, the stronger the elastic property. A small loss tangent indicates high elasticity and good redispersibility.

また、真空乾燥装置を用いて得られた乾燥固形物を再分散して得た液(再分散/懸濁液)は、常圧乾燥装置を用いて得られた乾燥固形物を再分散して得た液(再分散/懸濁液)に比べて、高い懸濁安定性と乳化安定性を維持することができ、乾燥工程を経ていない分散/懸濁液と同等の懸濁安定性と乳化安定性を示し得る。 In addition, the liquid (redispersion/suspension) obtained by redispersing the dried solid obtained using the vacuum drying apparatus is obtained by redispersing the dried solid obtained using the normal pressure drying apparatus. Compared to the obtained liquid (redispersion/suspension), high suspension stability and emulsification stability can be maintained, and the same suspension stability and emulsification as dispersion/suspension without drying process It can show stability.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited to these.

<カルボキシル化(TEMPO酸化)CNFの製造>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)5g(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社)39mgと臭化ナトリウム514mgを溶解した水溶液500mLに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を5.5mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物を、塩酸を用いて酸性化処理した後、ガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水洗することで酸化されたパルプ(以下、「カルボキシル化セルロース」、「カルボキシル化パルプ」、または「TEMPO酸化パルプ」ということがある)を得た。パルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。上記の工程で得られた酸化パルプを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150MPa)で3回処理して、カルボキシル化セルロースナノファイバー分散液を得た。得られた繊維は、平均繊維径が3nm、アスペクト比が150であった。
<Production of carboxylated (TEMPO-oxidized) CNF>
5 g (absolute dry) of bleached unbeaten kraft pulp (85% whiteness) derived from softwood was added to 500 mL of an aqueous solution containing 39 mg of TEMPO (Sigma Aldrich) and 514 mg of sodium bromide, and stirred until the pulp was uniformly dispersed. . An aqueous sodium hypochlorite solution was added to the reaction system so as to have a concentration of 5.5 mmol/g to initiate an oxidation reaction. The pH in the system decreased during the reaction, but was adjusted to pH 10 by successively adding 3M sodium hydroxide aqueous solution. The reaction was terminated when the sodium hypochlorite was consumed and the pH in the system stopped changing. The mixture after the reaction is acidified with hydrochloric acid, filtered through a glass filter to separate the pulp, and the pulp is thoroughly washed with water to obtain oxidized pulp (hereinafter referred to as "carboxylated cellulose", "carboxylated pulp" or sometimes referred to as "TEMPO oxidized pulp") was obtained. The pulp yield was 90%, the time required for the oxidation reaction was 90 minutes, and the amount of carboxyl groups was 1.6 mmol/g. The oxidized pulp obtained in the above step was adjusted to 1.0% (w/v) with water and treated three times with an ultrahigh pressure homogenizer (20°C, 150 MPa) to obtain a carboxylated cellulose nanofiber dispersion. rice field. The obtained fibers had an average fiber diameter of 3 nm and an aspect ratio of 150.

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

<カルボキシメチル化(CM化)CNFの製造>
回転数を100rpmに調節した二軸ニーダーに、イソプロパノール(IPA)620部と、水酸化ナトリウム10部を水30部に溶解したものとを加え、広葉樹パルプ(日本製紙(株)製、LBKP)を100℃60分間乾燥した際の乾燥質量で100部仕込んだ。30℃で90分間撹拌、混合しマーセル化セルロースを調製した。更に撹拌しつつIPA15部と、モノクロロ酢酸12部を添加し、30分間撹拌した後、70℃に昇温して90分間カルボキシメチル化反応をさせた。
反応終了後、pH7になるまで酢酸で中和し、含水メタノールで洗浄、脱液、乾燥、粉砕して、カルボキシメチル置換度0.18のカルボキシメチル化セルロースを得た。
上記の工程で得られたカルボキシメチル化セルロースを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150MPa)で3回処理して、カルボキシメチル化セルロースナノファイバー分散液を得た。得られた繊維は、平均繊維径が5nm、アスペクト比が150であった。
<Production of carboxymethylated (CM) CNF>
620 parts of isopropanol (IPA) and 10 parts of sodium hydroxide dissolved in 30 parts of water are added to a twin-screw kneader whose rotation speed is adjusted to 100 rpm, and hardwood pulp (LBKP, manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) is added. 100 parts of the dry mass after drying at 100° C. for 60 minutes was charged. The mixture was stirred and mixed at 30°C for 90 minutes to prepare mercerized cellulose. Further, 15 parts of IPA and 12 parts of monochloroacetic acid were added while stirring, and after stirring for 30 minutes, the temperature was raised to 70° C. and carboxymethylation reaction was carried out for 90 minutes.
After completion of the reaction, the product was neutralized with acetic acid until the pH reached 7, washed with water-containing methanol, deliquored, dried and pulverized to obtain carboxymethylated cellulose having a degree of carboxymethyl substitution of 0.18.
The carboxymethylated cellulose obtained in the above step was adjusted to 1.0% (w/v) with water and treated with an ultrahigh pressure homogenizer (20°C, 150 MPa) three times to disperse carboxymethylated cellulose nanofibers. I got the liquid. The obtained fibers had an average fiber diameter of 5 nm and an aspect ratio of 150.

<グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度の測定方法>
カルボキシメチル化セルロース(絶乾)約2.0gを精秤して、300mL容共栓付き三角フラスコに入れた。メタノール90mLに特級濃硝酸10mLを加えて調製した液100mLを加え、3時間振とうして、カルボキシメチル化セルロース(CM化セルロース)の塩を水素型CM化セルロースにした。水素型CM化セルロース(絶乾)を1.5~2.0g精秤し、300mL容共栓付き三角フラスコに入れた。80%メタノール15mLで水素型CM化セルロースを湿潤し、0.1NのNaOHを100mL加え、室温で3時間振とうした。指示薬として、フェノールフタレインを用いて、0.1NのH2SO4で過剰のNaOHを逆滴定した。カルボキシメチル置換度(DS)を、次式によって算出した:
A=[(100×F’-(0.1NのH2SO4)(mL)×F)×0.1]/(水素型CM化セルロースの絶乾質量(g))
DS=0.162×A/(1-0.058×A)
A:水素型CM化セルロースの1gの中和に要する1NのNaOH量(mL)
F:0.1NのH2SO4のファクター
F’:0.1NのNaOHのファクター
<Method for measuring degree of carboxymethyl substitution per glucose unit>
About 2.0 g of carboxymethylated cellulose (absolute dry) was precisely weighed and put into a 300 mL conical flask with a common stopper. 100 mL of a liquid prepared by adding 10 mL of special grade concentrated nitric acid to 90 mL of methanol was added and shaken for 3 hours to convert the salt of carboxymethylated cellulose (CM cellulose) into hydrogenated CM cellulose. 1.5 to 2.0 g of hydrogenated CM cellulose (absolute dry) was accurately weighed and put into a 300 mL conical flask equipped with a common stopper. Hydrogenated CM-cellulose was wetted with 15 mL of 80% methanol, 100 mL of 0.1N NaOH was added, and the mixture was shaken at room temperature for 3 hours. Excess NaOH was back-titrated with 0.1N H2SO4 using phenolphthalein as an indicator. The degree of carboxymethyl substitution (DS) was calculated by the following formula:
A=[(100×F′−(0.1N H 2 SO 4 ) (mL)×F)×0.1]/(absolute dry mass of hydrogen-type CM cellulose (g))
DS = 0.162 x A/(1 - 0.058 x A)
A: Amount of 1N NaOH (mL) required to neutralize 1 g of hydrogenated CM-cellulose
F: Factor of 0.1N H 2 SO 4 F': Factor of 0.1N NaOH

<CNFの平均繊維径、平均繊維長、アスペクト比の測定>
セルロースナノファイバー(CNF)の平均繊維径および平均繊維長は、原子間力顕微鏡(AFM)を用いて、ランダムに選んだ200本の繊維について解析した。アスペクト比は下記の式により算出した:
アスペクト比=平均繊維長/平均繊維径
<Measurement of average fiber diameter, average fiber length, and aspect ratio of CNF>
The average fiber diameter and average fiber length of cellulose nanofibers (CNF) were analyzed for 200 randomly selected fibers using an atomic force microscope (AFM). Aspect ratio was calculated by the following formula:
Aspect ratio = average fiber length/average fiber diameter

<CNF分散液または懸濁液の粘度の測定>
セルロースナノファイバーの分散液または懸濁液を水で固形分0.5質量%に調整し、25℃で、B型粘度計(東機産業社製)を用いて、No.4ローター/回転数60rpmで、3分後の粘度を測定した。
<Measurement of viscosity of CNF dispersion or suspension>
A dispersion or suspension of cellulose nanofibers was adjusted to a solid content of 0.5% by mass with water, and the No. The viscosity was measured after 3 minutes at 4 rotors/60 rpm.

<乾燥固形物の製造>
(実施例1)
CNFとして、上記のカルボキシメチル化CNF(カルボキシメチル置換度0.18、平均繊維径が50nm、アスペクト比が120)を用いた。CNFの0.7質量%水性懸濁液に、カルボキシメチルセルロース(商品名:F350HC-4、粘度(1質量%、25℃)約3000mPa・s、カルボキシメチル置換度約0.9)を、CNFに対して40質量%(すなわち、カルボキシメチル化CNFの固形分を100質量部としたときにカルボキシメチルセルロースの固形分が40質量部となるように)添加し、TKホモミキサー(12,000rpm)で60分間攪拌することにより、CNFの水分散液を調製した。この分散液のpHは7程度であった。この水分散液に、水酸化ナトリウム水溶液0.5%を加え、pHを9に調整した。このときの水分散液の固形分(カルボキシメチル化CNFとカルボキシメチルセルロースを含む)は、1.4質量%であった。この水分散液の固形分を水で0.5質量%に調整した際の粘度は530mPa・sであった。
<Production of dry solids>
(Example 1)
As the CNF, the above carboxymethylated CNF (degree of carboxymethyl substitution: 0.18, average fiber diameter: 50 nm, aspect ratio: 120) was used. Carboxymethylcellulose (trade name: F350HC-4, viscosity (1% by mass, 25°C) of about 3000 mPa s, degree of carboxymethyl substitution of about 0.9) is added to a 0.7% by mass aqueous suspension of CNF. 40% by mass (that is, so that the solid content of carboxymethyl cellulose is 40 parts by mass when the solid content of carboxymethylated CNF is 100 parts by mass) is added, and 60 with TK homomixer (12,000 rpm) An aqueous dispersion of CNF was prepared by stirring for a minute. The pH of this dispersion was about 7. A 0.5% sodium hydroxide aqueous solution was added to this aqueous dispersion to adjust the pH to 9. The solid content (including carboxymethylated CNF and carboxymethylcellulose) of the aqueous dispersion at this time was 1.4% by mass. When the solid content of this aqueous dispersion was adjusted to 0.5% by mass with water, the viscosity was 530 mPa·s.

次に、前記水分散液(固形分1.4質量%)を真空ドラム乾燥機(カツラギ工業社製)のドラム表面に塗布し、厚さ100~200μm程度の薄膜を形成させ、ドラムドライヤのドラム表面温度を50℃、蒸気圧力0.3MPaG、ドラム回転数2rpm、乾燥機内圧力5kPaで乾燥し、水分量5質量%のカルボキシメチル化CNFの乾燥固形物を得た。 Next, the aqueous dispersion (solid content 1.4% by mass) is applied to the drum surface of a vacuum drum dryer (manufactured by Katsuragi Industry Co., Ltd.) to form a thin film with a thickness of about 100 to 200 μm, and the drum of the drum dryer. Drying was performed at a surface temperature of 50° C., a steam pressure of 0.3 MPaG, a drum rotation speed of 2 rpm, and a dryer internal pressure of 5 kPa to obtain a dry solid of carboxymethylated CNF having a water content of 5% by mass.

<乾燥固形物の再分散>
上で得られた乾燥固形物に固形分0.5質量%の水性懸濁液となるように水を添加し、プロペラ羽根のついたアジテータ(600rpm)を用いて3時間撹拌し、CNFを再分散した水分散/懸濁液を得た。
<Redispersion of dry solids>
Water is added to the dry solid obtained above so as to form an aqueous suspension with a solid content of 0.5% by mass, and the mixture is stirred for 3 hours using an agitator (600 rpm) with a propeller blade to regenerate CNF. A dispersed water dispersion/suspension was obtained.

<復元率の評価>
乾燥及び再分散の前後での分散/懸濁液の粘度の変化を、粘度の復元率として評価した。復元率は以下の式で算出した。
復元率(%)=(再分散後の分散または懸濁液の粘度)/(乾燥前の分散液の粘度)×100
<Evaluation of restoration rate>
The change in viscosity of the dispersion/suspension before and after drying and redispersion was evaluated as viscosity recovery. The recovery rate was calculated by the following formula.
Recovery rate (%) = (viscosity of dispersion or suspension after redispersion) / (viscosity of dispersion before drying) x 100

(実施例2)
乾燥固形物の製造において、乾燥温度(ドラム表面温度)を60℃にした以外は実施例1と同様にして行った。
(Example 2)
Production of the dried solid was carried out in the same manner as in Example 1, except that the drying temperature (drum surface temperature) was 60°C.

(実施例3)
乾燥固形物の製造において、乾燥温度(ドラム表面温度)を80℃にした以外は実施例1と同様にして行った。
(Example 3)
Production of the dry solid was carried out in the same manner as in Example 1, except that the drying temperature (drum surface temperature) was 80°C.

(実施例4)
乾燥固形物の製造において、乾燥温度(ドラム表面温度)を100℃にした以外は実施例1と同様にして行った。
(Example 4)
Production of the dry solid was carried out in the same manner as in Example 1, except that the drying temperature (drum surface temperature) was 100°C.

(実施例5)
乾燥固形物の製造において、水分散液(固形分1.4質量%)に水:エタノール=60:40(質量比)になるようにエタノールを添加してから乾燥を行った以外は実施例1と同様にして行った。
(Example 5)
Example 1 except that in the production of the dry solid, ethanol was added to the aqueous dispersion (solid content 1.4% by mass) so that water: ethanol = 60:40 (mass ratio) and then dried. did the same.

(実施例6)
乾燥固形物の製造において、乾燥温度(ドラム表面温度)を60℃にした以外は実施例5と同様にして行った。
(Example 6)
The same procedure as in Example 5 was repeated except that the drying temperature (drum surface temperature) was changed to 60°C in the production of the dried solid.

(実施例7)
乾燥固形物の製造において、乾燥温度(ドラム表面温度)を80℃にした以外は実施例5と同様にして行った。
(Example 7)
Production of the dry solid was carried out in the same manner as in Example 5, except that the drying temperature (drum surface temperature) was 80°C.

(実施例8)
CNFとして、上記で得られたTEMPO酸化CNF(カルボキシル基量1.6mmol/g、平均繊維径が3nm、アスペクト比150)を用いた以外は実施例1と同様にして行った。乾燥前の水分散液の粘度は260mPa・sであった。
(Example 8)
As the CNF, the same procedure as in Example 1 was performed except that the TEMPO-oxidized CNF obtained above (carboxyl group content: 1.6 mmol/g, average fiber diameter: 3 nm, aspect ratio: 150) was used. The viscosity of the aqueous dispersion before drying was 260 mPa·s.

(比較例1)
乾燥固形物の製造において、常圧ドラム乾燥機(カツラギ工業社製)を用いてドラムドライヤのドラム表面温度を140℃、蒸気圧力0.3MPaG、ドラム回転数2rpm、常圧下で乾燥した以外は、実施例1と同様にして行った。
(Comparative example 1)
In the production of dry solids, using a normal pressure drum dryer (manufactured by Katsuragi Industry Co., Ltd.), the drum surface temperature of the drum dryer was 140 ° C., the steam pressure was 0.3 MPaG, the drum rotation speed was 2 rpm, and the drying was performed under normal pressure. It was carried out in the same manner as in Example 1.

(比較例2)
乾燥固形物の製造において、水分散液(固形分1.4質量%)に水:エタノール=60:40(質量比)になるようにエタノールを添加してから乾燥を行った以外は比較例1と同様にして行った。
(Comparative example 2)
Comparative Example 1 except that in the production of the dry solid, ethanol was added to the aqueous dispersion (solid content 1.4% by mass) so that water: ethanol = 60:40 (mass ratio) and then dried. did the same.

(比較例3)
乾燥固形物の製造において、常圧ドラム乾燥機(カツラギ工業社製)を用いてドラムドライヤのドラム表面温度を140℃、蒸気圧力0.3MPaG、ドラム回転数2rpm、常圧下で乾燥した以外は、実施例8と同様にして行った。
結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
In the production of dry solids, using a normal pressure drum dryer (manufactured by Katsuragi Industry Co., Ltd.), the drum surface temperature of the drum dryer was 140 ° C., the steam pressure was 0.3 MPaG, the drum rotation speed was 2 rpm, and the drying was performed under normal pressure. It was carried out in the same manner as in Example 8.
Table 1 shows the results.

Figure 0007303794000001
Figure 0007303794000001

表1の結果より、CNFを真空乾燥させて製造した乾燥固形物は、再分散した際に、高い粘度復元率を示すことがわかる。 From the results in Table 1, it can be seen that the dry solid produced by vacuum drying CNF exhibits a high viscosity recovery rate when redispersed.

(実施例9:損失正接の評価)
実施例3及び比較例1で得られた乾燥固形物のそれぞれに、固形分1%(w/v)となるように水を添加し、プロペラ羽根のついたアジテータ(1500rpm)を用いて3時間撹拌し、CNFを再分散した水分散/懸濁液を得た。得られた再分散後のCNF分散/懸濁液の損失正接を以下の方法で測定した:
上記で再分散により得たCNF分散/懸濁液(固形分1%(w/v)、分散媒:水)を16時間静置した後、動的粘弾性測定装置(アントンパール社、MCR301)を用い、変形ひずみ量を下記条件で一定とし、角周波数を変更しながら損失正接(tanδ)を測定した。
アプリケーション: RHEOPLUS/32 V2.62 21001935-33024
装置: MCR301(アントンパール社製)
測定治具: パラレルプレート(PP25-SN5316)
測定条件: 変形ひずみ量=1%
角周波数=100~0.1 1/s。
データポイントの数:12(上記の角周波数の対数をとり、1桁あたり4点の測定を実施)。
(Example 9: Evaluation of loss tangent)
Water was added to each of the dry solids obtained in Example 3 and Comparative Example 1 so that the solid content was 1% (w/v), and the mixture was stirred for 3 hours using an agitator (1500 rpm) equipped with propeller blades. Stirred to obtain a water dispersion/suspension in which CNF was redispersed. The loss tangent of the resulting redispersed CNF dispersion/suspension was measured by the following method:
After the CNF dispersion/suspension (solid content 1% (w/v), dispersion medium: water) obtained by redispersion above was allowed to stand for 16 hours, a dynamic viscoelasticity measuring device (Anton Paar, MCR301) was used to measure the loss tangent (tan δ) while changing the angular frequency while fixing the amount of deformation strain under the following conditions.
Application: RHEOPLUS/32 V2.62 21001935-33024
Apparatus: MCR301 (manufactured by Anton Paar)
Measuring jig: Parallel plate (PP25-SN5316)
Measurement conditions: Amount of deformation strain = 1%
Angular frequency=100-0.1 1/s.
Number of data points: 12 (take the logarithm of the above angular frequency and perform 4 measurements per digit).

結果を図1に示す。0.1s-1における損失正接は、実施例3では0.144であり、比較例1では0.231であった。15.2s-1における損失正接は、実施例3では0.27であり、比較例1では0.431であった。損失正接が小さいほど、弾性が高いため、再分散性が良好であるということができる。The results are shown in FIG. The loss tangent at 0.1 s −1 was 0.144 in Example 3 and 0.231 in Comparative Example 1. The loss tangent at 15.2 s −1 was 0.27 for Example 3 and 0.431 for Comparative Example 1. The smaller the loss tangent, the higher the elasticity, so it can be said that the redispersibility is good.

(実施例10:懸濁安定性の評価)
実施例3及び比較例1で得られた乾燥固形物のそれぞれに、固形分1%(w/v)となるように水を添加し、プロペラ羽根のついたアジテータ(1500rpm)を用いて3時間撹拌し、CNFを再分散した水分散/懸濁液を得た。得られた再分散後のCNF水分散/懸濁液の懸濁安定性を以下の方法で評価した:
上記で再分散により得たCNF分散/懸濁液(固形分1%(w/v)、分散媒:水)に、所定量の水と酸化チタンの粉末を添加し、酸化チタン濃度が2.0%(w/v)、セルロースナノファイバー濃度が0.2%(w/v)または0.3%(w/v)となるよう調整し、プロペラ羽根のついたアジテータを用いて1000rpmで5分間撹拌したのち、1週間静置した状態の、懸濁液の分離具合を観察した。
(Example 10: Evaluation of suspension stability)
Water was added to each of the dry solids obtained in Example 3 and Comparative Example 1 so that the solid content was 1% (w/v), and the mixture was stirred for 3 hours using an agitator (1500 rpm) equipped with propeller blades. Stirred to obtain a water dispersion/suspension in which CNF was redispersed. Suspension stability of the obtained CNF aqueous dispersion/suspension after redispersion was evaluated by the following method:
A predetermined amount of water and titanium oxide powder was added to the CNF dispersion/suspension (solid content 1% (w/v), dispersion medium: water) obtained by redispersion above, and the titanium oxide concentration was 2.0%. 0% (w/v), cellulose nanofiber concentration was adjusted to 0.2% (w/v) or 0.3% (w/v), and 5% at 1000 rpm using an agitator with propeller blades. After stirring for one minute, the state of separation of the suspension was observed after standing still for one week.

結果を図2に示す。図2の左欄の「対照」は、再分散後のCNF水分散/懸濁液に代えて、実施例1に記載の乾燥前の水分散液(固形分1.4質量%)を用いた以外は上記と同様にして、懸濁液の分離具合を観察したものである。図2の中欄は比較例1、図2の右欄は実施例3に相当する再分散後の水分散/懸濁液を用いたものである。図2より、比較例1では酸化チタンの分離または沈降が見られるのに対し、実施例3では乾燥工程を経ていない分散体(対照)と同様に、酸化チタンの懸濁が維持されていることがわかる。 The results are shown in FIG. The "control" in the left column of FIG. 2 is the water dispersion before drying described in Example 1 (solid content 1.4% by mass) instead of the CNF water dispersion / suspension after redispersion. Except for this, the state of separation of the suspension was observed in the same manner as described above. The middle column in FIG. 2 is for Comparative Example 1, and the right column in FIG. 2 is for the water dispersion/suspension after redispersion corresponding to Example 3. From FIG. 2, separation or sedimentation of titanium oxide is observed in Comparative Example 1, whereas suspension of titanium oxide is maintained in Example 3 as in the dispersion (control) that has not undergone the drying process. I understand.

(実施例11:乳化安定性の評価)
実施例3及び比較例1で得られた乾燥固形物のそれぞれに、固形分1%(w/v)となるように水を添加し、プロペラ羽根のついたアジテータ(1500rpm)を用いて3時間撹拌し、CNFを再分散した水分散/懸濁液を得た。得られた再分散後のCNF水分散/懸濁液の乳化安定性を以下の方法で評価した:
上記で再分散により得たCNF分散/懸濁液(固形分1%(w/v)、分散媒:水)に、所定量の水とシリコーン油(東レ・ダウコーニング株式会社製)を添加し、シリコーン油が15%(w/v)、セルロースナノファイバー濃度が0.2%(w/v)または0.3%(w/v)となるよう調整し、プロペラ羽根のついたアジテータを用いて1000rpmで5分間撹拌したのち、1週間静置した状態の、乳化液の分離具合を観察した。
(Example 11: Evaluation of emulsion stability)
Water was added to each of the dry solids obtained in Example 3 and Comparative Example 1 so that the solid content was 1% (w/v), and the mixture was stirred for 3 hours using an agitator (1500 rpm) equipped with propeller blades. Stirred to obtain a water dispersion/suspension in which CNF was redispersed. The emulsion stability of the resulting CNF water dispersion/suspension after redispersion was evaluated by the following method:
A predetermined amount of water and silicone oil (manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) is added to the CNF dispersion / suspension (solid content 1% (w / v), dispersion medium: water) obtained by redispersion above. , Adjusted so that the silicone oil was 15% (w / v) and the cellulose nanofiber concentration was 0.2% (w / v) or 0.3% (w / v), and an agitator with propeller blades was used. After stirring at 1000 rpm for 5 minutes, the state of separation of the emulsified liquid was observed after standing still for 1 week.

結果を図3に示す。図3の左欄の「対照」は、再分散後のCNF水分散/懸濁液に代えて、実施例1に記載の乾燥前の水分散液(固形分1.4質量%)を用いた以外は上記と同様にして、乳液の分離具合を観察したものである。図3の中欄は比較例1、図3の右欄は実施例3に相当する再分散後の水分散/懸濁液を用いたものである。図3より、比較例1ではCNF0.2%(w/v)及び0.3%(w/v)の双方について、シリコーンオイルの分離が見られるのに対し、実施例3では乾燥工程を経ていない分散体(対照)と同等程度の乳化安定性が得られることがわかる。 The results are shown in FIG. The "control" in the left column of FIG. 3 is the water dispersion before drying described in Example 1 (solid content 1.4% by mass) instead of the CNF water dispersion / suspension after redispersion. Except for this, the state of separation of the milky lotion was observed in the same manner as described above. The middle column in FIG. 3 is for Comparative Example 1, and the right column in FIG. 3 is for the water dispersion/suspension after redispersion corresponding to Example 3. From FIG. 3, in Comparative Example 1, separation of silicone oil was observed for both 0.2% (w / v) and 0.3% (w / v) of CNF, whereas in Example 3, after the drying process, It can be seen that an emulsification stability equivalent to that of the dispersion (control) without the emulsion was obtained.

Claims (10)

セルロースナノファイバーと溶媒との混合物を、真空乾燥装置を用いて乾燥することを含み、
前記真空乾燥装置を用いて乾燥することが40~100℃の温度で行われ、
前記溶媒は水である、セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。
drying the mixture of cellulose nanofibers and solvent using a vacuum drying device ;
Drying using the vacuum drying apparatus is performed at a temperature of 40 to 100 ° C.,
A method for producing a cellulose nanofiber dry solid, wherein the solvent is water .
前記真空乾燥装置を用いて乾燥することが、40~90℃の温度で行われる、請求項1記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to claim 1, wherein the drying using the vacuum drying apparatus is performed at a temperature of 40 to 90°C. 前記真空乾燥装置がドラム型の真空乾燥装置である、請求項1または2に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to claim 1 or 2 , wherein the vacuum drying device is a drum type vacuum drying device. 前記セルロースナノファイバーと溶媒との混合物のpHを8~11に調整することをさらに含む、請求項1~のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to any one of claims 1 to 3 , further comprising adjusting the pH of the mixture of the cellulose nanofiber and solvent to 8-11. 前記セルロースナノファイバーが、セルロースナノファイバーの絶乾質量に対して、カルボキシル基量が0.6~3.0mmol/gであるカルボキシル化セルロースナノファイバーである、請求項1~のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 5. The cellulose nanofibers according to any one of claims 1 to 4 , wherein the cellulose nanofibers are carboxylated cellulose nanofibers having a carboxyl group content of 0.6 to 3.0 mmol/g relative to the absolute dry weight of the cellulose nanofibers. The method for producing the cellulose nanofiber dry solid according to . 前記セルロースナノファイバーが、グルコース単位当たりのカルボキシメチル置換度が0.01~0.50であるカルボキシメチル化セルロースナノファイバーである、請求項1~のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The dried cellulose nanofibers according to any one of claims 1 to 5 , wherein the cellulose nanofibers are carboxymethylated cellulose nanofibers having a degree of carboxymethyl substitution per glucose unit of 0.01 to 0.50. A method for producing solids. 前記セルロースナノファイバーと溶媒との混合物が、さらに、セルロースナノファイバーの乾燥質量に対して、水溶性高分子を5~300質量%含有する、請求項1~のいずれか1項に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The cellulose according to any one of claims 1 to 6 , wherein the mixture of the cellulose nanofibers and solvent further contains 5 to 300% by mass of a water-soluble polymer relative to the dry mass of the cellulose nanofibers. A method for producing nanofiber dry solids. 前記水溶性高分子がカルボキシメチルセルロース及びその塩である、請求項に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。 The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to claim 7 , wherein the water-soluble polymer is carboxymethylcellulose and its salt. セルロースナノファイバーと溶媒との混合物を、ドラム型の真空乾燥装置を用いて乾燥することを含む、セルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。A method for producing a dry solid of cellulose nanofibers, comprising drying a mixture of cellulose nanofibers and a solvent using a drum-type vacuum drying device. 前記ドラム型の真空乾燥装置を用いて乾燥することが、40~100℃の温度で行われる、請求項9に記載のセルロースナノファイバー乾燥固形物の製造方法。The method for producing a cellulose nanofiber dry solid according to claim 9, wherein the drying using the drum-type vacuum drying device is performed at a temperature of 40 to 100°C.
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