JP7327952B2 - Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers - Google Patents

Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers Download PDF

Info

Publication number
JP7327952B2
JP7327952B2 JP2019041787A JP2019041787A JP7327952B2 JP 7327952 B2 JP7327952 B2 JP 7327952B2 JP 2019041787 A JP2019041787 A JP 2019041787A JP 2019041787 A JP2019041787 A JP 2019041787A JP 7327952 B2 JP7327952 B2 JP 7327952B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dispersion
fine cellulose
fibers
cellulose fibers
mass
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
JP2019041787A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020143405A (en
Inventor
博文 小野
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.)
Asahi Kasei Corp
Original Assignee
Asahi Kasei Corp
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 Asahi Kasei Corp filed Critical Asahi Kasei Corp
Priority to JP2019041787A priority Critical patent/JP7327952B2/en
Publication of JP2020143405A publication Critical patent/JP2020143405A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7327952B2 publication Critical patent/JP7327952B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、微細セルロース繊維及び有機繊維を含む分散体、構造体及び架橋構造体の製造方法に関する。 The present invention relates to methods for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers and organic fibers.

近年、環境保護の観点から、製造時、使用時及び/又は廃棄時の環境負荷が小さい材料を用いて各種物品(例えばシート、成形体等)を製造することが提案されている。例えば、有機繊維を主体とする材料で構成された成形体は、軽量であること、廃棄コストが安価であること等の利点を有する。特に有機繊維がセルロース系繊維のように生分解性の素材であれば、成形体そのものがサステイナビリティの観点で現代のニーズに沿った材料となる。例えば特許文献1は、紙を主体とする外装容器とプラスチックを主体とする内装容器からなり、蓋材がシールされた複合容器において、外装容器が紙の層間強度増強剤が含浸された樹脂含浸紙からなることを特徴とする複合容器を記載し、層間強度増強剤としてイソシアネート系樹脂に言及する。 In recent years, from the viewpoint of environmental protection, it has been proposed to manufacture various articles (eg, sheets, moldings, etc.) using materials that have less environmental impact during manufacture, use, and/or disposal. For example, a molded body composed of a material mainly composed of organic fibers has advantages such as being lightweight and being inexpensive to dispose of. In particular, if the organic fibers are biodegradable materials such as cellulosic fibers, the molding itself will be a material that meets modern needs from the viewpoint of sustainability. For example, Patent Document 1 describes a composite container consisting of an outer container mainly made of paper and an inner container mainly made of plastic, and having a sealed lid member. and mentions an isocyanate-based resin as an interlaminar strength enhancer.

紙(すなわち有機繊維であるセルロース繊維を主成分とするシート状物)の機械強度を高める方法として、従来、種々の紙力増強剤が提案されており、特許文献2は、(a)親水基および熱処理により解離するブロック剤でブロックしたイソシアネート基を持っている水溶性熱反応型ウレタンプレポリマーと、(b)該ウレタンプレポリマーの水溶液中でのカチオン性を高めるカチオン性化合物を含んでいることを特徴とする湿潤紙力増強剤を記載する。また近年、セルロース系繊維を高レベルで叩解、粉砕して、繊維径1μm以下まで微細化(フィブリル化)させた微細セルロース繊維が注目され、耐水性等の種々の物性に優れる微細セルロース繊維シートとして、特許文献3は、平均繊維径が2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維からなり、微細セルロース繊維の重量比率が50重量%以上99重量%であり、ブロックポリイソシアネートの集合体が微細セルロース繊維重量に対して重量比率として1~100重量%含有されている、微細セルロース繊維シートを記載する。 Conventionally, various paper strength enhancers have been proposed as a method for increasing the mechanical strength of paper (that is, a sheet-like material mainly composed of cellulose fibers, which are organic fibers). and a water-soluble heat-reactive urethane prepolymer having isocyanate groups blocked with a blocking agent that dissociates upon heat treatment; and (b) a cationic compound that increases the cationicity of the urethane prepolymer in an aqueous solution. We describe a wet strength agent characterized by: In recent years, fine cellulose fibers obtained by beating and pulverizing cellulose fibers at a high level to make them finer (fibrillated) to a fiber diameter of 1 μm or less have attracted attention. , Patent Document 3 is composed of fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, the weight ratio of the fine cellulose fibers is 50% by weight or more and 99% by weight, and the aggregate of block polyisocyanate is included in the weight of the fine cellulose fibers. A fine cellulose fiber sheet containing 1 to 100% by weight is described.

特開2014-168340号公報JP 2014-168340 A 特開2003-138497号公報JP-A-2003-138497 国際公開第2015/008868号WO2015/008868

有機繊維を主体とする成形用材料を単独で用いて(すなわち他の部材との組み合わせ(積層等)を必須とせずに)広範な用途に有用な物品(シート、成形体等)を得るためには、当該成形用材料が、物品に要求される種々の特性(例えば、成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性)を備えていることが望まれる。特許文献1に記載される容器は、紙を主体とする外装容器を備えるものであるが、外装容器と内装容器との組み合わせという複雑な構造を有し、コスト及び利便性の点で改善の余地がある。また特許文献2は、水溶性ウレタンプレポリマーのカチオン性をカチオン性化合物の併用で高めることによってセルロース繊維へのウレタンプレポリマーの吸着率が改善された紙力増強剤を提供し、特許文献3は、ブロックポリイソシアネートの使用によって、種々の物性に優れる微細セルロース繊維シートを提供するものであるが、これら文献に記載される技術は、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する物品を与える成形用材料を提供するものではない。 To obtain articles (sheets, moldings, etc.) useful for a wide range of applications by using a molding material mainly composed of organic fibers alone (that is, without requiring combination with other members (laminating, etc.)) It is desirable that the molding material has various properties required for articles (e.g. moldability (especially shape followability to mold), mechanical strength, water resistance and solvent resistance). be The container described in Patent Document 1 has an outer container mainly made of paper, but has a complicated structure in which the outer container and the inner container are combined, and there is room for improvement in terms of cost and convenience. There is Further, Patent Document 2 provides a paper strength enhancer in which the adsorption rate of the urethane prepolymer to cellulose fibers is improved by increasing the cationicity of the water-soluble urethane prepolymer in combination with a cationic compound, and Patent Document 3 provides , provides a fine cellulose fiber sheet having various excellent physical properties by using a blocked polyisocyanate. It does not provide molding materials that give articles having mechanical strength, water resistance and solvent resistance.

本発明は、上記の課題を解決し、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する有機繊維系物品(シート、成形体等)を与える、分散体及び構造体、並びに該構造体から形成され種々の形態の物品として使用可能な架橋構造体の製造方法の提供を目的とする。 The present invention solves the above problems, and provides an organic fiber-based article (sheet, molded article, etc.) having good moldability (especially shape followability to a molding die), mechanical strength, water resistance, and solvent resistance. It is an object of the present invention to provide a method for producing a dispersion and a structure, and a crosslinked structure formed from the structure and usable as various forms of articles.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定平均繊維径の微細セルロース繊維と特定平均繊維径の有機繊維とブロックポリイソシアネートとを含む分散体によって上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させた。
本発明は、以下の態様を包含する。
As a result of intensive studies conducted by the present inventors to solve the above problems, the above problems can be solved by a dispersion containing fine cellulose fibers with a specific average fiber diameter, organic fibers with a specific average fiber diameter, and blocked polyisocyanate. We found that and completed the present invention.
The present invention includes the following aspects.

[1] 微細セルロース繊維と有機繊維とブロックイソシアネートとを含む分散体の製造方法であって、
平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含む、方法。
[2] 前記分散体が、前記ブロックポリイソシアネートを、前記微細セルロース繊維100質量部に対して0.1質量部~120質量部の量で含む、上記態様1に記載の方法。
[3] 前記ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートである、上記態様1又は2に記載の方法。
[4] 前記分散体中の前記微細セルロース繊維と前記有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8~30/70であり、
前記分散体の固形分比率が0.1質量%~55質量%である、上記態様1~3のいずれかに記載の方法。
[5] 前記有機繊維が、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含む、上記態様1~4のいずれかに記載の方法。
[6] 前記有機繊維がセルロース繊維を含む、上記態様1~5のいずれかに記載の方法。
[7] 前記混合を、微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物と有機繊維とを混合することによって行う、上記態様1~6のいずれかに記載の方法。
[8] 前記混合を、微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合することによって行う、上記態様1~7のいずれかに記載の方法。
[9] 前記混合を、温度5℃~60℃で行う、上記態様1~8のいずれかに記載の方法。
[10] 上記態様1~9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
[11] 上記態様1~9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
[12] 前記構造体がシート又は成形体である、上記態様10又は11に記載の方法。
[13] 前記ブロックポリイソシアネートが前記構造体内で均一に分布している、上記態様10~12のいずれかに記載の方法。
[14] 上記態様1~9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
[15] 上記態様1~9のいずれかに記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
[16] 前記架橋構造体の湿/乾強度比が、0.4~1.2である、上記態様14又は15に記載の方法。
[17] 前記加熱を、温度130℃~220℃で行う、上記態様14~16のいずれかに記載の方法。
[1] A method for producing a dispersion containing fine cellulose fibers, organic fibers, and blocked isocyanate, comprising:
A method comprising mixing fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, blocked polyisocyanate, and water.
[2] The method according to Aspect 1, wherein the dispersion contains the blocked polyisocyanate in an amount of 0.1 to 120 parts by mass based on 100 parts by mass of the fine cellulose fibers.
[3] The method according to aspect 1 or 2 above, wherein the blocked polyisocyanate is a cationic blocked polyisocyanate.
[4] the mass ratio of the fine cellulose fibers and the organic fibers in the dispersion (fine cellulose fibers/organic fibers) is 0.2/99.8 to 30/70;
The method according to any one of aspects 1 to 3 above, wherein the dispersion has a solid content ratio of 0.1% by mass to 55% by mass.
[5] The method according to any one of aspects 1 to 4, wherein the organic fibers include fibers having hydroxyl groups and/or amide groups on at least their surfaces.
[6] The method according to any one of aspects 1 to 5, wherein the organic fibers comprise cellulose fibers.
[7] Any one of the above aspects 1 to 6, wherein the mixing is performed by mixing fine cellulose fibers, blocked polyisocyanate and water to prepare a premix, and then mixing the premix and organic fibers. The method described in .
[8] Any one of the above aspects 1 to 7, wherein the mixing is performed by mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a pre-mixture, and then mixing the pre-mixture with the blocked polyisocyanate. The method described in .
[9] The method according to any one of aspects 1 to 8 above, wherein the mixing is performed at a temperature of 5°C to 60°C.
[10] a dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9;
A structure comprising a concentration step of dehydrating the dispersion to form a water-containing concentrate, and a structure-forming step of drying the water-containing concentrate at 80° C. or higher and 120° C. or lower to form a structure. Production method.
[11] A structure, wherein a dispersion is prepared by the method according to any one of the above aspects 1 to 9, and a structure is formed by drying the dispersion at 80°C or higher and 120°C or lower. A method of manufacturing a structure, comprising a forming step.
[12] The method according to aspect 10 or 11, wherein the structure is a sheet or a molded body.
[13] The method according to any one of the above aspects 10 to 12, wherein the blocked polyisocyanate is uniformly distributed within the structure.
[14] a dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9;
a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate; and drying the hydrous concentrate at 80° C. to 120° C., and subsequently or simultaneously with the drying, blocking in the blocked polyisocyanate. A crosslinked structure forming step of forming a crosslinked structure by crosslinking the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or the organic fibers by heating at a group elimination temperature or higher. Production method.
[15] A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of the above aspects 1 to 9, and drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, followed by the drying or the drying At the same time, a crosslinked structure is formed by crosslinking the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or the organic fibers by heating at a temperature equal to or higher than the elimination temperature of the blocking groups in the blocked polyisocyanate. A method for producing a crosslinked structure, comprising a forming step.
[16] The method according to aspect 14 or 15, wherein the crosslinked structure has a wet/dry strength ratio of 0.4 to 1.2.
[17] The method according to any one of aspects 14 to 16 above, wherein the heating is performed at a temperature of 130°C to 220°C.

本発明によれば、良好な成形性(特に成形用型への形状追随性)、機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有する有機繊維系物品を与える、分散体及び構造体、並びに該構造体から形成され種々の形態の物品として使用可能な架橋構造体の製造方法が提供される。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a dispersion and a structure, as well as the structure, which provide an organic fiber-based article having good moldability (especially conformability to a mold), mechanical strength, water resistance and solvent resistance A method is provided for producing crosslinked structures that are formed from and that can be used as articles of various forms.

以下、本発明の例示の態様について説明するが、本発明はこれらの態様に限定されるものではない。 Illustrative embodiments of the invention will be described below, but the invention is not limited to these embodiments.

本発明の一態様は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維(以下、単に微細セルロース繊維ということもある。)と、平均繊維径3000nm超の有機繊維(以下、単に有機繊維ということもある。)と、ブロックポリイソシアネートと、水とを含む分散体の製造方法、並びに、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートとを含む構造体の製造方法を提供する。一態様において、当該構造体は当該分散体を用いて形成されてよい。また本発明の一態様は当該構造体を架橋させてなる架橋構造体の製造方法を提供する。 One aspect of the present invention includes fine cellulose fibers with an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less (hereinafter sometimes simply referred to as fine cellulose fibers) and organic fibers with an average fiber diameter of more than 3000 nm (hereinafter simply referred to as organic fibers). ), a method for producing a dispersion containing blocked polyisocyanate and water, fine cellulose fibers having an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers having an average fiber diameter of more than 3000 nm, and blocked polyisocyanate. A method is provided for manufacturing a structure comprising: In one aspect, the structure may be formed using the dispersion. Another aspect of the present invention provides a method for producing a crosslinked structure by crosslinking the structure.

微細セルロース繊維と有機繊維との組合せを含む構造体によれば、微細セルロース繊維が有機繊維間に分散することでフィラーとして機能し、例えば微細セルロース繊維を含まない場合と比べて良好な機械強度を得ることができる。しかし微細セルロース繊維はその微細構造に起因して容易に凝集するため、単に微細セルロース繊維を有機繊維と組み合わせるのみでは微細セルロース繊維による物性向上効果を十分得ることはできない。また、微細セルロース繊維は本質的に親水性であるため、耐水性が要求される物品のフィラーとしては必ずしも好適ではない。更に、単に微細セルロース繊維と有機繊維とを組み合わせた成形用材料では成形性(特に成形用型に対する形状追随性)が十分ではない。本発明者らは、微細セルロース繊維と有機繊維とを組み合わせるに際し、ブロックポリイソシアネートを存在させることで、(1)微細セルロース繊維の凝集を防止して有機繊維間に良好に分散、介在させ、(2)主に微細セルロース繊維を足場として耐水化し、(3)成形用材料としての構造体に良好な成形性(特に成形用型に対する形状追随性)を付与する、という特異な利点が得られることを見出した。 According to the structure containing the combination of the fine cellulose fibers and the organic fibers, the fine cellulose fibers are dispersed among the organic fibers and function as a filler. Obtainable. However, since fine cellulose fibers are easily aggregated due to their fine structure, simply combining fine cellulose fibers with organic fibers cannot sufficiently improve the physical properties of fine cellulose fibers. Further, since fine cellulose fibers are inherently hydrophilic, they are not necessarily suitable as fillers for articles requiring water resistance. Furthermore, a molding material that is simply a combination of fine cellulose fibers and organic fibers does not have sufficient moldability (particularly shape followability to a molding die). The present inventors found that when combining fine cellulose fibers and organic fibers, the presence of block polyisocyanate (1) prevents fine cellulose fibers from aggregating and allows them to be well dispersed and interposed between organic fibers, ( 2) Mainly using fine cellulose fibers as a scaffold for water resistance, and (3) providing a structure as a molding material with good moldability (especially shape followability to a molding die). I found

ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート(すなわち1分子当たり2つ以上のイソシアネート基を有する多官能性化合物)のイソシアネート基がブロック基でブロックされた構造を有する化合物であり、常温では実質的に非反応性である一方、ブロック基の脱離温度以上では遊離のイソシアネート基を1分子当たり2つ以上生成して、イソシアネート基との反応性を有する官能基(例えば活性水素を有する官能基)との反応による架橋構造を形成する。微細セルロース繊維は、イソシアネート基との反応性を有する官能基である水酸基を有するが、ブロックポリイソシアネートは分散体中又は構造体中ではブロック基を保持しているため、微細セルロース繊維とは反応しないが、微細セルロース繊維に吸着して当該微細セルロース繊維の分散剤とし機能し、有機繊維間への微細セルロース繊維の均一分散に寄与する。分散体又は構造体がブロック基の脱離温度以上で加熱されると、ポリイソシアネート同士、及び微細セルロース繊維とポリイソシアネートとが化学的に結合して、ポリイソシアネート-ポリイソシアネート間、及びポリイソシアネート-微細セルロース繊維間の架橋構造が形成される。また有機繊維が活性水素を有する官能基を有する場合には、ポリイソシアネート-有機繊維間の架橋構造も形成される。ブロックポリイソシアネートの使用によって形成される上記のような架橋構造により、微細セルロース繊維は架橋構造体中でその微細構造を保ちつつ(すなわち微細セルロース繊維同士の凝集が回避されつつ)安定な3次元ネットワークを形成し、更には水酸基の(イソシアネート基との反応による)減少によって耐水化されるため、当該架橋構造体の物性をより顕著に向上させることができる。 A blocked polyisocyanate is a compound having a structure in which the isocyanate groups of a polyisocyanate (that is, a polyfunctional compound having two or more isocyanate groups per molecule) are blocked with blocking groups, and is substantially non-reactive at room temperature. On the other hand, at the elimination temperature of the blocking group or higher, two or more free isocyanate groups are generated per molecule, and a functional group having reactivity with the isocyanate group (for example, a functional group having an active hydrogen) reacts with it. Form a crosslinked structure. Fine cellulose fibers have hydroxyl groups, which are functional groups reactive with isocyanate groups, but blocked polyisocyanates retain blocking groups in the dispersion or structure, so they do not react with fine cellulose fibers. However, it adsorbs to the fine cellulose fibers and functions as a dispersant for the fine cellulose fibers, contributing to the uniform dispersion of the fine cellulose fibers between the organic fibers. When the dispersion or structure is heated above the desorption temperature of the blocking group, the polyisocyanates themselves and the fine cellulose fibers and the polyisocyanate are chemically bonded to form polyisocyanate-polyisocyanate and polyisocyanate-polyisocyanate- A crosslinked structure is formed between fine cellulose fibers. Moreover, when the organic fiber has a functional group having an active hydrogen, a crosslinked structure between the polyisocyanate and the organic fiber is also formed. Due to the above-mentioned crosslinked structure formed by using the blocked polyisocyanate, the fine cellulose fibers maintain their fine structure in the crosslinked structure (that is, aggregation of the fine cellulose fibers is avoided) and a stable three-dimensional network is formed. is formed, and furthermore, the physical properties of the crosslinked structure can be improved more remarkably because the hydroxyl groups are reduced (due to the reaction with the isocyanate group) to be water resistant.

本実施形態の架橋構造体は、有機繊維間に広がる微細セルロース繊維が、単に有機繊維間に分散しているのみでなくブロックポリイソシアネート由来の架橋構造によって3次元ネットワークを形成しているものであるため、複雑な形状を有して成形されていることができるとともに良好な機械強度、耐水性及び耐溶剤性を有することができる。したがって、本実施形態の架橋構造体は、例えば、食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の広範な用途に好適に適用できる。以下、分散体、構造体、架橋構造体及びこれらの製造方法の例示の態様について説明する。 In the crosslinked structure of the present embodiment, the fine cellulose fibers spread between the organic fibers are not only dispersed between the organic fibers, but also form a three-dimensional network due to the crosslinked structure derived from the block polyisocyanate. Therefore, it can be molded into a complicated shape and has good mechanical strength, water resistance and solvent resistance. Therefore, the crosslinked structure of the present embodiment can be used, for example, in a wide range of applications such as various containers for food, various containers used as daily necessities, stationery, etc., packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, and interior products. It can be suitably applied to the intended use. Exemplary embodiments of dispersions, structures, crosslinked structures, and methods of making these are described below.

<分散体及びその製造方法>
本実施形態で製造される分散体は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを含む。
<Dispersion and method for producing the same>
The dispersion produced in this embodiment contains fine cellulose fibers with an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers with a fiber diameter of more than 3000 nm, blocked polyisocyanate, and water.

一態様において、分散体は、微細セルロース繊維0.01~15質量%、有機繊維0.02~30質量%、ブロックポリイソシアネート0.0001~10質量%、及び水を含んでよい。 In one embodiment, the dispersion may comprise 0.01-15% by weight fine cellulose fibers, 0.02-30% by weight organic fibers, 0.0001-10% by weight blocked polyisocyanate, and water.

(微細セルロース繊維)
微細セルロース繊維は、平均繊維径2nm以上1000nm以下を有する。ここで、微細セルロース繊維の平均繊維径は、表面のSEM画像又はTEM画像から認識される平均繊維径を意味し、その測定は国際公開第WO2006/4012号明細書に記載の評価手段に準じる。平均繊維径が2nm未満であるセルロースは、水に溶解しているへミセルロース等の分子鎖との差異が明確でなくなるため、微細繊維としての物性(強度、剛性、寸法安定性等)が構造体の補強材として十分でない。一方平均繊維径が1000nm超であるセルロースは、有機繊維間に均一に分布して補強材として機能するという効果が十分でない。補強材としての良好な物性を得る観点から、平均繊維径は、好ましくは10nm以上、より好ましくは15nm以上、更に好ましくは20nm以上であり、微細セルロース繊維が有機繊維間に均一に分布して補強材として良好に機能するという観点から、好ましくは800nm以下、より好ましくは600nm以下、更に好ましくは500nm以下である。
(fine cellulose fiber)
The fine cellulose fibers have an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less. Here, the average fiber diameter of the fine cellulose fibers means the average fiber diameter recognized from the surface SEM image or TEM image, and its measurement conforms to the evaluation means described in International Publication No. WO2006/4012. Cellulose with an average fiber diameter of less than 2 nm does not have a clear difference from molecular chains such as hemicellulose dissolved in water. Inadequate as a body reinforcement. On the other hand, cellulose having an average fiber diameter of more than 1000 nm is not sufficiently effective in functioning as a reinforcing material by uniformly distributing it among organic fibers. From the viewpoint of obtaining good physical properties as a reinforcing material, the average fiber diameter is preferably 10 nm or more, more preferably 15 nm or more, and still more preferably 20 nm or more, and the fine cellulose fibers are uniformly distributed among the organic fibers for reinforcement. From the viewpoint of functioning well as a material, the thickness is preferably 800 nm or less, more preferably 600 nm or less, and even more preferably 500 nm or less.

微細セルロース繊維は、短繊維(ステープル)、連続長繊維(フィラメント)のいずれでもよいが、好ましくは短繊維である。 The fine cellulose fibers may be short fibers (staple) or continuous long fibers (filaments), but short fibers are preferred.

微細セルロース繊維の重合度(DP)は、好ましくは100以上12,000以下である。微細セルロース繊維の重合度はセルロース分子鎖を形成するグルコース環の繰返し数である。微細セルロース繊維の重合度は銅エチレンジアミン法により銅エチレンジアミン溶液の粘度測定により測定する。以下の粘度式より粘度平均重合度DPを求める。ここで、[η]は固有粘度である。
DP=175×[η]
微細セルロース繊維の重合度が100以上であることで、繊維自体の引張強度及び弾性率が向上し、その結果、構造体の機械強度及び取扱い性が向上する。上記重合度は、より好ましくは150以上、更に好ましくは300以上である。微細セルロース繊維の重合度に特に上限はないが、12,000を超える重合度のセルロースは実質的に入手が困難であることから、重合度は、通常12,000以下であり、取扱い性及び工業的実施の観点から、好ましくは8,000以下、より好ましくは6,000以下である。
The degree of polymerization (DP) of the fine cellulose fibers is preferably 100 or more and 12,000 or less. The degree of polymerization of fine cellulose fibers is the number of repeating glucose rings forming the cellulose molecular chain. The degree of polymerization of fine cellulose fibers is measured by measuring the viscosity of a copper ethylenediamine solution by the copper ethylenediamine method. The viscosity-average degree of polymerization DP is obtained from the following viscosity formula. where [η] is the intrinsic viscosity.
DP=175×[η]
When the degree of polymerization of the fine cellulose fibers is 100 or more, the tensile strength and elastic modulus of the fibers themselves are improved, and as a result, the mechanical strength and handleability of the structure are improved. The degree of polymerization is more preferably 150 or higher, still more preferably 300 or higher. There is no particular upper limit to the degree of polymerization of the fine cellulose fibers, but since cellulose with a degree of polymerization exceeding 12,000 is practically difficult to obtain, the degree of polymerization is usually 12,000 or less, which is convenient for handling and industrial use. From the viewpoint of practical implementation, it is preferably 8,000 or less, more preferably 6,000 or less.

微細セルロース繊維としては、化学修飾されていない(すなわち未変性の)繊維、化学修飾された繊維のいずれも使用できる。化学修飾としては、微細セルロース繊維の表面に存在する一部又は大部分の水酸基の、エステル化(例えば、酢酸エステル化、硝酸エステル化、又は硫酸エステル化)、エーテル化(例えば、メチルエーテルを代表とするアルキルエーテル、カルボキシメチルエーテルを代表とするカルボキシエーテル、又はシアノエチルエーテルを代表とするシアノエーテルでのエーテル化)、酸化(例えば、TEMPO酸化触媒による、グルコース環6位の水酸基のカルボキシル基(酸型、塩型を含む)への酸化)等が挙げられる。好ましい態様において、微細セルロース繊維は、ブロックポリイソシアネートとの反応性を考慮すると表面に水酸基が残存していることが望ましい。すなわち、微細セルロース繊維は表面が化学的に修飾されていない繊維であることが好ましいが、アセチル基、カルボキシル基、リン酸エステル基等の化学修飾がなされた繊維であっても表面に水酸基が残存していれば本発明に使用する微細セルロース繊維として好適に使用することができる。 As fine cellulose fibers, both chemically unmodified (that is, unmodified) fibers and chemically modified fibers can be used. Chemical modifications include esterification (e.g., acetate esterification, nitrate esterification, or sulfate esterification) and etherification (e.g., methyl ether) of some or most of the hydroxyl groups present on the surface of the fine cellulose fibers. Etherification with an alkyl ether, a carboxy ether typified by carboxymethyl ether, or a cyano ether typified by cyanoethyl ether), oxidation (for example, with a TEMPO oxidation catalyst, the carboxyl group of the hydroxyl group at the 6-position of the glucose ring (acid type, including salt type)), and the like. In a preferred embodiment, the fine cellulose fibers desirably have hydroxyl groups remaining on the surface in consideration of reactivity with the blocked polyisocyanate. That is, the fine cellulose fibers are preferably fibers whose surfaces are not chemically modified, but even if the fibers are chemically modified with acetyl groups, carboxyl groups, phosphate ester groups, etc., hydroxyl groups remain on the surface. If so, it can be suitably used as the fine cellulose fibers used in the present invention.

分散体の総質量に対する微細セルロース繊維の質量比率は、好ましくは、0.1質量%以上5質量%以下である。微細セルロース繊維の質量比率が0.1質量%以上である場合、均一な構造体を高い生産性で製造できる。一方、微細セルロース繊維の質量比率が5質量%以下である場合、分散体の粘度が高くなりすぎず、均一な構造体を容易に製造できるため、得られた架橋構造体の機械強度及び耐水性を良好に保ちやすく、取扱い性も良好である。微細セルロース繊維の質量比率は、より好ましくは0.15質量%以上4質量%以下、さらに好ましくは0.2質量%以上3質量%以下である。 The mass ratio of fine cellulose fibers to the total mass of the dispersion is preferably 0.1% by mass or more and 5% by mass or less. When the mass ratio of fine cellulose fibers is 0.1% by mass or more, a uniform structure can be produced with high productivity. On the other hand, when the mass ratio of the fine cellulose fibers is 5% by mass or less, the viscosity of the dispersion does not become too high and a uniform structure can be easily produced. It is easy to keep good, and the handleability is also good. The mass ratio of the fine cellulose fibers is more preferably 0.15% by mass or more and 4% by mass or less, and still more preferably 0.2% by mass or more and 3% by mass or less.

微細セルロース繊維の原料としては、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ等のいわゆる木材パルプ、及び非木材パルプが挙げられる。非木材パルプとしては、コットンリンターパルプ等のコットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、及びワラ由来パルプを挙げることができる。コットン由来パルプ、麻由来パルプ、バガス由来パルプ、ケナフ由来パルプ、竹由来パルプ、及びワラ由来パルプは各々、コットンリント又はコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のものが多い)、ザイサル、バガス、ケナフ、竹、ワラ等の原料から、蒸解処理による脱リグニンやヘミセルロース除去を目的とした精製工程及び漂白工程を経て得られる精製パルプを意味する。この他、海藻由来のセルロース、ホヤセルロース等の精製物も微細セルロース繊維の原料として使用することができる。さらに、再生セルロース繊維のカット糸及びセルロース誘導体繊維のカット糸も微細セルロース繊維の原料として使用でき、また、エレクトロスピニング法により得られた再生セルロース又はセルロース誘導体の極細糸のカット糸も微細セルロース繊維の原料又は微細セルロース繊維そのものとして使用することができる。これらの中でもコットンリント又はコットンリンター、麻系のアバカ(例えば、エクアドル産又はフィリピン産のものが多い)、ザイサル、バガス、ケナフ、竹、ワラ等に由来した精製パルプは繊維長の長い微細セルロース繊維が得られ易く、絡み合いによるフィラーとしての補強効果も高いため特に好ましい。 Raw materials for fine cellulose fibers include so-called wood pulp such as softwood pulp and hardwood pulp, and non-wood pulp. Non-wood pulps include cotton-derived pulp such as cotton linter pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp. Cotton-derived pulp, hemp-derived pulp, bagasse-derived pulp, kenaf-derived pulp, bamboo-derived pulp, and straw-derived pulp are cotton lints or cotton linters, hemp-based abaca (e.g., often from Ecuador or the Philippines), respectively. , zaisal, bagasse, kenaf, bamboo, straw, etc., through a refining process and a bleaching process for the purpose of delignification and hemicellulose removal by cooking treatment. In addition, refined products such as seaweed-derived cellulose and sea squirt cellulose can also be used as raw materials for fine cellulose fibers. Furthermore, cut yarns of regenerated cellulose fibers and cut yarns of cellulose derivative fibers can also be used as a raw material for fine cellulose fibers. It can be used as a raw material or fine cellulose fibers themselves. Among these, refined pulp derived from cotton lint or cotton linter, hemp-based abaca (e.g., mostly from Ecuador or the Philippines), zaisal, bagasse, kenaf, bamboo, straw, etc., is a fine cellulose fiber with a long fiber length. is easily obtained, and the reinforcing effect as a filler due to entanglement is also high, so it is particularly preferable.

次に、セルロース繊維の微細化の方法について記載する。セルロース繊維の微細化は、前処理工程、叩解処理工程及び微細化工程を経ることが好ましい。前処理工程においては、100~150℃の温度での水中含浸下でのオートクレーブ処理、酵素処理等、又はこれらの組み合わせによって、原料パルプを微細化し易い状態にしておくことは有効である。これらの前処理は、微細化処理の負荷を軽減するだけでなく、セルロース繊維を構成するミクロフィブリルの表面や間隙に存在するリグニンやヘミセルロース等の不純物成分を水相へ排出し、その結果、微細化された繊維のα-セルロース純度を高める効果もあるため、微細セルロース繊維不織布の耐熱性の向上に有効であることもある。 Next, a method for refining cellulose fibers will be described. It is preferable that the cellulose fibers be refined through a pretreatment process, a beating process and a refinement process. In the pretreatment step, it is effective to make the raw pulp into a state that facilitates pulverization by autoclave treatment under water immersion at a temperature of 100 to 150° C., enzyme treatment, or a combination thereof. These pretreatments not only reduce the load of microfibrillation, but also remove impurities such as lignin and hemicellulose present on the surface and interstices of the microfibrils that make up the cellulose fibers into the aqueous phase. Since it also has the effect of increasing the purity of the α-cellulose of the converted fibers, it may be effective in improving the heat resistance of fine cellulose fiber nonwoven fabrics.

叩解処理工程においては、原料パルプを0.5質量%以上4質量%以下、好ましくは0.8質量%以上3質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上2.5質量%以下の固形分濃度となるように水に分散させ、ビーターやディスクレファイナー(ダブルディスクレファイナー)のような叩解装置でフィブリル化を高度に促進させる。ディスクレファイナーを用いる場合には、ディスク間のクリアランスを極力狭く(例えば、0.1mm以下)設定して、処理を行うと、極めて高度な叩解(フィブリル化)が進行するので、高圧ホモジナイザー等による微細化処理の条件を緩和でき、有効な場合がある。 In the beating step, the raw pulp is 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, preferably 0.8% by mass or more and 3% by mass or less, more preferably 1.0% by mass or more and 2.5% by mass or less of solids. It is dispersed in water so as to have a concentration of 10%, and is highly fibrillated with a beating device such as a beater or disc refiner (double disc refiner). When using a disc refiner, if the clearance between the discs is set as narrow as possible (for example, 0.1 mm or less), extremely high beating (fibrillation) will proceed, so use a high-pressure homogenizer or the like. In some cases, the conditions for miniaturization can be relaxed, which is effective.

好ましい叩解処理の程度は以下のように定められる。本発明者らによる検討において、叩解処理を行うにつれCSF値(セルロースの叩解の程度を示す。JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法で評価)が経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けると再び増大していく傾向が確認され、本実施形態の不織布構造体の原料である微細セルロース繊維を調製するためには、前処理として、CSF値が一旦、ゼロ近くとなった後、さらに叩解処理を続けCSF値が増加している状態まで叩解することが好ましいことが分かった。本開示において、未叩解からCSF値が減少する過程でのCSF値を***↓、ゼロとなった後に増大する傾向におけるCSF値を***↑と表現する。該叩解処理においては、CSF値は少なくともゼロが好ましく、より好ましくはCSF30↑である。このような叩解度に調製した水分散体ではフィブリル化が高度に進行し、数平均繊維径が1000nm以下の微細セルロース繊維からなる均質なシートが得られる。また、それと同時に、得られた微細セルロース繊維シートはセルロースミクロフィブリル同士の接着点の増加からか、引張強度が向上する傾向がある。またCSF値が少なくともゼロ或いはその後増大する***↑の値をもつ高度に叩解された水分散体は均一性が増大し、その後の高圧ホモジナイザー等による微細化処理での詰まりを軽減できるという製造効率上の利点がある。 A preferred degree of beating treatment is defined as follows. In the study by the present inventors, as the beating treatment was performed, the CSF value (indicating the degree of beating of cellulose, evaluated by the Canadian standard freeness test method for pulp defined in JIS P 8121) decreased over time. It was found that after the beating treatment was continued, it increased again after it became close to zero. As a result, it was found that it is preferable to continue beating treatment until the CSF value is increased after the CSF value once becomes close to zero. In the present disclosure, the CSF value in the process in which the CSF value decreases from unbeaten is expressed as ***↓, and the CSF value in the tendency to increase after reaching zero is expressed as ***↑. In the beating treatment, the CSF value is preferably at least zero, more preferably CSF30↑. In an aqueous dispersion prepared to such a beating degree, fibrillation progresses to a high degree, and a homogeneous sheet consisting of fine cellulose fibers having a number average fiber diameter of 1000 nm or less can be obtained. At the same time, the resulting fine cellulose fiber sheet tends to have improved tensile strength, possibly due to an increase in adhesion points between cellulose microfibrils. In addition, a highly beaten aqueous dispersion with a CSF value of at least zero or a value of ***↑ that increases thereafter has increased uniformity, and can reduce clogging in the subsequent refinement treatment using a high-pressure homogenizer or the like. There are efficiency advantages.

微細セルロース繊維の製造には、上述した叩解工程に引き続き、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザー、グラインダー等による微細化処理を施すことが好ましい。この際の水分散体中の固形分濃度は、上述した叩解処理に準じ、0.5質量%以上4質量%以下、好ましくは0.8質量%以上3質量%以下、より好ましくは1.0質量%以上2.5質量%以下である。この範囲の固形分濃度の場合、詰まりが発生せず、しかも効率的な微細化処理が達成できる。 In the production of fine cellulose fibers, it is preferable to carry out a refinement treatment using a high-pressure homogenizer, an ultrahigh-pressure homogenizer, a grinder, or the like, following the beating step described above. At this time, the solid content concentration in the water dispersion is 0.5% by mass or more and 4% by mass or less, preferably 0.8% by mass or more and 3% by mass or less, more preferably 1.0% by mass, according to the beating treatment described above. It is more than mass % and below 2.5 mass %. In the case of the solid content concentration within this range, clogging does not occur, and moreover efficient pulverization treatment can be achieved.

使用する高圧ホモジナイザーとしては、例えば、ニロ・ソアビ社(伊)のNS型高圧ホモジナイザー、(株)エスエムテーのラニエタイプ(Rモデル)圧力式ホモジナイザー、三和機械(株)の高圧式ホモゲナイザー等を挙げることができ、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。超高圧ホモジナイザーとしては、みづほ工業(株)のマイクロフルイダイザー、吉田機械興業(株)ナノマイザー、(株)スギノマシーンのアルティマイザー等の高圧衝突型の微細化処理機を意味し、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。グラインダー型微細化装置としては、(株)栗田機械製作所のピュアファインミル、増幸産業(株)のスーパーマスコロイダーに代表される石臼式摩砕型を挙げることができるが、これらの装置とほぼ同様の機構で微細化を実施する装置であれば、これら以外の装置であっても構わない。 Examples of the high-pressure homogenizer to be used include an NS-type high-pressure homogenizer manufactured by Niro Soavi (Italy), a Rannie type (R model) pressure-type homogenizer manufactured by SM T Co., Ltd., and a high-pressure homogenizer manufactured by Sanwa Kikai Co., Ltd. Any device other than these devices may be used as long as it can perform the miniaturization with substantially the same mechanism as these devices. The ultra-high pressure homogenizer means a high pressure collision type atomization processor such as Mizuho Kogyo Co., Ltd. Microfluidizer, Yoshida Kikai Kogyo Co., Ltd. Nanomizer, Sugino Machine Co., Ltd. Ultimizer. Any device other than these may be used as long as it implements miniaturization with substantially the same mechanism. As the grinder-type miniaturization device, there is a stone mill-type grinding type typified by Pure Fine Mill manufactured by Kurita Machinery Co., Ltd. and Super Mascolloider manufactured by Masuko Sangyo Co., Ltd. These devices are almost the same. Any device other than these may be used as long as the device implements miniaturization by the mechanism of (1).

微細セルロース繊維の平均繊維径は、高圧ホモジナイザー等による微細化処理の条件(装置の選定や操作圧力及びパス回数)又は該微細化処理前の前処理の条件(例えば、オートクレーブ処理、酵素処理、叩解処理等)によって制御することができる。 The average fiber diameter of the fine cellulose fibers depends on the conditions of micronization by a high-pressure homogenizer or the like (selection of equipment, operating pressure and number of passes) or the conditions of pretreatment before the micronization (e.g., autoclave treatment, enzyme treatment, beating processing, etc.).

微細セルロース繊維として、例えば表面が化学修飾された繊維を用いる場合は、目的に応じて種々の表面化学処理を施すことにより、例えば、微細セルロース繊維の表面に存在する一部或いは大部分の水酸基が、酢酸エステル、硝酸エステル、硫酸エステル等にエステル化、又はメチルエーテルを代表とするアルキルエーテル、カルボキシメチルエーテルを代表とするカルボキシエーテル、シアノエチルエーテルを代表とするシアノエーテル等にエーテル化されたものを、適宜調製して使用することができる。また、例えばTEMPO酸化触媒によって6位の水酸基が酸化され、カルボキシル基(酸型、塩型を含む)となったセルロース系の微細繊維を用いる場合には、必ずしも高圧ホモジナイザーのような高エネルギーを要する微細化装置を使用することは必要なく、微細セルロースの分散体を得ることができる。例えば、文献(A.Isogai et al.,Biomacromolecules,7,1687-1691(2006))に記載されるように、天然セルロースの水分散体に2,2,6,6-テトラメチルピペリジノオキシラジカルのようなTEMPOと呼ばれる触媒とハロゲン化アルキルを共存させ、これに次亜塩素酸のような酸化剤を添加し、一定時間反応を進行させることにより、水洗等の精製処理後に、通常のミキサー処理を施すことにより極めて容易に微細セルロース繊維の分散体を得ることができる。
一態様では、原料、フィブリル化度、表面の化学処理等の異なる微細セルロース繊維を2種類以上、任意の割合で組み合わせてもよい。
When using, for example, fibers whose surfaces have been chemically modified as the fine cellulose fibers, various surface chemical treatments are applied according to the purpose, for example, to remove some or most of the hydroxyl groups present on the surfaces of the fine cellulose fibers. , Esterified to acetate ester, nitrate ester, sulfate ester, etc., or etherified to alkyl ether typified by methyl ether, carboxy ether typified by carboxymethyl ether, cyano ether typified by cyanoethyl ether, etc. , can be prepared and used as appropriate. In addition, when using cellulose-based fine fibers in which the hydroxyl group at the 6-position is oxidized by a TEMPO oxidation catalyst and becomes a carboxyl group (including acid type and salt type), high energy such as a high-pressure homogenizer is necessarily required. A dispersion of fine cellulose can be obtained without the need to use a micronizer. For example, as described in the literature (A. Isogai et al., Biomacromolecules, 7, 1687-1691 (2006)), 2,2,6,6-tetramethylpiperidinooxy is added to an aqueous dispersion of natural cellulose. A radical-like catalyst called TEMPO and an alkyl halide are allowed to coexist, an oxidizing agent such as hypochlorous acid is added, and the reaction is allowed to proceed for a certain period of time. A dispersion of fine cellulose fibers can be obtained very easily by the treatment.
In one aspect, two or more types of fine cellulose fibers having different raw materials, degrees of fibrillation, surface chemical treatments, etc. may be combined in an arbitrary ratio.

(有機繊維)
分散体は、平均繊維径3000nm超の有機繊維を含む。有機繊維の平均繊維径は、3000nm(3μm)超であり、分散体の混合に適した粘度を保持する観点から、好ましくは3.5μm以上、より好ましくは4μm以上であり、微細セルロース繊維がフィラーとして均一に分散し機能する観点から、好ましくは30μm以下、より好ましくは27μm以下、更に好ましくは25μm以下である。
(organic fiber)
The dispersion contains organic fibers with an average fiber diameter greater than 3000 nm. The average fiber diameter of the organic fibers is more than 3000 nm (3 μm), preferably 3.5 μm or more, more preferably 4 μm or more from the viewpoint of maintaining a viscosity suitable for mixing the dispersion, and the fine cellulose fibers are fillers. It is preferably 30 μm or less, more preferably 27 μm or less, and even more preferably 25 μm or less, from the viewpoint of uniformly dispersing and functioning as a.

有機繊維は、好ましくは、活性水素を有する官能基(例えば水酸基、アミド基、アミノ基、カルボキシル基、チオール基等)を有する。好ましい態様において、有機繊維は、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含み、又はそのような繊維からなる。水酸基及び/又はアミド基を有する有機繊維の好適例は、セルロース繊維、でんぷん繊維、キチン繊維、キトサン繊維やその他多糖系繊維(ポリ-α-1,3-グルカン,ポリ-β-1,3-グルカン等)の他にセルロースアセテート繊維、ポリアミド系繊維(PA-6繊維,PA-6,6繊維,PA-12繊維、ケブラー繊維のような芳香族ポリアミド繊維等)、ポリビニルアルコール系繊維(酢酸ビニルモノマー単位を有する共重合体を含む)等である。特にセルロース繊維等の多糖系繊維を用いる場合、多くは天然に由来する高配向繊維であるため、叩解処理等のフィブリル化処理により微細な繊維を枝分かれさせた状態にして使用すると、微細セルロース繊維と絡み合い等の相互作用がし易くなるため特に好ましい。同様に、配向性の高いポリアミド繊維は叩解処理等のフィブリル化処理によって絡み合い効果を増大させることが可能であるため好ましいが、叩解処理をせずに使用しても有効に本発明の効果が発現する場合もある。有機繊維の総質量に対する水酸基及び/又はアミド基を有する有機繊維の質量比率は、有機繊維がブロックポリイソシアネートで良好に架橋され得る点で、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは40質量%以上である。上記質量比率は100質量%でもよいが、水酸基及び/又はアミド基を有さない繊維の使用による利点(例えば構造体への耐水性付与)を得る観点で、例えば95質量%以下、又は90質量%以下、又は85質量%以下であってもよい。 The organic fibers preferably have functional groups having active hydrogen (for example, hydroxyl groups, amide groups, amino groups, carboxyl groups, thiol groups, etc.). In a preferred embodiment, the organic fibers comprise or consist of fibers having at least surface hydroxyl groups and/or amide groups. Suitable examples of organic fibers having hydroxyl groups and/or amide groups include cellulose fibers, starch fibers, chitin fibers, chitosan fibers and other polysaccharide fibers (poly-α-1,3-glucan, poly-β-1,3- glucan, etc.), cellulose acetate fiber, polyamide fiber (PA-6 fiber, PA-6,6 fiber, PA-12 fiber, aromatic polyamide fiber such as Kevlar fiber, etc.), polyvinyl alcohol fiber (vinyl acetate including copolymers having monomer units). In particular, when polysaccharide fibers such as cellulose fibers are used, many of them are highly oriented fibers derived from nature. It is particularly preferable because interaction such as entanglement becomes easier. Similarly, highly oriented polyamide fibers are preferable because they can increase the entanglement effect by fibrillation treatment such as beating treatment, but the effects of the present invention are effectively exhibited even if they are used without beating treatment. sometimes. The mass ratio of the organic fibers having hydroxyl groups and/or amide groups to the total mass of the organic fibers is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, in that the organic fibers can be satisfactorily crosslinked with the blocked polyisocyanate. , more preferably 40% by mass or more. The above mass ratio may be 100% by mass, but from the viewpoint of obtaining the advantage of using fibers having no hydroxyl group and/or amide group (for example, imparting water resistance to the structure), for example, 95% by mass or less, or 90% by mass % or less, or 85% by mass or less.

分散体の総質量に対する有機繊維の質量比率は、構造体製造時の取扱い性の観点から、好ましくは5~65質量%、より好ましくは8~55質量%、更に好ましくは10~50質量%である。 The mass ratio of the organic fiber to the total mass of the dispersion is preferably 5 to 65% by mass, more preferably 8 to 55% by mass, and still more preferably 10 to 50% by mass, from the viewpoint of handleability during structure production. be.

分散体中の微細セルロース繊維と有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)は、微細セルロース繊維が有機繊維間に入り込んで良好な補強効果を示す観点から、好ましくは0.2/99.8~30/70、より好ましくは0.5/99.5~25/75、更に好ましくは1/99~20/80である。 The mass ratio of the fine cellulose fibers to the organic fibers in the dispersion (fine cellulose fibers/organic fibers) is preferably 0.2/99 from the viewpoint that the fine cellulose fibers enter between the organic fibers and exhibit a good reinforcing effect. .8 to 30/70, more preferably 0.5/99.5 to 25/75, still more preferably 1/99 to 20/80.

分散体の固形分比率は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上であり、分散体の取扱い性の観点から、好ましくは55質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは40質量%以下である。 The solid content ratio of the dispersion is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and still more preferably 5% by mass or more, and from the viewpoint of handling of the dispersion, preferably 55% by mass or less, more It is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less.

(ブロックポリイソシアネート)
分散体は、ブロックポリイソシアネートを含む。ブロックポリイソシアネートとは、(1)ポリイソシアネート及びポリイソシアネート誘導体等のポリイソシアネート化合物を基本骨格とする、(2)イソシアネート基がブロック基でブロックされていることでイソシアネート基と水との反応が阻止されている、(3)常温(具体的には30℃以下)では活性水素を有する官能基とは反応しない、(4)ブロック基が脱離温度以上の熱処理で脱離し活性なイソシアネート基が再生され、活性水素を有する官能基と反応し結合を形成する、化合物である。なお、ポリイソシアネートは、イソシアネート基を2つ以上有する多官能性イソシアネートを意味する。同様に、ブロックポリイソシアネートは、ブロック基によりイソシアネート基がブロックされたポリイソシアネートを意味する。ブロックポリイソシアネートは、分散体中及び構造体中でブロック基の脱離温度以上で加熱されることで、自身の硬化と共に、微細セルロース繊維及び一態様に係る有機繊維(活性水素を有する官能基を有する場合)との結合によって架橋構造を形成する。
(blocked polyisocyanate)
The dispersion contains a blocked polyisocyanate. Block polyisocyanate means (1) polyisocyanate compounds such as polyisocyanate and polyisocyanate derivatives as a basic skeleton, and (2) the isocyanate groups are blocked with blocking groups to prevent the reaction between the isocyanate groups and water. (3) Does not react with functional groups having active hydrogen at room temperature (specifically, 30° C. or lower); (4) Blocking groups are eliminated by heat treatment at the elimination temperature or higher to regenerate active isocyanate groups. is a compound that reacts with a functional group having an active hydrogen to form a bond. Polyisocyanate means polyfunctional isocyanate having two or more isocyanate groups. Similarly, blocked polyisocyanate means a polyisocyanate whose isocyanate groups have been blocked by blocking groups. When the blocked polyisocyanate is heated in the dispersion and in the structure at a temperature higher than the elimination temperature of the blocking group, the fine cellulose fibers and the organic fibers according to one embodiment (functional groups having active hydrogen are (if it has) to form a crosslinked structure.

ブロックポリイソシアネートは、ポリイソシアネート(すなわち分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物)のイソシアネート基をブロック基で置換してなる化合物から選択される。ポリイソシアネートの基本骨格としては、芳香族ポリイソシアネート、脂環式ポリイソシアネート、脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。中でも、黄変性が少ないという観点から、脂環式ポリイソシアネート、及び脂肪族ポリイソシアネートがより好ましい。 The blocked polyisocyanate is selected from compounds obtained by substituting isocyanate groups of polyisocyanates (that is, compounds having two or more isocyanate groups in the molecule) with blocking groups. Examples of the basic skeleton of polyisocyanate include aromatic polyisocyanate, alicyclic polyisocyanate, and aliphatic polyisocyanate. Among them, alicyclic polyisocyanates and aliphatic polyisocyanates are more preferable from the viewpoint of little yellowing.

芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート及びその混合物(TDI)、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、ナフタレン-1,5-ジイソシアネート、3,3-ジメチル-4,4-ビフェニレンジイソシアネート、粗製TDI、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、粗製MDI、フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
脂環式ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3-シクロペンタンジイソシアネート、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。
脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。
Examples of aromatic polyisocyanates include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate and mixtures thereof (TDI), diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), naphthalene-1,5-diisocyanate. , 3,3-dimethyl-4,4-biphenylene diisocyanate, crude TDI, polymethylene polyphenyl diisocyanate, crude MDI, phenylene diisocyanate and xylylene diisocyanate.
Alicyclic polyisocyanates include, for example, alicyclic diisocyanates such as 1,3-cyclopentane diisocyanate, 1,3-cyclopentene diisocyanate and cyclohexane diisocyanate.
Examples of aliphatic polyisocyanates include aliphatic diisocyanates such as trimethylene diisocyanate, 1,2-propylene diisocyanate, butylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate.

ブロックポリイソシアネートの基本骨格としてのポリイソシアネート誘導体としては、例えば、上記のポリイソシアネートの多量体(例えば、2量体、3量体、5量体、7量体等)の他に、活性水素含有化合物を1種類又は2種類以上反応させて得られた反応生成物が挙げられる。上記反応生成物としては、アロファネート変性体(例えば、ポリイソシアネートと、アルコール類との反応より生成するアロファネート変性体等)、ポリオール変性体(例えば、ポリイソシアネートとアルコール類との反応より生成するポリオール変性体(アルコール付加体)等)、ビウレット変性体(例えば、ポリイソシアネートと、水又はアミン類との反応により生成するビウレット変性体等)、ウレア変性体(例えば、ポリイソシアネートとジアミンとの反応により生成するウレア変性体等)、オキサジアジントリオン変性体(例えば、ポリイソシアネートと炭酸ガスとの反応により生成するオキサジアジントリオン等)、カルボジイミド変性体(ポリイソシアネートの脱炭酸縮合反応により生成するカルボジイミド変性体等)、ウレトジオン変性体、ウレトンイミン変性体等が挙げられる。 Examples of the polyisocyanate derivative as the basic skeleton of the blocked polyisocyanate include, in addition to the above polyisocyanate polymers (e.g., dimers, trimers, pentamers, heptamers, etc.), active hydrogen-containing Examples include reaction products obtained by reacting one or more compounds. Examples of the reaction product include allophanate modified products (e.g., polyisocyanate and allophanate modified products produced by reaction with alcohols, etc.), polyol modified products (e.g., polyol modified products produced by reaction of polyisocyanate and alcohols) (alcohol adduct), etc.), modified biuret (e.g., biuret modified by reaction of polyisocyanate with water or amines), modified urea (e.g., generated by reaction of polyisocyanate and diamine) urea modified product, etc.), oxadiazinetrione modified product (e.g., oxadiazinetrione produced by the reaction of polyisocyanate and carbon dioxide), carbodiimide modified product (carbodiimide-modified product produced by the decarboxylation condensation reaction of polyisocyanate and the like), modified uretdione, modified uretonimine, and the like.

活性水素含有化合物として、例えば、1~6価の水酸基含有化合物(例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール等)、アミノ基含有化合物、チオール基含有化合物、カルボキシル基含有化合物等が挙げられる。空気中又は反応場に存在する水、二酸化炭素等も活性水素含有化合物であり得る。 Active hydrogen-containing compounds include, for example, monovalent to hexavalent hydroxyl group-containing compounds (eg, polyester polyols, polyether polyols, etc.), amino group-containing compounds, thiol group-containing compounds, carboxyl group-containing compounds, and the like. Water, carbon dioxide, etc. present in the air or in the reaction field can also be active hydrogen-containing compounds.

1~6価のアルコール(すなわちポリオール)としては、例えば、非重合ポリオールと重合ポリオールとが挙げられる。非重合ポリオールとは重合を履歴しないポリオールであり、重合ポリオールはモノマーを重合して得られるポリオールである。 Mono- to hexahydric alcohols (that is, polyols) include, for example, non-polymerized polyols and polymerized polyols. A non-polymerized polyol is a polyol that has not undergone polymerization, and a polymerized polyol is a polyol obtained by polymerizing a monomer.

非重合ポリオールとしてはモノアルコール類、ジオール類、トリオール類、テトラオール類等が挙げられる。モノアルコール類としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、n-プロパノール、i-プロパノール、n-ブタノール、i―ブタノール、s-ブタノール、n-ペンタノール、n-ヘキサノール、n-オクタノール、n-ノナノール、2-エチルブタノール、2,2-ジメチルヘキサノール、2-エチルヘキサノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、エチルシクロヘキサノール等が挙げられる。ジオール類としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,5-ペンタンジオール、2-メチル-2,3-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、2,3-ジメチル-2,3-ブタンジオール、2-エチル-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,2-デカンジオール、2,2,4-トリメチルペンタンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、フロログルシン、ピロガロール、カテコール、ヒドロキノン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS等が挙げられる。トリオール類としては、特に限定されないが、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等が挙げられる。また、テトラオール類としては、特に限定されないが、例えば、ペンタエリトリトール、1,3,6,8-テトラヒドロキシナフタレン、1,4,5,8-テトラヒドロキシアントラセン等が挙げられる。 Examples of non-polymerized polyols include monoalcohols, diols, triols, tetraols and the like. Examples of monoalcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, s-butanol, n-pentanol, n-hexanol, n-octanol, n-nonanol, 2-ethylbutanol, 2,2-dimethylhexanol, 2-ethylhexanol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, ethylcyclohexanol and the like. Examples of diols include, but are not limited to, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2- butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 2-methyl-1,2-propanediol, 1,5-pentanediol, 2-methyl-2,3- butanediol, 1,6-hexanediol, 1,2-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,3-dimethyl-2,3-butanediol, 2- Ethyl-hexanediol, 1,2-octanediol, 1,2-decanediol, 2,2,4-trimethylpentanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2,2-diethyl- 1,3-propanediol, phloroglucin, pyrogallol, catechol, hydroquinone, bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S and the like. Examples of triols include, but are not particularly limited to, glycerin, trimethylolpropane, and the like. Moreover, the tetraols are not particularly limited, but include, for example, pentaerythritol, 1,3,6,8-tetrahydroxynaphthalene, 1,4,5,8-tetrahydroxyanthracene, and the like.

重合ポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、ポリオレフィンポリオール等が挙げられる。
ポリエステルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイマー酸、無水マレイン酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸の単独又は混合物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコールの単独又は混合物との縮合反応によって得られるポリエステルポリオールや、多価アルコールを用いてε-カプロラクトンを開環重合して得られるようなポリカプロラクトン類等が挙げられる。
Examples of polymerized polyols include, but are not limited to, polyester polyols, polyether polyols, acrylic polyols, and polyolefin polyols.
The polyester polyol is not particularly limited. Propylene glycol, diethylene glycol, neopentyl glycol, trimethylolpropane, polyester polyol obtained by condensation reaction with a mixture of polyhydric alcohols such as glycerin, and obtained by ring-opening polymerization of ε-caprolactone using polyhydric alcohol Examples include polycaprolactones such as those described above.

ポリエーテルポリオールとしては、特に限定されないが、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等の水酸化物、アルコラート、アルキルアミン等の強塩基性触媒、金属ポルフィリン、ヘキサシアノコバルト酸亜鉛錯体等の複合金属シアン化合物錯体等を使用して、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、スチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドの単独又は混合物を、多価ヒドロキシ化合物の単独又は混合物に、ランダム或いはブロック付加して得られるポリエーテルポリオール類や、エチレンジアミン類等のポリアミン化合物にアルキレンオキサイドを反応させて得られるポリエーテルポリオール類が挙げられる。これらポリエーテル類を媒体としてアクリルアミド等を重合して得られる、いわゆるポリマーポリオール類等も挙げられる。 Examples of polyether polyols include, but are not limited to, hydroxides of lithium, sodium, potassium, etc.; alcoholates, strongly basic catalysts such as alkylamines; metal porphyrins; Polyethers obtained by random or block addition of alkylene oxides such as ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide, cyclohexene oxide, and styrene oxide, alone or in mixtures, to polyhydric hydroxy compounds alone or in mixtures, etc. Examples include polyols and polyether polyols obtained by reacting polyamine compounds such as ethylenediamines with alkylene oxides. So-called polymer polyols obtained by polymerizing acrylamide or the like using these polyethers as a medium are also included.

前記多価アルコール化合物としては、
(1)例えばジグリセリン、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等、
(2)例えばエリトリトール、D-トレイトール、L-アラビニトール、リビトール、キシリトール、ソルビトール、マンニトール、ガラクチトール、ラムニトール等の糖アルコール系化合物、
(3)例えばアラビノース、リボース、キシロース、グルコース、マンノース、ガラクトース、フルクトース、ソルボース、ラムノース、フコース、リボデソース等の単糖類、
(4)例えばトレハロース、ショ糖、マルトース、セロビオース、ゲンチオビオース、ラクトース、メリビオース等の二糖類、
(5)例えばラフィノース、ゲンチアノース、メレチトース等の三糖類、
(6)例えばスタキオース等の四糖類、
等がある。
As the polyhydric alcohol compound,
(1) For example, diglycerin, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, dipentaerythritol, etc.
(2) sugar alcohol compounds such as erythritol, D-threitol, L-arabinitol, ribitol, xylitol, sorbitol, mannitol, galactitol, rhamnitol;
(3) monosaccharides such as arabinose, ribose, xylose, glucose, mannose, galactose, fructose, sorbose, rhamnose, fucose, ribodesose;
(4) disaccharides such as trehalose, sucrose, maltose, cellobiose, gentiobiose, lactose and melibiose;
(5) trisaccharides such as raffinose, gentianose, melezitose;
(6) tetrasaccharides, such as stachyose;
etc.

アクリルポリオールとしては、例えば、アクリル酸-2-ヒドロキシエチル、アクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、アクリル酸-2-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つアクリル酸エステル等、グリセリンのアクリル酸モノエステル若しくはメタクリル酸モノエステル、トリメチロールプロパンのアクリル酸モノエステル若しくはメタクリル酸モノエステル等、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸-2-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-2-ヒドロキシブチル、メタクリル酸-3-ヒドロキシプロピル、メタクリル酸-4-ヒドロキシブチル等の活性水素を持つメタクリル酸エステル等の群から選ばれた単独又は混合物を必須成分とし、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸-n-ブチル、アクリル酸-2-エチルヘキシル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸-n-ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸-n-ヘキシル、メタクリル酸ラウリル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、アクリルアミド、N-メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等の不飽和アミド、及びメタクリル酸グリシジル、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、フマル酸ジブチル、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ-メタクリロキシプロピルメトキシシラン等の加水分解性シリル基を有するビニルモノマー等のその他の重合性モノマーの群から選ばれた単独又は混合物の存在下、又は非存在下において重合させて得られるアクリルポリオールが挙げられる。 Examples of acrylic polyols include acrylic acid esters having active hydrogen such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, and 2-hydroxybutyl acrylate, acrylic acid monoesters of glycerin, and methacrylic acid. monoesters, acrylic acid monoesters or methacrylic acid monoesters of trimethylolpropane, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, methacrylic acid-4-hydroxybutyl methacrylate and the like selected from the group of methacrylic acid esters having active hydrogen, either singly or as a mixture, as an essential component, methyl acrylate, ethyl acrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, Acrylic esters such as 2-ethylhexyl acrylate, methacrylic esters such as methyl methacrylate, ethyl methacrylate, isopropyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, and lauryl methacrylate , unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid and itaconic acid; unsaturated amides such as acrylamide, N-methylolacrylamide and diacetone acrylamide; and glycidyl methacrylate, styrene, vinyl toluene, vinyl acetate, acrylonitrile, Presence of other polymerizable monomers selected from the group of vinyl monomers having a hydrolyzable silyl group such as dibutyl fumarate, vinyltrimethoxysilane, vinylmethyldimethoxysilane, γ-methacryloxypropylmethoxysilane, and the like, singly or as a mixture. acrylic polyols obtained by polymerization in the presence or absence of

ポリオレフィンポリオールとしては、例えば、水酸基を2個以上有するポリブタジエン、水素添加ポリブタジエン、ポリイソプレン、水素添加ポリイソプレン等が挙げられる。更に、炭素数50以下のモノアルコール化合物である、イソブタノール、n-ブタノール、2エチルヘキサノール等を併用することができる。 Examples of polyolefin polyols include polybutadiene having two or more hydroxyl groups, hydrogenated polybutadiene, polyisoprene, and hydrogenated polyisoprene. Furthermore, isobutanol, n-butanol, 2-ethylhexanol, etc., which are monoalcohol compounds having 50 or less carbon atoms, can be used in combination.

アミノ基含有化合物としては、例えば、炭素数1~20のモノハイドロカルビルアミン[アルキルアミン(ブチルアミン等)、ベンジルアミン及びアニリン等]、炭素数2~20の脂肪族ポリアミン(エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン及びジエチレントリアミン等)、炭素数6~20の脂環式ポリアミン(ジアミノシクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタンジアミン及びイソホロンジアミン等)、炭素数2~20の芳香族ポリアミン(フェニレンジアミン、トリレンジアミン及びジフェニルメタンジアミン等)、炭素数2~20の複素環式ポリアミン(ピペラジン及びN-アミノエチルピペラジン等)、アルカノールアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン等)、ジカルボン酸と過剰のポリアミンとの縮合により得られるポリアミドポリアミン、ポリエーテルポリアミン、ヒドラジン(ヒドラジン及びモノアルキルヒドラジン等)、ジヒドラジッド(コハク酸ジヒドラジッド及びテレフタル酸ジヒドラジッド等)、グアニジン(ブチルグアニジン及び1-シアノグアニジン等)及びジシアンジアミド等が挙げられる。 Examples of amino group-containing compounds include monohydrocarbylamines having 1 to 20 carbon atoms [alkylamine (butylamine, etc.), benzylamine and aniline], aliphatic polyamines having 2 to 20 carbon atoms (ethylenediamine, hexamethylenediamine and diethylenetriamine, etc.), alicyclic polyamines having 6 to 20 carbon atoms (diaminocyclohexane, dicyclohexylmethanediamine, isophoronediamine, etc.), aromatic polyamines having 2 to 20 carbon atoms (phenylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, etc.), carbon Heterocyclic polyamines of numbers 2 to 20 (piperazine and N-aminoethylpiperazine, etc.), alkanolamines (monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, etc.), polyamidepolyamines obtained by condensation of dicarboxylic acids and excess polyamines, polyether polyamines, hydrazines (such as hydrazine and monoalkylhydrazine), dihydrazides (such as dihydrazide succinate and dihydrazide terephthalate), guanidines (such as butylguanidine and 1-cyanoguanidine) and dicyandiamide.

チオール基含有化合物としては、例えば、炭素数1~20の1価のチオール化合物(エチルチオール等のアルキルチオール、フェニルチオール及びベンジルチオール)及び多価のチオール化合物(エチレンジチオール及び1,6-ヘキサンジチオール等)等が挙げられる。 Examples of thiol group-containing compounds include monovalent thiol compounds having 1 to 20 carbon atoms (alkylthiol such as ethylthiol, phenylthiol and benzylthiol) and polyvalent thiol compounds (ethylenedithiol and 1,6-hexanedithiol etc.).

カルボキシル基含有化合物としては、1価のカルボン酸化合物(酢酸等のアルキルカルボン酸、安息香酸等の芳香族カルボン酸)及び多価のカルボン酸化合物(シュウ酸やマロン酸等のアルキルジカルボン酸及びテレフタル酸等の芳香族ジカルボン酸等)等が挙げられる。 Examples of carboxyl group-containing compounds include monovalent carboxylic acid compounds (alkylcarboxylic acids such as acetic acid, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid) and polyvalent carboxylic acid compounds (alkyldicarboxylic acids such as oxalic acid and malonic acid, and terephthalic aromatic dicarboxylic acids such as acids) and the like.

ブロック基は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものである。このブロック基は、常温において安定であるが、所定の脱離温度(通常約100~約200℃)まで加熱するとブロック基が脱離し遊離イソシアネート基を再生しうるものである。 The blocking group is added to and blocks the isocyanate group of the polyisocyanate compound. This blocking group is stable at room temperature, but when heated to a predetermined elimination temperature (usually about 100 to about 200° C.), the blocking group is eliminated and the free isocyanate group can be regenerated.

このような要件を満たすブロック基を与えるブロック剤としては、
(1)メタノール、エタノール、2-プロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、2-エチル-1-ヘキサノール、2-メトキシエタノール、2-エトキシエタノール、2-ブトキシエタノール等のアルコール類、
(2)アルキルフェノール系:炭素原子数4以上のアルキル基を置換基として有するモノ及びジアルキルフェノール類であって、例えばn-プロピルフェノール、イソプロピルフェノール、n-ブチルフェノール、sec-ブチルフェノール、t-ブチルフェノール、n-ヘキシルフェノール、2-エチルヘキシルフェノール、n-オクチルフェノール、n-ノニルフェノール等のモノアルキルフェノール類、ジ-n-プロピルフェノール、ジイソプロピルフェノール、イソプロピルクレゾール、ジ-n-ブチルフェノール、ジ-t-ブチルフェノール、ジ-sec-ブチルフェノール、ジ-n-オクチルフェノール、ジ-2-エチルヘキシルフェノール、ジ-n-ノニルフェノール等のジアルキルフェノール類、
(3)フェノール系:フェノール、クレゾール、エチルフェノール、スチレン化フェノール、ヒドロキシ安息香酸エステル等、
(4)活性メチレン系:マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等、
(5)メルカプタン系:ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等、
(6)酸アミド系:アセトアニリド、酢酸アミド、ε-カプロラクタム、δ-バレロラクタム、γ-ブチロラクタム等、
(7)酸イミド系:コハク酸イミド、マレイン酸イミド等、
(8)イミダゾール系:イミダゾール、2-メチルイミダゾール、3,5-ジメチルピラゾール、3-メチルピラゾール等、
(9)尿素系:尿素、チオ尿素、エチレン尿素等、
(10)オキシム系:ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、アセトオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等、
(11)アミン系:ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール、ジ-n-プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、イソプロピルエチルアミン等、
これらのブロック剤はそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
As a blocking agent that provides a blocking group that satisfies such requirements,
(1) alcohols such as methanol, ethanol, 2-propanol, n-butanol, sec-butanol, 2-ethyl-1-hexanol, 2-methoxyethanol, 2-ethoxyethanol and 2-butoxyethanol;
(2) Alkylphenols: mono- and dialkylphenols having an alkyl group having 4 or more carbon atoms as a substituent, such as n-propylphenol, isopropylphenol, n-butylphenol, sec-butylphenol, t-butylphenol, n -monoalkylphenols such as hexylphenol, 2-ethylhexylphenol, n-octylphenol, n-nonylphenol, di-n-propylphenol, diisopropylphenol, isopropylcresol, di-n-butylphenol, di-t-butylphenol, di-sec -Dialkylphenols such as butylphenol, di-n-octylphenol, di-2-ethylhexylphenol and di-n-nonylphenol,
(3) Phenol-based: phenol, cresol, ethylphenol, styrenated phenol, hydroxybenzoic acid ester, etc.
(4) active methylene system: dimethyl malonate, diethyl malonate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, acetylacetone, etc.;
(5) Mercaptans: butyl mercaptan, dodecyl mercaptan, etc.
(6) acid amides: acetanilide, acetic amide, ε-caprolactam, δ-valerolactam, γ-butyrolactam, etc.
(7) Acid imide type: succinimide, maleic acid imide, etc.
(8) imidazole series: imidazole, 2-methylimidazole, 3,5-dimethylpyrazole, 3-methylpyrazole, etc.;
(9) Urea-based: urea, thiourea, ethylene urea, etc.
(10) oxime series: formaldoxime, acetoaldoxime, acetoxime, methylethylketoxime, cyclohexanone oxime, etc.;
(11) Amines: diphenylamine, aniline, carbazole, di-n-propylamine, diisopropylamine, isopropylethylamine, etc.
These blocking agents can be used alone or in combination of two or more.

ブロックポリイソシアネートは、アニオン性、ノニオン性、カチオン性のいずれであってもよいが、好ましくはカチオン性ブロックポリイソシアネートである。カチオン性ブロックポリイソシアネートは、静電相互作用によって微細セルロース繊維に吸着しやすい点で有利である。すなわち、一般的なセルロース繊維表面はアニオン性(蒸留水中ゼータ電位-30~-20mV)であることが知られている(非特許文献1 J.Brandrup(editor) and E.H.Immergut(editor)“Polymer Handbook 3rd edition”V-153~V-155)ため、ブロックポリイソシアネートがカチオン性であることが静電相互作用の点で好ましい。 The blocked polyisocyanate may be anionic, nonionic or cationic, preferably cationic blocked polyisocyanate. Cationic blocked polyisocyanates are advantageous in that they are easily adsorbed to fine cellulose fibers due to electrostatic interaction. That is, it is known that the general cellulose fiber surface is anionic (zeta potential of −30 to −20 mV in distilled water) (Non-Patent Document 1 J. Brandrup (editor) and EH Immergut (editor) "Polymer Handbook 3rd Edition" V-153 to V-155), the blocked polyisocyanate is preferably cationic in terms of electrostatic interaction.

しかし、ブロックポリイソシアネートがノニオン性であっても、当該ブロックポリイソシアネートの親水基のポリマー鎖長、剛直性等を調整することで、微細セルロース繊維にブロックポリイソシアネートを良好に吸着させることが可能である。さらに、アニオン性のブロックポリイソシアネートのように、微細セルロース繊維との静電反発により吸着がより困難なブロックポリイソシアネートであっても、一般的に周知なカチオン性吸着助剤又はカチオン性ポリマーを用いることで、微細セルロース繊維上にブロックポリイソシアネートを吸着させることができる。 However, even if the blocked polyisocyanate is nonionic, it is possible to favorably adsorb the blocked polyisocyanate to the fine cellulose fibers by adjusting the polymer chain length, rigidity, etc. of the hydrophilic group of the blocked polyisocyanate. be. Furthermore, even for blocked polyisocyanates that are more difficult to adsorb due to electrostatic repulsion with fine cellulose fibers, such as anionic blocked polyisocyanates, generally well-known cationic adsorption aids or cationic polymers are used. Thus, the blocked polyisocyanate can be adsorbed onto the fine cellulose fibers.

分散体において、微細セルロース繊維100質量部に対するブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.1質量部以上、より好ましくは0.3質量部以上、更に好ましくは0.5質量部以上、更に好ましくは1質量部以上、更に好ましくは3質量部以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減して、成形体中へのクラック発生等の不都合を良好に防止する観点から、好ましくは120質量部以下、より好ましくは100質量部以下、更に好ましくは90質量部以下である。 In the dispersion, the amount of the blocked polyisocyanate relative to 100 parts by mass of the fine cellulose fibers is preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.3 parts by mass or more, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. , more preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and still more preferably 3 parts by mass or more, to reduce the residual unreacted blocked polyisocyanate in the crosslinked structure, From the viewpoint of satisfactorily preventing problems such as the occurrence of cracks, the amount is preferably 120 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and even more preferably 90 parts by mass or less.

分散体中の、微細セルロース繊維及び有機繊維の合計100質量部に対するブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは1.5質量部以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減する観点から、好ましくは80質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは30質量部以下である。 The amount of the blocked polyisocyanate with respect to the total of 100 parts by mass of the fine cellulose fibers and the organic fibers in the dispersion is preferably 0.5 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. It is 1 part by mass or more, more preferably 1.5 parts by mass or more, and preferably 80 parts by mass or less, more preferably 50 parts by mass or less from the viewpoint of reducing the amount of unreacted blocked polyisocyanate remaining in the crosslinked structure. and more preferably 30 parts by mass or less.

分散体中のブロックポリイソシアネートの量は、ブロックポリイソシアネートの使用による利点を良好に得る観点から、好ましくは0.0001質量%以上、より好ましくは0.001質量%以上、更に好ましくは0.005質量%以上であり、架橋構造体中の未反応のブロックポリイソシアネートの残存を低減する観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。 The amount of the blocked polyisocyanate in the dispersion is preferably 0.0001% by mass or more, more preferably 0.001% by mass or more, and still more preferably 0.005% by mass, from the viewpoint of obtaining the advantages of using the blocked polyisocyanate. From the viewpoint of reducing the amount of unreacted blocked polyisocyanate remaining in the crosslinked structure, the amount is preferably 10% by mass or less, more preferably 6% by mass or less, and even more preferably 4% by mass or less.

ブロックポリイソシアネートは、水分散型の形態(例えばエマルション)で分散体中に存在することが好ましく、この場合、ブロックポリイソシアネートの分散体中での分散性がより良好である。エマルションとしては、自己乳化型エマルション、強制乳化型エマルション等が挙げられる。自己乳化型、強制乳化型いずれのエマルションにおいても、表面にアニオン性、ノニオン性、又はカチオン性の親水基が露出している。 The blocked polyisocyanate is preferably present in the dispersion in the form of a water dispersion (e.g. an emulsion), in which case the blocked polyisocyanate has better dispersibility in the dispersion. Examples of emulsions include self-emulsifying emulsions and forced emulsifying emulsions. Anionic, nonionic, or cationic hydrophilic groups are exposed on the surface of both self-emulsifying and forced emulsifying emulsions.

自己乳化型エマルションは、ブロックポリイソシアネートに対して親水性化合物(例えば、アニオン性基、ノニオン性基又はカチオン性基を有する活性水素基含有化合物)を直接結合させ、乳化して得たエマルションである。アニオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、例えば、1つのアニオン性基を有し、かつ、2つ以上の活性水素基を有する化合物が挙げられる。 A self-emulsifying emulsion is an emulsion obtained by directly bonding a hydrophilic compound (for example, an active hydrogen group-containing compound having an anionic group, a nonionic group, or a cationic group) to a blocked polyisocyanate and emulsifying it. . Examples of active hydrogen group-containing compounds having an anionic group include, but are not limited to, compounds having one anionic group and two or more active hydrogen groups.

アニオン性基としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、ベタイン構造含有基等が挙げられる。より具体的には、カルボキシル基を有する活性水素基含有化合物として、例えば、2,2-ジメチロール酢酸、2,2-ジメチロール乳酸等のジヒドロキシルカルボン酸、例えば、1-カルボキシ-1,5-ペンチレンジアミン、ジヒドロキシ安息香酸等のジアミノカルボン酸、ポリオキシプロピレントリオールと無水マレイン酸及び/又は無水フタル酸とのハーフエステル化合物等を挙げることができる。 Examples of anionic groups include carboxyl groups, sulfonic acid groups, phosphoric acid groups, betaine structure-containing groups, and the like. More specifically, active hydrogen group-containing compounds having a carboxyl group include, for example, dihydroxycarboxylic acids such as 2,2-dimethylolacetic acid and 2,2-dimethylollactic acid, 1-carboxy-1,5-pentyl Diamines, diaminocarboxylic acids such as dihydroxybenzoic acid, half ester compounds of polyoxypropylene triol and maleic anhydride and/or phthalic anhydride, and the like can be mentioned.

スルホン酸基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、N,N-ビス(2-ヒドロキシエチル)-2-アミノエタンスルホン酸、1,3-フェニレンジアミン-4,6-ジスルホン酸等が挙げられる。
また、リン酸基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、2,3-ジヒドロキシプロピルフェニルホスフェート等を挙げることができる。
また、ベタイン構造含有基を有する活性水素基含有化合物としては、例えば、N-メチルジエタノールアミン等の3級アミンと1,3-プロパンスルトンとの反応によって得られるスルホベタイン基含有化合物等を挙げることができる。
Examples of active hydrogen group-containing compounds having a sulfonic acid group include N,N-bis(2-hydroxyethyl)-2-aminoethanesulfonic acid and 1,3-phenylenediamine-4,6-disulfonic acid. be done.
Examples of active hydrogen group-containing compounds having a phosphoric acid group include 2,3-dihydroxypropylphenyl phosphate.
Examples of active hydrogen group-containing compounds having betaine structure-containing groups include sulfobetaine group-containing compounds obtained by reacting tertiary amines such as N-methyldiethanolamine with 1,3-propanesultone. can.

アニオン性基を有する活性水素基含有化合物は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させることによってアルキレンオキサイド変性体としてもよい。アニオン性基を有する活性水素基含有化合物は、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。 The active hydrogen group-containing compound having an anionic group may be modified with an alkylene oxide by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. The active hydrogen group-containing compound having an anionic group can be used alone or in combination of two or more.

ノニオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、例えば、ノニオン性基として通常のアルコキシ基を含有しているポリアルキレンエーテルポリオール等が使用される。通常のノニオン性基含有ポリエステルポリオール及びポリカーボネートポリオール等も使用される。
高分子ポリオールとしては、数平均分子量500~10,000、特に500~5,000のものが好ましく使用される。
The active hydrogen group-containing compound having a nonionic group is not particularly limited, but for example, a polyalkylene ether polyol containing an ordinary alkoxy group as a nonionic group is used. Ordinary nonionic group-containing polyester polyols, polycarbonate polyols, and the like are also used.
As the polymer polyol, those having a number average molecular weight of 500 to 10,000, particularly 500 to 5,000 are preferably used.

カチオン性基を有する活性水素基含有化合物としては、特に制限されるものではないが、ヒドロキシル基又は1級アミノ基等の活性水素含有基と、3級アミノ基とを有する脂肪族化合物、例えば、N,N-ジメチルエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N,N-ジメチルエチレンジアミン等が挙げられる。また、3級アミンを有するN,N,N-トリメチロールアミン、N,N,N-トリエタノールアミン等を使用することもできる。なかでも、3級アミノ基を有し、かつイソシアネート基と反応性のある活性水素を2個以上含有するポリヒドロキシ化合物が好ましい。 The active hydrogen group-containing compound having a cationic group is not particularly limited, but an aliphatic compound having an active hydrogen-containing group such as a hydroxyl group or a primary amino group and a tertiary amino group, such as N,N-dimethylethanolamine, N-methyldiethanolamine, N,N-dimethylethylenediamine and the like. Further, N,N,N-trimethylolamine, N,N,N-triethanolamine, etc. having a tertiary amine can also be used. Among them, a polyhydroxy compound having a tertiary amino group and containing two or more active hydrogens reactive with an isocyanate group is preferred.

カチオン性基を有する活性水素基含有化合物は、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加させることによってアルキレンオキサイド変性体としてもよい。カチオン性基を有する活性水素基含有化合物は、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。 The active hydrogen group-containing compound having a cationic group may be modified with an alkylene oxide by adding an alkylene oxide such as ethylene oxide or propylene oxide. Active hydrogen group-containing compounds having a cationic group can be used alone or in combination of two or more.

カチオン性基は、アニオン性基を有する化合物で中和することで、塩の形で水中に分散させやすくすることもできる。アニオン性基としては、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基等が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物としては、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等が、スルホン基を有する化合物としては、例えば、エタンスルホン酸等が、リン酸基を有する化合物としては、例えばリン酸、酸性リン酸エステル等が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物が好ましく、更に好ましくは、酢酸、プロピオン酸、酪酸である。中和を行う場合のブロックポリイソシアネートに導入されたカチオン性基:アニオン性基の当量比率は、好ましくは1:0.5~1:3であり、より好ましくは1:1~1:1.5である。また、三級アミノ基を導入する場合には、当該三級アミノ基が硫酸ジメチル、硫酸ジエチル等で四級化されることもできる。 The cationic group can also be neutralized with a compound having an anionic group to make it easier to disperse in water in the form of a salt. Examples of anionic groups include carboxyl groups, sulfonic acid groups, and phosphoric acid groups. Examples of compounds having a carboxyl group include formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, and lactic acid. Examples of compounds having a sulfone group include ethanesulfonic acid. Examples of compounds having a phosphate group include phosphoric acid. acids, acidic phosphate esters, and the like. A compound having a carboxyl group is preferred, and acetic acid, propionic acid and butyric acid are more preferred. The equivalent ratio of the cationic group introduced into the blocked polyisocyanate to the anionic group when neutralization is carried out is preferably from 1:0.5 to 1:3, more preferably from 1:1 to 1:1. 5. Moreover, when introducing a tertiary amino group, the tertiary amino group can be quaternized with dimethyl sulfate, diethyl sulfate, or the like.

ブロックポリイソシアネートと上記活性水素基含有化合物とを反応させる比率は、イソシアネート基/活性水素基の当量比が、好ましくは1.05~1000、より好ましくは2~200、さらに好ましくは4~100の範囲である。当量比が1.05以上である場合、親水性ポリイソシアネート中のイソシアネート基含有率が低くなり過ぎず、ブロックポリイソシアネートの硬化速度の低下及び硬化物の脆弱化を回避できる他、微細セルロース繊維とイソシアネート基との架橋点を多くして、ブロックポリイソシアネートが耐水化剤及び微細セルロース繊維の固定化剤として良好に作用する。当量比が1000以下である場合、界面張力を下げる効果が良好であり、親水性が良好に発現する。なお、ポリイソシアネート化合物(すなわち、1分子中にイソシアネート基を2つ以上有する化合物)と活性水素基含有化合物との反応方法としては、両者を混合して通常のウレタン化反応を行う方法を用いることができる。 The reaction ratio between the blocked polyisocyanate and the active hydrogen group-containing compound is such that the isocyanate group/active hydrogen group equivalent ratio is preferably 1.05 to 1000, more preferably 2 to 200, and still more preferably 4 to 100. Range. When the equivalent ratio is 1.05 or more, the isocyanate group content in the hydrophilic polyisocyanate does not become too low, and a decrease in the curing speed of the blocked polyisocyanate and weakening of the cured product can be avoided. By increasing the number of cross-linking points with isocyanate groups, the blocked polyisocyanate works well as a waterproofing agent and a fixing agent for fine cellulose fibers. When the equivalent ratio is 1000 or less, the effect of lowering the interfacial tension is good, and hydrophilicity is well expressed. As a method for reacting a polyisocyanate compound (that is, a compound having two or more isocyanate groups in one molecule) and an active hydrogen group-containing compound, a method of mixing the two to carry out a normal urethanization reaction may be used. can be done.

上記強制乳化型エマルションは、ブロックポリイソシアネートを界面活性剤等で強制乳化させて得たエマルションである。強制乳化型エマルションは、周知一般の乳化剤(例えば、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、高分子系界面活性剤、反応性界面活性剤等)で乳化分散された化合物であってよい。乳化剤の中で、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤及びカチオン性界面活性剤は、コストも低く、良好な乳化が得られるので好ましい。 The forcibly emulsified emulsion is an emulsion obtained by forcibly emulsifying a blocked polyisocyanate with a surfactant or the like. Forced emulsification type emulsions are well-known general emulsifiers (e.g., anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, polymeric surfactants, reactive surfactants, etc.) It may be a compound emulsified and dispersed with. Among emulsifiers, anionic surfactants, nonionic surfactants and cationic surfactants are preferred because they are inexpensive and can provide good emulsification.

アニオン性界面活性剤としては、例えば、アルキルカルボン酸塩系化合物、アルキルサルフェート系化合物、アルキルリン酸塩等が挙げられる。
ノニオン性界面活性剤としては、炭素数1~18のアルコールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキルフェノールのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、アルキレングリコール及び/又はアルキレンジアミンのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド付加物等が挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、1級~3級アミン塩、ピリジニウム塩、アルキルピリジニウム塩、ハロゲン化アルキル4級アンモニウム塩等の4級アンモニウム塩等が挙げられる。
Examples of anionic surfactants include alkylcarboxylate-based compounds, alkylsulfate-based compounds, and alkylphosphates.
Examples of nonionic surfactants include ethylene oxide and/or propylene oxide adducts of alcohols having 1 to 18 carbon atoms, ethylene oxide and/or propylene oxide adducts of alkylphenols, ethylene oxide and/or alkylene glycols and/or alkylenediamines. Or a propylene oxide adduct etc. are mentioned.
Examples of cationic surfactants include primary to tertiary amine salts, pyridinium salts, alkylpyridinium salts, quaternary ammonium salts such as halogenated alkyl quaternary ammonium salts, and the like.

これらの乳化剤の使用量は、特に制限されないが、ブロックポリイソシアネート1質量部に対する質量比で、0.01質量部以上であると良好な分散性が得られ好ましく、0.3質量部以下であると耐水性、及び機能化剤又は固定化剤としての作用が良好に発揮され好ましい。上記使用量は、より好ましくは0.05~0.2質量部である。 The amount of these emulsifiers to be used is not particularly limited, but is preferably 0.01 parts by mass or more in terms of mass ratio to 1 part by mass of the blocked polyisocyanate because good dispersibility can be obtained, and is preferably 0.3 parts by mass or less. It is preferable because it satisfactorily exerts its action as a water resistance and a functionalizing agent or a fixing agent. The amount used is more preferably 0.05 to 0.2 parts by mass.

尚、上記水分散型ブロックポリイソシアネートは、自己乳化型及び強制乳化型ともに、水以外の溶剤を例えば20質量%以下の量で含むことができる。溶剤としては、特に限定されないが、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等を挙げることができる。これら溶剤は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。溶剤の水への分散性の観点から、溶剤としては、水への溶解度が5質量%以上のものが好ましく、具体的には、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、及びジプロピレングリコールジメチルエーテルが好ましい。 Both the self-emulsifying type and the forced emulsifying type water-dispersible block polyisocyanate can contain a solvent other than water, for example, in an amount of 20% by mass or less. Examples of the solvent include, but are not limited to, ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol, diethylene glycol, and triethylene glycol. These solvents may be used alone or in combination of two or more. From the viewpoint of the dispersibility of the solvent in water, the solvent preferably has a solubility in water of 5% by mass or more, and specifically, dipropylene glycol monomethyl ether and dipropylene glycol dimethyl ether are preferred.

上記水分散型ブロックポリイソシアネートの平均分散粒子径は、好ましくは1~1000nm、より好ましくは10~500nm、更に好ましくは10~200nmである。なお上記平均分散粒子径は静的光散乱法レーザー式粒径測定法で測定される値である。 The average dispersed particle size of the water-dispersible blocked polyisocyanate is preferably 1 to 1000 nm, more preferably 10 to 500 nm, and still more preferably 10 to 200 nm. The above average dispersed particle size is a value measured by a static light scattering laser particle size measurement method.

(追加の成分)
分散体は、微細セルロース繊維、有機繊維、ブロックポリイソシアネート及び水に加えて追加の成分を更に含んでもよい。追加の成分としては、無機繊維、フィラー粒子、機能化剤等が挙げられる。
(additional ingredients)
The dispersion may further comprise additional ingredients in addition to the fine cellulose fibers, organic fibers, blocked polyisocyanate and water. Additional ingredients include inorganic fibers, filler particles, functionalizing agents, and the like.

無機繊維としては、ガラスファイバー、カーボンファイバー等を使用できる。無機繊維の量は、有機繊維と無機繊維との合計質量100質量%に対して、無機繊維の比率が例えば1~40質量%、又は2~30質量%、又は3~20質量%であってよい。 Glass fiber, carbon fiber, and the like can be used as the inorganic fiber. Regarding the amount of inorganic fibers, the ratio of inorganic fibers is, for example, 1 to 40% by mass, or 2 to 30% by mass, or 3 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the total mass of organic fibers and inorganic fibers. good.

フィラー粒子としては、シリカ粒子、アルミナ粒子、酸化チタン粒子、炭酸カルシウム粒子、ポリマー粒子等が挙げられる。 Examples of filler particles include silica particles, alumina particles, titanium oxide particles, calcium carbonate particles, polymer particles and the like.

一態様において、成形体に一定の機能を付与するための機能化剤が含まれていてもよく、機能化剤は、撥水加工剤、撥水撥油加工剤、抗菌性ポリマー、油性化合物、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び光硬化性樹脂からなる群から選ばれる1種以上である。分散体において、機能化剤の固形分基準での質量比率は、好ましくは0.1~20質量%、より好ましくは0.2~15質量%、更に好ましくは0.3~10質量%である。 In one aspect, a functionalizing agent for imparting a certain function to the molded article may be contained, and the functionalizing agent includes a water repellent agent, a water and oil repellent agent, an antibacterial polymer, an oily compound, It is one or more selected from the group consisting of thermoplastic resins, thermosetting resins, and photocurable resins. In the dispersion, the mass ratio of the functionalizing agent based on solid content is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.2 to 15% by mass, and still more preferably 0.3 to 10% by mass. .

撥水加工剤又は撥水撥油加工剤としては、例えば、フッ素を含有する各種の有機系樹脂を挙げることができる。特に、パーフルオロアルキル基を含有するアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アルキルアクリルアミド、アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン等の不飽和モノマーの重合物、或いは上記パーフルオロアルキル基含有不飽和モノマーとアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、塩化ビニル、アクリロニトリル、マレイン酸エステル、ポリオキシエチレン基含有不飽和モノマー等のパーフルオロアルキル基を含有しない不飽和モノマーとの共重合体が好ましい。また、フッ素系化合物を含有しない撥水加工剤又は撥水撥油加工剤として、シリコーン系化合物、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン、反応型(OH基末端)ジメチルポリシロキサン等、ワックス系化合物、通常の蝋等のワックス、合成パラフィンワックス、パラフィン蝋等が挙げられる。また、パラフィンとアクリル酸エステル系の重合物との混合物も所望の作用効果を発揮させるために活用できる。また、ワックス-ジルコニウム系化合物、すなわち前述のワックス系化合物とジルコニウム系化合物(具体的には酢酸ジルコニウム、塩酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、水酸化カリウム等による塩基性ジルコニウム等)との反応生成物、アルキレン尿素化合物(例えば、オクタデシルエチレン尿素又はその変性物)、脂肪族アマイド系化合物(例えば、N-メチロールステアリルアマイド又はその変性物)等の高級脂肪酸アマイド誘導体等が挙げられる。これらは、単独で使用されても二種以上組み合わせて含有してもよい。 Examples of the water-repellent agent or water-repellent and oil-repellent agent include various organic resins containing fluorine. In particular, polymers of unsaturated monomers such as perfluoroalkyl group-containing acrylic acid esters, methacrylic acid esters, alkyl acrylamides, alkyl vinyl ethers, vinyl alkyl ketones, or the above perfluoroalkyl group-containing unsaturated monomers and acrylic acid, acrylic Copolymers with unsaturated monomers containing no perfluoroalkyl groups, such as acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl chloride, acrylonitrile, maleic acid esters, polyoxyethylene group-containing unsaturated monomers, are preferred. In addition, as a water-repellent agent or water- and oil-repellent agent that does not contain a fluorine-based compound, a silicone compound such as methylhydrogenpolysiloxane, dimethylsiloxane, reactive (OH group-terminated) dimethylpolysiloxane, wax-based Compounds, waxes such as ordinary waxes, synthetic paraffin waxes, paraffin waxes, and the like. A mixture of paraffin and an acrylic acid ester-based polymer can also be used to exhibit the desired effects. Also, wax-zirconium-based compounds, that is, reaction products of the aforementioned wax-based compounds and zirconium-based compounds (specifically, zirconium acetate, zirconium hydrochloride, zirconium nitrate, basic zirconium with potassium hydroxide, etc.), alkylene urea higher fatty acid amide derivatives such as compounds (eg, octadecylethylene urea or modified products thereof), aliphatic amide compounds (eg, N-methylolstearylamide or modified products thereof), and the like. These may be used alone or may be contained in combination of two or more.

抗菌性を有するポリマーとして、例えば、ポリヘキサメチレンビグアナイド塩酸塩、クロロヘキシジン、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸共重合物、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸塩と硫酸亜鉛の配合物、リン酸エステルモノマーの共重合体の4級アンモニウム塩化合物、ジシアンアミド・ジエチレントリアミン・塩化アンモニウム縮合物、ジシアンジアミド・ポリアルキレン・ポリアミンアンモニウム重縮合体、(ポリβ-1,4)-N-アセチル-D-グルコサミンの部分脱アセチル化合物とヘキサメチレンビス(3‐クロロ‐2‐ヒドロキシプロピルジメチルアンモニウムクロライドとの反応生成分、アクリロニトリル・アクリル酸共重合物銅架橋物、アクリルアミドージアリルアミン塩酸塩共重合体、メタクリレート共重合物、ヒドロキシプロピルキトサン、架橋キトサン、キトサン有機酸塩、キトサン微粉末(ポリグルコサミン)、キチン繊維、キチン、N-アセチル-D-グルコサミンが挙げられる。例えば、これら抗菌性を有するポリマーが構造体表面にブロックポリイソシアネートにより固定化されていることは、構造体の一態様として、例えば洗濯耐性に優れた抗菌性衣料用布帛(シート)を提供する点で有利である。 Antibacterial polymers such as polyhexamethylenebiguanide hydrochloride, chlorhexidine, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid copolymer, polymethacrylic acid, mixture of polyacrylate and zinc sulfate, phosphate ester Quaternary ammonium salt compound of copolymer of monomers, dicyanamide/diethylenetriamine/ammonium chloride condensate, dicyandiamide/polyalkylene/polyamine ammonium polycondensate, (poly β-1,4)-N-acetyl-D-glucosamine portion Reaction product of deacetylated compound and hexamethylenebis(3-chloro-2-hydroxypropyldimethylammonium chloride, acrylonitrile-acrylic acid copolymer copper cross-linked product, acrylamide-diallylamine hydrochloride copolymer, methacrylate copolymer, Hydroxypropyl chitosan, crosslinked chitosan, chitosan organic acid salt, chitosan fine powder (polyglucosamine), chitin fiber, chitin, N-acetyl-D-glucosamine, etc. For example, these antibacterial polymers are blocked on the surface of the structure. Immobilization with polyisocyanate is advantageous, as one aspect of the structure, in that it provides, for example, an antibacterial clothing fabric (sheet) with excellent washing resistance.

抗菌性評価は、例えばJIS-1902-1998で制定の繊維製品の抗菌性試験法(統一法)で行うことができる。具体的には、密閉容器の底部に予めサンプルを2g置き、このサンプル上に予め培養した1/50ブロースで希釈した黄色ブドウ球菌(試験菌種:AATCC-6538P)の菌液0.2mlを蒔き、37℃のインキュベーター内に18時間静置した後、20mLのSCDLP培地を添加して十分に振とうして菌を洗い落とす。これを普通寒天培地に置き24時間後に菌数を計測し、同時に実施した無加工試料布による菌数値と比較し抗菌性を判断する。
D=(Ma-Mb)-(Mc-Md)
式中、
Ma:無加工試料の18時間培養後の生菌数の対数(3検体の平均)
Mb:無加工試料の接種直後の生菌数の対数(3検体の平均)
Mc:加工布培養18時間培養後の生菌数の対数
Md:加工布培養の接種直後の生菌数の対数
D:静菌活性値
である。
静菌活性値D≧2.2の時、抗菌性があると判断される。したがって、微細セルロース繊維シートも静菌活性値D≧2.2であることが好ましい。
The antibacterial evaluation can be performed, for example, by the antibacterial test method for textile products (unified method) established by JIS-1902-1998. Specifically, 2 g of a sample is placed in advance on the bottom of a closed container, and 0.2 ml of a staphylococcus aureus (test strain: AATCC-6538P) solution diluted with 1/50 broth that has been cultured in advance is sown on this sample. After standing in an incubator at 37° C. for 18 hours, 20 mL of SCDLP medium is added and thoroughly shaken to wash off the bacteria. This is placed on a nutrient agar medium, and after 24 hours, the number of bacteria is counted, and the number of bacteria is compared with the number of bacteria obtained from an unprocessed sample cloth, which was performed at the same time, to determine the antibacterial properties.
D = (Ma - Mb) - (Mc - Md)
During the ceremony,
Ma: Logarithm of the number of viable bacteria after 18-hour culture of the unprocessed sample (average of 3 samples)
Mb: Logarithm of viable count immediately after inoculation of unprocessed sample (average of 3 samples)
Mc: Logarithm of viable count after 18 hours culture on processed cloth Md: Logarithm of viable count immediately after inoculation in processed cloth culture D: Bacteriostatic activity value.
When the bacteriostatic activity value D≧2.2, it is judged to have antibacterial properties. Therefore, it is preferable that the fine cellulose fiber sheet also has a bacteriostatic activity value D≧2.2.

油性化合物としては、大気圧下での沸点範囲が50℃以上200℃以下である油性化合物が好ましい。油性化合物は、エマルジョンの形態で分散体中に0.15質量%以上10質量%以下の濃度で分散していることが好ましい。油性化合物の分散体中の濃度は0.15質量%以上10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは0.3質量%以上5質量%以下、さらに好ましくは0.5質量%以上3質量%以下である。油性化合物の濃度が10質量%を超えても構造体を得ることはできるが、製造プロセスとして使用する油性化合物の量が多くなり、それに伴う、安全上の対策の必要性やコスト上の制約が発生するため好ましくない。また、油性化合物の濃度が0.15質量%以上である場合透気抵抗度を低くでき好ましい。 As the oily compound, an oily compound having a boiling point range of 50° C. or higher and 200° C. or lower under atmospheric pressure is preferable. The oily compound is preferably dispersed in the dispersion in the form of an emulsion at a concentration of 0.15% by mass or more and 10% by mass or less. The concentration of the oily compound in the dispersion is preferably 0.15% by mass or more and 10% by mass or less, more preferably 0.3% by mass or more and 5% by mass or less, and still more preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass. % or less. Although a structure can be obtained even if the concentration of the oily compound exceeds 10% by mass, the amount of the oily compound used in the manufacturing process increases, and the accompanying need for safety measures and cost restrictions. It is not desirable because it occurs. Further, when the concentration of the oily compound is 0.15% by mass or more, the degree of air permeation resistance can be lowered, which is preferable.

なお、油性化合物は、乾燥時(すなわち構造体製造時)に除去されることになるため、油性化合物は乾燥で容易に除去できることが望ましい。したがって、油性化合物の沸点は、大気圧下での沸点として、50℃以上200℃以下であることが好ましく、さらに好ましくは、60℃以上190℃以下である。沸点が上記範囲である場合、工業的生産プロセスとして抄紙スラリーを操作し易く、また、比較的効率的に加熱除去することが可能となる。油性化合物の大気圧下での沸点が50℃未満であると抄紙スラリーを安定に扱うために低温制御下で扱うことが必要となり、効率上好ましくない。さらに、油性化合物の大気圧下での沸点が200℃を超えると、乾燥工程で油性化合物を加熱除去するのに多大なエネルギーが必要となるため、やはり好ましくない。
さらに、上記油性化合物の25℃での水への溶解度は5質量%以下、好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下であることが油性化合物の必要な構造の形成への効率的な寄与という観点で望ましい。
Since the oily compound is removed during drying (that is, during the production of the structure), it is desirable that the oily compound can be easily removed by drying. Therefore, the boiling point of the oily compound under atmospheric pressure is preferably 50°C or higher and 200°C or lower, more preferably 60°C or higher and 190°C or lower. When the boiling point is within the above range, the papermaking slurry can be easily manipulated in an industrial production process, and can be removed by heating relatively efficiently. If the boiling point of the oily compound under atmospheric pressure is less than 50°C, it is necessary to handle the papermaking slurry under low temperature control in order to handle it stably, which is not preferable in terms of efficiency. Furthermore, if the boiling point of the oily compound exceeds 200° C. under atmospheric pressure, a large amount of energy is required to heat and remove the oily compound in the drying step, which is also not preferred.
Furthermore, the solubility of the oily compound in water at 25° C. is 5% by mass or less, preferably 2% by mass or less, and more preferably 1% by mass or less. It is desirable from the viewpoint of a significant contribution.

油性化合物として、例えば、炭素数6~炭素数14の範囲の炭化水素、鎖状飽和炭化水素類、環状炭化水素類、鎖状又は環状の不飽和炭化水素類、芳香族炭化水素類、炭素数5~炭素数9の範囲での一価かつ一級のアルコールが挙げられる。特に、1-ペンタノール、1-ヘキサノール、1-ヘプタノールの中から選ばれる少なくとも一つの化合物を用いると特に好適に本発明の微細セルロース繊維多孔質シートを製造することができる。これは、エマルジョンの油滴サイズが極めて微小(通常の乳化条件で、1μm以下)となるため、高空孔率かつ微細な多孔質構造を有する不織布の製造に適していると考えられる。
これらの油性化合物は単体として配合してもよいし、複数の混合物を配合してもよい。さらには、エマルジョン特性を適当な状態に制御するために、抄紙スラリー中に水溶性化合物を溶解させてもよい。
Examples of oily compounds include hydrocarbons having 6 to 14 carbon atoms, chain saturated hydrocarbons, cyclic hydrocarbons, chain or cyclic unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, carbon number Monohydric and primary alcohols in the range of 5 to 9 carbon atoms are included. In particular, the use of at least one compound selected from 1-pentanol, 1-hexanol and 1-heptanol makes it possible to produce the fine cellulose fiber porous sheet of the present invention particularly preferably. This is considered to be suitable for producing a nonwoven fabric having a high porosity and a fine porous structure, since the size of oil droplets in the emulsion is extremely small (1 μm or less under normal emulsifying conditions).
These oily compounds may be blended as a single substance, or may be blended as a mixture of two or more. Furthermore, a water-soluble compound may be dissolved in the papermaking slurry in order to control the emulsion properties to an appropriate state.

界面活性剤としては、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、α‐オレフィンスルホン酸塩等のアニオン界面活性剤、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化ジアルキルジメチルアンモニウム、塩化ベンザルコニウム等のカチオン界面活性剤、アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、アルキルアミドジメチルアミノ酢酸ベタイン等の両性界面活性剤、アルキルポリオキシエチレンエーテルや脂肪酸グリセロールエステル等のノニオン性界面活性剤を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 Surfactants include anionic surfactants such as alkyl sulfates, polyoxyethylene alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, α-olefin sulfonates, alkyltrimethylammonium chloride, dialkyldimethylammonium chloride, benzalcochloride. amphoteric surfactants such as betaine alkyldimethylaminoacetate and betaine alkylamidodimethylaminoacetate; and nonionic surfactants such as alkylpolyoxyethylene ethers and fatty acid glycerol esters. It is not limited to these.

熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、芳香族ポリカーボネート系樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂、芳香族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリエステル系樹脂、脂肪族ポリオレフィン系樹脂、環状オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、熱可塑性ポリイミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリスルホン系樹脂、非晶性フッ素系樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂の数平均分子量は一般に1000以上、好ましくは5000以上500万以下、さらに好ましくは1万以上100万以下である。これらの熱可塑性樹脂は、単独で又は2種以上を含有してもよい。2種以上の熱可塑性樹脂含有する場合、その含有比によって樹脂の屈折率を調整することが可能であるので好ましい。例えば、ポリメタクリル酸メチル(屈折率約1.49)とアクリロニトリルスチレン(アクリロニトリル含量約21%、屈折率約1.57)を50:50で含有すると、屈折率約1.53の樹脂が得られる。 Examples of thermoplastic resins include styrene resins, acrylic resins, aromatic polycarbonate resins, aliphatic polycarbonate resins, aromatic polyester resins, aliphatic polyester resins, aliphatic polyolefin resins, cyclic olefin resins, and polyamides. resins, polyphenylene ether-based resins, thermoplastic polyimide-based resins, polyacetal-based resins, polysulfone-based resins, amorphous fluorine-based resins, and the like. The number average molecular weight of these thermoplastic resins is generally 1,000 or more, preferably 5,000 or more and 5,000,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less. These thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more. When two or more thermoplastic resins are contained, it is preferable because the refractive index of the resin can be adjusted by the content ratio. For example, if polymethyl methacrylate (refractive index of about 1.49) and acrylonitrile styrene (acrylonitrile content of about 21%, refractive index of about 1.57) are contained at a ratio of 50:50, a resin with a refractive index of about 1.53 is obtained. .

熱硬化性樹脂としては、例えば、特に制限されるものではないが、具体例を示すと、エポキシ樹脂、熱硬化型変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、アリル樹脂、ケイ素樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、アルキド樹脂、フラン樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、アニリン樹脂等、その他工業的に供されている樹脂及びこれら樹脂2以上を混合して得られる樹脂が挙げられる。なかでも、エポキシ樹脂、アリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、熱硬化型ポリイミド樹脂等は透明性を有するため、光学材料として使用する場合に好適である。
光硬化性樹脂として、例えば、潜在性光カチオン重合開始剤を含むエポキシ樹脂等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂は、単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
The thermosetting resin is not particularly limited, but specific examples include epoxy resin, thermosetting modified polyphenylene ether resin, thermosetting polyimide resin, urea resin, allyl resin, silicon resin, Benzoxazine resins, phenolic resins, unsaturated polyester resins, bismaleimide triazine resins, alkyd resins, furan resins, melamine resins, polyurethane resins, aniline resins, other industrially available resins, and mixtures of two or more of these resins. resins obtained by Among them, epoxy resins, allyl resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, thermosetting polyimide resins, and the like have transparency and are suitable for use as optical materials.
Examples of photocurable resins include epoxy resins containing a latent photocationic polymerization initiator. These thermosetting resins or photocurable resins may be contained singly or in combination of two or more.

なお、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂とは、常温では液状、半固形状又は固形状等であって常温下又は加熱下で流動性を示す比較的低分子量の物質を意味する。これらは硬化剤、触媒、熱又は光の作用によって硬化反応や架橋反応を起こして分子量を増大させながら網目状の三次元構造を形成してなる不溶不融性の樹脂となり得る。また、樹脂硬化物とは、上記熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂が硬化してなる樹脂を意味する。 Thermosetting resins and photocurable resins refer to relatively low-molecular-weight substances that are liquid, semi-solid, or solid at room temperature and exhibit fluidity at room temperature or under heating. These can be insoluble and infusible resins that form a network-like three-dimensional structure while causing a curing reaction or a cross-linking reaction by the action of a curing agent, a catalyst, heat, or light to increase the molecular weight. Further, the resin cured product means a resin obtained by curing the above thermosetting resin or photocurable resin.

硬化剤、硬化触媒は、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂の硬化に用いられるものであれば特に限定されない。硬化剤の具体例としては、多官能アミン、ポリアミド、酸無水物、フェノール樹脂が挙げられ、硬化触媒の具体例としてはイミダゾール等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上の混合物として本発明に含有されていてもよい。 Curing agents and curing catalysts are not particularly limited as long as they are used for curing thermosetting resins and photocurable resins. Specific examples of curing agents include polyfunctional amines, polyamides, acid anhydrides, and phenolic resins, and specific examples of curing catalysts include imidazole and the like. may be contained in

上記機能化剤はブロックポリイソシアネートと結合していることが好ましく、このためには後述するように、ブロックポリイソシアネートが化学的結合(共有結合)を形成するための加熱処理を施すことが好ましい。ブロックポリイソシアネートが微細セルロース繊維と化学的に結合するとともに、機能化剤とも結合することにより、本実施形態の架橋構造体の内部及び/又は表面において、機能化剤が固定化されていることができ、これにより、例えば水中での長期間の使用を経ても機能化剤由来の機能が良好に持続する。 The functionalizing agent is preferably bound to the blocked polyisocyanate, and for this purpose, as described later, it is preferable to perform a heat treatment for forming a chemical bond (covalent bond) with the blocked polyisocyanate. By chemically bonding the blocked polyisocyanate to the fine cellulose fibers and also bonding to the functionalizing agent, the functionalizing agent is immobilized inside and/or on the surface of the crosslinked structure of the present embodiment. This allows the function derived from the functionalizing agent to be maintained well even after long-term use in water, for example.

分散体中の水の質量比率は、好ましくは45質量%以上99.9質量%以下であってよい。例えば分散体を抄紙用スラリーとして用いる場合の水の質量比率は、粘度が過度に高くならず、微細セルロース繊維及び有機繊維を分散体中に均一に分散でき、均一な構造の構造体が得られる点で、好ましくは55質量%以上、より好ましくは70質量%以上であり、構造体形成時の濾水時間を過度に長くせず、生産性を良好にするとともに構造体の均一性を良好にする点で、好ましくは99.9質量%以下、より好ましくは99.4質量%以下、さらに好ましくは99.2質量%以下である。また、例えば分散体中を塗工用スラリーとして用いる場合の水の質量比率は、好ましくは80質量%以上99.5質量%以下、より好ましくは85質量%以上99質量%以下である。 The mass proportion of water in the dispersion may preferably be 45% by mass or more and 99.9% by mass or less. For example, when the dispersion is used as a slurry for papermaking, the mass ratio of water is such that the viscosity does not become excessively high, the fine cellulose fibers and organic fibers can be uniformly dispersed in the dispersion, and a structure with a uniform structure can be obtained. In terms of the above, it is preferably 55% by mass or more, more preferably 70% by mass or more. is preferably 99.9% by mass or less, more preferably 99.4% by mass or less, and even more preferably 99.2% by mass or less. For example, when the dispersion is used as a coating slurry, the mass ratio of water is preferably 80% by mass or more and 99.5% by mass or less, more preferably 85% by mass or more and 99% by mass or less.

本実施形態の分散体は、複雑な形状の架橋構造体の形成を可能にする良好な成形性を与える。例えば、分散体は、抄造法でシート化ないしは適当な金型抄造装置でウェットケーク成形体を形成させ、乾燥、加熱処理する、またパルプモールド法により適当な形状に成型後乾燥、加熱処理することにより本発明の成形体を生産することができる。これらの成形の際に分散体の粘度調整は重要であるが成形の方法に適した粘度に調整する。例えばシート化のように分散体流延の自由度が高い場合でも抄造法であれば薄いシートか厚いシートかによっても適正粘度は異なる(厚いシート程高固形分で高粘度の分散体が好ましい)。さらに塗工法での成形の場合には、その後の乾燥工程での負荷を考慮に入れると抄造法に比べ高固形分で高粘度の分散体が好ましい。パルプモールド法の場合には抄造法や塗工法に比べ高濃度の分散体(例えば10質量%以上)とすることが好ましい。乾燥負荷を軽減するために高濃度にすると高粘度となるが本発明の分散体は高いチキソトロピー性(せん断が加わることにより粘度が低減する性質)を有することができるため適切なせん断下では分散体は流動し成形体の形状を形成できる。 The dispersions of this embodiment provide good moldability that allows the formation of complex shaped crosslinked structures. For example, the dispersion can be formed into a sheet by a papermaking method, formed into a wet cake molded body by a suitable mold papermaking apparatus, dried and heat-treated, or molded into an appropriate shape by a pulp molding method and then dried and heat-treated. can produce the molded article of the present invention. It is important to adjust the viscosity of the dispersion during molding, and the viscosity is adjusted to suit the molding method. For example, even in cases where the degree of freedom in dispersion casting is high, such as in the case of sheeting, the proper viscosity differs depending on whether the sheet is thin or thick (thicker sheets preferably have a higher solid content and a higher viscosity dispersion). . Furthermore, in the case of molding by the coating method, a dispersion having a high solid content and a high viscosity is preferable compared to the papermaking method, considering the load in the subsequent drying process. In the case of the pulp molding method, it is preferable to use a high-concentration dispersion (for example, 10% by mass or more) as compared with the papermaking method or the coating method. In order to reduce the drying load, the viscosity becomes high when the concentration is increased. can flow and form the shape of the compact.

分散体は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含む方法によって製造される。混合は、例えば
(1)微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで該予備混合物と、有機繊維(有機繊維単独でも有機繊維水分散体等の形態でもよい)とを混合すること、又は
(2)微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合すること、
によって行うことができる。
The dispersion is produced by a method comprising mixing fine cellulose fibers with an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers with an average fiber diameter of more than 3000 nm, blocked polyisocyanate, and water. For mixing, for example, (1) fine cellulose fibers, blocked polyisocyanate, and water are mixed to prepare a premix, and then the premix and organic fibers (organic fibers alone or in the form of an aqueous dispersion of organic fibers, etc.) can be used. or (2) mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a pre-mixture, and then mixing the pre-mixture with the blocked polyisocyanate;
can be done by

上記(1)及び(2)の方法のうち、(1)の方法は、ブロックポリイソシアネートを有機繊維に先立って微細セルロース繊維と混合することになるため、ブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維に対してより多く(すなわち選択的に)吸着させることができ、ブロックポリイソシアネートによる微細セルロース繊維の分散性向上効果及び架橋効果が良好になるため好ましい。特に、ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートであることによって微細セルロース繊維との静電相互作用を有する場合等、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維との親和性が高い場合において(1)の方法でブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維に予め吸着させておくことは、微細セルロース繊維周辺へのブロックポリイソシアネートの局在化において極めて有利である。一方、上記(2)の方法であっても、微細セルロース繊維は、その微細構造に起因して、例えば有機繊維と比べて単位質量当たりの表面積が大きいことから、ブロックポリイソシアネートの総量のうち相当割合を微細セルロース繊維に吸着させることは可能であり、また例えばブロックポリイソシアネートを微細セルロース繊維及び有機繊維の両者に吸着させる場合には上記(2)の方法が有利であることもある。したがって、分散体の製造における各含有成分の添加順序及び添加態様は、分散体の含有成分の種類及び量、並びに分散体の用途等に応じて適宜設計されてよい。 Among the methods (1) and (2) above, the method (1) mixes the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers prior to the organic fibers. It is preferable because it can be adsorbed more (that is, selectively), and the effect of improving the dispersibility of fine cellulose fibers and the effect of cross-linking by the blocked polyisocyanate are improved. In particular, when the blocked polyisocyanate is a cationic blocked polyisocyanate and has an electrostatic interaction with the fine cellulose fibers, the method (1) is used when the blocked polyisocyanate has a high affinity with the fine cellulose fibers. Adsorption of the blocked polyisocyanate to the fine cellulose fibers in advance is extremely advantageous in localizing the blocked polyisocyanate around the fine cellulose fibers. On the other hand, even in the above method (2), fine cellulose fibers have a larger surface area per unit mass than, for example, organic fibers due to their fine structure. It is possible to adsorb a proportion of the polyisocyanate to the fine cellulose fibers, and the method (2) may be advantageous when, for example, the blocked polyisocyanate is adsorbed to both the fine cellulose fibers and the organic fibers. Therefore, the addition order and mode of addition of each component in the production of the dispersion may be appropriately designed according to the type and amount of the component contained in the dispersion, the application of the dispersion, and the like.

例えば複数種の添加剤を添加する場合であって添加剤同士が凝集するような系(例えば、分散体中にカチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとが存在し、これらがイオンコンプレックスを形成するような系)においては、添加剤の添加順序によって分散体の分散状態、ゼータ電位等が変わる可能性がある。添加剤の添加量及び添加順序は所望される分散体の分散状態に応じて適宜選択される。 For example, when a plurality of additives are added, a system in which the additives aggregate (for example, a cationic polymer and an anionic polymer are present in the dispersion, and these form an ion complex. system), the order of addition of additives may change the dispersion state, zeta potential, etc. of the dispersion. The amount and order of addition of the additive are appropriately selected according to the desired dispersion state of the dispersion.

分散体の成分を均一に混合分散するための装置は分散体の粘性や状態に応じて適宜選択する。例えば、分散体が低粘度(流動性がある状態)である場合には、アジテーター、ホモミキサー、パイプラインミキサー、ブレンダーのようなカッティング機能も待ち得る分散機や高圧ホモジナイザー等が挙げられる。分散体が流動性がない程度に高粘度である場合には低速駆動である各種混錬機を使用するのが好ましい。但し、水分散性ブロックポリイソシアネート等のエマルションを用いる場合には、過剰な剪断応力がかかることによるエマルションの崩壊を防止する観点から、高圧ホモジナイザー、グラインダー型微細化装置、石臼式摩砕型装置等は使用しないことが好ましい。 A device for uniformly mixing and dispersing the components of the dispersion is appropriately selected according to the viscosity and state of the dispersion. For example, when the dispersion has a low viscosity (a fluid state), a dispersing machine such as an agitator, a homomixer, a pipeline mixer, and a blender that can also have a cutting function, a high-pressure homogenizer, and the like can be used. When the dispersion is so viscous that it lacks fluidity, it is preferable to use various kneaders driven at low speed. However, when using an emulsion such as a water-dispersible block polyisocyanate, a high-pressure homogenizer, a grinder-type pulverizing device, a stone-mill-type grinding device, etc. are used from the viewpoint of preventing the emulsion from collapsing due to excessive shear stress. preferably not used.

混合温度は、混合効率の観点から、好ましくは、5℃以上、又は7℃以上、又は9℃以上であり、ブロックイソシアネートの反応を防止する観点から、好ましくは、60℃以下、又は55℃以下、又は50℃以下である。 The mixing temperature is preferably 5° C. or higher, 7° C. or higher, or 9° C. or higher from the viewpoint of mixing efficiency, and preferably 60° C. or lower, or 55° C. or lower from the viewpoint of preventing the reaction of the blocked isocyanate. , or 50° C. or less.

<構造体及びその製造方法>
本発明の一態様は、平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートとを含む、構造体の製造方法を提供する。
一態様において、構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を脱水して含水濃縮物を形成する濃縮工程、及び
該含水濃縮物を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む。
一態様において、構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む。
<Structure and its manufacturing method>
One aspect of the present invention provides a method for producing a structure containing fine cellulose fibers with an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers with an average fiber diameter of more than 3000 nm, and blocked polyisocyanate.
In one aspect, a method of manufacturing a structure comprises:
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method for producing a dispersion described above,
A concentration step of dehydrating the dispersion to form a water-containing concentrate, and a structure-forming step of drying the water-containing concentrate (preferably at 80° C. or higher and 120° C. or lower) to form a structure. .
In one aspect, a method of manufacturing a structure comprises:
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method for producing a dispersion described above,
A structure forming step of drying the dispersion (preferably at 80° C. or higher and 120° C. or lower) to form a structure.

すなわち、構造体を形成する際には、分散体を一旦抄造等により脱水(すなわち濃縮)した後に成形し、乾燥する場合と、分散体を脱水(すなわち濃縮)する工程を経ずにそのまま成形し、乾燥する場合の2つの方法がそれぞれ有効である。前者の場合には抄造による成形の自由度の観点から、分散体の固形分比率が0.1質量%~20質量%、より好ましくは0.2質量%~15質量%の範囲にあるとよい。後者の場合には成形に適した粘度の観点から分散体の固形分比率が10質量%~55質量%、より好ましくは15質量%~45質量%の範囲にあるとよい。いずれの場合にも成形のための適切な金型を使用すると、シートは勿論のこと、複雑な形状の構造体も形成させることが可能である。ここで、微細セルロース繊維、有機繊維、ブロックポリイソシアネート、及び追加の成分の各々の好ましい態様、及びこれらの好ましい量比は、分散体の製造において例示したのと同様であってよい。例えば、構造体は、ブロックポリイソシアネートを、微細セルロース繊維100質量部に対して、好ましくは0.1質量部~30質量部の量で含む。また構造体中の微細セルロース繊維と有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8~30/70である。 That is, when the structure is formed, the dispersion is once dehydrated (that is, concentrated) by papermaking or the like and then molded and then dried, or the dispersion is molded as it is without the process of dehydrating (that is, concentrating). , and drying are effective. In the former case, the solid content ratio of the dispersion should be in the range of 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably in the range of 0.2% by mass to 15% by mass, from the viewpoint of the degree of freedom in molding by papermaking. . In the latter case, the solid content ratio of the dispersion should be in the range of 10% by mass to 55% by mass, more preferably in the range of 15% by mass to 45% by mass, from the viewpoint of viscosity suitable for molding. In either case, using a suitable mold for molding, it is possible to form not only sheets but also complex shaped structures. Here, preferred aspects of each of the fine cellulose fibers, organic fibers, blocked polyisocyanate, and additional components, and preferred quantitative ratios thereof, may be the same as those exemplified in the preparation of the dispersion. For example, the structure contains blocked polyisocyanate in an amount of preferably 0.1 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of fine cellulose fibers. Further, the mass ratio of the fine cellulose fibers and the organic fibers in the structure (fine cellulose fibers/organic fibers) is 0.2/99.8 to 30/70.

(分散体調製工程)
本工程においては、分散体の製造方法として前述した方法で分散体を得る。
(Dispersion preparation step)
In this step, the dispersion is obtained by the method described above as the method for producing the dispersion.

(構造体形成工程)
構造体形成工程においては、分散体を、抄造法、塗工法等により、脱水及び乾燥して、又は分散体を直接(すなわち脱水工程を経ずに)乾燥して、構造体を形成できる。構造体は、単独で形成されてもよいし、他の部材(例えばシート)の上で積層されてもよく、後者の場合は塗工法が好適である。
抄造法では、抄造スラリー(本開示の分散体として)を調製する工程の後、該抄紙スラリーを多孔質基材上でろ過して脱水(すなわち濃縮)しつつ湿紙(含水濃縮物として)を形成する工程(抄造工程)、及び該湿紙を乾燥し乾燥した成形体を得る工程(乾燥工程)、を経て構造体を製造できる。この後さらに、乾燥シートの熱処理によりブロックポリイソシアネートからのブロック基の脱離及び架橋反応を進行させる熱処理工程、を経て架橋構造体を製造できる。
(Structure forming step)
In the structure-forming step, the dispersion can be dehydrated and dried by a papermaking method, a coating method, or the like, or the dispersion can be directly dried (ie, without the dehydration step) to form the structure. The structure may be formed alone or laminated on another member (for example, a sheet), and in the latter case, a coating method is suitable.
In the papermaking process, after the step of preparing a papermaking slurry (as a dispersion of the present disclosure), the papermaking slurry is filtered over a porous substrate to dehydrate (i.e., concentrate) while producing wet paper (as a wet concentrate). A structure can be manufactured through a step of forming (papermaking step) and a step of drying the wet paper to obtain a dried compact (drying step). After that, the dried sheet is further heat-treated to eliminate the blocking groups from the blocked polyisocyanate and to proceed with the cross-linking reaction, whereby a cross-linked structure can be produced.

塗工法では、塗工用スラリー又は高粘性の分散体(本開示の分散体として)を調製する工程の後、部材(例えば有機高分子シート)がセットされた平坦又は複雑形状の金型上に上に塗工用スラリーをスプレー塗工、グラビア塗工、ディップ塗工等で塗布又は紙粘土状の高粘性の分散体を敷き詰めて成形(パルプモールド法)した後、いずれもウェット状態から直接(すなわち脱水を行う濃縮工程を経ずに)乾燥させる工程、により構造体を製造できる。この後さらに熱処理工程を経て架橋構造体を製造できる。 In the coating method, after the step of preparing a coating slurry or a highly viscous dispersion (as the dispersion of the present disclosure), a member (for example, an organic polymer sheet) is placed on a flat or complex-shaped mold set After applying the slurry for coating on top by spray coating, gravure coating, dip coating, etc. or spreading a highly viscous dispersion like paper clay and molding it (pulp molding method), either directly from the wet state ( That is, the structure can be manufactured by a step of drying without going through a concentration step of dehydration. After that, a crosslinked structure can be manufactured through a heat treatment step.

以下、抄造法の場合を例に、構造体及び架橋構造体の製造手順の例を説明する。 An example of a procedure for producing a structure and a crosslinked structure will be described below using the papermaking method as an example.

抄造工程
抄造工程においては、抄造スラリーを濾過して湿紙を形成する。濾過時の濾水時間は、構造体の製造効率の観点から、例えば60秒以下であってよく、好ましくは30秒以下、より好ましくは10秒以下である。濾水時間の評価は次のように実施する。80メッシュ相当の金属製メッシュをセットしたバッチ式抄紙機(熊谷理機工業社製、自動角型シートマシーン 25cm×25cm、80メッシュ)に目付50g/mの構造体を目安に、調製した抄紙スラリーを投入し、その後大気圧に対する減圧度を4KPaとして抄紙(脱水)を実施する。この時の脱水に掛かる時間を濾水時間とし計測する。
抄紙スラリーの濾水時間は、減圧度を増減することによって調整することも可能である。
Paper Making Process In the paper making process, the paper making slurry is filtered to form wet paper. Drainage time during filtration may be, for example, 60 seconds or less, preferably 30 seconds or less, and more preferably 10 seconds or less, from the viewpoint of manufacturing efficiency of the structure. Evaluation of drainage time is carried out as follows. Paper made using a batch-type paper machine (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., automatic square sheet machine 25 cm × 25 cm, 80 mesh) set with a metal mesh equivalent to 80 mesh with a basis weight of 50 g / m 2 as a guide. The slurry is charged, and then paper making (dehydration) is performed at a pressure reduction of 4 KPa with respect to the atmospheric pressure. The time required for dehydration at this time is measured as drainage time.
The drainage time of the papermaking slurry can also be adjusted by increasing or decreasing the degree of pressure reduction.

抄造法においては、抄造スラリーを脱水し、微細セルロース繊維及び有機繊維が留まるようなメッシュサイズのワイヤーを備える任意の抄紙機を使用できる。抄造装置としてシートを得る場合には抄紙機として、傾斜ワイヤー式抄紙機、長網式抄紙機、円網式抄紙機のような装置を用いると好適に欠陥の少ないシート状の構造体を得ることができる。抄紙機は連続式であってもバッチ式であっても目的に応じて使い分ければよい。複雑形状の成形体(例えば、ボトルや箱など)を作製する場合には、脱水可能なメッシュ面を成形体の全面に装着させた金型を用い、スラリーを金型内部に流し込み、その後に脱水(すなわち濃縮)し複雑形状の湿紙成形体を形成させた後に乾燥させて構造体とする。 In the papermaking process, any paper machine can be used that has wires of a mesh size such that the papermaking slurry is dewatered and the fine cellulosic and organic fibers are retained. When a sheet is obtained as a papermaking apparatus, a sheet-like structure with few defects is preferably obtained by using an apparatus such as an inclined wire paper machine, a fourdrinier paper machine, or a cylinder paper machine as a paper machine. can be done. The paper machine may be a continuous type or a batch type, depending on the purpose. When producing a molded body with a complicated shape (for example, a bottle or a box), a mold with a dewaterable mesh surface attached to the entire surface of the molded body is used, and the slurry is poured into the mold and then dewatered. (that is, condensing) to form a wet paper web having a complicated shape, followed by drying to form a structure.

本実施形態において、架橋構造体と追加の部材(例えば有機高分子シート)との複合体を製造するために、構造体と追加の部材との複合体を形成する場合には、当該追加の部材を支持体として抄紙を行うことができる。この場合、抄紙機のワイヤー又は濾布としては、当該支持体との組み合わせで、歩留まり割合及び水透過量に係わる要件を満足できる素材を選択する。 In the present embodiment, when forming a composite of the structure and an additional member in order to produce a composite of the crosslinked structure and an additional member (for example, an organic polymer sheet), the additional member can be used as a support for papermaking. In this case, as the wire or filter cloth of the paper machine, a material is selected that satisfies the requirements relating to the yield ratio and the water permeation rate in combination with the support.

抄造工程による脱水では、高固形分化が進行して湿紙が得られる。湿紙の固形分率は、抄紙のサクション圧(ウェットサクションやドライサクション)やプレス工程によって脱水の程度を制御し、好ましくは固形分濃度が6質量%以上50質量%以下、より好ましくは固形分濃度が8質量%以上45質量%以下の範囲に調整する。湿紙の固形分率が6質量%よりも低いと湿紙としての自立性がなく、工程上問題が生じ易くなる。また、湿紙の固形分率が50質量%を超える濃度まで脱水すると湿紙にてクラックの発生が起き易くなるため好ましくない。 In the dehydration in the papermaking process, high solidification progresses to obtain wet paper. The solids content of the wet paper is controlled by the suction pressure (wet suction or dry suction) of papermaking and the pressing process, and preferably the solids concentration is 6 mass% or more and 50 mass% or less, more preferably solid content The concentration is adjusted to the range of 8% by mass or more and 45% by mass or less. If the solid content of the wet paper is lower than 6% by mass, the wet paper does not stand on its own, and problems are likely to occur in the process. Further, when the wet paper is dehydrated to a concentration exceeding 50% by mass, the wet paper tends to crack, which is not preferable.

また、ワイヤー又は金型中のメッシュ上で抄紙を行い、得られた湿紙中の水を有機溶媒への置換工程において有機溶媒に置換させ、乾燥させるという方法を用いると乾燥後に多孔質性の構造体となるため、例えば構造体に断熱性を付与することができる。この方法の詳細については、本発明者らによる国際公開2006/004012号パンフレットに従う。
なお、架橋構造体と追加の部材(例えば有機高分子シート)との複合体を製造する場合において、当該追加の部材(例えば有機高分子シート)を支持体として用いる際には、例えば、ワイヤーをセットした抄紙機に当該支持体を載せて、抄紙スラリーを構成する水の一部を該支持体上で脱水(抄紙)し、該支持体上に湿紙を積層させ、一体化させることにより、少なくとも2層以上の多層構造体からなる多層化シートを製造することができる。3層以上の多層化シートを製造するためには、2層以上の多層構造を有する支持体を使用すればよい。また、支持体上で2層以上の構造体を多段抄紙して3層以上の多層シートとしてもよい。
In addition, by using a method in which papermaking is performed on a wire or a mesh in a mold, water in the resulting wet paper is replaced with an organic solvent in the process of replacing with an organic solvent, and then dried, a porous structure can be obtained after drying. Since it becomes a structure, for example, it is possible to impart heat insulation to the structure. For details of this method, refer to WO 2006/004012 pamphlet by the present inventors.
In the case of producing a composite of a crosslinked structure and an additional member (for example, an organic polymer sheet), when using the additional member (for example, an organic polymer sheet) as a support, for example, a wire is used. The support is placed on the set paper machine, part of the water constituting the papermaking slurry is dehydrated (papermaking) on the support, and the wet paper is laminated on the support and integrated. A multi-layered sheet comprising a multi-layered structure of at least two layers can be produced. In order to produce a multi-layered sheet having three or more layers, a support having a multi-layer structure of two or more layers may be used. Also, a multi-layer sheet having three or more layers may be obtained by multistage papermaking of a structure having two or more layers on a support.

乾燥工程
上述した抄紙又は塗工の工程で得たウェット状物(湿紙等)は、加熱による乾燥工程で水を蒸発させることによって、本実施形態の構造体となる。乾燥工程は、シート状構造体の場合にはドラムドライヤーやピンテンターのような幅を定長とした状態で、水を乾燥し得るタイプの定長乾燥型の乾燥機を使用すると、透気抵抗度の高い構造体を安定に得ることができるため、好ましい。一方複雑形状の成形体を作製する場合にはパルプモールド法のように一旦金型で成形したウェット状態の構造体を金型から取り外し、熱風乾燥機のような乾燥機でバッチ的あるいは連続的に乾燥を施してもよい。乾燥温度は、条件に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは45℃以上180℃以下、より好ましくは60℃以上150℃以下、さらに好ましくは80℃以上120℃以下の範囲とすれば、好適に通気性のある構造体を製造することができる。なお、構造体の通気性は分散体を構成する微細セルロース繊維と有機繊維の組成比でコントロールすることができ、微細セルロース繊維の質量比率が低いほど通気性の高い構造体となる。乾燥温度は、乾燥効率の観点(特に水の蒸発速度を高くして良好な生産性を得る観点)から、好ましくは80℃以上、又は85℃以上、又は90℃以上であり、ブロックイソシアネートの反応防止、構造体を構成する親水性高分子の熱変性の防止、コストに影響するエネルギー効率の低減防止の観点から、好ましくは、120℃以下、又は115℃以下、又は110℃以下である。例えば、まず100℃以下の温度での低温乾燥を行い、次いで100℃超の温度で乾燥する多段乾燥を実施することも、均一性の高い構造体を得るうえで有効である。
以上のような手順で、構造体を形成できる。
Drying Process The wet material (wet paper, etc.) obtained in the papermaking or coating process described above becomes the structure of the present embodiment by evaporating water in a drying process by heating. In the drying process, in the case of a sheet-like structure, if a constant length drying type dryer such as a drum dryer or a pin tenter that can dry water with a constant width is used, air resistance is preferable because a structure having a high value can be stably obtained. On the other hand, in the case of producing a molded body with a complicated shape, as in the pulp molding method, the structure in a wet state once molded in a mold is removed from the mold and dried in a batch or continuously with a dryer such as a hot air dryer. Drying may be applied. The drying temperature may be appropriately selected according to the conditions, preferably 45° C. or higher and 180° C. or lower, more preferably 60° C. or higher and 150° C. or lower, and still more preferably 80° C. or higher and 120° C. or lower. A highly breathable structure can be manufactured. The air permeability of the structure can be controlled by the compositional ratio of the fine cellulose fibers and the organic fibers constituting the dispersion, and the lower the mass ratio of the fine cellulose fibers, the higher the air permeability of the structure. The drying temperature is preferably 80° C. or higher, or 85° C. or higher, or 90° C. or higher from the viewpoint of drying efficiency (especially the viewpoint of obtaining good productivity by increasing the evaporation rate of water). The temperature is preferably 120° C. or lower, or 115° C. or lower, or 110° C. or lower from the viewpoints of prevention of thermal denaturation of the hydrophilic polymer constituting the structure, and prevention of reduction in energy efficiency that affects cost. For example, low-temperature drying at a temperature of 100° C. or lower first, followed by multistage drying at a temperature exceeding 100° C. is also effective in obtaining a highly uniform structure.
A structure can be formed by the procedure described above.

一態様において、構造体は、シート又は成形体である。シート又は成形体の平均厚みは、例えば10~50000μm、又は20~40000μm、又は30~30000μmであってよい。成形体は、例えば箱状、ボトル状、お椀状、又はこれらに複雑な凹凸を施した形状等の種々の形状であってよいが、成形体の厚みは例えば最小厚み(すなわち成形体中で厚みが最も小さい箇所での厚み)で、例えば5~45000μm、又は10~40000μm、又は15~35000μmであってよい。 In one aspect, the structure is a sheet or molded body. The average thickness of the sheet or molding may be, for example, 10-50000 μm, or 20-40000 μm, or 30-30000 μm. The molded body may have various shapes such as a box shape, a bottle shape, a bowl shape, or a shape obtained by applying complex unevenness to these shapes. (thickness at the point where is the smallest) may be, for example, 5 to 45,000 μm, or 10 to 40,000 μm, or 15 to 35,000 μm.

好ましい態様においては、ブロックポリイソシアネートが構造体において平面方向及び厚み方向で均一に分布している。本開示で、「ブロックポリイソシアネートが構造体において平面方向及び厚み方向で均一に分布」とは次のように定義する。
平面方向の均一性は、構造体の表面上の任意の点でのブロックポリイソシアネート量(W1)とセルロース量(W2)の比(W1/W2)が常に一定であることをいう。ここで、「常に一定」とは、構造体の表面上で1cm×1cmの領域を4か所選択したときに、任意の4か所におけるW1/W2のバラツキが50%以下の変動係数であることを意味する。
また、厚み方向の均一性は、構造体を厚み方向に3等分したときの上部、中部、下部それぞれのブロックポリイソシアネート量とセルロース量との比が同じであることをいう。なお構造体が複雑形状の成形体である場合の厚み方向は、当該成形体の1cm×1cmの領域を4か所サンプリング可能な面について行う。ここで「同じ」とは、構造体の表面上で1cm×1cmの領域を4か所選択し、任意の4か所における、上部のW1/W2の平均、中部のW1/W2の平均、下部のW1/W2の平均を算出したときに、その3つの平均値のバラツキが50%以下の変動係数であることを意味する。
In a preferred embodiment, the blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the structure in the planar direction and the thickness direction. In the present disclosure, "the blocked polyisocyanate is uniformly distributed in the structure in the planar direction and the thickness direction" is defined as follows.
Uniformity in the planar direction means that the ratio (W1/W2) of the amount of blocked polyisocyanate (W1) and the amount of cellulose (W2) at any point on the surface of the structure is always constant. Here, "constantly constant" means a coefficient of variation of 50% or less of W1/W2 variation at arbitrary four locations when four 1 cm x 1 cm regions are selected on the surface of the structure. means that
Further, uniformity in the thickness direction means that the ratio of the amount of blocked polyisocyanate and the amount of cellulose is the same in each of the upper, middle and lower parts when the structure is divided into three equal parts in the thickness direction. In addition, when the structure is a molded body having a complicated shape, the thickness direction is measured on four surfaces that can be sampled from an area of 1 cm×1 cm of the molded body. Here, "same" means that four 1 cm × 1 cm regions are selected on the surface of the structure, and the average of W1/W2 in the upper part, the average of W1/W2 in the middle part, and the lower part means that when the average of W1/W2 is calculated, the variation of the three average values is a coefficient of variation of 50% or less.

ブロックポリイソシアネートの分布の平面方向及び厚み方向における上記変動係数は50%以下であることが好ましい。変動係数が50%以下である場合、同量のブロックポリイソシアネートを含み当該変動係数が50%超である構造体と比べ、引張強力(乾燥及び湿潤)、耐生分解性等の物性が良好である。なお、変動係数とは相対的なばらつきを表す値であり、以下の式:変動係数(CV)=(標準偏差/相加平均)×100、により算出できる。 The coefficient of variation of the distribution of the blocked polyisocyanate in the plane direction and the thickness direction is preferably 50% or less. When the coefficient of variation is 50% or less, physical properties such as tensile strength (dry and wet) and biodegradation resistance are better than structures containing the same amount of blocked polyisocyanate and having a coefficient of variation of more than 50%. be. The coefficient of variation is a value representing relative variation, and can be calculated by the following formula: coefficient of variation (CV)=(standard deviation/arithmetic mean)×100.

構造体において、上記のブロックポリイソシアネート量(W1)とセルロース量(W2)との比は、例えばスパッタエッチングを伴うTOF-SIMSによる3次元組成分析から求められる。TOF-SIMSは試料の極表面の元素組成及び化学構造を分析できる。超高真空下で試料に一次イオンビームを照射すると、試料の極表面(1~3nm)から二次イオンが放出される。二次イオンを飛行時間型(TOF型)質量分析計へ導入することで、試料極表面の質量スペクトルが得られる。この際に一次イオン照射量を低く抑えることにより、化学構造を保った分子イオン及び部分的に開裂したフラグメントとして表面成分を検出することができ、極表面の平面方向の元素組成及び化学構造の情報が得られる。また、この時にスパッタエッチング銃によるスパッタエッチングと一次イオン銃による二次イオンの測定を繰り返すことで深さ方向の元素組成及び化学構造の情報が得られ、3次元での組成・化学構造分析ができる。 In the structure, the ratio between the amount of blocked polyisocyanate (W1) and the amount of cellulose (W2) is obtained from three-dimensional composition analysis by TOF-SIMS accompanied by sputter etching, for example. TOF-SIMS can analyze the elemental composition and chemical structure of the extreme surface of the sample. When a sample is irradiated with a primary ion beam under ultra-high vacuum, secondary ions are emitted from the extreme surface (1 to 3 nm) of the sample. By introducing secondary ions into a time-of-flight (TOF) mass spectrometer, a mass spectrum of the extreme surface of the sample is obtained. At this time, by suppressing the primary ion irradiation dose to a low level, surface components can be detected as molecular ions that retain their chemical structure and partially cleaved fragments, and information on the elemental composition and chemical structure in the planar direction of the extreme surface can be obtained. is obtained. At this time, by repeating sputter etching with a sputter etching gun and measurement of secondary ions with a primary ion gun, information on the elemental composition and chemical structure in the depth direction can be obtained, enabling three-dimensional composition and chemical structure analysis. .

TOF-SIMSによるW1/W2の算出は例えば次のように実施する。1cm×1cmの構造体内の等分割した4か所について、0.5cm角のサンプルを採取する。その4つのサンプルの3次元TOF-SIMS組成分析を実施する。ブロックポリイソシアネート量とセルロース量の比は、ブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)よりW1/W2=C1/C2として求めることができる。他のブロックポリイソシアネート由来のフラグメントイオンとして例えばCNO(m/z=42)を用いてもよい。また、他のセルロース由来のフラグメントイオンとして例えばC(m/z=71)を用いてもよい。なお、観測されるフラグメントイオンは、ブロックポリイソシアネートの組成、セルロースの原料の違い等により異なることがあるため、上記のフラグメントイオンに限定されるものではない。
用いるTOF-SIMSの測定条件は例えば以下のとおりである。
W1/W2 is calculated by TOF-SIMS, for example, as follows. Samples of 0.5 cm square are collected from four equally divided portions in a structure of 1 cm×1 cm. A three-dimensional TOF-SIMS compositional analysis of the four samples is performed. The ratio of the amount of blocked polyisocyanate to the amount of cellulose is the count number (C1) of m/z = 26 (fragment ion: CN) derived from blocked polyisocyanate and m/z = 59 (fragment ion: C 2 H 3 O 2 ) It can be obtained from the count number (C2) as W1/W2=C1/C2. For example, CNO (m/z=42) may be used as fragment ions derived from other blocked polyisocyanates. Further, as other fragment ions derived from cellulose, for example, C 3 H 3 O 2 (m/z=71) may be used. Note that the observed fragment ions may vary depending on the composition of the blocked polyisocyanate, the cellulose raw material, and the like, and are not limited to the above fragment ions.
Measurement conditions of TOF-SIMS to be used are, for example, as follows.

(測定条件)
使用機器 :nanoTOF (アルバック・ファイ社製)
一次イオン :Bi ++
加速電圧 :30 kV
イオン電流 :約0.1nA(DCとして)
分析面積 :200μm×200μm
分析時間 :約6sec/cycle
検出イオン :負イオン
中和 :電子銃使用
(スパッタ条件)
スパッタイオン :Ar2500
加速電圧 :20kV
イオン電流 :約5nA
スパッタ面積 :500μm×500μm
スパッタ時間 :60sec/cycle
中和 :電子銃使用
(Measurement condition)
Equipment used: nanoTOF (manufactured by ULVAC-PHI)
Primary ion: Bi 3 ++
Accelerating voltage: 30 kV
Ion current: about 0.1 nA (as DC)
Analysis area: 200 μm × 200 μm
Analysis time: about 6 sec/cycle
Detected ions: Negative ions Neutralization: Using an electron gun (sputtering conditions)
Sputter ion: Ar2500 +
Accelerating voltage: 20 kV
Ion current: about 5nA
Sputtering area: 500 μm×500 μm
Sputtering time: 60 sec/cycle
Neutralization: use electron gun

<架橋構造体及びその製造方法>
本発明の一態様は、前述した本開示の構造体のブロックポリイソシアネートを架橋させてなる架橋構造体の製造方法を提供する。
一態様において、架橋構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
該分散体を脱水して含水濃縮物を形成する濃縮工程、及び
該含水濃縮物を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)し、該乾燥に続いて又は該乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む。
一態様において、架橋構造体の製造方法は、
前述した分散体の製造方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
該分散体を乾燥(好ましくは80℃以上120℃以下で乾燥)し、該乾燥に続いて又は該乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程と
を含む。
<Crosslinked structure and method for producing the same>
One aspect of the present invention provides a method for producing a crosslinked structure by cross-linking the block polyisocyanate of the structure of the present disclosure described above.
In one aspect, the method for producing a crosslinked structure comprises:
Dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method for producing a dispersion described above,
a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate; and drying the hydrous concentrate (preferably at 80° C. or higher and 120° C. or lower); A crosslinked structure forming step is included in which the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or organic fibers are crosslinked by heating at a temperature equal to or higher than the elimination temperature of the blocking groups in the isocyanate to form a crosslinked structure.
In one aspect, the method for producing a crosslinked structure comprises:
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the dispersion manufacturing method described above, and drying the dispersion (preferably at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower), following the drying or at the same time as the drying, A crosslinked structure forming step of forming a crosslinked structure by crosslinking the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or organic fibers by heating at a temperature equal to or higher than the elimination temperature of the blocking groups in the blocked polyisocyanate.

一態様において、架橋は、ブロックポリイソシアネート由来のポリイソシアネート同士、並びに/又はブロックポリイソシアネート由来のポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維(典型的には微細セルロース繊維及び任意に有機繊維)との間で形成されている。典型的な態様において、ブロックポリイソシアネート由来構造は、架橋構造体中で集合体として存在する。このような集合体は、ブロックポリイソシアネートとして例えば前述の水分散型ブロックポリイソシアネートを含む分散体を用いて架橋構造体を製造した際に顕著に形成される。集合体は、一態様において塗膜状に微細セルロース繊維上及び任意に有機繊維上に形成されている。 In one aspect, the cross-linking is between polyisocyanates derived from blocked polyisocyanates and/or between polyisocyanates derived from blocked polyisocyanates and fine cellulosic fibers and/or organic fibers (typically fine cellulosic fibers and optionally organic fibers). formed between In typical embodiments, the blocked polyisocyanate-derived structures are present as aggregates in the crosslinked structure. Such aggregates are significantly formed when a crosslinked structure is produced using a dispersion containing, for example, the above-mentioned water-dispersible blocked polyisocyanate as the blocked polyisocyanate. The agglomerates are formed in one embodiment in a film-like manner on fine cellulose fibers and optionally on organic fibers.

ブロックポリイソシアネートは、ブロック基に応じた所定の脱離温度以上で加熱されるとブロック基を脱離させて遊離のイソシアネート基を生成し、該イソシアネート基は、系中の、活性水素を有する官能基(水酸基、アミド基、アミノ基、チオール基、カルボキシル基等)と反応して共有結合を形成する。微細セルロース繊維は少なくとも水酸基を有するため、この共有結合が少なくとも微細セルロース繊維に対し3次元で形成される。また有機繊維が活性水素を有する官能基を有する場合には当該有機繊維に対しても3次元の共有結合が形成される。このような共有結合の形成によって、架橋構造体に良好な機械強度、耐水性及び耐溶剤性が付与されるとともに、ブロックポリイソシアネート及びこれに由来するポリイソシアネートの溶出(例えば水中又は溶剤中への溶出)が抑制される。 When the blocked polyisocyanate is heated at a predetermined elimination temperature or higher according to the blocking group, the blocking group is eliminated to generate a free isocyanate group. It reacts with a group (hydroxy group, amido group, amino group, thiol group, carboxyl group, etc.) to form a covalent bond. Since the fine cellulose fibers have at least hydroxyl groups, the covalent bonds are formed at least three-dimensionally with respect to the fine cellulose fibers. Moreover, when the organic fiber has a functional group having an active hydrogen, a three-dimensional covalent bond is also formed with the organic fiber. By forming such covalent bonds, good mechanical strength, water resistance and solvent resistance are imparted to the crosslinked structure, and block polyisocyanate and polyisocyanate derived therefrom are eluted (e.g., into water or a solvent). elution) is suppressed.

(分散体調製工程)
本工程においては、分散体の製造方法として前述した方法で分散体を得る。
(Dispersion preparation step)
In this step, the dispersion is obtained by the method described above as the method for producing the dispersion.

(架橋構造体形成工程(熱処理工程))
本工程では、乾燥(この乾燥は、構造体の製造方法において前述した分散体の乾燥と同様に実施してよい)に続いて又は乾燥と同時に、ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、ブロックポリイソシアネートと微細セルロース繊維及び/又は有機繊維(典型的には微細セルロース繊維及び任意に有機繊維)とを架橋させる。
(Crosslinked structure forming step (heat treatment step))
In this step, following drying (this drying may be carried out in the same manner as the drying of the dispersion described above in the method for producing a structure) or simultaneously with drying, the to crosslink the blocked polyisocyanate with the fine cellulose fibers and/or the organic fibers (typically the fine cellulose fibers and optionally the organic fibers).

例えば構造体がシート状である場合、熱処理工程は、均一な加熱処理と加熱による構造体の収縮の抑制の観点から、ドラムドライヤーやピンテンターのような幅を定長した状態で加熱するタイプの定長乾燥型の熱処理器を使用することが好ましい。なお、ドラムドライヤーのような乾燥機を用いる場合、送り速度の調整やロール径で調整することができる。また、構造体がシート状でない複雑形状の成形体である場合には、金型装着した状態の乾燥固体を金型装着されたまま熱処理しても構わないし、乾燥後に金型から乾燥固体(成形体)を取り外し、フリーの状態で電熱式等の熱風処理装置で熱処理してもよい。シート形状の場合と同様に、前者の場合には定長で熱処理されるので物性の均一性が確保される点やクラック発生を防ぐ観点で好ましい場合もある。 For example, if the structure is in the form of a sheet, the heat treatment process should be performed using a constant heating method such as a drum dryer or a pin tenter that heats the structure with a fixed width from the viewpoint of uniform heat treatment and suppression of shrinkage of the structure due to heating. It is preferable to use a long-drying heat treatment device. When a dryer such as a drum dryer is used, the feeding speed can be adjusted and the diameter of the roll can be adjusted. In addition, when the structure is not a sheet but a complex-shaped molded body, the dried solid mounted in the mold may be heat-treated while mounted in the mold, or the dried solid (molded body) may be removed from the mold after drying. The body) may be removed and heat-treated in a free state with a hot air treatment device such as an electric heating type. As in the case of the sheet shape, the former case is preferable in some cases from the viewpoint of securing uniformity of physical properties and preventing the occurrence of cracks because the heat treatment is performed in a fixed length.

上述したように、ブロックポリイソシアネートは常温において安定であるが、ブロック基の脱離温度以上に熱処理することでイソシアネート基が再生し、活性水素を有する官能基との化学的な結合が形成できる。加熱温度は用いられるブロックポリイソシアネートにより異なるが、好ましくは130℃以上220℃以下、より好ましくは140℃以上210℃以下の範囲で、ブロック基の脱離温度以上に加熱する。ブロック基の脱離温度未満の加熱温度では、イソシアネート基が再生しないため架橋反応が進行しない。一方、220℃超で加熱を行うと微細セルロース繊維及びブロックポリイソシアネート、種類によっては有機繊維の熱劣化が生じて着色する場合があるため、220℃以下が好ましい。 As described above, blocked polyisocyanate is stable at room temperature, but isocyanate groups can be regenerated by heat treatment above the desorption temperature of the blocking groups, and chemical bonds can be formed with functional groups having active hydrogen. The heating temperature varies depending on the blocked polyisocyanate used, but is preferably 130° C. or higher and 220° C. or lower, more preferably 140° C. or higher and 210° C. or lower, at a temperature higher than the elimination temperature of the blocking group. At a heating temperature lower than the elimination temperature of the blocking group, the isocyanate group is not regenerated, and the cross-linking reaction does not proceed. On the other hand, if heating is performed at a temperature exceeding 220°C, the fine cellulose fibers and the blocked polyisocyanate, and depending on the type, may be colored due to thermal deterioration of the organic fibers.

加熱時間は、好ましくは5秒以上10分以下であり、より好ましくは7秒以上3分以下である。加熱温度がブロック基の脱離温度より十分に高い場合は、加熱時間をより短くすることができる。 The heating time is preferably 5 seconds or more and 10 minutes or less, more preferably 7 seconds or more and 3 minutes or less. If the heating temperature is sufficiently higher than the elimination temperature of the blocking group, the heating time can be shortened.

架橋構造体の、目付50g/m当たりの乾燥引張強度は、好ましくは5N/15mm以上である。架橋構造体の乾燥引張強度はその目付の大小に影響されるが、目付50g/m当たりの乾燥引張強度が5N/15mm以上である場合、架橋構造体が破損しにくく好ましい。目付50g/m当たりの乾燥引張強度は、より好ましくは7N/15mm以上、さらに好ましくは10N/15mm以上である。一方、目付50g/m当たりの乾燥引張強度の上限値は特にないが、製造容易性の観点から、好ましくは300N/15mm以下、より好ましくは250N/15mm以下、さらに好ましくは220N/15mm以下である。上記乾燥引張強度は、JIS P 8113に準拠し、室温20℃、湿度50%RHに制御された環境下に24時間保管した後に測定される。測定試料としては、後述の試験用シートを用いる。 The dry tensile strength of the crosslinked structure per 50 g/m 2 basis weight is preferably 5 N/15 mm or more. The dry tensile strength of the crosslinked structure is affected by its basis weight, but when the dry tensile strength per 50 g/m 2 basis weight is 5 N/15 mm or more, the crosslinked structure is less likely to break, which is preferable. The dry tensile strength per 50 g/m 2 basis weight is more preferably 7 N/15 mm or more, and still more preferably 10 N/15 mm or more. On the other hand, there is no particular upper limit for the dry tensile strength per 50 g/m 2 of basis weight, but from the viewpoint of ease of production, it is preferably 300 N/15 mm or less, more preferably 250 N/15 mm or less, and still more preferably 220 N/15 mm or less. be. The dry tensile strength is measured after storage for 24 hours in an environment controlled at room temperature of 20° C. and humidity of 50% RH in accordance with JIS P 8113. A test sheet, which will be described later, is used as a measurement sample.

架橋構造体の目付50g/m当たりの湿潤引張強度は、好ましくは3N/15mm以上である。架橋構造体の湿潤引張強度はその目付の大小に影響されるが、目付50g/m当たりの湿潤引張強度が3N/15mm以上である場合、架橋構造体を液体中で使用する用途でも使用時に破損し難い。目付50g/m当たりの湿潤引張強度は、より好ましくは5N/15mm以上、さらに好ましくは7N/15mm以上である。一方、目付50g/m当たりの湿潤引張強度の上限値は特にないが、製造容易性の観点から、好ましくは300N/15mm以下、より好ましくは250N/15mm以下、さらに好ましくは220N/15mm以下である。上記湿潤引張強度は、上記乾燥引張強度の試験用シートと同様に作製した試験シートを、該シートを浸すのに十分な量の水を張った容器内に5分間浸漬した後、乾燥引張強度と同様の方法で測定したときの引張強度の値である。 The wet tensile strength per 50 g/m 2 basis weight of the crosslinked structure is preferably 3 N/15 mm or more. The wet tensile strength of the crosslinked structure is affected by the size of its basis weight. Hard to break. The wet tensile strength per 50 g/m 2 basis weight is more preferably 5 N/15 mm or more, and still more preferably 7 N/15 mm or more. On the other hand, there is no particular upper limit for wet tensile strength per 50 g/m 2 of basis weight, but from the viewpoint of ease of production, it is preferably 300 N/15 mm or less, more preferably 250 N/15 mm or less, and still more preferably 220 N/15 mm or less. be. The wet tensile strength is measured by immersing a test sheet prepared in the same manner as the dry tensile strength test sheet in a container filled with water sufficient to immerse the sheet for 5 minutes, and then measuring the dry tensile strength. It is a value of tensile strength measured by a similar method.

乾燥引張強度及び湿潤引張強度の測定試料としての試験用シートとしては、以下の手順で作製したものを用いる。すなわち、測定対象の架橋構造体の材料として用いた本実施形態の分散体から、測定対象の架橋構造体の成形方法に対応するシート化法(抄紙法、塗工法等)で目付50g/m2の架橋構造体シートを作製し、これを20cm長×15mm幅にカットしたものを試験用シートとする。本実施形態の架橋構造体は、本実施形態の分散体に対し、場合によって脱水工程を経て、乾燥工程、熱処理工程を経た後に得られるものであるが、複雑形状の架橋構造体の強度は当該架橋構造体の部位によって異なることがある。したがって、本開示において、架橋構造体の乾燥引張強度及び湿潤引張強度は、便宜上、上記方法で得られる値をもって定義される。 As a test sheet as a sample for measuring dry tensile strength and wet tensile strength, one prepared by the following procedure is used. That is, from the dispersion of the present embodiment used as a material for the crosslinked structure to be measured, a basis weight of 50 g/m 2 is obtained by a sheeting method (papermaking method, coating method, etc.) corresponding to the molding method of the crosslinked structure to be measured. A test sheet is obtained by cutting a crosslinked structure sheet of 20 cm long and 15 mm wide. The crosslinked structure of the present embodiment is obtained by optionally dehydrating, drying, and heat-treating the dispersion of the present embodiment. It may vary depending on the site of the crosslinked structure. Therefore, in the present disclosure, the dry tensile strength and wet tensile strength of the crosslinked structure are defined by the values obtained by the above method for convenience.

湿/乾強度比は、上記の乾燥引張強度及び湿潤引張強度から、下記式にて算出される値である。
湿/乾強度比(%)=(湿潤引張強度)/(乾燥引張強度)×100
The wet/dry strength ratio is a value calculated by the following formula from the above dry tensile strength and wet tensile strength.
Wet/dry strength ratio (%) = (wet tensile strength) / (dry tensile strength) x 100

架橋構造体の湿/乾強度比は、好ましくは0.4~1.2である。架橋構造体を水等の液体中で使用する用途でも耐久性が良好な架橋構造体を得る観点から、湿/乾強度比は、好ましくは0.4以上、より好ましくは0.5以上、さらに好ましくは0.6以上であり、有機繊維のブロックポリイソシアネートなどの樹脂比率が増大しプラスチックと変わらない構造体となることを志向しない観点から、湿/乾強度比は、好ましくは1.2以下、より好ましくは1.1以下、さらに好ましくは1.0以下である。 The wet/dry strength ratio of the crosslinked structure is preferably between 0.4 and 1.2. From the viewpoint of obtaining a crosslinked structure with good durability even in applications where the crosslinked structure is used in a liquid such as water, the wet/dry strength ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.5 or more, and further It is preferably 0.6 or more, and the wet/dry strength ratio is preferably 1.2 or less from the viewpoint of not intending to increase the resin ratio of the organic fiber such as block polyisocyanate and create a structure that is the same as plastic. , more preferably 1.1 or less, and still more preferably 1.0 or less.

一態様において、架橋構造体は、セルラーゼに対する耐生分解性を有してよい。セルラーゼはセルロース分子鎖のβ-1,4グルコシド結合の加水分解反応を触媒する酵素タンパク質の総称である。セルラーゼは、細菌等の微生物、昆虫等によって産生され、生物界に広く存在し入手容易である。セルラーゼには様々な種類が知られており、適切な種類を選択することで、セルロースをグルコース単位まで効率的に加水分解することができる。しかしセルロース系材料の工業的な使用の観点で、セルラーゼは材料を著しく劣化させる存在である。したがって、本実施形態の架橋構造体がセルラーゼに対する耐生分解性を有することは好ましい。 In one aspect, the crosslinked structure may be biodegradable to cellulase. Cellulase is a general term for enzyme proteins that catalyze hydrolysis reactions of β-1,4 glucosidic bonds in cellulose molecular chains. Cellulases are produced by microorganisms such as bacteria, insects, and the like, and are widely present in the living world and readily available. Various types of cellulase are known, and by selecting an appropriate type, cellulose can be efficiently hydrolyzed to glucose units. However, from the viewpoint of industrial use of cellulosic materials, cellulase is a material that significantly deteriorates the materials. Therefore, it is preferable that the crosslinked structure of the present embodiment has biodegradation resistance to cellulase.

本実施形態の架橋構造体のセルラーゼに対する耐生分解性を定量的に評価する方法としては、例えば、エンドグルカナーゼ、エクソグルカナーゼ、及びβ-グルコシダーゼを含むセルラーゼ混合物でセルロースの加水分解を進行させ、反応液中のグルコース量を定量することで評価する方法が挙げられる。グルコース生成量はグルコースオキシダーゼ法にて定量できる。なお、和光純薬工業株式会社製グルコーステストワコーIIのようなキットを使った定量も可能である。グルコース生成量が少なければセルロースの加水分解反応が進行しにくいことを意味しており、耐生分解性が高いと言える。すなわち、以下の式:
グルコース収率(%)=(グルコース生成量)/(試料の絶乾質量)×100
を用いて、グルコース収率を求めることができる。そして、耐生分解性指標は以下の式:
耐生分解性指標=1/(グルコース収率/100)
を用いて評価することができる。この耐生分解性指標が高いほど生分解性が低い。
架橋構造体の耐生分解性指標は、ブロックポリイソシアネートを含まない比較の架橋構造体の耐生分解性指標の2倍以上であることが好ましい。このような高い耐生分解性指標は、水処理フィルター等、セルラーゼが存在し得る環境下での使用が想定される用途で特に有利である。
As a method for quantitatively evaluating the biodegradation resistance of the crosslinked structure of the present embodiment to cellulase, for example, cellulose is hydrolyzed with a cellulase mixture containing endoglucanase, exoglucanase, and β-glucosidase, and the reaction is performed. A method of evaluation by quantifying the amount of glucose in the liquid can be mentioned. The amount of glucose produced can be quantified by the glucose oxidase method. In addition, quantification using a kit such as Glucose Test Wako II manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. is also possible. If the amount of glucose produced is small, it means that the hydrolysis reaction of cellulose is difficult to proceed, and it can be said that the biodegradation resistance is high. i.e. the following formula:
Glucose yield (%) = (amount of glucose produced)/(absolute dry mass of sample) x 100
can be used to determine the glucose yield. And the biodegradation resistance index is the following formula:
Biodegradation resistance index = 1/(glucose yield/100)
can be evaluated using The higher the biodegradability index, the lower the biodegradability.
The biodegradation resistance index of the crosslinked structure is preferably at least twice the biodegradation resistance index of a comparative crosslinked structure containing no blocked polyisocyanate. Such a high biodegradation resistance index is particularly advantageous in applications such as water treatment filters, which are assumed to be used in environments where cellulases may exist.

架橋構造体において、親・疎水性は適切に制御されていてよい。架橋構造体の親・疎水性は、例えば用途に応じた所定の目的のために親水性化合物又は疎水性化合物を架橋構造体上に塗工したり、架橋構造体を含浸させたりする際の、親水性化合物又は疎水性化合物の塗工量又は含浸量、及び塗工又は含浸の操作性に大きく影響を与える。また、架橋構造体には、その親・疎水性を利用した分離膜への応用がある。特に、ブロックポリイソシアネートの種類及び添加量によって、構造体を加熱処理して得られた架橋構造体の疎水化の度合いがかなり異なる。したがって、適切なブロックポリイソシアネートの選択又は設計によって、架橋構造体の親・疎水性を制御することが可能である。 In the crosslinked structure, the hydrophilicity/hydrophobicity may be appropriately controlled. The hydrophilicity/hydrophobicity of the crosslinked structure is determined, for example, when a hydrophilic compound or a hydrophobic compound is applied onto the crosslinked structure or impregnated with the crosslinked structure for a predetermined purpose depending on the application. It greatly affects the coating amount or impregnation amount of the hydrophilic compound or hydrophobic compound and the operability of coating or impregnation. In addition, the crosslinked structure has applications in separation membranes utilizing its hydrophilicity and hydrophobicity. In particular, the degree of hydrophobization of the crosslinked structure obtained by heat-treating the structure varies considerably depending on the type and amount of the blocked polyisocyanate. Therefore, it is possible to control the hydrophilicity/hydrophobicity of the crosslinked structure by selecting or designing an appropriate blocked polyisocyanate.

さらに、ブロックポリイソシアネートが反応し得る疎水的あるいは撥水的性質を有する化合物を分散体中の成分として添加することも、湿/乾強度比を向上させる、あるいは親・疎水性を制御する手段として有効である。含有される疎水的あるいは撥水的性質を有する化合物の例として、例えば、フッ素を含有する各種の有機系樹脂を挙げることができる。特に、パーフルオロアルキル基を含有するアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、アルキルアクリルアミド、アルキルビニルエーテル、ビニルアルキルケトン等の不飽和モノマーの重合物、あるいは上記パーフルオロアルキル基含有不飽和モノマーとアクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、塩化ビニル、アクリロニトリル、マレイン酸エステル、ポリオキシエチレン基含有不飽和モノマー等のパーフルオロアルキル基を含有しない不飽和モノマーとの共重合体が好ましい。また、フッ素系化合物を含有しない撥水加工剤又は撥水撥油加工剤として、シリコーン系化合物、例えば、メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン、反応型(OH基末端)ジメチルポリシロキサン等、ワックス系化合物、通常の蝋等のワックスを始め、合成パラフィンワックス、パラフィン蝋等がある。なお、合成パラフィンでは低融点のもの、高融点のもの等多数あるが、高融点のパラフィンワックスが好適である。また、パラフィンにアクリル酸エステル系の重合物を共存させた変性物も所望の作用効果を発揮させるために活用できる。また、ワックス-ジルコニウム系化合物、すなわち前述のワックス系化合物をジルコニウム系化合物、具体的には酢酸ジルコニウム、塩酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、水酸化カリウム等による塩基性ジルコニウム等を反応させたものやアルキレン尿素化合物、例えば、オクタデシルエチレン尿素、あるいは、その変性物や、脂肪族アマイド系化合物、例えば、N-メチロールステアリルアマイド、あるいはその変性物等の高級脂肪酸アマイド誘導体等が挙げられる。これらは、単独で使用されても二種以上組み合わせて含有してもよい。 Furthermore, adding a compound having hydrophobic or water-repellent properties with which the blocked polyisocyanate can react as a component in the dispersion is also a means of improving the wet/dry strength ratio or controlling hydrophilicity/hydrophobicity. It is valid. Examples of compounds having hydrophobic or water-repellent properties to be contained include, for example, various organic resins containing fluorine. In particular, polymers of unsaturated monomers such as perfluoroalkyl group-containing acrylic acid esters, methacrylic acid esters, alkyl acrylamides, alkyl vinyl ethers, vinyl alkyl ketones, or the above perfluoroalkyl group-containing unsaturated monomers and acrylic acid, acrylic Copolymers with unsaturated monomers containing no perfluoroalkyl groups, such as acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, vinyl chloride, acrylonitrile, maleic acid esters, polyoxyethylene group-containing unsaturated monomers, are preferred. In addition, as a water-repellent agent or water- and oil-repellent agent that does not contain a fluorine-based compound, a silicone compound such as methylhydrogenpolysiloxane, dimethylsiloxane, reactive (OH group-terminated) dimethylpolysiloxane, wax-based Compounds, waxes such as ordinary waxes, synthetic paraffin waxes, paraffin waxes, and the like. There are many types of synthetic paraffin, such as those with a low melting point and those with a high melting point, and paraffin wax with a high melting point is preferable. A modified paraffin in which an acrylic acid ester-based polymer is allowed to coexist can also be used to exhibit the desired effects. In addition, wax-zirconium compounds, that is, the above-mentioned wax compounds reacted with zirconium compounds, specifically zirconium acetate, zirconium hydrochloride, zirconium nitrate, potassium hydroxide, etc., and alkylene urea compounds. , for example, octadecyl ethylene urea, modified products thereof, aliphatic amide compounds, such as N-methylolstearylamide, higher fatty acid amide derivatives such as modified products thereof, and the like. These may be used alone or may be contained in combination of two or more.

親・疎水性の評価方法はいくつかあり、目的に応じた方法を選択すればよい。また、親・疎水性は相対的な指標であるため、基準となる物質に対する比較を行うことで決定する。例えば、微細セルロース繊維及び有機繊維のみで構成されるシートを基準物質として、ブロックポリイソシアネート及び各種機能化剤を添加したシートの親・疎水性の判断をする。評価方法として例えば、水滴の静的接触角測定が挙げられる。4μLの蒸留水(20℃)を滴下し、着滴1秒後の静的接触角を自動接触角計(例えば、商品名:「DM-301」、共和界面化学株式会社製)で測定する。この時、静的接触角が小さいほど親水的、大きいほど疎水的といえる。ほかに、水滴が吸液するのにかかる時間を測定する方法が挙げられる。4μLの蒸留水(20℃)を滴下し、液滴が吸水されるまでにかかる時間を測定する方法である。吸水される時間が長いほど疎水的と判断する。 There are several methods for evaluating hydrophilicity/hydrophobicity, and a method may be selected according to the purpose. Also, since the hydrophilicity/hydrophobicity is a relative index, it is determined by comparison with a reference substance. For example, using a sheet composed only of fine cellulose fibers and organic fibers as a reference material, the hydrophilicity/hydrophobicity of a sheet to which block polyisocyanate and various functionalizing agents are added is determined. As an evaluation method, for example, a static contact angle measurement of a water droplet is exemplified. 4 μL of distilled water (20° C.) is dropped, and the static contact angle 1 second after the drop is applied is measured with an automatic contact angle meter (eg, trade name: “DM-301” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). At this time, it can be said that the smaller the static contact angle, the more hydrophilic, and the larger the static contact angle, the more hydrophobic. Another method is to measure the time it takes for water droplets to absorb. In this method, 4 μL of distilled water (20° C.) is dropped and the time required for the droplets to absorb water is measured. The longer the water absorption time, the more hydrophobic it is judged.

本実施形態の架橋構造体は、所望の透気抵抗度に制御されていることができる。例えば、透気抵抗度は引張強度と同様、目付50g/m2のシート相当の値として定義し、5~990000sec/100ml、又は10~800000sec/100ml、又は15~700000sec/100mlであってよい。 The crosslinked structure of this embodiment can be controlled to have a desired air resistance. For example, air permeation resistance is defined as a value equivalent to a sheet with a basis weight of 50 g/m 2 in the same manner as tensile strength, and may be 5 to 990,000 sec/100 ml, 10 to 800,000 sec/100 ml, or 15 to 700,000 sec/100 ml.

透気抵抗度の制御は、用いる微細セルロース繊維及び有機繊維の平均繊維径の選択、平均繊維径の異なる複数種の繊維の混合比によって変えることができる。平均繊維径が小さいほど緻密な架橋構造体を形成できる。しかし、ブロックポリイソシアネートの種類の選択や添加量によっても透気抵抗度を大きく変化させることが可能である。 The control of air resistance can be changed by selecting the average fiber diameters of the fine cellulose fibers and organic fibers to be used and the mixing ratio of a plurality of types of fibers having different average fiber diameters. The smaller the average fiber diameter, the more dense the crosslinked structure can be formed. However, it is possible to greatly change the degree of air resistance by selecting the kind of blocked polyisocyanate and the amount of addition.

透気抵抗度とは、1,000sec/100ml以下の透気抵抗度のサンプルについては、ガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G-B2C)を用いて、100mlの空気の透過時間を測定した結果を意味する。測定は、架橋構造体の目付50g/m2相当のシートを当該架橋構造体から切り出して得た一つのシートサンプルに対して種々の異なる位置について10点の測定を行い、その平均値とする。なお、この測定方法で測定可能な透気抵抗度の範囲は測定に要する時間の制約から、1~1,800sec/100mlの間である。また、1,000sec/100ml以上の透気抵抗度のサンプルでは、王研式透気抵抗試験機(旭精工(株)製、型式EG01)の測定を室温で行って、10点の平均値をとる。 The air permeability resistance is the permeation time of 100 ml of air using a Gurley densometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., model G-B2C) for samples with air resistance of 1,000 sec/100 ml or less. means the result of measuring A sheet having a basis weight of 50 g/m 2 of the crosslinked structure is cut out from the crosslinked structure, and 10 measurements are taken at various different positions, and the average value is taken as the measurement. Note that the range of air resistance that can be measured by this measurement method is between 1 and 1,800 sec/100 ml due to restrictions on the time required for measurement. In addition, for samples with an air resistance of 1,000 sec/100 ml or more, measurement was performed at room temperature with an Oken type air resistance tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model EG01), and the average value of 10 points was calculated. Take.

<複合体及びその製造方法>
本発明の一態様は、前述の架橋構造体と、追加の部材との複合体を提供する。一態様において、複合体は、架橋構造体シートと、追加の部材としての有機高分子シート(以下、単に有機高分子シートともいう。)との積層体である。一態様において、このような積層体においては、有機高分子シートによって引張強度等の機械強度が更に強化され、シートとしての取扱い性が改善されていることができる。上記積層体は、特に食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の用途に好適である。有機高分子シートの材質は、特に規定されるものではないが、目的とする積層体の形状、硬さ、機械的性質、熱的性質、耐久性、耐水性、透気抵抗度等の要求性能、又は積層体の用途に応じて適宜選択される。一態様において、架橋構造体と追加の部材とがブロックポリイソシアネートによって化学的に架橋されていることが好ましい。この観点から好ましい追加の部材の材質としては、活性水素を有する官能基を有する材質、具体的には、セルロース、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリカルボン酸系等が好ましい。なお、活性水素を有する官能基を持たない材質(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタラート等のポリエステル等)の場合は、コロナ放電処理、プラズマ処理等の表面活性化処理によって該官能基を導入可能である。複合体は、例えば、構造体(すなわち架橋前の構造体)と追加の部材とを積層した後、ブロックポリイソシアネートを前述の条件で架橋させて、架橋構造体と追加の部材とがロックポリイソシアネートの架橋体によって架橋されている複合体を得る方法、架橋構造体と追加の部材とを積層する方法等によって製造できる。
<Composite and its manufacturing method>
One aspect of the invention provides a composite of the aforementioned crosslinked structure and an additional member. In one aspect, the composite is a laminate of a crosslinked structure sheet and an organic polymer sheet (hereinafter also simply referred to as an organic polymer sheet) as an additional member. In one aspect, in such a laminate, the mechanical strength such as tensile strength is further enhanced by the organic polymer sheet, and the handleability as a sheet can be improved. The laminate is particularly suitable for various applications such as various containers for food, various containers used as daily necessities, stationery, etc., packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, and interior products. The material of the organic polymer sheet is not particularly specified, but the required performance such as the desired laminate shape, hardness, mechanical properties, thermal properties, durability, water resistance, air resistance, etc. , or is appropriately selected depending on the use of the laminate. In one aspect, it is preferred that the crosslinked structure and the additional member are chemically crosslinked with a blocked polyisocyanate. From this point of view, preferred materials for the additional members include materials having functional groups having active hydrogen, specifically cellulose, nylon, polyvinyl alcohol, polycarboxylic acid, and the like. In the case of materials that do not have functional groups with active hydrogen (for example, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate, etc.), the functional groups are activated by surface activation treatment such as corona discharge treatment and plasma treatment. can be introduced. For example, after laminating the structure (that is, the structure before cross-linking) and the additional member, the composite is cross-linked with the blocked polyisocyanate under the conditions described above so that the cross-linked structure and the additional member are locked polyisocyanate It can be produced by a method of obtaining a composite crosslinked by the crosslinker of (1), a method of laminating a crosslinked structure and an additional member, or the like.

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、物性の主な測定値は以下の方法で測定した。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. In addition, the main measured values of physical properties were measured by the following methods.

(1)微細セルロース繊維の平均繊維径
微細セルロース繊維からなる水分散体に対して、段階的にtert-ブタノールに置換した分散液から濾過法により湿紙シートを作製、乾燥し、繊維径評価用のサンプルを得た。該評価用サンプルの表面に関して、走査型電子顕微鏡(SEM)による観察を微細繊維の平均繊維径に応じて10000~100000倍相当の倍率で行った。得られたSEM画像から、個々の繊維の繊維径を計測し、数平均値を平均繊維径とした。
(1) Average fiber diameter of fine cellulose fibers A wet paper sheet was prepared by a filtration method from a dispersion liquid in which tert-butanol was gradually substituted for an aqueous dispersion of fine cellulose fibers, dried, and used for fiber diameter evaluation. samples were obtained. The surface of the evaluation sample was observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 10,000 to 100,000 times depending on the average fiber diameter of the fine fibers. From the obtained SEM image, the fiber diameter of each fiber was measured, and the number average value was defined as the average fiber diameter.

(2)目付
シートの目付は、JIS P 8124に準じて算出した。
(2) Fabric weight The fabric weight of the sheet was calculated according to JIS P8124.

(3)引張強度の乾湿強度比
前述の通り、該当する成形体の乾湿強度を、同じ分散体から同じ手法で目付50g/m2のシートとして作製したサンプルについて引張強度の測定を行った。
まず、乾燥時引張強度の評価は、JIS P 8113にて定義される方法に従い、熊谷理機工業(株)の卓上型横型引張試験機(No.2000)を用い、幅15mmのサンプル10点について測定し、その平均値を乾燥強度(N/15mm)とした。また、同様の方法で、シートを浸すに十分な水を張った容器内にシートを5分間浸漬しサンプル10点について測定し、その平均値を湿潤強度(N/15mm)とした。
上記で評価した乾燥強度と湿潤伸度から下記式:
乾湿強度比(%)=(湿潤強度)/(乾燥強度)×100
により算出した。ここでは乾燥強度、湿潤強度ともに目付10g/m相当に換算しない。
この乾湿強度比が70%以上の時を○、50%以上70%未満の時を△、50%未満の時を×とし評価した。
(3) Dry/Wet Strength Ratio of Tensile Strength As described above, the dry/wet strength of the corresponding molded body was measured for a sample having a basis weight of 50 g/m 2 prepared from the same dispersion by the same method.
First, the dry tensile strength was evaluated according to the method defined in JIS P 8113, using a desktop horizontal tensile tester (No. 2000) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. About 10 samples with a width of 15 mm The average value was taken as the dry strength (N/15 mm). In the same manner, the sheet was immersed for 5 minutes in a container filled with enough water to immerse the sheet, and 10 samples were measured, and the average value was taken as the wet strength (N/15 mm).
From the dry strength and wet elongation evaluated above, the following formula:
Dry-wet strength ratio (%) = (wet strength) / (dry strength) x 100
Calculated by Here, neither the dry strength nor the wet strength is converted to equivalent of 10 g/m 2 per unit area.
When the dry/wet strength ratio was 70% or more, it was evaluated as ◯; when it was 50% or more and less than 70%, it was evaluated as Δ;

(4)溶剤浸漬後乾湿強度比
iso-ブタノールを張った容器の中に25cm×25cmのサンプルを1日浸漬した。その後、サンプルを真空、室温下で乾燥させ、前記手法で引張強度の乾湿強度比を算出した。この乾湿強度比が70%以上の時を○、50%以上70%未満の時を△、50%未満の時を×とし評価した。
(4) Dry-wet strength ratio after immersion in solvent A sample of 25 cm x 25 cm was immersed for one day in a container lined with iso-butanol. After that, the sample was dried in vacuum at room temperature, and the dry/wet strength ratio of the tensile strength was calculated by the above method. When the dry/wet strength ratio was 70% or more, it was evaluated as ◯; when it was 50% or more and less than 70%, it was evaluated as Δ;

(5)ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価
まず、25cm×25cmのシート内の任意の4か所を選択し、1cm角のサンプルを採取した。その4つのサンプルについて3次元TOF-SIMS組成分析を実施した。
[平面方向の均一性]
4つのサンプルのブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)について、C2について規格化した(C1/C2)。各サンプルのC1/C2値の変動係数が50%未満である場合を○、50%以上である場合を×として平面方向の均一性を評価した。
[厚み方向の均一性]
4つのサンプルについて、シートを厚み方向に3等分したときの上部、中部、下部のC1/C2を算出した。C1及びC2はブロックポリイソシアネート由来のm/z=26(フラグメントイオン:CN)のカウント数(C1)とセルロース由来のm/z=59(フラグメントイオン:C)カウント数(C2)。さらに、上部、中部、下部それぞれ4つのC1/C2の平均を算出した。この時、その3つの平均値についての変動係数が50%未満である場合を○、50%以上である場合を×として厚み方向の均一性を評価した。
(5) Evaluation of Block Polyisocyanate Distribution in Structure Sheet First, 1 cm square samples were taken from arbitrary four locations in a 25 cm×25 cm sheet. Three-dimensional TOF-SIMS compositional analysis was performed on the four samples.
[Uniformity in planar direction]
Block polyisocyanate-derived m/z=26 (fragment ion: CN) counts (C1) and cellulose-derived m/z=59 (fragment ions: C 2 H 3 O 2 ) counts (C2) of four samples. ) was normalized for C2 (C1/C2). The uniformity in the planar direction was evaluated by ◯ when the variation coefficient of the C1/C2 value of each sample was less than 50%, and x when it was 50% or more.
[Uniformity in thickness direction]
For the four samples, C1/C2 was calculated for the upper, middle and lower parts when the sheet was divided into three equal parts in the thickness direction. C1 and C2 are m / z = 26 (fragment ion: CN) count number (C1) derived from blocked polyisocyanate and m / z = 59 (fragment ion: C 2 H 3 O 2 ) count number (C2) derived from cellulose ). Furthermore, the average of four C1/C2 values for each of the upper, middle, and lower regions was calculated. At this time, the uniformity in the thickness direction was evaluated with ○ when the coefficient of variation for the three average values was less than 50%, and x when it was 50% or more.

TOF-SIMSの測定条件は以下のとおりである。
(測定条件)
使用機器 :nanoTOF (アルバック・ファイ社製)
一次イオン :Bi ++
加速電圧 :30 kV
イオン電流 :約0.1nA(DCとして)
分析面積 :200μm×200μm
分析時間 :約6sec/cycle
検出イオン :負イオン
中和 :電子銃使用
(スパッタ条件)
スパッタイオン :Ar2500
加速電圧 :20kV
イオン電流 :約5nA
スパッタ面積 :500μm×500μm
スパッタ時間 :60sec/cycle
中和 :電子銃使用
The TOF-SIMS measurement conditions are as follows.
(Measurement condition)
Equipment used: nanoTOF (manufactured by ULVAC-PHI)
Primary ion: Bi 3 ++
Accelerating voltage: 30 kV
Ion current: about 0.1 nA (as DC)
Analysis area: 200 μm × 200 μm
Analysis time: about 6 sec/cycle
Detected ions: Negative ions Neutralization: Using an electron gun (sputtering conditions)
Sputter ion: Ar2500 +
Accelerating voltage: 20 kV
Ion current: about 5nA
Sputtering area: 500 μm×500 μm
Sputtering time: 60 sec/cycle
Neutralization: use electron gun

(6)初期静的接触角評価
前処理前後でのサンプルの初期の静的接触角を、4μLの蒸留水(20℃)をシートに滴下し、着面後1秒後の接触角を自動接触角計(商品名:「DM-301」、共和界面化学株式会社製)を用い、ビデオ撮影することにより測定した。初期接触角が90°以上を○、30°以上90°未満を△、30°未満を×として評価した。
(7)疎水化度評価(吸液時間)
4μLの蒸留水(20℃)を微細セルロース繊維シートに滴下し、液滴が吸水されるまでにかかる時間を測定する。吸水される時間が長いほど疎水的と判断した。
(8)透気抵抗度
室温20℃、湿度50%RHの雰囲気下で調湿した。調湿したサンプルはガーレー式デンソメーター((株)東洋精機製、型式G-B2C)又は王研式透気抵抗試験機(旭精工(株)製、型式EG01)で透気抵抗度を10点測定し、その平均値を該サンプルの透気抵抗度とした。
(6) Initial static contact angle evaluation The initial static contact angle of the sample before and after pretreatment was measured by dropping 4 μL of distilled water (20 ° C.) on the sheet, and automatically contacting the contact angle 1 second after contact. A goniometer (trade name: “DM-301”, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) was used to measure video. An initial contact angle of 90° or more was evaluated as ◯, an initial contact angle of 30° or more and less than 90° was evaluated as Δ, and an initial contact angle of less than 30° was evaluated as x.
(7) Hydrophobicity evaluation (liquid absorption time)
4 μL of distilled water (20° C.) is dropped onto the fine cellulose fiber sheet, and the time required for the droplet to absorb water is measured. It was judged that the longer the water absorption time, the more hydrophobic.
(8) Air Resistance Humidity was adjusted in an atmosphere with a room temperature of 20° C. and a humidity of 50% RH. The humidity-conditioned sample was measured with a Gurley densometer (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd., model G-B2C) or an Oken type air resistance tester (manufactured by Asahi Seiko Co., Ltd., model EG01) for air permeability resistance of 10 points. The average value was taken as the air resistance of the sample.

(9)膜厚
室温20℃、湿度50%RHの雰囲気下で調湿したサンプルについて、ハイブリッジ製作所製のオートマティックマイクロメーターで10点厚みを測定し、その平均値を該サンプルの厚みとした。
(9) Thickness A sample conditioned in an atmosphere of room temperature of 20° C. and humidity of 50% RH was measured for thickness at 10 points using an automatic micrometer manufactured by Hybridge Manufacturing Co., Ltd., and the average value was taken as the thickness of the sample.

〈微細セルロース繊維スラリー製造例1〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した天然セルロースであるリンターパルプを用い、リンターパルプが4質量%となるように水に浸液させた。その後、オートクレーブ内で130℃、4時間の熱処理を行い、得られた膨潤パルプを複数回水洗し、水を含浸した状態の精製リンターパルプを得た。その後、得られた精製リンターパルプを固形分1.5質量%となるように水中に分散させて400Lの分散体を得た。ディスクレファイナー装置として相川鉄工(株)製SDR14型ラボリファイナー(加圧型DISK式)を用い、ディスク間のクリアランスを1mmとして、400Lの該水分散体を20分間叩解処理した。それに引き続き、クリアランスをほとんどゼロに近いレベルにまで低減させた条件下で叩解処理を続けた。経時的にサンプリングを行い、サンプリングスラリーに対して、JIS P 8121で定義されるパルプのカナダ標準ろ水度試験方法(以下、CSF法)のCSF値を評価したところ、CSF値は経時的に減少していき、一旦、ゼロ近くとなった。さらに叩解処理を続けると、CSF値は増大していく傾向が確認された。クリアランスをゼロ近くとしてから10分間、上記条件で叩解処理を続け、CSF値が100ml以上の叩解スラリーを得た。得られた叩解水スラリーを、そのまま高圧ホモジナイザー(ニロ・ソアビ社(伊)製NS015H)を用いて操作圧力100MPaにて5回微細化処理し、微細セルロース繊維のスラリーS1(固形分濃度:1.5質量%)を得た。S1に含まれる微細セルロース繊維の平均繊維径は102nmであった。
<Fine cellulose fiber slurry production example 1>
As a raw material, natural cellulose linter pulp obtained from Nippon Pulp & Paper Co., Ltd. was used and immersed in water so that the linter pulp content was 4% by mass. After that, heat treatment was carried out at 130° C. for 4 hours in an autoclave, and the resulting swollen pulp was washed with water several times to obtain purified linter pulp impregnated with water. Thereafter, the purified linter pulp thus obtained was dispersed in water so as to have a solid content of 1.5% by mass to obtain 400 L of dispersion. Using an SDR14 type laboratory refiner (pressurized DISK type) manufactured by Aikawa Iron Works Co., Ltd. as a disc refiner, the water dispersion of 400 L was beaten for 20 minutes with a clearance between discs of 1 mm. Subsequently, the beating process was continued under conditions that reduced the clearance to a level close to zero. Sampling was performed over time, and the sampled slurry was evaluated for the CSF value of the Canadian standard freeness test method for pulp defined in JIS P 8121 (hereinafter referred to as the CSF method), and the CSF value decreased over time. It gradually became close to zero for a while. It was confirmed that the CSF value tended to increase as the beating treatment was continued. The beating treatment was continued under the above conditions for 10 minutes after the clearance was brought to near zero to obtain a beating slurry having a CSF value of 100 ml or more. The resulting slurry of beating water was directly subjected to a high-pressure homogenizer (NS015H manufactured by Nilo Soavi (Italy)) for 5 times at an operating pressure of 100 MPa to obtain a slurry S1 of fine cellulose fibers (solid concentration: 1.5 MPa). 5% by mass) was obtained. The average fiber diameter of the fine cellulose fibers contained in S1 was 102 nm.

〈微細セルロース繊維スラリー製造例2〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した針葉樹パルプであるLBKPを用いた。LBKPを1.5質量%となるように水中に投入、パルパー処理にて膨潤、分散させた後、製造例1と同様の方法で叩解処理を行い、セルロース微細繊維のスラリー(固形分濃度:1.5質量%)を得た。CSF値は一旦ゼロを経由した後さらに叩解処理を続け、50ml以上であった。該叩解スラリーを製造例1と同様に高圧ホモジナイザーで操作圧力100MPaにて5回微細化処理し、微細セルロース繊維のスラリーS2(固形分濃度:1.5質量%)を得た。S2に含まれる微細セルロース繊維の平均繊維径は85nmであった。
<Fine cellulose fiber slurry production example 2>
LBKP, which is softwood pulp obtained from Japan Pulp & Paper Co., Ltd., was used as a raw material. LBKP was put into water so as to be 1.5% by mass, swollen and dispersed by pulper treatment, and then subjected to beating treatment in the same manner as in Production Example 1 to prepare a slurry of cellulose fine fibers (solid content concentration: 1 .5 mass %) was obtained. After passing through zero once, the CSF value was 50 ml or more after continuing the beating treatment. The beaten slurry was finely treated five times with a high-pressure homogenizer at an operating pressure of 100 MPa in the same manner as in Production Example 1 to obtain a fine cellulose fiber slurry S2 (solid concentration: 1.5% by mass). The average fiber diameter of the fine cellulose fibers contained in S2 was 85 nm.

〈有機繊維スラリー製造例〉
原料として日本紙パルプ商事(株)より入手した針葉樹パルプであるLBKPを用いた。LBKPを1.5質量%となるように水中に投入、パルパー処理にて膨潤、分散させた後、製造例1と同様の方法でディスク間のクリアランスを1mmとして、400Lの該水分散体を20分間叩解処理を行い、CSF値が550ml程度のセルロース繊維のスラリー(固形分濃度:1.5質量%)を得た。該スラリーを濾過して濃縮し、固形分率が40質量%のセルロース繊維/水分散体D0を得た。S1に含まれるセルロース繊維の平均繊維径を光学顕微鏡にて観察したところおよそ18μmであった。
<Example of manufacturing organic fiber slurry>
LBKP, which is softwood pulp obtained from Japan Pulp & Paper Co., Ltd., was used as a raw material. LBKP was put into water so that the amount of LBKP was 1.5% by mass, and after swelling and dispersing by pulper treatment, the clearance between the discs was set to 1 mm in the same manner as in Production Example 1, and 400 L of the aqueous dispersion was added to 20 A beating treatment was performed for a minute to obtain a slurry of cellulose fibers having a CSF value of about 550 ml (solid concentration: 1.5% by mass). The slurry was filtered and concentrated to obtain a cellulose fiber/water dispersion D0 having a solid content of 40% by mass. When the average fiber diameter of the cellulose fibers contained in S1 was observed with an optical microscope, it was approximately 18 μm.

〈成形用分散体調製例〉
予め水を張った撹拌タンク中に微細セルロース繊維/水分散体S1とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)を微細セルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量投入して、微細セルロース濃度を0.5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行った。さらにアジテータによる撹拌を続けながら、セルロース繊維/水分散体D0を、微細セルロース繊維/セルロース繊維質量比率が、10/90となるように加え、アジテータによる撹拌をD0投入後5分間行い、分散体SA1を得た。
<Example of preparation of dispersion for molding>
10 parts by mass of fine cellulose fiber/aqueous dispersion S1 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 100 parts by mass of fine cellulose fiber in a stirring tank previously filled with water. The fine cellulose concentration was adjusted to 0.5% by mass by adding an amount equivalent to 1 part, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes. Further, while continuing to stir with the agitator, the cellulose fiber/aqueous dispersion D0 was added so that the fine cellulose fiber/cellulose fiber mass ratio was 10/90. got

SA1の調製条件において、微細セルロース繊維/水分散体S1をS2として、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体SA2を得た。 Under the preparation conditions of SA1, the fine cellulose fiber/aqueous dispersion S1 was changed to S2, and the other preparation method was the same as the preparation of SA1 to obtain dispersion SA2.

SA1の調製条件において、カチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)をノニオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「NY30」、日華化学株式会社製)として、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体SA3を得た。 Under the preparation conditions of SA1, a cationic block polyisocyanate (trade name “Meikanate WEB”, manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.) is used as a nonionic block polyisocyanate (trade name “NY30”, manufactured by Nicca Chemical Co., Ltd.), and other Dispersion SA3 was obtained by the same preparation method as SA1.

SA1の調製条件において、ブロックイソシアネートの量を5質量部、90質量部又は15質量部とし、微細セルロース繊維/セルロース繊維質量比率を、5/95又は20/80として、他の調製方法はSA1の調製と同じくしてそれぞれ分散体SA4、SA5及びSA6を得た。 Under the preparation conditions of SA1, the amount of blocked isocyanate is 5 parts by mass, 90 parts by mass or 15 parts by mass, the fine cellulose fiber/cellulose fiber mass ratio is 5/95 or 20/80, and the other preparation method is SA1. Dispersions SA4, SA5 and SA6 were obtained respectively by analogous preparation.

SA1の調製条件において、カチオン性ブロックポリイソシアネートを添加せずに、他の調製方法はSA1の調製と同じくして分散体RA1を得た。 Dispersion RA1 was obtained under the same preparation conditions as SA1 without adding cationic blocked polyisocyanate.

予め水を張った撹拌タンク中に微細セルロース繊維/水分散体S1とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)を微細セルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量投入して、微細セルロース濃度を0.5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行い、分散体RA2を得た。 10 parts by mass of fine cellulose fiber/aqueous dispersion S1 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 100 parts by mass of fine cellulose fiber in a stirring tank previously filled with water. The fine cellulose concentration was adjusted to 0.5% by mass, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes to obtain Dispersion RA2.

予め水を張った撹拌タンク中にセルロース繊維/水分散体D0とカチオン性ブロックポリイソシアネート(商品名「メイカネートWEB」、明成化学工業株式会社製)をセルロース繊維100質量部に対して10質量部相当量と水を投入して、微細セルロース濃度を5質量%とし、アジテーターによる撹拌を5分間行って分散体RA3を得た。 Cellulose fiber/aqueous dispersion D0 and cationic block polyisocyanate (trade name "Meikanate WEB", manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd.) are added to 100 parts by weight of cellulose fiber in a stirring tank filled with water in advance, equivalent to 10 parts by weight. and water were added to adjust the fine cellulose concentration to 5% by mass, and the mixture was stirred with an agitator for 5 minutes to obtain Dispersion RA3.

成形体用分散体の調製条件を表1に示す。 Table 1 shows the preparation conditions of the dispersion for moldings.

Figure 0007327952000001
Figure 0007327952000001

[実施例1~6]
バッチ式抄紙機(熊谷理機工業社製、自動角型シートマシーン)を用いて角形金属製ワイヤー(25cm×25cm,80メッシュ)上に分散液SA1を注いで、目付50g/m2の抄紙を行った。サクション(減圧装置)大気圧に対する減圧度を4KPaとして湿紙を作製後、脱水プレスを実施、100℃に設定されたドラムドライヤーでの乾燥を行い、シート状サンプルSB1を得た。この後、170℃に設定された熱風乾燥機で定長状態での5分間の熱処理により架橋処理を行い、シート状の構造体SB1(実施例1)を得た。
[Examples 1 to 6]
Using a batch-type paper machine (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., automatic square sheet machine), the dispersion SA1 was poured onto a square metal wire (25 cm × 25 cm, 80 mesh) to make paper with a basis weight of 50 g/m 2 . went. A suction (decompression device) was used to prepare a wet paper at a pressure reduction of 4 KPa relative to the atmospheric pressure, followed by dehydration pressing and drying with a drum dryer set at 100°C to obtain a sheet-like sample SB1. After that, a cross-linking treatment was carried out by heat treatment for 5 minutes in a constant length state using a hot air dryer set at 170° C. to obtain a sheet-like structure SB1 (Example 1).

実施例1における成形用分散体SA1をSA2、SA3、SA4、SA5、SA6に置き換え、構造体SB1と同様の作製方法に従い、それぞれ目付50g/m2のシート状の構造体SB2(実施例2)、SB3(実施例3)、SB4(実施例4)、SB5(実施例5)、SB6(実施例6)を得た。 Forming dispersion SA1 in Example 1 was replaced with SA2, SA3, SA4, SA5, and SA6, and according to the same production method as Structure SB1, sheet-like structure SB2 having a basis weight of 50 g/m 2 (Example 2) , SB3 (Example 3), SB4 (Example 4), SB5 (Example 5), and SB6 (Example 6) were obtained.

実施例1~6で得られた構造体SB1~SB6の各々について、前述した方法に従って、平均膜厚、乾湿強度比、溶剤浸漬後乾湿強度比、ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価(平面方向及び厚み方向)、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)、透気抵抗度の評価を行った。結果を表2に示した。SB1~SB6はいずれも目視での均質性に優れ、耐水性、疎水性に優れたシートであった。 For each of the structural bodies SB1 to SB6 obtained in Examples 1 to 6, the average film thickness, the dry-wet strength ratio, the dry-wet strength ratio after immersion in a solvent, and the distribution evaluation of the blocked polyisocyanate in the structural sheet ( plane direction and thickness direction), initial contact angle, hydrophobization degree (water absorption time), and air resistance were evaluated. Table 2 shows the results. All of SB1 to SB6 were sheets excellent in visual homogeneity, water resistance and hydrophobicity.

[実施例7]
脱水用メッシュをすべての外側面に配備した箱型(平面大きさ:100mm×100mm,高さ:30mm、容器厚み(クリアランス)はすべての面について5mm)の金型容器(平面方向の中央部に分散体注入用の導管を配備)を作製し、導管より分散体SA1を注入後、メッシュ面の外側にて大気圧に対する減圧度を4KPaとして減圧脱水処理を行い湿紙層をメッシュ面に堆積、湿紙を形成させ、その後、金型全体を熱風乾燥機内にて100℃の温度で乾燥し、金型を分解し乾燥した成形体を取り出した。該成形体を、さらに熱風乾燥機にて170℃でフリーの状態で5分間の熱処理を行い、箔型の構造体SB7を得た。SB7に対し、平面方向及び高さ方向の平均厚みを測定した。また、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)及び平面部の透気抵抗度を評価した。SB7は平面方向、厚み方向共に均一かつ丈夫な箱となっており、さらに、水中に浸漬した状態においても目視で膨潤は確認されなかった。
[Example 7]
A box-shaped container (planar size: 100 mm × 100 mm, height: 30 mm, container thickness (clearance) of 5 mm on all surfaces) with dehydration meshes on all outer surfaces (at the center in the plane direction) After injecting the dispersion SA1 from the conduit, dehydration under reduced pressure is performed outside the mesh surface at a reduced pressure of 4 KPa against the atmospheric pressure, and a wet paper layer is deposited on the mesh surface. After wet paper was formed, the entire mold was dried in a hot air dryer at a temperature of 100° C., the mold was disassembled, and the dried compact was taken out. The molded body was further heat-treated in a hot air dryer at 170° C. in a free state for 5 minutes to obtain a foil-type structure SB7. The average thickness in the plane direction and height direction was measured for SB7. In addition, the initial contact angle, hydrophobization degree (water absorption time), and air permeability resistance of the plane portion were evaluated. SB7 was a uniform and strong box in both the plane direction and the thickness direction, and no swelling was visually confirmed even when immersed in water.

[比較例1~3]
実施例1におけるシート状構造体SB1の作製方法において、分散体SA1を各々分散体RA1、RA2、RA3とし、同じ方法にてシート目付50g/m2のシート状構造体RB1(比較例1)、RB2(比較例2)、RB3(比較例3)を得た。但し、微細セルロース繊維のみの分散体RA2からの抄紙においてはバッチ式抄紙で使用する角形金属製ワイヤー(25cm×25cm,80メッシュ)上にPET/ナイロン混紡製の平織物(敷島カンバス社製、NT20)を濾布として設置し、その上から分散体RA2を抄紙機へ注入し、抄紙を実施した。
[Comparative Examples 1 to 3]
In the method for producing the sheet-like structure SB1 in Example 1, the dispersion SA1 was replaced with the dispersions RA1, RA2, and RA3, respectively, and the sheet-like structure RB1 having a sheet basis weight of 50 g/m 2 (Comparative Example 1), RB2 (Comparative Example 2) and RB3 (Comparative Example 3) were obtained. However, in papermaking from the dispersion RA2 of fine cellulose fibers only, a PET/nylon blended plain fabric (NT20, manufactured by Shikishima Canvas Co., Ltd.) was placed on a rectangular metal wire (25 cm × 25 cm, 80 mesh) used in batch paper making. ) was placed as a filter cloth, and Dispersion RA2 was poured into a paper machine from above to carry out papermaking.

比較例1~3で得られた構造体RB1~RB3の各々について、前述した方法に従って、平均膜厚、乾湿強度比、溶剤浸漬後乾湿強度比、ブロックポリイソシアネートの構造体シート内の分布評価(平面方向及び厚み方向)、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)、透気抵抗度を評価した。結果を表2に示した。RB1~SB3はいずれも目視での均質性に優れていたが、RB2を除き、前述したSB1~SB6と比べ明らかに耐水性、疎水性に劣ったシートであることが判明した。また、RB2においてはサクションによる脱水工程において自立性のある湿紙が得られるまでに420secという長い時間を要しており、同じく自立性のある湿紙が得られるまでにいずれも60sec未満であった他の実施例及び比較例に比べ生産性に難があることが判明した。 For each of the structural bodies RB1 to RB3 obtained in Comparative Examples 1 to 3, the average film thickness, the dry-wet strength ratio, the dry-wet strength ratio after immersion in a solvent, and the distribution evaluation of the blocked polyisocyanate in the structural sheet ( plane direction and thickness direction), initial contact angle, hydrophobicity (water absorption time), and air resistance. Table 2 shows the results. All of RB1 to SB3 were visually superior in homogeneity, but excluding RB2, the sheets were clearly inferior in water resistance and hydrophobicity to SB1 to SB6. In addition, in RB2, it took a long time of 420 sec to obtain a self-supporting wet paper in the dehydration process by suction, and similarly, it took less than 60 sec to obtain a self-supporting wet paper. It was found that there was a problem in productivity compared with other examples and comparative examples.

[比較例4]
実施例7における分散体SA1をRA3とし、箔型の構造体RB4を得た。RB4に対し、平面方向及び高さ方向の平均厚みを測定した。また、初期接触角、疎水化度(水の吸液時間)及び平面(底面)部の透気抵抗度を評価した。RB4は平面方向、厚み方向共に均一かつ丈夫な箱となっていたが、水中に浸漬した状態においても目視で明確に膨潤が起こり、一部分は構造の崩壊が観察され、耐水性に乏しい構造体であることが判明した。
[Comparative Example 4]
Dispersion SA1 in Example 7 was changed to RA3 to obtain foil-type structure RB4. The average thickness in the plane direction and height direction was measured for RB4. In addition, the initial contact angle, hydrophobization degree (water absorption time), and air permeation resistance of the flat (bottom) portion were evaluated. RB4 was a uniform and strong box in both the plane direction and the thickness direction, but swelling occurred clearly even when immersed in water, and a part of the structure was observed to collapse. It turns out there is.

Figure 0007327952000002
Figure 0007327952000002

本開示の分散体及び構造体から得られる架橋構造体は、優れた成形性、機械強度、耐水性及び耐溶剤性が同時に実現されたものであるため、食品用の種々の容器、生活用品、文具等として使用する各種容器、包装材料、梱包材、化粧板等のボード材料、インテリア製品等の広範な用途に好適に適用可能である。特に有機繊維としてセルロース繊維を用いると持続可能な環境適合性の高い材料として使用することができる。 Since the crosslinked structure obtained from the dispersion and structure of the present disclosure simultaneously achieves excellent moldability, mechanical strength, water resistance and solvent resistance, it can be used in various containers for food, daily necessities, It can be suitably applied to a wide range of applications such as various containers used as stationery, packaging materials, packaging materials, board materials such as decorative boards, and interior products. In particular, when cellulose fiber is used as the organic fiber, it can be used as a sustainable and highly environmentally compatible material.

Claims (16)

微細セルロース繊維と有機繊維とブロックイソシアネートとを含む分散体の製造方法であって、
平均繊維径2nm以上1000nm以下の微細セルロース繊維と、平均繊維径3000nm超の有機繊維と、ブロックポリイソシアネートと、水とを混合することを含み、
前記分散体中の前記微細セルロース繊維と前記有機繊維との質量比率(微細セルロース繊維/有機繊維)が、0.2/99.8~30/70であり、
前記分散体の固形分比率が0.1質量%~55質量%である、方法。
A method for producing a dispersion comprising fine cellulose fibers, organic fibers and blocked isocyanate, comprising:
mixing fine cellulose fibers with an average fiber diameter of 2 nm or more and 1000 nm or less, organic fibers with an average fiber diameter of more than 3000 nm, blocked polyisocyanate, and water;
The mass ratio of the fine cellulose fibers and the organic fibers in the dispersion (fine cellulose fibers/organic fibers) is 0.2/99.8 to 30/70,
The method , wherein the dispersion has a solid content ratio of 0.1% to 55% by weight .
前記分散体が、前記ブロックポリイソシアネートを、前記微細セルロース繊維100質量部に対して0.1質量部~120質量部の量で含む、請求項1に記載の方法。 The method of claim 1, wherein said dispersion comprises said blocked polyisocyanate in an amount of 0.1 to 120 parts by weight per 100 parts by weight of said fine cellulose fibers. 前記ブロックポリイソシアネートがカチオン性ブロックポリイソシアネートである、請求項1又は2に記載の方法。 3. The method of claim 1 or 2, wherein the blocked polyisocyanate is a cationic blocked polyisocyanate. 前記有機繊維が、少なくとも表面に水酸基及び/又はアミド基を有する繊維を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the organic fibers comprise fibers having at least surface hydroxyl groups and/or amide groups. 前記有機繊維がセルロース繊維を含む、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any preceding claim, wherein the organic fibers comprise cellulose fibers. 前記混合を、微細セルロース繊維とブロックポリイソシアネートと水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物と有機繊維とを混合することによって行う、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。 6. The method according to any one of claims 1 to 5 , wherein said mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, blocked polyisocyanate and water to prepare a pre-mixture, and then mixing said pre-mixture with organic fibers. described method. 前記混合を、微細セルロース繊維と有機繊維と水とを混合して予備混合物を調製し、次いで前記予備混合物とブロックポリイソシアネートとを混合することによって行う、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。 7. The method according to any one of claims 1 to 6 , wherein said mixing is carried out by mixing fine cellulose fibers, organic fibers and water to prepare a pre-mixture, and then mixing said pre-mixture with blocked polyisocyanate. described method. 前記混合を、温度5℃~60℃で行う、請求項1~のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of the preceding claims, wherein said mixing is carried out at a temperature between 5°C and 60 °C. 請求項1~のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 8 ,
A structure comprising a concentration step of dehydrating the dispersion to form a water-containing concentrate, and a structure-forming step of drying the water-containing concentrate at 80° C. or higher and 120° C. or lower to form a structure. Production method.
請求項1~のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥して構造体を形成する、構造体形成工程、を含む、構造体の製造方法。
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 8 , and a structure formation by drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower to form a structure. A method of manufacturing a structure, comprising:
前記構造体がシート又は成形体である、請求項又は10に記載の方法。 11. A method according to claim 9 or 10 , wherein said structure is a sheet or molded body. 前記ブロックポリイソシアネートが前記構造体内で均一に分布している、請求項11のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 9 to 11 , wherein said blocked polyisocyanate is uniformly distributed within said structure. 請求項1~のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、
前記分散体を脱水して含水濃縮物を形成する、濃縮工程、及び
前記含水濃縮物を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 8 ,
a concentration step of dehydrating the dispersion to form a hydrous concentrate; and drying the hydrous concentrate at 80° C. to 120° C., and subsequently or simultaneously with the drying, blocking in the blocked polyisocyanate. A crosslinked structure forming step of forming a crosslinked structure by crosslinking the blocked polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or the organic fibers by heating at a group elimination temperature or higher. Production method.
請求項1~のいずれか一項に記載の方法で分散体を調製する、分散体調製工程、及び
前記分散体を80℃以上120℃以下で乾燥し、前記乾燥に続いて又は前記乾燥と同時に、前記ブロックポリイソシアネートにおけるブロック基の脱離温度以上での加熱によって、前記ブロックポリイソシアネートと前記微細セルロース繊維及び/又は前記有機繊維とを架橋させて架橋構造体を形成する、架橋構造体形成工程
を含む、架橋構造体の製造方法。
A dispersion preparation step of preparing a dispersion by the method according to any one of claims 1 to 8 , and drying the dispersion at 80 ° C. or higher and 120 ° C. or lower, following the drying or with the drying At the same time, the block polyisocyanate and the fine cellulose fibers and/or the organic fibers are crosslinked to form a crosslinked structure by heating at a temperature equal to or higher than the elimination temperature of the blocking groups in the blocked polyisocyanate. A method for producing a crosslinked structure, comprising steps.
前記架橋構造体の湿/乾強度比が、0.4~1.2である、請求項13又は14に記載の方法。 A method according to claim 13 or 14 , wherein the crosslinked structure has a wet/dry strength ratio of 0.4 to 1.2. 前記加熱を、温度130℃~220℃で行う、請求項1315のいずれか一項に記載の方法。 A method according to any one of claims 13 to 15 , wherein said heating is carried out at a temperature between 130°C and 220°C.
JP2019041787A 2019-03-07 2019-03-07 Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers Active JP7327952B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019041787A JP7327952B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019041787A JP7327952B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020143405A JP2020143405A (en) 2020-09-10
JP7327952B2 true JP7327952B2 (en) 2023-08-16

Family

ID=72355439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019041787A Active JP7327952B2 (en) 2019-03-07 2019-03-07 Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7327952B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2021373373A1 (en) * 2020-11-05 2023-06-29 Greentech Global Pte. Ltd. Enhanced cellulose nanofibrils (cnf)
CN112458568B (en) * 2020-11-30 2022-07-08 浙江恒逸石化研究院有限公司 Preparation method of functionalized graphene intercalation in-situ polymerization polyester composite fiber

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017019889A (en) 2015-07-07 2017-01-26 第一工業製薬株式会社 Mixture for reinforcing resin, fiber reinforced resin mixture, fiber reinforced resin and manufacturing method therefor
WO2017170781A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 旭化成株式会社 Resin composite film including cellulose microfiber layer
JP2018062727A (en) 2016-10-13 2018-04-19 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber formed body
JP2018204147A (en) 2017-06-06 2018-12-27 三井化学株式会社 Composite of synthetic pulp and cellulose nanofiber and method of manufacturing the same
JP2020128610A (en) 2019-02-08 2020-08-27 富士紡ホールディングス株式会社 Cellulose-based knitted fabric and method for producing the same

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5440858A (en) * 1977-09-07 1979-03-31 Mitsuboshi Belting Ltd Production of fiberboard

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017019889A (en) 2015-07-07 2017-01-26 第一工業製薬株式会社 Mixture for reinforcing resin, fiber reinforced resin mixture, fiber reinforced resin and manufacturing method therefor
WO2017170781A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 旭化成株式会社 Resin composite film including cellulose microfiber layer
JP2018062727A (en) 2016-10-13 2018-04-19 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber formed body
JP2018204147A (en) 2017-06-06 2018-12-27 三井化学株式会社 Composite of synthetic pulp and cellulose nanofiber and method of manufacturing the same
JP2020128610A (en) 2019-02-08 2020-08-27 富士紡ホールディングス株式会社 Cellulose-based knitted fabric and method for producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020143405A (en) 2020-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6097394B2 (en) Fine cellulose fiber sheet
JP5697379B2 (en) Water-resistant cellulose sheet
JP2019011535A (en) Porous sheet and porous laminated sheet
CN103282575B (en) For the hydrophobic material providing the method for water resistance for fibrous material and obtain thus
EP2875950A1 (en) Multilayered structure comprising fine fiber cellulose layer
JP5300398B2 (en) Cellulose nonwoven fabric and method for producing the same
JP7327952B2 (en) Process for producing dispersions, structures and crosslinked structures containing fine cellulose fibers
JP5781321B2 (en) Protein-adsorbing cellulose nonwoven fabric
JPWO2019043782A1 (en) Fibrous cellulose-containing compositions and paints
KR101618905B1 (en) Flexible, flat substrate with an abrasive surface
JP2010115574A (en) Functional filter
CN101405454A (en) Production of superhydrophobic fibrous substrates
WO2020145354A1 (en) Porous fine cellulose fiber complex sheet
US20190093280A1 (en) Process for providing water repellency
JP2019038980A (en) Fibrous cellulose-containing composition and coating
JP2019038979A (en) Fibrous cellulose-containing composition and coating
EP1776501B1 (en) Method for finishing absorbent materials
JP2019162818A (en) Thin film cellulose fine fiber laminate sheet
JP2020111843A (en) Porous sheet
JP2019038978A (en) Fibrous cellulose-containing composition and coating
JP7184687B2 (en) Pore diffusion membrane separation module using non-woven fabric
JP2021165454A (en) Composite molded body, method of manufacturing the same, and fiber composition
JP6828759B2 (en) Sheets and laminates
BR112016000940B1 (en) FINE PULP FIBER SHEET, LAMINATED FRAME, METHODS FOR PRODUCING A FINE PULP FIBER SHEET AND FOR PRODUCING A LAMINATED STRUCTURE, WATER TREATMENT MEMBRANE, SEPARATION MEMBRANE, CELL CULTURE SHEET, COMPOUND STRUCTURE FIBER, TOTAL HEAT EXCHANGE SHEET, TOTAL THERMAL EXCHANGE ELEMENT, AND TOTAL HEAT EXCHANGER
AHMAD et al. Morphological and thermal analysis of refitted rattan waste fibers

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220303

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230228

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230412

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: 20230725

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230803

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7327952

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150