JP7375319B2 - Method for producing fibrous cellulose-containing sheet - Google Patents

Method for producing fibrous cellulose-containing sheet Download PDF

Info

Publication number
JP7375319B2
JP7375319B2 JP2019062772A JP2019062772A JP7375319B2 JP 7375319 B2 JP7375319 B2 JP 7375319B2 JP 2019062772 A JP2019062772 A JP 2019062772A JP 2019062772 A JP2019062772 A JP 2019062772A JP 7375319 B2 JP7375319 B2 JP 7375319B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fibrous cellulose
filter
acid
dispersion
less
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
JP2019062772A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020158939A (en
Inventor
一輝 小泉
英一 三上
寛一 砂川
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.)
New Oji Paper Co Ltd
Oji Holdings Corp
Original Assignee
Oji Holdings Corp
Oji Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oji Holdings Corp, Oji Paper Co Ltd filed Critical Oji Holdings Corp
Priority to JP2019062772A priority Critical patent/JP7375319B2/en
Publication of JP2020158939A publication Critical patent/JP2020158939A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7375319B2 publication Critical patent/JP7375319B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、繊維状セルロース含有シートの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a fibrous cellulose-containing sheet.

従来、セルロース繊維は、衣料や吸収性物品、紙製品等に幅広く利用されている。セルロース繊維としては、繊維径が10μm以上50μm以下の繊維状セルロースに加えて、繊維径が1μm以下の微細繊維状セルロースも知られている。微細繊維状セルロースは、新たな素材として注目されており、その用途は多岐にわたる。例えば、微細繊維状セルロースを含むシートや樹脂複合体、増粘剤の開発が進められている。 Conventionally, cellulose fibers have been widely used in clothing, absorbent articles, paper products, and the like. As cellulose fibers, in addition to fibrous cellulose having a fiber diameter of 10 μm or more and 50 μm or less, fine fibrous cellulose having a fiber diameter of 1 μm or less is also known. Fine fibrous cellulose is attracting attention as a new material, and its uses are wide-ranging. For example, sheets, resin composites, and thickeners containing fine fibrous cellulose are being developed.

例えば、特許文献1~3では、微細繊維状セルロースを含むシートを製造する方法が検討されている。特許文献1では、ポリイミド樹脂とセルロースナノファイバーを架橋させて、透明な複合フィルムを形成している。また、特許文献2及び3には、微細繊維状セルロースとマトリクス材料を含む透明基板が開示されている。特許文献1~3では、シートの原料となるシートを濾過した後にシート状に成膜しているが、濾過条件等について詳細な検討はなされていない。 For example, in Patent Documents 1 to 3, methods for manufacturing sheets containing fine fibrous cellulose are discussed. In Patent Document 1, a polyimide resin and cellulose nanofibers are crosslinked to form a transparent composite film. Further, Patent Documents 2 and 3 disclose transparent substrates containing fine fibrous cellulose and a matrix material. In Patent Documents 1 to 3, a sheet that is a raw material for a sheet is filtered and then a film is formed into a sheet, but the filtration conditions and the like are not examined in detail.

特開2013-018931号公報JP2013-018931A 特開2011-001559号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-001559 特開2010-180416号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-180416

微細繊維状セルロースを含むシートには、透明性が要求される場合がある。そして、このような透明シートにおいては、シート中に異物が包含されないことも重要である。このため、微細繊維状セルロース含有スラリーからシートを形成する際には、シート中に異物が混在しないように製造工程をコントロールすることが求められている。一方で、微細繊維状セルロース含有スラリーからシートを形成する際には、その生産効率の向上も課題とされている。 Transparency is sometimes required for sheets containing fine fibrous cellulose. In such a transparent sheet, it is also important that foreign matter is not included in the sheet. Therefore, when forming a sheet from a slurry containing fine fibrous cellulose, it is required to control the manufacturing process so that no foreign matter is mixed in the sheet. On the other hand, when forming a sheet from a slurry containing fine fibrous cellulose, improving the production efficiency is also an issue.

そこで本発明者らは、このような従来技術の課題を解決するために、異物除去効率と生産効率の両方が高められた微細繊維状セルロース含有シートの製造方法を提供することを目的として検討を進めた。 Therefore, in order to solve the problems of the prior art, the present inventors conducted studies with the aim of providing a method for manufacturing a fine fibrous cellulose-containing sheet that has improved both foreign matter removal efficiency and production efficiency. I proceeded.

上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、本発明者らは、微細繊維状セルロースを含む分散液を、フィルター通過させる工程において、フィルター孔の目開きを所定範囲にコントロールすることにより、微細繊維状セルロース含有シートの製造工程において、異物除去効率と生産効率を高いレベルで両立することに成功した。 具体的に、本発明は、以下の構成を有する。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have discovered that in the process of passing a dispersion containing fine fibrous cellulose through a filter, by controlling the opening of the filter pores within a predetermined range. succeeded in achieving both high levels of foreign matter removal efficiency and production efficiency in the manufacturing process of sheets containing fine fibrous cellulose. Specifically, the present invention has the following configuration.

[1] 繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を、フィルター通過させる工程と、
フィルター通過後の分散液からシートを形成する工程と、を含む繊維状セルロース含有シートを製造する方法であって、
フィルター通過させる工程では、フィルター孔の目開きが12μm以上100μm以下のフィルターを用いる繊維状セルロース含有シートの製造方法。
[2] フィルターが、樹脂、耐腐食製金属及びセラミックスからなる群から選択される少なくとも1種から構成されたものである[1]に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。
[3] フィルターが複数配置されており、複数のフィルターが並列に配置されている[1]又は[2]に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。
[4] フィルターが複数配置されており、複数のフィルターが直列に配置されている[1]又は[2]に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。
[5] シートを形成する工程は、フィルター通過後の分散液を、抄紙する工程、もしくは基材上に塗工する工程を含む[1]~[4]のいずれかに記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。
[1] A step of passing a dispersion containing fibrous cellulose with a fiber width of 1000 nm or less through a filter;
A method for producing a fibrous cellulose-containing sheet, comprising the step of forming a sheet from a dispersion liquid after passing through a filter,
A method for manufacturing a fibrous cellulose-containing sheet using a filter having filter pores of 12 μm or more and 100 μm or less in the step of passing through the filter.
[2] The method for producing a fibrous cellulose-containing sheet according to [1], wherein the filter is made of at least one member selected from the group consisting of resin, corrosion-resistant metal, and ceramics.
[3] The method for producing a fibrous cellulose-containing sheet according to [1] or [2], wherein a plurality of filters are arranged, and the plurality of filters are arranged in parallel.
[4] The method for producing a fibrous cellulose-containing sheet according to [1] or [2], wherein a plurality of filters are arranged, and the plurality of filters are arranged in series.
[5] The step of forming the sheet includes the step of paper-making the dispersion after passing through the filter, or the step of coating the dispersion on a base material [1] to [4]. Method of manufacturing sheets.

本発明の製造方法によれば、微細繊維状セルロース含有シートの製造工程において、異物除去効率と生産効率の両方を高めることができる。 According to the manufacturing method of the present invention, both foreign matter removal efficiency and production efficiency can be improved in the manufacturing process of a fine fibrous cellulose-containing sheet.

図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped and pH for a fibrous cellulose-containing slurry having phosphorus oxoacid groups. 図2は、カルボキシ基を有する繊維状セルロース含有スラリーに対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped and pH for a slurry containing fibrous cellulose having carboxy groups.

以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。 In the following, the present invention will be explained in detail. Although the constituent elements described below may be explained based on typical embodiments and specific examples, the present invention is not limited to such embodiments.

(微細繊維状セルロース含有シートの製造方法) 本発明は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を、フィルター通過させる工程と、フィルター通過後の分散液からシートを形成する工程と、を含む繊維状セルロース含有シートの製造方法に関する。ここで、フィルター通過させる工程では、フィルター孔の目開きが12μm以上100μm以下のフィルターを用いる。このように、本発明においては、フィルター通過させる工程におけるフィルター孔の目開きを所定範囲とすることにより、微細繊維状セルロース含有シートの製造工程において、異物除去効率を高めつつも、シートの生産効率を高めることができる。
なお、本明細書において、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを微細繊維状セルロースもしくはCNFと呼ぶこともある。
(Method for manufacturing a sheet containing fine fibrous cellulose) The present invention comprises a step of passing a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less through a filter, a step of forming a sheet from the dispersion after passing through the filter, The present invention relates to a method for producing a fibrous cellulose-containing sheet. Here, in the step of passing through the filter, a filter with filter pore openings of 12 μm or more and 100 μm or less is used. As described above, in the present invention, by setting the opening of the filter pores within a predetermined range in the process of passing through the filter, the production efficiency of the sheet can be improved while increasing the foreign matter removal efficiency in the manufacturing process of the fine fibrous cellulose-containing sheet. can be increased.
In addition, in this specification, fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less may be referred to as fine fibrous cellulose or CNF.

フィルター通過させる工程で用いるフィルターのフィルター孔の目開きは、12μm以上であればよく、15μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。また、フィルター孔の目開きは、100μm以下であればよく、80μm以下であることが好ましく、65μm以下であることがより好ましい。なお、本明細書においてフィルター孔の目開きは、例えば、フィルター孔の各開口部の形状が正方形であれば、目開きは正方形の一辺の長さとなる。また、フィルター孔の各開口部の形状が四角形であれば、最も長い辺の長さとなり、各開口部の形状が円形や楕円形である場合は、その直径あるいは長径が目開きに相当する。 The opening of the filter pores of the filter used in the step of passing through the filter may be 12 μm or more, preferably 15 μm or more, and more preferably 20 μm or more. Further, the opening of the filter pores may be 100 μm or less, preferably 80 μm or less, and more preferably 65 μm or less. In addition, in this specification, the opening of the filter hole is, for example, if the shape of each opening of the filter hole is a square, the opening is the length of one side of the square. Furthermore, if the shape of each opening of the filter hole is a square, the length of the longest side corresponds to the length of the longest side, and if the shape of each opening is circular or elliptical, the diameter or major axis corresponds to the opening.

微細繊維状セルロース含有シートを形成する際には、微細繊維状セルロース含有分散液(以下、分散液もしくはスラリーともいう)からシートを形成する。本発明においては、フィルター通過させる工程において、フィルター孔の目開きが上記範囲内のフィルターを用いているため、微細繊維状セルロース含有分散液を調製する工程や微細繊維状セルロース含有シートの製造工程において混入する異物を効果的に除去することができる。例えば、微細繊維状セルロースを製造する工程で残留する微細化が不十分であったセルロース繊維や微細繊維状セルロースの凝集物、原料や製造装置に起因する金属片等の異物を効果的に除去することができる。なお、フィルター通過させる工程では、上述したように異物を除去することができるため、フィルター通過させる工程は、異物除去工程もしくは濾過工程とも言える。 When forming a fine fibrous cellulose-containing sheet, the sheet is formed from a fine fibrous cellulose-containing dispersion (hereinafter also referred to as a dispersion or slurry). In the present invention, in the step of passing through the filter, a filter whose opening of the filter pores is within the above range is used. Contaminant foreign matter can be effectively removed. For example, it effectively removes cellulose fibers that remain in the process of manufacturing fine fibrous cellulose, aggregates of fine fibrous cellulose, and foreign substances such as metal pieces caused by raw materials and manufacturing equipment. be able to. Note that in the step of passing through the filter, foreign matter can be removed as described above, so the step of passing through the filter can also be called a foreign matter removal step or a filtration step.

通常、異物の除去効率を高めるために、フィルターの目開きを小さくするとフィルターの目詰まりが生じるため、通液速度が低下する現象が見られる。しかしながら、本発明においては、フィルター孔の目開きを上記範囲にコントロールすることで、異物の除去効率を高めつつも通液速度の低下を抑制している。本発明においては、通液速度の低下(所定時間における流量減少率)が抑制されることにより、結果として微細繊維状セルロース含有シートの生産効率が高められている。このように、本発明は、微細繊維状セルロース含有分散液をフィルター通過させる際の最適な条件を見出したものであり、異物除去効率と生産効率を高いレベルで両立することに成功したものである。 Normally, when the opening of a filter is made smaller in order to increase the efficiency of removing foreign matter, the filter becomes clogged, resulting in a decrease in the liquid flow rate. However, in the present invention, by controlling the opening of the filter pores within the above-mentioned range, the drop in the liquid passing rate is suppressed while increasing the foreign matter removal efficiency. In the present invention, by suppressing a decrease in the liquid passing rate (rate of decrease in flow rate over a predetermined period of time), the production efficiency of the fine fibrous cellulose-containing sheet is increased as a result. In this way, the present invention has discovered the optimal conditions for passing a fine fibrous cellulose-containing dispersion through a filter, and has succeeded in achieving both foreign matter removal efficiency and production efficiency at a high level. .

本発明の繊維状セルロース含有シートの製造方法においては、10分通液後における分散液の流量減少率は、30%未満であることが好ましく、20%未満であることがより好ましく、10%未満であることがさらに好ましく、5%未満であることが一層好ましく、1%未満であることが特に好ましい。ここで、10分通液後における分散液の流量減少率は、以下の式で算出される値である。
流量減少率(%)=(開始時流量(L/分)-10分通液後流量(L/分))/開始時流量(L/分)×100(%)
なお、各流量は、フィルター前後に設置された流量計によって測定される。また、各流量は、定量送液ポンプでフィルターに分散液を送液し、フィルターから出た単位時間当たりの流量を測定することでも算出される。
流量減少率を上記範囲内とすることにより分散液の濾過速度を高めることが可能となり、結果として微細繊維状セルロース含有シートの生産効率が高められる。
In the method for producing a fibrous cellulose-containing sheet of the present invention, the rate of decrease in the flow rate of the dispersion after flowing for 10 minutes is preferably less than 30%, more preferably less than 20%, and less than 10%. More preferably, it is less than 5%, even more preferably less than 1%. Here, the rate of decrease in the flow rate of the dispersion liquid after 10 minutes of flowing is a value calculated by the following formula.
Flow rate reduction rate (%) = (starting flow rate (L/min) - flow rate after 10 minutes of liquid flow (L/min)) / starting flow rate (L/min) x 100 (%)
Note that each flow rate is measured by flowmeters installed before and after the filter. Further, each flow rate is also calculated by feeding the dispersion liquid to the filter with a metering liquid feeding pump and measuring the flow rate per unit time from the filter.
By setting the flow rate reduction rate within the above range, it becomes possible to increase the filtration rate of the dispersion, and as a result, the production efficiency of the fine fibrous cellulose-containing sheet is increased.

また、本発明の製造工程においては、フィルター孔の目開きを上記範囲にコントロールすることで、フィルターを通過させた後の分散液の気泡含有率を低下させることができるという効果も得られる。すなわち、所定の目開きを有するフィルターに微細繊維状セルロース含有分散液を通液させることで、フィルターにおいて分散液に含まれていた気泡を捕捉することができる。微細繊維状セルロース含有分散液に気泡が含まれていると、該分散液から形成される微細繊維状セルロース含有シートに気泡が抱き込まれることになり、シートの外観の低下や強度の低下といった不具合の原因となる。本発明においては、フィルター孔の目開きを上記範囲にコントロールすることで、フィルターを通過させた後の分散液の気泡含有率を低下させることで、外観に優れ、かつ高強度の微細繊維状セルロース含有シートが得られやすくなる。 Furthermore, in the manufacturing process of the present invention, by controlling the opening of the filter pores within the above range, it is also possible to reduce the bubble content of the dispersion after passing through the filter. That is, by passing the fine fibrous cellulose-containing dispersion through a filter having a predetermined opening, the air bubbles contained in the dispersion can be captured in the filter. If the fine fibrous cellulose-containing dispersion contains air bubbles, the air bubbles will be trapped in the fine fibrous cellulose-containing sheet formed from the dispersion, resulting in problems such as deterioration in the appearance and strength of the sheet. It causes In the present invention, by controlling the opening of the filter pores within the above range, the air bubble content of the dispersion liquid after passing through the filter is reduced, resulting in a fine fibrous cellulose with excellent appearance and high strength. It becomes easier to obtain a containing sheet.

なお、フィルターを通過させる前後の分散液における気泡含有率は、フィルター通過前後の分散液の密度を測定し、その値から密度増加度を算出することで算定できる。具体的には、以下のようにして密度増加度を算出する。まず、フィルター通液前密度は、予め重量の分かっているビーカー(1L)に分散液が1Lになるように入れ、重量(g)を天秤にて測定し、その値の1/1000を通液前密度(g/cm3)とする。フィルター通液後密度は、フィルターを通液した分散液を上記と同様に測定し、通液後密度とする。そして、上記のようにして測定した密度から、下記式で密度増加度を算出する。
密度増加度=フィルター通液後の密度(g/cm3)/フィルター通液前の密度(g/cm3
密度増加度は、1.02以上であることが好ましく、1.10以上であることがより好ましい。なお、密度増加度が大きいことは、フィルターを通液させることでスラリー中に含包されていた泡が消失もしくはフィルターに捕捉されたことを意味する。
Note that the bubble content in the dispersion before and after passing through the filter can be calculated by measuring the density of the dispersion before and after passing through the filter, and calculating the degree of increase in density from that value. Specifically, the density increase degree is calculated as follows. First, the density before passing through the filter is determined by pouring the dispersion into a beaker (1 L) whose weight is known in advance, measuring the weight (g) with a balance, and passing 1/1000 of that value. Define the previous density (g/cm 3 ). The density after passing through the filter is determined by measuring the dispersion that has passed through the filter in the same manner as above. Then, from the density measured as described above, the density increase degree is calculated using the following formula.
Density increase rate = Density after passing through the filter (g/cm 3 )/Density before passing through the filter (g/cm 3 )
The degree of density increase is preferably 1.02 or more, more preferably 1.10 or more. Note that a large degree of increase in density means that the bubbles contained in the slurry disappeared or were captured by the filter when the slurry was passed through the filter.

フィルター通過させる工程で用いられるフィルターは、樹脂、耐腐食製金属及びセラミックスからなる群から選択される少なくとも1種から構成されたものであることが好ましく、樹脂から構成されたものであることがより好ましい。すなわち、フィルターは樹脂製フィルターであることが好ましい。 The filter used in the step of passing through the filter is preferably made of at least one selected from the group consisting of resin, corrosion-resistant metal, and ceramics, and more preferably made of resin. preferable. That is, the filter is preferably a resin filter.

具体的には、フィルターを構成する樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を挙げることができる。中でも、熱可塑性樹脂は好ましく用いられ、熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、ナイロン樹脂等を挙げることができる。中でも、ポリプロピレン樹脂及びナイロン樹脂から選択される少なくとも1種はフィルターを構成する樹脂として好ましく用いられる。このような樹脂製のフィルターを用いることにより、異物除去効率と生産効率をより効果的に高めることができる。なお、フィルターは、カードリッジタイプを用いることも好ましい。カートリッジタイプのフィルターは、交換が容易となる。 Specifically, examples of the resin constituting the filter include thermoplastic resins and thermosetting resins. Among these, thermoplastic resins are preferably used, and examples of the thermoplastic resins include polypropylene resins, polyester resins, polyamide resins, polycarbonate resins, ABS resins, and nylon resins. Among these, at least one selected from polypropylene resin and nylon resin is preferably used as the resin constituting the filter. By using such a resin filter, foreign matter removal efficiency and production efficiency can be more effectively increased. Note that it is also preferable to use a cartridge type filter. Cartridge type filters are easy to replace.

フィルターは、フィルターハウジングに固定されるが、その際の固定部材には、SUS製の部材を用いることが好ましい。固定部材として、SUS製の部材を用いることで、分散液による腐食を回避することができる。 The filter is fixed to the filter housing, and it is preferable to use a member made of SUS as the fixing member at that time. By using a SUS member as the fixing member, corrosion due to the dispersion liquid can be avoided.

本発明の製造工程においては、フィルターは複数配置されていてもよい。例えば、複数のフィルターが並列に配置されていてもよい。このような場合、分散液の処理速度を効果的に高めることができる。また、フィルターが並列に配置されている場合、一方のフィルターが閉塞することで洗浄や交換が必要となった場合や、メンテナンス等を行う場合に、他方のフィルターを用いることができるため、微細繊維状セルロース含有シートの製造工程を停止させることなく操業できる。 In the manufacturing process of the present invention, a plurality of filters may be arranged. For example, multiple filters may be arranged in parallel. In such a case, the processing speed of the dispersion can be effectively increased. In addition, when filters are arranged in parallel, if one filter becomes clogged and requires cleaning or replacement, or when performing maintenance, etc., the other filter can be used. The production process for cellulose-containing sheets can be operated without stopping.

また、本発明の製造工程においてフィルターが複数配置されている場合、複数のフィルターは直列に配置されていてもよい。このような場合、異物除去性能をより効果的に高めることができる。また、2つのフィルターが直列に配置されている場合、第1段目のフィルターと、第2段目のフィルターのフィルター孔の目開きを異なるものとしてもよい。例えば、第1段目のフィルターにおいて、目開きの大きなフィルターを使用し、第2段目のフィルターにおいて、より目開きの小さなフィルターを使用することで異物除去性能をより効果的に高めることができる。また、このようなフィルターを用いることで、フィルターの目詰まりを抑制することもできる。なお、本発明の製造工程においては、3つ以上のフィルターが直列配置されていてもよい。 Furthermore, when a plurality of filters are arranged in the manufacturing process of the present invention, the plurality of filters may be arranged in series. In such a case, the foreign matter removal performance can be improved more effectively. Further, when two filters are arranged in series, the openings of the filter holes of the first stage filter and the second stage filter may be different. For example, by using a filter with a large opening in the first stage filter and a filter with a smaller opening in the second stage filter, foreign matter removal performance can be more effectively enhanced. . Moreover, by using such a filter, clogging of the filter can also be suppressed. Note that in the manufacturing process of the present invention, three or more filters may be arranged in series.

なお、本発明の製造工程では、フィルターの配置を、並列配置と直列配置を組み合わせた配置としてもよい。例えば、並列配置と直列配置をこの順で設けてもよい。 In the manufacturing process of the present invention, the filters may be arranged in a combination of parallel arrangement and series arrangement. For example, a parallel arrangement and a series arrangement may be provided in this order.

<シート化工程>
本発明の製造工程では、フィルターを通過させる工程の後には、フィルター通過後の分散液からシートを形成する工程が設けられる。シートを形成する工程は、分散液を抄紙する工程、もしくは分散液を基材に塗工する工程を含むことが好ましい。シートを形成する工程では、抄紙もしくは塗工により湿潤シートを形成した後に乾燥することによって微細繊維状セルロース含有シートが得られる。なお、本明細書では、シートを形成する工程を、シート化工程と呼ぶこともある。
<Sheeting process>
In the manufacturing process of the present invention, after the step of passing through the filter, a step of forming a sheet from the dispersion after passing through the filter is provided. The step of forming the sheet preferably includes a step of making paper from the dispersion or a step of applying the dispersion to a base material. In the step of forming a sheet, a fine fibrous cellulose-containing sheet is obtained by forming a wet sheet by papermaking or coating and then drying it. Note that in this specification, the process of forming a sheet may be referred to as a sheet-forming process.

-抄紙工程-
抄紙工程は、抄紙機により分散液を抄紙することにより行われる。抄紙工程で用いられる抄紙機としては、とくに限定されないが、たとえば長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機、またはこれらを組み合わせた多層抄き合わせ抄紙機等が挙げられる。抄紙工程では、手抄き等の公知の抄紙方法を採用してもよい。
-Paper making process-
The paper making process is performed by making paper from the dispersion using a paper machine. The paper machine used in the paper making process is not particularly limited, but examples include continuous paper machines such as Fourdrinier type, cylinder type, and inclined type, and multilayer paper machines combining these. In the paper-making process, a known paper-making method such as hand-making may be employed.

抄紙工程は、分散液をワイヤーにより濾過、脱水して湿紙状態のシートを得た後、このシートをプレス、乾燥することにより行われる。分散液を濾過、脱水する際に用いられる濾布としては、とくに限定されないが、たとえば微細繊維状セルロースは通過せず、かつ濾過速度が遅くなりすぎないものであることがより好ましい。このような濾布としては、とくに限定されないが、たとえば有機ポリマーからなるシート、織物、多孔膜が好ましい。有機ポリマーとしてはとくに限定されないが、たとえばポリエチレンテレフタレートやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のような非セルロース系の有機ポリマーが好ましい。本実施形態においては、たとえば孔径0.1μm以上20μm以下であるポリテトラフルオロエチレンの多孔膜や、孔径0.1μm以上20μm以下であるポリエチレンテレフタレートやポリエチレンの織物等が挙げられる。 The papermaking process is carried out by filtering and dewatering the dispersion using a wire to obtain a wet paper sheet, and then pressing and drying this sheet. The filter cloth used for filtering and dehydrating the dispersion is not particularly limited, but it is more preferable to use one that does not allow fine fibrous cellulose to pass through and does not slow down the filtration rate too much. Such filter cloth is not particularly limited, but is preferably, for example, a sheet, woven fabric, or porous membrane made of an organic polymer. The organic polymer is not particularly limited, but non-cellulose organic polymers such as polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene (PTFE), etc. are preferred. In this embodiment, for example, a porous membrane of polytetrafluoroethylene with a pore diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less, a polyethylene terephthalate or polyethylene fabric with a pore diameter of 0.1 μm or more and 20 μm or less, and the like.

シート化工程において、分散液からシートを製造する方法は、たとえば繊維状セルロースを含む分散液を無端ベルトの上面に吐出し、吐出された分散液から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備える製造装置を用いて行うことができる。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 In the sheet-forming process, a method for manufacturing a sheet from a dispersion liquid is, for example, a squeezing method in which a dispersion liquid containing fibrous cellulose is discharged onto the upper surface of an endless belt, and a dispersion medium is squeezed from the discharged dispersion liquid to form a web. This can be done using manufacturing equipment that includes a water section and a drying section that dries the web to produce sheets. An endless belt is disposed from the water squeezing section to the drying section, and the web produced in the water squeezing section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.

微細繊維状セルロース含有分散液からシートを製造する方法としては、特に限定されないが、例えばWO2011/013567に記載の製造装置を用いる方法等が挙げられる。この製造装置は、微細繊維状セルロースを含む分散液を無端ベルトの上面に吐出し、吐出された分散液から分散媒を搾水してウェブを生成する搾水セクションと、ウェブを乾燥させてシートを生成する乾燥セクションとを備えている。搾水セクションから乾燥セクションにかけて無端ベルトが配設され、搾水セクションで生成されたウェブが無端ベルトに載置されたまま乾燥セクションに搬送される。 A method for manufacturing a sheet from a fine fibrous cellulose-containing dispersion is not particularly limited, but includes, for example, a method using a manufacturing apparatus described in WO2011/013567. This manufacturing equipment includes a water squeezing section that discharges a dispersion containing fine fibrous cellulose onto the upper surface of an endless belt, squeezes out the dispersion medium from the discharged dispersion to produce a web, and a water squeezing section that produces a web by drying the web and forming a sheet. It is equipped with a drying section to produce. An endless belt is disposed from the water squeezing section to the drying section, and the web produced in the water squeezing section is conveyed to the drying section while being placed on the endless belt.

本発明において使用できる脱水方法としては特に限定されないが、紙の製造で通常に使用している脱水方法が挙げられ、長網、円網、傾斜ワイヤーなどで脱水した後、ロールプレスで脱水する方法が好ましい。また、乾燥方法としては特に限定されないが、紙の製造で用いられている方法が挙げられ、例えば、シリンダードライヤー、ヤンキードライヤー、熱風乾燥、近赤外線ヒーター、赤外線ヒーターなどの方法が好ましい。 The dehydration method that can be used in the present invention is not particularly limited, but includes dehydration methods commonly used in paper manufacturing, such as dehydration using a fourdrinier, cylinder screen, inclined wire, etc., followed by dehydration using a roll press. is preferred. Further, the drying method is not particularly limited, but includes methods used in paper manufacturing, such as cylinder dryers, Yankee dryers, hot air drying, near-infrared heaters, and infrared heaters.

分散液を乾燥してシートを形成する方法としては、例えば、加熱乾燥、送風乾燥、減圧乾燥等が挙げられる。乾燥と並行して加圧してもよい。加熱温度は50℃~250℃程度が好ましい。上記温度範囲であると、乾燥を短時間で完了し、変色や着色を抑制することができる。加圧は0.01MPa~5MPaが好ましい。上記圧力範囲であると、ひび割れや皺の発生を抑制し、微細繊維状セルロース含有シートの密度を高めることができる。 Examples of methods for drying the dispersion to form a sheet include heating drying, blow drying, and reduced pressure drying. Pressure may be applied in parallel with drying. The heating temperature is preferably about 50°C to 250°C. When the temperature is within the above range, drying can be completed in a short time and discoloration and discoloration can be suppressed. Pressure is preferably 0.01 MPa to 5 MPa. When the pressure is within the above range, the occurrence of cracks and wrinkles can be suppressed and the density of the fine fibrous cellulose-containing sheet can be increased.

-塗工工程-
塗工工程では、たとえば微細繊維状セルロースを含む分散液を基材上に塗工し、これを乾燥して形成されたシートを基材から剥離することによりシートを得ることができる。また、塗工装置と長尺の基材を用いることで、シートを連続的に生産することができる。
-Coating process-
In the coating step, a sheet can be obtained by, for example, coating a dispersion containing fine fibrous cellulose on a substrate, drying it, and peeling the formed sheet from the substrate. Further, by using a coating device and a long base material, sheets can be continuously produced.

塗工工程で用いる基材の材質は、とくに限定されないが、分散液に対する濡れ性が高いものの方が乾燥時のシートの収縮等を抑制することができて良いが、乾燥後に形成されたシートが容易に剥離できるものを選択することが好ましい。中でも樹脂製のフィルムや板または金属製のフィルムや板が好ましいが、とくに限定されない。たとえばアクリル、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニリデン等の樹脂のフィルムや板、アルミ、亜鉛、銅、鉄板の金属のフィルムや板、および、それらの表面を酸化処理したもの、ステンレスのフィルムや板、真ちゅうのフィルムや板等を用いることができる。 The material of the base material used in the coating process is not particularly limited, but materials with higher wettability to the dispersion liquid are better because they can suppress shrinkage of the sheet during drying. It is preferable to select one that can be easily peeled off. Among these, resin films and plates and metal films and plates are preferred, but they are not particularly limited. For example, films and plates made of resin such as acrylic, polyethylene terephthalate, vinyl chloride, polystyrene, polypropylene, polycarbonate, and polyvinylidene chloride; films and plates made of metal such as aluminum, zinc, copper, and iron; and those whose surfaces have been oxidized. , stainless steel film or plate, brass film or plate, etc. can be used.

塗工工程において、分散液の粘度が低く、基材上で展開してしまう場合には、所定の厚みおよび坪量のシートを得るため、基材上に堰止用の枠を固定して使用してもよい。堰止用の枠としては、とくに限定されないが、たとえば乾燥後に付着するシートの端部が容易に剥離できるものを選択することが好ましい。このような観点から、樹脂板または金属板を成形したものがより好ましい。本実施形態においては、たとえばアクリル板、ポリエチレンテレフタレート板、塩化ビニル板、ポリスチレン板、ポリプロピレン板、ポリカーボネート板、ポリ塩化ビニリデン板等の樹脂板や、アルミ板、亜鉛板、銅板、鉄板等の金属板、およびこれらの表面を酸化処理したもの、ステンレス板、真ちゅう板等を成形したものを用いることができる。 In the coating process, if the viscosity of the dispersion liquid is low and it spreads on the base material, a dam frame may be fixed on the base material in order to obtain a sheet with a predetermined thickness and basis weight. You may. The damming frame is not particularly limited, but it is preferable to select one that allows the edges of the sheet to be easily peeled off after drying, for example. From this point of view, it is more preferable to use a molded resin plate or metal plate. In this embodiment, for example, resin plates such as acrylic plates, polyethylene terephthalate plates, vinyl chloride plates, polystyrene plates, polypropylene plates, polycarbonate plates, and polyvinylidene chloride plates, and metal plates such as aluminum plates, zinc plates, copper plates, iron plates, etc. , and those whose surfaces have been oxidized, stainless steel plates, brass plates, etc. can be used.

分散液を基材に塗工する塗工機としては、とくに限定されないが、たとえばロールコーター、グラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター、エアドクターコーター等を使用することができる。シートの厚みをより均一にできることから、ダイコーター、カーテンコーター、スプレーコーターがとくに好ましい。 The coating machine for coating the base material with the dispersion is not particularly limited, and for example, a roll coater, gravure coater, die coater, curtain coater, air doctor coater, etc. can be used. A die coater, a curtain coater, and a spray coater are particularly preferred because they can make the sheet thickness more uniform.

分散液を基材へ塗工する際の分散液温度および雰囲気温度は、とくに限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましく、15℃以上50℃以下であることがさらに好ましく、20℃以上40℃以下であることがとくに好ましい。塗工温度が上記下限値以上であれば、分散液をより容易に塗工できる。塗工温度が上記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。 The temperature of the dispersion and the ambient temperature when applying the dispersion to the substrate are not particularly limited, but are preferably, for example, 5°C or more and 80°C or less, more preferably 10°C or more and 60°C or less, The temperature is more preferably 15°C or more and 50°C or less, and particularly preferably 20°C or more and 40°C or less. If the coating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the dispersion can be coated more easily. If the coating temperature is below the above upper limit, volatilization of the dispersion medium during coating can be suppressed.

塗工工程は、上述のとおり、基材上に塗工した分散液を乾燥させる工程を含む。分散液を乾燥させる工程は、とくに限定されないが、たとえば非接触の乾燥方法、もしくはシートを拘束しながら乾燥する方法、またはこれらの組み合わせにより行われる。 As described above, the coating step includes the step of drying the dispersion coated on the substrate. The step of drying the dispersion liquid is not particularly limited, and may be performed, for example, by a non-contact drying method, a method of drying while restraining the sheet, or a combination thereof.

非接触の乾燥方法としては、とくに限定されないが、たとえば熱風、赤外線、遠赤外線もしくは近赤外線により加熱して乾燥する方法(加熱乾燥法)、または真空にして乾燥する方法(真空乾燥法)を適用することができる。加熱乾燥法と真空乾燥法を組み合わせてもよいが、通常は、加熱乾燥法が適用される。赤外線、遠赤外線または近赤外線による乾燥は、とくに限定されないが、たとえば赤外線装置、遠赤外線装置または近赤外線装置を用いて行うことができる。加熱乾燥法における加熱温度は、とくに限定されないが、たとえば20℃以上150℃以下とすることが好ましく、25℃以上105℃以下とすることがより好ましい。加熱温度を上記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができる。また、加熱温度を上記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制および繊維状セルロースの熱による変色の抑制を実現できる。 The non-contact drying method is not particularly limited, but for example, a method of drying by heating with hot air, infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays (heat drying method), or a method of drying under vacuum (vacuum drying method) is applied. can do. Although the heat drying method and the vacuum drying method may be combined, the heat drying method is usually applied. Drying using infrared rays, far infrared rays, or near infrared rays is not particularly limited, and can be performed using, for example, an infrared device, a far infrared device, or a near infrared device. The heating temperature in the heating drying method is not particularly limited, but is preferably, for example, 20°C or higher and 150°C or lower, more preferably 25°C or higher and 105°C or lower. If the heating temperature is equal to or higher than the above lower limit, the dispersion medium can be quickly volatilized. Moreover, if the heating temperature is below the above-mentioned upper limit, it is possible to suppress the cost required for heating and suppress discoloration of the fibrous cellulose due to heat.

<他の工程>
本発明の微細繊維状セルロース含有シートの製造方法は、上述した工程に加えてさらに脱泡工程を含んでいてもよい。本発明の製造方法が、脱泡工程を含む場合、脱泡工程は、上述したシートを形成する工程の前に設けられることが好ましく、フィルター通過させる工程と、シートを形成する工程との間に設けられることがより好ましい。これにより、脱泡効率を高めることができ、気泡含有率の少ない微細繊維状セルロース含有シートを形成することができる。
<Other processes>
The method for producing a fine fibrous cellulose-containing sheet of the present invention may further include a defoaming step in addition to the steps described above. When the manufacturing method of the present invention includes a defoaming step, the defoaming step is preferably provided before the step of forming the sheet described above, and between the step of passing through the filter and the step of forming the sheet. More preferably, it is provided. Thereby, defoaming efficiency can be improved and a fine fibrous cellulose-containing sheet with a low bubble content can be formed.

脱泡工程では、脱泡装置を用いて分散液から気泡を除く処理を行うことが好ましい。脱泡装置としては、例えば、真空脱泡装置、遠心脱泡装置、減圧脱泡装置、減圧薄膜脱泡、自転公転脱泡装置等を挙げることができる。このような装置で脱泡が行われた後に、送液配管等を通して、シート形成工程に分散液が送液される。 In the defoaming step, it is preferable to remove air bubbles from the dispersion using a defoaming device. Examples of the defoaming device include a vacuum defoaming device, a centrifugal defoaming device, a vacuum defoaming device, a vacuum thin film defoaming device, a rotation-revolution defoaming device, and the like. After degassing is performed in such an apparatus, the dispersion liquid is sent to the sheet forming process through a liquid delivery pipe or the like.

(微細繊維状セルロース含有分散液)
本発明の繊維状セルロース含有シートの製造方法において用いられる微細繊維状セルロース含有分散液は、繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロース(微細繊維状セルロース)を含む。繊維状セルロースの繊維幅は100nm以下であることが好ましく、8nm以下であることがより好ましい。これにより、微細繊維状セルロース含有シートを製造した際には、シートの透明性が高まり、加えてシートの強度も高められる。
(Fine fibrous cellulose-containing dispersion)
The fine fibrous cellulose-containing dispersion used in the method for producing a fibrous cellulose-containing sheet of the present invention contains fibrous cellulose (fine fibrous cellulose) having a fiber width of 1000 nm or less. The fiber width of the fibrous cellulose is preferably 100 nm or less, more preferably 8 nm or less. As a result, when a fine fibrous cellulose-containing sheet is manufactured, the transparency of the sheet is increased, and in addition, the strength of the sheet is also increased.

繊維状セルロースの繊維幅は、たとえば電子顕微鏡観察などにより測定することが可能である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば1000nm以下である。繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば2nm以上1000nm以下であることが好ましく、2nm以上100nm以下であることがより好ましく、2nm以上50nm以下であることがさらに好ましく、2nm以上10nm以下であることが特に好ましい。繊維状セルロースの平均繊維幅を2nm以上とすることにより、セルロース分子として水に溶解することを抑制し、繊維状セルロースによる強度や剛性、寸法安定性の向上という効果をより発現しやすくすることができる。なお、繊維状セルロースは、たとえば単繊維状のセルロースである。なお、繊維状セルロースの平均繊維幅は上記範囲内であることが好ましいが、微細繊維状セルロース含有分散液には、繊維幅が1000nmを超える粗大繊維が含まれていてもよい。 The fiber width of fibrous cellulose can be measured, for example, by electron microscopic observation. The average fiber width of fibrous cellulose is, for example, 1000 nm or less. The average fiber width of the fibrous cellulose is, for example, preferably 2 nm or more and 1000 nm or less, more preferably 2 nm or more and 100 nm or less, even more preferably 2 nm or more and 50 nm or less, and 2 nm or more and 10 nm or less. Particularly preferred. By setting the average fiber width of fibrous cellulose to 2 nm or more, dissolution of cellulose molecules in water can be suppressed, and the effects of improving strength, rigidity, and dimensional stability due to fibrous cellulose can be more easily expressed. can. Note that the fibrous cellulose is, for example, monofilament cellulose. Although the average fiber width of the fibrous cellulose is preferably within the above range, the fine fibrous cellulose-containing dispersion may contain coarse fibers with a fiber width exceeding 1000 nm.

繊維状セルロースの平均繊維幅は、たとえば電子顕微鏡を用いて以下のようにして測定される。まず、濃度0.05質量%以上0.1質量%以下の繊維状セルロースの水系懸濁液を調製し、この懸濁液を親水化処理したカーボン膜被覆グリッド上にキャストしてTEM観察用試料とする。幅の広い繊維を含む場合には、ガラス上にキャストした表面のSEM像を観察してもよい。次いで、観察対象となる繊維の幅に応じて1000倍、5000倍、10000倍あるいは50000倍のいずれかの倍率で電子顕微鏡画像による観察を行う。但し、試料、観察条件や倍率は下記の条件を満たすように調整する。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線と垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の繊維が交差する。
上記条件を満足する観察画像に対し、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を目視で読み取る。このようにして、少なくとも互いに重なっていない表面部分の観察画像を3組以上得る。次いで、各画像に対して、直線X、直線Yと交差する繊維の幅を読み取る。これにより、少なくとも20本×2×3=120本の繊維幅を読み取る。そして、読み取った繊維幅の平均値を、繊維状セルロースの平均繊維幅とする。
The average fiber width of fibrous cellulose is measured using, for example, an electron microscope as follows. First, an aqueous suspension of fibrous cellulose with a concentration of 0.05% by mass or more and 0.1% by mass or less is prepared, and this suspension is cast onto a hydrophilic carbon film-coated grid to provide a sample for TEM observation. shall be. If wide fibers are included, a SEM image of the surface cast on glass may be observed. Next, observation using an electron microscope is performed at a magnification of 1000 times, 5000 times, 10000 times, or 50000 times, depending on the width of the fiber to be observed. However, the sample, observation conditions, and magnification should be adjusted to satisfy the following conditions.
(1) Draw a straight line X at any location in the observed image, and 20 or more fibers intersect with the straight line X.
(2) Draw a straight line Y that intersects the straight line perpendicularly within the same image, and 20 or more fibers intersect with the straight line Y.
For an observed image that satisfies the above conditions, visually read the width of the fibers that intersect the straight lines X and Y. In this way, at least three sets of observation images of surface portions that do not overlap with each other are obtained. Then, for each image, the width of the fibers intersecting the straight lines X and Y is read. In this way, the width of at least 20 x 2 x 3 = 120 fibers is read. Then, the average value of the read fiber widths is defined as the average fiber width of the fibrous cellulose.

繊維状セルロースの繊維長は、特に限定されないが、たとえば0.1μm以上1000μm以下であることが好ましく、0.1μm以上800μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上600μm以下であることがさらに好ましい。繊維長を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの結晶領域の破壊を抑制できる。また、繊維状セルロースの分散液粘度を適切な範囲とすることも可能となる。なお、繊維状セルロースの繊維長は、たとえばTEM、SEM、AFMによる画像解析より求めることができる。 The fiber length of the fibrous cellulose is not particularly limited, but for example, it is preferably 0.1 μm or more and 1000 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 800 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or more and 600 μm or less. preferable. By setting the fiber length within the above range, destruction of the crystalline region of fibrous cellulose can be suppressed. Furthermore, it is also possible to set the viscosity of the fibrous cellulose dispersion within an appropriate range. Note that the fiber length of fibrous cellulose can be determined, for example, by image analysis using TEM, SEM, or AFM.

繊維状セルロースはI型結晶構造を有していることが好ましい。ここで、繊維状セルロースがI型結晶構造を有することは、グラファイトで単色化したCuKα(λ=1.5418Å)を用いた広角X線回折写真より得られる回折プロファイルにおいて同定できる。具体的には、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークをもつことから同定することができる。微細繊維状セルロースに占めるI型結晶構造の割合は、たとえば30%以上であることが好ましく、40%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。これにより、耐熱性と低線熱膨張率発現の点でさらに優れた性能が期待できる。結晶化度については、X線回折プロファイルを測定し、そのパターンから常法により求められる(Seagalら、Textile Research Journal、29巻、786ページ、1959年)。 It is preferable that the fibrous cellulose has a type I crystal structure. Here, the fact that fibrous cellulose has a type I crystal structure can be identified in the diffraction profile obtained from a wide-angle X-ray diffraction photograph using CuKα (λ=1.5418 Å) monochromated with graphite. Specifically, it can be identified because it has typical peaks at two positions: around 2θ=14° or more and 17° or less and around 2θ=22° or more and 23° or less. The proportion of type I crystal structure in the fine fibrous cellulose is, for example, preferably 30% or more, more preferably 40% or more, and still more preferably 50% or more. As a result, even better performance can be expected in terms of heat resistance and low coefficient of linear thermal expansion. The degree of crystallinity is determined by measuring an X-ray diffraction profile and using the pattern in a conventional manner (Seagal et al., Textile Research Journal, Vol. 29, p. 786, 1959).

繊維状セルロースの軸比(繊維長/繊維幅)は、特に限定されないが、たとえば20以上10000以下であることが好ましく、50以上1000以下であることがより好ましい。軸比を上記下限値以上とすることにより、微細繊維状セルロースを含有するシートを形成しやすい。また、溶媒分散体を作製した際に十分な増粘性が得られやすい。軸比を上記上限値以下とすることにより、たとえば繊維状セルロースを水分散液として扱う際に、希釈等のハンドリングがしやすくなる点で好ましい。 The axial ratio (fiber length/fiber width) of the fibrous cellulose is not particularly limited, but is preferably, for example, 20 or more and 10,000 or less, more preferably 50 or more and 1,000 or less. By setting the axial ratio to the above lower limit value or more, it is easy to form a sheet containing fine fibrous cellulose. In addition, sufficient thickening properties are easily obtained when a solvent dispersion is prepared. It is preferable that the axial ratio be equal to or less than the above upper limit because handling such as dilution becomes easier when handling fibrous cellulose as an aqueous dispersion, for example.

本実施形態における繊維状セルロースは、たとえば結晶領域と非結晶領域をともに有している。特に、結晶領域と非結晶領域をともに有し、かつ軸比が高い微細繊維状セルロースは、後述する微細繊維状セルロースの製造方法により実現されるものである。 The fibrous cellulose in this embodiment has, for example, both crystalline regions and amorphous regions. In particular, fine fibrous cellulose having both crystalline regions and amorphous regions and having a high axial ratio is realized by the method for producing fine fibrous cellulose described below.

繊維状セルロースは、イオン性置換基および非イオン性置換基のうちの少なくとも一種を有していてもよい。分散媒中における繊維状セルロースの分散性を向上させ、解繊処理における解繊効率を高める観点からは、繊維状セルロースがイオン性置換基を有することがより好ましい。イオン性置換基としては、たとえばアニオン性基およびカチオン性基のいずれか一方または双方を含むことができる。また、非イオン性置換基としては、たとえばアルキル基およびアシル基などを含むことができる。本実施形態においては、イオン性置換基としてアニオン性基を有することが特に好ましい。なお、繊維状セルロースには、イオン性置換基を導入する処理が行われていなくてもよい。 The fibrous cellulose may have at least one of an ionic substituent and a nonionic substituent. From the viewpoint of improving the dispersibility of the fibrous cellulose in the dispersion medium and increasing the fibrillation efficiency in the fibrillation process, it is more preferable that the fibrous cellulose has an ionic substituent. The ionic substituent can include, for example, one or both of an anionic group and a cationic group. Further, the nonionic substituent may include, for example, an alkyl group and an acyl group. In this embodiment, it is particularly preferable to have an anionic group as the ionic substituent. Note that the fibrous cellulose does not need to be subjected to a treatment for introducing ionic substituents.

イオン性置換基としてのアニオン性基は、たとえばリンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基(単にリンオキソ酸基ということもある)、カルボキシ基またはカルボキシ基に由来する置換基(単にカルボキシ基ということもある)、およびスルホン基またはスルホン基に由来する置換基(単にスルホン基ということもある)から選択される少なくとも1種であることが好ましい。中でも、アニオン性基は、リンオキソ酸基およびカルボキシ基から選択される少なくとも1種であることがより好ましく、リンオキソ酸基であることが特に好ましい。アニオン性基としてリン酸基や亜リン酸基といったリンオキソ酸基を導入することにより、例えば、アルカリ性条件下や酸性条件下においても、繊維状セルロースの分散性をより高めることができ、微細繊維状セルロース含有分散液からシートを形成する場合には、微細繊維状セルロース含有シートの強度を高めることができる。また、リン酸基や亜リン酸基といったリンオキソ酸基を導入することにより、得られるシートの透明性をより効果的に高めることもできる。 Anionic groups as ionic substituents include, for example, phosphorus oxo acid groups or substituents derived from phosphorus oxo acid groups (sometimes simply referred to as phosphorus oxo acid groups), carboxy groups or substituents derived from carboxy groups (simply referred to as carboxy groups). ), and a sulfone group or a substituent derived from a sulfone group (sometimes simply referred to as a sulfone group). Among these, the anionic group is more preferably at least one selected from a phosphorus oxo acid group and a carboxy group, and particularly preferably a phosphorus oxo acid group. By introducing a phosphoric acid group such as a phosphoric acid group or a phosphorous acid group as an anionic group, for example, the dispersibility of fibrous cellulose can be further improved even under alkaline or acidic conditions. When a sheet is formed from a cellulose-containing dispersion, the strength of the fine fibrous cellulose-containing sheet can be increased. Further, by introducing a phosphoric acid group such as a phosphoric acid group or a phosphorous acid group, the transparency of the sheet obtained can be more effectively improved.

リンオキソ酸基又はリンオキソ酸基に由来する置換基は、たとえば下記式(1)で表される置換基である。リンオキソ酸基は、たとえばリン酸からヒドロキシ基を取り除いたものにあたる、2価の官能基である。具体的には-PO32で表される基である。リンオキソ酸基に由来する置換基には、リンオキソ酸基の塩、リンオキソ酸エステル基などの置換基が含まれる。なお、リンオキソ酸基に由来する置換基は、リン酸基が縮合した基(たとえばピロリン酸基)として繊維状セルロースに含まれていてもよい。また、リンオキソ酸基は、たとえば、亜リン酸基(ホスホン酸基)であってもよく、リンオキソ酸基に由来する置換基は、亜リン酸基の塩などであってもよい。 The phosphorus oxo acid group or the substituent derived from the phosphorus oxo acid group is, for example, a substituent represented by the following formula (1). A phosphorus oxoacid group is a divalent functional group, for example, equivalent to phosphoric acid with a hydroxyl group removed. Specifically, it is a group represented by -PO 3 H 2 . The substituents derived from the phosphorus oxo acid group include substituents such as salts of the phosphorus oxo acid group and phosphorus oxo acid ester groups. Note that the substituent derived from the phosphorus oxoacid group may be included in the fibrous cellulose as a group (for example, a pyrophosphate group) in which a phosphoric acid group is condensed. Further, the phosphorus oxo acid group may be, for example, a phosphorous acid group (phosphonic acid group), and the substituent derived from the phosphorus oxo acid group may be a salt of a phosphorous acid group.

式(1)中、a、bおよびnは自然数であり、mは任意の数である(ただし、a=b×mである)。α1,α2,・・・,αnおよびα’のうちa個がO-であり、残りはR,ORのいずれかである。なお、各αnおよびα'の全てがO-であっても構わない。Rは、各々、水素原子、飽和-直鎖状炭化水素基、飽和-分岐鎖状炭化水素基、飽和-環状炭化水素基、不飽和-直鎖状炭化水素基、不飽和-分岐鎖状炭化水素基、不飽和-環状炭化水素基、芳香族基、またはこれらの誘導基である。また、式(1)においては、nは1であることが好ましい。 In formula (1), a, b, and n are natural numbers, and m is an arbitrary number (a=b×m). a of α 1 , α 2 , . . . , α n and α′ are O , and the rest are either R or OR. Note that all of α n and α′ may be O . R is a hydrogen atom, a saturated linear hydrocarbon group, a saturated branched hydrocarbon group, a saturated cyclic hydrocarbon group, an unsaturated linear hydrocarbon group, or an unsaturated branched hydrocarbon group, respectively. A hydrogen group, an unsaturated cyclic hydrocarbon group, an aromatic group, or a group derived from these. Further, in formula (1), n is preferably 1.

飽和-直鎖状炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、又はn-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロピル基、又はt-ブチル基等が挙げられるが、特に限定されない。飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンチル基、又はシクロヘキシル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-直鎖状炭化水素基としては、ビニル基、又はアリル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-分岐鎖状炭化水素基としては、i-プロペニル基、又は3-ブテニル基等が挙げられるが、特に限定されない。不飽和-環状炭化水素基としては、シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられるが、特に限定されない。芳香族基としては、フェニル基、又はナフチル基等が挙げられるが、特に限定されない。 Examples of the saturated linear hydrocarbon group include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and the like, but are not particularly limited. Examples of the saturated-branched hydrocarbon group include i-propyl group and t-butyl group, but are not particularly limited. Examples of the saturated cyclic hydrocarbon group include a cyclopentyl group and a cyclohexyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated linear hydrocarbon group include a vinyl group and an allyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated branched hydrocarbon group include an i-propenyl group and a 3-butenyl group, but are not particularly limited. Examples of the unsaturated cyclic hydrocarbon group include a cyclopentenyl group and a cyclohexenyl group, but are not particularly limited. Examples of the aromatic group include a phenyl group and a naphthyl group, but are not particularly limited.

また、Rにおける誘導基としては、上記各種炭化水素基の主鎖又は側鎖に対し、カルボキシ基、ヒドロキシ基、又はアミノ基などの官能基のうち、少なくとも1種類が付加又は置換した状態の官能基が挙げられるが、特に限定されない。また、Rの主鎖を構成する炭素原子数は特に限定されないが、20以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましい。Rの主鎖を構成する炭素原子数を上記範囲とすることにより、リンオキソ酸基の分子量を適切な範囲とすることができ、繊維原料への浸透を容易にし、微細セルロース繊維の収率を高めることもできる。 In addition, the derivative group in R is a functional group in which at least one functional group such as a carboxy group, a hydroxy group, or an amino group is added or substituted to the main chain or side chain of the various hydrocarbon groups mentioned above. Examples include, but are not particularly limited to, groups. Further, the number of carbon atoms constituting the main chain of R is not particularly limited, but is preferably 20 or less, more preferably 10 or less. By setting the number of carbon atoms constituting the main chain of R within the above range, the molecular weight of the phosphorus oxo acid group can be set in an appropriate range, facilitating penetration into the fiber raw material and increasing the yield of fine cellulose fibers. You can also do that.

βb+は有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンである。有機物からなる1価以上の陽イオンとしては、脂肪族アンモニウム、又は芳香族アンモニウムが挙げられ、無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム、若しくはリチウム等のアルカリ金属のイオンや、カルシウム、若しくはマグネシウム等の2価金属の陽イオン、又は水素イオン等が挙げられるが、特に限定されない。これらは1種又は2種類以上を組み合わせて適用することもできる。有機物又は無機物からなる1価以上の陽イオンとしては、βを含む繊維原料を加熱した際に黄変しにくく、また工業的に利用し易いナトリウム、又はカリウムのイオンが好ましいが、特に限定されない。なお、βb+は有機オニウムイオンであってもよい。 β b+ is a monovalent or higher cation consisting of an organic substance or an inorganic substance. Examples of monovalent or more valent cations made of organic substances include aliphatic ammonium or aromatic ammonium, and examples of monovalent or more valent cations made of inorganic substances include ions of alkali metals such as sodium, potassium, or lithium, Examples include cations of divalent metals such as calcium or magnesium, hydrogen ions, etc., but are not particularly limited. These can also be applied singly or in combination of two or more. As monovalent or higher cations made of organic or inorganic substances, sodium or potassium ions are preferred, but are not particularly limited, as they do not easily yellow when β-containing fiber raw materials are heated and are easy to use industrially. Note that β b+ may be an organic onium ion.

繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.50mmol/g以下であることがさらに好ましく、3.00mmol/g以下であることが特に好ましい。イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易とすることができ、繊維状セルロースの安定性を高めることが可能となる。また、イオン性置換基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維状セルロースの増粘剤などの種々用途において良好な特性を発揮することができる。ここで、単位mmol/gにおける分母は、イオン性置換基の対イオンが水素イオン(H+)であるときの繊維状セルロースの質量を示す。 The amount of ionic substituent introduced into the fibrous cellulose is preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more, and 0.50 mmol/g (mass) of fibrous cellulose. It is more preferably at least 1.00 mmol/g, particularly preferably at least 1.00 mmol/g. Further, the amount of ionic substituents introduced into fibrous cellulose is preferably 5.20 mmol/g or less, more preferably 3.65 mmol/g or less, and 3.65 mmol/g or less per 1 g (mass) of fibrous cellulose. It is more preferably at most .50 mmol/g, particularly preferably at most 3.00 mmol/g. By controlling the amount of the ionic substituent to be introduced within the above range, it is possible to easily refine the fiber raw material and improve the stability of the fibrous cellulose. Furthermore, by introducing the amount of ionic substituent within the above range, it is possible to exhibit good properties in various uses such as a thickener for fibrous cellulose. Here, the denominator in the unit mmol/g indicates the mass of the fibrous cellulose when the counter ion of the ionic substituent is a hydrogen ion (H + ).

繊維状セルロースに対するイオン性置換基の導入量は、たとえば中和滴定法により測定することができる。中和滴定法による測定では、得られた繊維状セルロースを含有する分散液に、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリを加えながらpHの変化を求めることにより、導入量を測定する。 The amount of ionic substituents introduced into fibrous cellulose can be measured, for example, by neutralization titration. In the measurement by neutralization titration, the amount introduced is measured by adding an alkali such as an aqueous sodium hydroxide solution to the resulting dispersion containing fibrous cellulose and determining the change in pH.

図1は、リンオキソ酸基を有する繊維状セルロース含有分散液に対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有する分散液を強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図1の上側部に示すような滴定曲線を得る。図1の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図1の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ確認される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用した分散液中に含まれる繊維状セルロースの第1解離酸量と等しくなり、第1終点から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用した分散液中に含まれる繊維状セルロースの第2解離酸量と等しくなり、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用した分散液中に含まれる繊維状セルロースの総解離酸量と等しくなる。そして、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量を滴定対象分散液中の固形分(g)で除して得られる値が、リンオキソ酸基導入量(mmol/g)となる。なお、単にリンオキソ酸基導入量(またはリンオキソ酸基量)と言った場合は、第1解離酸量のことを表す。
なお、図1において、滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼び、第1終点から第2終点までの領域を第2領域と呼ぶ。例えば、リンオキソ酸基がリン酸基の場合であって、このリン酸基が縮合を起こす場合、見かけ上、リンオキソ酸基における弱酸性基量(本明細書では第2解離酸量ともいう)が低下し、第1領域に必要としたアルカリ量と比較して第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなる。一方、リンオキソ酸基における強酸性基量(本明細書では第1解離酸量ともいう)は、縮合の有無に関わらずリン原子の量と一致する。また、リンオキソ酸基が亜リン酸基の場合は、リンオキソ酸基に弱酸性基が存在しなくなるため、第2領域に必要としたアルカリ量が少なくなるか、第2領域に必要としたアルカリ量はゼロとなる場合もある。この場合、滴定曲線において、pHの増分が極大となる点は一つとなる。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH added dropwise to a fibrous cellulose-containing dispersion having phosphorus oxoacid groups and pH. The amount of phosphorus oxoacid groups introduced into fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a dispersion containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. Note that, if necessary, a defibration process similar to the defibration process described below may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin.
Next, a change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve as shown in the upper part of FIG. 1 is obtained. The titration curve shown in the upper part of Figure 1 plots the measured pH against the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of Figure 1 plots the pH measured against the amount of alkali added. Increment (differential value) (1/mmol) is plotted. In this neutralization titration, two points at which the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum are confirmed on a curve in which the measured pH is plotted against the amount of alkali added. Among these, the maximum point of increment obtained first after starting to add the alkali is called the first end point, and the maximum point of increment obtained next is called the second end point. The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid of the fibrous cellulose contained in the dispersion used for titration, and the amount of alkali required from the first end point to the second end point is The amount of alkali becomes equal to the amount of second dissociated acid of fibrous cellulose contained in the dispersion used for titration, and the amount of alkali required from the start of titration to the second end point is contained in the dispersion used for titration. It is equal to the total amount of dissociated acids in fibrous cellulose. Then, the value obtained by dividing the amount of alkali required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the dispersion to be titrated becomes the amount of phosphorus oxo acid group introduced (mmol/g). In addition, when it is simply referred to as the amount of phosphorus oxo acid groups introduced (or the amount of phosphorus oxo acid groups), it refers to the amount of the first dissociated acid.
In FIG. 1, the region from the start of titration to the first end point is called the first region, and the region from the first end point to the second end point is called the second region. For example, when the phosphorus oxo acid group is a phosphoric acid group and this phosphoric acid group causes condensation, the amount of weak acid groups (also referred to herein as the second dissociated acid amount) in the phosphorus oxo acid group appears to be The amount of alkali required in the second region is smaller than the amount of alkali required in the first region. On the other hand, the amount of strong acid groups in the phosphorus oxo acid group (also referred to as the first dissociated acid amount in this specification) matches the amount of phosphorus atoms regardless of the presence or absence of condensation. In addition, when the phosphorus oxo acid group is a phosphorous acid group, there is no weakly acidic group in the phosphorus oxo acid group, so the amount of alkali required for the second region is reduced, or the amount of alkali required for the second region is reduced. may be zero. In this case, in the titration curve, there is one point where the pH increment becomes maximum.

なお、上述のリンオキソ酸基導入量(mmol/g)は、分母が酸型の繊維状セルロースの質量を示すことから、酸型の繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(酸型)と呼ぶ)を示している。一方で、リンオキソ酸基の対イオンが電荷当量となるように任意の陽イオンCに置換されている場合は、分母を当該陽イオンCが対イオンであるときの繊維状セルロースの質量に変換することで、陽イオンCが対イオンである繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基量(以降、リンオキソ酸基量(C型))を求めることができる。
すなわち、下記計算式によって算出する。
リンオキソ酸基量(C型)=リンオキソ酸基量(酸型)/{1+(W-1)×A/1000}
A[mmol/g]:繊維状セルロースが有するリンオキソ酸基由来の総アニオン量(リンオキソ酸基の総解離酸量)
W:陽イオンCの1価あたりの式量(たとえば、Naは23、Alは9)
Note that the above-mentioned amount of phosphorus oxo acid groups introduced (mmol/g) has a denominator indicating the mass of acid type fibrous cellulose. (called the acid form). On the other hand, if the counter ion of the phosphorus oxo acid group is substituted with any cation C so as to have a charge equivalent, convert the denominator to the mass of the fibrous cellulose when the cation C is the counter ion. By doing so, the amount of phosphorus oxo acid groups (hereinafter referred to as the amount of phosphorus oxo acid groups (C type)) that the fibrous cellulose having the cation C as a counter ion can be determined.
That is, it is calculated using the following calculation formula.
Amount of phosphorus oxo acid groups (C type) = Amount of phosphorus oxo acid groups (acid type)/{1+(W-1)×A/1000}
A [mmol/g]: Total amount of anions derived from phosphorus oxo acid groups possessed by fibrous cellulose (total amount of dissociated acids of phosphorus oxo acid groups)
W: formula weight per valence of cation C (for example, 23 for Na, 9 for Al)

なお、滴定法によるリンオキソ酸基量の測定においては、水酸化ナトリウム水溶液1滴の滴下量が多すぎる場合や、滴定間隔が短すぎる場合、本来より低いリンオキソ酸基量となるなど正確な値が得られないことがある。適切な滴下量、滴定間隔としては、例えば、0.1N水酸化ナトリウム水溶液を5~30秒に10~50μLずつ滴定するなどが望ましい。また、繊維状セルロース含有分散液に溶解した二酸化炭素の影響を排除するため、例えば、滴定開始の15分前から滴定終了まで、窒素ガスなどの不活性ガスを分散液に吹き込みながら測定するなどが望ましい。 In addition, when measuring the amount of phosphorus oxo acid groups using the titration method, if the amount of one drop of sodium hydroxide aqueous solution dropped is too large, or if the titration interval is too short, the amount of phosphorus oxo acid groups may be lower than originally expected, resulting in inaccurate values. Sometimes you can't get it. As for an appropriate dropping amount and titration interval, for example, it is desirable to titrate a 0.1N aqueous sodium hydroxide solution at a rate of 10 to 50 μL every 5 to 30 seconds. In addition, in order to eliminate the influence of carbon dioxide dissolved in the fibrous cellulose-containing dispersion, measurements may be performed while blowing an inert gas such as nitrogen gas into the dispersion from 15 minutes before the start of titration until the end of titration. desirable.

図2は、カルボキシ基を有する繊維状セルロースを含有する分散液に対するNaOH滴下量とpHの関係を示すグラフである。繊維状セルロースに対するカルボキシ基の導入量は、たとえば次のように測定される。
まず、繊維状セルロースを含有する分散液を強酸性イオン交換樹脂で処理する。なお、必要に応じて、強酸性イオン交換樹脂による処理の前に、後述の解繊処理工程と同様の解繊処理を測定対象に対して実施してもよい。
次いで、水酸化ナトリウム水溶液を加えながらpHの変化を観察し、図2の上側部に示すような滴定曲線を得る。図2の上側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットしており、図2の下側部に示した滴定曲線では、アルカリを加えた量に対するpHの増分(微分値)(1/mmol)をプロットしている。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が一つ確認され、この極大点を第1終点と呼ぶ。ここで、図2における滴定開始から第1終点までの領域を第1領域と呼ぶ。第1領域で必要としたアルカリ量が、滴定に使用した分散液中のカルボキシ基量と等しくなる。そして、滴定曲線の第1領域で必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象の繊維状セルロースを含有する分散液中の固形分(g)で除すことで、カルボキシ基の導入量(mmol/g)を算出する。
なお、上述のカルボキシ基導入量(mmol/g)は、カルボキシ基の対イオンが水素イオン(H+)であるときの繊維状セルロースの質量1gあたりの置換基量(以降、カルボキシ基量(酸型)と呼ぶ)である。
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of NaOH dropped and pH for a dispersion containing fibrous cellulose having a carboxy group. The amount of carboxy groups introduced into fibrous cellulose is measured, for example, as follows.
First, a dispersion containing fibrous cellulose is treated with a strongly acidic ion exchange resin. Note that, if necessary, a defibration process similar to the defibration process described below may be performed on the measurement target before the treatment with the strongly acidic ion exchange resin.
Next, a change in pH is observed while adding an aqueous sodium hydroxide solution, and a titration curve as shown in the upper part of FIG. 2 is obtained. The titration curve shown in the upper part of Figure 2 plots the measured pH against the amount of alkali added, and the titration curve shown in the lower part of Figure 2 plots the pH measured against the amount of alkali added. Increment (differential value) (1/mmol) is plotted. In this neutralization titration, one point where the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali dropped) becomes maximum is confirmed on the curve plotting the measured pH against the amount of alkali added, and this maximum point is It is called 1 end point. Here, the region from the start of titration to the first end point in FIG. 2 is referred to as a first region. The amount of alkali required in the first region is equal to the amount of carboxy groups in the dispersion used for titration. Then, by dividing the amount of alkali (mmol) required in the first region of the titration curve by the solid content (g) in the dispersion containing the fibrous cellulose to be titrated, the amount of carboxy group introduced (mmol) is calculated. /g).
Note that the above-mentioned amount of carboxy groups introduced (mmol/g) is the amount of substituents per 1 g of mass of fibrous cellulose when the counter ion of the carboxy group is a hydrogen ion (H + ) (hereinafter referred to as the amount of carboxy groups (acid) type).

繊維状セルロースの含有量は、微細繊維状セルロース含有分散液の全質量に対して、
0.05質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、0.2質量%以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロースの含有量は、微細繊維状セルロース含有分散液の全質量に対して、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、30質量%以下であることがさらに好ましく、20質量%以下であることが特に好ましい。
The content of fibrous cellulose is based on the total mass of the fine fibrous cellulose-containing dispersion,
It is preferably 0.05% by mass or more, more preferably 0.1% by mass or more, and even more preferably 0.2% by mass or more. Further, the content of fibrous cellulose is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and 30% by mass or less based on the total mass of the fine fibrous cellulose-containing dispersion. It is more preferable that the amount is 20% by mass or less, and particularly preferably 20% by mass or less.

微細繊維状セルロース含有分散液の全光線透過率は、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。なお、微細繊維状セルロース含有分散液の全光線透過率は100%であってもよい。微細繊維状セルロース含有分散液の全光線透過率は、微細繊維状セルロース含有分散液をイオン交換水で繊維状セルロースの含有量が0.2質量%となるように希釈した後、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)で、光路長1cmの液体用ガラスセル(藤原製作所製、MG-40、逆光路)を用いて、JIS K 7361に準拠して測定される値である。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行う。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置する。 The total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing dispersion is preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and even more preferably 90% or more. Note that the total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing dispersion may be 100%. The total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing dispersion was determined by diluting the fine fibrous cellulose-containing dispersion with ion-exchanged water so that the fibrous cellulose content was 0.2% by mass, and then using a hazemeter (Murakami Color). This is a value measured in accordance with JIS K 7361 using a liquid glass cell (manufactured by Fujiwara Seisakusho, MG-40, reverse light path) with an optical path length of 1 cm. Note that the zero point measurement is performed using ion-exchanged water placed in the same glass cell. Moreover, the dispersion liquid to be measured is left standing in an environment of 23° C. and 50% relative humidity for 24 hours before measurement.

なお、上述した分散液の全光線透過率は、フィルターを通過させる前の分散液の全光線透過率であるが、フィルターを通過させた後の分散液であっても上記同様の全光線透過率が得られることが好ましい。すなわち、フィルター通過後の分散液に含まれる繊維状セルロースの含有量を0.2質量%の分散液とした場合、該分散液の全光線透過率は、80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。 Note that the total light transmittance of the dispersion liquid mentioned above is the total light transmittance of the dispersion liquid before it passes through the filter, but the total light transmittance of the dispersion liquid after passing through the filter also has the same total light transmittance as above. is preferably obtained. That is, when the content of fibrous cellulose contained in the dispersion after passing through the filter is 0.2% by mass, the total light transmittance of the dispersion is preferably 80% or more, and 85%. % or more, more preferably 90% or more.

微細繊維状セルロース含有分散液のヘーズは、2%以下であることが好ましく、1.5%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。微細繊維状セルロース含有分散液のヘーズは、たとえばJIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)で、光路長1cmの液体用ガラスセル(藤原製作所製、MG-40、逆光路)を用いて測定される値である。なお、ゼロ点測定は、同ガラスセルに入れたイオン交換水で行う。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置する。なお、上記分散液の全光線透過率ヘーズは、フィルターを通過させる前の分散液のヘーズであるが、フィルター通過後の分散液であっても上記同様のヘーズが得られることが好ましい。 The haze of the fine fibrous cellulose-containing dispersion is preferably 2% or less, more preferably 1.5% or less, and even more preferably 1% or less. The haze of the fine fibrous cellulose-containing dispersion can be measured, for example, in accordance with JIS K 7136 using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Institute) and a glass cell for liquids with an optical path length of 1 cm (manufactured by Fujiwara Seisakusho, MG-150). 40, reverse optical path). Note that the zero point measurement is performed using ion-exchanged water placed in the same glass cell. Moreover, the dispersion liquid to be measured is left standing in an environment of 23° C. and 50% relative humidity for 24 hours before measurement. Note that the total light transmittance haze of the dispersion liquid is the haze of the dispersion liquid before passing through a filter, but it is preferable that the same haze as described above is obtained even in the dispersion liquid after passing through a filter.

23℃、回転速度0.3rpmの条件で測定した微細繊維状セルロース含有分散液の粘度は、10000mPa・s以上であることが好ましく、50000mPa・s以上であることがより好ましく、100000mPa・s以上であることがさらに好ましく、300000mPa・s以上であることが特に好ましい。なお、23℃、回転速度0.3rpmの条件で測定した微細繊維状セルロース含有分散液の粘度は、4000000mPa・s以下であることが好ましい。通常、高粘度の溶液はフィルターを通過させる際に速度が低下する傾向があり、気泡を抱き込みやすい。このため、シートの生産効率を高め、かつ、シートに抱き込まれる気泡の含有率を低く抑えることは容易ではないが、本発明の製造方法においては、フィルターを通過させる工程において、所定範囲の目開きを有するフィルターを用いることにより、フィルターを通過させる際の速度の低下を抑制し、さらに、気泡の含有率も低く抑えることができる。なお、微細繊維状セルロース含有分散液の粘度を測定する際には、フィルター通過前の分散液を、(株)シンキー社製あわとり練太郎ARE-310で、30分間脱泡した後に測定を行う。粘度の測定にはB型粘度計(BLOOKFIELD社製、アナログ粘度計T-LVT)を用いる。測定条件は、回転速度0.3rpmとし、測定開始から3分後の粘度値を当該分散液の粘度とする。また、測定対象の分散液は測定前に23℃、相対湿度50%の環境下に24時間静置し、測定時の分散液の液温を23℃とする。 The viscosity of the fine fibrous cellulose-containing dispersion measured at 23° C. and a rotation speed of 0.3 rpm is preferably 10,000 mPa·s or more, more preferably 50,000 mPa·s or more, and 100,000 mPa·s or more. It is more preferable that it is, and it is especially preferable that it is 300,000 mPa·s or more. The viscosity of the fine fibrous cellulose-containing dispersion measured at 23° C. and a rotational speed of 0.3 rpm is preferably 4,000,000 mPa·s or less. Typically, highly viscous solutions tend to slow down when passed through a filter and are more likely to entrap air bubbles. For this reason, it is not easy to increase the production efficiency of the sheet and keep the content of air bubbles trapped in the sheet low. However, in the manufacturing method of the present invention, in the process of passing through the filter, By using a filter with openings, it is possible to suppress a decrease in the speed when passing through the filter, and furthermore, it is possible to suppress the content of air bubbles to a low level. In addition, when measuring the viscosity of the fine fibrous cellulose-containing dispersion, the dispersion before passing through the filter is defoamed for 30 minutes using Awatori Rentaro ARE-310 manufactured by Shinky Co., Ltd., and then the measurement is performed. . A B-type viscometer (manufactured by BLOOKFIELD, analog viscometer T-LVT) is used to measure the viscosity. The measurement conditions are a rotational speed of 0.3 rpm, and the viscosity value 3 minutes after the start of the measurement is taken as the viscosity of the dispersion. Further, the dispersion liquid to be measured is left standing for 24 hours in an environment of 23°C and relative humidity of 50% before measurement, and the temperature of the dispersion liquid at the time of measurement is 23°C.

微細繊維状セルロース含有分散液は、微細繊維状セルロースの他に任意成分を含んでいてもよい。任意成分としては、親水性高分子、親水性低分子、有機イオン等を挙げることができる。また、微細繊維状セルロース含有分散液は、任意成分として、界面活性剤、カップリング剤、無機層状化合物、無機化合物、レベリング剤、防腐剤、消泡剤、有機系粒子、潤滑剤、帯電防止剤、紫外線防御剤、染料、顔料、安定剤、磁性粉、配向促進剤、可塑剤、分散剤、および架橋剤から選択される一種または二種以上を含んでいてもよい。 The fine fibrous cellulose-containing dispersion may contain optional components in addition to the fine fibrous cellulose. Examples of optional components include hydrophilic polymers, hydrophilic low molecules, and organic ions. In addition, the fine fibrous cellulose-containing dispersion may optionally contain a surfactant, a coupling agent, an inorganic layered compound, an inorganic compound, a leveling agent, a preservative, an antifoaming agent, an organic particle, a lubricant, and an antistatic agent. , ultraviolet protection agents, dyes, pigments, stabilizers, magnetic powders, alignment promoters, plasticizers, dispersants, and crosslinking agents.

親水性高分子は、親水性の含酸素有機化合物(但し、上記セルロース繊維は除く)であることが好ましく、含酸素有機化合物としては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド、カゼイン、デキストリン、澱粉、変性澱粉、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール(アセトアセチル化ポリビニルアルコール等)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアクリル酸塩類、アクリル酸アルキルエステル共重合体、ウレタン系共重合体、セルロース誘導体(ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等)等が挙げられる。 The hydrophilic polymer is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound (excluding the above-mentioned cellulose fibers), and examples of the oxygen-containing organic compound include polyethylene glycol, polyethylene oxide, casein, dextrin, starch, and modified Starch, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol (acetoacetylated polyvinyl alcohol, etc.), polyvinylpyrrolidone, polyvinyl methyl ether, polyacrylates, acrylic acid alkyl ester copolymers, urethane copolymers, cellulose derivatives (hydroxyethylcellulose, carboxylic acid) ethyl cellulose, carboxymethyl cellulose, etc.).

親水性低分子は、親水性の含酸素有機化合物であることが好ましく、多価アルコールであることがさらに好ましい。多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ソルビトール、エチレングリコール等が挙げられる。 The hydrophilic low molecule is preferably a hydrophilic oxygen-containing organic compound, and more preferably a polyhydric alcohol. Examples of polyhydric alcohols include glycerin, sorbitol, ethylene glycol, and the like.

有機イオンとしては、テトラアルキルアンモニウムイオンやテトラアルキルホスホニウムイオンを挙げることができる。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、例えば、テトラメチルアンモニウムイオン、テトラエチルアンモニウムイオン、テトラプロピルアンモニウムイオン、テトラブチルアンモニウムイオン、テトラペンチルアンモニウムイオン、テトラヘキシルアンモニウムイオン、テトラヘプチルアンモニウムイオン、トリブチルメチルアンモニウムイオン、ラウリルトリメチルアンモニウムイオン、セチルトリメチルアンモニウムイオン、ステアリルトリメチルアンモニウムイオン、オクチルジメチルエチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルエチルアンモニウムイオン、ジデシルジメチルアンモニウムイオン、ラウリルジメチルベンジルアンモニウムイオン、トリブチルベンジルアンモニウムイオンが挙げられる。テトラアルキルホスホニウムイオンとしては、例えばテトラメチルホスホニウムイオン、テトラエチルホスホニウムイオン、テトラプロピルホスホニウムイオン、テトラブチルホスホニウムイオン、およびラウリルトリメチルホスホニウムイオンが挙げられる。また、テトラプロピルオニウムイオン、テトラブチルオニウムイオンとして、それぞれテトラn-プロピルオニウムイオン、テトラn-ブチルオニウムイオンなども挙げることができる。 Examples of organic ions include tetraalkylammonium ions and tetraalkylphosphonium ions. Examples of the tetraalkylammonium ion include tetramethylammonium ion, tetraethylammonium ion, tetrapropylammonium ion, tetrabutylammonium ion, tetrapentylammonium ion, tetrahexylammonium ion, tetraheptylammonium ion, tributylmethylammonium ion, and lauryl trimethyl. Examples include ammonium ion, cetyltrimethylammonium ion, stearyltrimethylammonium ion, octyldimethylethylammonium ion, lauryldimethylethylammonium ion, didecyldimethylammonium ion, lauryldimethylbenzylammonium ion, and tributylbenzylammonium ion. Examples of the tetraalkylphosphonium ion include tetramethylphosphonium ion, tetraethylphosphonium ion, tetrapropylphosphonium ion, tetrabutylphosphonium ion, and lauryltrimethylphosphonium ion. Further, examples of the tetrapropylonium ion and the tetrabutylonium ion include a tetra n-propyl onium ion and a tetra n-butylonium ion, respectively.

<微細繊維状セルロースの製造工程>
<繊維原料>
微細繊維状セルロースは、セルロースを含む繊維原料から製造される。セルロースを含む繊維原料としては、特に限定されないが、入手しやすく安価である点からパルプを用いることが好ましい。パルプとしては、たとえば木材パルプ、非木材パルプ、および脱墨パルプが挙げられる。木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえば広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、溶解パルプ(DP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)および酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)およびケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)およびサーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ等が挙げられる。非木材パルプとしては、特に限定されないが、たとえばコットンリンターおよびコットンリント等の綿系パルプ、麻、麦わらおよびバガス等の非木材系パルプが挙げられる。脱墨パルプとしては、特に限定されないが、たとえば古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。本実施態様のパルプは上記の1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中でも、入手のしやすさという観点からは、たとえば木材パルプおよび脱墨パルプが好ましい。また、木材パルプの中でも、セルロース比率が大きく解繊処理時の微細繊維状セルロースの収率が高い観点や、パルプ中のセルロースの分解が小さく軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースが得られる観点から、たとえば化学パルプがより好ましく、クラフトパルプ、サルファイトパルプがさらに好ましい。なお、軸比の大きい長繊維の微細繊維状セルロースを用いると粘度が高くなる傾向がある。
<Production process of fine fibrous cellulose>
<Fiber raw materials>
Fine fibrous cellulose is produced from a fibrous raw material containing cellulose. The fiber raw material containing cellulose is not particularly limited, but it is preferable to use pulp because it is easily available and inexpensive. Pulps include, for example, wood pulp, non-wood pulp, and deinked pulp. Examples of wood pulp include, but are not limited to, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), dissolving pulp (DP), soda pulp (AP), and unbleached kraft pulp (UKP). ) and chemical pulp such as oxygen bleached kraft pulp (OKP), semi-chemical pulp such as semi-chemical pulp (SCP) and chemical ground wood pulp (CGP), ground wood pulp (GP) and thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. Examples include mechanical pulp. Examples of the non-wood pulp include, but are not particularly limited to, cotton-based pulps such as cotton linters and cotton lint, and non-wood-based pulps such as hemp, wheat straw, and bagasse. Deinked pulp is not particularly limited, but includes, for example, deinked pulp made from waste paper. The pulp of this embodiment may be used alone or in combination of two or more of the above. Among the above-mentioned pulps, wood pulp and deinked pulp are preferable from the viewpoint of easy availability. In addition, among wood pulps, the cellulose ratio is high and the yield of fine fibrous cellulose during fibrillation treatment is high, and the decomposition of cellulose in the pulp is small and long fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio can be obtained. From this point of view, for example, chemical pulp is more preferred, and kraft pulp and sulfite pulp are even more preferred. Note that when long fiber fine fibrous cellulose with a large axial ratio is used, the viscosity tends to increase.

セルロースを含む繊維原料としては、たとえばホヤ類に含まれるセルロースや、酢酸菌が生成するバクテリアセルロースを利用することもできる。また、セルロースを含む繊維原料に代えて、キチン、キトサンなどの直鎖型の含窒素多糖高分子が形成する繊維を用いることもできる。 As the fiber raw material containing cellulose, for example, cellulose contained in sea squirts or bacterial cellulose produced by acetic acid bacteria can also be used. Further, instead of the fiber raw material containing cellulose, fibers formed from linear nitrogen-containing polysaccharide polymers such as chitin and chitosan can also be used.

<リンオキソ酸基導入工程>
微細繊維状セルロースの製造工程は、リンオキソ酸基導入工程を含むことが好ましい。リンオキソ酸基導入工程は、セルロースを含む繊維原料が有する水酸基と反応することで、リンオキソ酸基を導入できる化合物から選択される少なくとも1種の化合物(以下、「化合物A」ともいう)を、セルロースを含む繊維原料に作用させる工程である。この工程により、リンオキソ酸基導入繊維が得られることとなる。
<Phosphorus oxoacid group introduction step>
Preferably, the process for producing fine fibrous cellulose includes a step of introducing a phosphorus oxoacid group. In the step of introducing phosphorus oxoacid groups, at least one compound selected from compounds capable of introducing phosphorus oxoacid groups (hereinafter also referred to as "compound A") is added to cellulose by reacting with hydroxyl groups possessed by fiber raw materials containing cellulose. This is a process of acting on fiber raw materials containing. Through this step, fibers introduced with phosphorus oxo acid groups are obtained.

本実施形態に係るリンオキソ酸基導入工程では、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を、尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種(以下、「化合物B」ともいう)の存在下で行ってもよい。一方で、化合物Bが存在しない状態において、セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応を行ってもよい。 In the phosphorus oxoacid group introduction step according to the present embodiment, a reaction between a cellulose-containing fiber raw material and compound A is performed in the presence of at least one selected from urea and its derivatives (hereinafter also referred to as "compound B"). It's okay. On the other hand, the cellulose-containing fiber raw material and compound A may be reacted in the absence of compound B.

化合物Aを化合物Bとの共存下で繊維原料に作用させる方法の一例としては、乾燥状態、湿潤状態またはスラリー状の繊維原料に対して、化合物Aと化合物Bを混合する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、乾燥状態または湿潤状態の繊維原料を用いることが好ましく、特に乾燥状態の繊維原料を用いることが好ましい。繊維原料の形態は、特に限定されないが、たとえば綿状や薄いシート状であることが好ましい。化合物Aおよび化合物Bは、それぞれ粉末状または溶媒に溶解させた溶液状または融点以上まで加熱して溶融させた状態で繊維原料に添加する方法が挙げられる。これらのうち、反応の均一性が高いことから、溶媒に溶解させた溶液状、特に水溶液の状態で添加することが好ましい。また、化合物Aと化合物Bは繊維原料に対して同時に添加してもよく、別々に添加してもよく、混合物として添加してもよい。化合物Aと化合物Bの添加方法としては、特に限定されないが、化合物Aと化合物Bが溶液状の場合は、繊維原料を溶液内に浸漬し吸液させたのちに取り出してもよいし、繊維原料に溶液を滴下してもよい。また、必要量の化合物Aと化合物Bを繊維原料に添加してもよいし、過剰量の化合物Aと化合物Bをそれぞれ繊維原料に添加した後に、圧搾や濾過によって余剰の化合物Aと化合物Bを除去してもよい。 An example of a method for causing compound A to act on a fiber raw material in the coexistence of compound B includes a method of mixing compound A and compound B with respect to a fiber raw material in a dry state, a wet state, or a slurry state. Among these, it is preferable to use dry or wet fiber raw materials, and it is particularly preferable to use dry fiber raw materials, since the reaction uniformity is high. The form of the fiber raw material is not particularly limited, but it is preferably cotton-like or thin sheet-like, for example. Compound A and compound B may be added to the fiber raw material in the form of a powder, a solution dissolved in a solvent, or a melted state by heating to a temperature higher than the melting point. Among these, it is preferable to add them in the form of a solution dissolved in a solvent, particularly an aqueous solution, since the reaction is highly uniform. Moreover, compound A and compound B may be added to the fiber raw material simultaneously, may be added separately, or may be added as a mixture. The method of adding Compound A and Compound B is not particularly limited, but if Compound A and Compound B are in the form of a solution, the fiber raw material may be immersed in the solution and taken out after absorption; The solution may be added dropwise. Alternatively, the necessary amounts of Compound A and Compound B may be added to the fiber raw material, or after adding excessive amounts of Compound A and Compound B to the fiber raw material, excess Compound A and Compound B may be removed by compression or filtration. May be removed.

本実施態様で使用する化合物Aとしては、リン原子を有し、セルロースとエステル結合を形成可能な化合物であればよく、リン酸もしくはその塩、亜リン酸もしくはその塩、脱水縮合リン酸もしくはその塩、無水リン酸(五酸化二リン)などが挙げられるが特に限定されない。リン酸としては、種々の純度のものを使用することができ、たとえば100%リン酸(正リン酸)や85%リン酸を使用することができる。亜リン酸としては、99%亜リン酸(ホスホン酸)が挙げられる。脱水縮合リン酸は、リン酸が脱水反応により2分子以上縮合したものであり、例えばピロリン酸、ポリリン酸等を挙げることができる。リン酸塩、亜リン酸塩、脱水縮合リン酸塩としては、リン酸、亜リン酸または脱水縮合リン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらは種々の中和度とすることができる。これらのうち、リン酸基の導入効率が高く、後述する解繊工程で解繊効率がより向上しやすく、低コストであり、かつ工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、またはリン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、またはリン酸二水素アンモニウムがより好ましい。 The compound A used in this embodiment may be any compound having a phosphorus atom and capable of forming an ester bond with cellulose, such as phosphoric acid or its salt, phosphorous acid or its salt, dehydrated condensed phosphoric acid or its salt. Examples include salts, phosphoric anhydride (diphosphorus pentoxide), etc., but are not particularly limited. Phosphoric acid of various purity can be used, for example, 100% phosphoric acid (orthophosphoric acid) or 85% phosphoric acid. Examples of phosphorous acid include 99% phosphorous acid (phosphonic acid). Dehydrated condensed phosphoric acid is one in which two or more molecules of phosphoric acid are condensed through a dehydration reaction, and examples include pyrophosphoric acid and polyphosphoric acid. Examples of phosphates, phosphites, and dehydrated condensed phosphates include lithium salts, sodium salts, potassium salts, and ammonium salts of phosphoric acid, phosphorous acid, or dehydrated condensed phosphoric acid, which are It can be made into peace. Among these, phosphoric acid, sodium phosphate Salt, potassium salt of phosphoric acid, or ammonium salt of phosphoric acid is preferred, and phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, or ammonium dihydrogen phosphate is more preferred.

繊維原料に対する化合物Aの添加量は、特に限定されないが、たとえば化合物Aの添加量をリン原子量に換算した場合において、繊維原料(絶乾質量)に対するリン原子の添加量が0.5質量%以上100質量%以下となることが好ましく、1質量%以上50質量%以下となることがより好ましく、2質量%以上30質量%以下となることがさらに好ましい。繊維原料に対するリン原子の添加量を上記範囲内とすることにより、微細繊維状セルロースの収率をより向上させることができる。一方で、繊維原料に対するリン原子の添加量を上記上限値以下とすることにより、収率向上の効果とコストのバランスをとることができる。 The amount of compound A added to the fiber raw material is not particularly limited, but for example, when the amount of compound A added is converted to phosphorus atomic weight, the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material (absolute dry mass) is 0.5% by mass or more. The content is preferably 100% by mass or less, more preferably 1% by mass or more and 50% by mass or less, and even more preferably 2% by mass or more and 30% by mass or less. By controlling the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material within the above range, the yield of fine fibrous cellulose can be further improved. On the other hand, by controlling the amount of phosphorus atoms added to the fiber raw material to be equal to or less than the above upper limit, it is possible to balance the yield improvement effect and cost.

本実施態様で使用する化合物Bは、上述のとおり尿素及びその誘導体から選択される少なくとも1種である。化合物Bとしては、たとえば尿素、ビウレット、1-フェニル尿素、1-ベンジル尿素、1-メチル尿素、および1-エチル尿素などが挙げられる。
反応の均一性を向上させる観点から、化合物Bは水溶液として用いることが好ましい。また、反応の均一性をさらに向上させる観点からは、化合物Aと化合物Bの両方が溶解した水溶液を用いることが好ましい。
Compound B used in this embodiment is at least one selected from urea and its derivatives as described above. Examples of compound B include urea, biuret, 1-phenylurea, 1-benzylurea, 1-methylurea, and 1-ethylurea.
From the viewpoint of improving the uniformity of the reaction, compound B is preferably used as an aqueous solution. Moreover, from the viewpoint of further improving the uniformity of the reaction, it is preferable to use an aqueous solution in which both compound A and compound B are dissolved.

繊維原料(絶乾質量)に対する化合物Bの添加量は、特に限定されないが、たとえば1質量%以上500質量%以下であることが好ましく、10質量%以上400質量%以下であることがより好ましく、100質量%以上350質量%以下であることがさらに好ましい。 The amount of compound B added to the fiber raw material (absolute dry mass) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 500% by mass or less, more preferably 10% by mass or more and 400% by mass or less, It is more preferably 100% by mass or more and 350% by mass or less.

セルロースを含む繊維原料と化合物Aの反応においては、化合物Bの他に、たとえばアミド類またはアミン類を反応系に含んでもよい。アミド類としては、たとえばホルムアミド、ジメチルホルムアミド、アセトアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。アミン類としては、たとえばメチルアミン、エチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。これらの中でも、特にトリエチルアミンは良好な反応触媒として働くことが知られている。 In the reaction of the cellulose-containing fiber raw material and compound A, in addition to compound B, for example, amides or amines may be included in the reaction system. Examples of amides include formamide, dimethylformamide, acetamide, dimethylacetamide, and the like. Examples of amines include methylamine, ethylamine, trimethylamine, triethylamine, monoethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, pyridine, ethylenediamine, and hexamethylenediamine. Among these, triethylamine is known to act as a particularly good reaction catalyst.

リンオキソ酸基導入工程においては、繊維原料に化合物A等を添加又は混合した後、当該繊維原料に対して加熱処理を施すことが好ましい。加熱処理温度としては、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リンオキソ酸基を効率的に導入できる温度を選択することが好ましい。加熱処理温度は、たとえば50℃以上300℃以下であることが好ましく、100℃以上250℃以下であることがより好ましく、130℃以上200℃以下であることがさらに好ましい。また、加熱処理には、種々の熱媒体を有する機器を利用することができ、たとえば撹拌乾燥装置、回転乾燥装置、円盤乾燥装置、ロール型加熱装置、プレート型加熱装置、流動層乾燥装置、気流乾燥装置、減圧乾燥装置、赤外線加熱装置、遠赤外線加熱装置、マイクロ波加熱装置、高周波乾燥装置を用いることができる。 In the phosphorus oxoacid group introduction step, it is preferable to heat-treat the fiber raw material after adding or mixing compound A and the like to the fiber raw material. As the heat treatment temperature, it is preferable to select a temperature at which phosphorus oxo acid groups can be efficiently introduced while suppressing thermal decomposition and hydrolysis reactions of the fibers. The heat treatment temperature is, for example, preferably 50°C or more and 300°C or less, more preferably 100°C or more and 250°C or less, and even more preferably 130°C or more and 200°C or less. In addition, for the heat treatment, equipment having various heat media can be used, such as a stirring dryer, a rotary dryer, a disc dryer, a roll-type heating device, a plate-type heating device, a fluidized bed dryer, an air flow dryer, etc. A drying device, a vacuum drying device, an infrared heating device, a far-infrared heating device, a microwave heating device, and a high frequency drying device can be used.

本実施形態に係る加熱処理においては、たとえば薄いシート状の繊維原料に化合物Aを含浸等の方法により添加した後、加熱する方法や、ニーダー等で繊維原料と化合物Aを混練又は撹拌しながら加熱する方法を採用することができる。これにより、繊維原料における化合物Aの濃度ムラを抑制して、繊維原料に含まれるセルロース繊維表面へより均一にリンオキソ酸基を導入することが可能となる。これは、乾燥に伴い水分子が繊維原料表面に移動する際、溶存する化合物Aが表面張力によって水分子に引き付けられ、同様に繊維原料表面に移動してしまう(すなわち、化合物Aの濃度ムラを生じてしまう)ことを抑制できることに起因するものと考えられる。 In the heat treatment according to this embodiment, for example, the compound A is added to a thin sheet-like fiber raw material by a method such as impregnation, and then heated, or the fiber raw material and compound A are heated while kneading or stirring with a kneader or the like. A method can be adopted. This makes it possible to suppress uneven concentration of compound A in the fiber raw material and more uniformly introduce phosphorus oxoacid groups onto the surface of the cellulose fibers contained in the fiber raw material. This is because when water molecules move to the surface of the fiber raw material during drying, the dissolved compound A is attracted to the water molecules by surface tension and similarly moves to the surface of the fiber raw material (in other words, the concentration unevenness of compound A is reduced). This is thought to be due to the fact that this can be suppressed.

また、加熱処理に用いる加熱装置は、たとえばスラリーが保持する水分、及び化合物Aと繊維原料中のセルロース等が含む水酸基等との脱水縮合(リン酸エステル化)反応に伴って生じる水分、を常に装置系外に排出できる装置であることが好ましい。このような加熱装置としては、例えば送風方式のオーブン等が挙げられる。装置系内の水分を常に排出することにより、リン酸エステル化の逆反応であるリン酸エステル結合の加水分解反応を抑制できることに加えて、繊維中の糖鎖の酸加水分解を抑制することもできる。このため、軸比の高い微細繊維状セルロースを得ることが可能となる。 In addition, the heating device used for the heat treatment constantly removes, for example, the water retained in the slurry and the water generated due to the dehydration condensation (phosphate esterification) reaction between Compound A and hydroxyl groups contained in cellulose, etc. in the fiber raw material. Preferably, the device is capable of being discharged outside the device system. Examples of such a heating device include a blower type oven and the like. By constantly draining water from the equipment system, it is possible to suppress the hydrolysis reaction of phosphate ester bonds, which is the reverse reaction of phosphoric acid esterification, and also to suppress acid hydrolysis of sugar chains in fibers. can. Therefore, it becomes possible to obtain fine fibrous cellulose with a high axial ratio.

加熱処理の時間は、たとえば繊維原料から実質的に水分が除かれてから1秒以上300分以下であることが好ましく、1秒以上1000秒以下であることがより好ましく、10秒以上800秒以下であることがさらに好ましい。本実施形態では、加熱温度と加熱時間を適切な範囲とすることにより、リンオキソ酸基の導入量を好ましい範囲内とすることができる。 The heat treatment time is preferably 1 second or more and 300 minutes or less, more preferably 1 second or more and 1000 seconds or less, and 10 seconds or more and 800 seconds or less after water is substantially removed from the fiber raw material, for example. It is more preferable that In this embodiment, by setting the heating temperature and heating time within appropriate ranges, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced can be within a preferable range.

リンオキソ酸基導入工程は、少なくとも1回行えば良いが、2回以上繰り返して行うこともできる。2回以上のリンオキソ酸基導入工程を行うことにより、繊維原料に対して多くのリンオキソ酸基を導入することができる。本実施形態においては、好ましい態様の一例として、リンオキソ酸基導入工程を2回行う場合が挙げられる。 The step of introducing a phosphorus oxoacid group may be carried out at least once, but it can also be carried out twice or more. By performing the phosphorus oxo acid group introduction step twice or more, a large number of phosphorus oxo acid groups can be introduced into the fiber raw material. In this embodiment, as an example of a preferable aspect, a case where the phosphorus oxoacid group introduction step is performed twice is mentioned.

繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、1.00mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、繊維原料に対するリンオキソ酸基の導入量は、たとえば微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.20mmol/g以下であることが好ましく、3.65mmol/g以下であることがより好ましく、3.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。リンオキソ酸基の導入量を上記範囲内とすることにより、繊維原料の微細化を容易にし、微細繊維状セルロースの安定性を高めることができる。 The amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fiber raw material is preferably 0.10 mmol/g or more, more preferably 0.20 mmol/g or more, and 0.50 mmol/g per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. It is more preferably at least 1.00 mmol/g, particularly preferably at least 1.00 mmol/g. Further, the amount of phosphorus oxo acid groups introduced into the fiber raw material is preferably 5.20 mmol/g or less, more preferably 3.65 mmol/g or less, for example, per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. More preferably, it is 00 mmol/g or less. By introducing the amount of phosphorus oxo acid groups within the above range, it is possible to easily refine the fiber raw material and improve the stability of the fine fibrous cellulose.

<カルボキシ基導入工程>
カルボキシ基導入工程は、セルロースを含む繊維原料に対し、オゾン酸化やフェントン法による酸化、TEMPO酸化処理などの酸化処理やカルボン酸由来の基を有する化合物もしくはその誘導体、またはカルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物もしくはその誘導体によって処理することにより行われる。
<Carboxy group introduction step>
In the carboxy group introduction step, the fiber raw material containing cellulose is subjected to oxidation treatment such as ozone oxidation, oxidation by the Fenton method, TEMPO oxidation treatment, a compound having a group derived from a carboxylic acid or a derivative thereof, or a compound having a group derived from a carboxylic acid. This is carried out by treating the compound with an acid anhydride or a derivative thereof.

カルボン酸由来の基を有する化合物としては、特に限定されないが、たとえばマレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸等のトリカルボン酸化合物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の誘導体としては、特に限定されないが、たとえばカルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシ基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては、とくに限定されないが、たとえばマレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。 Compounds having carboxylic acid-derived groups include, but are not particularly limited to, dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid, and itaconic acid, and citric acid and aconitic acid. Examples include tricarboxylic acid compounds. Further, derivatives of compounds having a carboxylic acid-derived group include, but are not particularly limited to, for example, imidized acid anhydrides of compounds having a carboxy group, and derivatives of acid anhydrides of compounds having a carboxy group. Examples of imidized acid anhydrides of compounds having a carboxyl group include, but are not limited to, imidized dicarboxylic acid compounds such as maleimide, succinimide, and phthalic acid imide.

カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物としては、特に限定されないが、たとえば無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。また、カルボン酸由来の基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、特に限定されないが、たとえばジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等のカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が、アルキル基、フェニル基等の置換基により置換されたものが挙げられる。 Acid anhydrides of compounds having carboxylic acid-derived groups include, but are not particularly limited to, dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Examples include acid anhydrides. In addition, acid anhydride derivatives of compounds having a group derived from carboxylic acid include, but are not particularly limited to, for example, dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, and the like. Examples include acid anhydrides in which at least some of the hydrogen atoms are substituted with substituents such as alkyl groups and phenyl groups.

カルボキシ基導入工程において、TEMPO酸化処理を行う場合には、たとえばその処理をpHが6以上8以下の条件で行うことが好ましい。このような処理は、中性TEMPO酸化処理ともいう。中性TEMPO酸化処理は、たとえばリン酸ナトリウム緩衝液(pH=6.8)に、繊維原料としてパルプと、触媒としてTEMPO(2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシル)等のニトロキシラジカル、犠牲試薬として次亜塩素酸ナトリウムを添加することで行うことができる。さらに亜塩素酸ナトリウムを共存させることによって、酸化の過程で発生するアルデヒドを、効率的にカルボキシ基まで酸化することができる。また、TEMPO酸化処理は、その処理をpHが10以上11以下の条件で行ってもよい。このような処理は、アルカリTEMPO酸化処理ともいう。アルカリTEMPO酸化処理は、たとえば繊維原料としてのパルプに対し、触媒としてTEMPO等のニトロキシラジカルと、共触媒として臭化ナトリウムと、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより行うことができる。 In the carboxyl group introduction step, when TEMPO oxidation treatment is performed, it is preferable to perform the treatment under conditions where the pH is 6 or more and 8 or less, for example. Such treatment is also referred to as neutral TEMPO oxidation treatment. Neutral TEMPO oxidation treatment involves, for example, adding pulp as a fiber raw material and TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl) or the like as a catalyst in a sodium phosphate buffer (pH = 6.8). This can be done by adding nitroxy radicals and sodium hypochlorite as a sacrificial reagent. Furthermore, by coexisting sodium chlorite, aldehyde generated during the oxidation process can be efficiently oxidized to carboxy groups. Further, the TEMPO oxidation treatment may be performed under conditions where the pH is 10 or more and 11 or less. Such treatment is also referred to as alkaline TEMPO oxidation treatment. Alkaline TEMPO oxidation treatment can be performed, for example, by adding a nitroxy radical such as TEMPO as a catalyst, sodium bromide as a cocatalyst, and sodium hypochlorite as an oxidizing agent to pulp as a fiber raw material. .

繊維原料に対するカルボキシ基の導入量は、置換基の種類によっても変わるが、たとえばTEMPO酸化によりカルボキシ基を導入する場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり0.10mmol/g以上であることが好ましく、0.20mmol/g以上であることがより好ましく、0.50mmol/g以上であることがさらに好ましく、0.90mmol/g以上であることがとくに好ましい。また、2.5mmol/g以下であることが好ましく、2.20mmol/g以下であることがより好ましく、2.00mmol/g以下であることがさらに好ましい。その他、置換基がカルボキシメチル基である場合、微細繊維状セルロース1g(質量)あたり5.8mmol/g以下であってもよい。 The amount of carboxy groups introduced into the fiber raw material varies depending on the type of substituent, but for example, when introducing carboxy groups by TEMPO oxidation, it is preferably 0.10 mmol/g or more per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose. , more preferably 0.20 mmol/g or more, even more preferably 0.50 mmol/g or more, particularly preferably 0.90 mmol/g or more. Moreover, it is preferably 2.5 mmol/g or less, more preferably 2.20 mmol/g or less, and even more preferably 2.00 mmol/g or less. In addition, when the substituent is a carboxymethyl group, the amount may be 5.8 mmol/g or less per 1 g (mass) of fine fibrous cellulose.

<洗浄工程>
本実施形態における微細繊維状セルロースの製造方法においては、必要に応じてイオン性置換基導入繊維に対して洗浄工程を行うことができる。洗浄工程は、たとえば水や有機溶媒によりイオン性置換基導入繊維を洗浄することにより行われる。また、洗浄工程は後述する各工程の後に行われてもよく、各洗浄工程において実施される洗浄回数は、特に限定されない。
<Cleaning process>
In the method for producing fine fibrous cellulose in this embodiment, the ionic substituent-introduced fibers can be subjected to a washing step, if necessary. The washing step is performed by washing the ionic substituent-introduced fiber with water or an organic solvent, for example. Further, the cleaning step may be performed after each step described below, and the number of times of cleaning performed in each cleaning step is not particularly limited.

<アルカリ処理工程>
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性置換基導入工程と、後述する解繊処理工程との間に、繊維原料に対してアルカリ処理を行ってもよい。アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えばアルカリ溶液中に、イオン性置換基導入繊維を浸漬する方法が挙げられる。
<Alkali treatment process>
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to alkali treatment between the ionic substituent introduction step and the defibration step described below. The alkali treatment method is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the ionic substituent-introduced fiber in an alkaline solution.

アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、特に限定されず、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。本実施形態においては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムをアルカリ化合物として用いることが好ましい。また、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水または有機溶媒のいずれであってもよい。中でも、アルカリ溶液に含まれる溶媒は、水、またはアルコールに例示される極性有機溶媒などを含む極性溶媒であることが好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒であることがより好ましい。アルカリ溶液としては、汎用性が高いことから、たとえば水酸化ナトリウム水溶液、または水酸化カリウム水溶液が好ましい。 The alkaline compound contained in the alkaline solution is not particularly limited, and may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound. In this embodiment, it is preferable to use, for example, sodium hydroxide or potassium hydroxide as the alkaline compound because of its high versatility. Moreover, the solvent contained in the alkaline solution may be either water or an organic solvent. Among these, the solvent contained in the alkaline solution is preferably a polar solvent containing water or a polar organic solvent such as alcohol, and more preferably an aqueous solvent containing at least water. The alkaline solution is preferably, for example, a sodium hydroxide aqueous solution or a potassium hydroxide aqueous solution because of its high versatility.

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上80℃以下であることが好ましく、10℃以上60℃以下であることがより好ましい。アルカリ処理工程におけるリンオキソ酸基導入繊維のアルカリ溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上30分以下であることが好ましく、10分以上20分以下であることがより好ましい。アルカリ処理におけるアルカリ溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえばリンオキソ酸基導入繊維の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5°C or more and 80°C or less, and more preferably 10°C or more and 60°C or less. The immersion time of the phosphorus oxo acid group-introduced fibers in the alkaline solution in the alkali treatment step is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 minutes or more and 30 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 20 minutes or less. The amount of alkaline solution used in the alkali treatment is not particularly limited, but is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less based on the absolute dry mass of the phosphorus oxo acid group-introduced fiber. It is more preferable that

アルカリ処理工程におけるアルカリ溶液の使用量を減らすために、イオン性置換基導入工程の後であってアルカリ処理工程の前に、リンオキソ酸基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄してもよい。アルカリ処理工程の後であって解繊処理工程の前には、取り扱い性を向上させる観点から、アルカリ処理を行ったイオン性置換基導入繊維を水や有機溶媒により洗浄することが好ましい。 In order to reduce the amount of alkaline solution used in the alkali treatment step, the phosphorus oxoacid group-introduced fibers may be washed with water or an organic solvent after the ionic substituent introduction step and before the alkali treatment step. After the alkali treatment step and before the fibrillation treatment step, the ionic substituent-introduced fibers subjected to the alkali treatment are preferably washed with water or an organic solvent from the viewpoint of improving handling properties.

<酸処理工程>
微細繊維状セルロースを製造する場合、イオン性置換基を導入する工程と、後述する解繊処理工程の間に、繊維原料に対して酸処理を行ってもよい。例えば、イオン性置換基導入工程、酸処理、アルカリ処理及び解繊処理をこの順で行ってもよい。
<Acid treatment process>
When producing fine fibrous cellulose, the fiber raw material may be subjected to acid treatment between the step of introducing an ionic substituent and the defibration step described below. For example, the ionic substituent introduction step, acid treatment, alkali treatment, and fibrillation treatment may be performed in this order.

酸処理の方法としては、特に限定されないが、たとえば酸を含有する酸性液中に繊維原料を浸漬する方法が挙げられる。使用する酸性液の濃度は、特に限定されないが、たとえば10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。また、使用する酸性液のpHは、特に限定されないが、たとえば0以上4以下であることが好ましく、1以上3以下であることがより好ましい。酸性液に含まれる酸としては、たとえば無機酸、スルホン酸、カルボン酸等を用いることができる。無機酸としては、たとえば硫酸、硝酸、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、次亜塩素酸、亜塩素酸、塩素酸、過塩素酸、リン酸、ホウ酸等が挙げられる。スルホン酸としては、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられる。カルボン酸としては、たとえばギ酸、酢酸、クエン酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸等が挙げられる。これらの中でも、塩酸または硫酸を用いることが特に好ましい。 The acid treatment method is not particularly limited, but includes, for example, a method of immersing the fiber raw material in an acidic solution containing an acid. The concentration of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less. Further, the pH of the acidic liquid used is not particularly limited, but is preferably, for example, 0 or more and 4 or less, more preferably 1 or more and 3 or less. As the acid contained in the acidic liquid, for example, inorganic acids, sulfonic acids, carboxylic acids, etc. can be used. Examples of inorganic acids include sulfuric acid, nitric acid, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydroiodic acid, hypochlorous acid, chlorous acid, chloric acid, perchloric acid, phosphoric acid, and boric acid. Examples of the sulfonic acid include methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid. Examples of carboxylic acids include formic acid, acetic acid, citric acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, and tartaric acid. Among these, it is particularly preferable to use hydrochloric acid or sulfuric acid.

酸処理における酸溶液の温度は、特に限定されないが、たとえば5℃以上100℃以下が好ましく、20℃以上90℃以下がより好ましい。酸処理における酸溶液への浸漬時間は、特に限定されないが、たとえば5分以上120分以下が好ましく、10分以上60分以下がより好ましい。酸処理における酸溶液の使用量は、特に限定されないが、たとえば繊維原料の絶対乾燥質量に対して100質量%以上100000質量%以下であることが好ましく、1000質量%以上10000質量%以下であることがより好ましい。 The temperature of the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably, for example, 5°C or higher and 100°C or lower, more preferably 20°C or higher and 90°C or lower. The immersion time in the acid solution in the acid treatment is not particularly limited, but is preferably, for example, 5 minutes or more and 120 minutes or less, and more preferably 10 minutes or more and 60 minutes or less. The amount of acid solution used in the acid treatment is not particularly limited, but for example, it is preferably 100% by mass or more and 100,000% by mass or less, and 1000% by mass or more and 10,000% by mass or less based on the absolute dry mass of the fiber raw material. is more preferable.

<解繊処理>
イオン性置換基導入繊維を解繊処理工程で解繊処理することにより、微細繊維状セルロースが得られる。解繊処理工程においては、たとえば解繊処理装置を用いることができる。解繊処理装置は、特に限定されないが、たとえば高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、またはビーターなどを使用することができる。上記解繊処理装置の中でも、粉砕メディアの影響が少なく、コンタミネーションのおそれが少ない高速解繊機、高圧ホモジナイザー、超高圧ホモジナイザーを用いるのがより好ましい。
<Defibration treatment>
Fine fibrous cellulose is obtained by defibrating the ionic substituent-introduced fibers in the defibrating process. In the defibration processing step, for example, a defibration processing device can be used. The defibration processing equipment is not particularly limited, but includes, for example, a high-speed defibrator, a grinder (stone mill-type crusher), a high-pressure homogenizer, an ultra-high-pressure homogenizer, a high-pressure collision type crusher, a ball mill, a bead mill, a disc-type refiner, a conical refiner, and a biaxial refiner. A kneader, a vibratory mill, a homomixer under high speed rotation, an ultrasonic disperser, or a beater can be used. Among the above-mentioned defibration processing devices, it is more preferable to use a high-speed defibrator, a high-pressure homogenizer, and an ultra-high-pressure homogenizer, which are less affected by the crushing media and have less risk of contamination.

解繊処理工程においては、たとえばイオン性置換基導入繊維を、分散媒により希釈してスラリー状にすることが好ましい。分散媒としては、水、および極性有機溶媒などの有機溶媒から選択される1種または2種以上を使用することができる。極性有機溶媒としては、特に限定されないが、たとえばアルコール類、多価アルコール類、ケトン類、エーテル類、エステル類、非プロトン性極性溶媒等が好ましい。アルコール類としては、たとえばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、イソブチルアルコール等が挙げられる。多価アルコール類としては、たとえばエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどが挙げられる。ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等が挙げられる。エーテル類としては、たとえばジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。エステル類としては、たとえば酢酸エチル、酢酸ブチル等が挙げられる。非プロトン性極性溶媒としてはジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAc)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)等が挙げられる。 In the fibrillation treatment step, it is preferable that, for example, the ionic substituent-introduced fibers are diluted with a dispersion medium to form a slurry. As the dispersion medium, one or more types selected from water and organic solvents such as polar organic solvents can be used. The polar organic solvent is not particularly limited, but preferably includes alcohols, polyhydric alcohols, ketones, ethers, esters, aprotic polar solvents, and the like. Examples of alcohols include methanol, ethanol, isopropanol, n-butanol, and isobutyl alcohol. Examples of polyhydric alcohols include ethylene glycol, propylene glycol, and glycerin. Examples of ketones include acetone and methyl ethyl ketone (MEK). Examples of the ethers include diethyl ether, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol mono-n-butyl ether, and propylene glycol monomethyl ether. Examples of esters include ethyl acetate and butyl acetate. Examples of the aprotic polar solvent include dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMAc), and N-methyl-2-pyrrolidinone (NMP).

解繊処理時の微細繊維状セルロースの固形分濃度は適宜設定できる。また、イオン性置換基導入繊維を分散媒に分散させて得たスラリー中には、例えば水素結合性のある尿素などのリンオキソ酸基導入繊維以外の固形分が含まれていてもよい。 The solid content concentration of the fine fibrous cellulose during the defibration treatment can be set as appropriate. Further, the slurry obtained by dispersing the ionic substituent-introduced fibers in a dispersion medium may contain solids other than the phosphorus-oxo acid group-introduced fibers, such as urea having hydrogen bonding properties.

(微細繊維状セルロース含有シート)
本発明は、上述した微細繊維状セルロース含有シートの製造方法で製造された微細繊維状セルロース含有シートに関するものであってもよい。繊維状セルロースの含有量は、微細繊維状セルロース含有シートの全質量に対して、1質量%以上であることが好ましく、2質量%以上であることがより好ましく、3質量%以上であることがさらに好ましい。また、繊維状セルロースの含有量は、微細繊維状セルロース含有シートの全質量に対して、100質量%であってもよいが、分散液に含まれ得る任意成分を適宜含んでいてもよい。
(Fine fibrous cellulose-containing sheet)
The present invention may also relate to a fine fibrous cellulose-containing sheet manufactured by the method for manufacturing a fine fibrous cellulose-containing sheet described above. The content of fibrous cellulose is preferably 1% by mass or more, more preferably 2% by mass or more, and preferably 3% by mass or more with respect to the total mass of the fine fibrous cellulose-containing sheet. More preferred. Further, the content of fibrous cellulose may be 100% by mass based on the total mass of the fine fibrous cellulose-containing sheet, but optional components that may be included in the dispersion may be included as appropriate.

上述した製造方法で製造される微細繊維状セルロース含有シートの厚みは、5μm以上であることが好ましく8μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることがさらに好ましい。また、微細繊維状セルロース含有シートの厚みは、1000μm以下であることが好ましく800μm以下であることがより好ましく、600μm以下であることがさらに好ましい。 The thickness of the fine fibrous cellulose-containing sheet produced by the above-described production method is preferably 5 μm or more, more preferably 8 μm or more, and even more preferably 10 μm or more. Further, the thickness of the fine fibrous cellulose-containing sheet is preferably 1000 μm or less, more preferably 800 μm or less, and even more preferably 600 μm or less.

微細繊維状セルロース含有シートの坪量は、10g/m2以上であることが好ましく、30g/m2以上であることがより好ましく、50g/m2以上であることがさらに好ましく、100g/m2以上であることが特に好ましい。また、微細繊維状セルロース含有シートの坪量は、1000g/m2以下であることが好ましく、800g/m2以下であることがより好ましく、600g/m2以下であることがさらに好ましい。ここで、微細繊維状セルロース含有シートの坪量は、JIS P 8124:2011に準拠して算出される値である。 The basis weight of the fine fibrous cellulose-containing sheet is preferably 10 g/m 2 or more, more preferably 30 g/m 2 or more, even more preferably 50 g/m 2 or more, and 100 g/m 2 It is particularly preferable that it is above. Further, the basis weight of the fine fibrous cellulose-containing sheet is preferably 1000 g/m 2 or less, more preferably 800 g/m 2 or less, and even more preferably 600 g/m 2 or less. Here, the basis weight of the fine fibrous cellulose-containing sheet is a value calculated in accordance with JIS P 8124:2011.

微細繊維状セルロース含有シートのヘーズは、たとえば2%以下であることが好ましく、1.5%以下であることがより好ましく、1%以下であることがさらに好ましい。一方で、微細繊維状セルロース含有シートのヘーズの下限値は、とくに限定されず、たとえば0%であってもよい。ここで、微細繊維状セルロース含有シートのヘーズは、JIS K 7136に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて測定される値である。 The haze of the fine fibrous cellulose-containing sheet is, for example, preferably 2% or less, more preferably 1.5% or less, and even more preferably 1% or less. On the other hand, the lower limit of the haze of the fine fibrous cellulose-containing sheet is not particularly limited, and may be, for example, 0%. Here, the haze of the fine fibrous cellulose-containing sheet is a value measured using a haze meter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Institute) in accordance with JIS K 7136.

微細繊維状セルロース含有シートの全光線透過率は、たとえば80%以上であることが好ましく、85%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。一方で、微細繊維状セルロース含有シートの全光線透過率の上限値は、とくに限定されず、たとえば100%であってもよい。ここで、微細繊維状セルロース含有シートの全光線透過率は、JIS K 7361に準拠し、ヘーズメータ(村上色彩技術研究所社製、HM-150)を用いて測定される値である。 The total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing sheet is, for example, preferably 80% or more, more preferably 85% or more, and even more preferably 90% or more. On the other hand, the upper limit of the total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing sheet is not particularly limited, and may be, for example, 100%. Here, the total light transmittance of the fine fibrous cellulose-containing sheet is a value measured using a hazemeter (HM-150, manufactured by Murakami Color Research Institute) in accordance with JIS K 7361.

以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。 EXAMPLES The features of the present invention will be explained in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples. The materials, usage amounts, proportions, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the specific examples shown below.

[製造例1]
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量208g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、リン酸二水素アンモニウムと尿素の混合水溶液を添加して、リン酸二水素アンモニウム45質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調整し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で200秒加熱し、パルプ中のセルロースにリン酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプAを得た。
[Manufacture example 1]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 208 g/m 2 sheet form, Canadian standard freeness (CSF) measured according to JIS P 8121 after disintegration is 700 ml) It was used. This raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of ammonium dihydrogen phosphate and urea is added to 100 parts by mass (absolutely dry mass) of the above raw material pulp to obtain 45 parts by mass of ammonium dihydrogen phosphate, 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water. A pulp impregnated with a chemical solution was obtained. Next, the resulting chemical solution-impregnated pulp was heated for 200 seconds in a hot air dryer at 165°C to introduce phosphoric acid groups into the cellulose in the pulp, thereby obtaining phosphorus oxo-oxidized pulp A.

[洗浄処理]
次いで、得られたリンオキソ酸化パルプAに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、リンオキソ酸化パルプA100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
[Cleaning process]
Next, the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A was subjected to a washing treatment. The washing treatment was carried out by pouring 10 L of ion-exchanged water into 100 g (absolutely dry mass) of phosphorus oxo-oxidized pulp A, stirring the resulting pulp dispersion so that the pulp was evenly dispersed, and then repeating the process of filtering and dehydrating. went. The washing end point was determined when the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less.

[中和処理]
次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリンオキソ酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプAを得た。次いで、中和処理後のリンオキソ酸化パルプAに対して、上記洗浄処理を行った。
[Neutralization treatment]
Next, the washed phosphorus oxo-oxidized pulp was neutralized as follows. First, after diluting the washed phosphorus oxo-oxidized pulp with 10 L of ion exchange water, a 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little while stirring to obtain a phosphorus oxo-oxidized pulp slurry with a pH of 12 to 13. . Next, the phosphorus oxo-oxidized pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorus oxo-oxidized pulp A. Next, the above-mentioned washing treatment was performed on the phosphorus oxo-oxidized pulp A after the neutralization treatment.

これにより得られたリンオキソ酸化パルプに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1230cm-1付近にリン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプにリン酸基が付加されていることが確認された。また、得られたリンオキソ酸化パルプAを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the phosphorus oxo-oxidized pulp thus obtained was measured using FT-IR. As a result, absorption based on P=O of phosphoric acid groups was observed near 1230 cm −1 , and it was confirmed that phosphoric acid groups were added to the pulp. In addition, when the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A was sampled and analyzed using an X-ray diffraction device, two positions near 2θ = 14° or more and 17° or less and 2θ = 22° or more and 23° or less were detected. A typical peak was observed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present.

[解繊処理]
得られたリンオキソ酸化パルプAにイオン交換水を添加し、固形分濃度が2質量%のスラリーを調製した。このスラリーを、湿式微粒化装置(スギノマシン社製、スターバースト)で200MPaの圧力にて2回処理し、微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液Aを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。なお、後述する[リンオキソ酸基量の測定]に記載の測定方法で測定されるリンオキソ酸基量(第1解離酸量)は1.45mmol/gだった。なお、総解離酸量は、2.45mmol/gであった。
[Defibration processing]
Ion-exchanged water was added to the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp A to prepare a slurry having a solid content concentration of 2% by mass. This slurry was treated twice at a pressure of 200 MPa with a wet atomizer (Starburst, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion A containing fine fibrous cellulose. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose maintained cellulose type I crystals. Further, when the fiber width of the fine fibrous cellulose was measured using a transmission electron microscope, it was 3 to 5 nm. The amount of phosphorus oxo acid groups (first dissociated acid amount) measured by the measurement method described in [Measurement of phosphorus oxo acid group amount] described later was 1.45 mmol/g. Note that the total amount of dissociated acids was 2.45 mmol/g.

[製造例2]
原料パルプとして、王子製紙製の針葉樹クラフトパルプ(固形分93質量%、坪量245g/m2シート状、離解してJIS P 8121に準じて測定されるカナダ標準濾水度(CSF)が700ml)を使用した。この原料パルプに対してリンオキソ酸化処理を次のようにして行った。まず、上記原料パルプ100質量部(絶乾質量)に、亜リン酸(ホスホン酸)と尿素の混合水溶液を添加して、亜リン酸(ホスホン酸)33質量部、尿素120質量部、水150質量部となるように調製し、薬液含浸パルプを得た。次いで、得られた薬液含浸パルプを165℃の熱風乾燥機で250秒加熱し、パルプ中のセルロースに亜リン酸基を導入し、リンオキソ酸化パルプBを得た。
[Manufacture example 2]
As raw material pulp, softwood kraft pulp manufactured by Oji Paper (solid content 93% by mass, basis weight 245g/m 2 sheet form, Canadian standard freeness (CSF) measured according to JIS P 8121 after disintegration is 700ml) It was used. This raw material pulp was subjected to phosphorus oxo oxidation treatment as follows. First, a mixed aqueous solution of phosphorous acid (phosphonic acid) and urea was added to 100 parts by mass (absolutely dry mass) of the raw material pulp, and 33 parts by mass of phosphorous acid (phosphonic acid), 120 parts by mass of urea, and 150 parts by mass of water were added. A pulp impregnated with a chemical solution was obtained. Next, the resulting chemical solution-impregnated pulp was heated in a hot air dryer at 165° C. for 250 seconds to introduce phosphorous acid groups into the cellulose in the pulp, thereby obtaining phosphorus oxo-oxidized pulp B.

[洗浄処理]
次いで、得られたリンオキソ酸化パルプBに対して洗浄処理を行った。洗浄処理は、リンオキソ酸化パルプB100g(絶乾質量)に対して10Lのイオン交換水を注いで得たパルプ分散液を、パルプが均一に分散するよう撹拌した後、濾過脱水する操作を繰り返すことにより行った。ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となった時点で、洗浄終点とした。
[Cleaning process]
Next, the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp B was subjected to a washing treatment. The washing treatment was performed by pouring 10 L of ion-exchanged water onto 100 g (absolutely dry mass) of phosphorus oxo-oxidized pulp B, stirring the resulting pulp dispersion so that the pulp was uniformly dispersed, and then repeating the process of filtering and dehydrating the pulp dispersion. went. The washing end point was determined when the electrical conductivity of the filtrate became 100 μS/cm or less.

[中和処理]
次いで、洗浄後のリンオキソ酸化パルプBに対して中和処理を次のようにして行った。まず、洗浄後のリンオキソ酸化パルプBを10Lのイオン交換水で希釈した後、撹拌しながら1Nの水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加することにより、pHが12以上13以下のリンオキソ酸化パルプスラリーを得た。次いで、当該リンオキソ酸化パルプスラリーを脱水して、中和処理が施されたリンオキソ酸化パルプBを得た。次いで、中和処理後のリンオキソ酸化パルプBに対して、上記洗浄処理を行った。
[Neutralization treatment]
Next, the washed phosphorus oxo-oxidized pulp B was neutralized in the following manner. First, after diluting the washed phosphorus oxo-oxidized pulp B with 10 L of ion exchange water, a 1N aqueous sodium hydroxide solution is added little by little while stirring to obtain a phosphorus oxo-oxidized pulp slurry with a pH of 12 to 13. Ta. Next, the phosphorus oxo-oxidized pulp slurry was dehydrated to obtain a neutralized phosphorus oxo-oxidized pulp B. Next, the above-mentioned washing treatment was performed on the phosphorus oxo-oxidized pulp B after the neutralization treatment.

これにより得られたリンオキソ酸化パルプBに対しFT-IRを用いて赤外線吸収スペクトルの測定を行った。その結果、1210cm-1付近に亜リン酸基の互変異性体であるホスホン酸基のP=Oに基づく吸収が観察され、パルプに亜リン酸基(ホスホン酸基)が付加されていることが確認された。また、得られたリンオキソ酸化パルプBを供試して、X線回折装置にて分析を行ったところ、2θ=14°以上17°以下付近と2θ=22°以上23°以下付近の2箇所の位置に典型的なピークが確認され、セルロースI型結晶を有していることが確認された。 The infrared absorption spectrum of the phosphorus oxo-oxidized pulp B thus obtained was measured using FT-IR. As a result, an absorption based on P=O of a phosphonic acid group, which is a tautomer of a phosphorous acid group, was observed near 1210 cm -1 , indicating that a phosphorous acid group (phosphonic acid group) was added to the pulp. was confirmed. In addition, when the obtained phosphorus oxo-oxidized pulp B was analyzed using an X-ray diffraction device, two positions were found: around 2θ = 14° or more and 17° or less and around 2θ = 22° or more and 23° or less. A typical peak was observed, and it was confirmed that cellulose type I crystals were present.

[解繊処理]
得られた亜リン酸化パルプにイオン交換水を添加後、撹拌し、2質量%のスラリーにした。このスラリーを湿式微粒化装置(スギノマシン社製、アルティマイザー)で200MPaの圧力にて3回処理し、微細繊維状セルロース分散液Bを得た。X線回折により、この微細繊維状セルロースBがセルロースI型結晶を維持していることが確認された。また、微細繊維状セルロースBの繊維幅を、透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、3~5nmであった。また、後述する[リンオキソ酸基量の測定]に記載の測定方法で測定されるリンオキソ酸基量(第1解離酸量)は1.51mmol/gだった。なお、総解離酸量は、1.54mmol/gであった。
[Defibration processing]
After adding ion-exchanged water to the obtained phosphite pulp, it was stirred to form a 2% by mass slurry. This slurry was treated three times at a pressure of 200 MPa using a wet atomizer (Ultimizer, manufactured by Sugino Machine Co., Ltd.) to obtain a fine fibrous cellulose dispersion B. It was confirmed by X-ray diffraction that this fine fibrous cellulose B maintained cellulose I type crystals. Further, the fiber width of the fine fibrous cellulose B was measured using a transmission electron microscope and was found to be 3 to 5 nm. Further, the amount of phosphorus oxo acid groups (first dissociated acid amount) measured by the measurement method described in [Measurement of phosphorus oxo acid group amount] described later was 1.51 mmol/g. Note that the total amount of dissociated acids was 1.54 mmol/g.

[ポリビニルアルコールの溶解]
イオン交換水に、ポリビニルアルコール(株式会社クラレ製、ポバール105、重合度:500、ケン化度:98~99mol%)を20質量%になるように加え、95℃で1時間撹拌し、溶解した。さらに固形分濃度が0.5質量%になるようイオン交換水で希釈しポリビニルアルコール水溶液を得た。
[Dissolution of polyvinyl alcohol]
Polyvinyl alcohol (manufactured by Kuraray Co., Ltd., Poval 105, degree of polymerization: 500, degree of saponification: 98-99 mol%) was added to ion-exchanged water at a concentration of 20% by mass, and the mixture was stirred at 95°C for 1 hour to dissolve. . Further, the mixture was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.5% by mass to obtain a polyvinyl alcohol aqueous solution.

[実施例1]
[微細繊維状セルロース含有シートの作製]
微細繊維状セルロース分散液Aを固形分濃度が0.5質量%となるようにイオン交換水で希釈した。次いで、希釈後の微細繊維状セルロース分散液A 10質量部に対して、ポリビニルアルコール水溶液を90質量部添加し、アズワン社製トルネードを用い、3000rpmで15分間撹拌し、フィルター通過前のシート作製用原料を得た。その後、専用のフィルターハウジングにセットしたポリプロピレン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SLS-200、目開き20μm)にフィルター通過前のシート作製用原料を通液し、シート作製用原料を得た。
次いで、シートの仕上がり坪量が50g/m2になるようにシート作製用原料を計量して、市販の透明アクリル板上に展開し、50℃の恒温乾燥機にて乾燥した。なお、所定の坪量となるようアクリル板上には堰止用の枠(内寸100mm×100mm、高さ50mm)を配置した。次いで、上記アクリル板から乾燥後のシートを剥離し、微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Example 1]
[Preparation of sheet containing fine fibrous cellulose]
Fine fibrous cellulose dispersion A was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.5% by mass. Next, 90 parts by mass of a polyvinyl alcohol aqueous solution was added to 10 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion A, and the mixture was stirred for 15 minutes at 3000 rpm using a Tornado manufactured by As One Corporation to prepare a sheet before passing through a filter. I got the raw material. Thereafter, the raw material for sheet production before passing through the filter was passed through a polypropylene filter (manufactured by Loki Techno Co., Ltd., 125L-SLS-200, opening 20 μm) set in a special filter housing to obtain a raw material for sheet production.
Next, the raw materials for sheet production were weighed so that the finished basis weight of the sheet would be 50 g/m 2 , spread on a commercially available transparent acrylic plate, and dried in a constant temperature dryer at 50°C. Note that a damming frame (inner dimensions 100 mm x 100 mm, height 50 mm) was placed on the acrylic board so as to have a predetermined basis weight. Next, the dried sheet was peeled from the acrylic plate to obtain a fine fibrous cellulose-containing sheet.

[実施例2]
ポリプロピレン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SLS-150、目開き15μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Example 2]
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that a polypropylene filter (manufactured by Loki Techno, 125L-SLS-150, opening 15 μm) was used.

[実施例3]
微細繊維状セルロース分散液Aを固形分濃度が0.5質量%となるようにイオン交換水で希釈した。次いで、希釈後の微細繊維状セルロース分散液Aが100質量部に対して、ポリビニルアルコール水溶液を40質量部添加し、フィルター通過前のシート作製用原料を得た。これ以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Example 3]
Fine fibrous cellulose dispersion A was diluted with ion-exchanged water so that the solid content concentration was 0.5% by mass. Next, 40 parts by mass of a polyvinyl alcohol aqueous solution was added to 100 parts by mass of the diluted fine fibrous cellulose dispersion A to obtain a raw material for sheet production before passing through a filter. Except for this, a fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1.

[実施例4]
実施例3において、微細繊維状セルロース分散液Aの代わりに微細繊維状セルロース分散液Bを用いた以外は実施例3と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Example 4]
In Example 3, a fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 3, except that fine fibrous cellulose dispersion B was used instead of fine fibrous cellulose dispersion A.

[実施例5]
ナイロン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SNP-200、目開き20μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Example 5]
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that a nylon filter (manufactured by Loki Techno, 125L-SNP-200, opening 20 μm) was used.

[実施例6]
ポリプロピレン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SLS-400、目開き40μm)を用いた以外は、実施例1と同様の操作を行った。
[Example 6]
The same operation as in Example 1 was performed, except that a polypropylene filter (manufactured by Loki Techno, 125L-SLS-400, opening 40 μm) was used.

[比較例1]
実施例1において、フィルター通過前のシート作製用原料をフィルターに通液せずにそのままシートの作製を行った以外は実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Comparative example 1]
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw material for sheet production before passing through the filter was directly produced without passing through the filter.

[比較例2]
ポリプロピレン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SLS-020、目開き10μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Comparative example 2]
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that a polypropylene filter (manufactured by Loki Techno, 125L-SLS-020, opening 10 μm) was used.

[比較例3]
ポリプロピレン素材のフィルター(ロキテクノ社製、125L-SLS-12H、目開き120μm)を用いた以外は、実施例1と同様にして微細繊維状セルロース含有シートを得た。
[Comparative example 3]
A fine fibrous cellulose-containing sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that a polypropylene filter (manufactured by Loki Techno, 125L-SLS-12H, opening 120 μm) was used.

[異物の評価]
実施例及び比較例で得られたシートを目視で観察し、以下の基準で評価した。なお、異物を認定する際には異物標本と比較した。
◎:100cm2のシート中に、直径0.1mm以上の異物がない
○:100cm2のシート中に、直径0.1mm以上の異物が1個以上10個未満
△:100cm2のシート中に、直径0.1mm以上の異物が10個以上50個未満
×:100cm2のシート中に、直径0.1mm以上の異物が50個以上
[Evaluation of foreign matter]
The sheets obtained in Examples and Comparative Examples were visually observed and evaluated based on the following criteria. In addition, when identifying a foreign body, a comparison was made with a foreign body specimen.
◎: There are no foreign objects with a diameter of 0.1 mm or more in the 100 cm 2 sheet. ○: There are 1 or more foreign objects with a diameter of 0.1 mm or more in the 100 cm 2 sheet, but less than 10. △: There are no foreign objects with a diameter of 0.1 mm or more in the 100 cm 2 sheet. 10 to less than 50 foreign objects with a diameter of 0.1 mm or more x: 50 or more foreign objects with a diameter of 0.1 mm or more in a 100 cm 2 sheet

[生産性]
フィルター前に設置した圧力計における圧力を1MPa、開始時流量を2.0L/分になるように設定しフィルターに分散液を送液した。フィルター通過後の単位時間(1分)当たりの流量を測定するため、予め重量の分かっている2L以上の容器で受け、天秤にて重量(kg)を測定しその値をフィルター通過後の流量(L/分)とした。そして、以下の式で流量減少率を算出した。
流量減少率(%)=(開始時流量(L/分)-10分通液後流量(L/分))/開始時流量(L/分)×100(%)
◎:10分通液後の流量減少が1%未満
○:10分通液後の流量減少が1%以上5%未満
△:10分通液後の流量減少が5%以上30%未満
×:10分通液後の流量減少が30%以上
[Productivity]
The pressure on the pressure gauge installed in front of the filter was set to 1 MPa, and the initial flow rate was set to 2.0 L/min, and the dispersion liquid was fed to the filter. In order to measure the flow rate per unit time (1 minute) after passing through the filter, put it in a 2L or more container whose weight is known in advance, measure the weight (kg) with a balance, and calculate the value as the flow rate after passing through the filter ( L/min). Then, the flow rate reduction rate was calculated using the following formula.
Flow rate reduction rate (%) = (starting flow rate (L/min) - flow rate after 10 minutes of liquid flow (L/min)) / starting flow rate (L/min) x 100 (%)
◎: Decrease in flow rate after 10 minutes of flow is less than 1% ○: Decrease in flow rate after 10 minutes of flow is 1% or more and less than 5% △: Decrease in flow rate after 10 minutes of flow is 5% or more and less than 30% ×: The flow rate decreases by more than 30% after 10 minutes of flow.

[密度増加度]
フィルター通液前密度は、予め重量の分かっているビーカー(1L)に分散液が1Lになるように入れ、重量(g)を天秤にて測定し、その値の1/1000を通液前密度(g/cm3)とした。フィルター通液後密度は、フィルターを通液した分散液を上記と同様に測定し、通液後密度とした。上記のようにして測定した密度から、下記式で密度増加度を算出した。なお、密度増加度が大きいことは、フィルターを通液させることでスラリー中に含包されていた泡が消失もしくはフィルターに捕捉されたことを意味する。
密度増加度=フィルター通液後の密度(g/cm3)/フィルター通液前の密度(g/cm3
○:密度増加度が1.10以上
△:密度増加度が1.02以上1.10未満
×:密度増加度が1.02未満
[Density increase]
To determine the density before passing through the filter, put the dispersion liquid to 1 L in a beaker (1 L) whose weight is known in advance, measure the weight (g) with a balance, and calculate the density before passing through the filter by 1/1000 of that value. (g/cm 3 ). The density after passing through the filter was determined by measuring the dispersion that had passed through the filter in the same manner as above. From the density measured as described above, the density increase degree was calculated using the following formula. Note that a large degree of increase in density means that the bubbles contained in the slurry disappeared or were captured by the filter when the slurry was passed through the filter.
Density increase rate = Density after passing through the filter (g/cm 3 )/Density before passing through the filter (g/cm 3 )
○: Density increase is 1.10 or more △: Density increase is 1.02 or more and less than 1.10 ×: Density increase is less than 1.02

[リンオキソ酸基量の測定]
微細繊維状セルロースのリンオキソ酸基量は、対象となる微細繊維状セルロースを含む微細繊維状セルロース分散液をイオン交換水で含有量が0.2質量%となるように希釈して作製した繊維状セルロース含有スラリーに対し、イオン交換樹脂による処理を行った後、アルカリを用いた滴定を行うことにより測定した。
イオン交換樹脂による処理は、上記繊維状セルロース含有スラリーに体積で1/10の強酸性イオン交換樹脂(アンバージェット1024;オルガノ株式会社、コンディショング済)を加え、1時間振とう処理を行った後、目開き90μmのメッシュ上に注いで樹脂とスラリーを分離することにより行った。
また、アルカリを用いた滴定は、イオン交換樹脂による処理後の繊維状セルロース含有スラリーに、0.1Nの水酸化ナトリウム水溶液を5秒に10μLずつ加えながら、スラリーが示すpHの値の変化を計測することにより行った。なお、滴定開始の15分前から窒素ガスをスラリーに吹き込みながら滴定を行った。この中和滴定では、アルカリを加えた量に対して測定したpHをプロットした曲線において、増分(pHのアルカリ滴下量に対する微分値)が極大となる点が二つ観測される。これらのうち、アルカリを加えはじめて先に得られる増分の極大点を第1終点と呼び、次に得られる増分の極大点を第2終点と呼ぶ(図1)。滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量が、滴定に使用したスラリー中の第1解離酸量と等しくなる。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量が滴定に使用したスラリー中の総解離酸量と等しくなる。なお、滴定開始から第1終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値を第1解離酸量(mmol/g)とした。また、滴定開始から第2終点までに必要としたアルカリ量(mmol)を、滴定対象スラリー中の固形分(g)で除した値を総解離酸量(mmol/g)とした。
[Measurement of phosphorus oxoacid group amount]
The amount of phosphorus oxo acid groups in the fine fibrous cellulose is determined by diluting the fine fibrous cellulose dispersion containing the target fine fibrous cellulose with ion-exchanged water to a content of 0.2% by mass. The measurement was performed by treating a cellulose-containing slurry with an ion exchange resin and then titrating it with an alkali.
For the treatment with ion exchange resin, 1/10 of the volume of strongly acidic ion exchange resin (Amber Jet 1024; Organo Co., Ltd., conditioned) was added to the fibrous cellulose-containing slurry, and the mixture was shaken for 1 hour. The slurry was poured onto a mesh having an opening of 90 μm to separate the resin and the slurry.
In addition, titration using an alkali is performed by adding 10 μL of 0.1N sodium hydroxide aqueous solution every 5 seconds to the fibrous cellulose-containing slurry after treatment with an ion exchange resin, and measuring the change in the pH value of the slurry. It was done by doing. Note that the titration was performed while blowing nitrogen gas into the slurry 15 minutes before the start of the titration. In this neutralization titration, on a curve in which the measured pH is plotted against the amount of alkali added, two points are observed where the increment (differential value of pH with respect to the amount of alkali added) becomes maximum. Among these, the maximum point of increment obtained first after starting to add the alkali is called the first end point, and the maximum point of increment obtained next is called the second end point (FIG. 1). The amount of alkali required from the start of titration to the first end point is equal to the amount of first dissociated acid in the slurry used for titration. Further, the amount of alkali required from the start of titration to the second end point is equal to the total amount of dissociated acid in the slurry used for titration. Note that the value obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the first end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated was defined as the first amount of dissociated acid (mmol/g). Further, the value obtained by dividing the amount of alkali (mmol) required from the start of titration to the second end point by the solid content (g) in the slurry to be titrated was defined as the total amount of dissociated acid (mmol/g).

実施例で得られた微細繊維状セルロース含有シートにおいては、異物が少なかった。また、実施例においては、シートの生産性にも優れていた。 In the fine fibrous cellulose-containing sheets obtained in Examples, there were few foreign substances. Further, in the examples, the sheet productivity was also excellent.

Claims (4)

繊維幅が1000nm以下の繊維状セルロースを含む分散液を、フィルター通過させる工程と、
フィルター通過後の分散液からシートを形成する工程と、を含む繊維状セルロース含有シートを製造する方法であって、
前記フィルター通過させる工程では、フィルター孔の目開きが20μm以上100μm以下の樹脂から構成されたフィルターを用いる繊維状セルロース含有シートの製造方法。
A step of passing a dispersion containing fibrous cellulose having a fiber width of 1000 nm or less through a filter;
A method for producing a fibrous cellulose-containing sheet, comprising the step of forming a sheet from a dispersion liquid after passing through a filter,
In the step of passing through the filter, a method for manufacturing a fibrous cellulose-containing sheet using a filter made of a resin having filter pore openings of 20 μm or more and 100 μm or less.
前記フィルターが複数配置されており、複数のフィルターが並列に配置されている請求項に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。 The method for producing a fibrous cellulose-containing sheet according to claim 1 , wherein a plurality of the filters are arranged, and the plurality of filters are arranged in parallel. 前記フィルターが複数配置されており、複数のフィルターが直列に配置されている請求項に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。 The method for producing a fibrous cellulose-containing sheet according to claim 1 , wherein a plurality of the filters are arranged, and the plurality of filters are arranged in series. 前記シートを形成する工程は、前記フィルター通過後の分散液を、抄紙する工程、もしくは基材上に塗工する工程を含む請求項1~のいずれか1項に記載の繊維状セルロース含有シートの製造方法。 The fibrous cellulose-containing sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein the step of forming the sheet includes a step of paper-making the dispersion after passing through the filter or a step of coating it on a base material. manufacturing method.
JP2019062772A 2019-03-28 2019-03-28 Method for producing fibrous cellulose-containing sheet Active JP7375319B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019062772A JP7375319B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Method for producing fibrous cellulose-containing sheet

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019062772A JP7375319B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Method for producing fibrous cellulose-containing sheet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020158939A JP2020158939A (en) 2020-10-01
JP7375319B2 true JP7375319B2 (en) 2023-11-08

Family

ID=72642149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019062772A Active JP7375319B2 (en) 2019-03-28 2019-03-28 Method for producing fibrous cellulose-containing sheet

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7375319B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013176033A1 (en) 2012-05-21 2013-11-28 王子ホールディングス株式会社 Method for producing fine fiber, fine fiber, non-woven fabric, and fine fibrous cellulose
JP2017065109A (en) 2015-09-30 2017-04-06 王子ホールディングス株式会社 Sheet and laminate
JP2017066556A (en) 2015-09-30 2017-04-06 王子ホールディングス株式会社 Sheet and laminate
WO2017078084A1 (en) 2015-11-02 2017-05-11 日本製紙株式会社 Filtration method for cellulose nanofiber dispersion, and production process therefor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013176033A1 (en) 2012-05-21 2013-11-28 王子ホールディングス株式会社 Method for producing fine fiber, fine fiber, non-woven fabric, and fine fibrous cellulose
JP2017065109A (en) 2015-09-30 2017-04-06 王子ホールディングス株式会社 Sheet and laminate
JP2017066556A (en) 2015-09-30 2017-04-06 王子ホールディングス株式会社 Sheet and laminate
WO2017078084A1 (en) 2015-11-02 2017-05-11 日本製紙株式会社 Filtration method for cellulose nanofiber dispersion, and production process therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020158939A (en) 2020-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7259226B2 (en) sheet
JPWO2018008736A1 (en) Sheet
JP7346873B2 (en) Seat manufacturing method
JP7327340B2 (en) Method for producing fibrous cellulose, fibrous cellulose dispersion and sheet
WO2020138158A1 (en) Fibrous cellulose, fibrous cellulose-containing substance, molded body, and method for producing fibrous cellulose
JP7346874B2 (en) Method for producing a dispersion containing fine fibrous cellulose and method for producing a sheet containing fine fibrous cellulose
JP7375319B2 (en) Method for producing fibrous cellulose-containing sheet
WO2020230513A1 (en) Pattern formation substrate
JP7346870B2 (en) Sheet manufacturing method and sheet
JP7395836B2 (en) Method for producing fine fibrous cellulose-containing dispersion
JP6763423B2 (en) Method for producing fibrous cellulose and fibrous cellulose
JP7346878B2 (en) Method for producing phosphorus oxo-oxidized pulp
JP7090023B2 (en) Fibrous Cellulose, Fibrous Cellulose Containing Material, Molded Body and Method for Producing Fibrous Cellulose
JP2020172035A (en) Laminate
JP2020152926A (en) Fibrous cellulose and method for manufacturing the same
JP7005950B2 (en) Sheets and laminates
JP7338776B2 (en) Method for producing fibrous cellulose-containing slurry
JP7188229B2 (en) Method for producing fibrous cellulose-containing slurry
JP7452542B2 (en) Sheets and laminates
JP2019214806A (en) Sheet and manufacturing method of sheet
JP7327236B2 (en) Fibrous cellulose, fibrous cellulose-containing material, molded article, and method for producing fibrous cellulose
JP6978403B2 (en) Fibrous cellulose-containing material, fibrous cellulose-containing liquid composition and molded product
JP7346880B2 (en) Method for producing fine fibrous cellulose
JP7167528B2 (en) sheet
JP2021161353A (en) Fibrous cellulose, fibrous cellulose-containing material, and molding

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220301

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230301

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230307

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230426

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230614

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: 20230926

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231009

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7375319

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150