JP7412148B2 - industrial belt - Google Patents

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Description

本発明は、工業用ベルトに関する。 The present invention relates to industrial belts.

製紙工程における抄紙機の乾燥部では、湿紙を抄紙用ドライヤーカンバス(以下、単に「カンバス」ともいう。)に載せて搬送しながら加熱して乾燥させる。このとき、製紙原料中に含まれる粘着性物質(ガム質ピッチ)、製紙用糊剤であるサイズ液や塗工液等の薬剤、あるいは水酸化アルミニウムやタルクなどの無機物質等が汚れとなってカンバスの表面に付着する。この汚れが湿紙に付着すると欠点となる。また、カンバスに上記の汚れが堆積すると、カンバスの目詰まりを引き起こし、紙シートのカンバスからの離れや乾燥ムラを生じさせ、ついには通気性が著しく低下して乾燥能力の喪失を招く。従って、カンバスに付着する汚れは従来から大きな問題として取り上げられていた。 In the drying section of a paper machine in the papermaking process, wet paper is placed on a papermaking dryer canvas (hereinafter also simply referred to as "canvas") and heated and dried while being conveyed. At this time, adhesive substances (gummy pitch) contained in papermaking raw materials, chemicals such as sizing liquid and coating liquid used in papermaking, or inorganic substances such as aluminum hydroxide and talc become stains. Adheres to the surface of the canvas. If this dirt adheres to the wet paper, it will be a disadvantage. Furthermore, if the above-mentioned dirt accumulates on the canvas, it will cause clogging of the canvas, causing separation of the paper sheet from the canvas and uneven drying, which will eventually lead to a significant decrease in air permeability and loss of drying ability. Therefore, dirt adhering to the canvas has been considered a major problem for some time.

カンバスへの汚れ付着対策として、汚れが付着しにくい防汚剤を含む樹脂(防汚樹脂)をカンバスの表面にコーティングし、被膜を形成する方法が知られている。例えば下記の特許文献1では、カンバスの表面に、シリコーンオイル、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、及びイミダゾール系硬化剤を含む混合物を塗布して樹脂被膜を形成することにより、防汚性能を向上させている。 As a measure against the adhesion of dirt to a canvas, a method is known in which the surface of the canvas is coated with a resin containing an antifouling agent (antifouling resin) that prevents dirt from adhering to the canvas to form a film. For example, in Patent Document 1 below, antifouling performance is improved by applying a mixture containing silicone oil, acrylic resin, epoxy resin, and imidazole curing agent to the surface of a canvas to form a resin film. ing.

特開2004-360102号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-360102

しかし、カンバスは、上記の汚れを落とすために繰り返し洗浄が施されるため、防汚樹脂被膜がカンバス表面から剥がれることがある。特に、近年のカンバス洗浄装置は、より高水圧で水を吹き付けるものが多くなっているため、カンバス表面の防汚樹脂被膜が剥がれ落ちて効果持続性が問題となるケースが増えている。 However, since the canvas is repeatedly washed to remove the above-mentioned stains, the antifouling resin coating may peel off from the canvas surface. In particular, in recent years, many canvas cleaning devices spray water at higher pressures, which has led to an increasing number of cases in which the antifouling resin coating on the canvas surface peels off, causing problems with its sustainability.

以上のような問題は、カンバスだけでなく、表面に防汚樹脂被膜をコーティングした工業用ベルトにおいて同様に生じ得る。 The above problems can occur not only in canvases but also in industrial belts whose surfaces are coated with an antifouling resin film.

そこで、本発明は、工業用ベルトの表面にコーティングした防汚樹脂被膜の効果持続性を向上させることを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to improve the sustainability of the effect of the antifouling resin film coated on the surface of an industrial belt.

前記課題を解決するために、本発明は、合成繊維からなるベルト本体と、前記ベルト本体の表面にコーティングされた防汚樹脂被膜とを備えた工業用ベルトであって、前記防汚樹脂被膜がセルロースナノファイバーを含む工業用ベルトを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides an industrial belt comprising a belt main body made of synthetic fiber and an antifouling resin coating coated on the surface of the belt main body, wherein the antifouling resin coating is An industrial belt containing cellulose nanofibers is provided.

上記のように、防汚樹脂被膜にセルロースナノファイバー(以下、「CNF」ともいう。)を配合することにより、防汚樹脂被膜の強度が高められ、防汚樹脂被膜がベルト本体から剥がれにくくなって防汚効果の持続性が向上する。 As mentioned above, by adding cellulose nanofibers (hereinafter also referred to as "CNF") to the antifouling resin coating, the strength of the antifouling resin coating is increased and the antifouling resin coating becomes difficult to peel off from the belt body. This improves the sustainability of the antifouling effect.

本発明において、CNFは、平均繊維径が2~500nm程度であり、アスペクト比が100以上の微細繊維であり、パルプなどのセルロース原料、あるいはカルボキシ化(酸化とも呼ぶ)、カルボキシメチル化、リン酸エステル化、カチオン化などの化学変性を施したセルロース原料(化学変性セルロース原料)に機械的な力を加えて解繊することによって得ることができる。CNFの平均繊維径および平均繊維長は、原子間力顕微鏡(AFM)または透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、各繊維を観察した結果から得られる繊維径および繊維長の平均値を算出することによって得ることができる。また、平均繊維長を平均繊維径で除することによりアスペクト比を算出することができる。 In the present invention, CNF is a fine fiber with an average fiber diameter of about 2 to 500 nm and an aspect ratio of 100 or more, and is a cellulose raw material such as pulp, or carboxylated (also called oxidized), carboxymethylated, phosphoric acid It can be obtained by applying mechanical force to a cellulose raw material that has been chemically modified such as esterification or cationization (chemically modified cellulose raw material) to defibrate it. The average fiber diameter and average fiber length of CNF are calculated from the average values of the fiber diameter and fiber length obtained from the results of observing each fiber using an atomic force microscope (AFM) or a transmission electron microscope (TEM). You can get it by doing this. Further, the aspect ratio can be calculated by dividing the average fiber length by the average fiber diameter.

CNFは、それ自体は防汚性が低く、汚れが付着しやすいため、防汚樹脂被膜中のCNFの割合が多すぎると防汚性が低下してしまう。従って、防汚樹脂被膜中のCNFの割合は20mass%以下とすることが好ましい。 CNF itself has low antifouling properties and is susceptible to dirt, so if the proportion of CNF in the antifouling resin film is too high, the antifouling properties will decrease. Therefore, the proportion of CNF in the antifouling resin film is preferably 20 mass% or less.

防汚樹脂被膜は、防汚剤、樹脂成分、及びCNFを含む混合液をベルト本体の表面に塗布することで形成されるが、CNFの繊維径が大きいと、混合液中でCNFが沈殿しやすくなるため、ベルト本体に塗布しにくくなる。従って、CNFの平均繊維径は2~500nmが好ましく、2~100nmがより好ましく、2~10nmが更に好ましい。 The antifouling resin film is formed by applying a mixed solution containing an antifouling agent, a resin component, and CNF to the surface of the belt body, but if the CNF fiber diameter is large, CNF will precipitate in the mixed solution. This makes it difficult to apply to the belt body. Therefore, the average fiber diameter of CNF is preferably 2 to 500 nm, more preferably 2 to 100 nm, even more preferably 2 to 10 nm.

上記のように防汚樹脂被膜にCNFを配合する場合、CNFの繊維長が長い方が、CNF同士が結合しやすいため、防汚樹脂被膜の強度が高くなると考えられる。しかし、CNFの繊維長が長すぎると、混合液中でCNF同士が接近して結合しやすくなるため、混合液中にCNFの塊(ダマ)が生じやすくなる。このような混合液をベルト本体の表面に塗布すると、ベルト本体の繊維間の隙間にダマが詰まって通気性が過小となる恐れがある。従って、ベルト本体の通気性の低下を抑えるためには、CNFの平均繊維長は50μm以下が好ましく、10μm以下がより好ましく、1μm以下がさらに好ましく、600nm以下がさらに好ましく、450nm以下がさらに好ましい。 When CNF is blended into the antifouling resin coating as described above, it is thought that the longer the fiber length of the CNF is, the easier the CNFs are to bond with each other, so that the strength of the antifouling resin coating becomes higher. However, if the CNF fiber length is too long, the CNFs tend to approach each other and bond together in the mixed solution, making it easy for CNF lumps to form in the mixed solution. If such a liquid mixture is applied to the surface of the belt body, there is a risk that the gaps between the fibers of the belt body will be clogged with lumps, resulting in insufficient air permeability. Therefore, in order to suppress the decrease in air permeability of the belt body, the average fiber length of the CNF is preferably 50 μm or less, more preferably 10 μm or less, even more preferably 1 μm or less, even more preferably 600 nm or less, and even more preferably 450 nm or less.

CNFは、パルプなどのセルロース原料、あるいはカルボキシ化(酸化とも呼ぶ)、カルボキシメチル化、リン酸エステル化、亜リン酸エステル化、カチオン化などの化学変性を施したセルロース原料(化学変性セルロース原料)に機械的な力を加えて解繊することによって得ることができる。これらのうち、ベルト本体に塗布する混合液中における相溶性・分散性に優れるという観点から、CNFのセルロース原料に施す化学変性としては、アニオン変性である、カルボキシ化、カルボキシメチル化、リン酸エステル化、亜リン酸エステル化による化学変性が好ましく、中でもカルボキシル化(酸化とも呼ぶ)による化学変性が更に好ましい。特に、TEMPO触媒を使用する酸化法が最も好ましく、当該触媒を使用して製造されたTEMPO酸化CNFは、混合液中で分散しやすいため、ベルト本体の通気性低下を抑えることができる点で有利である。 CNF is a cellulose raw material such as pulp, or a cellulose raw material that has been chemically modified such as carboxylation (also called oxidation), carboxymethylation, phosphoric acid esterification, phosphorous acid esterification, or cationization (chemically modified cellulose raw material). It can be obtained by defibrating it by applying mechanical force to it. Among these, from the viewpoint of excellent compatibility and dispersibility in the mixed solution applied to the belt body, the chemical modifications applied to the cellulose raw material of CNF include anionic modification, carboxylation, carboxymethylation, and phosphate ester. Chemical modification by carboxylation and phosphite esterification is preferred, and chemical modification by carboxylation (also called oxidation) is particularly preferred. In particular, the oxidation method using a TEMPO catalyst is most preferable, and the TEMPO-oxidized CNF produced using the catalyst is easily dispersed in the mixed liquid, so it is advantageous in that it can suppress the decrease in air permeability of the belt body. It is.

上記の工業用ベルトは、抄紙機の乾燥部に用いられる抄紙用ドライヤーカンバスとして好適に使用することができる。 The above industrial belt can be suitably used as a papermaking dryer canvas used in the drying section of a papermaking machine.

以上のように、防汚樹脂被膜にCNFを配合することで、防汚樹脂被膜の強度が高められてベルト本体に対する付着性が高められるため、防汚効果の持続性が向上する。 As described above, by blending CNF into the antifouling resin coating, the strength of the antifouling resin coating is increased and its adhesion to the belt body is increased, so that the sustainability of the antifouling effect is improved.

本発明の実施形態に係る工業用ベルト(抄紙用ドライヤーカンバス)の縦方向(MD)断面図である。1 is a longitudinal sectional view (MD) of an industrial belt (papermaking dryer canvas) according to an embodiment of the present invention. カンバスの長期使用状態を再現する試験機の側面図である。FIG. 3 is a side view of a testing machine that reproduces the long-term use condition of canvas. 防汚樹脂被膜のテープ剥離強度試験を行う試験機の側面図である。FIG. 2 is a side view of a testing machine that performs a tape peel strength test of an antifouling resin coating. 防汚樹脂被膜のテープ剥離強度試験の結果を示すグラフである。It is a graph showing the results of a tape peel strength test of an antifouling resin film.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

図1は、本発明の一実施形態に係る工業用ベルトとしての抄紙用ドライヤーカンバス1を示す。カンバス1は、ベルト本体としてのカンバス本体10と、カンバス本体10の表面にコーティングされた防汚樹脂被膜20とを備える。 FIG. 1 shows a papermaking dryer canvas 1 as an industrial belt according to an embodiment of the present invention. The canvas 1 includes a canvas body 10 as a belt body, and an antifouling resin film 20 coated on the surface of the canvas body 10.

カンバス本体10は、合成繊維で形成され、本実施形態では合成繊維モノフィラメントからなる経糸11及び緯糸12を織成してなる織物で構成される。合成繊維の素材は、カンバスの素材として従来から一般的に使用されているポリエステルの他、ポリアミド、アクリル、ポリフェニレンサルファイドなどを使用できる。経糸11及び緯糸12としては、例えば断面が円形、楕円形、あるいは扁平形状等のモノフィラメントを使用できる。尚、図1では、接紙面側(図中上側)の緯糸12が、反接紙面側(図中下側)の緯糸12よりも小径であるが、これに限らず、例えば両緯糸を同径としてもよい。 The canvas main body 10 is made of synthetic fibers, and in this embodiment is made of a woven fabric formed by weaving warps 11 and wefts 12 made of synthetic fiber monofilaments. In addition to polyester, which has traditionally been commonly used as a canvas material, the synthetic fibers can include polyamide, acrylic, polyphenylene sulfide, and the like. As the warp yarns 11 and the weft yarns 12, for example, monofilaments having a circular, oval, or flat cross section can be used. In FIG. 1, the weft 12 on the side facing the paper (upper side in the figure) has a smaller diameter than the weft 12 on the opposite side (lower side in the figure), but the diameter is not limited to this. For example, both wefts may have the same diameter. You can also use it as

カンバス本体10を構成する織物の組織は特に限定されず、図1のような二重織の他、一重織や三重織の織物であってもよい。また、織物を形成する合成繊維としては、上記のようなモノフィラメントに限らず、マルチフィラメントやスパンステープルを用いてもよい。また、カンバス本体10は、上記のような経糸と緯糸を織成した織物に限らず、合成繊維スパイラルコイルを用いた織物や、織成した基布に合成繊維ウェブを積層してニードルパンチにより結合させた不織布で構成してもよい。 The texture of the fabric constituting the canvas body 10 is not particularly limited, and may be a double weave as shown in FIG. 1, a single weave, or a triple weave. Furthermore, the synthetic fibers forming the woven fabric are not limited to monofilaments as described above, but multifilaments and spun staples may also be used. In addition, the canvas body 10 is not limited to a fabric in which the warp and weft are woven as described above, but may also be a fabric using a synthetic fiber spiral coil, or a synthetic fiber web laminated on a woven base fabric and bonded by needle punching. It may also be made of non-woven fabric.

防汚樹脂被膜20は、カンバス本体10のうち、少なくとも接紙面側の表面にコーティングされる。具体的には、カンバス本体10を構成する経糸11及び緯糸12のうち、接紙面側の表面に露出した部分に防汚樹脂被膜20がコーティングされる。防汚樹脂被膜20は、例えば、カンバス本体10の接紙面側の表面から、カンバス本体10の厚さの1/2以下の領域に設けられる(図1の斜線領域参照)。図示例では、防汚樹脂被膜20が、カンバス1の接紙面側の表面から接紙面側の緯糸12まで達している。この他、防汚樹脂被膜20を、カンバス1の接紙面側の表面から、反接紙面側の緯糸12まで達するように形成したり、カンバス1の反接面側の表面まで達するように形成したりしてもよい。尚、防汚樹脂被膜20は、カンバス本体10の隙間を埋めるように形成されているのではなく、実際には、カンバス本体10の各経糸11及び緯糸12の表面に防汚樹脂被膜20がコーティングされ、経糸11及び緯糸12の間に形成された隙間は維持されて、カンバス1の通気性が確保されている。 The antifouling resin film 20 is coated on at least the surface of the canvas body 10 on the paper-contacting surface side. Specifically, the antifouling resin film 20 is coated on the portions of the warp 11 and weft 12 constituting the canvas body 10 that are exposed on the surface facing the paper. The antifouling resin coating 20 is provided, for example, in an area of 1/2 or less of the thickness of the canvas body 10 from the paper-contacting surface of the canvas body 10 (see the shaded area in FIG. 1). In the illustrated example, the antifouling resin coating 20 extends from the surface of the canvas 1 on the paper-contacting surface side to the weft yarn 12 on the paper-contacting surface side. In addition, the antifouling resin coating 20 may be formed so as to extend from the surface of the canvas 1 on the side facing the paper to the weft 12 on the side opposite to the surface, or may be formed so as to reach the surface of the canvas 1 on the side opposite to the surface. You can also Note that the antifouling resin coating 20 is not formed to fill the gaps in the canvas body 10, but in reality, the antifouling resin coating 20 is coated on the surface of each warp 11 and weft 12 of the canvas body 10. The gap formed between the warp yarns 11 and the weft yarns 12 is maintained, and the breathability of the canvas 1 is ensured.

防汚樹脂被膜20は、図1に拡大して示すように、防汚剤を含む樹脂部21と、CNFとを有する。防汚樹脂被膜20の樹脂部21は、例えば防汚剤と、防汚剤をカンバス本体10に固着させるための樹脂成分(例えば、アクリル酸エステル共重合体)とを含み、本実施形態では防汚剤とアクリル酸エステル共重合体のみからなる。防汚剤は、カンバス本体10よりも汚れの付着性が低い材料(すなわち、カンバス本体10を構成する合成樹脂よりも表面エネルギーが小さい材料)からなり、具体的には、例えばフッ素系樹脂やシリコーン系水系エマルジョンを加熱(熱処理)して得られたオイル成分からなる。アクリル酸エステル共重合体は、アクリル酸エステル共重合体エマルジョンを加熱(熱処理)して得られた固形成分であり、防汚樹脂被膜20の強度向上等に寄与する。防汚剤は、例えば、防汚樹脂被膜20の樹脂部21に対して40mass%以上配合される。本実施形態では、防汚剤及びアクリル酸エステル共重合体の何れも、樹脂部21に対して40mass%以上配合される。 As shown in an enlarged view in FIG. 1, the antifouling resin coating 20 includes a resin portion 21 containing an antifouling agent and CNF. The resin portion 21 of the antifouling resin coating 20 includes, for example, an antifouling agent and a resin component (for example, an acrylic ester copolymer) for fixing the antifouling agent to the canvas body 10. Consists only of staining agent and acrylic ester copolymer. The antifouling agent is made of a material that has lower dirt adhesion than the canvas body 10 (that is, a material that has a lower surface energy than the synthetic resin that makes up the canvas body 10), and specifically, for example, fluorine resin or silicone. It consists of an oil component obtained by heating (heat treatment) an aqueous emulsion. The acrylic ester copolymer is a solid component obtained by heating (heat treatment) an acrylic ester copolymer emulsion, and contributes to improving the strength of the antifouling resin coating 20 and the like. For example, the antifouling agent is mixed in an amount of 40 mass% or more with respect to the resin portion 21 of the antifouling resin coating 20. In this embodiment, both the antifouling agent and the acrylic ester copolymer are blended in an amount of 40 mass% or more with respect to the resin portion 21.

以下、CNFについて詳しく説明する。 Hereinafter, CNF will be explained in detail.

(セルロース原料)
セルロース原料としては、植物(例えば、木材、竹、麻、ジュート、ケナフ、農地残廃物、布、パルプ(針葉樹未漂白クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未漂白クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹未漂白サルファイトパルプ(NUSP)、針葉樹漂白サルファイトパルプ(NBSP)サーモメカニカルパルプ(TMP)、再生パルプ、古紙等)、動物(例えばホヤ類)、藻類、微生物(例えば酢酸菌(アセトバクター))、微生物産生物等を起源とするものが知られており、本発明ではそのいずれも使用できる。好ましくは植物又は微生物由来のセルロース繊維であり、より好ましくは植物由来のセルロース繊維である。セルロース原料は、以下に説明するように化学変性を行ってもよい。
(cellulose raw material)
Cellulose raw materials include plants (e.g., wood, bamboo, hemp, jute, kenaf, agricultural residues, cloth, pulps (softwood unbleached kraft pulp (NUKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp ( LUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood unbleached sulfite pulp (NUSP), softwood bleached sulfite pulp (NBSP), thermomechanical pulp (TMP), recycled pulp, waste paper, etc.), animals (e.g. ascidians), Cellulose fibers originating from algae, microorganisms (for example, acetic acid bacteria), microbial products, etc. are known, and any of them can be used in the present invention.Preferably, cellulose fibers derived from plants or microorganisms are used. Cellulose fibers derived from plants are preferred.The cellulose raw material may be chemically modified as described below.

(カルボキシメチル化)
化学変性セルロースとしてカルボキシメチル化したセルロースを用いる場合、カルボキシメチル化したセルロースは、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシメチル化することにより得てもよく、市販品を用いてもよい。いずれの場合も、セルロースの無水グルコース単位当たりのカルボキシメチル基置換度が0.01~0.50となるものが好ましい。
(carboxymethylation)
When carboxymethylated cellulose is used as the chemically modified cellulose, the carboxymethylated cellulose may be obtained by carboxymethylating the above-mentioned cellulose raw material by a known method, or a commercially available product may be used. In either case, the cellulose preferably has a degree of substitution of carboxymethyl groups per anhydroglucose unit of 0.01 to 0.50.

そのようなカルボキシメチル化したセルロースを製造する方法の一例として次のような方法を挙げることができる。セルロースを発底原料にし、溶媒として3~20重量倍の水及び/又は低級アルコール、具体的には水、メタノール、エタノール、N-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、N-ブタノール、イソブタノール、第3級ブタノール等の単独、又は2種以上の混合媒体を使用する。なお、低級アルコールを混合する場合の低級アルコールの混合割合は、60~95重量%である。マーセル化剤としては、発底原料の無水グルコース残基当たり0.5~20倍モルの水酸化アルカリ金属、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを使用する。発底原料と溶媒、マーセル化剤を混合し、反応温度0~70℃、好ましくは10~60℃、かつ反応時間15分~8時間、好ましくは30分~7時間、マーセル化処理を行う。その後、カルボキシメチル化剤をグルコース残基当たり0.05~10.0倍モル添加し、反応温度30~90℃、好ましくは40~80℃、かつ反応時間30分~10時間、好ましくは1時間~4時間、エーテル化反応を行う。 An example of a method for producing such carboxymethylated cellulose is the following method. Cellulose is used as the base material, and as a solvent 3 to 20 times the weight of water and/or lower alcohol, specifically water, methanol, ethanol, N-propyl alcohol, isopropyl alcohol, N-butanol, isobutanol, tertiary alcohol. A single medium such as butanol or a mixture of two or more types is used. Note that when lower alcohols are mixed, the mixing ratio of lower alcohols is 60 to 95% by weight. As the mercerization agent, alkali metal hydroxide, specifically sodium hydroxide and potassium hydroxide, is used in an amount of 0.5 to 20 times the mole per anhydroglucose residue in the bottom starting material. The bottom starting material, a solvent, and a mercerization agent are mixed, and mercerization treatment is performed at a reaction temperature of 0 to 70°C, preferably 10 to 60°C, and a reaction time of 15 minutes to 8 hours, preferably 30 minutes to 7 hours. Thereafter, a carboxymethylating agent is added 0.05 to 10.0 times in mole per glucose residue, and the reaction temperature is 30 to 90°C, preferably 40 to 80°C, and the reaction time is 30 minutes to 10 hours, preferably 1 hour. The etherification reaction is carried out for ~4 hours.

(カルボキシル化)
化学変性セルロースとしてカルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、カルボキシル化セルロース(酸化セルロースとも呼ぶ)は、上記のセルロース原料を公知の方法でカルボキシル化(酸化)することにより得ることができる。特に限定されるものではないが、カルボキシル化の際には、アニオン変性セルロースナノファイバーの絶乾重量に対して、カルボキシル基の量が0.6~3.0mmol/gとなるように調整することが好ましく、1.0mmol/g~2.0mmol/gになるように調整することがさらに好ましい。
(carboxylation)
When using carboxylated (oxidized) cellulose as the chemically modified cellulose, carboxylated cellulose (also referred to as oxidized cellulose) can be obtained by carboxylating (oxidized) the above cellulose raw material by a known method. Although not particularly limited, during carboxylation, the amount of carboxyl groups should be adjusted to 0.6 to 3.0 mmol/g based on the absolute dry weight of the anion-modified cellulose nanofiber. is preferable, and more preferably adjusted to 1.0 mmol/g to 2.0 mmol/g.

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

N-オキシル化合物とは、ニトロキシラジカルを発生しうる化合物をいう。N-オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-1-オキシラジカル(TEMPO)及びその誘導体(例えば4-ヒドロキシTEMPO)が挙げられる。N-オキシル化合物の使用量は、原料となるセルロースを酸化できる触媒量であればよく、特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.01~10mmolが好ましく、0.01~1mmolがより好ましく、0.05~0.5mmolがさらに好ましい。また、反応系に対し0.1~4mmol/L程度がよい。 The N-oxyl compound refers to a compound capable of generating nitroxy radicals. As the N-oxyl compound, any compound can be used as long as it promotes the desired oxidation reaction. Examples include 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxy radical (TEMPO) and its derivatives (eg, 4-hydroxyTEMPO). The amount of the N-oxyl compound used is not particularly limited as long as it is a catalytic amount that can oxidize cellulose as a raw material. For example, it is preferably 0.01 to 10 mmol, more preferably 0.01 to 1 mmol, and even more preferably 0.05 to 0.5 mmol, per 1 g of bone dry cellulose. Further, it is preferably about 0.1 to 4 mmol/L to the reaction system.

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

酸化剤としては、公知のものを使用でき、例えば、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物などを使用できる。中でも、安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムは好ましい。酸化剤の適切な使用量は、例えば、絶乾1gのセルロースに対して、0.5~500mmolが好ましく、0.5~50mmolがより好ましく、1~25mmolがさらに好ましく、3~10mmolが最も好ましい。また、例えば、N-オキシル化合物1molに対して1~40molが好ましい。 As the oxidizing agent, known ones can be used, such as halogen, hypohalous acid, halous acid, perhalogenic acid, salts thereof, halogen oxides, peroxides, and the like. Among these, sodium hypochlorite is preferred because it is inexpensive and has a low environmental impact. The appropriate amount of the oxidizing agent to be used is, for example, preferably 0.5 to 500 mmol, more preferably 0.5 to 50 mmol, even more preferably 1 to 25 mmol, and most preferably 3 to 10 mmol, per 1 g of bone dry cellulose. . Further, for example, it is preferably 1 to 40 mol per 1 mol of the N-oxyl compound.

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

酸化反応における反応時間は、酸化の進行の程度に従って適宜設定することができ、通常は0.5~6時間、例えば、0.5~4時間程度である。また、酸化反応は、2段階に分けて実施してもよい。例えば、1段目の反応終了後に濾別して得られた酸化セルロースを、再度、同一または異なる反応条件で酸化させることにより、1段目の反応で副生する食塩による反応阻害を受けることなく、効率よく酸化させることができる。 The reaction time in the oxidation reaction can be appropriately set according to the degree of progress of the oxidation, and is usually about 0.5 to 6 hours, for example about 0.5 to 4 hours. Further, the oxidation reaction may be carried out in two stages. For example, by oxidizing the oxidized cellulose obtained by filtration after the completion of the first-stage reaction again under the same or different reaction conditions, the efficiency can be improved without being inhibited by the salt produced as a by-product in the first-stage reaction. Can be oxidized well.

カルボキシル化(酸化)方法の別の例として、オゾンを含む気体とセルロース原料とを接触させることにより酸化する方法を挙げることができる。この酸化反応により、グルコピラノース環の少なくとも2位及び6位の水酸基が酸化されると共に、セルロース鎖の分解が起こる。 Another example of the carboxylation (oxidation) method is a method of oxidizing a cellulose raw material by bringing it into contact with a gas containing ozone. This oxidation reaction oxidizes the hydroxyl groups at at least the 2- and 6-positions of the glucopyranose ring and causes decomposition of the cellulose chain.

オゾンを含む気体中のオゾン濃度は、50~250g/mであることが好ましく、50~220g/mであることがより好ましい。セルロース原料に対するオゾン添加量は、セルロース原料の固形分を100重量部とした際に、0.1~30重量部であることが好ましく、5~30重量部であることがより好ましい。オゾン処理温度は、0~50℃であることが好ましく、20~50℃であることがより好ましい。オゾン処理時間は、特に限定されないが、1~360分程度であり、30~360分程度が好ましい。オゾン処理の条件がこれらの範囲内であると、セルロースが過度に酸化及び分解されることを防ぐことができ、酸化セルロースの収率が良好となる。 The ozone concentration in the ozone-containing gas is preferably 50 to 250 g/m 3 , more preferably 50 to 220 g/m 3 . The amount of ozone added to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 30 parts by weight, more preferably 5 to 30 parts by weight, when the solid content of the cellulose raw material is 100 parts by weight. The ozone treatment temperature is preferably 0 to 50°C, more preferably 20 to 50°C. The ozone treatment time is not particularly limited, but is about 1 to 360 minutes, preferably about 30 to 360 minutes. When the ozone treatment conditions are within these ranges, excessive oxidation and decomposition of cellulose can be prevented, resulting in a good yield of oxidized cellulose.

オゾン処理を施した後に、酸化剤を用いて、追酸化処理を行ってもよい。追酸化処理に用いる酸化剤は、特に限定されないが、二酸化塩素、亜塩素酸ナトリウム等の塩素系化合物や、酸素、過酸化水素、過硫酸、過酢酸などが挙げられる。例えば、これらの酸化剤を水またはアルコール等の極性有機溶媒中に溶解して酸化剤溶液を作成し、溶液中にセルロース原料を浸漬させることにより追酸化処理を行うことができる。 After the ozone treatment, additional oxidation treatment may be performed using an oxidizing agent. The oxidizing agent used in the additional oxidation treatment is not particularly limited, but examples thereof include chlorine-based compounds such as chlorine dioxide and sodium chlorite, oxygen, hydrogen peroxide, persulfuric acid, and peracetic acid. For example, the additional oxidation treatment can be performed by dissolving these oxidizing agents in water or a polar organic solvent such as alcohol to prepare an oxidizing agent solution, and immersing the cellulose raw material in the solution.

酸化セルロースのカルボキシル基の量は、上記した酸化剤の添加量、反応時間等の反応条件をコントロールすることで調整することができる。 The amount of carboxyl groups in the oxidized cellulose can be adjusted by controlling reaction conditions such as the amount of the oxidizing agent added and the reaction time.

(カチオン化)
化学変性セルロースとして、カルボキシル化(酸化)したセルロースを用いる場合、上記のセルロース原料にグリシジルトリメチルアンモニウムクロリド、3-クロロ-2ヒドロキシプロピルトリアルキルアンモニウムハイドライト又はそのハロヒドリン型などのカチオン化剤と触媒である水酸化アルカリ金属(水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど)を水及び/又は炭素数1~4のアルコールの存在下で反応させることによって、カチオン変性されたセルロースを得ることができる。なお、この方法において、得られるカチオン変性されたセルロースのグルコース単位当たりのカチオン置換度は、反応させるカチオン化剤の添加量、水及び/又は炭素数1~4のアルコールの組成比率をコントロールすることによって、調整することができる。
(cationization)
When carboxylated (oxidized) cellulose is used as chemically modified cellulose, the above cellulose raw material is treated with a cationizing agent such as glycidyltrimethylammonium chloride, 3-chloro-2hydroxypropyltrialkylammonium hydrite, or its halohydrin type, and a catalyst. Cationically modified cellulose can be obtained by reacting a certain alkali metal hydroxide (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) in the presence of water and/or an alcohol having 1 to 4 carbon atoms. In addition, in this method, the degree of cation substitution per glucose unit of the obtained cation-modified cellulose can be controlled by controlling the amount of the cationizing agent to be reacted and the composition ratio of water and/or alcohol having 1 to 4 carbon atoms. It can be adjusted by.

カチオン変性されたセルロースのグルコース単位当たりのカチオン置換度は0.02~0.50であることが好ましい。セルロースにカチオン置換基を導入することで、セルロース同士が電気的に反発する。このため、カチオン置換基を導入したセルロースは容易にナノ解繊することができる。なお、グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.02より小さいと、十分にナノ解繊することができない。一方、グルコース単位当たりのカチオン置換度が0.50より大きいと、膨潤あるいは溶解するため、ナノファイバーとして得られなくなる場合がある。解繊を効率よく行なうために、上記で得た酸化されたセルロース系原料は洗浄されることが好ましい。 The degree of cation substitution per glucose unit of the cation-modified cellulose is preferably 0.02 to 0.50. By introducing cationic substituents into cellulose, the cells electrically repel each other. Therefore, cellulose into which cationic substituents have been introduced can be easily nano-fibrillated. Note that if the degree of cation substitution per glucose unit is less than 0.02, sufficient nanofibrillation cannot be achieved. On the other hand, if the degree of cation substitution per glucose unit is greater than 0.50, the nanofibers may not be obtained due to swelling or dissolution. In order to efficiently perform fibrillation, the oxidized cellulose-based raw material obtained above is preferably washed.

(エステル化)
化学変性セルロースとして、リン酸基を導入したセルロースを用いる場合、セルロース原料に、リン酸基を有する化合物としては、リン酸、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、メタリン酸カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、メタリン酸アンモニウム等が挙げられる。これらは1種、あるいは2種以上を併用してリン酸基を導入することができる。セルロース原料に対するリン酸基を有する化合物の割合は、セルロース原料の固形分100重量部に対して、リン元素に換算した添加量が0.1~500重量部であることが好ましく、1~400重量部であることがより好ましく、2~200重量部であることがさらに好ましい。
(esterification)
When using cellulose into which phosphate groups have been introduced as chemically modified cellulose, compounds having phosphate groups in the cellulose raw material include phosphoric acid, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, pyrroline. Sodium acid, sodium metaphosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium metaphosphate, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, pyrroline Examples include ammonium acid and ammonium metaphosphate. A phosphoric acid group can be introduced using one type or a combination of two or more types of these. The ratio of the compound having a phosphoric acid group to the cellulose raw material is preferably 0.1 to 500 parts by weight, calculated as elemental phosphorus, per 100 parts by weight of the solid content of the cellulose raw material, and 1 to 400 parts by weight. 1 part by weight, and even more preferably 2 to 200 parts by weight.

(解繊)
解繊する装置は特に限定されないが、高速回転式、コロイドミル式、高圧式、ロールミル式、超音波式などの装置を用いて前記水分散体に強力なせん断力を印加することが好ましい。特に、効率よく解繊するには、前記水分散体に50MPa以上の圧力を印加し、かつ強力なせん断力を印加できる湿式の高圧または超高圧ホモジナイザーを用いることが好ましい。前記圧力は、より好ましくは100MPa以上であり、さらに好ましくは140MPa以上である。また、高圧ホモジナイザーでの解繊・分散処理に先立って、必要に応じて、高速せん断ミキサーなどの公知の混合、攪拌、乳化、分散装置を用いて、上記のCNFに予備処理を施すことも可能である。
(defibration)
The defibrating device is not particularly limited, but it is preferable to apply a strong shearing force to the aqueous dispersion using a device such as a high-speed rotation type, a colloid mill type, a high pressure type, a roll mill type, or an ultrasonic type. In particular, for efficient fibrillation, it is preferable to use a wet high pressure or ultra-high pressure homogenizer that can apply a pressure of 50 MPa or more to the aqueous dispersion and a strong shearing force. The pressure is more preferably 100 MPa or more, and still more preferably 140 MPa or more. Additionally, prior to defibration and dispersion treatment using a high-pressure homogenizer, it is also possible to pre-process the above CNF using a known mixing, stirring, emulsifying, and dispersing device such as a high-speed shear mixer, if necessary. It is.

上記のようなCNFを防汚樹脂被膜20に配合することで、CNF同士が水素結合して網目構造を形成し、この網目構造と樹脂部21とが一体化する。これにより、防汚樹脂被膜20の強度(耐久性)が向上するため、防汚樹脂被膜20による防汚効果の持続性が向上し、長期間にわたって防汚性を得ることができる。 By blending the above CNFs into the antifouling resin coating 20, the CNFs hydrogen bond with each other to form a network structure, and this network structure and the resin portion 21 are integrated. As a result, the strength (durability) of the antifouling resin coating 20 is improved, so that the sustainability of the antifouling effect of the antifouling resin coating 20 is improved, and antifouling properties can be obtained over a long period of time.

防汚樹脂被膜20中のCNFの配合量は、防汚樹脂被膜20に所望の耐久性が付与されるように設定され、例えば、防汚樹脂被膜20全体に対して0.5mass%以上、好ましくは1mass%以上とされる。また、防汚樹脂被膜20全体に対するCNFの割合は、例えば20mass%以下、好ましくは10mass%以下とされる。これにより、防汚樹脂被膜20の表面に露出するCNFの割合が抑えられるため、CNFの添加による防汚性の低下が抑えられる。 The blending amount of CNF in the antifouling resin coating 20 is set so as to impart desired durability to the antifouling resin coating 20, and is preferably 0.5 mass% or more based on the entire antifouling resin coating 20. is set to be 1 mass% or more. Further, the ratio of CNF to the entire antifouling resin coating 20 is, for example, 20 mass% or less, preferably 10 mass% or less. This suppresses the proportion of CNF exposed on the surface of the antifouling resin coating 20, thereby suppressing deterioration in antifouling properties due to the addition of CNF.

上記のカンバス1の製造工程では、まず、経糸11と緯糸12とを織成してカンバス本体10を形成する。その後、防汚剤、アクリル酸エステル共重合体エマルジョン、CNF、及び水を混合して混合液を作成する。この混合液を、カンバス本体10の接紙面側の表面に塗布した後、乾燥させて水分を除去することにより、カンバス1が完成する。 In the manufacturing process of the canvas 1 described above, first, the warp 11 and the weft 12 are woven to form the canvas body 10. Thereafter, the antifouling agent, acrylic ester copolymer emulsion, CNF, and water are mixed to create a mixed solution. The canvas 1 is completed by applying this liquid mixture to the paper-contacting surface of the canvas body 10 and then drying it to remove moisture.

このとき、混合液に添加するCNFとして、上記のように繊維径が小さいCNFを使用することで、混合液中でCNFが沈殿しにくくなるため、混合液中にCNFを均一に分散させることができる。この混合液をカンバス本体10の表面に塗布することで、カンバス本体10の表面にCNFを均一に配することができる。 At this time, by using CNF with a small fiber diameter as described above as the CNF added to the mixed liquid, it becomes difficult for CNF to precipitate in the mixed liquid, so it is possible to uniformly disperse CNF in the mixed liquid. can. By applying this liquid mixture to the surface of the canvas body 10, CNF can be uniformly distributed on the surface of the canvas body 10.

また、混合液中に添加するCNFとして、上記のように繊維長が短いCNFを使用することで、混合液中でCNFが凝集しにくくなる。また、混合液中に添加するCNFとして、TEMPO酸化CNFを用いることで、混合液中でCNFがさらに凝集しにくくなる。これにより、混合液中に、凝集したCNFの塊(ダマ)が形成されにくくなるため、CNFのダマがカンバス本体10の隙間に詰まることによるカンバス1の通気性の低下を防止することができる。 Further, by using CNF having a short fiber length as described above as the CNF added to the mixed liquid, it becomes difficult for CNF to aggregate in the mixed liquid. Moreover, by using TEMPO-oxidized CNF as CNF added to the mixed liquid, CNF becomes more difficult to aggregate in the mixed liquid. This makes it difficult for aggregated CNF lumps to be formed in the mixed liquid, so it is possible to prevent the air permeability of the canvas 1 from decreasing due to CNF lumps clogging the gaps in the canvas body 10.

以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

<セルロースナノファイバーAの製造>
針葉樹由来の漂白済み未叩解クラフトパルプ(白色度85%)5.00g(絶乾)をTEMPO(Sigma Aldrich社)39mg(絶乾1gのセルロースに対し0.05mmol)と臭化ナトリウム514mg(絶乾1gのセルロースに対し1.0mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、次亜塩素酸ナトリウムが6.0mmol/gになるように添加し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHが低下するが、3M水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。次亜塩素酸ナトリウムを消費し、系内のpHが変化しなくなった時点で反応を終了した。反応後の混合物をガラスフィルターで濾過してパルプ分離し、パルプを十分に水で洗浄することで酸化されたパルプ(カルボキシル化セルロース)を得た。この時のパルプ収率は90%であり、酸化反応に要した時間は90分、カルボキシル基量は1.6mmol/gであった。これを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、150Mpa)で3回処理して、セルロースナノファイバーAの分散液を得た。平均繊維径は3nm、平均繊維長は700nmであった。
<Production of cellulose nanofiber A>
5.00 g (absolutely dry) of bleached unbeaten kraft pulp (whiteness 85%) derived from conifers, 39 mg of TEMPO (Sigma Aldrich) (0.05 mmol per 1 g of absolutely dry cellulose) and 514 mg of sodium bromide (absolutely dry) 1.0 mmol per 1 g of cellulose) was added to 500 ml of an aqueous solution and stirred until the pulp was uniformly dispersed. An aqueous sodium hypochlorite solution was added to the reaction system so that the sodium hypochlorite concentration was 6.0 mmol/g, and the oxidation reaction was started. During the reaction, the pH in the system decreased, but the pH was adjusted to 10 by successively adding a 3M aqueous sodium hydroxide solution. The reaction was terminated when the sodium hypochlorite was consumed and the pH within the system stopped changing. The mixture after the reaction was filtered through a glass filter to separate the pulp, and the pulp was sufficiently washed with water to obtain oxidized pulp (carboxylated cellulose). The pulp yield at this time was 90%, the time required for the oxidation reaction was 90 minutes, and the amount of carboxyl groups was 1.6 mmol/g. This was adjusted to 1.0% (w/v) with water and treated with an ultra-high pressure homogenizer (20° C., 150 MPa) three times to obtain a dispersion of cellulose nanofibers A. The average fiber diameter was 3 nm, and the average fiber length was 700 nm.

尚、得られた酸化セルロースのカルボキシル基量は次のようにした測定した。酸化セルロースの0.5質量%スラリーを60ml調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いて算出した。
カルボキシル基量〔mmol/gパルプ〕=a〔ml〕× 0.05/酸化セルロース質量〔g〕。
The amount of carboxyl groups in the obtained oxidized cellulose was measured as follows. Prepare 60ml of 0.5% by mass slurry of oxidized cellulose, add 0.1M hydrochloric acid aqueous solution to adjust the pH to 2.5, and then dropwise add 0.05N sodium hydroxide aqueous solution until the pH reaches 11.Electrical conductivity was measured and calculated using the following formula from the amount of sodium hydroxide (a) consumed in the neutralization stage of the weak acid where the change in electrical conductivity is gradual.
Amount of carboxyl group [mmol/g pulp] = a [ml] x 0.05/mass of oxidized cellulose [g].

<セルロースナノファイバーBの製造>
漂白済み針葉樹由来DKP(バッカイ社製)5g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)78mg(0.5mmol)と臭化ナトリウム755mg(7.4mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、パルプが均一に分散するまで撹拌した。反応系に2M次亜塩素酸ナトリウム水溶液16ml添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した(酸化処理)。反応中は系内のpHは低下するが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。2時間反応させた後、ガラスフィルターで濾過し、十分に水洗することで酸化セルロースを得た。得られた酸化セルロースのカルボキシル基量は、1.7mmol/gであった。これを水で1.0%(w/v)に調整し、超高圧ホモジナイザー(20℃、140MPa)で10回処理し(解繊及び分散処理)、セルロースナノファイバーBの分散液を得た。平均繊維径は3nm、平均繊維長は350nmであった。
<Production of cellulose nanofiber B>
5 g (absolutely dry) of bleached conifer-derived DKP (manufactured by Bakkai) was added to 500 ml of an aqueous solution containing 78 mg (0.5 mmol) of TEMPO (Sigma Aldrich) and 755 mg (7.4 mmol) of sodium bromide, until the pulp was uniform. Stir until dispersed. After adding 16 ml of 2M aqueous sodium hypochlorite solution to the reaction system, the pH was adjusted to 10.3 with 0.5N aqueous hydrochloric acid solution to start the oxidation reaction (oxidation treatment). During the reaction, the pH in the system decreased, but the pH was adjusted to 10 by successively adding 0.5N aqueous sodium hydroxide solution. After reacting for 2 hours, oxidized cellulose was obtained by filtering with a glass filter and thoroughly washing with water. The amount of carboxyl groups in the obtained oxidized cellulose was 1.7 mmol/g. This was adjusted to 1.0% (w/v) with water and treated 10 times with an ultra-high pressure homogenizer (20° C., 140 MPa) (fibrillation and dispersion treatment) to obtain a dispersion of cellulose nanofibers B. The average fiber diameter was 3 nm, and the average fiber length was 350 nm.

[テープ剥離強度試験]
下記の表1に示すカンバス本体の表面に防汚樹脂被膜を形成していない比較例1と、同カンバス本体の表面に防汚樹脂被膜を形成した比較例2及び実施例1~4を作製した。比較例1、2及び実施例1~4の諸元は下記の表2に示すとおりである。防汚樹脂被膜は、防汚剤と、アクリル酸エステル共重合体と、CNFとで形成した。防汚樹脂被膜中の防汚剤としては、シリコーン系水系エマルジョンである株式会社パーカーコーポレーション製のSG3を用いた。CNFとしては、上記のセルロースナノファイバーAおよびセルロースナノファイバーBを用いた。
[Tape peel strength test]
Comparative Example 1 in which no antifouling resin coating was formed on the surface of the canvas body shown in Table 1 below, and Comparative Example 2 and Examples 1 to 4 in which an antifouling resin coating was formed on the surface of the same canvas body were prepared. . The specifications of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 4 are shown in Table 2 below. The antifouling resin film was formed from an antifouling agent, an acrylic ester copolymer, and CNF. As the antifouling agent in the antifouling resin film, SG3 manufactured by Parker Corporation, which is a silicone water-based emulsion, was used. As the CNF, the above cellulose nanofiber A and cellulose nanofiber B were used.

Figure 0007412148000001
Figure 0007412148000001
Figure 0007412148000002
Figure 0007412148000002

そして、長期間の使用状態を再現するために、図2に示すように、ロール30の外周に比較例1、2及び実施例1~4に係るカンバスCを巻き付け、このカンバスCにブラシ40を荷重Fで押し付けながら、ロール30及びカンバスCを回転させた。そして、所定時間ごとに、図3に示す装置を用いてテープ剥離強度を測定した。具体的に、カンバスCの接紙面側の表面(防汚樹脂被膜が形成された表面)にテープ51を貼り付け、そのテープ51をロードセル52を介して所定の力で所定の方向に引っ張ってカンバスCから剥がし、このときのロードセル52が示す荷重(テープ剥離強度)を測定した。 Then, in order to reproduce the long-term usage condition, as shown in FIG. The roll 30 and the canvas C were rotated while being pressed with a load F. Then, the tape peel strength was measured at predetermined time intervals using the apparatus shown in FIG. Specifically, a tape 51 is pasted on the paper-contacting surface of the canvas C (the surface on which the antifouling resin film is formed), and the tape 51 is pulled in a predetermined direction with a predetermined force via a load cell 52 to remove the canvas. The tape was peeled off from C, and the load (tape peel strength) indicated by the load cell 52 at this time was measured.

その結果、図4に示すように、防汚樹脂被膜を形成した比較例2及び実施例1~5は、防汚樹脂被膜を有しない比較例1よりもテープ剥離強度が小さかった(すなわち防汚性が高い)。また、CNFを含む防汚樹脂被膜を形成した実施例1~5は、CNFを含まない防汚樹脂被膜を形成した比較例2と比べて、ブラシとの摩擦時間が経過したとき(9時間以降)のテープ剥離強度が小さかった。これらの結果から、防汚樹脂被膜の防汚性は、ブラシとの摩擦時間の経過に従って低下するが、その防汚性の低下具合(テープ剥離強度の上昇具合)は、比較例2よりも実施例1~4の方が高いことが確認された。これにより、防汚樹脂被膜にCNFを配合することで、防汚効果の持続性が向上することが確認された。 As a result, as shown in FIG. 4, Comparative Example 2 and Examples 1 to 5, in which an antifouling resin coating was formed, had lower tape peel strength than Comparative Example 1, which did not have an antifouling resin coating (i.e., an antifouling resin coating). high quality). In addition, in Examples 1 to 5 in which an antifouling resin film containing CNF was formed, compared to Comparative Example 2 in which an antifouling resin film not containing CNF was formed, when the friction time with the brush elapsed (after 9 hours) ) had low tape peel strength. These results show that the antifouling property of the antifouling resin coating decreases as the friction time with the brush passes, but the extent to which the antifouling property decreases (the degree of increase in tape peel strength) is greater than that in Comparative Example 2. It was confirmed that Examples 1 to 4 were higher. This confirmed that the sustainability of the antifouling effect was improved by incorporating CNF into the antifouling resin film.

[通気性試験]
表2の比較例2及び実施例1~4に対し、防汚樹脂被膜形成前後における通気性を、フラジール試験法(JIS L 1096:2010 8.26.1参照)により測定した。その結果、下記の表3に示すように、CNFの繊維長が比較的長い実施例1は、防汚樹脂被膜形成前と比べて通気性が大幅に低下した。一方、CNFを含まない比較例2や、CNFの繊維長が比較的短い実施例2~4は、防汚樹脂被膜形成前と通気性がほとんど変わらなかった。以上より、防汚樹脂被膜に、繊維長が比較的短い(具体的に600nm以下の)CNFを配合することで、防汚樹脂被膜の形成によるカンバス本体の通気性の低下が抑えられることが確認された。
[Breathability test]
For Comparative Example 2 and Examples 1 to 4 in Table 2, the air permeability before and after forming the antifouling resin film was measured by the Frazier test method (see JIS L 1096:2010 8.26.1). As a result, as shown in Table 3 below, in Example 1 in which the CNF fiber length was relatively long, the air permeability was significantly lower than before the antifouling resin coating was formed. On the other hand, in Comparative Example 2, which did not contain CNF, and Examples 2 to 4, in which the CNF fiber length was relatively short, the air permeability was almost the same as before the antifouling resin coating was formed. From the above, it was confirmed that by incorporating CNF with a relatively short fiber length (specifically 600 nm or less) into the antifouling resin film, the decrease in air permeability of the canvas body due to the formation of the antifouling resin film can be suppressed. It was done.

Figure 0007412148000003
Figure 0007412148000003

1 抄紙用ドライヤーカンバス(工業用ベルト)
10 カンバス本体(ベルト本体)
11 経糸
12 緯糸
20 防汚樹脂被膜
21 樹脂部
30 ロール
40 ブラシ
51 テープ
52 ロードセル
1 Dryer canvas for papermaking (industrial belt)
10 Canvas body (belt body)
11 Warp 12 Weft 20 Antifouling resin coating 21 Resin part 30 Roll 40 Brush 51 Tape 52 Load cell

Claims (5)

合成繊維からなる織物あるいは不織布で構成されたベルト本体と、前記ベルト本体の表面にコーティングされた防汚樹脂被膜とを備えた工業用ベルトであって、
前記防汚樹脂被膜がセルロースナノファイバーを含み、
前記セルロースナノファイバーの平均繊維長が600nm以下である工業用ベルト。
An industrial belt comprising a belt body made of a woven or nonwoven fabric made of synthetic fibers, and an antifouling resin coating coated on the surface of the belt body,
The antifouling resin coating contains cellulose nanofibers,
An industrial belt , wherein the average fiber length of the cellulose nanofibers is 600 nm or less .
前記防汚樹脂被膜中のセルロースナノファイバーの割合が20mass%以下である請求項1に記載の工業用ベルト。 The industrial belt according to claim 1, wherein the proportion of cellulose nanofibers in the antifouling resin coating is 20 mass% or less. 前記セルロースナノファイバーがアニオン変性セルロースナノファイバーであることを特徴とする請求項1又は2に記載の工業用ベルト。 The industrial belt according to claim 1 or 2, wherein the cellulose nanofibers are anion-modified cellulose nanofibers. 前記アニオン変性セルロースナノファイバーが、TEMPO酸化セルロースナノファイバーである請求項3に記載の工業用ベルト。 The industrial belt according to claim 3, wherein the anion-modified cellulose nanofiber is a TEMPO-oxidized cellulose nanofiber. 抄紙用ドライヤーカンバスとして使用される請求項1~4の何れか1項に記載の工業用ベルト。 The industrial belt according to any one of claims 1 to 4, which is used as a dryer canvas for papermaking.
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